[发明专利]流体流动控制器

说明书

技术领域

本发明大体涉及用于控制流体在地下地层中的钻孔中的流动的装置，更具体地(虽然并非排他性地)涉及能够通过基于流体的一个或多个特性，以不同的量值限制流体流动的装置。

背景技术

各种装置可被安装在贯穿含烃地层的井中。某些装置控制地层和管路(例如生产管或注入管)之间的流体的流速。该装置的一示例是可选择流体或控制各种流体进入管路的流速的自主流体选择器。

自主流体选择器可基于流体的相对粘度在所需和非期望流体之间进行选择。例如，具有较高的非期望流体(例如，水和天然气)浓度的流体可具有特定的粘度，自主流体选择器响应于该粘度而沿一个方向引导非期望流体，以限制该非期望流体进入管路的流速。自主流体选择器包括流量比率控制组件和涡流组件，该涡流组件可用来基于粘度选择流体。流量比率控制组件包括两个通道。每个通道包括细管，这些细管被构造成基于流体的粘度来限制流体流动。例如，第一通道中的一个管可比第二通道中的第二管道更细，且被构造成与具有不同的相对粘度的流体相比，对具有特定的相对粘度的流体限制更多。第二管可对流体提供相对恒定的阻力，而与该流体的粘度无关。

尽管这种自主流体选择器对进行井下期望流体选择而言很有效，但仍期望有其它类型的自主流体选择器，这些其它类型的自主流体选择器可基于相对粘度来选择流体，或基于多于一个的其它流体特性，例如基于流体密度或流体粘度来选择流体。

发明内容

本发明的某些方案和实施例涉及位于腔中的流动影响器装置，该流动影响器装置能够通过基于流体的一个或多个特性，以特定量值限制流体。

一个方案涉及一种流动控制装置，该流动控制装置可被设置在地下地层和井眼中的管路之间。该流动控制装置包括腔和位于该腔中的流动影响器装置。该腔具有出口开口和流路。该流动影响器装置可影响流入湍流区的流体，该湍流区具有基于流体的至少一个特性和该流动影响器装置的结构。该腔可基于湍流区的结构，以不同量值限制流路中的流体流动。

一特征涉及包括流体流动的雷诺数、流体密度、流体速度或流体粘度中的至少两个特性。

另一特征涉及包括入口和第二出口开口的腔。入口位于腔的第一端。第二出口开口位于出口开口和腔的第二端之间。流动影响器装置是转向器，该转向器位于入口和出口开口之间。通过引起流体流入湍流区(该湍流区是涡流区)，且在转向器和腔的第二端之间产生低压区域，流动影响器装置可基于一个或多个特性影响流体朝向出口开口以及朝向第二出口开口流动。

另一特征涉及本身是涡流引发装置的流动影响器装置。所述腔包括端口和隧道。与涡流引发装置相比，该端口被设置成更靠近出口开口。该隧道可从接近涡流区的区域将压力连通式地耦合至该端口。该端口的压力被配置成影响流体进入出口开口的角度。

另一特征涉及连结到腔的壁的涡流引发装置。该涡流引发装置具有正方形的横截面形状、圆柱形的横截面形状或三角形的横截面形状。

另一特征涉及本身为触须(whisker)的流动影响器装置，触须可通过基于一个或多个特性限制在涡流区中流动的流体流量，而允许流体流入湍流区(该湍流区是腔中的涡流区)，并影响流体流到腔中的出口开口。

另一特征涉及能够在第一位置限制流体流动，而在第二位置允许流体流动的流动影响器装置。

另一特征涉及如下流动影响器装置：其能够响应于具有特性的第一值的流体，在第一位置至少部分地限制流体流到出口开口，且响应于具有流体的特性的第二值的流体而移动到第二位置，以允许流体流到出口开口。

另一特征涉及本身是转向器且包括将该转向器与所述腔连结的挠性构件的流动影响器装置。该转向器可引起流体流入散发涡流区。响应于具有特性的第二值的流体，通过耦合至流入散发涡流区的流体，该挠性构件可改变位置。

另一特征涉及包括涡流腔、第一通道、第二通道的腔。所述出口开口位于该涡流腔中。第一通道与该涡流腔流体连通，用于将流体引入该涡流腔的涡流区。第二通道与该涡流腔流体连通，用于将流体引向出口开口。该流动影响器装置是触须，该触须可响应于具有特性的第一值的流体处于第一位置，且响应于具有特性的第二值的流体处于第二位置。

另一特征涉及在第一位置能够限制流体流过第一通道的触须。该触须在第二位置能够允许流体流过第一通道。

另一特征涉及连结到涡流腔的内壁的触须。该触须可限制沿第一方向的流体流动，且可允许沿与第一方向相反的第二方向的流体流动。

另一特征涉及包括叶片元件的涡流腔，该叶片元件被设置成至少部分地围绕出口开口。