[发明专利]具有方向依赖性流阻的井下流体流动控制系统及方法

说明书

技术领域

本发明大体涉及与地下井中执行的操作结合而使用的设备，并具体涉及井下流体流动控制系统和方法，其可操作以借助方向依赖性流阻来控制地层流体的流入和注入流体的流出。

背景技术

不限制本发明的范围，以下将参照从含烃地下层产出流体作为示例来描述本发明的背景技术。

在横穿含烃地下层的完井期间，生产管柱和各种完井设备被安装在井中，以能够安全、高效地生产（产出）地层流体。例如，为了防止由未固结或松散固结的地下层产出颗粒材料，某些完井中包括位于期望的一个或多个生产层段边的一个或多个防砂筛组件。在其他完井中，为了控制产出流体流进入生产管柱，通常实践是将一个或多个流动控制装置安装在管柱内。

（人们）已经尝试在需要防砂的完井内使用流体流动控制装置。例如，在某些防砂筛中，在产出流体流经过滤介质之后，流体被引入流动控制段内。流动控制段可包括一个或多个控流部件，例如流管、喷嘴、迷宫式部件等。典型地，流经这些流动控制筛的产出流体的流速是在安装之前由控流部件的数量和设计而固定的。

已经发现，利用这种流动控制筛的某些完井可得益于生产之前的增产处理液。例如，在一种增产处理液中，含反应酸（例如盐酸）的流体可被注入储层内。这种酸性增产处理液被设计用以改善地层渗透性，这样提高储藏流体的生产量。典型地，酸性增产处理液通过在高流速和一定处理压力（该处理压力接近于但低于地层的断裂压力）条件下注入处理流体来执行。这种方案使酸能够穿透地层，但避免损坏储层。

然而，已经发现，通过使传统流动控制筛颠倒流向来实现期望的注入流速和压力曲线是不切实际的。因为流动控制部件是为生产流速而设计的，尝试使传统流动控制筛颠倒流向，在多个流速会引起不可接受的压降。另外，已经发现注入流体高速流经传统流动控制部件，可导致流动控制部件内的磨蚀。此外，已经发现要取得期望的注入压力，可能要求超过处理操作期间传统流动控制部件的压力等级。

因此，需要一种可操作用以控制地层流体流入需要防砂的完井中的流动控制筛。还需要这样一种流动控制筛：其可操作以允许从完井管柱以期望的注入流速反过来流入地层内，而不造成不可接受的压降。此外，还需要这样一种流动控制筛：其可操作以允许从完井管柱以期望的注入流速反过来流入地层内，而不造成流动控制部件内的磨蚀，也不会超过处理操作期间流动控制部件的压力等级。

发明内容

本文公开的发明包括一种用于控制地层流体流入的井下流体流动控制系统，其可用于需要防砂的完井。另外，本发明的井下流体流动控制系统可操作以允许从完井管柱以期望的注入流速使流动反向进入地层内，而不会造成不可接受的压降、不会造成流动控制部件内的磨蚀、也不会超过处理操作期间流动控制部件的压力等级。

根据一个方案，本发明涉及一种井下流体流动控制系统。该井下流体流动控制系统包括流动控制部件；该流动控制部件具有方向依赖性流阻，使得沿第一方向流经流动控制部件的产出流体流经历第一压降，而沿第二方向流经流动控制部件的注入流体流经历第二压降，第一压降与第二压降不同。

在一个实施例中，所述流动控制部件包括外部流动控制元件、内部流动控制元件和喷嘴元件。在某些实施例中，该流动控制部件包括涡流室，涡流室可在外部流动控制元件与内部流动控制元件之间形成。在这些实施例中，进入涡流室的产出流体流主要沿切向方向流动，而进入涡流室的注入流体流主要沿径向方向流动，使得第一压降大于第二压降。

根据另一方案，本发明涉及一种流动控制筛。该流动控制筛包括具有内通道、无孔管段和射孔段的基管。过滤介质位于基管的无孔管段周围。壳体位于基管周围，该基管限定过滤介质与内通道之间的流体流路。至少一个流动控制部件被设置在该流体流路内。该至少一个流动控制部件具有方向依赖性流阻，使得在流体流路中从过滤介质流到内通道的产出流体流经历第一压降，而在流体流路中从内通道流到过滤介质的注入流体流经历第二压降，其中，第一压降与第二压降不同。

根据又一方案，本发明涉及一种流动控制筛。流动控制筛包括基管，基管具有内通道、无孔管段和射孔段。过滤介质位于基管的无孔管段周围。壳体位于基管周围，基管限定过滤介质与内通道之间的流体流路。流动控制段位于基管的射孔段周围。流动控制段包括多个具有方向依赖性流阻的流动控制部件，使得从过滤介质流到内通道的流体经历第一压降，从内通道流到过滤介质的注入流体经历第二压降，第一压降与第二压降不同。