可变地阻止地下井中流体组合物的流动的系统的制作方法
【专利说明】可变地阻止地下井中流体组合物的流动的系统
[0001]本申请是申请人为哈利伯顿能源服务公司，申请日为2010年8月4日，申请号为201080034676.2，发明名称为“基于流体特性以由此可变地阻止地下井中的流动的流路控制”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
[0002]本公开文本总体涉及与地下井结合使用的装备以及与地下井结合执行的操作，并且在下面描述的一个实施例中更特别地提供基于流体特性的流路控制，以由此可变地阻止地下井中的流动。
【背景技术】
[0003]在烃产出井中，能够调节流体从地层到井筒的流动在多数情况下是有益的。这种调节可用于多种目的，包括水锥或气锥、使沙产量最小化、使水和/或气体产量最小化、使油和/或气体产量最大化、平衡区域之间的产量等。
[0004]在喷射式井中，通常期望将水、蒸汽、气体等均匀地注入到多个区域中，以使烃稳定地移动而通过地层，而不会使注入的流体过早突破到达生产井筒。因此，调节流体从井筒到地层的流动的能力还可以有益于喷射式井。
[0005]因此，应当理解的是，在上文提到的情况下期望可变地限制井中流体流动的技术领域的进步，并且这种进步也将有益于其它各种情况。
【发明内容】
[0006]在下面的公开文本中，提供一种可变流动阻力系统，所述可变流动阻力系统使得调节井中流体流动的技术得以提高。下文描述了这样一个实施例:如果流体组合物具有非期望特性的阈值水平(或大于该阈值水平)，则使得流体组合物沿着阻力更大的流路流动。下文描述了如下另外一个实施例:随着流体组合物中的期望流体与非期望流体的比率减小，流过系统的阻力增大。
[0007]在一个方案中，本公开文本提供了一种用于可变地阻止地下井中的流体组合物的流动的系统。所述系统可以包括流道以及与所述流道交叉的一组一个或多个分流道。以此方式，从流道转向一组分流道的流体组合物的比例基于a)流体组合物的粘度、b)流道中流体组合物的速率两者中的至少一者而变化。
[0008]在另一个方案中，说明了一种用于可变地阻止地下井中的流体组合物的流动的系统。所述系统可以包括流路选择装置，所述流路选择装置基于流体组合物中的期望流体与非期望流体的比率来选择流体的大部分从装置中流过多个流路中的哪一个。
[0009]在又一个方案中，可变地阻止流体组合物的流动的系统可以包括流动室。流体组合物的大部分沿着基于流体组合物中的期望流体与非期望流体的比率而变化的方向进入所述流动室。
[0010]在另一个方案中，本公开文本提供一种用于可变地阻止地下井中流体组合物的流动的系统。所述系统可以包括流动室，并且流体组合物的大部分可以沿着基于流体组合物的速率而变化的方向进入所述流动室。
[0011]在再一个方案中，用于地下井的可变流动阻力系统可以包括流动室，所述流动室具有出口以及至少第一入口和第二入口。经由所述第二入口进入所述流动室的流体组合物可以阻碍经由所述第一入口进入流动室的流体组合物的流动，由此通过流动室的流体组合物的流动阻力可以随着通过第一入口和第二入口的流动的比率而变化。
[0012]对于本领域普通技术人员而言，在仔细考虑下面的代表性实施例的详细说明和附图时，这些和其它特征、优点和益处会变得显而易见，在各个图中使用相同的附图标记表示相似的部件。
【附图说明】
[0013]图1为可以实施本公开文本的原理的井系统的示意性局部剖视图。
[0014]图2为可以用于图1的井系统中井筛和可变流动阻力系统的放大比例的示意性剖视图。
[0015]图3为沿着图2的线3-3截取的可变流动阻力系统的一个构造的示意性“展开”平面图。
[0016]图4为可变流动阻力系统的另一个构造的示意性平面图。
[0017]图5为图4的可变流动阻力系统的一部分的放大比例的示意性平面图。
[0018]图6为可变流动阻力系统的又一个构造的示意性平面图。
[0019]图7A和7B为可变流动阻力系统的再一个构造的示意性平面图。
[0020]图8A和8B为可变流动阻力系统的另一个构造的示意性平面图。
【具体实施方式】
[0021]图1中代表性地示出的是可以实施本公开文本的原理的井系统10。如图1中所示，井筒12具有从套管16向下延伸的大致垂直的无套管分段14以及贯穿地层20的大致水平的无套管分段18。
[0022]井下管柱22 (诸如生产用管式带)安装在井筒12中。在井下管柱22中相互连接的是多个井筛24、可变流动阻力系统25和封隔器26。
[0023]封隔器26将在井下管柱22和井筒分段18之间径向形成的环空(annulus) 28密封。以此方式，流体30可以经由环空28的处于相邻对封隔器26之间的隔离部分而从地层20的多个间隔或区域中产出。
[0024]位于各相邻对封隔器26、井筛24和可变流动阻力系统25之间的是相互连接的井下管柱22。井筛24过滤从环空28流入井下管柱22中的流体30。可变流动阻力系统25基于流体的某些特性来可变地限制流体30流入井下管柱22。
[0025]在这点上，应当注意的是，井系统10在图中示出并且在这里描述为仅为本公开文本的原理可以应用的各种井系统的一个实施例。应当清楚地理解的是，本公开文本的原理不限于在图中描绘或者在这里描述的井系统10或其部件的所有细节或任一细节。
[0026]例如，不一定将本公开文本的原理限制为井筒12包括大致垂直的井筒分段14或者大致水平的井筒分段18。流体30不一定仅从地层20产出，因为在其它的实施例中流体可以注入到地层中，流体可以既注入到地层中又可以从地层中产出，等等。
[0027]井筛24和可变流动阻力系统25中的每一个不一定位于各相邻对封隔器26之间。单个可变流动阻力系统25不一定与单个井筛24结合使用。可以使用这些部件的任何数量、布置和/或组合。
[0028]任一可变流动阻力系统25不一定与井筛24 —起使用。例如，在注入操作中，注入的流体可以流过可变流动阻力系统25，而不会也流过井筛24。
[0029]井筛24、可变流动阻力系统25、封隔器26或井下管柱22的任何其它部件不一定位于井筒12的无套管分段14、18中。与本公开文本的原理一致的是，井筒12的任何分段可以为有套管的或无套管的，并且井下管柱22的任何部分可以位于井筒的无套管分段或有套管分段中。
[0030]因此，应当清楚地理解，本公开文本描述了如何构造和使用某些实施例，但是本公开文本的原理不限于那些实施例的任何细节。而是，利用从本公开文本获得的知识那些原理可以应用于其它各种实施例。
[0031]本领域技术人员应当领悟的是，能够调节流体30从例如地层20的各个区域到井下管柱22的流动将是有益的，用以防止地层中的水锥32或气锥34。井中流动调节的其它用途包括但不限于:平衡来自多个区域的产量(或进入多个区域的注入量)，使非期望流体的产量或注入量最小化，使期望流体的产量或注入量最大化，等等。
[0032]下文更加全面地说明的可变流动阻力系统25的实施例可以通过如下措施来提供这些益处:如果流体速率增加而超过选定级别，则增大流动的阻力(例如，以便因此平衡区域之间的流动，防止水锥或气锥，等等)；如果流体粘度下降到选定级别以下或流体密度增大到选定级别以上，则增大流动的阻力(例如，以便因此限制产油井中诸如水或气体的非期望流体的流动);和/或如果流体粘度或密度增大到选定级别以上，则增大流动的阻力(例如，以便因此使蒸汽喷射井中水的注入量最小化)。
[0033]流体是否为期望流体或非期望流体取决于所进行的产出或注入操作的用途。例如，如果期望从井中产出油而不产出水或气体，那么油为期望流体，水和气体为非期望流体。如果期望从井中产出气体而不产生水或油，则气体为期望流体，而水和油为非期望流体。如果期望将蒸汽注入地层中而不注入水，那么在流体组合物中蒸汽为期望流体，而水为非期望流体。
[0034]应注意的是，在井底温度和压力下，烃气实际上可以完全或部分地处于液相。因此，应当理解的是，当在这里使用术语“气体”时，超临界相、液相和/或气相包括在该术语的范围之内。
[0035]现在另外参考图2，其代表性地示出了可变流动阻力系统25中的一个以及井筛24中的一个的一部分的放大比例的剖视图。在这个实施例中，流体组合物36(可以包括一种或多种流体，诸如油和水、液态水和蒸汽、油和气体、气体和水、油、水、和气体等)流入井筛24中，因此被过滤，然后流入可变流动阻力系统25的入口 38。
[0036]流体组合物可以包括一种或多种非期望或期望的流体。蒸汽和水均可以组合在流体组合物中。作为另一个实施例，油、水和/或气体可以组合在流体组合物中。
[0037]基于流体组合物的一种或多种特性(诸如密度、粘度、速率等)来阻止流体组合物36通过可变流动阻力系统25的流动。然后，流体组合物36经由出口 40从可变流动阻力系统25排出到井下管柱22的内部。
[0038]在其它的实施例中，井筛24可以不与可变流动阻力系统25结合使用(例如，在注入操作中)，流体组合物36可以沿相反的方向流过井系统10的各个构件(例如，在注入操作中)，单个可变流动阻力系统可以与多个井筛结合使用，多个可变流动阻力系统可以与一个或多个井筛一起使用，流体组合物可以来自于或排出到井的除了环空或井下管柱之外的区域中，流体组合物可以在流过井筛之前流过可变流动阻力系统，任何其它部件可以与井筛和/或可变流动阻力系统的上游或下游相互连接，等等。因此，可以理解的是，本公开文本的原理根本不限于图2中描述以及这里说明的实施例的细节。
[0039]尽管图2中描绘的井筛24是本领域技术任一公知类型的绕线式井筛，在其它的实施例中可以使用任何其它类型的井筛或井筛的组合(诸如烧结的、展开的、预先包装的、线网等)。还可以按照需要使用附加部件(诸如屏板、分流管、线、仪器、传感器、流入控制装置等)O
[0040]在图2中以简化的形式描绘了可变流动阻力系统25，但是在优选实施例中，系统可以包括用于执行各种功能的各种通道和装置，如下面更加全面描述的那样。另外，系统25优选地至少部分地围绕井下管柱22沿周向延伸，或者系统可以形成在相互连接成为井下管柱的部分的管状结构件的壁中。
[0041]在其它的实施例中，系统25可以不围绕井下管柱沿周向延伸或者形成在管状结构件的壁中。例如，系统25可以形成在平整结构中，等等。系统25可以在附接至井下管柱22的单独壳体中，或者系统25可以取向为使得出口 40的轴线与井下管柱的轴线平行。系统25可以位于测井带上或者附接至形状不是管状的装置。与本公开文本的原理一致的是，可以使用系统25的任何取向或构造。