[发明专利]具有压敏自主运行装置的井下流体流动控制系统

说明书

技术领域

本发明大体上涉及与在地下井中执行的操作一起使用的设备，并且尤其涉及一种利用压敏自主运行装置以控制经其流动的流体的井下流体流动控制系统和方法。

背景技术

以下将以从含烃地层生产流体作为示例，来描述本发明的背景技术，这并不限制本发明的范围。

在穿过含烃地层的完井期间，生产管柱和各种完井设备被安装在井中，以使地层流体的安全且有效率的生产能够进行。例如，为了防止从疏松的或松散结合的地层产出颗粒材料，某些完井包括被设置于靠近一个或多个期望的生产区段的一个或多个防砂筛组件。在其他完井中，为了控制生产流体到生产管柱中的流速，通常的实践是在管柱中安装一个或多个流动控制装置。

已经尝试在需要防砂的完井中利用流体流动控制装置。例如，在某些防砂筛组件中，在生产流体流经过滤介质之后，流体被引向流动控制节段中。流动控制节段可包括一个或多个流动控制部件，如流管、喷嘴、迷宫式部件或相似部件。典型地，通过这些流动控制筛的生产流阻是在安装之前，由流动控制部件的数量和设计固定下来的。

然而，已经发现，由于在井的整个寿命中地层压力的变化和地层流体成分的变化，人们会期望调整流动控制节段的流动控制特性。另外，对于某些完井，令人期望的是调整流动控制节段的流动控制特性而不需要修井干预(well intervention)。

因此，需要一种可操作以控制地层流体的流入的井下流体流动控制系统。另外，这样的井下流体流动控制系统需要被合并到流动控制筛中。而且，对这样的井下流体流动控制系统的需要已增加，即，该井下流体流动控制系统可操作以当井的生产曲线随时间而改变时，可调整井下流体流动控制系统的流动控制特性而不需要修井干预。

发明内容

在此披露的本发明包括用于控制地层流体的流入的井下流体流动控制系统。另外，本发明的井下流体流动控制系统可操作以被合并到流动控制筛中。而且，当前的井下流体流动控制系统可操作以当井的生产曲线随时间而改变时，调整井下流体流动控制系统的流动控制特性而不需要修井干预。

在一个方案中，本发明涉及一种井下流体流动控制系统，其可操作以沿位于管路的内部通道与地层之间的流体流动路径被设置在井眼中。该系统包括被设置在流体流动路径中的流动控制部件，该流体流动路径可操作以控制流体经过该流体流动路径的流动。压敏阀被设置在与流动控制部件平行的流体流动路径中。响应由该阀接收到的压力信号的变化，该阀从第一位置自主(自动)地移位到第二位置，由此使流体能够流过。

在一个实施例中，流动控制部件是流入控制装置。在另一实施例中，流动控制部件具有取决于方向的流阻。在其他实施例中，压敏阀包括滑动套管。在这样的实施例中，压敏阀可包括诸如机械弹簧或流体弹簧这样的偏移部件，该偏移部件与压力信号的至少一个分量相反地使滑动套管偏移。压力信号可以是由地层流体产生的钻孔压力(borehole pressure)、管路压力、或呈介于钻孔压力与管路压力之间的压差形式的钻孔压力与管路压力之和。

在另一方案中，本发明涉及一种流动控制筛，其可操作以被设置在井眼中。该流动控制筛包括具有内部通道的基管。过滤介质被设置成围绕基管。壳体被设置成围绕基管限定出位于过滤介质与内部通道之间的流体流动路径。至少一个流动控制部件被设置在流体流动路径中，且可操作以控制流体经过该流动控制部件的流动。压敏阀被设置在流体流动路径中，且与至少一个流动控制部件平行。该阀响应由该阀接收到的压力信号的变化，从第一位置自主地移位到第二位置，由此使流体能够流过。

在另一方案中，本发明涉及一种井下工具，其可操作以沿位于管路的内部通道与地层之间的流体流动路径被设置在井眼中。该工具包括压敏阀，该压敏阀可操作以响应由该阀接收的压力信号的改变，从第一位置自主地移位到第二位置，其中，压力信号的至少一个分量是由地层流体产生的钻孔压力。

在又一方案中，本发明涉及一种井下流体流动控制方法。该方法包括：设置一流体流动控制系统，该流体流动控制系统具有彼此平行的流动控制部件和压敏阀；将流体流动控制系统设置在井眼中，使得流动控制部件和压敏阀被设置在位于管路的内部通道与地层之间的流体流动路径中；通过流动控制部件生产地层流体；响应由压敏阀接收到的压力信号，将该阀保持在第一位置，其中，压力信号的至少一个分量是由地层流体产生的钻孔压力；响应压力信号的变化，使压敏阀从第一位置自主地移位到第二位置；以及通过压敏阀生产地层流体。