[发明专利]自主阀

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于控制流体流动的自主阀装置。

背景技术

用于从长的、水平的和竖直的井中回收油和气的设备可以从美国专利公开文献No.4821801、4858691、4577691号和英国专利公开文献No.2169018号中获知。这些已知设备包括打孔的排出管，在管周围具有例如用于控制沙子的过滤器。已知的用于油和/或气生产的设备在高渗透性地质层中的显著缺点是：由于管中的流动摩擦，排出管中的压力在上游方向指数级地增长。由于储层和排出管之间的压差在上游将下降，从储层流入到排出管中的油和/或气数量因此将相应地减少。通过该装置生产的总的油和/或气量因此将是低的。对于薄油区域和高渗透性地质层来说，还存在形成锥体的高风险，也即不想要的水或气流入到排出管下游，在排出管下游处，油从储层流入到管中的速度是最大的。

从World Oil，vol.212，N.11(11/91)，第73-80页中可知的是，将排出管分成具有一个或多个流入限制装置、例如滑动套筒或节流装置的部分。然而，该参考文献主要用于处理流入控制的使用问题，以限制到上孔区域的流入速度，从而避免或减少水和/或气锥体的形成。

WO-A-9208875描述了包括多个通过混合腔连接的生产部的水平生产管，所述混合腔具有比生产部更大的内径。所述生产部包括外部带槽筛管，该外部带槽筛管可以认为起到过滤作用。然而，不同直径部的顺序产生流动紊流并妨碍沿着生产管外表面操作的修井工具的运行。

当从地质生产地层抽取油和/或气时，不同质量的流体，也即油、气、水(和沙)依据地层的性质或质量而以不同的数量和混合比产生。上述已知设备中没有一个能够基于油、气或水的相对组分和/或质量在它们之间区分并控制它们的流入。

WO2009088292和WO2008004875中公开的装置是耐用的，可以经受大的作用力和高的温度，防止抽吸出现(压差)，无需能量供应，能够经受沙子产生，仍然是可靠而简单和非常便宜的。然而，若干改进可能会增加上述设备的性能和寿命，WO2009088292和WO2008004875的许多不同实施例描述了作为阀的可移动体的盘或板。

作为可移动体的盘或板的一个潜在问题是可移动体上的腐蚀。这是由于在内座和阀的可移动体之间的巨大的流速造成的。流体在该处经受流动方向的突变。由于在流体流中总会出现颗粒，即使安装沙筛，这些颗粒会引起腐蚀。无论在阀中是否使用滞留腔，都存在该腐蚀问题。

发明内容

上述问题通过所附权利要求所述的设置流动控制装置的自主阀装置来解决。本发明涉及一种可自调节的流入控制装置或自主阀，可以很容易的安装在生产管的壁上。由于该装置没有延伸到生产管的外周之外，其还可以允许使用修井工具。该装置设计用于“区分”油和/或气和/或水，并能够根据需要这种流体控制的流体，来控制油或气的流动或流入。

根据优选实施方式，本发明涉及用于控制流体从一个空间或区域流入另一空间或区域的自调节或自主阀或流动控制装置。该阀对于在流动控制装置的入口侧的入口端口到出口侧上的至少一个出口端口之间，流体流出储层和流入在油和/或气储层中井的生产管的流动控制尤其有用。所述生产管路可包括排出管，该排出管包括至少两个部分，每个部分包括一个或多个流入控制装置。

出口端口的主要部分在相对于通过第二表面的平面而言远离中心孔的位置与凹槽连通。这样，从出口端口向入口端口的流动将作用在阀体远离入口端口的第二表面上。这样的流体流动将使得阀体向入口端口的中心孔移动从而关闭该阀。

所述阀的尺寸可以使经过可移动阀体的流体的流动引起压力下降。所述流体典型的包括具有溶解气体的液体。所述溶解气体具有“起泡点”，即气体将开始从液体离开溶液的温度或压力。已经发现，如果压降足以达到气体起泡点，溶解气体从液体溶液中析出。这又增加了通过该阀的流动速率。

在第一实施例中，如上所述的阀可以包括具有多个孔的出口端口，每个孔都在阀体外周表面处或位于阀体外周表面径向外侧与凹槽相连接。在该实施例中，所述多个孔都沿流动控制装置的径向方向与凹槽连接。多个孔都与该凹槽连接使得每个孔都面向阀体的外周表面。这些孔优选围绕阀体圆周彼此等间距布置。每个孔的中心轴线都位于相对于通过第二表面的平面远离中心孔的平面内。这样，所述中心轴线向着阀体中心径向延伸到凹槽中并且可以位于通过第二表面的平面的内部或外部。因此，从多个孔向入口端口的流动将作用在阀体远离入口端口的第二表面上，导致阀体向其关闭位置移动。