[发明专利]用于地下井中的串联构造的可变流动限制器

说明书

相关申请的交叉引用

本发明是2010年9月10日提交的序列号为12/879846的美国专利申请的部分继续申请，其全部内容在此通过援引而被并入。

技术领域

本发明大体涉及一种与地下井结合使用的设备和执行的操作，并且在以下描述的示例中，更具体地提供串联构造的可变流动限制器。

背景技术

在产烃井（hydrocarbon production well）中，能够调节从地层进入井眼内的流体流量是非常有益的。这种调节可服务于多种目的，包括防止水或气锥、最小化产砂量，最小化产水量和/或产气量、最大化产油量和/或产气量、在多个带（zone）之间平衡产量，等等。

在注入井中，典型地期望将水、蒸汽、气体等均匀地注入多个带内，使得烃通过地层均匀地位移，被注入流体不会过早地突破到生产井眼。因此，调节从井眼到地层内的流体流量的能力也能够有益于这些注入井。

因此应理解，在上述情况下，在控制井中流体流量的技术领域中的进步是符合期望的，并且这类进步在大量的其他情况下也将是有益的。

发明内容

在以下公开的内容中，提供一种可变流阻系统，其为调节井中流体流量的技术领域带来多种改进。以下一个示例描述的是，通过涡流装置的流阻取决于流体成分在进入涡流装置时的旋转。另一示例描述的是，多个涡流装置是串联连接的。

在一个方案中，本发明向本技术领域提供一种用于地下井中的可变流阻系统。该系统可包括流体成分所流经的涡流装置。流体成分通过涡流装置的流动的阻力（流体成分通过涡流装置的流阻）取决于流体成分在涡流装置的入口处的旋转。

在另一方案中，以下描述的可变流阻系统可包括：第一涡流装置，具有出口；以及第二涡流装置，其从第一涡流装置的出口接收流体成分。流体成分通过第二涡流装置的流阻取决于流体成分在第一涡流装置的出口处的旋转。

在又一方案中，可变流阻系统可包括：第一涡流装置，其引起流体成分在第一涡流装置的出口处的旋转增大，以响应流体成分的速度的增大；以及第二涡流装置，其从第一涡流装置的出口接收流体成分。流体成分通过第二涡流装置的流阻取决于流体成分在第一涡流装置的出口处的旋转。

以下还描述了一种安装在地下区域中的井眼内的井装置。在一个示例中，该装置包括：第一射流二极管（fluid diode），包括限定第一内室（interior chamber）的内表面、以及自第一内室的出口，第一内表面可操作以引导流体沿旋转方向旋转通过该出口；以及第二射流二极管，包括第二内表面，第二内表面限定与出口流体连通的第二内室，第二内表面可操作以引导流体沿旋转方向旋转，以响应接收沿旋转方向旋转通过出口的流体。

以下公开的内容还描述了一种控制地下区域中的井眼内的流动的方法。并描述了一个示例，其中，该方法包括通过第一射流二极管和第二射流二极管来传送流体，第一射流二极管和第二射流二极管处在地下区域中的井装置的内部与外部之间的流动路径中。通过第一射流二极管和第二射流二极管来传送流体，可引起流体沿旋转方向在第一射流二极管内旋转并且沿旋转方向在第二射流二极管内旋转。

对于本领域技术人员而言，一旦仔细考虑以下的代表性的示例和附图的详细描述，上述的和其他的特征、优势和益处就将是显而易见的；在多个附图中，利用相同的附图标记来指代相似的元件。

附图说明

图1是能够体现本发明的原理的井系统的示意性局部剖视图；

图2是可用于图1的井系统中的井筛和可变流阻系统的放大比例的示意性剖视图；

图3A和图3B是沿图2中的线3-3截取的可变流阻系统的一种构造的示意性“展开”剖视图；

图4是可变流阻系统的另一构造的示意性剖视图；

图5是沿图4中的线5-5截取的可变流阻系统的示意性剖视图；

图6A和图6B是图4的可变流阻系统的示意性剖视图，示出由流体成分的特性的改变而引起的流阻的改变。

具体实施方式

图1代表性地示出了能够体现本发明的原理的井系统10。如图1所示，井眼12具有从套管16向下延伸的大体竖直的未设套管区段14，以及延伸通过地层20的大体水平的未设套管区段18。

管柱（tubular string）22例如为生产油管管柱（production tubing string），被安装在井眼12中。多个井筛24、可变流阻系统25和封隔器26在管柱22中互连。