專利名稱：在地下井中使用的串聯(lián)構(gòu)造的可變流動(dòng)限制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體涉及與地下井結(jié)合使用的設(shè)備和執(zhí)行的操作，而在以下描述的示例中，更具體地提供串聯(lián)構(gòu)造的可變流動(dòng)限制器。
背景技術(shù)：
在產(chǎn)烴井(hydrocarbon production well)中，能夠調(diào)節(jié)流體從地層進(jìn)入井眼的流體流動(dòng)是非常有益的。這種調(diào)節(jié)可服務(wù)于眾多目的，包括防止水或氣錐、最小化產(chǎn)砂量、最小化產(chǎn)水量和/或產(chǎn)氣量、最大化產(chǎn)油量和/或產(chǎn)氣量、在多個(gè)帶(zone)間平衡產(chǎn)量，等
坐寸ο在注入井中，典型地期望將水、蒸汽、氣體等均勻地注入多個(gè)帶內(nèi)，使得烴均勻地通過地層移動(dòng)，而被注入的流體不會(huì)過早穿透到生產(chǎn)井眼。因此，對(duì)于注入井來說，調(diào)節(jié)流體從井眼進(jìn)入地層的能力也是有益的。因此應(yīng)理解，在上述情況下，在井中控制流體流動(dòng)的技術(shù)領(lǐng)域中的進(jìn)步是符合期望的，而且這類進(jìn)步在大量的其他情況下也將是有益的。

發(fā)明內(nèi)容
在以下公開的內(nèi)容中，提供一種可變流阻系統(tǒng)，其為調(diào)節(jié)井中流體流動(dòng)的技術(shù)領(lǐng)域帶來了改進(jìn)。以下描述了一個(gè)示例，其中，流經(jīng)渦流裝置的阻力取決于流體成分在進(jìn)入渦流裝置時(shí)的旋轉(zhuǎn)。還描述了另一示例，其中，多個(gè)渦流裝置被串聯(lián)連接。在一個(gè)方案中，本發(fā)明為本技術(shù)領(lǐng)域提供了一種在地下井中使用的可變流阻系統(tǒng)。該系統(tǒng)可包括渦流裝置，流體成分流經(jīng)該渦流裝置。流體成分通過渦流裝置的流阻取決于流體成分在渦流裝置的入口處的旋轉(zhuǎn)。在另一方案中，以下描述的可變流阻系統(tǒng)可包括具有出口的第一渦流裝置以及從第一渦流裝置的出口接收流體成分的第二渦流裝置。流體成分通過第二渦流裝置的流阻取決于流體成分在第一渦流裝置的出口處的旋轉(zhuǎn)。在又一方案中，可變流阻系統(tǒng)可包括第一渦流裝置，其響應(yīng)流體成分的速度的增大，引起流體成分在第一渦流裝置的出口處的旋轉(zhuǎn)增大；以及第二渦流裝置，其從第一渦流裝置的出口接收流體成分。流體成分通過第二渦流裝置的流阻取決于流體成分在第一渦流裝置的出口處的旋轉(zhuǎn)。在認(rèn)真考慮以下代表性示例和附圖的詳細(xì)描述時(shí)，這些及其他特征、優(yōu)點(diǎn)和益處將變得對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員明顯，相同的元件在各圖中使用相同的附圖標(biāo)記指示。


圖1是能夠體現(xiàn)本發(fā)明的原理的井系統(tǒng)的示意性局部剖視圖。圖2是可在圖1的井系統(tǒng)中使用的井篩和可變流阻系統(tǒng)的放大比例的示意性剖視圖。
圖3A和圖3B是沿圖2中的線3_3截取的可變流阻系統(tǒng)的一個(gè)構(gòu)造的示意性“展開”的剖視圖。圖4是可變流阻系統(tǒng)的另一構(gòu)造的示意性剖視圖。圖5是沿圖4中的線5-5截取的可變流阻系統(tǒng)的示意性剖視圖。圖6A和圖6B是圖4的可變流阻系統(tǒng)的示意性剖視圖，示出了因流體成分的特性的改變?cè)斐傻牧髯璧母淖儭?br> 具體實(shí)施例方式圖1代表性地示出了能夠體現(xiàn)本發(fā)明的原理的井系統(tǒng)10。如圖1所示，井眼12具有從套管16向下延伸的大體豎直的未套管區(qū)段14，以及穿過地層20延伸的大體水平的未套管區(qū)段18。管柱(tubularstring)22例如為生產(chǎn)管柱(production tubing string),被安裝在井眼12中。多個(gè)井篩24、可變流阻系統(tǒng)25和封隔器26在管柱22中互連。封隔器26將在管柱22與井眼區(qū)段18之間徑向地形成的環(huán)空28封堵起來。按這種方式，流體30可經(jīng)由環(huán)空28 (這些環(huán)空位于相鄰的成對(duì)的封隔器26之間)的隔離部分而從地層20的多個(gè)間隔區(qū)或帶產(chǎn)出。位于每對(duì)相鄰的封隔器26之間的井篩24和可變流阻系統(tǒng)25在管柱22中互連。井篩24過濾從環(huán)空28流入管柱22內(nèi)的流體30?？勺兞髯柘到y(tǒng)25基于流體的某些特性，來可變地限制流體30流入管柱22內(nèi)的流量。在此應(yīng)注意，圖中示出的及本說明書在此描述的井系統(tǒng)10只不過是能夠利用本發(fā)明的原理的許多井系統(tǒng)中的一個(gè)示例。應(yīng)清楚地理解，本發(fā)明的原理絕不限于圖中示出的或本說明書描述的井系統(tǒng)10或井系統(tǒng)的部件的任何細(xì)節(jié)。例如，井眼12并非必須包括大體豎直的井眼區(qū)段14或大體水平的井眼區(qū)段18才算符合本發(fā)明的原理。流體30未必必須僅從地層20產(chǎn)出，在其他示例中，流體可被注入地層，流體可既被注入地層又從地層產(chǎn)出等。井篩24和可變流阻系統(tǒng)25中的每一個(gè)并非必須位于一對(duì)相鄰的封隔器26之間。單個(gè)可變流阻系統(tǒng)25并非必須與單個(gè)井篩24結(jié)合使用。可使用任何數(shù)量、設(shè)置方式和/或組合的這些部件。并非任何可變流阻系統(tǒng)25都必須與井篩24 —起使用。例如，在注入操作中，注入流體可流經(jīng)可變流阻系統(tǒng)，而不流經(jīng)井篩24。井篩24、可變流阻系統(tǒng)25、封隔器26或管柱22的任何其他部件并非必須被置于井眼12的未套管區(qū)段14、18中。根據(jù)本發(fā)明的原理，井眼12中的任何區(qū)段可設(shè)有套管或不設(shè)有套管，管柱22的任何部分可位于井眼的未套管或套管區(qū)段中。因此，應(yīng)清楚地理解，本發(fā)明描述了如何形成和使用某些示例，但本發(fā)明的原理不限于這些示例的任何細(xì)節(jié)。而是，利用從本說明書獲得的知識(shí)，那些原理能夠應(yīng)用于許多其他示例。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，能夠調(diào)節(jié)從地層20的每個(gè)帶進(jìn)入管柱22內(nèi)的流體30的流量是有益的，例如用以防止地層中的水錐32或氣錐34。井中的流量調(diào)節(jié)的其他用途包括但不限于:平衡來自多個(gè)帶的產(chǎn)出(或?qū)Χ鄠€(gè)帶的注入)、最小化不期望流體的產(chǎn)出或注入、最大化期望流體的產(chǎn)出或注入，等等。以下更充分地描述的可變流阻系統(tǒng)25的示例可通過以下方式來提供這些益處:如果流體的速度增加到超過選定水平，則增大流阻(例如由此平衡多個(gè)帶間的流量、防止水錐或氣錐等);和/或如果流體粘度減小至選定水平以下，則增大流阻(例如由此限制產(chǎn)油井中不期望流體例如水或氣之類的流量)。如本文使用的，術(shù)語(yǔ)“粘度”被用來表示任何流變特性，包括運(yùn)動(dòng)粘度、屈服強(qiáng)度、粘塑性、表面張力、潤(rùn)濕性等。流體是否是期望流體或不期望流體取決于正在進(jìn)行的生產(chǎn)或注入操作的目的。例如，如果期望從井中產(chǎn)出油，但不產(chǎn)出水或氣，則油是期望流體，而水和氣是不期望流體。如果期望從井中產(chǎn)出氣，但不產(chǎn)出水或油，則氣是期望流體，而水和油是不期望流體。如果期望將蒸汽注入地層內(nèi)，但不注入水，則蒸汽是期望流體，而水是不期望流體。如果氣體正在流動(dòng)，則使用傳統(tǒng)技術(shù)難以限制氣體的流動(dòng)，傳統(tǒng)技術(shù)典型地包括在氣流中插入小直徑通道、孔口等。不幸的是，這些裝置在氣體而不是油或其他流體流動(dòng)時(shí)能夠增大體積流量(volumetric flow rate),并能夠?qū)е赂g問題。請(qǐng)注意，在井下的溫度和壓力條件下，烴氣體實(shí)際上能夠完全地或部分地處于液相。因此，應(yīng)理解，當(dāng)本文使用術(shù)語(yǔ)“氣體”時(shí)，超臨界相、液相、凝聚相和/或氣相均包括在該術(shù)語(yǔ)的范圍內(nèi)?，F(xiàn)在再參照?qǐng)D2，其代表性地示出了可變流阻系統(tǒng)25之一和井篩24之一的一部分的放大比例的剖視圖。在該示例中，流體成分36 (可包括一種或多種流體，例如油和水、液態(tài)水和蒸汽、油和氣、氣和水、油、水和氣等)流入井篩24內(nèi)，由此被過濾，然后流入可變流阻系統(tǒng)25的入口 38內(nèi)。流體成分可包括一種或多種不期望流體或期望流體。流體成分中可組合有蒸汽和水二者。作為另一示例，流體成分中可組合有油、水和/或氣?；诹黧w成分的一個(gè)或多個(gè)特性(例如粘度、速度等)，流體成分36通過可變流阻系統(tǒng)25的流量受到限制。流體成分36然后從可變流阻系統(tǒng)25經(jīng)由出口 40被排放到管柱22的內(nèi)部。在其他示例中，井篩24可不與可變流阻系統(tǒng)25結(jié)合使用(例如在注入操作中)，流體成分36可沿反方向流經(jīng)井系統(tǒng)10的多個(gè)元件(例如在注入操作中)，單個(gè)可變流阻系統(tǒng)可與多個(gè)井篩結(jié)合使用，多個(gè)可變流阻系統(tǒng)可與一個(gè)或多個(gè)井篩一起使用，流體成分可從井中的不同于環(huán)空或管柱的區(qū)域中被接收、或被排放到井中的不同于環(huán)空或管柱的多個(gè)區(qū)域內(nèi)，流體成分可在流經(jīng)井篩之前流經(jīng)可變流阻系統(tǒng)，任何其他部件可與井篩和/或可變流阻系統(tǒng)在上游或下游互連，等等。因此應(yīng)理解，本發(fā)明的原理根本不限于圖2示出的和在本說明書中描述的示例的細(xì)節(jié)。雖然圖2示出的井篩24屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的繞絲井篩(wire-wrappedwell screen)類型，在其他示例中可使用任何其他類型的井篩或多種井篩的組合(例如燒結(jié)式的、膨脹式的、預(yù)填充式的、金屬絲網(wǎng)等)。如果期望的話，也可使用額外的部件(例如護(hù)罩、分流管、線路、儀器、傳感器、流入控制裝置等)。圖2示出了可變流阻系統(tǒng)25的簡(jiǎn)化形式，但在優(yōu)選示例中，如以下更充分地描述的，該系統(tǒng)可包括用于執(zhí)行多種功能的多種通道和裝置。另外，系統(tǒng)25可至少部分地圍繞管柱22沿周向延伸,或者該系統(tǒng)可在管狀結(jié)構(gòu)的壁中形成,作為管柱的一部分而互連。在其他示例中，系統(tǒng)25可不圍繞管柱沿周向延伸或形成于管狀結(jié)構(gòu)的壁中。例如，系統(tǒng)25可在平面結(jié)構(gòu)中形成，等等。系統(tǒng)25可位于被附接到管柱22的單獨(dú)殼體中，或可被定向?yàn)槭沟贸隹?40的軸線與管柱的軸線平行。系統(tǒng)25可位于測(cè)井管柱(loggingstring)上，或被附接到形狀不是管狀的裝置。根據(jù)本發(fā)明的原理可使用任何方向或構(gòu)造的系統(tǒng)25。現(xiàn)在再參照?qǐng)D3A和3B，其代表性地示出了系統(tǒng)25的一個(gè)示例的更詳細(xì)的剖視圖。系統(tǒng)25在圖3A和3B被示出為似乎是從其沿周向延伸的構(gòu)造“展開”到大體平面的構(gòu)造。如上所述,流體成分36經(jīng)由入口 38進(jìn)入系統(tǒng)25，并經(jīng)由出口 40離開系統(tǒng)。流體成分36通過系統(tǒng)25的流阻基于流體成分的一個(gè)或多個(gè)特性而變化。入口 38、出口 40和流動(dòng)通道42以及流室(flow chamber)44是渦流裝置46的元件，流體成分36通過流動(dòng)通道42和流室44在在入口與出口之間流動(dòng)，渦流裝置46基于流體成分的某些特性來限制流體成分的流動(dòng)。流體成分36的旋轉(zhuǎn)式流動(dòng)在室44中增大，從而例如在流體成分的速度增大時(shí)、在流體成分的粘度減小時(shí)和/或流體成分中期望流體與不期望流體之比減小時(shí)，增大對(duì)通過該室的流量的限制。如圖3A所示，室44大體呈圓筒形，而且流動(dòng)通道42與該室相切，使得經(jīng)由入口 48進(jìn)入室的流體趨向于圍繞出口 40順時(shí)針流動(dòng)(如圖3A所示)。旁路通道50與通道42在入口 38的下游相交，旁路通道還與室44相切。然而，經(jīng)由入口 52且通過通道50進(jìn)入室44的流體趨向于圍繞出口 40逆時(shí)針流動(dòng)(如圖3A所示)。在圖3A中，相對(duì)的高速度和/或低粘度的流體成分36從系統(tǒng)入口 38經(jīng)過流動(dòng)通道42流到流室44。相比之下，在圖3B中相對(duì)的低速度和/或高粘度的流體成分36流經(jīng)流動(dòng)通道42到到室44。在圖3A中，僅有一小部分流體成分36經(jīng)由旁路通道50流到室44。因此，大部分的流體成分36在室44中旋轉(zhuǎn)，以增大的轉(zhuǎn)速朝向出口 40螺旋行進(jìn)。請(qǐng)注意，當(dāng)進(jìn)入入口38的流體成分36的速度增大時(shí)，且當(dāng)流體成分的粘度減小時(shí)，流體成分在出口 40處的旋轉(zhuǎn)將增大。在圖3B中，實(shí)質(zhì)上較大部分的流體成分經(jīng)由旁路通道50流到室44。在本示例中，經(jīng)由入口 48、52進(jìn)入室44的流量大致相等。這些流量有效地彼此“對(duì)消”或抵消，使得流體成分36在室44中的旋轉(zhuǎn)流相對(duì)地小。應(yīng)理解，由于與在圖3B的示例中的流體成分所采取的更直接的流動(dòng)路徑相比，在圖3A的示例中流體成分36所采取的更迂回的流動(dòng)路徑在相同流速條件下消耗了流體成分的更多能量，因此導(dǎo)致了對(duì)流動(dòng)的更大阻力(流阻)。如果油是期望流體，而水和/或氣是不期望流體，則應(yīng)理解，圖3A及圖3B的可變流阻系統(tǒng)25將在流體成分36中期望流體與不期望流體之比增大時(shí)，對(duì)流體成分36的流阻較小，而在流體成分中期望流體與不期望流體之比減小時(shí)，流阻較大。因?yàn)楸臼纠械氖?4呈具有中心出口 40的圓筒形；并且流體成分36 (至少在圖3A中)通過壓差從入口 44被驅(qū)動(dòng)到出口，圍繞該室螺旋行進(jìn)，流體成分隨著其靠近出口而增大速度，所以該室可被稱為“渦流”室。在圖3A和圖3B的結(jié)構(gòu)中，在室44中使用了環(huán)流引導(dǎo)結(jié)構(gòu)54。當(dāng)流體成分36圍繞出口 40環(huán)式地流動(dòng)(環(huán)流)時(shí)，結(jié)構(gòu)54的工作是維持流體成分圍繞出口的環(huán)流，或至少阻礙流體成分朝向出口的向內(nèi)流動(dòng)。結(jié)構(gòu)54中的開口 56允許流體成分36最終向內(nèi)流到出Π 40。如上所述，在圖3A中示出的是，渦流裝置46處于如下情形:流體成分36的速度增大和/或粘度減小，造成較大比例的流體成分經(jīng)由入口 48流入室44內(nèi)。因此，流入成分36圍繞室44中的出口 40螺旋行進(jìn)，并且通過渦流裝置46的阻力增大。由于流體成分36中期望流體與不期望流體之比相對(duì)較小，可造成粘度的減小。在圖3A中，因?yàn)榱鲃?dòng)通道50是以使得大部分流體成分保持在流動(dòng)通道42中的方式從流動(dòng)通道42分支出來的，所以相對(duì)少的流體成分36經(jīng)由入口 52流入室44內(nèi)。在相對(duì)的高速度和/或低粘度條件下，流體成分36趨向于越過流動(dòng)通道50。在圖3B中，流體成分36的速度已經(jīng)減小和/或流體成分的粘度已經(jīng)增大，結(jié)果是，按比例更多的流體成分從通道42越過，并經(jīng)由通道50流到入口 52。由于流體成分中期望流體與不期望流體之比增大，可造成流體成分36的粘度增大。在圖3B中，因?yàn)閺膬蓚€(gè)入口 48、52進(jìn)入室44內(nèi)的流動(dòng)是反向的(或至少流體成分的通過入口 52的流動(dòng)與通過入口 48的流動(dòng)相對(duì))，所以它們彼此抵消。因此，流體成分36更直接流到出口 40，并且通過渦流裝置46的流阻減小，而且流體成分在出口 40處的旋轉(zhuǎn)減小(或者沒有旋轉(zhuǎn))。現(xiàn)在再參考圖4，其代表性地示出可變流阻系統(tǒng)25的另一構(gòu)造。在此構(gòu)造中，渦流裝置46與兩個(gè)附加渦流裝置58、60串聯(lián)使用。盡管圖4中示出三個(gè)渦流裝置46、58、60，但是應(yīng)理解根據(jù)本發(fā)明的原理，任何數(shù)量的渦流裝置可被串聯(lián)連接。渦流裝置46的出口 62對(duì)應(yīng)于渦流裝置58的入口，而渦流裝置58的出口 64對(duì)應(yīng)于渦流裝置60的入口。流體成分36從系統(tǒng)25的入口 38流到室44，從室44經(jīng)由出口 /入口 62流到渦流裝置58，從出口 /入口 62流到渦流裝置58的渦流室(vortex chamber>66,從室66經(jīng)由出口 /入口 64流到渦流裝置60、從出口 /入口 64流到渦流裝置60的渦流室68，并從室68流到系統(tǒng)25的出口 40。渦流裝置58、60中的每一個(gè)分別包括兩個(gè)通道70、72與通道74、76，這些通道的功能有些類似于渦流裝置46的通道42、50。然而，如以下更充分地描述的，流體成分36流經(jīng)通道70、72和74、76中的每一個(gè)的比率在流體成分進(jìn)入各渦流裝置58、60時(shí)基于流體成分的旋轉(zhuǎn)而改變?，F(xiàn)在再參考圖5，其代表性地示出沿圖4中的線5-5所看到的可變流阻系統(tǒng)25的剖視圖。在圖5中，能夠容易地看到出口 /入口 62和出口 /入口 64在渦流裝置46、58、60之間提供流體連通的方式。在圖5中，還可看到渦流裝置46、58、60以前后方向交替的緊湊方式被“疊置”。然而應(yīng)理解，根據(jù)本發(fā)明的原理，渦流裝置46、58、60可按其他方式布置?，F(xiàn)在再參考圖6A和圖6B，其示出了圖4和圖5的可變流阻系統(tǒng)25，其中，相對(duì)的低粘度和/或高速度的流體成分36流經(jīng)圖6A中的系統(tǒng)，而相對(duì)的高粘度和/或低速度的流體成分流經(jīng)圖6B中的系統(tǒng)。這些示例表明了系統(tǒng)25的流阻如何基于流體成分36的某些特性而改變。在圖6A中，流體成分36在渦流裝置46中出現(xiàn)顯著的螺旋流動(dòng)(與以上關(guān)于圖3A所描述的螺旋流動(dòng)類似)。因此，流體成分36在從室44經(jīng)由出口 /入口 62流到渦流裝置58時(shí)顯著地旋轉(zhuǎn)。流體成分36的這種旋轉(zhuǎn)式流動(dòng)造成與流經(jīng)通道72的流體成分的比例相比，流體成分中有更大的比例流經(jīng)通道70。在通道70、72與出口 /入口 62的交匯處，旋轉(zhuǎn)的流體成分撞擊在通道70、72的彎曲側(cè)壁上的方式造成流經(jīng)每個(gè)通道流體成分在比例上的這種差
巳因?yàn)榱黧w成分36中有較大比例經(jīng)由通道70流入渦流裝置58的室66內(nèi)，所以流體成分在室66內(nèi)旋轉(zhuǎn)，這與流體成分通過渦流裝置46的室44螺旋流動(dòng)的方式類似。流體成分36通過室66的這種螺旋流動(dòng)產(chǎn)生流阻，并且流阻隨著流體成分在室中旋轉(zhuǎn)式流動(dòng)的增大而增大。流體成分36在經(jīng)由出口 /入口 64離開室66時(shí)旋轉(zhuǎn)。與流體成分的流經(jīng)通道76的比例相比，流體成分36的這種旋轉(zhuǎn)流動(dòng)引起更大比例的流體成分流經(jīng)通道74。與以上描述的渦流室58類似，旋轉(zhuǎn)的流體成分36在通道74、76的與出口 /入口 64的交匯處的彎曲側(cè)壁上，旋轉(zhuǎn)的流體成分36撞擊的方式造成流體成分在流經(jīng)每個(gè)通道的比例上的這種差
巳因?yàn)榱黧w成分36中有較大的比例經(jīng)由通道74流入渦流裝置60的室68內(nèi)，所以流體成分在室68內(nèi)旋轉(zhuǎn)，這與流體成分通過渦流裝置58的室66螺旋流動(dòng)的方式類似。流體成分36通過室68的這種螺旋流動(dòng)產(chǎn)生流阻，并且流阻隨著流體成分在室中旋轉(zhuǎn)式流動(dòng)的增大而增大。因此，在圖6A中相對(duì)的高速度和/或低粘度的流體成分的條件下，旋轉(zhuǎn)式流動(dòng)和流阻在渦流裝置46、58、60中的每一個(gè)中增大，使得總流阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于僅通過單個(gè)渦流裝置46提供的流阻。另外，通過渦流裝置58、60的室66、68的旋轉(zhuǎn)式流動(dòng)是由于流體成分36在出口 /入口 62、64中的每一個(gè)處旋轉(zhuǎn)式流動(dòng)造成的。在圖6B中，相對(duì)的高粘度和/或低速度的流體成分36流經(jīng)系統(tǒng)25。請(qǐng)注意，流體成分36在室46、66、68中的每一個(gè)中的旋轉(zhuǎn)式流動(dòng)顯著減少，所以流體成分通過這些室的流阻也顯著減小。因此，與在圖6A中相對(duì)的低粘度和/或高速度的流體成分的流阻相比，在圖6B中相對(duì)的高粘度和/或低速度的流體成分36的流阻大幅減小。請(qǐng)注意，以上描述的系統(tǒng)26的任一構(gòu)造的任一特征可包含在系統(tǒng)的任一其他構(gòu)造中，因此應(yīng)理解，這些特征并非為系統(tǒng)的任一具體構(gòu)造所專有。系統(tǒng)25能夠被用在任何類型的井系統(tǒng)中(例如，不僅被用在井系統(tǒng)10中)，并且用于通過各種井操作來實(shí)現(xiàn)各種目的，這些井操作包括但不限于注入、增產(chǎn)處理(stimulation)、完井、生產(chǎn)、證實(shí)(conformance)、鉆井操作，等等。應(yīng)理解，對(duì)于井中流動(dòng)控制技術(shù)來說，圖4-圖6B中示出的系統(tǒng)是重大的進(jìn)步。通過使渦流裝置46、58、60串聯(lián)連接，并當(dāng)流體成分從一個(gè)渦流裝置流到下一個(gè)渦流裝置時(shí)響應(yīng)于流體成分的旋轉(zhuǎn)來限制流體成分的流動(dòng)，能夠顯著地增大流體成分通過系統(tǒng)25的流阻。以上公開的內(nèi)容為本技術(shù)領(lǐng)域提供了一種在地下井中使用的可變流阻系統(tǒng)。系統(tǒng)25可包括渦流裝置58或60，流體成分36通過渦流裝置流動(dòng)。流體成分36通過渦流裝置58,60的流阻取決于流體成分在渦流裝置58的入口 62或渦流裝置60的入口 64處的旋轉(zhuǎn)。
響應(yīng)流體成分36在渦流裝置58的入口 62或渦流裝置60的入口 64處的旋轉(zhuǎn)的增大，流體成分36通過渦流裝置58或60的流阻能夠增大。響應(yīng)流體成分36的粘度的減小，流體成分在入口 62或入口 64處的旋轉(zhuǎn)能夠增大。響應(yīng)流體成分36的速度的增大，流體成分36在入口 62或入口 64處的旋轉(zhuǎn)能夠增大。響應(yīng)流體成分36中的期望流體與不期望流體之比的減小，流體成分36在入口 62或入口 64處的旋轉(zhuǎn)能夠增大。渦流裝置58的出口 64可包括另一渦流裝置60的入口 64。渦流裝置60的入口64可包括另一渦流裝置58的出口 64。渦流裝置58可至少包括第一通道70和第二通道72，第一通道和第二通道從另一渦流裝置46的出口 62接收流體成分36。流體成分36的分別流經(jīng)第一通道70和第二通道72的比例差值取決于流體成分36在出口 62處的旋轉(zhuǎn)。響應(yīng)流體成分36的速度的增大，流體成分36的流經(jīng)第一通道70和第二通道72的比例差值可增大。響應(yīng)流體成分36的流經(jīng)第一通道70和第二通道72的比例差值的增大，流體成分36在渦流室66中的旋轉(zhuǎn)增大。以上公開的內(nèi)容還描述了一種可變流阻系統(tǒng)25，其可包括:第一渦流裝置46，其具有出口 62 ;以及第二渦流裝置58，其從第一渦流裝置46的出口 62接收流體成分36。流體成分36通過第二渦流裝置58的流阻可取決于流體成分36在第一渦流裝置46的出口 62處的旋轉(zhuǎn)。響應(yīng)流體成分36的粘度的減小、響應(yīng)流體成分36的速度的增大、和/或響應(yīng)流體成分36中期望流體與不期望流體之比的減小，流體成分36在出口 62處的旋轉(zhuǎn)可增大。響應(yīng)流體成分36在第一渦流裝置46的出口 62處的旋轉(zhuǎn)的增大，流體成分36通過第二渦流裝置58的流阻可增大。第二渦流裝置58的出口 64可包括第三渦流裝置60的入口 64。第二渦流裝置58可至少包括第一通道70和第二通道72，第一通道和第二通道從第一渦流裝置46的出口 62接收流體成分36。流體成分36的分別流經(jīng)第一通道70和第二通道72的比例差值取決于流體成分36在第一渦流裝置46的出口 62處的旋轉(zhuǎn)。響應(yīng)流體成分36的速度的增大，流體成分36流經(jīng)第一通道70和第二通道72的比例差值可增大。響應(yīng)流體成分36流經(jīng)第一通道70和第二通道72的比例差值的增大，流體成分36在第二渦流裝置58的渦流室66中的旋轉(zhuǎn)可增大。以上公開的內(nèi)容還描述了一種可變流阻系統(tǒng)25，其可包括:第一渦流裝置46，其響應(yīng)流體成分36的速度的增大，引起流體成分36在第一渦流裝置46的出口 62處的旋轉(zhuǎn)增大；以及第二渦流裝置58，其從第一渦流裝置46的出口 62接收流體成分。流體成分36通過第二渦流裝置58的流阻可取決于流體成分36在第一渦流裝置46的出口 62處的旋轉(zhuǎn)。應(yīng)理解，以上描述的各種示例可用于多種方向，例如傾斜、顛倒、水平、豎直等，并用于多種構(gòu)造，而不背離本發(fā)明的原理。圖中示出的多個(gè)實(shí)施例僅僅作為本發(fā)明的原理的有效應(yīng)用的示例來示出和描述，本發(fā)明不限于這些實(shí)施例的任何具體細(xì)節(jié)。
當(dāng)然，在仔細(xì)考慮以上對(duì)代表性實(shí)施例的描述之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易理解，對(duì)這些具體實(shí)施例可進(jìn)行許多更改、添加、替換、刪除和其他改變，并且這些改變處在本發(fā)明的原理的范圍內(nèi)。因此，前述詳細(xì)描述應(yīng)清楚理解為僅作為解釋和示例給出，本發(fā)明的精神和范圍僅由隨附權(quán)利要求書及其等價(jià)物限定。
權(quán)利要求
1.一種在地下井中使用的可變流阻系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: 渦流裝置，流體成分流經(jīng)所述渦流裝置；而且 其中，流體成分通過所述渦流裝置的流阻取決于流體成分在至所述渦流裝置的入口處的旋轉(zhuǎn)。
2.按權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，響應(yīng)流體成分在至所述渦流裝置的所述入口處的旋轉(zhuǎn)的增大，流體成分通過所述渦流裝置的流阻增大。
3.按權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，響應(yīng)流體成分的粘度的減小，流體成分在所述入口處的旋轉(zhuǎn)增大。
4.按權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，響應(yīng)流體成分的速度的增大，流體成分在所述入口處的旋轉(zhuǎn)增大。
5.按權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，響應(yīng)流體成分中期望流體與不期望流體之比的減小，流體成分在所述入口處的旋轉(zhuǎn)增大。
6.按權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述渦流裝置的出口包括另一渦流裝置的入口。
7.按權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述渦流裝置的入口包括另一渦流裝置的出口。
8.按權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述渦流裝置至少包括從另一渦流裝置的出口接收流體成分的第一通道和第二通道；而且其中，流體成分的分別流經(jīng)所述第一通道和所述第二通道的比例差值取決于流體成分在所述出口處的旋轉(zhuǎn)。
9.按權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，響應(yīng)流體成分的速度的增大，流體成分的流經(jīng)所述第一通道和第二通道的比例 差值增大。
10.按權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，響應(yīng)流體成分的流經(jīng)所述第一通道和第二通道的比例差值的增大，流體成分在渦流室中的旋轉(zhuǎn)增大。
11.一種在地下井中使用的可變流阻系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: 第一渦流裝置，其具有出口 ；以及 第二渦流裝置，其從所述第一渦流裝置的出口接收流體成分，流體成分通過所述第二渦流裝置的流阻取決于流體成分在所述第一渦流裝置的出口處的旋轉(zhuǎn)。
12.按權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，響應(yīng)流體成分的粘度的減小，流體成分在所述出口處的旋轉(zhuǎn)增大。
13.按權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，響應(yīng)流體成分的速度的增大，流體成分在所述出口處的旋轉(zhuǎn)增大。
14.按權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，響應(yīng)流體成分中期望流體與不期望流體之比的減小，流體成分在所述出口處的旋轉(zhuǎn)增大。
15.按權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，響應(yīng)流體成分在所述第一渦流裝置的出口處的旋轉(zhuǎn)的增大，流體成分通過所述第二渦流裝置的流阻增大。
16.按權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述第二渦流裝置的出口包括第三渦流裝置的入口。
17.按權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述第二渦流裝置至少包括從所述第一渦流裝置的出口接收流體成分的第一通道和第二通道；而且其中，流體成分的分別流經(jīng)第一通道和第二通道的比例差值取決于流體成分在所述第一渦流裝置的出口處的旋轉(zhuǎn)。
18.按權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中，響應(yīng)流體成分的速度的增大，流體成分流經(jīng)所述第一通道和第二通道的比例差值增大。
19.按權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中，響應(yīng)流體成分的流經(jīng)所述第一通道和第二通道的比例差值的增大，流體成分在所述第二渦流裝置的渦流室中的旋轉(zhuǎn)增大。
20.一種在地下井中使用的可變流阻系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: 第一渦流裝置，其響應(yīng)流體成分的速度的增大，引起流體成分在所述第一渦流裝置的出口處的旋轉(zhuǎn)增大；以及 第二渦流裝置，其從所述第一渦流裝置的出口接收流體成分，流體成分通過所述第二渦流裝置的流阻取決于流體成分在所述第一渦流裝置的出口處的旋轉(zhuǎn)。
21.按權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中，響應(yīng)流體成分在所述第一渦流裝置的出口處的旋轉(zhuǎn)的增大，流體成分通過所述第二渦流裝置的流阻增大。
22.按權(quán)利要求20所述的系統(tǒng) ，其中，所述第二渦流裝置的出口包括第三渦流裝置的入口。
23.按權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中，所述第二渦流裝置至少包括從所述第一渦流裝置的出口接收流體成分的第一通道和第二通道；而且其中，流體成分的分別流經(jīng)所述第一通道和所述第二通道的比例差值取決于流體成分在所述第一渦流裝置的出口處的旋轉(zhuǎn)。
24.按權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中，響應(yīng)流體成分的速度的增大，流體成分的流經(jīng)所述第一通道和所述第二通道的比例差值增大。
25.按權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中，響應(yīng)流體成分流經(jīng)所述第一通道和所述第二通道的比例差值的增大，流體成分在所述第二渦流裝置的渦流室中的旋轉(zhuǎn)增大。
全文摘要
一種可變流阻系統(tǒng)，可包括渦流裝置，流體成分通過渦流裝置的流阻取決于流體成分在渦流裝置的入口處的旋轉(zhuǎn)。另一系統(tǒng)可包括從第一渦流裝置的出口接收流體成分的第二渦流裝置，流體成分通過第二渦流裝置的流阻取決于流體成分在出口處的旋轉(zhuǎn)。另一系統(tǒng)可包括第一渦流裝置，其響應(yīng)流體成分的速度的增大，引起流體成分在出口處的旋轉(zhuǎn)增大；以及第二渦流裝置，其從出口接收流體成分，通過第二渦流裝置的流阻取決于流體成分在出口處的旋轉(zhuǎn)。
文檔編號(hào)E21B34/06GK103097649SQ201180043024
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2011年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月10日
發(fā)明者賈森·D·戴克斯特拉 申請(qǐng)人:哈利伯頓能源服務(wù)公司