[发明专利]包含具有桥形网络的流体模块的井下流体流控制系统及其用法

说明书

技术领域

本申请总体上涉及与在地下井中进行的操作结合使用的设备，尤其涉及一种包含具有桥形网络的流体模块的井下流体流控制系统和方法，其可操作以控制地层流体的流入和注入流体的流出。

背景技术

在不限制本申请的范围的情况下，作为示例，参照从含油气的地层开采流体来描述其背景技术。

在贯穿含油气地层的完井期间，在井中安装开采管道和各种完井设备以实现安全高效地开采地层流体。例如，为了防止从未固结或松散固结的地层开采颗粒物，某些完井包括定位在接近所需的开采层段（production interval）或多个开采层段处的一个或多个防砂筛选组件。在其它完井中，为控制开采流体进入开采管道的流量，通常的做法是在管柱内安装一个或多个流量控制装置。

已尝试在要求防砂的完井内利用流体流控制装置。例如，在某些防砂筛选组件中，在开采的流体流过过滤介质之后，流体被引导到流量控制区段。所述流量控制区段可以包括诸如流管、喷嘴、迷宫管（labyrinths）等的一个或多个流量控制部件。通常，由于这些流量控制部件的数量和设计，因此在安装前通过这些流量控制筛的开采流量是固定的。

然而，已经发现，由于在井的寿命期间地层压力的改变和地层流体成分的改变，所以可能需要调节流量控制区段的流量控制特性。此外，对于某些完井，诸如具有许多开采层段的长水平完井，可能需要单独控制开采流体进入每个开采层段的流入。此外，在一些完井中，可能需要调节流量控制区段的流量控制特性而无需修井（well intervention）。

因此，需要一种流量控制筛，其在需要控砂的完井中可操作以控制地层流体流入。还需要一种流量控制筛，其可操作以单独控制来自多个开采层段的开采流体的流入。另外，由于开采到特定层段的流体的成分随时间改变，所以需要一种流量控制筛，其可操作以控制开采流体的流入而无需修井。

发明内容

本申请包括一种用于在需要控砂的完井中控制流体开采的井下流体流控制系统。此外，本申请的井下流体流控制系统可操作以在开采进入特定层段的流体的成分随时间改变时独立地控制进入多个开采层段的开采流体的流入而无需修井。

在一个方案中，本申请涉及一种井下流体流控制系统。所述井下流体流控制系统包括：流体模块，包括具有第一分支流路和第二分支流路的桥形网络，每个分支流路包括至少一个流体流阻流器和压力输出端。所述第一分支流路的压力输出端和所述第二分支流路之间的压力输出端之间的压力差能够操作以通过所述流体模块控制流体流。

在一个实施例中，所述第一分支流路和所述第二分支流路分别包括至少两个流体流阻流器。在此实施例中，每个分支流路的所述压力输出端可以位于所述两个流体流阻流器之间。而且，在此实施例中，每个分支流路的所述两个流体流阻流器可以对诸如流体粘性、流体密度、流体成分等的流体性质具有不同的反应。在某些实施例中，所述第一分支流路和所述第二分支流路可以各与主流路具有共同的流体入口和共同的流体出口。在这种实施例中，所述主流路和所述分支流路之间的流体流量比可以在约5比1至约20比1之间，并优选大于10比1。

在一个实施例中，所述流体模块还可以包括具有第一位置和第二位置的阀。在所述第一位置中，所述阀能够操作以允许流体流过所述主流路。在所述第二位置中，所述阀能够操作以禁止流体流过所述主流路。在此实施例中，所述第一分支流路的压力输出端和所述第二分支流路的压力输出端之间的压力差能够操作以在所述第一位置和所述第二位置之间切换所述阀。在一些实施例中，所述流体模块可以具有注入模式和开采模式，在所述注入模式中，由注入流体的流出而产生的、所述第一分支流路的压力输出端和所述第二分支流路的压力输出端之间的压力差将所述阀切换至打开所述主流路，在所述开采模式中，由开采流体的流入而产生的、所述第一分支流路的压力输出端和所述第二分支流路的压力输出端之间的压力差将所述阀切换至关闭所述主流路。

在其它实施例中，所述流体模块可以具有第一开采模式和第二开采模式，在所述第一开采模式中，由期望的流体的流入而产生的、所述第一分支流路的压力输出端和所述第二分支流路的压力输出端之间的压力差将所述阀切换至打开所述主流路，在所述第二开采模式中，由不期望的流体的流入而产生的、所述第一分支流路的压力输出端和所述第二分支流路的压力输出端之间的压力差将所述阀切换至关闭所述主流路。在任何这些实施例中，所述流体流阻流器可以选自由以下构成的群组：喷嘴、涡流室、流管、流体选择器和矩阵室。