[发明专利]流控制装置和方法

说明书

提供一种流体流控制装置以及一种生产管柱和使用这种流体流控制装置的方法，该流体流控制装置用于在外部流体储存器和构成生产管柱的一部分的中心管之间建立可控制流体连通。流体流控制装置包括布置在流体控制装置壳体内部的主流动路径、副流动路径以及布置在主流动路径处和/或主流动路径内的可移动阀元件。副流动路径的入口与主流动路径的入口分开布置。

技术领域

本发明涉及对流入导管的流体的控制。更具体地，本发明涉及一种流体流控制装置，以及海底生产管柱和使用这种流体流控制装置的方法。本发明可用于控制从地下碳氢化合物储层到生产管柱的流体流动。

背景技术

用于从地下储层生产碳氢化合物的油井(well)可以在多个方向上延伸穿过储层。传统上，通过钻垂直油井来进入储层。这是一种简单且直接的技术，但是每口油井的储层接触有限。因此，为了在每口油井中进入更多的储层，开发了用于钻探水平油井的技术和装置，即，在地表以下的预定深度处将油井从竖直转向水平。所谓的多边油井为储层提供了更大的进入通道并与之接触。

从地下储层生产碳氢化合物的主要挑战是提高回收储层中存在的石油的能力。如今，在关闭油田之前，实际上只能开采和生产给定储层中的一部分石油。因此，有强烈的动机开发新技术以增加产量和石油采收。

为了提高储层的产量和采收率，两个因素特别重要：

获得最大的储层接触以及

防止气体和/或水渗透/突破(通常称为“锥进(coning)”)的负面影响。

通常通过钻许多水平和/或多边油井来实现储层接触。通常通过放置在生产管柱壁上的所谓的流入控制装置(ICD)来减轻锥进的负面影响。通常，水平油井中的生产管柱包括沿其整个长度以规则的间隔布置的大量ICD。ICD用作从储层流入生产管柱的石油的流入端口(通常经由生产管柱和油井层之间的环形空间)，并且是具有固定流动面积的端口。

所谓的自主ICD(AICD)包含一个或多个阀元件，且通常在石油流过该装置时打开，但在水和/或气体进入该装置时和进入该装置处阻塞流动。生产管柱与衬套之间的环空通常通过环空封隔器分成区域，这是本领域已知的。然后在每个区域中放置一个或多个ICD或AICD。

许多ICD在本领域中是已知的。ICD或AICD的相关实例可见于专利公开US5435393(布雷克(Brekke)等人)，US7857050B2(扎佐夫斯基(Zazovsky)等人)，US7823645B2(亨里克森(Henriksen)等人)，US2008/0041580A1(弗雷耶(Freyer)等人)，WO2008/004875A1(阿克雷(Aakre)等人)，US2011/0067878A1(阿德诺伊(Aadnoy))，US2008/0041582A1(塞特勒(Saetre)等人)，US2011/0198097A1(摩恩(Moen))，US2011/0308806A9(迪克斯特拉(Dykstra)等人)，US7918275B2(贝克休斯公司(Baker Hughes Inc))，US2009/0283275A1(贝克休斯公司)，US7819196B2(挪威水电公司(Norsk HydroASA))和US9556706B1(流道公司(Floway Inc.))。最近的出版物公开了一种AICD，其允许控制来自多个生产间隔的生产流体的流入，而不需要偏压装置。

上述专利出版物具有以下一个或多个缺点：

-石油的生产也受阻，这可能会在油井使用寿命的最初阶段导致大量的生产损失(桶/天)。

-不想要的相(气体/水)在突破时既不会阻塞也不会关闭。

-不想要的相(气体/水)在某种程度上会阻塞，尽管不会达到流入完全或接近完全停止的程度。

-未表现出可逆性，也就是说，在石油再次开始流入油井中时，能够自动重新打开由于不想要的相进入而关闭的阀门。

-挑战性地控制开/关。