[发明专利]与地下井一起使用的可变流阻系统及方法

说明书

技术领域

本发明主要涉及与地下井共同利用的设备和与地下井共同执行操作，并且在此描述的示例中，尤其提供一种用于可变地阻挡流动的设备和操作。

背景技术

在可变地阻挡流动的很多原因之中，包括：a)控制产出的流体，b)控制产出的流体的起源，c)防止地层损坏，d)一致性，e)控制注入的流体，f)控制哪个区域接收注入的流体，g)防止气锥或水锥，h)增产(stimulation)，等等。因此，应理解的是，需要不断地改进技术。

发明内容

在本发明中，提供多个系统和方法，这些系统和方法对结合井操作的可变地阻挡流体的流动的技术带来改进。以下描述一个示例，其中通过可变流阻系统改变流体流动的方向来改变流动阻力。以下描述了另一实施例，其中结构的变化改变了系统的流阻。

在一个描述的示例中，可变流阻系统可包括响应流体混合物的流动而移位的一结构。对流体混合物的流动的阻力响应流体混合物中的期望流体对不期望流体的比率的改变而改变。

在另一示例中，可变流阻系统可包括响应流体混合物的流动而旋转的一结构，以及使流体混合物相对于至少两个流动路径转向的流体开关。在本示例中，对流体混合物通过该系统的流动的阻力也响应流体混合物中的期望流体对不期望流体的比率的改变而改变。

在又一示例中，可变流阻系统可包括：流体混合物通过其流动的室，由此对流体混合物通过该室的流动的阻力响应沿通过该室的流动的方向的改变而变化；以及一材料，该材料响应流体混合物中的期望流体对不期望流体的比率的减小而膨胀。

在再一示例中，可变流阻系统可包括至少两个流动路径，由此对流体混合物通过该系统的流动的阻力响应流经流动路径的流体混合物的比例的改变而改变。在本示例中，翼型件响应流体混合物中的期望流体对不期望流体的比率的改变而改变流体混合物相对于流动路径的流动的转向。

另一示例包括在地下井中可变地阻挡流动的方法。该方法可包括一结构响应流体混合物的流动而移位，以及对流体混合物的流动的阻力响应流体混合物中的期望流体对不期望流体的比率的改变而改变。

当仔细考虑以下的本发明的代表性实施例的详细描述和附图时，这些和其他特征、优点和益处对于本领域普通技术人员将变得显而易见，其中相似的元件在多个附图中利用相同的附图标记指代。

附图说明

图1是能够实施本发明的原理的井系统以及相关方法的代表性的局部剖视图；

图2是能够实施本发明的原理的可变流阻系统的代表性的剖视图；

图3是沿图2的线3-3截取的可变流阻系统的代表性的剖视图；

图4是可变流阻系统的代表性的剖视图，在系统的室中具有旋转流；

图5和图6是可变流阻系统的另一构造的代表性的剖视图，与图6相比，图5中对流动的阻力更大；

图7是可变流阻系统的另一构造的代表性的剖视图；

图8是沿线8-8截取的图7的构造的代表性的剖视图；

图9是可变流阻系统的代表性的剖视图，与图9中的相比，图8中对流动的阻力更大；

图10和图11是可变流阻系统的另一构造的代表性的剖视图，与图10中的相比，图11中对流动的阻力更大；

图12是可变流阻系统的另一构造的代表性的剖视图；

图13是沿线13-13截取的图12的构造的代表性的剖视图；

图14是可变流阻系统的另一构造的代表性的剖视图；

图15和图16是可以与可变流阻系统一起使用的流体开关构造的代表性的剖视图；

图17和图18是可变流阻系统的另一构造的代表性的剖视图，图17是沿图18的线17-17截取的；

图19是可以与可变流阻系统一起使用的流室的代表性的剖视图；

图20-图27是可以与可变流阻系统一起使用的额外的流体开关构造的代表性的剖视图。

具体实施方式

图1中代表性地示出与井一起使用的系统10，该系统能够实施本发明的原理。如图1中描绘的，井眼12具有从套管16向下延伸的通常竖直的无套管区段14，以及通过地层20延伸的通常水平的无套管区段18。

管柱22(诸如产出管柱)被安装在井眼12中。多个井滤网24、可变流阻系统25和封隔器26在管柱22中相互连接。

封隔器26密封管柱22与井眼区段18之间径向地形成的环空28。以这种方式，流体30可经由相邻的一对封隔器26之间的环空28的隔离部分而从地层20的多个间隔带或区域产出。