改进的流入控制装置的制作方法

本发明涉及碳氢化合物生产系统，更具体地涉及一种用于钻井系统、智能钻井系统或先进钻井系统的流入控制装置。

背景技术：

1、为了提高油藏和气藏的产量和采收率(recovery)，近年来钻井成井(wellcompletion)方法和系统变得越来越复杂。传统的竖向钻井正在被与储层具有更多接触的水平钻井和/或多分支钻井(multilateral well)取代。虽然此类结构可以提高生产效率，但是其钻探和安装成本更高且更复杂。在安装后，储层压力的变化和/或众所周知的“根趾”效应(“heel-toe”effect)会导致沿着钻井的不均匀流入，这会造成早期的气体和/或水突破(breakthrough)。因此，这些复杂的钻井结构无法通过地表井口节流器(choke)进行有效控制。替代的是在井下控制流入。

2、背景技术中已经提出了许多不同的流入限制系统。这些系统大致可被分为三类：

3、被动式、主动式和反馈式(reactive)。

4、在被动式系统中，流入控制装置(inflow control device,icd)被用于沿着钻井中的生产层段(producing interval)将流入限定为不同的程度。icd包括管嘴或通道，其用于限制流体的流动。限制程度有时被被称为icd“强度”。具有多种不同类型的icd，包括管嘴型、孔口型、螺旋型和迷宫型。基本工作原理是沿着基部钻柱(base string)以使得能产生更均匀的流入的方式改变每个icd的强度。icd的强度由流体通道的几何形状和尺寸设定，因此在安装后是固定不变的。由此产生的系统是被动的，无法适应动态变化。这些流体通道无法被关闭，因此icd无法被关闭。

5、在反馈式系统中，使用自主式流入控制装置(aicd)或自主式流入控制阀(aicv)，其能够根据储层流体的粘度和密度进行自我调节，以限制不需要的流体流动。基于aicd/aicv的系统可被设计成用于减少/防止水和/或气体的流动、以及增加/允许石油的流动。

6、在主动式系统中，使用封隔器(packer)将钻井完井结构划分为若干个区域，并且使用流入控制阀(icv)控制每个区域的流入。

技术实现思路

1、总体而言，本发明的第一方面提出了一种用于碳氢化合物生产钻井的流入控制装置，该流入控制装置被配置成用于在打开状态和关闭状态之间切换，该流入控制装置包括：用于流体进入的入口；用于流体离开的出口；壳体；被布置在该壳体内的第一主体和第二主体，其中，该第二主体能够相对于该第一主体移动，在通电状态下，该第一主体操作以磁性吸引或排斥该第二主体；其中，在该打开状态下，该第一主体和该第二主体位于对应的打开位置，并且与该壳体限定连续路径，流体能够通过该连续路径从该入口流动到该出口；其中，在该关闭状态下，该第一主体和该第二主体位于对应的关闭位置，并且相接，从而阻断该连续路径；以及其中，该流入控制装置操作以通过给该第一主体通电或断电而在该打开状态和该关闭状态之间切换。

2、该第一主体可以包括电磁体。例如，导线线圈，并且该电磁体被被封装在电绝缘层中。该第二主体可以包括磁体，并且该第二主体的磁轴线可以与线圈轴线平行。因此，该第一主体可以操作以磁性排斥该第二主体。可选择地，该第二主体可以包括磁性材料。

3、该第一主体和该第二主体的形状可以是互补的，使得当处于关闭状态下时，该第一主体和该第二主体形成流体不可通过的密封。在一些实施例中，在关闭状态下被限定在该第一主体和该第二主体之间的接触表面可以是平坦的。

4、该第一主体可以沿着该线圈轴线限定通道，并且该连续路径可以包括该通道。优选地，该通道的宽度小于该第二主体的横向范围，使得当该第二主体处于该关闭位置中时，该流入控制装置形成流体不可通过的密封。可选择地，该第一主体可以限定围绕该线圈轴线的环形通道，其中，该连续路径包括该通道，并且该第二主体被布置成在该关闭位置中密封该环形通道。通过这种方式，当该第二主体处于该关闭位置中时，该流入控制装置还形成流体不可通过的密封。在又一些示例中，该第二主体可以包括一个或多个孔口，并且该连续路径可以包括这些孔口。

5、在一些示例中，该电磁体可以包括被设置在该导线线圈内的芯体(core)。该芯体可以包括软磁性材料(soft-magnetic material)。

6、该流入控制装置还可以包括着陆机构(landing arrangement)，该着陆机构被配置成用于在该打开位置中接收该第二主体，并且使该第二主体可释放地脱离，以允许该第二主体过渡到该关闭位置。该着陆机构可以包括以下项中的一者或多者：一个或多个突出销，并且该第二主体包括一个或多个相应凹部，该一个或多个相应凹部被配置成用于在该打开位置中接收这种销；和/或被形成在该流入控制装置的该壳体中的轮廓，其中，该轮廓的形状被配置成用于允许该第二主体形成配合连接。

7、可选择地，该着陆机构可以包括机械弹簧，其中，当该第二主体处于该关闭位置中时，该机械弹簧处于拉伸状态，从而产生将该第二主体促动到该打开位置中的恢复力。通过这种方式，该弹簧将该第二主体促动该打开位置中。或者，该着陆机构可以包括第二电磁体，该第二电磁体操作以磁性吸引该第二主体。可选地，该着陆机构还可以包括机械弹簧，其中，当该第二主体处于该关闭位置中时，该机械弹簧处于压缩状态。通过这种方式，该机械弹簧持续地朝着该关闭位置促动该第二主体。

8、该流入控制装置可以可选地包括被设置在该出口和/或该入口处的管嘴。

9、该流入控制装置可以被一体地形成到管状壁中。也就是说，该流入控制装置的壳体由管状壁包括。

10、根据第二方面，本发明提出了一种智能钻井，该智能钻井被一个或多个封隔器分成一个或多个区域，每个区域包括：被配置成用于输送流体的管状件(tubular)；一个或多个筛子(screen)；被在管状件的壁内限定出的连接通道，该连接通道被配置成用于将流体从每个筛子输送到一个或多个上文描述的流入控制装置，其中，在该流入控制装置的该入口与该连接通道之间存在压力连通，并且在该流入控制装置的该出口与该管状件之间存在压力连通；一个或多个电导体，该一个或多个电导体被配置成用于输送电力进出每个区域，并且将信号输送到每个区域；被耦合到电导体的电路，其中，该电路被至少部分被容纳在管状壁(the tubular walls)内，该电路包括计算机芯片；以及控制装置，该控制装置被配置成用于控制每个流入控制装置的状态，其中，该控制装置包括一个或多个处理器，该一个或多个处理器被配置成用以生成用于相应的计算机芯片的计算机可读指令，其中，在接收该计算机可读指令时，该计算机芯片操作以给该流入控制装置通电或断电，从而控制该流入控制装置的状态。

11、该一个或多个电导体可以为管状的，或者作为常规电缆。这些形式的电导体都可以被设置在输送流体的管状件周围以及被设置在该管状件内。

12、该电路与该电导体可以感应耦合，或者可以直接使用布线连接。

13、优选的但不是必需的，该电路包括被配置成用于记录数据的一个或多个电气设备。该数据可以包括：温度读数、压力读数、流量读数、含水量读数以及含气量读数。

14、可选地，该计算机芯片通过该一个或多个电导体将记录到的数据传输到该控制装置。

15、该控制装置可以分析数据，以确定每个流入控制装置的状态和智能钻井的运行状况。该控制装置可以位于地表处。

16、智能钻井的相邻区域可以被在相对的端部处连结。

17、根据本发明的第三方面，提供了一种用于控制上文描述的生产碳氢化合物的智能钻井的生产的方法，该方法包括：通过控制装置接收来自位于该智能钻井中的一个或多个电气设备的该智能钻井在第一配置状态下的数据信号，其中，该第一配置状态由该流入控制装置的配置状态限定；通过控制装置分析该数据信号，以确定每个流入控制装置的状态和该智能钻井的运行状况；通过控制装置确定该智能钻井的与最佳压力工况相对应的更新状态，其中，该智能钻井的该更新状态由该流入控制装置的更新配置状态限定；通过电导体向该流入控制装置发送控制信号，以使该流入控制装置根据该控制信号更新其状态。在该方法中，该控制装置可以被设置在地表处。

18、根据本发明的第四方面，本发明提供了一种在打开状态和关闭状态之间操作根据第一方面的流入控制装置的方法，该方法包括给该第一主体通电或断电。