專利名稱：基于流體特性以由此可變地阻止地下井中的流動的流路控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開文本總體涉及與地下井結(jié)合使用的裝備以及與地下井結(jié)合執(zhí)行的操作，并且在下面描述的一個實(shí)施例中更特別地提供基于流體特性的流路控制，以由此可變地阻止地下井中的流動。
背景技術(shù)：
在烴產(chǎn)出井中，能夠調(diào)節(jié)流體從地層到井筒的流動在多數(shù)情況下是有益的。這種調(diào)節(jié)可用于多種目的，包括水錐或氣錐、使沙產(chǎn)量最小化、使水和/或氣體產(chǎn)量最小化、使油和/或氣體產(chǎn)量最大化、平衡區(qū)域之間的產(chǎn)量等。在噴射式井中，通常期望將水、蒸汽、氣體等均勻地注入到多個區(qū)域中，以使烴穩(wěn)定地移動而通過地層，而不會使注入的流體過早突破到達(dá)生產(chǎn)井筒。因此，調(diào)節(jié)流體從井筒到地層的流動的能力還可以有益于噴射式井。因此，應(yīng)當(dāng)理解的是，在上文提到的情況下期望可變地限制井中流體流動的技術(shù)領(lǐng)域的進(jìn)步，并且這種進(jìn)步也將有益于其它各種情況。

發(fā)明內(nèi)容
在下面的公開文本中，提供一種可變流動阻力系統(tǒng)，所述可變流動阻力系統(tǒng)使得調(diào)節(jié)井中流體流動的技術(shù)得以提高。下文描述了這樣一個實(shí)施例如果流體組合物具有非期望特性的閾值水平(或大于該閾值水平)，則使得流體組合物沿著阻力更大的流路流動。 下文描述了如下另外一個實(shí)施例隨著流體組合物中的期望流體與非期望流體的比率減小，流過系統(tǒng)的阻力增大。在一個方案中，本公開文本提供了一種用于可變地阻止地下井中的流體組合物的流動的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)可以包括流道以及與所述流道交叉的一組一個或多個分流道。以此方式，從流道轉(zhuǎn)向一組分流道的流體組合物的比例基于a)流體組合物的粘度、b)流道中流體組合物的速率兩者中的至少一者而變化。在另一個方案中，說明了一種用于可變地阻止地下井中的流體組合物的流動的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)可以包括流路選擇裝置，所述流路選擇裝置基于流體組合物中的期望流體與非期望流體的比率來選擇流體的大部分從裝置中流過多個流路中的哪一個。在又一個方案中，可變地阻止流體組合物的流動的系統(tǒng)可以包括流動室。流體組合物的大部分沿著基于流體組合物中的期望流體與非期望流體的比率而變化的方向進(jìn)入所述流動室。在另一個方案中，本公開文本提供一種用于可變地阻止地下井中流體組合物的流動的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)可以包括流動室，并且流體組合物的大部分可以沿著基于流體組合物的速率而變化的方向進(jìn)入所述流動室。在再一個方案中，用于地下井的可變流動阻力系統(tǒng)可以包括流動室，所述流動室具有出口以及至少第一入口和第二入口。經(jīng)由所述第二入口進(jìn)入所述流動室的流體組合物可以阻礙經(jīng)由所述第一入口進(jìn)入流動室的流體組合物的流動，由此通過流動室的流體組合物的流動阻力可以隨著通過第一入口和第二入口的流動的比率而變化。對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，在仔細(xì)考慮下面的代表性實(shí)施例的詳細(xì)說明和附圖時，這些和其它特征、優(yōu)點(diǎn)和益處會變得顯而易見，在各個圖中使用相同的附圖標(biāo)記表示相似的部件。


圖1為可以實(shí)施本公開文本的原理的井系統(tǒng)的示意性局部剖視圖。圖2為可以用于圖1的井系統(tǒng)中井篩和可變流動阻力系統(tǒng)的放大比例的示意性剖視圖。圖3為沿著圖2的線3-3截取的可變流動阻力系統(tǒng)的一個構(gòu)造的示意性“展開”平面圖。圖4為可變流動阻力系統(tǒng)的另一個構(gòu)造的示意性平面圖。圖5為圖4的可變流動阻力系統(tǒng)的一部分的放大比例的示意性平面圖。圖6為可變流動阻力系統(tǒng)的又一個構(gòu)造的示意性平面圖。圖7A和7B為可變流動阻力系統(tǒng)的再一個構(gòu)造的示意性平面圖。圖8A和8B為可變流動阻力系統(tǒng)的另一個構(gòu)造的示意性平面圖。
具體實(shí)施例方式圖1中代表性地示出的是可以實(shí)施本公開文本的原理的井系統(tǒng)10。如圖1中所示，井筒12具有從套管16向下延伸的大致垂直的無套管分段14以及貫穿地層20的大致水平的無套管分段18。井下管柱22 (諸如生產(chǎn)用管式帶)安裝在井筒12中。在井下管柱22中相互連接的是多個井篩對、可變流動阻力系統(tǒng)25和封隔器26。封隔器沈?qū)⒃诰鹿苤?2和井筒分段18之間徑向形成的環(huán)空(armulusUS密封。以此方式，流體30可以經(jīng)由環(huán)空28的處于相鄰對封隔器沈之間的隔離部分而從地層 20的多個間隔或區(qū)域中產(chǎn)出。位于各相鄰對封隔器沈、井篩M和可變流動阻力系統(tǒng)25之間的是相互連接的井下管柱22。井篩M過濾從環(huán)空觀流入井下管柱22中的流體30?？勺兞鲃幼枇ο到y(tǒng)25 基于流體的某些特性來可變地限制流體30流入井下管柱22。在這點(diǎn)上，應(yīng)當(dāng)注意的是，井系統(tǒng)10在圖中示出并且在這里描述為僅為本公開文本的原理可以應(yīng)用的各種井系統(tǒng)的一個實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)清楚地理解的是，本公開文本的原理不限于在圖中描繪或者在這里描述的井系統(tǒng)10或其部件的所有細(xì)節(jié)或任一細(xì)節(jié)。例如，不一定將本公開文本的原理限制為井筒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。流體30不一定僅從地層20產(chǎn)出，因?yàn)樵谄渌膶?shí)施例中流體可以注入到地層中，流體可以既注入到地層中又可以從地層中產(chǎn)出，等等。井篩M和可變流動阻力系統(tǒng)25中的每一個不一定位于各相鄰對封隔器沈之間。 單個可變流動阻力系統(tǒng)25不一定與單個井篩M結(jié)合使用?？梢允褂眠@些部件的任何數(shù)量、布置和/或組合。任一可變流動阻力系統(tǒng)25不一定與井篩M —起使用。例如，在注入操作中，注入的流體可以流過可變流動阻力系統(tǒng)25，而不會也流過井篩M。井篩M、可變流動阻力系統(tǒng)25、封隔器沈或井下管柱22的任何其它部件不一定位于井筒12的無套管分段14、18中。與本公開文本的原理一致的是，井筒12的任何分段可以為有套管的或無套管的，并且井下管柱22的任何部分可以位于井筒的無套管分段或有套管分段中。因此，應(yīng)當(dāng)清楚地理解，本公開文本描述了如何構(gòu)造和使用某些實(shí)施例，但是本公開文本的原理不限于那些實(shí)施例的任何細(xì)節(jié)。而是，利用從本公開文本獲得的知識那些原理可以應(yīng)用于其它各種實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)領(lǐng)悟的是，能夠調(diào)節(jié)流體30從例如地層20的各個區(qū)域到井下管柱22的流動將是有益的，用以防止地層中的水錐32或氣錐34。井中流動調(diào)節(jié)的其它用途包括但不限于平衡來自多個區(qū)域的產(chǎn)量(或進(jìn)入多個區(qū)域的注入量)，使非期望流體的產(chǎn)量或注入量最小化，使期望流體的產(chǎn)量或注入量最大化，等等。下文更加全面地說明的可變流動阻力系統(tǒng)25的實(shí)施例可以通過如下措施來提供這些益處如果流體速率增加而超過選定級別，則增大流動的阻力(例如，以便因此平衡區(qū)域之間的流動，防止水錐或氣錐，等等)；如果流體粘度下降到選定級別以下或流體密度增大到選定級別以上，則增大流動的阻力(例如，以便因此限制產(chǎn)油井中諸如水或氣體的非期望流體的流動)；和/或如果流體粘度或密度增大到選定級別以上，則增大流動的阻力 (例如，以便因此使蒸汽噴射井中水的注入量最小化)。流體是否為期望流體或非期望流體取決于所進(jìn)行的產(chǎn)出或注入操作的用途。例如，如果期望從井中產(chǎn)出油而不產(chǎn)出水或氣體，那么油為期望流體，水和氣體為非期望流體。如果期望從井中產(chǎn)出氣體而不產(chǎn)生水或油，則氣體為期望流體，而水和油為非期望流體。如果期望將蒸汽注入地層中而不注入水，那么在流體組合物中蒸汽為期望流體，而水為非期望流體。應(yīng)注意的是，在井底溫度和壓力下，烴氣實(shí)際上可以完全或部分地處于液相。因此，應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在這里使用術(shù)語“氣體”時，超臨界相、液相和/或氣相包括在該術(shù)語的范圍之內(nèi)?，F(xiàn)在另外參考圖2，其代表性地示出了可變流動阻力系統(tǒng)25中的一個以及井篩M 中的一個的一部分的放大比例的剖視圖。在這個實(shí)施例中，流體組合物36(可以包括一種或多種流體，諸如油和水、液態(tài)水和蒸汽、油和氣體、氣體和水、油、水、和氣體等)流入井篩 24中，因此被過濾，然后流入可變流動阻力系統(tǒng)25的入口 38。流體組合物可以包括一種或多種非期望或期望的流體。蒸汽和水均可以組合在流體組合物中。作為另一個實(shí)施例，油、水和/或氣體可以組合在流體組合物中?；诹黧w組合物的一種或多種特性(諸如密度、粘度、速率等)來阻止流體組合物 36通過可變流動阻力系統(tǒng)25的流動。然后，流體組合物36經(jīng)由出口 40從可變流動阻力系統(tǒng)25排出到井下管柱22的內(nèi)部。在其它的實(shí)施例中，井篩M可以不與可變流動阻力系統(tǒng)25結(jié)合使用(例如，在注入操作中)，流體組合物36可以沿相反的方向流過井系統(tǒng)10的各個構(gòu)件(例如，在注入操作中)，單個可變流動阻力系統(tǒng)可以與多個井篩結(jié)合使用，多個可變流動阻力系統(tǒng)可以與一個或多個井篩一起使用，流體組合物可以來自于或排出到井的除了環(huán)空或井下管柱之外的區(qū)域中，流體組合物可以在流過井篩之前流過可變流動阻力系統(tǒng)，任何其它部件可以與井篩和/或可變流動阻力系統(tǒng)的上游或下游相互連接，等等。因此，可以理解的是，本公開文本的原理根本不限于圖2中描述以及這里說明的實(shí)施例的細(xì)節(jié)。盡管圖2中描繪的井篩M是本領(lǐng)域技術(shù)任一公知類型的繞線式井篩，在其它的實(shí)施例中可以使用任何其它類型的井篩或井篩的組合(諸如燒結(jié)的、展開的、預(yù)先包裝的、線網(wǎng)等)。還可以按照需要使用附加部件(諸如屏板、分流管、線、儀器、傳感器、流入控制裝置
寸J ο在圖2中以簡化的形式描繪了可變流動阻力系統(tǒng)25，但是在優(yōu)選實(shí)施例中，系統(tǒng)可以包括用于執(zhí)行各種功能的各種通道和裝置，如下面更加全面描述的那樣。另外，系統(tǒng)25 優(yōu)選地至少部分地圍繞井下管柱22沿周向延伸，或者系統(tǒng)可以形成在相互連接成為井下管柱的部分的管狀結(jié)構(gòu)件的壁中。在其它的實(shí)施例中，系統(tǒng)25可以不圍繞井下管柱沿周向延伸或者形成在管狀結(jié)構(gòu)件的壁中。例如，系統(tǒng)25可以形成在平整結(jié)構(gòu)中，等等。系統(tǒng)25可以在附接至井下管柱 22的單獨(dú)殼體中，或者系統(tǒng)25可以取向?yàn)槭沟贸隹?40的軸線與井下管柱的軸線平行。系統(tǒng)25可以位于測井帶上或者附接至形狀不是管狀的裝置。與本公開文本的原理一致的是， 可以使用系統(tǒng)25的任何取向或構(gòu)造。現(xiàn)在另外參考圖3，其代表性地示出了系統(tǒng)25的一個實(shí)施例的更加詳細(xì)的剖視圖。系統(tǒng)25在圖3中描繪為好似系統(tǒng)25從其周向延伸構(gòu)造“展開”成大致平面構(gòu)造。如上所述，流體組合物36經(jīng)由入口 38進(jìn)入系統(tǒng)25，并且經(jīng)由出口 40退出系統(tǒng)。 流體組合物36流過系統(tǒng)25的阻力基于流體組合物的一種或多種特性而變化。圖3中描繪的系統(tǒng)25與通過上述引用并入本文的序列號為12/700685的現(xiàn)有申請的圖23中所示的系統(tǒng)在很多方面是相似的。在圖3的實(shí)施例中，流體組合物36最初流入多個流道42、44、46、48。流道42、44、 46、48將流體組合物36引導(dǎo)到兩個流路選擇裝置50、52。裝置50選擇來自流道44、46、48、 的大部分流將進(jìn)入兩個流路討、56中的哪一個，并且另一個裝置52選擇來自流道42、44、 46,48的大部分流將進(jìn)入兩個流路58、60中的哪一個。流道44構(gòu)造為更加限制具有較高粘度的流體的流動。將通過流道44逐漸地限制升高粘度的流體的流動。如這里所使用的，術(shù)語“粘度”用于包含牛頓流變行為和非牛頓流變行為二者。相關(guān)流變特性包括動粘度、屈服強(qiáng)度、粘塑性、表面張力、可濕性等。例如，期望流體可以具有期望范圍的動粘度、屈服強(qiáng)度、粘塑性、表面張力、可濕性等。流道44可以具有相對小的流動區(qū)域，流道可以要求流過其中的流體沿迂曲路徑行進(jìn)，表面粗糙度或流動阻礙結(jié)構(gòu)可以用于為較高粘度流體的流動提供增大的阻力，等等。 然而，相對低粘度流體能夠以對這種流動而言相對低的阻力流過流道44。流路選擇裝置50的控制通道64接收流過流道44的流體。在控制通道64的端部處的控制口 66具有減小的流動區(qū)域，以由此提高退出控制通道中的流體的速率。流道48構(gòu)造為對流過其中的流體的粘度具有相對不靈敏的流動阻力，但是流道
948可能漸強(qiáng)地阻止較高速率或較高密度的流體的流動。可以通過流道48漸強(qiáng)地阻止升高的粘度流體的流動，但是達(dá)不到通過流道44阻止這種流體的流動那么大的程度。在圖3中描繪的實(shí)施例中，流過流道48的流體在排出到流路選擇裝置50的控制通道68中之前必須流過“渦流”室62。由于在這個實(shí)施例中室62具有帶有中心出口的圓筒形狀，并且流體組合物36圍繞所述室螺旋式行進(jìn)，在靠近出口時速率升高，由于壓力差從入口驅(qū)進(jìn)到出口，所述室稱為“渦流”室。在其它的實(shí)施例中，可以使用一個或多個節(jié)流管、流量計、噴嘴等。控制通道68在控制口 70處終止。控制口 70具有減小的流動區(qū)域，以便于增大退出控制通道68中的流體的速率。應(yīng)當(dāng)理解的是，隨著流體組合物36的粘度升高，較大比例的流體組合物將流過流道48、控制通道68和控制口 70 (由于流道44比流道48和渦流室62更加阻止較高粘度流體的流動)。相反地，隨著流體組合物36的粘度下降，較大比例的流體組合物將流過流道 44、控制通道64和控制口 66。流過流道46的流體也流過渦流室72，并且排出到中心通道74中，渦流室72可以與渦流室62類似(但是在優(yōu)選的實(shí)施例中渦流室72對流過其中的流動提供比渦流室62 較小的阻力)。渦流室72用于“阻力匹配”以達(dá)到通過流道44、46、48的流動的期望平衡。注意的是，需要適當(dāng)?shù)剡x擇系統(tǒng)25的各個部件的尺寸和其它特性，從而獲得期望的結(jié)果。在圖3的實(shí)施例中，流路選擇裝置50的一個期望結(jié)果是當(dāng)流體組合物具有足夠高的期望流體與非期望流體的比率時，流過流道44、46、48的流體組合物36的大部分的流動被引導(dǎo)到流路討。在這個實(shí)施例中，期望流體為油，油具有比水或氣體高的粘度，因此當(dāng)流體組合物 36中的足夠高比例為油時，進(jìn)入流路選擇裝置50的流體組合物36的大部分(或者至少較大的比例)將被引導(dǎo)為流入流路M中，而不是流入流路56。由于退出控制口 70的流體比退出另一個控制口 66的流體具有較大的比率、較高的速率和/或較大的動量，因此影響從通道64、68、74流過來的流體更多地朝向流路M流動，因此獲得這個結(jié)果。如果流體組合物36的粘度不足夠高(并且因此期望流體與非期望流體的比率在選定級別以下)，則進(jìn)入流路選擇裝置50的流體組合物的大部分(或者至少較大比例)將被引導(dǎo)而流入流路56中，而不是流入流路M中。這是由于如下原因退出控制口 66的流體比退出另一個控制口 70的流體具有較大的比率、較高的速率和/或較大的動量，因此影響從通道64、68、74流過來的流體更加朝向流路56流動。應(yīng)當(dāng)理解的是，通過適當(dāng)?shù)貥?gòu)造流道44、46、48，控制通道64、68，控制口 66、70，渦流室62、72等，可以將流體組合物36中的期望流體與非期望流體的比率設(shè)定為各種不同的級別，裝置50按所述比率為來自裝置的流體的大部分的流動選擇流路M或56。流路M、56將流體引導(dǎo)到另一個流路選擇裝置52的相應(yīng)的控制通道76、78?？刂仆ǖ?6、78在相應(yīng)的控制口 80、82處終止。中心通道75接收來自流道42的流體。流路選擇裝置52與流路選擇裝置50運(yùn)行的相似之處在于經(jīng)由通道75、76、78流入裝置52中的流體的大部分被引導(dǎo)以朝向流路58、60中的一個，并且流路選擇取決于從控制口 80、82排出的流體的比率。如果與流過控制口 82的流體相比流體以較大的比率、速率和/或動量流過控制口 80，那么流體組合物36的大部分(或至少較大比例)將被引導(dǎo)以流過流路60。如果與流過控制口 80的流體相比流體以較大的比率、速率和/或動量流過控制口 82，那么流體組合物36的大部分(或至少較大比例)將被引導(dǎo)以流過流路58。盡管在圖3中的系統(tǒng)25的實(shí)施例中描述了兩個流路選擇裝置50、52，應(yīng)當(dāng)理解的是，與本公開文本的原理一致的是，可以使用任何數(shù)量(包括一個)的流路選擇裝置。圖3 中所示的裝置50、52為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的類型的噴射式流率放大器，但是與本公開文本的原理一致的是，可以使用其它類型的流路選擇裝置(例如，壓力型流率放大器、雙穩(wěn)型流體開關(guān)、比例型流率放大器等)。流過流路58的流體經(jīng)由入口 86進(jìn)入流動室84，所述入口 86將流體引導(dǎo)為使流體大致切向地進(jìn)入該室(例如，室84的形狀類似于圓筒，并且入口 86與圓筒的圓周成切向地對準(zhǔn))。結(jié)果，流體將圍繞室84螺旋式行進(jìn)，直到流體最終經(jīng)由出口 40退出，如圖3中的箭頭90示意性地表示。流過流路60的流體經(jīng)由入口 88進(jìn)入流動室84，所述入口 88將流體引導(dǎo)為使流體更加直接地朝向出口 40流動(例如沿徑向，如圖3中箭頭92示意性地表示)。易于理解的是，與當(dāng)流體較不直接地朝向出口流動時相比，當(dāng)流體更加直接地朝向出口 40流動時，以相同的流率消耗少得多的能量。因此，當(dāng)流體組合物36更加直接地朝向出口 40流動時，經(jīng)受更小的流動阻力，相反地，當(dāng)流體組合物較不直接地朝向出口流動時，經(jīng)受更大的流動阻力。因此，當(dāng)流體組合物36的大部分從入口 88流入室84中并且通過流路60時，從出口 40的上游運(yùn)行經(jīng)受更小的流動阻力。當(dāng)與退出控制口 82的流體相比流體以較大的比率、速率和/或動量退出控制口 80 時，流體組合物36的大部分流過流路60。當(dāng)從通道64、68、74流過來的流體的大部分流過流路M時，更多的流體退出控制口 80。當(dāng)與退出控制口 66的流體相比流體以較大的比率、速率和/或動量退出控制口 70 時，從通道64、68、74流過來的流體的大部分流過流路M。當(dāng)流體組合物36的粘度在選定級別以上時，更多的流體退出控制口 70。因此，當(dāng)流體組合物36具有升高的粘度時(流體組合物中的期望流體與非期望流體的較大比率)，通過系統(tǒng)25的流動受到較小的阻力。當(dāng)流體組合物36具有降低的粘度時，通過系統(tǒng)25的流動受到較大的阻力。當(dāng)流體組合物36較不直接地朝向出口 40流動時(例如，如箭頭90所示)，流動經(jīng)受更大的阻力。因此，當(dāng)流體組合物36的大部分從入口 86流入室84中并且通過流路58 時，流動經(jīng)受更大的阻力。當(dāng)與退出控制口 80的流體相比流體以較大的比率、速率和/或動量退出控制口 82 時，流體組合物36的大部分流過流路58。當(dāng)從通道64、68、74流過來的流體的大部分流過流路56而不是流過流路M時，更多的流體退出控制口 82。當(dāng)與退出控制口 70的流體相比流體以較大的比率、速率和/或動量退出控制口 66 時，從通道64、68、74流過來的流體的大部分流過流路56。當(dāng)流體組合物36的粘度在選定級別以下時，更多的流體退出控制口 66。如上所述，系統(tǒng)25構(gòu)造為當(dāng)流體組合物36具有升高的粘度時，提供更小的流動阻力，并且當(dāng)流體組合物具有降低的粘度時，提供更大的流動阻力。當(dāng)期望流動更多的較高粘度流體并且流動更少的較低粘度流體時這是有益的(例如，以便于產(chǎn)出更多的油以及更少的水或氣體)。如果期望流動更多的較低粘度流體并且流動更少的較高粘度流體(例如，以便于提供更多的氣體以及更少的水，或者噴出更多的蒸汽以及更少的水)，那么可以為此目的容易地重新構(gòu)造系統(tǒng)25。例如，入口 86、88可以方便地反向布置，以使流過流路58的流體被引導(dǎo)到入口 88并且流過流路60的流體被引導(dǎo)到入口 86?，F(xiàn)在另外參考圖4，其代表性地示出了可變流動阻力系統(tǒng)25的另一個構(gòu)造。圖4 中的構(gòu)造在一些方面與圖3中的構(gòu)造相似，但是稍微的區(qū)別在于渦流室62、72不用于流道 46、48，并且在圖4的構(gòu)造中不使用將入口 38連接至流路選擇裝置52的單獨(dú)流道42。而是，流道48將入口 38連接至裝置52的中心通道75。一系列分隔開的分流道94a_Mc與流道48交叉并且提供流道和控制通道68之間的流體連通。室96a-96c設(shè)置在分流道94a_Mc與流道48之間的各個交叉處。隨著流體組合物的粘度升高或者隨著流體組合物的速率下降，流過流道48的流體組合物36的較大比例將轉(zhuǎn)向到分流道94a-94c。因此，隨著流體組合物的粘度升高或者隨著流道48中的流體組合物的速率下降，流體將以較大的比率、速度和/或動量流過裝置 50的控制口 70 (與流過控制口 66的流體的比率、速率和/或動量相比)。優(yōu)選地，圖4中的系統(tǒng)25適當(dāng)?shù)貥?gòu)造為使得通過控制口 66、70的流率與流體組合物36中的期望流體的比例具有線性關(guān)系或單調(diào)關(guān)系(monotonic relationship)。例如，如果期望流體為油，那么通過控制口 70的流率與通過控制口 66的流率可以隨著流體組合物 36中的油的百分比變化。室96a_96c不是嚴(yán)格必需的，而是設(shè)置為用以增強(qiáng)粘度對流體轉(zhuǎn)向到分流道 Ma-Mc中的效果。室96a_96c可以被視為“渦流”室，因?yàn)槭?6a_96c提供了使流體組合物 36可以對其自身起作用的容量，從而在流體的粘度升高時促進(jìn)了流體的轉(zhuǎn)向。室96a-96c 可以使用各種不同的形狀、容量、表面處理、表面地形等，以便進(jìn)一步增強(qiáng)粘度對流體轉(zhuǎn)向到分流道94a_Mc中的效果。盡管圖4中描述了三個分流道94a_94c，與本公開文本的原理一致的是，可以使用任何數(shù)量(包括一個)的分流道。如圖4中所描繪的，分流道94a-Mc在流道48的一側(cè)線性間隔開，但是與本公開文本的原理一致的是，在其它的實(shí)施例中，分流道94a-Mc可以徑向地、螺旋地或以其它方式間隔開，并且分流道94a-Mc可以在流道48的任一側(cè)或任意多側(cè)。從圖5中更加清楚地看到，流道48優(yōu)選地在分流道94a_Mc和流道之間的交叉處中的每一處寬度增加(并且因此，流動區(qū)域增加)。因此，流道48的寬度w2大于流道的寬度wl，寬度w3大于寬度w2，并且寬度w4大于寬度w3。寬度的每一增加優(yōu)選地在流道48的與分流道94a-94c中的各個交叉的一側(cè)。流道48的寬度在與分流道94a_Mc的每個交叉處增加，從而通過流道補(bǔ)償流體組合物36流動的擴(kuò)散。優(yōu)選地，在流體組合物36經(jīng)過每個交叉時，保持流體組合物36的噴射式流動。以此方式，較高速率和較低粘度的流體受到較小的影響而轉(zhuǎn)向到分流道94a-94c 中。分流道94a_Mc與流道48的交叉處可以均勻地間隔開(如圖4和圖5中所描繪的)或者不均勻地間隔開。分流道94a-94c的間隔優(yōu)選地選擇為在流體組合物36經(jīng)過各交叉處時通過流道48保持流體組合物36的噴射式流動，如上所述。在圖4和圖5的構(gòu)造中，期望流體與非期望流體相比具有較高的粘度，因此系統(tǒng)25的各個部件(例如，流道44、48，控制通道64、68，控制口 66、70，分流道94a_94c，室 96a-96c，等)適當(dāng)?shù)貥?gòu)造為使得當(dāng)流體組合物36具有足夠高的粘度時，裝置50將流過流道44、46、48的大部分(或者至少較大的比例的)流體引導(dǎo)到流路M中。如果流體組合物 36的粘度不足夠高，則裝置50將大部分(或者至少較大的比例的)流體引導(dǎo)到流路56中。如果流體的大部分已經(jīng)被引導(dǎo)到流路M中(即，如果流體組合物36具有足夠高的粘度)，則裝置52將引導(dǎo)流體組合物的大部分以使流體組合物流入流路60中。因此，流體組合物36的相當(dāng)大部分將經(jīng)由入口 88流入室84中，并且將沿行相對直的、更小阻力的路徑到達(dá)出口 40。如果流體的大部分已經(jīng)由裝置50引導(dǎo)到流路56中(S卩，如果流體組合物36具有相對低的粘度)，則裝置52將引導(dǎo)大部分的流體組合物以使流體組合物流入流路58中。因此，相當(dāng)大部分的流體組合物36將經(jīng)由入口 86流入室84中，并且將沿行相對迂回的、更大阻力的路徑到達(dá)出口 40。因此，應(yīng)當(dāng)理解的是，圖4和圖5中的系統(tǒng)25增大了相對低粘度流體組合物的流動阻力，并且降低了相對高粘度流體組合物的流動阻力?？梢酝ㄟ^適當(dāng)?shù)貥?gòu)造系統(tǒng)的各個部件來確定通過系統(tǒng)25的流動阻力增大或減小到某些級別以上或以下的粘度的級別。類似地，如果流過流道48的流體具有相對低的速率，則比例較大的流體將從流道轉(zhuǎn)向到分流道94a-94c，使得流過控制口 70的流體與流過控制口 66的流體的比率較大。結(jié)果，大部分(或者至少較大比例)的流體組合物將通過入口 88流入室84中，并且流體組合物將沿行相對直接的、較小阻力的路徑到達(dá)出口 40。相反地，如果流過流道48的流體具有相對高的速率，比例較小的流體將從流道轉(zhuǎn)向到分流道94a-94c，使得流過控制口 70的流體與流過控制口 66的流體的比率減小。結(jié)果大部分(或者至少較大比例)的流體組合物36將通過入口 86流入室84中，并且流體組合物將沿行相對迂回的、較大阻力的路徑到達(dá)出口 40。因此，應(yīng)當(dāng)理解的是，圖4和圖5中的系統(tǒng)25增大了相對高速率流體組合物的流動阻力并且減小了相對低速率流體組合物的流動阻力?？梢酝ㄟ^適當(dāng)?shù)貥?gòu)造系統(tǒng)的各個部件來確定通過系統(tǒng)25的流動阻力增大或減小到某些級別以上或以下的速率的級別。在系統(tǒng)25的一個優(yōu)選實(shí)施例中，系統(tǒng)阻止相對低粘度流體(諸如其中具有高比例的氣體的流體組合物36)的流動，無論流體組合物的速率如何(在最小閾值速率以上)。然而，僅當(dāng)流體組合物的速率在選定級別以上時，系統(tǒng)阻止相對高粘度流體(諸如其中具有高比例的油的流體組合物36)的流動。再有，可以通過適當(dāng)?shù)貥?gòu)造系統(tǒng)的各個部件來確定系統(tǒng)25的這些特性?，F(xiàn)在另外參考圖6，其代表性地示出了系統(tǒng)25的另一個構(gòu)造。圖6中的構(gòu)造在很多方面與圖4和圖5中的構(gòu)造相似，但是稍微的區(qū)別在于來自流道44、48 二者的流體傳送到裝置52的中心通道75，并且一系列間隔開的分流道98a-98c與流道44交叉，使得室 lOOa-lOOc處于交叉處。與本公開文本的原理一致的是，可以使用任何數(shù)量(包括一個)、 間隔、尺寸、構(gòu)造等的分流道98a-98c和室100a_100c。
與上述分流道94a-94c和室96a_96c相似，分流道98a_98c和室IOOa-IOOc起作用以便隨著流體組合物36的粘度升高或者隨著流道中流體組合物的速率下降將來自流道 44的較大比例的流體轉(zhuǎn)向(到裝置52的中心通道7 。因此，隨著流體組合物36的粘度升高或者隨著流道44中流體組合物的速率下降，較小比例的流體被傳遞到控制口 66。由于隨著流體組合物36的粘度升高或者隨著流道48中流體組合物的速率下降， 更多的流體被傳遞到控制口 70 (與上面結(jié)合圖4和圖5的構(gòu)造所說明的)，因此與圖4和圖 5中的構(gòu)想相比，在圖6的構(gòu)造中當(dāng)流體組合物36的粘度升高時或者當(dāng)流體組合物的速率下降時流過控制口 70的流體與流過控制口 66的流體的比率實(shí)質(zhì)上增大很多。相反地，與圖4和圖5中的構(gòu)造相比，在圖6的構(gòu)造中當(dāng)流體組合物36的粘度下降或者當(dāng)流體組合物的速率升高時，流過控制口 70的流體與流過控制口 66的流體的比率實(shí)質(zhì)上減小很多。因此，與圖4和圖5中的系統(tǒng)相比，圖6中的系統(tǒng)25更易于響應(yīng)流體組合物36的粘度或速率的變化。圖6的構(gòu)造中的另一個區(qū)別在于，室96a_96c和室IOOa-IOOc的容量沿著各自的流道48、44沿下游方向逐級地減小。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。類似地，室IOOb具有比室IOOa小的容量，并且室IOOc具有比室IOOb
小的容量。室96a_96c和IOOa-IOOc的容量的變化可以有助于補(bǔ)償通過相應(yīng)的流道48、44的流體組合物36的流率、速率等的變化。例如，在分流道94a-Mc和流道48之間的各個連續(xù)交叉處，通過流道48的流體的速率將降低，并且各個室96a-96c的容量相應(yīng)地減小。類似地，在分流道98a-98c和流道44之間的各個連續(xù)交叉處，通過流道44的流體的速率將降低，并且各個室lOOa-lOOc的容量相應(yīng)地減小。圖4-圖6的構(gòu)造優(yōu)于圖3的構(gòu)造的一個優(yōu)點(diǎn)是，圖4-圖6的構(gòu)造中的所有流道、 流路、控制通道、分流道等優(yōu)選地在單一平面中(從圖中可看出)。當(dāng)然，當(dāng)系統(tǒng)25圍繞管狀結(jié)構(gòu)件或者在管狀結(jié)構(gòu)件中沿周向延伸時，通道、流路等優(yōu)選地在管狀結(jié)構(gòu)件中或者管狀結(jié)構(gòu)件上處于相同的徑向距離。這使得系統(tǒng)25的構(gòu)造較容易且較廉價?，F(xiàn)在另外參考圖7A和7B，其代表地示出了可變流動阻力系統(tǒng)25的另一個構(gòu)造。 由于圖7A和7B中的系統(tǒng)25不包括流路選擇裝置50、52，與圖3-圖5中的系統(tǒng)相比，圖7A 和7B中的系統(tǒng)25至少部分地較不復(fù)雜得多。而且，圖7A和7B中的流動室84稍微的區(qū)別在于，通向該室的兩個入口 116、110 經(jīng)由兩個流道110、112被供給流體組合物36的流動，兩個流道110、112引導(dǎo)流體組合物以使流體組合物圍繞出口 40沿著相反的方向流動。如圖7A和7B中描繪的，經(jīng)由入口 116進(jìn)入室84的流體被引導(dǎo)為圍繞出口 40沿順時針方向流動，并且經(jīng)由入口 110進(jìn)入室的流體被引導(dǎo)為圍繞出口沿逆時針方向流動。在圖7A中，在如下情形中描述了系統(tǒng)25 升高速率和/或降低粘度的流體組合物 36使得流體組合物的大部分經(jīng)由入口 116流入室84中。因此，流體組合物36在室84中圍繞出口 40螺旋式行進(jìn)，并且通過系統(tǒng)25的流動阻力增大。降低的粘度可以是由于流體組合物36中的期望流體與非期望流體的相對低的比率。在圖7A中，由于流道114連接至在渦流室104a_l(MC處從流道112分流的分流道 10加-102(3，相對少的流體組合物36經(jīng)由入口 110流入室84中。在相對高速率和/或低粘
14度下，流體組合物36趨向于流動而經(jīng)過渦流室l(Ma-104c，而沒有相當(dāng)大量的流體組合物流過渦流室和分流道102a-102c到達(dá)流道114。在圖7B中，流體組合物36的速率已經(jīng)下降和/或流體組合物的粘度已經(jīng)升高，結(jié)果，較大比例的流體組合物從流道112流入分流道102a-102c并且經(jīng)由流道114到達(dá)入口 110。由于從兩個入口 116、110進(jìn)入室84的流是沿著相反的方向，這些流彼此阻礙，從而干擾室中的渦流90。如圖7B中所示，流體組合物36圍繞出口 40較少螺旋式地流動并且更加直接地到達(dá)出口，從而減小了通過系統(tǒng)25的流動阻力。因此，當(dāng)流體組合物36的速率下降時、當(dāng)流體組合物的粘度升高時、或者當(dāng)流體組合物中的期望流體與非期望流體的比率增大時，通過系統(tǒng)25的流動阻力減小?，F(xiàn)在另外參考圖8A和8B，其代表性地示出可變流動阻力系統(tǒng)25的另一個構(gòu)造。 圖8A和8B中的系統(tǒng)25在很多方面與圖7A和7B的系統(tǒng)相似，但是至少在如下方面不同 在圖8A和8B的構(gòu)造中不一定使用分流道102a-102c和渦流室l(Ma-104c。而是，流道114 本身將流道112分流。另一個區(qū)別是，在圖8A和8B的構(gòu)造中，循環(huán)流動引導(dǎo)結(jié)構(gòu)件106用于室84中。當(dāng)流體組合物不圍繞出口循環(huán)流動時，結(jié)構(gòu)件106起作用以保持流體組合物36圍繞出口 40 的循環(huán)流動或者至少阻礙流體組合物朝向出口的向內(nèi)流動。結(jié)構(gòu)件106中的開口 108容許流體組合物36最終向內(nèi)流動到出口 40。結(jié)構(gòu)件106為怎樣能夠改變系統(tǒng)25的構(gòu)造以產(chǎn)生期望流動阻力的實(shí)施例(例如， 當(dāng)流體組合物36具有預(yù)定粘度、速率、密度、流體組合物36中的期望流體與非期望流體的比率等)。流道114從流道112分流的方式的又一個實(shí)施例是，怎樣能夠改變系統(tǒng)25的構(gòu)造以產(chǎn)生期望的流動阻力。在圖8A中，在如下的情形下描繪了系統(tǒng)25 提高速率和/或降低粘度的流體組合物36使得流體組合物的大部分經(jīng)由入口 116流入室84中。因此，流體組合物36在室84 中圍繞出口 40螺旋式行進(jìn)，并且通過系統(tǒng)25的流動阻力增大。降低的粘度可以是由于流體組合物36中的期望流體與非期望流體的相對低的比率引起的。在圖8A中，由于流道114以流體組合物的大部分保留在流道112中的方式從流道 112分流，相對少的流體組合物36經(jīng)由入口 110流入室84中。在相對高速率和/或低粘度下，流體組合物36趨向于流動而經(jīng)過流道114。在圖8B中，流體組合物36的速率已經(jīng)下降和/或流體組合物的粘度已經(jīng)升高，結(jié)果，較大比例的流體組合物從流道112流過來并且經(jīng)由流道114到達(dá)入口 110。流體組合物 36的粘度升高可以是由于流體組合物中的期望流體與非期望流體的比率增大引起的。由于從兩個入口 116、110進(jìn)入室84的流方向相反(或者至少通過入口 110的流體組合物的流與通過入口 116的流相對)，這些流彼此阻礙，從而干擾室中的渦流90。因此， 流體組合物36更加直接地流到出口 40，并且通過系統(tǒng)25的流動阻力的減小。注意的是，上面說明的系統(tǒng)25的任一構(gòu)造的任一特征可以包括在系統(tǒng)的其它構(gòu)造的任一構(gòu)造中，因此，應(yīng)當(dāng)理解的是，這些特征對于系統(tǒng)的任一特定構(gòu)造不是排他性的。 系統(tǒng)25可以用于任何類型的井系統(tǒng)(例如，不僅是井系統(tǒng)10)，并且用于在各種井操作中實(shí)現(xiàn)各種目的，包括但不限于注入、激勵、完成、生產(chǎn)、順應(yīng)性、井筒操作等等。
現(xiàn)在，可以全面地理解，上述公開文本為控制井中流體流動的技術(shù)提供了實(shí)質(zhì)的進(jìn)步?？梢曰诹鬟^可變流動阻力系統(tǒng)的流體組合物的各種特性(例如，粘度、密度、速率等)來可變地阻止流體流動。特別地，上述公開文本為本技術(shù)領(lǐng)域提供了用于可變地阻止地下井中流體組合物 36的流動的系統(tǒng)25。系統(tǒng)25可以包括第一流道48、112以及與第一流道48、112交叉的第一組一個或多個分流道94a-94c、100、10加-102(3。以此方式，從第一流道48、112轉(zhuǎn)向第一組分流道94a-94c、100、l(^a-102c的流體組合物36的比例基于a)流體組合物36的粘度以及(b)第一流道48、98中流體組合物36的速率兩者中的至少一者而變化。從第一流道48、112轉(zhuǎn)向第一組分流道94a-94c、100、l(^a-102c的流體組合物的比例優(yōu)選地響應(yīng)于流體組合物36的粘度升高而增大。從第一流道48、112轉(zhuǎn)向第一組分流道94a-94c、100、l(^a-102c的流體組合物36 的比例優(yōu)選地響應(yīng)于第一流道48、112中流體組合物36的速率降低而增大。第一組分流道94a_Mc可以將流體組合物36引導(dǎo)到流路選擇裝置50的第一控制通道68。流路選擇裝置50可以至少部分地基于轉(zhuǎn)向到第一控制通道68的流體組合物36 的比例來選擇來自裝置50的流體的大部分流過多個流路M、56中的哪一個。系統(tǒng)25可以包括第二流道44以及與第二流道44交叉的第二組一個或多個分流道98a-98c。在這種構(gòu)造中，從第二流道44轉(zhuǎn)向到第二組分流道98a-98c的流體組合物36 的比例優(yōu)選地隨著流體組合物36的粘度的升高而增大，并且隨著第二流道44中流體組合物36的速率下降而增大。第二流道44可以將流體組合物36引導(dǎo)到流路選擇裝置50的第二控制通道64。 流路選擇裝置50可以基于通過第一控制通道64和第二控制通道68的流體組合物36的流率的比率來選擇來自裝置50的流體的大部分流過多個流路M、56中的哪一個。通過第一控制通道64和第二控制通道68的流率的比率優(yōu)選地相對于流體組合物36中的期望流體與非期望流體的比率而變化。第一組分流道94a-94c、100、l(^a-102c可以包括沿著第一流道48、112分隔開的多個分流道。室96a-96c、l(Ma-l(MC可以設(shè)置在第一流道48、112和分流道94a_94c、 102a-102c之間的多個交叉處的每一處。室96a-96C、l(Ma-l(MC中的每一個具有流體容量，并且所述容量可以沿著流體組合物36通過第一流道48、112的流動方向減小。第一流道48、112的流動區(qū)域可以在第一流道48、112和第一組分流道94a-94c、l(^a-102c之間的多個交叉處的每一處增加。而且，上面還說明了一種用于可變地阻止地下井中流體組合物36的流動的系統(tǒng) 25，系統(tǒng)25包括流路選擇裝置50，流路選擇裝置50基于流體組合物36中的期望流體與非期望流體的比率來選擇來自裝置的流體的大部分流過多個流路討、56中的哪一個。流路選擇裝置50可以包括第一控制口 70。通過第一控制口 70的流體組合物36 的流率影響來自裝置50的流體的大部分流過多個流路中的哪一個。通過第一控制口 70的流體組合物36的流率優(yōu)選地基于流體組合物36中的期望流體與非期望流體的比率而變化。流路選擇裝置50還可以包括第二控制口 66。流路選擇裝置50可以基于a)通過第一控制口 70的流體組合物36的流率與b)通過第二控制口 66的流體組合物36的流率
16的比率來選擇來自裝置50的流體的大部分流過多個流路M、56中的哪一個。通過第一控制口 70和第二控制口 66的流率的比率優(yōu)選地相對于流體組合物36中的期望流體與非期望流體的比率而變化。流體組合物36可以經(jīng)由至少一個控制通道68流到第一控制口 70，所述控制通道 68連接至流體組合物36流過的流道48。從流道48到控制通道68的流體組合物36的流率可以基于流體組合物36中的期望流體與非期望流體的比率而變化。從流道48到控制通道68的流體組合物36的流率可以基于流體組合物36中的期望流體與非期望流體的比率而變化。當(dāng)流體組合物36的粘度升高時從流道48流到控制通道68的流體組合物36的比例可以增大，和/或當(dāng)流道48中流體組合物36的速率升高時從流道48流到控制通道68 的流體組合物36的比例可以減小。流路選擇裝置50可以包括第二控制口 66。通過第二控制口 66的流體組合物36 的流率影響來自裝置50的流體的大部分流過多個流路M、56中的哪一個。流體組合物36經(jīng)由流體組合物36流過的至少一個控制通道64流到第二控制口 66?？刂仆ǖ?4連接到至少一個流道44，并且從流道44到控制通道64的流體組合物36 的流率可以基于流體組合物36中的期望流體與非期望流體的比率而變化。當(dāng)流體組合物 36的粘度升高時，從流道44流到控制通道64的流體組合物36的比例可以減小，和/或當(dāng)流道44中流體組合物36的速率升高時，從流道44流到控制通道64的流體組合物36的比例可以增大。上述公開文本還為本技術(shù)領(lǐng)域提供了一種可變地阻止地下井中流體組合物36的流動的系統(tǒng)25，系統(tǒng)25包括流動室84。流體組合物36中的大部分沿著基于流體組合物36 中的期望流體與非期望流體的比率而變化的方向進(jìn)入室84中。流體組合物36可以響應(yīng)于流體組合物36中的期望流體與非期望流體的比率的增大而更加直接地流過室84到達(dá)室84的出口 40。流體組合物36中的大部分經(jīng)由多個入口 86、88中的一個入口進(jìn)入室84中?；诹黧w組合物36中的期望流體與非期望流體的比率來選擇流體組合物36的大部分進(jìn)入的多個入口 86、88中的所述一個入口。與第二入口 86相比，第一入口 88引導(dǎo)流體組合物36以使流體組合物更加直接地朝向室84的出口 40流動。與第二入口 86相比，第一入口 88可以引導(dǎo)流體組合物36以使流體組合物更加徑向地相對于出口 40流動。與第一入口 88相比，第二入口 86可以引導(dǎo)流體組合物36以使流體組合物圍繞出口 40更加螺旋式行進(jìn)。室84可以為大致圓筒形，并且隨著流體組合物36中的期望流體與非期望流體的比率減小，流體組合物36可以在室84內(nèi)更加螺旋式地行進(jìn)。系統(tǒng)25優(yōu)選地包括流路選擇裝置50，所述流路選擇裝置50基于流體組合物36中的期望流體與非期望流體的比率來選擇來自裝置50的流體的大部分流過多個流路M、56 中的哪一個。流路選擇裝置50包括第一控制口 70。通過第一控制口 70的流體組合物36的流率影響來自裝置的流體的大部分流過多個流路討、56中的哪一個。通過第一控制口 70的流體組合物36的流率基于流體組合物36中的期望流體與非期望流體的比率而變化。流路選擇裝置50還可以包括第二控制口 66。a)通過第一控制口 70的流體組合物36的流率與b)通過第二控制口 66的流體組合物36的流率的比率影響來自裝置的流體的大部分流過多個流路中的哪一個。通過第一控制口 70和第二控制口 66的流率的比率優(yōu)選地相對于流體組合物36中的期望流體與非期望流體的比率而變化。流體組合物36可以經(jīng)由至少一個控制通道68流到第一控制口 70，控制通道68連接至流體組合物36流過的流道48。從流道48到控制通道68的流體組合物36的流率可以基于流體組合物36中的期望流體與非期望流體的比率而變化。流路選擇裝置50可以包括第二控制口 66。通過第二控制口 66的流體組合物36 的流率影響來自裝置50的流體的大部分流過多個流路M、56中的哪一個。流體組合物36 經(jīng)由流體組合物36流過的至少一個控制通道64流到第二控制口 66?？刂仆ǖ?4連接到至少一個流道44。從流道44到控制通道64的流體組合物36 的流率基于流體組合物36中的期望流體與非期望流體的比率而變化。而且，上面說明了用于可變地阻止地下井中流體組合物36的流動的系統(tǒng)25，系統(tǒng) 25包括流動室84。流體組合物36的大部分沿著基于流體組合物36的速率而變化的方向進(jìn)入室84中。流體組合物36可以響應(yīng)于速率的下降而更加直接地流過室84到達(dá)室84的出口 40。流體組合物36的大部分可以經(jīng)由多個入口 86、88中的一個進(jìn)入室84中?；谒俾蕘磉x擇多個入口 86、88中的所述一個。與多個入口中的第二個入口 86相比，多個入口中的第一個入口 88可以引導(dǎo)流體組合物36以使流體組合物更加直接地朝向室84的出口 40 流動。與第二入口 86相比，第一入口 88可以引導(dǎo)流體組合物36以使流體組合物更加徑向地相對于出口 40流動。與第一入口 88相比，第二入口 86可以引導(dǎo)流體組合物36以使流體組合物圍繞出口 40更加螺旋式地行進(jìn)。室84可以為大致圓筒形，并且在速率升高時流體組合物36可以在室84內(nèi)更加螺旋式地行進(jìn)。系統(tǒng)25還可以包括流路選擇裝置52，所述流路選擇裝置52基于流體組合物36的速率來選擇來自裝置52的流體組合物36的大部分流過多個流路58、60中的哪一個。上述公開文本還說明了一種用于地下井的可變流動阻力系統(tǒng)25，可變流動阻力系統(tǒng)25包括流動室84，流動室84具有出口 40以及至少第一入口 116和第二入口 110。經(jīng)由第二入口 110進(jìn)入流動室84的流體組合物36與經(jīng)由第一入口 116進(jìn)入流動室84的流體組合物36的流動相對，由此通過流動室84的流體組合物36的流動阻力隨著通過第一入口 116和第二入口 110的流率變化。在通過第一入口 116和第二入口 110的流動變得更加均等時，通過流動室84的流體組合物36的流動阻力可以減小。隨著流體組合物36的粘度升高、隨著流體組合物36的速率下降、隨著流體組合物36的密度減小、和/或隨著流體組合物36中的期望流體與非期望流體的比率增大，通過第一入口 116和第二入口 110的流動可以變得更加均等。隨著通過第一入口 116和第二入口 110的流動變得較不均等，通過流動室84的流體組合物36的流動阻力可以增大。流體組合物36可以經(jīng)由與流動室84大致成切向取向的第一流道112流到第一入口 116。流體組合物36可以經(jīng)由與流動室84大致成切向取向的第二流道114流到第二入口 110，并且第二流道114可以接收來自第一流道112的分流道的流體組合物36。應(yīng)當(dāng)理解的是，上述各個實(shí)施例可以在各個取向上以及在各種構(gòu)造中使用，各個取向諸如傾斜、倒置、水平、垂直等，而不偏離本公開文本的原理。圖中所示的實(shí)施方案僅被描繪和說明為本公開文本的原理的有用應(yīng)用的實(shí)施例，本公開文本的原理不限于這些實(shí)施方案中的任一特定細(xì)節(jié)。當(dāng)然，在仔細(xì)考慮代表性實(shí)施方案的上述說明時，本領(lǐng)域技術(shù)人員將易于領(lǐng)會到， 可以對這些特定的實(shí)施方案進(jìn)行許多改進(jìn)、添加、替代、刪除、和其它的改變，并且這些改變在本公開文本的原理的范圍之內(nèi)。因此，前述詳細(xì)的描述應(yīng)當(dāng)清楚地理解為僅通過示例和實(shí)施例的方式給出，本發(fā)明的主旨和范圍由所附的權(quán)利要求及其等同內(nèi)容唯一地限定。
權(quán)利要求
1.一種可變地阻止地下井中流體組合物的流動的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括第一流道；以及第一組一個或多個分流道，其與所述第一流道交叉，由此從所述第一流道轉(zhuǎn)向到第一組分流道的所述流體組合物的比例基于a)所述流體組合物的粘度以及b)所述第一流道中所述流體組合物的速率兩者中的至少一者而變化。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述比例響應(yīng)于所述流體組合物的粘度升高而增大。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述比例響應(yīng)于所述第一流道中所述流體組合物的速率下降而增大。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述第一組分流道將所述流體組合物引導(dǎo)到流路選擇裝置的第一控制通道，并且其中，所述流路選擇裝置至少部分地基于轉(zhuǎn)向到所述第一控制通道的所述流體組合物的比例來選擇來自所述裝置的流體的大部分流過多個流路中的哪一個。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括第二流道以及與所述第二流道交叉的第二組一個或多個分流道，由此從所述第二流道轉(zhuǎn)向到第二組分流道的所述流體組合物的比例隨著所述流體組合物的粘度升高而增大，并且隨著所述第二流道中所述流體組合物的速率下降而增大。
6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，所述第二流道將所述流體組合物引導(dǎo)到所述流路選擇裝置的第二控制通道，并且其中，所述流路選擇裝置基于通過所述第一控制通道和所述第二控制通道的所述流體組合物的流率的比率來選擇來自所述裝置的流體的大部分流過所述多個流路中的哪一個。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，通過所述第一控制通道和所述第二控制通道的所述流率的比率相對于所述流體組合物中的期望流體與非期望流體的比率而變化。
8.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括第二流道，其中所述第二流道將所述流體組合物引導(dǎo)到所述流路選擇裝置的第二控制通道，并且其中，所述流路選擇裝置基于通過所述第一控制通道和所述第二控制通道的所述流體組合物的流率的比率來選擇來自所述裝置的流體的大部分流過所述多個流路中的哪一個。
9.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述第一組分流道包括沿著所述第一流道間隔開的多個分流道。
10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括在所述第一流道和所述分流道之間的多個交叉處中的每一處的室。
11.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，所述室中的每一個具有流體容量，并且其中，所述容量沿著通過所述第一流道的所述流體組合物的流動方向減小。
12.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，所述第一流道的流動區(qū)域在所述第一流道和所述第一組分流道之間的多個交叉處中的每一處增加。
13.一種可變地阻止地下井中流體組合物的流動的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括流路選擇裝置，其基于所述流體組合物中的期望流體與非期望流體的比率來選擇來自所述裝置的流體的大部分流過多個流路中的哪一個。
14.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，所述流路選擇裝置包括第一控制口，并且其中，通過所述第一控制口的所述流體組合物的流率影響來自所述裝置的流體的大部分流過所述多個流路中的哪一個。
15.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中，通過所述第一控制口的所述流體組合物的所述流率基于所述流體組合物中的期望流體與非期望流體的比率而變化。
16.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中，所述流路選擇裝置進(jìn)一步包括第二控制口，并且其中，所述流路選擇裝置基于通過所述第一控制口和所述第二控制口的所述流體組合物的所述流率的比率來選擇來自所述裝置的流體的大部分流過多個流路中的哪一個。
17.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中，通過所述第一控制口和所述第二控制口的所述流率的比率相對于所述流體組合物中的期望流體與非期望流體的比率而變化。
18.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中，所述流體組合物經(jīng)由至少一個控制通道流到所述第一控制口，所述控制通道連接至所述流體組合物流過的流道，并且其中，從所述流道到所述控制通道的所述流體組合物的流率基于所述流體組合物中的期望流體與非期望流體的比率而變化。
19.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述流體組合物的粘度升高時，從所述流道流到所述控制通道的所述流體組合物的比例增大。
20.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述流道中所述流體組合物的速率升高時，從所述流道流到所述控制通道的所述流體組合物的比例減小。
21.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中，所述流路選擇裝置包括第二控制口，其中通過所述第二控制口的所述流體組合物的流率影響來自所述裝置的流體的大部分流過所述多個流路中的哪一個，其中所述流體組合物經(jīng)由所述流體組合物流過的至少一個控制通道流到所述第二控制口，其中所述控制通道連接到至少一個流道，并且其中，從所述流道到所述控制通道的所述流體組合物的流率基于所述流體組合物中的期望流體與非期望流體的比率而變化。
22.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述流體組合物的粘度升高時，從所述流道流到所述控制通道的所述流體組合物的比例減小。
23.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述流道中所述流體組合物的速率升高時，從所述流道流到所述控制通道的所述流體組合物的比例增大。
24.—種可變地阻止地下井中流體組合物的流動的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括流動室，以及其中，所述流體組合物的大部分沿著基于所述流體組合物中的期望流體與非期望流體的比率而變化的方向進(jìn)入所述流動室中。
25.如權(quán)利要求M所述的系統(tǒng)，其中，響應(yīng)于所述比率的增大，所述流體組合物更加直接地流過所述流動室到達(dá)所述流動室的出口。
26.如權(quán)利要求M所述的系統(tǒng)，其中，所述流體組合物的所述大部分經(jīng)由多個入口中的一個入口進(jìn)入所述流動室，并且其中，基于所述比率來選擇所述多個入口中的所述一個入口。
27.如權(quán)利要求沈所述的系統(tǒng)，其中，與所述多個入口中的第二個入口相比，所述多個入口中的第一個入口弓丨導(dǎo)所述流體組合物以使所述流體組合物更加直接地朝向所述流動室的出口流動。
28.如權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，其中，與所述第二入口相比，所述第一入口弓丨導(dǎo)所述流體組合物以使所述流體組合物更加徑向地相對于所述出口流動。
29.如權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，其中，與所述第一入口相比，所述第二入口弓丨導(dǎo)所述流體組合物以使所述流體組合物圍繞所述出口更加螺旋式地行進(jìn)。
30.如權(quán)利要求M所述的系統(tǒng)，其中，所述流動室為大致圓筒形，并且其中，隨著所述比率減小，所述流體組合物在所述流動室內(nèi)更加螺旋式地行進(jìn)。
31.如權(quán)利要求M所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括流路選擇裝置，所述流路選擇裝置基于所述流體組合物中的期望流體與非期望流體的所述比率來選擇來自所述裝置的所述流體組合物的所述大部分流過多個流路中的哪一個。
32.如權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其中，所述流路選擇裝置包括第一控制口，并且其中， 通過所述第一控制口的所述流體組合物的流率影響所述流體組合物的所述大部分流過所述多個流路中的哪一個。
33.如權(quán)利要求32所述的系統(tǒng)，其中，通過所述第一控制口的所述流體組合物的所述流率基于所述流體組合物中的期望流體與非期望流體的比率而變化。
34.如權(quán)利要求32所述的系統(tǒng)，其中，所述流路選擇裝置進(jìn)一步包括第二控制口，并且其中，通過所述第一控制口和所述第二控制口的所述流體組合物的所述流率的比率影響來自所述裝置的所述流體組合物的大部分流過所述多個流路中的哪一個。
35.如權(quán)利要求34所述的系統(tǒng)，其中，通過所述第一控制口和所述第二控制口的所述流率的所述比率相對于所述流體組合物中的期望流體與非期望流體的比率而變化。
36.如權(quán)利要求32所述的系統(tǒng)，其中，所述流體組合物經(jīng)由至少一個控制通道流到所述第一控制口，所述控制通道連接至所述流體組合物流過的流道，并且其中，從所述流道到所述控制通道的所述流體組合物的流率基于所述流體組合物中的期望流體與非期望流體的比率而變化。
37.如權(quán)利要求32所述的系統(tǒng)，其中，所述流路選擇裝置包括第二控制口，其中，通過所述第二控制口的所述流體組合物的流率影響來自所述裝置的所述流體組合的大部分流過所述多個流路中的哪一個，其中，所述流體組合物經(jīng)由所述流體組合物流過的至少一個控制通道流到所述第二控制口，其中所述控制通道連接到至少一個流道，并且其中，從所述流道到所述控制通道的所述流體組合物的流率基于所述流體組合物中的期望流體與非期望流體的比率而變化。
38.一種可變地阻止地下井中流體組合物的流動的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括流動室，并且其中，所述流體組合物的大部分沿著基于所述流體組合物的速率而變化的方向進(jìn)入所述流動室中。
39.如權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，其中，響應(yīng)于所述速率的下降，所述流體組合物更加直接地流過所述流動室到達(dá)所述流動室的出口。
40.如權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，其中，所述流體組合物的所述大部分經(jīng)由多個入口中的一個入口進(jìn)入所述流動室，并且其中，基于所述速率來選擇所述多個入口中的所述一個入口。
41.如權(quán)利要求40所述的系統(tǒng)，其中，與所述多個入口中的第二個入口相比，所述多個入口中的第一個入口弓丨導(dǎo)所述流體組合物以使所述流體組合物更加直接地朝向所述流動室的出口流動。
42.如權(quán)利要求41所述的系統(tǒng)，其中，與所述第二入口相比，所述第一入口弓丨導(dǎo)所述流體組合物以使所述流體組合物更加徑向地相對于所述出口流動。
43.如權(quán)利要求41所述的系統(tǒng)，其中，與所述第一入口相比，所述第二入口弓丨導(dǎo)所述流體組合物以使所述流體組合物圍繞所述出口更加螺旋式行進(jìn)。
44.如權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，其中，所述流動室為大致圓筒形，并且其中，隨著所述速率升高，所述流體在所述流動室內(nèi)更加螺旋式行進(jìn)。
45.如權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括流路選擇裝置，所述流路選擇裝置基于所述流體組合物的所述速率來選擇來自所述裝置的所述流體組合物的大部分流過多個流路中的哪一個。
46.一種用于地下井的可變流動阻力系統(tǒng)，所述可變流動阻力系統(tǒng)包括流動室，所述流動室具有出口以及至少第一入口和第二入口，其中，經(jīng)由所述第二入口進(jìn)入所述流動室的流體組合物與經(jīng)由所述第一入口進(jìn)入所述流動室的所述流體組合物的流動相對，由此通過所述流動室的所述流體組合物的流動阻力隨著通過所述第一入口和所述第二入口的流率而變化。
47.如權(quán)利要求46所述的系統(tǒng)，其中，隨著所述第一入口和所述第二入口的流動變得更加均等，通過所述流動室的所述流體組合物的流動阻力減小。
48.如權(quán)利要求47所述的系統(tǒng)，其中，隨著所述流體組合物的粘度升高，通過所述第一入口和所述第二入口的流動變得更加均等。
49.如權(quán)利要求47所述的系統(tǒng)，其中，隨著所述流體組合物的速率下降，通過所述第一入口和所述第二入口的流動變得更加均等。
50.如權(quán)利要求47所述的系統(tǒng)，其中，隨著所述流體組合物的密度降低，通過所述第一入口和所述第二入口的流動變得更加均等。
51.如權(quán)利要求47所述的系統(tǒng)，其中，隨著所述流體組合物中的期望流體與非期望流體的比率增大，通過所述第一入口和所述第二入口的流動變得更加均等。
52.如權(quán)利要求46所述的系統(tǒng)，其中，隨著通過所述第一入口和所述第二入口的流動變得較不均等，通過所述流動室的所述流體組合物的流動阻力增大。
53.如權(quán)利要求46所述的系統(tǒng)，其中，所述流體組合物經(jīng)由與所述流動室大致成切向取向的第一流道流到所述第一入口，并且其中，所述流體組合物經(jīng)由與所述流動室大致成切向取向的第二流道流到所述第二入口。
54.如權(quán)利要求53所述的系統(tǒng)，其中，所述第二流道接收來自所述第一流道的分流道的所述流體組合物。
全文摘要
一種可變地阻止流體組合物的流動的系統(tǒng)可以包括流道以及與所述流道交叉的一組一個或多個分流道，由此從流道轉(zhuǎn)向一組分流道的流體組合物的比例基于a)流體組合物的粘度以及b)流道中流體組合物的速率兩者中的至少一者而變化。另一種可變流動阻力系統(tǒng)可以包括流路選擇裝置，所述流路選擇裝置基于所述流體組合物中的期望流體與非期望流體的比率來選擇來自所述裝置的流體的大部分流過多個流路中的哪一個。又一種可變流動阻力系統(tǒng)可以包括流動室，所述流體組合物中的大部分沿著基于所述流體組合物中的期望流體與非期望流體的比率而變化的方向進(jìn)入所述流動室中。
文檔編號E21B43/16GK102472093SQ201080034676
公開日2012年5月23日 申請日期2010年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月18日
發(fā)明者M·L·夫瑞普, 賈森·D·戴克斯特拉, 賽義德·哈米德 申請人:哈利伯頓能源服務(wù)公司