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_3

文档序号:9413130阅读:来源:国知局
组合物36中的油的百分比变化。
[0076]室96a_96c不是严格必需的,而是设置为用以增强粘度对流体转向到分流道94a-94c中的效果。室96a_96c可以被视为“涡流”室,因为室96a_96c提供了使流体组合物36可以对其自身起作用的容量,从而在流体的粘度升高时促进了流体的转向。室96a-96c可以使用各种不同的形状、容量、表面处理、表面地形等,以便进一步增强粘度对流体转向到分流道94a-94c中的效果。
[0077]尽管图4中描述了三个分流道94a_94c,与本公开文本的原理一致的是,可以使用任何数量(包括一个)的分流道。如图4中所描绘的,分流道94a-94c在流道48的一侧线性间隔开,但是与本公开文本的原理一致的是,在其它的实施例中,分流道94a-94c可以径向地、螺旋地或以其它方式间隔开,并且分流道94a-94c可以在流道48的任一侧或任意多侧。
[0078]从图5中更加清楚地看到,流道48优选地在分流道94a_94c和流道之间的交叉处中的每一处宽度增加(并且因此,流动区域增加)。因此,流道48的宽度w2大于流道的宽度wl,宽度w3大于宽度w2,并且宽度w4大于宽度w3。宽度的每一增加优选地在流道48的与分流道94a-94c中的各个交叉的一侧。
[0079]流道48的宽度在与分流道94a_94c的每个交叉处增加,从而通过流道补偿流体组合物36流动的扩散。优选地,在流体组合物36经过每个交叉时,保持流体组合物36的喷射式流动。以此方式,较高速率和较低粘度的流体受到较小的影响而转向到分流道94a-94c中。
[0080]分流道94a_94c与流道48的交叉处可以均匀地间隔开(如图4和图5中所描绘的)或者不均匀地间隔开。分流道94a-94c的间隔优选地选择为在流体组合物36经过各交叉处时通过流道48保持流体组合物36的喷射式流动,如上所述。
[0081]在图4和图5的构造中,期望流体与非期望流体相比具有较高的粘度,因此系统25的各个部件(例如,流道44,48,控制通道64,68,控制P 66,70,分流道94a_94c,室96a-96c,等)适当地构造为使得:当流体组合物36具有足够高的粘度时,装置50将流过流道44、46、48的大部分(或者至少较大的比例的)流体引导到流路54中。如果流体组合物36的粘度不足够高,则装置50将大部分(或者至少较大的比例的)流体引导到流路56中。
[0082]如果流体的大部分已经被引导到流路54中(即,如果流体组合物36具有足够高的粘度),则装置52将引导流体组合物的大部分以使流体组合物流入流路60中。因此,流体组合物36的相当大部分将经由入口 88流入室84中,并且将沿行相对直的、更小阻力的路径到达出口 40。
[0083]如果流体的大部分已经由装置50引导到流路56中(即,如果流体组合物36具有相对低的粘度),则装置52将引导大部分的流体组合物以使流体组合物流入流路58中。因此,相当大部分的流体组合物36将经由入口 86流入室84中,并且将沿行相对迂回的、更大阻力的路径到达出口 40。
[0084]因此,应当理解的是,图4和图5中的系统25增大了相对低粘度流体组合物的流动阻力,并且降低了相对高粘度流体组合物的流动阻力。可以通过适当地构造系统的各个部件来确定通过系统25的流动阻力增大或减小到某些级别以上或以下的粘度的级别。
[0085]类似地,如果流过流道48的流体具有相对低的速率,则比例较大的流体将从流道转向到分流道94a-94c,使得流过控制口 70的流体与流过控制口 66的流体的比率较大。结果,大部分(或者至少较大比例)的流体组合物将通过入口 88流入室84中,并且流体组合物将沿行相对直接的、较小阻力的路径到达出口 40。
[0086]相反地,如果流过流道48的流体具有相对高的速率,比例较小的流体将从流道转向到分流道94a-94c,使得流过控制口 70的流体与流过控制口 66的流体的比率减小。结果大部分(或者至少较大比例)的流体组合物36将通过入口 86流入室84中,并且流体组合物将沿行相对迂回的、较大阻力的路径到达出口 40。
[0087]因此,应当理解的是,图4和图5中的系统25增大了相对高速率流体组合物的流动阻力并且减小了相对低速率流体组合物的流动阻力。可以通过适当地构造系统的各个部件来确定通过系统25的流动阻力增大或减小到某些级别以上或以下的速率的级别。
[0088]在系统25的一个优选实施例中,系统阻止相对低粘度流体(诸如其中具有高比例的气体的流体组合物36)的流动,无论流体组合物的速率如何(在最小阈值速率以上)。然而,仅当流体组合物的速率在选定级别以上时,系统阻止相对高粘度流体(诸如其中具有高比例的油的流体组合物36)的流动。再有,可以通过适当地构造系统的各个部件来确定系统25的这些特性。
[0089]现在另外参考图6,其代表性地示出了系统25的另一个构造。图6中的构造在很多方面与图4和图5中的构造相似,但是稍微的区别在于:来自流道44、48 二者的流体传送到装置52的中心通道75,并且一系列间隔开的分流道98a-98c与流道44交叉,使得室10a-1OOc处于交叉处。与本公开文本的原理一致的是,可以使用任何数量(包括一个)、间隔、尺寸、构造等的分流道98a-98c和室10a-1OOc。
[0090]与上述分流道94a_94c和室96a_96c相似,分流道98a_98c和室10a-1OOc起作用以便随着流体组合物36的粘度升高或者随着流道中流体组合物的速率下降将来自流道44的较大比例的流体转向(到装置52的中心通道75)。因此,随着流体组合物36的粘度升高或者随着流道44中流体组合物的速率下降,较小比例的流体被传递到控制口 66。
[0091]由于随着流体组合物36的粘度升高或者随着流道48中流体组合物的速率下降,更多的流体被传递到控制口 70 (与上面结合图4和图5的构造所说明的),因此与图4和图5中的构想相比,在图6的构造中当流体组合物36的粘度升高时或者当流体组合物的速率下降时流过控制口 70的流体与流过控制口 66的流体的比率实质上增大很多。
[0092]相反地,与图4和图5中的构造相比,在图6的构造中当流体组合物36的粘度下降或者当流体组合物的速率升高时,流过控制口 70的流体与流过控制口 66的流体的比率实质上减小很多。因此,与图4和图5中的系统相比,图6中的系统25更易于响应流体组合物36的粘度或速率的变化。
[0093]图6的构造中的另一个区别在于,室96a_96c和室10a-1OOc的容量沿着各自的流道48、44沿下游方向逐级地减小。因此,室96b具有比室96a小的容量,并且室96c具有比室96b小的容量。类似地,室10b具有比室10a小的容量,并且室10c具有比室10b小的容量。
[0094]室96a_96c和10a-1OOc的容量的变化可以有助于补偿通过相应的流道48、44的流体组合物36的流率、速率等的变化。例如,在分流道94a-94c和流道48之间的各个连续交叉处,通过流道48的流体的速率将降低,并且各个室96a-96c的容量相应地减小。类似地,在分流道98a-98c和流道44之间的各个连续交叉处,通过流道44的流体的速率将降低,并且各个室10a-1OOc的容量相应地减小。
[0095]图4-图6的构造优于图3的构造的一个优点是,图4-图6的构造中的所有流道、流路、控制通道、分流道等优选地在单一平面中(从图中可看出)。当然,当系统25围绕管状结构件或者在管状结构件中沿周向延伸时,通道、流路等优选地在管状结构件中或者管状结构件上处于相同的径向距离。这使得系统25的构造较容易且较廉价。
[0096]现在另外参考图7A和7B,其代表地示出了可变流动阻力系统25的另一个构造。由于图7A和7B中的系统25不包括流路选择装置50、52,与图3-图5中的系统相比,图7A和7B中的系统25至少部分地较不复杂得多。
[0097]而且,图7A和7B中的流动室84稍微的区别在于,通向该室的两个入口 116、110经由两个流道110、112被供给流体组合物36的流动,两个流道110、112引导流体组合物以使流体组合物围绕出口 40沿着相反的方向流动。如图7A和7B中描绘的,经由入口 116进入室84的流体被引导为围绕出口 40沿顺时针方向流动,并且经由入口 110进入室的流体被引导为围绕出口沿逆时针方向流动。
[0098]在图7A中,在如下情形中描述了系统25:升高速率和/或降低粘度的流体组合物36使得流体组合物的大部分经由入口 116流入室84中。因此,流体组合物36在室84中围绕出口 40螺旋式行进,并且通过系统25的流动阻力增大。降低的粘度可以是由于流体组合物36中的期望流体与非期望流体的相对低的比率。
[0099]在图7A中,由于流道114连接至在涡流室104a_104c处从流道112分流的分流道102a-102c,相对少的流体组合物36经由入口 110流入室84中。在相对高速率和/或低粘度下,流体组合物36趋向于流动而经过涡流室104a-104c,而没有相当大量的流体组合物流过涡流室和分流道102a-102c到达流道114。
[0100]在图7B中,流体组合物36的速率已经下降和/或流体组合物的粘度已经升高,结果,较大比例的流体组合物从流道112流入分流道102a-102c并且经由流道114到达入口110。由于从两个入口 116、110进入室84的流是沿着相反的方向,这些流彼此阻碍,从而干扰室中的涡流90。
[0101]如图7B中所示,流体组合物36围绕出口 40较少螺旋式地流动并且更加直接地到达出口,从而减小了通过系统25的流动阻力。因此,当流体组合物36的速率下降时、当流体组合物的粘度升高时、或者当流体组合物中的期望流体与非期望流体的比率增大时,通过系统25的流动阻力减小。
[0102]现在另外参考图8A和8B,其代表性地示出可变流动阻力系统25的另一个构造。图8A和8B中的系统25在很多方面与图7A和7B的系统相似,但是至少在如下方面不同:在图8A和8B的构造中不一定使用分流道102a-102c和涡流室104a_104c。而是,流道114本身将流道112分流。
[0103]另一个区别是,在图8A和8B的构造中,循环流动引导结构件106用于室84中。当流体组合物不围绕出口循环流动时,结构件106起作用以保持流体组合物36围绕出口 40的循环流动或者至少阻碍流体组合物朝向出口的向内流动。结构件106中的开口 108容许流体组合物36最终向内流动到出口 40。
[0104]结构件106为怎样能够改变系统25的构造以产生期望流动阻力的实施例(例如,当流体组合物36具有预定粘度、速率、密度、流体组合物36中的期望流体与非期望流体的比率等)。流道114从流道112分
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