专利名称：用于控制地层和井眼之间的流体流动的设备和方法
技术领域：
本发明总体涉及用于控制从地层到井眼中的开采管内的流体流动的设备和方法。
背景技术：
使用钻入地层中的钻井或井眼从地层开采例如石油和气体等烃类。在一些情况下，井眼通过沿井眼长度放置套管，并且将与每一个开采区域(含烃层)相邻的套管穿孔来完井，以从该开采区域提取流体(例如石油和气体)。在其他情况下，井眼可以是裸眼井，并且在特定情况下，可用于将蒸汽或其他物质注入到地层中。一个或多个流入控制装置设置 在井眼中，用于控制进入所述井眼中的流体的流量。这些流动控制装置和开采区域通常通过在其之间安装封隔器来彼此分隔。从每一个开采区域进入井眼的流体被抽吸到延伸到地面的管中。期望沿开采区域具有基本上均匀的流体流量。非均匀的排出可能导致例如气锥或水锥入侵等不期望的情况。在例如采油井的情况下，气锥可使气体流入到井眼中，这可显著降低石油开采。水锥可以类似的方式使水流入到石油开采流中，这降低开采的石油的量和质量。通常在开采区域中钻入水平井眼，以从其提取流体。几个流入控制装置沿该井眼间隔开设置，以排出地层流体。地层流体通常包括油层、油层下方的水层和油层上方的气体层。水平井眼通常位于水层上方。油、水和气体的边界层可能沿着水平井眼的整个长度是不均匀的。而且，地层的某些性能，例如孔隙率和渗透性沿水平井眼长度可能不相同。因此，地层和井眼之间的流体可能不均匀地流动通过流入控制装置。对于开采井眼，期望进入井眼中的开采流体具有的相对均匀的流量。为了获得井眼的最佳的烃流量，开采区域可使用具有不同流动特性的流动控制装置。主动流动控制装置已经用于控制从地层到井眼中的流体。这样的装置相对昂贵，并且包括活动部件，所述活动部件需要维护，并且可能在井眼的寿命范围内不是非常可靠。如果流体进入井眼中，则通常在井眼中使用不具有活动部件的被动流动控制来控制流动。该装置构造成用于使流体沿着所述装置轴向流动。由于用于轴向流入通道的有限的表面积，因此轴向流入可限制流体流量。而且该被动装置相对于滤砂管串联设置，所述滤砂管用于抑制固体颗粒流入井眼中。这样的串联组合需要长的组合装置。本发明提供用于控制井眼和地层之间的流体流动的设备和方法，其解决了上面指出的流入控制装置的缺点中的一些
发明内容
在一个方面中，提供一种用于控制流体流动的被动式流动控制装置，所述装置在一种结构中包括纵向构件，所述纵向构件构造成用于沿所述纵向构件的选定长度径向地接收流体，所述纵向构件包括流动限制部，其构造成用于在所述纵向构件的径向方向上产生压降。另一方面，提供一种完井的方法，所述方法在一个实施例中可包括提供流动控制装置，所述流动控制装置包括具有第一组流体流动通道的管，和具有第二组流体流动通道的设置在所述管外部的至少一个构件；其中，所述第一和第二组通道沿纵向方向偏移，并且所述构件构造成用于沿径向接收流体；将所述流动控制装置设置在井眼的选定位置处；和允许流体在所述地层和所述流动控制装置之间流动。已经相当宽范围地总结了本发明的一些特征的示例，为的是可更好地理解下面的其详细描述，并且可意识到对本技术领域的一些贡献。当然，还存在将在后文描述的并且将形成所附权利要求的主题的其他特征。
由于结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，本发明的优点和其他方面变得更好理解，因此本领域中的那些普通技术人员将容易地意识到本发明的优点和其他方面；在所有附图中，相似的附图标记表示相同或相似的元件，附图中图I是具有安装其中的开采管的示例性多区域井眼的示意性正视图，所述开采管包括根据本发明的一个实施例制造并且设置在沿所述开采管长度的选定位置处的多个流动控制装置；
图2显示了根据本发明的一个实施例制造的流动控制装置的一部分的侧剖视图；图3显示了根据本发明的另一个实施例制造的流动控制装置的一部分的侧剖视图；图4A，4B和4C显示了可用于偏移构件中的多种示例性流动通道的俯视图；图5显示了根据本发明的又一个实施例制造的流动控制装置的一部分的侧剖视图；图6显示了根据本发明的一个实施例的流动控制装置的线路图，其中，阻挡物在相邻层之间形成选定的曲折流体流动路径，和图7显示了根据本发明的另一个实施例的流动控制装置的线路图，其中，阻挡物在相邻层之间形成选定的曲折流体流动路径。
具体实施例方式本发明涉及用于控制井眼中烃类的开采的装置和方法。本发明可以有不同形式的实施例。附图中所示的并且将在本文中描述的本发明的特定实施例应理解为，本公开将被认为是本文所述的装置和方法的原理的范例，并且不旨在将本发明限制到本文示出和描述的实施例。图I是显示穿过地层112并且进入一对开采区域114，116而钻出的示例性井眼110的示意图，期望从所述开采区域114，116进行烃类开采。井眼110具有竖直部分119a和偏转的或基本上水平的节段11%。井眼110在其中布置有开采组件120，所述开采组件120从地面126处的井口 124向下延伸。开采组件120沿其长度限定内部轴向流动孔。环形间隙130限定在开采组件120和井眼内表面131之间。开采组件120显示具有竖直部分132a和沿井眼110的节段119b延伸的水平部分132b。根据本文讨论的实施例制造的流动控制装置134位于沿开采组件120的选定位置处。可选地，流动控制装置134可在井眼110内通过一对封隔器装置136彼此隔离。井眼110显示为是直接通到地层114，116中的无套管井眼。开采流体从地层114，116直接或间接流入限定在开采组件120和井眼110的壁131或套管(未示出)之间的环形间隙130内。流动控制装置134控制进入开采组件120中的流体流的一个或多个方面。如本文所讨论的，流动控制装置134也可称为开采装置、流入控制装置(ICD)或流体控制装置。根据本发明，流动控制装置134可具有多种可替代结构，经由所述结构提供受控的流体流动。每一个流动控制装置134可用于控制从开采区域114和116进入开采管120中的一种或多种流体的一个或多个方面。如本文所用，术语“一种或多种流体”包括液体、气体、·烃类、多相流体、两种或更多种流体的混合物、水、蒸汽和从地面注入的其他流体，例如水。另外，提到水应理解为还包括水基流体，例如海水或盐水。应注意的是，井眼110可以是套管井眼，其中套管(未示出)设置在开采管120和井眼壁131之间。在套管井眼中，井眼壁131和开采管120之间的环形间隙通常使用水泥填充，并且形成在套管和地层中的穿孔可使流体从地层流入套管中。地下地层可具有不同渗透性或孔隙率的区域，并且可能包含沿其开采间隔或在开采区域之间具有多种流动性能的流体。已经横跨这些间隔或区域使用现有的流动控制装置来均衡或以其他方式控制横跨这些间隔或区域的流入，以获得来自每个这种间隔或开采区域的期望的开采。该现有装置为在期望位置处间隔开的离散装置。增加流动控制装置的数量可改善横跨某间隔的分布。但是，虽然本发明的一些实施例可类似地部署在离散位置，但是其他实施例可能沿开采管120的其中布置这些流动控制装置的长度提供连续变化的流量分布。地下地层通常包含伴随有石油和气体的水或海水。水可能存在于含油区域下方，并且气体可能存在于含油区域上方。当井眼已经开采一段时间后，水可能流入到一些流动控制装置134中。水流入的量和时间可能沿开采区域的长度改变。期望具有这样的流动控制装置，其根据开采流体中的水或气体的量限制流体流量。通过限制水和/或气体的流动，流动控制装置能够在开采区域的整个寿命内开采更多的石油。图2显示了根据本发明的一个实施例制造的流动控制装置的一部分的侧剖视图。该视图显示了圆柱状流动控制装置200和管或基管212的上半部的横截面形状，所述管或基管212沿其纵向轴线224具有多个流动限制部或流动通道216。流动控制装置200构造成用于主要沿径向接收流体202。出于本发明的目的，“径向方向”或“径向”是相对于装置的纵向轴线或纵向方向例如轴线224成一角度的方向。而且，术语“轴向”意思是大体上沿着纵向构件或井眼的中心轴线的方向或大体上平行于该中心轴线的方向。而且，术语“面内方向(planar)”意思是如下的方向该方向具有沿着偏移构件或流入层210 (下面进一步描述)以及在偏移构件或流入层210之间、以及沿着围绕偏移构件或流入层210或在其下方的任何管件或在这些管件之间的圆周和/或轴向分量。
流动控制装置200可包括围绕管构件202设置的偏移构件(也称为纵向构件或流入层)210、设置在偏移构件210外部或周围的滤管(也称为滤砂管)或其他过滤元件206、以及设置在滤砂管206外部或周围的套壳204。在图2中所示的结构中，管构件212和偏移构件的组合形成了流入控制装置208，其控制沿大体径向方向进入和通过流动控制装置200的面内方向和径向的流动路径。在简单的实施例中，流入控制装置208包括由偏移构件210形成的第一层210，和由管212形成的第二层。第一层210包括流动通道(也称为流动限制部或孔)214，其可用作孔来产生孔压降功能，并且可相对于管212中的流动通道216偏移来形成曲折压降功能和摩擦压降功能。第一层沿其长度、沿径向方向或径向接收流体。流动通道或孔214和216以距离(或轴向距离x)218偏移，并且沿径向以距离(径向距离h)219间隔开，所述距离219构造来形成曲折的流动路径220。除了由于所述层中的孔限制部产生的压降，由偏移的开口形成的曲折路径使流体流的方向分量从径向改变到面内方向和/或轴向，然后再次改变到主要为径向的流动，并且开口的偏移间距的大小提供期望的接触表面积，以产生摩擦流动路径，从而使横跨所述装置的总压降具有摩擦压降分量。这种方向上的改变还可形成湍 流或其他动力学流动阻力功能，其对横跨所述装置的总压降做出贡献。当流体202从地层沿径向流到管212时，如由箭头220所示，曲折流动路径220还可产生湍流和/或流动阻力。偏移量和径向间隔至少部分限定了流动阻力，所述流动阻力限定横跨所述部分208的压降。可根据流体的一个或多个特性例如流体中的气体和/或水的量来选择偏移量和径向距离，以限定压降。仍参照图2，套壳204是构造成用于保护流动控制装置200的内部使其免受大颗粒例如岩石碎片损坏的保护构件，所述大颗粒可能在以高速流动时会损坏部件。套壳204可包括流动端口(未示出)，其允许流体202流动，但是限制大颗粒流流入动控制装置200中。滤砂管206可以是具有流动路径或孔的过滤构件，其在流体流入偏移构件210中时将砂或更细小颗粒从流体去除。流动路径220然后继续通过沿轴向和/或圆周方向偏移的孔214和216，如由箭头222所示。偏移距离218可构造或设计成用于提供曲折路径和/或流体流动摩擦，产生横跨偏移流动路径构件中的开口的压降。如本文所讨论的，曲折或摩擦流动路径可形成湍流，其在流体包括水或气体时限制流动面积。该流动路径通过降低流体的动能(总的流动速率)来降低流体的流动速率。本文讨论的流入控制装置可构造成用于提供如下的压降特性所述压降特性可针对具有不同粘度和/或密度的流体而改变。例如，纯水的粘度为lcP，存在于地层中的大部分油的粘度在10cP-200cP之间。在一个方面中，横跨流入控制装置的总压降通常为横跨流入控制装置中的全部流动通道的压降的和。用于本文中的装置的流动路径可构造成对于水或气体提供较高的压降，对于原油提供较低的压降。对于这样的装置，当流体粘度下降到低于油粘度时，压降突然增大。沿轴向具有偏移流动路径、以针对选定流体产生期望压降的流入流控制装置的一些示例在2009年12月3日提交的转让给本申请的受让人的美国专利申请序列号No. 12/630, 476中有所描述，所述专利申请以引用的方式以其全文并入本文中。仍参照图2，在一个方面中，流动通道214和216具有产生选定压降并由此控制选定流体进入管中的流动的关系和尺寸特征。例如，通道214和216可以是圆形，并且具有选定直径，所述直径构造成用于产生能够使选定流体在井眼管中流动的期望湍流和压降。另夕卜，偏移距离218可构造成用于产生流动阻力和期望的湍流，从而产生压降。在其他实施例中，所述通道可具有不同的几何形状，例如矩形或多边形。另外，除了轴向偏移，可能具有径向或圆周方向偏移。在偏移流动路径构件中的孔设置在相同的轴向位置、但是在该轴向位置处相对于彼此在旋转方向上或沿圆周方向偏移的情况下，可存在沿圆周方向偏移。而且，层之间的径向间距也可构造成用于在通道之间形成空间或腔，从而增强对流体流动的控制。在一个方面中，偏移构件可包括沿轴向和圆周方向偏移的流动通道，以提供曲折路径，从而提供所需的压降特性。在一些方面，层的数量和通道的结构可改变，并且可选择流动通道和偏移量的多种组合，以形成通过流动控制装置的期望的流动特性。在图2的结构中，流入控制装置208整合到或设置在滤砂管206中；与流入控制装置沿轴向连接到滤砂管并且流体沿轴向从滤砂管流入相邻的流入控制装置的流动控制装置相比较，该流入控制装置208能够增加总长度。另外，流入控制装置208是被动式的，即其不包括主动控制元件，例如根据流体或井下条件而改变形状的材料。在可替代实施例中，流入控制装置208还可包括一个或多个形状改变材料，以提供一定的压降。而且，流入控制装置208可构造成允许沿着流入控制装置的壁的一部分、例如沿着偏移构件的顶部的流动。在一个方面中，所述部分可以是形成管状构件的层的矩形截面，其中，所述截面包括与相邻的偏移构件中的一组通道偏移的通道。 现在参照图3，显示了根据本发明的一个实施例制造的流动控制装置300的一部分的侧剖视图。如图所示，流动控制装置300构造成用于控制进入井眼管312中的地层流体流302。在一个方面中，流动控制装置300包括一组径向流动构件304。该组示例性的径向流动构件(或流入控制装置)304被显示为包括围绕管312的三层偏移构件，即第一层306，第二层308，第三层310。所述层中的每一层可由适当的耐用且结实的材料构成，例如金属材料或合金、合成材料或其组合。每个偏移径向流动构件304包括流体路径314，316，318和320，其相对于管轴线326彼此沿轴向偏移。这种偏移也可沿圆周方向和/或径向。如前面讨论的，所述偏移构造成用于在流体在所述层之间如箭头324所示流入管312中时，给流体提供曲折流动路径322。仍参照图3，偏移径向流动构件304可在各层之间产生径向压降，其中，横跨通道314，316，318和320的总压降实现了对进入管312中的流体流的增强的控制。另外，流动限制部可基本上横跨管312和装置300的整个部分设置，由此能够实现均衡的流入管中的流体。径向流入结构提供较大的流入表面积，以改善流动平衡。而且，流动控制装置300和偏移径向流动构件304可构造成用于通过逐渐减小接近地面的流体流量，来横跨整个完井分布流体流。图4A，4B和4C显示了偏移径向流动构件的一部分的多个实施例。附图示出了“展开铺平了的”的管状构件，其中，每一个圆柱状构件沿一表面被轴向切开，并且被展开铺平为为矩形片材。附图显示了每一个构件或片材的细节部分，以示出每一个构件或层中的流动孔的关系。图4A是偏移径向流动构件400的一个实施例，包括第一层402和第二层404。层402和404分别包括矩形流动通道406和408，其中，所述通道偏移来使在所述层之间产生湍流的流体流。通道406和408沿两个大体垂直方向偏移，如由附图标记410和412所示。在一些方面中，内层(404)也可以是基管或管件(如图2中所示)。图4B是偏移径向流动构件414的一个实施例,其包括第一层416和第二层418。层416和418分别包括菱形形状的流动通道420和422，其中，所述通道偏移来在所述层之间产生湍流流体流。所述通道420和422沿两个方向偏移,如由附图标记424和426所示。图4C是偏移径向流动构件428的实施例，其包括第一层430和第二层432。层430和432分别包括圆形流动通道434和436，其中，所述通道偏移来在所述层之间产生湍流流体。通道434和436沿两个方向偏移，如由附图标记438和440所示。现在参照图5，显示了根据本发明的一个实施例制造的流动控制装置500的一部分的侧剖视图。该视图显示了圆柱状流动控制装置500和管510的上半部的横截面形状。流动控制装置500构造成用于通过形成曲折流体流动路径、从而限制进入井眼管中的流体流来实现和控制进入管510中的地层流体502的径向流动。流动控制装置500包括套壳504、滤砂管506和曲折流动路径构件508。曲折流动路径构件508包括具有选定尺寸的珠子或珠子状元件，其中，珠子之间的间距和珠子尺寸构造成形成通过流动控制装置500的曲折流动路径512。相邻的珠子或其他介质之间的间距将构造成用于产生期望程度的孔口压降，并且该珠子或介质的直径或其他表面尺寸形成将期望的摩擦分量赋予横跨所述装置的总压降的流动路径。可以不同的比例来选择这些和其他实施例中体现的压降功能的组·合，以针对具有特定的期望粘度、密度或其他性能的流体产生期望的流动。流体流动通过所述流动路径构件508，然后进入管中，如由箭头514所示。所述珠子可以具有任何适当的几何形状，并且可由任何适当的材料构成，例如合成物和/或金属。流动路径珠子构件508可类似于上面讨论的图2和3中的层起作用，其中，所述珠子产生实现期望流动性能的压降。应注意的是，根据本发明制造的装置可构造成用于提供任何类型的曲折流动路径和/或在该流动路径中形成任何期望的湍流。作为示例，图6显示了具有由外部构件620围绕的内部构件610的装置600。外部构件620沿径向接收地层流体601。流体601从开口622a经由曲折路径632a流到开口 612a。障碍物630提供通道以使流体沿曲折路径632a从开口 622a流至开口 612a。另一个障碍物632可设置用于将进入开口 622a的基本上全部流体转向开口 612a。沿路径632a在流体中产生的湍流是径向偏移量h和轴向偏移量x的函数。流动路径632a的长度和在该流动路径中产生的湍流和迂曲度可通过改变径向偏移量和/或轴向偏移量来改变。在另一方面中，从开口 622b的流体流可通过障碍物640被转向到构件610中的不止一个开口，例如开口 622b和622c。曲折路径642a和642b以及沿该路径形成的湍流为径向偏移量和轴向偏移量的函数。其他障碍物可以设置在构件610和620之间的空间中，以在流体中形成任何期望的迂曲度和湍流。图7显示了在外部构件720和内部构件710之间具有两个示例性螺旋路径的装置700。在一个示例中，流体经由螺旋路径714a从外部构件720中的开口 722a流到内部构件710中的开口 712a。流体沿外部构件720和内部构件710之间的通道716流动。通过围绕内部构件710设置更多的螺旋圈——例如如构件720的开口 722b和构件710中的开口 712b之间的圈714b所示，螺旋路径可以变得细长。曲折路径714a由通道718a和718b形成。可使用任何其他适当的结构来在流动层中的流体流动路径中形成期望的迂曲度和湍流。本文中的本发明大体上是结合开采井提出的。应注意的是，本文公开的所述设备和方法也可用于在两个或更多个流动区域之间的流体流的任何应用。例如，根据本发明的所述设备和方法可用于注入井，其中，例如水或蒸汽等流体从井眼注入到地层中，或者，可用于通常称为蒸汽辅助重力驱油井的井中，其中，蒸汽被注入上部区域中，其进入到地层中，以改变开采区域中的烃类的粘度。因而，在一个方面中，提供一种被动式流动控制装置，其在一种结构中包括纵向构件，其构造成用于沿所述纵向构件的选定长度径向接收流体；所述纵向构件包括流动限制部，所述流动限制部构造成用于在所述纵向构件的径向方向上产生压降。在一种结构中，所述纵向构件可包括多个层，每一个层包括与相邻层中的流动限制部偏移的流动限制部。在另一种结构中，所述纵向构件可以包括实心珠子状元件层，其布置用于提供压降。在一种结构中，相邻的层可由不同尺寸的珠子状元件形成。在另一方面中，流动限制部针对贯穿其的流体流动提供曲折路径，其构造成用于产生压降。在另一方面，所述层之间的偏移和径向距离可构造成用于至少部分限定压降。在一个实施例中，限制部可以是任何适当类型，包括但不限于金属材料、非金属材料或混合材料中的开口或流体通道。开口可以是以扩大的金属槽形成的冲压而成的开口或以任何其他适当形式和方法形成。在又一方面中，流动控制装置可还包括滤砂管，其用于控制固体颗粒向纵向构件 中的流动。在又一方面中，流动控制装置可在纵向构件或滤砂管外部包括套壳，以减小流体流在滤砂管和/或纵向构件上的直接撞击，并且抑制大的固体颗粒流到滤砂管和/或纵向构件。在又一方面中，纵向构件可设置到滤砂管中。纵向构件可包括围绕彼此包绕或围绕基管包绕的一个或多个构件或片材，所述基管具有允许流体进入基管的流动通道。在另一方面中，提供一种完井的方法，所述方法在一个实施例中可包括提供流动控制装置，所述流动控制装置包括具有第一组流体流动通道的管和设置在所述管外部的、具有第二组流体通道的至少一个构件，其中，所述第一和第二组通道沿纵向方向偏移，并且所述构件构造成用于沿径向方向接收流体，所述径向方向为相对于所述构件的纵向或轴向成一角度的方向；将所述流动控制装置设置在井眼中的选定位置处；和允许流体在地层和所述流动控制装置之间流动。所述方法可还包括响应于具有选定特性或性能的流体流来选择偏移量以产生选定压降。所述特性或性能可以是流体的密度或粘度。在另一方面中，穿过所述流动控制装置的流动路径包括曲折路径，所述曲折路径根据流体的特性在流体中形成湍流。在一个方面中，流动路径在流体包含水或气体时减小流动速率，以横跨流动控制装置产生较高的压降，由此减小通过所述流动控制装置的流体流量。在一个方面中，当流体粘度降低到低于IOcP或流体密度高于8. 33磅每加仑时，减小流体流量。应可理解，图1-7仅旨在示出本文所述的原理和方法的教导，并且所述原理和方法可用于设计、构造和/或应用流入控制装置。而且，出于示出和说明目的，前面的描述涉及本发明的特定实施例。但是对本领域技术人员显而易见的是，可能对上面提出的实施例进行多种修改和改变，而不偏离本发明的范围。
权利要求
1.一种用于控制流体流动的被动式流动控制装置，包括 纵向构件，其构造成用于沿所述纵向构件的选定长度径向地接收流体，所述纵向构件包括流动限制部，所述流动限制部构造成用于在所述纵向构件的径向方向上产生压降。
2.根据权利要求I所述的流动控制装置，其中，所述纵向构件包括多个层，每个层都包括有与相邻层中的流动限制部偏移的流动限制部。
3.根据权利要求I所述的流动控制装置，其中，所述流动限制部为流经所述流动限制部的流体流提供曲折路径，所述曲折路径构造成用于产生压降。
4.根据权利要求2所述的流动控制装置，其中，所述层之间的偏移量和径向距离至少部分限定所述压降。
5.根据权利要求I所述的流动控制装置，其中，所述纵向构件包括布置成用于提供压降的实心珠子状元件层。
6.根据权利要求5所述的流动控制装置，其中，所述珠子状元件形成层，其中，相邻的层包括不同尺寸的珠子状元件。
7.根据权利要求I所述的流动控制装置，其中，所述流动限制部为以下中的一个金属材料、非金属材料或混合材料中的开口 ；冲压出来的开口 ；和扩大的金属槽。
8.根据权利要求I所述的流动控制装置，还包括设置在所述纵向构件外部的控砂装置，以用于控制选定尺寸的固体颗粒流动到所述纵向构件。
9.根据权利要求I所述的流动控制装置，其中，所述纵向构件整合到所述控砂装置中。
10.根据权利要求I所述的流动控制装置，其中，所述纵向构件包括管状构件，所述管状构件具有用于在所述管状构件内部接收流体的流体流动开口 ；以及在所述管状构件外部的一个或多个层，所述层构造成用于沿径向方向接收流体并且给所接收的流体提供曲折路径。
11.根据权利要求3所述的流动控制装置，其中，所述曲折路径构造成用于在所述流体中提供湍流，以在所述流体的粘度或密度对应于水或气体时，产生大的压降。
12.—种流动控制装置，包括 第一构件，其具有第一组流体通道；和 第二构件，其位于所述第一构件外部，具有第二组流体通道，其中，所述第一和第二组流体通道彼此偏移，并且所述第二构件构造成用于沿径向方向接收流体。
13.根据权利要求12所述的装置，其中，所述偏移构造成根据所述流体的特性产生选定的压降。
14.根据权利要求13所述的装置，其中，所述流体的特性为粘度或密度中的一个。
15.根据权利要求13所述的装置，其中，所述偏移提供用于流体的曲折路径，并且构造成根据所述流体的粘度或密度在所述流体中产生湍流。
16.根据权利要求12所述的装置，其中，第一和第二构件之间的所述偏移和所述间距至少部分限定流动通过所述流动控制装置的流体的压降。
17.一种流体流动控制装置的制造方法，包括 提供具有第一组流体流动通道的管；和 在所述管外部提供一构件，其中，该构件包括第二组流体通道，所述第二组流体通道与所述第一组流体通道偏移并且构造成相对于所述管的纵向沿径向方向接收地层流体。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，提供所述构件包括根据具有第一特性的地层流体流来选择偏移以产生选定的压降。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述第一特性为粘度或密度中的一个。
20.根据权利要求17所述的方法，其中，所述管和构件构造成用于经由基本上所述构件的整个长度来径向地接收地层流体。
21.根据权利要求17所述的方法，其中，提供所述构件包括在所述管和所述构件之间提供曲折的流体流动路径。
22.—种完井方法,包括 提供流动控制装置，所述流动控制装置包括具有第一组流体流动通道的管和设置在所述管外部的、具有第二组流体通道的至少一个构件，其中，所述第一和第二组通道沿纵向方向偏移，并且所述构件构造成用于沿所述径向方向接收流体； 将所述流动控制装置设置在井眼中选定位置处；和 允许流体在地层和所述流动控制装置之间流动。
23.根据权利要求22所述的方法，还包括响应于流体的流动来选择偏移以产生选定压降，所述流体具有选定特性，所述选定特性为密度、粘度和雷诺数中之一。
24.根据权利要求22所述的方法，其中，所述第二构件为下述之一由实心材料制成的、其中形成有第二组流动通道的构件；一层或多层珠子状元件，其构造成针对经其流动的流体提供曲折路径。
25.一种用于控制流体流动的被动式流动控制装置，包括 纵向构件，其构造成用于沿所述纵向构件的选定长度、大体径向地接收流体至开采管中，所述纵向构件包括多个层，层间具有偏移开口，偏移开口构造成用于横跨所述流动控制装置产生总压降，其中，所述总压降包括以下所列中的至少三项 (a)第一压降，其至少部分由面内方向的偏移距离确定； (b)第二压降，其至少部分由层的偏移开口之间的表面积确定； (C)第三压降，其至少部分由偏移开口的尺寸或层间的间距确定；和 (d)第四压降，其至少部分由所述流动控制装置中的开口和其他流动限制部的进入端口和排出端口的形状确定。
全文摘要
本发明在一个方面中提供一种用于控制流体流动的被动式流动控制装置，该装置在一个结构中包括纵向构件，其构造成用于沿所述纵向构件的选定长度径向地接收流体，所述纵向构件包括流动限制部，所述流动限制部构造成用于在所述纵向构件的径向方向上产生压降。另一方面，本发明提供一种完井的方法，所述方法在一个实施例中可提供流动控制装置，所述流动控制装置包括具有第一组流体流动通道的管和设置在所述管外部的、具有第二组流体通道的至少一个构件，其中，所述第一和第二组通道沿纵向方向偏移，并且所述构件构造成用于沿所述径向方向接收流体；将所述流动控制装置设置在井眼中选定位置处；和允许在地层和所述流动控制装置之间的流体流动。
文档编号E21B43/12GK102791957SQ201180013851
公开日2012年11月21日 申请日期2011年3月15日 优先权日2010年3月16日
发明者D·H·杜蓬, E·G·鲍恩 申请人:贝克休斯公司