[发明专利]用于生产套管的流入控制

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于控制流体从套管外部——诸如从储池或中间套管——向套管内流入的井下流入控制系统。所述井下流入控制系统包括：套管，其具有轴向延伸部和具有壁厚的壁；流入控制阀，其具有壳体、在沿所述壳体的轴向上的轴向延伸部以及相对于所述壳体移动的弹性元件，由此控制流体经所述阀从所述壳体的入口向所述壳体的出口的流入。

背景技术

在油气生产井中，从地层到套管的流体路径通常从岩层（裸眼完井）直接流入套管内或经套管壁中的穿孔流入套管内。最近，已引入开槽衬套、滑动套筒或筛网，这些都形成通向套管内的简单流动路径。

这些方案通常依赖于通过形成从储池到用于生产的井眼的差压而产生流动。

最近，已在井眼内安装多种装置，使得能够经由固定孔型阀实现对差压的控制。随着跨固定孔的压力增大，通过阀的流速也增大。这些系统通常被称为被动流入控制装置（ICD）。

最近，已引入可以经由表面控制（surface control，地表控制）——经由液压导管或经由电气线路——来改变压差的阀，该控制允许对孔进行调节，以改变跨阀的压降并由此变更通过阀的流速。

从储池到井表面的流动路径的复杂性质和流体经历的许多变化的流动体系使得很难预测从地层到用于生产井的井眼的压降。因此，难以提前预测待安装的阀的孔的大小或如何以最佳方式从地表控制这些阀，因而使得难以进行有效的储池生产。

此外，随着井不断生产，地层中的异质性和井内变化的条件将产生地层与井眼之间的压力变动。

发明内容

本发明的一个目的是完全或部分地克服现有技术的以上缺点和弊端。更具体而言，一个目的是提供一种替代的流入控制阀，该流入控制阀使得更容易控制流体从储池向套管内的流入。

以上目的以及将从以下描述变得明显的众多其它目的、优点和特征由根据本发明的方案通过一种井下流入控制系统来实现，该井下流入控制系统用于控制流体从套管外部——诸如从储池或从中间套管——向套管内的流入，包括：

-套管，其具有轴向延伸部和具有壁厚的壁，

-流入控制阀，其具有壳体、在沿壳体的轴向上的轴向延伸部、以及弹性元件，该弹性元件相对于所述壳体移动，由此控制流体经阀从壳体的入口向壳体的出口的流入，

其中该阀布置成使得阀的轴向垂直于套管的轴向延伸部。

具有与套管的轴向延伸部垂直的轴向的流入控制阀允许在已完成完井时将阀插入套管内。在烃或油的生产期间，储池随着油被上送而移动，然后必须插入流入控制阀，以确保流入通路按预期移动。现有技术阀通常在进行完井时插入，而当油储池移动时，阀不再正确地定位，这意味着只有油能够进入套管，而水则不能。根据本发明的阀可以在油储池移动时在后续操作中插入。

在一个实施例中，阀的轴向延伸部可以与套管壁的厚度大致相同或小于套管壁的厚度。

此外，弹性元件可以沿阀的与套管的轴向延伸部垂直的轴向有弹性，由此提供弹力。

此外，壳体的入口可以沿套管的径向从壳体的外表面延伸到壳体的内表面，使得能够将流体定向在径向上。

在另一实施例中，井下流入控制系统还可以包括与阀对置并能够从打开位置滑动到关闭位置的套筒。

将与阀对置的可滑动套筒作为套管壁的一部分允许在从内部对套管进行加压时封闭滑动套筒，以便例如在使环形阻挡层膨胀时执行需要高度加压的流体的操作。当完成需要高压力的操作时，可以开启滑动套筒，由此使流体能够从环面经阀流入套管内。

此外，套筒可以在套管壁中的凹部内来回滑动并形成壁厚的一部分。

因此，套管的内径未减小，这样可以限制井内的后续操作。

井下流入控制系统可以包括用于将阀置于套管中的工具，该工具包括：

-铣刀头，其可沿工具的径向延伸，以在套管壁中形成开口，

-用于在开口中形成紧固凹部或螺纹的装置，诸如铣刀、丝锥、切削装置或攻丝器，以及

-插入装置，诸如推动导向件，用于将阀插入开口内。

此外，井下流入控制系统可以包括用于取回套管壁中的阀的工具，该工具包括：

-键装置，其用于被插入阀中的凹部内，以及

-旋转装置，其连接到键装置，以使阀旋转，旋松阀或用于释放阀的紧固装置以便取回阀。

本发明还涉及一种可插入完井套管的壁内的井下流入控制阀，该阀可以包括：

-壳体和沿该壳体的轴向，以及