[发明专利]限流器

说明书

技术领域

本发明涉及限流器，并且具体地但非排他性地，涉及适于油井的限流器。

背景技术

当进行石油钻井时，油井直接通过油藏，油从该油藏产出到地面上。在油藏中钻孔，并且将产油管柱引入到钻孔内。产油管柱由大约9.1米(30英尺)长的单独管段构成。将具有双内螺纹形式的管接头安装到每一管段的顶端，以便与管段端部上的相应外螺纹螺合在一起，从而形成一个连续的产油管。

构成油藏的岩石可在类型和物理性质上变化，但是关注的主要性质是岩石的渗透性。该渗透性决定了石油可流动通过岩石，以及流入油井的容易度。

诸如砂岩的某些岩石具有相对均匀的渗透性，因此称为均质(homogeneous)的。石油可以相对均匀的速度流动通过均质岩石，且可通过油藏的钻孔段均匀产出。诸如石灰石和白垩的其它油藏岩石会很大程度地自然破碎，并且渗透性变化很大。已知地，这些岩石是非均质(heterogeneous)的。来自非均质油藏的石油将主要从发生破碎的具有最高渗透性的区域产出。

尽管油井可钻通过油藏的相当长的长度，但是高渗透性区域只占油藏钻孔段的10-15％的长度。如果允许石油直接产出到钻孔和产油管柱内，那么石油绝不会从剩余85-90％的钻孔段中产出，因此降低了油井的效率。

另一问题是直接位于油藏下面的通常是天然形成的水层。当进行石油钻井时，目的是尽可能多地产出石油，以及限制产生的天然水的量。随着时间推移，当石油空竭时，石油会由被从下面渗透上来的天然水代替。在均质的油藏内，水会缓慢且均匀地上升，延长了水最终穿透渗入油井钻孔内之前的时间。而在非均质油藏内，油藏和天然断层的混合渗透性会使得几乎在石油产出量损失之后立刻产出水。

为了克服从非均质油藏产出石油的这些问题，许多机械构件被设计成控制石油流动进入产油管柱内。以前允许石油经由产油管柱的开口端或经由沿着产油管柱长度的所钻的孔，从钻孔通过油藏直接进入产油管柱内。该产出方法与利用油藏渗透性的产出方法没有差别，因此导致石油从钻孔段的有限部分进行产出，进而导致水过早地穿透渗入。

已经发现的是，如果当来自油藏的油流进入产油管时受到机械地限制时，由于更高渗透性区域不能正常的得到机会进行产油，所产生的最终背压将允许具有较低渗透性的油藏段产油，以助于油井的产出。这有效地增加了油藏的石油产出区域，并且延长了水最终穿透渗入前的时间。

利用该作用的装置采用各种形式，并且具有通过随着石油通过它们而产生压降的共同的限流特征。该限流特征可采取一系列孔口或曲折流动路径的形式。上述装置设置于产油管柱中，且以穿过油藏部的一定间隔而分隔开。随着石油产出的进行，油将从油藏岩石中渗出，并且填充到位于钻过油藏的钻孔和产油管柱外部之间的环形间隙内。此后，石油将朝向限流器流动且进入产油管柱。

位于钻过油藏的钻孔和产油管柱外部之间的基本连续的环形间隙，可通过围绕产油管以规则间隔定位的轴环而有效地分为多个隔室。这些轴环在纵向方向上与限流器间隔开，且每个隔室可包括至少一个限流器。

这些轴环通常是公知的机械裸眼封隔器(mechanical open-hole packer)，且这些封隔器在相邻的隔室之间形成屏障。在水将要穿透渗入一个隔室的情况下，封隔器将起到隔离相邻隔室的作用，以及防止水流入到在环形间隙(位于钻过油藏的钻孔和产油管柱外部之间)内的相邻隔室内。

封隔器设置到完井衬管(completion liner)，并且围绕着完井衬管进行密封，然后插入到油井内。现有的机械裸眼封隔器密封技术使用由可变形弹性材料密封件形成的封隔器。将完井段置入油藏之后，通过对活塞密封组件施压而将封隔器抵靠油藏的裸眼段来设置(set)，该活塞密封组件起到驱动使得封隔器密封地沿着完井衬管方向横向变形的机构的作用。以该方式操纵封隔器引发其在横向/径向方向上变形，并在完井衬管和油藏的裸眼段之间形成密封。

还已知封隔器由下述材料来形成：该材料设置为由于例如与在油藏内存在的液体或在油藏附近的液体相接触而膨胀(即溶胀)的材料，由此封隔器膨胀以便密封完井衬管和井壁之间的间隙。

欧洲专利申请No 08104394.5涉及适于上述应用的机械封隔器。