采用重力驱动浮子和阀的流体流量控制系统的制作方法

背景技术：

1、在碳氢化合物生产井中，调节地层流体从地下地层进入穿透地下地层的井筒的流量可能是有益的。多种原因或目的可能需要这样的调节，包括例如防止水和/或气体锥进、使水和/或气体产生最小化、使出砂最小化、使油生产最大化、平衡各种地下区域的生产以及均衡各种地下区域之间的压力等。

2、许多装置和阀可用于调节地层流体的流量。这些装置中的一些装置对于不同类型的地层流体可能是无区别的，并且可以简单地充当用于调节进入诸如生产管柱的井筒管的内部的“看门人”。这种看门人装置可以是简单的开/关阀，或者它们可以被计量以在连续的流速范围内调节流体流量。用于调节地层流体的流量的其他类型的装置可以实现不同类型的地层流体之间的至少某种程度的区别。此类装置可包括例如管状限流器、喷嘴型限流器、自主流入控制装置、非自主流入控制装置、端口、曲折路径和它们的组合。

技术实现思路

1、现在结合附图参考以下描述，在附图中：

2、图1示出了根据本公开的一个或多个实施例设计、制造和操作的井系统的示意图；

3、图2示出了根据本公开的一个实施例设计、制造和操作的密度控制阀的非常基本的构造；

4、图3示出了采用较大的密度依赖性浮子(至少与较小的出口相比)的密度控制阀的一个实施例；

5、图4示出了根据本公开的替代性的实施例设计、制造和操作的密度控制阀；

6、图5a至图5d示出了在生产油井的井寿命的不同阶段的图4的密度控制阀；

7、图6a示出了完井管柱的一个实施例，其可以包括类似于本文讨论的密度控制阀中的一个或多个的密度控制阀；

8、图6b示出了密度控制阀的壳体和密度依赖性浮子在完井管柱的横截面中的典型放置；

9、图6c示出了密度控制阀在垂直井或斜井中的典型放置；

10、图7示出了可用于协助解决本文讨论的定向问题的密度控制系统的一个实施例；

11、图8示出了装置的展开视图(360°)，该装置包括围绕中心管外部的周边等距分布的四个定向依赖性流入控制设备。

12、图9示出了根据本公开的一个或多个实施例设计、制造和操作的流体流量控制系统；

13、图10a至图10d示出了在生产油井的井寿命的不同阶段的密度控制阀的替代性的实施例；

14、图11示出了根据本公开的一个或多个替代性的实施例设计、制造和操作的流体流量控制系统；以及

15、图12a至图12d示出了在生产油井的井寿命的不同阶段的密度控制阀的替代性的实施例。

技术特征：

1.一种流体流量控制系统，所述流体流量控制系统包括：

2.根据权利要求1所述的流体流量控制系统，其中所述密度控制阀包括壳体，所述壳体包括入口和出口，以及位于所述壳体内的密度依赖性浮子，所述密度依赖性浮子被构造成基于其中所述流体的密度暴露或关闭所述出口。

3.根据权利要求2所述的流体流量控制系统，其中所述壳体是具有第一入口和第一出口的第一壳体，并且所述密度依赖性浮子是第一密度依赖性浮子，并且其中所述密度控制阀进一步包括第二壳体，所述第二壳体包括第二入口和第二出口。

4.根据权利要求3所述的流体流量控制系统，其中所述第一密度依赖性浮子具有高于气体但低于油和水的密度的密度，并且所述第二密度依赖性浮子具有高于气体和油但低于水的密度的密度。

5.根据权利要求2所述的流体流量控制系统，其中所述壳体是具有第一入口和第一出口的第一壳体，并且所述密度依赖性浮子是第一密度依赖性浮子，并且其中所述密度控制阀进一步包括：第二壳体，所述第二壳体包括第二入口和第二出口，以及位于所述第二壳体内的第二密度依赖性浮子；和第三壳体，所述第三壳体包括第三入口和第三出口，以及位于所述第三壳体内的第三密度依赖性浮子。

6.根据权利要求5所述的流体流量控制系统，其中所述第一密度依赖性浮子具有高于油、水和气体但低于钻井泥浆的密度的密度，所述第二密度依赖性浮子具有高于气体但低于泥浆、油和水的密度的密度，并且所述第三密度依赖性浮子具有高于气体和油但低于泥浆和水的密度的密度。

7.根据权利要求6所述的流体流量控制系统，其中所述第一密度依赖性浮子位于所述入口导管与所述第二密度依赖性浮子之间，并且所述第三密度依赖性浮子位于所述第二密度依赖性浮子与所述出口导管之间。

8.根据权利要求2所述的流体流量控制系统，其中所述密度依赖性浮子邻近所述出口具有比所述出口的面积大至少200％的横截面积。

9.根据权利要求1所述的流体流量控制系统，其中所述密度控制阀形成密度控制阀系统的至少一部分，并且其中所述密度控制阀系统进一步包括定向依赖性流入控制设备。

10.根据权利要求9所述的流体流量控制系统，其中所述定向依赖性流入控制设备包括：第一定向壳体，其具有第一定向入口和出口，以及位于所述第一定向壳体内的第一阻挡构件；和第二定向壳体，其具有第二定向入口和出口，以及位于所述第二定向壳体内的第二阻挡构件。

11.根据权利要求10所述的流体流量控制系统，其中所述第一定向入口联接到所述流体，所述第一定向出口联接到所述第二定向入口，并且所述第二定向出口联接到所述密度控制阀的所述入口导管。

12.根据权利要求11所述的流体流量控制系统，其中所述第一阻挡构件和所述第二阻挡构件具有高于钻井泥浆、油、气体和水的密度的密度。

13.一种井系统，所述井系统包括：

14.根据权利要求13所述的井系统，其中所述密度控制阀包括壳体，所述壳体包括入口和出口，以及位于所述壳体内的密度依赖性浮子，所述密度依赖性浮子被构造成基于其中所述流体的密度暴露或关闭所述出口。

15.根据权利要求14所述的井系统，其中所述壳体是具有第一入口和第一出口的第一壳体，并且所述密度依赖性浮子是第一密度依赖性浮子，并且其中所述密度控制阀进一步包括第二壳体，所述第二壳体包括第二入口和第二出口。

16.根据权利要求15所述的井系统，其中所述第一密度依赖性浮子具有高于气体但低于油和水的密度的密度，并且所述第二密度依赖性浮子具有高于气体和油但低于水的密度的密度。

17.根据权利要求14所述的井系统，其中所述壳体是具有第一入口和第一出口的第一壳体，并且所述密度依赖性浮子是第一密度依赖性浮子，并且其中所述密度控制阀进一步包括：第二壳体，其包括第二入口和第二出口，以及位于所述第二壳体内的第二密度依赖性浮子；和第三壳体，其包括第三入口和第三出口，以及位于所述第三壳体内的第三密度依赖性浮子。

18.根据权利要求17所述的井系统，其中所述第一密度依赖性浮子具有高于油、水和气体但低于钻井泥浆的密度的密度，所述第二密度依赖性浮子具有高于气体但低于泥浆、油和水的密度的密度，并且所述第三密度依赖性浮子具有高于气体和油但低于泥浆和水的密度的密度。

19.根据权利要求18所述的井系统，其中所述第一密度依赖性浮子位于所述入口导管与所述第二密度依赖性浮子之间，并且所述第三密度依赖性浮子位于所述第二密度依赖性浮子与所述出口导管之间。

20.根据权利要求14所述的井系统，其中所述密度依赖性浮子邻近所述出口具有比所述出口的面积大至少200％的横截面积。

21.根据权利要求13所述的井系统，其中所述密度控制阀形成密度控制阀系统的至少一部分，并且其中所述密度控制阀系统进一步包括定向依赖性流入控制设备。

22.根据权利要求21所述的井系统，其中所述定向依赖性流入控制设备包括：第一定向壳体，其具有第一定向入口和出口，以及位于所述第一定向壳体内的第一阻挡构件；和第二定向壳体，其具有第二定向入口和第二定向出口，以及位于所述第二定向壳体内的第二阻挡构件。

23.根据权利要求22所述的井系统，其中所述第一定向入口联接到所述流体，所述第一定向出口联接到所述第二定向入口，并且所述第二定向出口联接到所述密度控制阀的所述入口导管。

24.根据权利要求23所述的井系统，其中所述第一阻挡构件和所述第二阻挡构件具有高于钻井泥浆、油、气体和水的密度的密度。

技术总结
本公开提供了一种流体流量控制系统和一种井系统。一方面，所述流体流量控制系统包括阀，所述阀具有可操作以接收流体的流体入口、可操作以接收控制流体的控制入口和可操作以将所述流体传送至所述油管的流体出口，所述阀被构造成基于所述控制流体打开或关闭所述流体出口。根据该方面的所述流体流量控制系统进一步包括密度控制阀，所述密度控制阀具有可操作以接收所述流体的入口导管和联接到所述阀的所述控制入口的出口导管，所述密度控制阀可操作以将所述控制流体发送到所述阀以基于所述流体的密度打开或关闭所述流体出口。

技术研发人员：M·L·夫瑞普,斯蒂芬·M·格雷奇,I·艾尔马拉瓦尼
受保护的技术使用者：哈利伯顿能源服务公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15