專利名稱：在地下井中使用的可變流阻系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開整體涉及地下井中所使用的設(shè)備和所執(zhí)行的操作，并在以下描述的實(shí)例中，更具體提供在地下井中可變地阻流，特別是一種在地下井中其中帶有促使環(huán)向流動(dòng)結(jié)構(gòu)件來可變地阻流的可變流阻系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在烴生產(chǎn)井中，在很多情況下，能夠調(diào)節(jié)流體從地層流入井筒非常有益。通過這樣的調(diào)節(jié)可實(shí)現(xiàn)多種目的，包括防止水或氣的錐進(jìn)、最小化出砂量、最小化出水量和/或產(chǎn)氣量、最大化產(chǎn)石油量和/或產(chǎn)氣量、平衡各帶之間的產(chǎn)出等等。在注入井中，通常期望將水、蒸汽、氣等均勻地注入多個(gè)地帶中，以使烴均勻地移動(dòng)通過地層，使注入流體不會(huì)過早地穿過進(jìn)入生產(chǎn)井筒。因此，調(diào)節(jié)流體從井筒流入地層的能力對(duì)注入井也是有益的。因此，應(yīng)當(dāng)理解，期望在上文提及的情況下改進(jìn)可變限制井中的流體流動(dòng)的技術(shù)， 并且該等改進(jìn)在各種各樣的其它情況下也將是有益的。

發(fā)明內(nèi)容
在以下本公開中，提供了一種對(duì)調(diào)節(jié)井中的流體流動(dòng)技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)的可變流阻系統(tǒng)。以下描述了一個(gè)實(shí)例，其中如果流體組成具有不期望特性的閾值水平，則流體組成的流動(dòng)受到的阻力更大。以下描述了另一實(shí)例，其中流經(jīng)系統(tǒng)的阻力隨流體組成中期望流體與不期望流體的比率的減小而增大。在一個(gè)方面，本公開為本領(lǐng)域提供了一種在地下井中使用的可變流阻系統(tǒng)。該系統(tǒng)可包括流體組成流經(jīng)的流動(dòng)室。該室具有至少一個(gè)入口、出口和至少一個(gè)結(jié)構(gòu)件，該結(jié)構(gòu)件阻礙流體組成從繞出口的環(huán)向流動(dòng)向朝向出口的徑向流動(dòng)的變化。在另一個(gè)方面，地下井中使用的可變流阻系統(tǒng)可包括流體組成流經(jīng)的流動(dòng)室。該室具有至少一個(gè)入口、出口和至少一個(gè)結(jié)構(gòu)件，該結(jié)構(gòu)件阻礙流體組成繞出口的環(huán)向流動(dòng)。在另一個(gè)方面，提供了一種地下井中使用的可變流阻系統(tǒng)。該系統(tǒng)可包括在井中流體組成流經(jīng)的流動(dòng)室，該室具有至少一個(gè)入口、出口和至少一個(gè)結(jié)構(gòu)件，該結(jié)構(gòu)件阻礙從流體組成繞出口的環(huán)向流動(dòng)向朝向出口的徑向流動(dòng)的變化。在另一個(gè)方面，以下描述的可變流阻系統(tǒng)可包括流動(dòng)室，流動(dòng)室具有出口和至少一個(gè)結(jié)構(gòu)件，該結(jié)構(gòu)件阻止流體組成朝向出口的流動(dòng)方向的變化。流體組成沿基于流體組成中期望流體與不期望流體的比率而改變的流動(dòng)方向進(jìn)入室。
在另一個(gè)方面，本公開提供了一種可包括流動(dòng)路徑選擇裝置的可變流阻系統(tǒng)，基于流體組成中期望流體與不期望流體的比率，流動(dòng)路徑選擇裝置選擇多個(gè)流動(dòng)路徑中流經(jīng)來自裝置的大多數(shù)流體的路徑。該系統(tǒng)還包括流動(dòng)室，該流動(dòng)室具有出口 ；第一入口，連接到流動(dòng)路徑中的第一流動(dòng)路徑；第二入口，連接到流動(dòng)路徑中的第二流動(dòng)路徑；以及至少一個(gè)結(jié)構(gòu)件，與阻礙流體組成從第一入口向出口的徑向流動(dòng)相比，其更多地阻礙流體組成從第二入口向出口的徑向流動(dòng)。認(rèn)真考慮以下的代表性實(shí)例和附圖的詳細(xì)描述，這些以及其它特征、優(yōu)點(diǎn)和益處將對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言將是顯而易見的，其中在各圖中使用相同附圖標(biāo)記表示相同的元件。


圖1是能夠體現(xiàn)本公開的原理的油井系統(tǒng)的示意性局部剖視圖。圖2是可用于圖1的油井系統(tǒng)的井篩和可變流阻系統(tǒng)的放大比例的示意性剖視圖。圖3是沿圖2的線3-3截取的可變流阻系統(tǒng)的一種構(gòu)造的示意性“展開”平面圖。圖4A和圖4B是可變流阻系統(tǒng)的流動(dòng)室的另一構(gòu)造的示意性平面圖。圖5是流動(dòng)室的另一構(gòu)造的示意性平面圖。圖6A和圖6B是可變流阻系統(tǒng)的另一構(gòu)造的示意性平面圖。圖7A-7H是流動(dòng)室的各種構(gòu)造的示意性剖面圖，圖7A-7G是沿4B的線7_7截取的，圖7H是沿圖7G的線7H-7H截取的。圖71和7J是可用于可變流阻系統(tǒng)的流動(dòng)室的結(jié)構(gòu)件的構(gòu)造的示意性透視圖。圖8A-圖11是流動(dòng)室的其它構(gòu)造的示意性平面圖。
具體實(shí)施例方式圖1代表性地示出能夠體現(xiàn)本公開的原理的油井系統(tǒng)10。如圖1所示，井筒12具有從套管16向下延伸的大體豎直的無套管段14以及延伸穿過地層20的大體水平的無套管段18。管柱22 (例如生產(chǎn)石油管柱)安裝在井筒12中。多個(gè)井篩M、可變流阻系統(tǒng)25 和封隔器26在管柱22中互連。封隔器沈封閉管柱22與井筒段18之間徑向形成的環(huán)隙觀。按這種方式，流體 30可從地層20的多個(gè)層段或地帶經(jīng)由相鄰對(duì)的封隔器沈之間的環(huán)隙28的隔離部分而產(chǎn)生。位于相鄰對(duì)的封隔器沈之間的井篩M和可變流阻系統(tǒng)25在管柱22中互連。井篩M過濾從環(huán)隙28流入管柱22的流體30?？勺兞髯柘到y(tǒng)25基于流體的某些特性來可變地限制流體30流入管柱22。在這點(diǎn)上，應(yīng)當(dāng)注意，附圖中所示和本文描述的油井系統(tǒng)10僅僅是能夠利用本公開的原理的各種各樣的油井系統(tǒng)中的一個(gè)例子。應(yīng)當(dāng)明確，本公開的原理絕非限于圖中所示或本文描述的油井系統(tǒng)10或其部件的任何細(xì)節(jié)。例如，井筒12未必與本公開的原理保持一致，來包括可大體豎直的井筒段14或大體水平的井筒段18。流體30未必僅從地層20產(chǎn)生，因?yàn)樵谄渌鼘?shí)例中，流體可注入地層， 流體既可注入地層也可從地層產(chǎn)生等。井篩M和可變流阻系統(tǒng)25中的每個(gè)未必位于各相鄰對(duì)的封隔器沈之間。單個(gè)可變流阻系統(tǒng)25未必結(jié)合單個(gè)井篩M使用。可使用這些部件的任意數(shù)量、布置和/或組
I=I ο任何可變流阻系統(tǒng)25未必與井篩M —起使用。例如，在注入操作中，注入的流體可流經(jīng)可變流阻系統(tǒng)25，而不流經(jīng)井篩對(duì)。井篩M、可變流阻系統(tǒng)25、封隔器沈或管柱22的任何其它部件未必位于井筒12 的無套管段14、18。井筒12的任意區(qū)段可有套管或無套管，并且管柱22的任何部分可位于井筒的無套管段或套管段而與本公開的原理保持一致。因此，應(yīng)當(dāng)明確，本公開描述如何實(shí)施和使用某些實(shí)例，但是本公開的原理不限于那些實(shí)例的任何細(xì)節(jié)。相反，那些原理能夠應(yīng)用到使用從本公開獲得的知識(shí)的多個(gè)其它實(shí)例。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，能夠調(diào)節(jié)流體30從地層20的各地帶流入管柱22是有益的，例如防止地層中的水的錐進(jìn)32或氣的錐進(jìn)34。井中的流動(dòng)調(diào)節(jié)的其它用途包括但不限于，平衡多個(gè)地帶的產(chǎn)出(或注入)、最小化不期望流體的產(chǎn)出或注入、最大化期望流體的產(chǎn)出或注入等。以下更全面地描述的可變流阻系統(tǒng)25的實(shí)例能夠提供這些益處，通過如果流體速度的增大超過選定水平則增大流阻(例如，由此平衡各地帶之中的流動(dòng)，防止水或氣的錐進(jìn)等)，如果流體的粘度或密度降到選定水平之下則增大流阻(例如，由此限制產(chǎn)油井中的如水或氣的不期望流體的流動(dòng))，和/或如果流體粘度或密度增大超過選定的水平則增大流阻(例如，由此最小化蒸汽注入井中水的注入)。流體是期望流體或是不期望流體取決于正在實(shí)施的生產(chǎn)操作或注入操作的目的。 例如，如果期望從井中產(chǎn)石油，而不是出水或產(chǎn)氣，那么石油是期望流體，而水和氣是非期望流體。如果期望從井中產(chǎn)氣，而不是出水或產(chǎn)石油，則氣是期望流體，而水和石油是非期望流體。如果期望將蒸汽注入地層中，而不是注水，那么蒸汽是期望流體，而水是非期望流體。請(qǐng)注意，在井下的溫度和壓力下，烴氣體實(shí)際上可完全地或部分地為液相。因此， 應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)本文使用術(shù)語“氣體”時(shí)，超臨界相、液相和/或氣相均應(yīng)包括在該術(shù)語的范圍內(nèi)。現(xiàn)在另外參考圖2，代表性地示出了一個(gè)可變流阻系統(tǒng)25和一個(gè)井篩M的一部分的放大比例的剖視圖。在這個(gè)實(shí)例中，流體組成36 (其可包括一種或多種流體，例如石油和水，液態(tài)水和蒸汽，石油和氣，氣和水，石油、水和氣等)流入井篩M，由此被井篩M過濾，然后流入可變流阻系統(tǒng)25的入口 38中。流體組成可包括一種或多種不期望流體或期望流體。蒸汽和水可結(jié)合到流體組成中。如另一實(shí)例，石油、水和/或氣可結(jié)合到流體組成中?；诹黧w組成的一個(gè)或多個(gè)特性(諸如密度、粘度、速度等)來阻止流體組成36 流經(jīng)可變流阻系統(tǒng)25。然后，流體組成36經(jīng)由出口 40從可變流阻系統(tǒng)25排入到管柱22 的內(nèi)部。
在其它實(shí)例中，井篩M可不結(jié)合可變流阻系統(tǒng)25使用(例如在注入操作中)，流體組成36可沿反方向流經(jīng)油井系統(tǒng)10的各個(gè)元件(例如在注入操作中)，單個(gè)可變流阻系統(tǒng)可結(jié)合多個(gè)井篩使用，多個(gè)可變流阻系統(tǒng)可與一個(gè)或多個(gè)井篩一起使用，除環(huán)隙或管柱之外，可從井的各地帶中接收流體組成或者流體組成可排入到井的各地帶中，流體組成在流經(jīng)井篩之前可流經(jīng)可變流阻系統(tǒng)，任何其它部件能在井篩和/或可變流阻系統(tǒng)的上游或下游互連等等。因此，應(yīng)當(dāng)理解，本公開的原理絕非限于圖2所示的實(shí)例和本文描述的細(xì)節(jié)。雖然圖2描繪的井篩M是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的一種繞絲井篩，但是在其它實(shí)例中可使用任何其它類型的井篩或井篩的組合(諸如燒結(jié)篩、擴(kuò)張篩、預(yù)填充篩、絲網(wǎng)篩等)。若需要，也可使用其它部件(諸如護(hù)罩、分流管、管線、檢測儀表、傳感器、流入控制裝置等)。圖2中以簡化形式描繪了可變流阻系統(tǒng)25，但是在優(yōu)選實(shí)例中，系統(tǒng)可包括用于執(zhí)行各種功能的各種通道和裝置，如下文更詳細(xì)的描述。另外，系統(tǒng)25優(yōu)選至少部分繞管柱22周向延伸，或者系統(tǒng)可在互連為管柱的一部分的管形結(jié)構(gòu)的壁上形成。在其它實(shí)例中，系統(tǒng)25可并非繞管柱周向延伸和在管形結(jié)構(gòu)的壁上形成。例如， 系統(tǒng)25可在扁平結(jié)構(gòu)上形成等。系統(tǒng)25可以是附接到管柱22的單獨(dú)外殼的形式，或者可進(jìn)行定向使出口 40的軸平行于管柱的軸。系統(tǒng)25可以在測井柱上或者附接到非管形的裝置上。可使用與本公開的原理保持一致的系統(tǒng)25的任何取向或構(gòu)造?，F(xiàn)在另外參考圖3，代表性地示出系統(tǒng)25的一個(gè)實(shí)例的更詳細(xì)的剖視圖。系統(tǒng)25 在圖3中被描繪為，好像其從周向延伸的構(gòu)造“展開”到大體平坦的構(gòu)造。如上所述，流體組成36經(jīng)由入口 38進(jìn)入系統(tǒng)25，并經(jīng)由出口 40離開系統(tǒng)。流體組成36通過系統(tǒng)25的流阻基于流體組成的一個(gè)或多個(gè)特性而變化。圖3中描繪的系統(tǒng)25 在大多數(shù)方面類似于在先申請(qǐng)第12/700685號(hào)的圖23示出的系統(tǒng)，上述申請(qǐng)以引用的方式并入本文。在圖3的實(shí)例中，流體組成36最初流入多個(gè)流道42、44、46、48。流道42、44、46、 48將流體組成36導(dǎo)向兩個(gè)流動(dòng)路徑選擇裝置50、52。裝置50選擇兩個(gè)流動(dòng)路徑M、56中來自通道44、46、48的大部分流動(dòng)將流入的路徑，并且另一裝置52選擇兩個(gè)流動(dòng)路徑58、60 中來自通道42、44、46、48的大部分流動(dòng)將流入的路徑。流道44被構(gòu)造為對(duì)具有更高粘度的流體流動(dòng)的限制更大。高粘度流體的流動(dòng)通過流道44的限制將增大。如本文所使用，術(shù)語“粘度”用來指示包括運(yùn)動(dòng)粘度、屈服強(qiáng)度、粘塑性、表面張力、 濕潤性等的任何相關(guān)的流變屬性。例如，流道44可具有相對(duì)較小的流動(dòng)面積，流道可要求流體沿著繞行的路徑流動(dòng)通過，表面粗糙結(jié)構(gòu)或流動(dòng)阻礙結(jié)構(gòu)可用來提供增大對(duì)較高粘度流體流動(dòng)的阻力等等。然而，相對(duì)較低粘度的流體能夠以對(duì)該流動(dòng)相對(duì)較小的阻力流經(jīng)流道44。流動(dòng)路徑選擇裝置50的控制通道64接收流經(jīng)流道44的流體?？刂仆ǖ?4的一端的控制端口 66具有減小的流動(dòng)面積，由此增大流體離開控制通道的速度。流道48被構(gòu)造為具有對(duì)流經(jīng)的流體的粘度相對(duì)不敏感的流阻，但是可能增大對(duì)更高速度和/或密度的流體的流阻。高粘度的流體流經(jīng)流道48的阻力可能增大，但不會(huì)達(dá)到該流體流經(jīng)流道44受到的阻力的程度。在圖3所示的實(shí)例中，流經(jīng)流道48的流體排入到流動(dòng)路徑選擇裝置50的控制通道68之前，必須流經(jīng)“渦旋”室62。因?yàn)樵谶@個(gè)實(shí)例中的室62具有帶中心出口的圓柱形狀， 并且流體組成36隨著其接近出口而速率增大，被入口與出口間的壓差驅(qū)使繞室螺旋，室被稱為“渦旋”室。在其它實(shí)例中，可使用一個(gè)或多個(gè)孔板、文氏管、噴嘴等?？刂仆ǖ?8止于控制端口 70?？刂贫丝?70具有減小的流動(dòng)面積，以便增大流體離開控制通道68的速度。應(yīng)當(dāng)理解，隨著流體組成36的粘度增大，更大比例的流體組成將流經(jīng)流道48、控制通道68和控制端口 70 (由于流道44比流道48與渦旋室62對(duì)更高粘度的流體的流阻大)，隨著流體組成的粘度減小，更大比例的流體組成將流經(jīng)流道44、控制通道64和控制端 Π 66。流經(jīng)流道46的流體也流經(jīng)渦旋室72，并排入到中心通道74，渦旋室72類似于渦旋室62 (雖然在優(yōu)選實(shí)例中渦旋室72比渦旋室62對(duì)流經(jīng)的流體的阻力小)。渦旋室72用于“阻礙匹配(impedance matching)，，以實(shí)現(xiàn)流經(jīng)流道44、46、48的期望的平衡。請(qǐng)注意，將系統(tǒng)25的各個(gè)部件的尺寸和其它特性將需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)剡x擇，以便實(shí)現(xiàn)期望的結(jié)果。在圖3的實(shí)例中，流動(dòng)路徑選擇裝置50的一個(gè)期望結(jié)果是，當(dāng)流體組成中具有足夠高的期望流體與不期望流體的比率時(shí)，流經(jīng)流道44、46、48的大部分流體組成36 的流動(dòng)被導(dǎo)入流動(dòng)路徑討。在這種情況下，期望流體是具有比水或氣更高粘度的石油，因此當(dāng)流體組成36中石油所占的比例足夠高時(shí)，進(jìn)入流動(dòng)路徑選擇裝置50中的大部分流體組成36將被導(dǎo)向流入流動(dòng)路徑M中而不是流入流動(dòng)路徑56中。由于離開控制端口 70的流體比離開控制端口 66的流體的速率更大或速度更高而實(shí)現(xiàn)這個(gè)結(jié)果，由此影響從通道64、68、74流動(dòng)的流體更多地流向流動(dòng)路徑M。如果流體組成36的粘度不是足夠高(因此期望流體與不期望流體的比率在選定水平之下)，則進(jìn)入流動(dòng)路徑選擇裝置50的大多數(shù)流體組成將被導(dǎo)向流入流動(dòng)路徑56而不是流入流動(dòng)路徑54。這將是由于離開控制端口 66的流體比離開另一控制端口 70的流體速率更大或速度更高，由此影響從通道64、68、74流動(dòng)的流體更多地流向流動(dòng)路徑56。應(yīng)當(dāng)理解，通過適當(dāng)構(gòu)造流道44、46、48、控制通道64、68、控制端口 66、70、渦旋室 62、72等，流體組成36中期望流體與不期望流體的比率可被設(shè)定為各種不同的水平，在該比率下裝置50選擇流道M或56以用于流動(dòng)來自該裝置的大多數(shù)流體。流動(dòng)路徑M、56將流體導(dǎo)向另一流動(dòng)路徑選擇裝置52的各自控制通道76、78?？刂仆ǖ?6、78止于各自的控制端口 80、82。中心通道75從流道42接收流體。流動(dòng)路徑選擇裝置52的操作與流動(dòng)路徑選擇裝置50類似，經(jīng)由流道75、76、78流入裝置52的流體被導(dǎo)向流動(dòng)路徑58、60的一個(gè)，且流動(dòng)路徑的選擇取決于從控制端口 80、 82排入的流體的比率。與流經(jīng)控制端口 82的流體相比，如果流經(jīng)控制端口 80的流體的速率或速度更大，那么大多數(shù)流體組成36將被導(dǎo)向以流經(jīng)流動(dòng)路徑60。與流經(jīng)控制端口 80 的流體相比，如果流體以更大的速率或速度流經(jīng)控制端口 82，那么大多數(shù)流體組成36將被導(dǎo)向以流經(jīng)流動(dòng)路徑58。雖然圖3的系統(tǒng)25的實(shí)例中描述了兩個(gè)流動(dòng)路徑選擇裝置50、52，但是應(yīng)當(dāng)理解，與本公開的原理保持一致的情況下，可使用任意數(shù)量(包括一個(gè))的流動(dòng)路徑選擇裝置。 圖3所示的裝置50、52是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的射流型流體比率放大器，但是與本公開的原理保持一致的情況下，可使用其它類型的流動(dòng)路徑選擇裝置(例如，壓力型流體比率放大器、雙穩(wěn)態(tài)流體開關(guān)、成比例流體比率放大器等)。流經(jīng)流動(dòng)路徑58的流體經(jīng)由入口 86進(jìn)入流動(dòng)室84，入口 86將流體導(dǎo)向大體沿切向進(jìn)入室(例如，室84的形狀類似圓柱，且入口 86與圓柱的圓周的切線對(duì)齊)。因此，流體將繞室84螺旋，直到其最終經(jīng)由出口 40離開，如圖3的箭頭90的示意性指示。流經(jīng)流動(dòng)路徑60的流體經(jīng)由入口 88進(jìn)入流動(dòng)室84，入口 88導(dǎo)向流體更直接地流向出口 40 (例如，如圖3的箭頭92示意性指示的徑向)。將容易理解，在相同的流速下，與流體較少直接地流向出口時(shí)相比，流體更直接地流向出口 40時(shí)必消耗更少的能量。因此，當(dāng)流體組成36更直接地流向出口 40時(shí)，受到較小的流阻，相反地，當(dāng)流體組成較少直接地流向出口時(shí)，受到較大的流阻。因此，在出口 40的上游，當(dāng)大多數(shù)流體組成36 從入口 88流入室84并流經(jīng)流動(dòng)路徑60時(shí)，受到較小的流阻。與離開控制端口 82的流體相比，當(dāng)流體以更大的速率或速度離開控制端口 80時(shí)， 大多數(shù)流體組成36流經(jīng)流動(dòng)路徑60。當(dāng)來自通道64、68、74的大多數(shù)流體流經(jīng)流動(dòng)路徑 54時(shí)，更多流體離開控制端口 80。與離開控制端口 66的流體相比，當(dāng)流體以更大速率或速度離開控制端口 70時(shí)，來自通道64、68、74的大多數(shù)流體流經(jīng)流動(dòng)路徑M。當(dāng)流體組成36的粘度在選定水平之上時(shí)，更多流體離開控制端口 70。因此，當(dāng)流體組成36具有高粘度時(shí)(以及其中的期望流體與不期望流體的比率更大)，流經(jīng)系統(tǒng)25的阻力較小。當(dāng)流體組成36具有低粘度時(shí)，流經(jīng)系統(tǒng)25的阻力較大。當(dāng)流體組成36較少直接地流向出口 40(例如箭頭90所示)時(shí)，受到更大的流阻。 因此，當(dāng)大多數(shù)流體組成36從入口 86流入室84且流經(jīng)流動(dòng)路徑58時(shí)，受到更大的流阻。與離開控制端口 80的流體相比，當(dāng)流體以更大速率或速度離開控制端口 82時(shí)，大多數(shù)流體組成36流經(jīng)流動(dòng)路徑58。當(dāng)來自通道64、68、74的大多數(shù)流體流經(jīng)流動(dòng)通道56 而不是流經(jīng)流動(dòng)通道M時(shí)，更多流體離開控制端口 82。與離開控制端口 70的流體相比，當(dāng)流體以更大的速率或速度離開控制端口 66時(shí)， 來自通道64、68、74的大多數(shù)流體流經(jīng)流動(dòng)通道56。當(dāng)流體組成36的粘度在選定的水平以下時(shí)，更多的流體離開控制端口 66。如上所述，系統(tǒng)25被構(gòu)造為，當(dāng)流體組成36具有高粘度時(shí)提供較小的流阻，當(dāng)流體組成具有低粘度時(shí)提供較大的流阻。這在期望流過較多的較高粘度的流體和較少的較低粘度的流體時(shí)(例如為了生產(chǎn)更多的石油和更少的水或氣)是有益的。如果期望流過較多的較低粘度的流體和較少的較高粘度的流體(例如，為了生產(chǎn)更多的氣和更少的水，或者為了注入更多的蒸汽和更少的水)，那么為此目的可容易重新構(gòu)造系統(tǒng)25。例如，入口 86、88可方便地逆轉(zhuǎn)，使得流經(jīng)流動(dòng)路徑58的流體被導(dǎo)向入口 88， 而流經(jīng)流動(dòng)路徑60的流體被導(dǎo)向入口 86?，F(xiàn)在另外參考圖4A和圖4B，代表性地示出除可變流阻系統(tǒng)25的其余部分之外的流動(dòng)室84的另一構(gòu)造。圖4A和圖4B的流動(dòng)室84在大多數(shù)方面類似于圖3的流動(dòng)室，但是至少在室中包括一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)件94上不同。如圖4A和圖4B所示，結(jié)構(gòu)件94可被認(rèn)為是其中具有一個(gè)或多個(gè)裂口或開口 96的單一結(jié)構(gòu)件，或者是被裂口或開口分離的多個(gè)結(jié)構(gòu)件。結(jié)構(gòu)件94促使繞室84環(huán)向流動(dòng)并具有相對(duì)的高速度、高密度或低粘度的流體組成36的任何部分，繼續(xù)繞室環(huán)向流動(dòng)，但是至少一個(gè)開口 96允許流體組成從入口 88更直接地流向出口 40。因此，當(dāng)流體組成36進(jìn)入另一入口 86時(shí)，最初在室84中繞出口 40環(huán)向流動(dòng)，并且隨著流體組成的速度和/或密度的增大，和/或隨著流體組成的粘度的減小，結(jié)構(gòu)件94逐漸阻止或阻礙流體組成的流動(dòng)方向朝向出口的變化。然而，開口 96允許流體組成36漸漸向內(nèi)螺旋流向出口 40。在圖4A中，相對(duì)的高速度、低粘度和/或高密度的流體組成36經(jīng)由入口 86進(jìn)入室84。一些流體組成36也可經(jīng)由入口 88進(jìn)入室84，但是在這個(gè)實(shí)例中，基本上大多數(shù)流體組成經(jīng)由入口 86進(jìn)入，由此最初沿流動(dòng)室84的切向流動(dòng)(即，與流動(dòng)室的外圓周的切線成0°角)。在進(jìn)入室84時(shí)，流體組成36最初繞出口 40環(huán)向流動(dòng)。對(duì)于其圍繞出口 40的大部分路徑，流體組成36由結(jié)構(gòu)件94防止或至少阻礙方向改變和向出口徑向流動(dòng)。然而，開口 96漸漸允許流體組成36的部分向出口 40向內(nèi)徑向螺旋。在圖4B中，相對(duì)的低速度、高粘度和/或低密度的流體組成36經(jīng)由入口 88進(jìn)入室84。一些流體組成36也可經(jīng)由入口 86進(jìn)入室84，但是在這個(gè)實(shí)例中，基本上大多數(shù)流體組成經(jīng)由入口 88進(jìn)入，由此徑向流經(jīng)流動(dòng)室84(即，與流動(dòng)室的外圓周的切線成90°的角)。一個(gè)開口 96允許流體組成36從入口 88更直接地流向出口 40。因此，在這個(gè)實(shí)例中，流體組成36朝向出口 40的徑向流動(dòng)未受到結(jié)構(gòu)件94的明顯阻止或阻礙。在圖4B中，如果一部分相對(duì)的低速度、高粘度和/或低密度的流體組成36應(yīng)繞出口 40環(huán)向流動(dòng)，則開口 96將允許流體組成易于改變方向且更直接地流向出口。事實(shí)上，隨著流體組成36的粘度的增大，或者隨著流體組成的密度或速度的減小，在這種情形下的結(jié)構(gòu)件94將逐漸阻礙流體組成36繞室84的環(huán)向流動(dòng)，從而使流體組成更容易改變方向并流經(jīng)開口 96。請(qǐng)注意，結(jié)構(gòu)件94上不必設(shè)置多個(gè)開口 96，因?yàn)榱黧w組成36可從入口 88經(jīng)由單個(gè)開口更直接地流向出口 40，并且單個(gè)開口也允許從入口 86的流動(dòng)漸漸向內(nèi)螺旋向出口。 與本公開的原理保持一致的情況下，可提供任何數(shù)量的開口 96 (或徑向流動(dòng)的其它低阻面積)。此外，一個(gè)開口 96不必直接位于入口 88與出口 40之間。結(jié)構(gòu)件94的開口 96能夠?yàn)榱黧w組成36提供從入口 88更直接地流向出口 40，即使為了使流體組成向內(nèi)流經(jīng)一個(gè)開口而需要流體組成繞結(jié)構(gòu)件的一些環(huán)向流動(dòng)。應(yīng)當(dāng)理解，與圖4B的實(shí)例相比，圖4A的實(shí)例中的流體組成36的環(huán)向流動(dòng)越多，導(dǎo)致相同流速下消耗的能量越多，因此對(duì)流體組成的流阻越大。如果期望流體是石油，不期望流體是水和/或氣，那么應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)流體組成36中具有期望流體與不期望流體的比率增大時(shí)，圖4A和圖4B的可變流阻系統(tǒng)25將為流體組成36提供更小的流阻，當(dāng)流體組成中期望流體與不期望流體的比率減小時(shí)，將提供更大的流阻?，F(xiàn)在另外參考圖5，代表性地示出室84的另一構(gòu)造。在該構(gòu)造中，室84包括通過四個(gè)開口 96均等分隔開的四個(gè)結(jié)構(gòu)件94。結(jié)構(gòu)件94可均等或不均等地分隔開，取決于系統(tǒng)25期望的操作參數(shù)?，F(xiàn)在另外參考圖6A和圖6B，代表性地示出可變流阻系統(tǒng)25的另一構(gòu)造。圖6A和圖6B的可變流阻系統(tǒng)25實(shí)質(zhì)上與圖3的構(gòu)造不同，至少其并不十分復(fù)雜并具有更少的部件。事實(shí)上，在圖6A和圖6B的構(gòu)造中，只有室84插置在系統(tǒng)25的入口 38與出口 40之間。圖6A和圖6B的構(gòu)造中的室84只具有單一入口 86。室84中還包括結(jié)構(gòu)件94。在圖6A中，相對(duì)的高速度、低粘度和/或高密度的流體組成36經(jīng)由入口 86進(jìn)入室84，并受結(jié)構(gòu)件94影響而繼續(xù)繞室流動(dòng)。因此，流體組件36繞行地流經(jīng)室84，隨著其經(jīng)由開口 96漸漸繞過結(jié)構(gòu)件94，最終向內(nèi)螺旋向出口 40。然而，在圖6B中，流體組成36的速度低、粘度高和/或密度低。在這個(gè)實(shí)例中，當(dāng)經(jīng)由入口 86流入室84時(shí)，能夠更容易改變流體組成36的方向，允許其從入口經(jīng)由開口 96 更直接地流入出口 40。應(yīng)當(dāng)理解，與圖6B的實(shí)例中的流體組成采取的更直接的流動(dòng)路徑相比，圖6A的實(shí)例中的流體組成36采取的更繞行的路徑在相同流速下消耗流體組成的更多能量，因此導(dǎo)致流阻更大。如果期望流體是石油，不期望流體是水和/或氣，那么應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)流體組成中期望流體與不期望流體的比率增大時(shí)，圖6A和圖6B的可變流阻系統(tǒng)25對(duì)流體組成36 提供較小的流阻，并當(dāng)流體組成中的期望流體與不期望流體的比率減小時(shí)，對(duì)流體組成提供較大的流阻。雖然在圖6A和圖6B的構(gòu)造中，只使用單一入口 86容許流體組成36進(jìn)入室84，但是在其它實(shí)例中，若需要，可提供多個(gè)入口。流體組成36可同時(shí)或分別經(jīng)由多個(gè)入口進(jìn)入室84。例如，當(dāng)流體組成36具有相應(yīng)的不同特性(例如不同的速度、粘度、密度等)時(shí)，可使用不同的入口。結(jié)構(gòu)件94可以是一個(gè)或多個(gè)周向延伸的葉片的形式，該葉片在葉片間具有一個(gè)或多個(gè)開口 96。可選地或另外地，結(jié)構(gòu)件94可以是在室84的一個(gè)或多個(gè)壁上的一個(gè)或多個(gè)周向延伸的凹陷形式。結(jié)構(gòu)件94可相對(duì)于室84的一個(gè)或多個(gè)壁向內(nèi)和/或向外凸出。 因此，應(yīng)當(dāng)理解，與本公開的原理保持一致的情況下，可使用任何類型的結(jié)構(gòu)件，當(dāng)流體組成的速度或密度增大時(shí)，或者當(dāng)流體的粘度減小時(shí)，該結(jié)構(gòu)件作用為逐漸影響流體組成36 繼續(xù)繞室84繞行地流動(dòng)，和/或當(dāng)流體組成的速度或密度減小時(shí)，或者當(dāng)流體的粘度增大時(shí)，該結(jié)構(gòu)件作用為逐漸阻礙流體組成繞室的環(huán)向流動(dòng)。在圖7A-7J中描繪了結(jié)構(gòu)件94的幾個(gè)說明性示意實(shí)例，圖7A-7G是沿圖4B的線 7-7截取的剖視圖。這些不同的實(shí)例證明，存在很多種可能性來構(gòu)建結(jié)構(gòu)件94，所以應(yīng)當(dāng)理解本公開的原理不限于在室84中使用的任何具體結(jié)構(gòu)件的構(gòu)造。在圖7A中，結(jié)構(gòu)件94包括在室84的上、下壁98、100(如在圖中所示)之間延伸的壁或葉片。在這個(gè)實(shí)例中的結(jié)構(gòu)件94除在開口 96處之外，阻止流體組成36從室84的外側(cè)部分的徑向內(nèi)流。在圖7B中，結(jié)構(gòu)件94包括在室84的壁98、100之間僅部分延伸的壁或葉片。在這個(gè)實(shí)例中的結(jié)構(gòu)件94不阻止流體組成36的徑向向內(nèi)流動(dòng)，但是阻止在室84的外側(cè)部分上從環(huán)向流動(dòng)向徑向流動(dòng)的方向變化。一個(gè)入口(諸如入口 88)可位于相對(duì)于室壁98、100的定高度，以使經(jīng)由該入口進(jìn)
12入室84的流體組成36大體上不沖擊結(jié)構(gòu)件94 (例如從結(jié)構(gòu)件之上或之下流動(dòng))。另一入口(例如入口 86)可位于不同的高度，以使經(jīng)由該入口進(jìn)入室84的流體組成36大體上沖擊結(jié)構(gòu)件94。沖擊結(jié)構(gòu)件的流體組成36將受到更大的流阻。在圖7C中，結(jié)構(gòu)件94包括阻止流體組成36從室84的外側(cè)部分徑向向內(nèi)流動(dòng)的觸須、剛毛或硬絲。在這個(gè)實(shí)例中的結(jié)構(gòu)件94可在室84的壁98與100之間完全地或部分地延伸，并可從兩壁向內(nèi)地延伸。在圖7D中，結(jié)構(gòu)件94包括阻止流體組成36的徑向向內(nèi)流動(dòng)的多個(gè)周向延伸的凹陷和凸起。室84中可提供凹陷和凸起的任一個(gè)或兩者。如果僅提供凹陷，那么結(jié)構(gòu)件94 根本不可能伸入室84中。在圖7E中，結(jié)構(gòu)件94包括室84的壁98、100上形成的多個(gè)周向延伸的起伏。類似于圖7D的構(gòu)造，起伏包括凹陷和凸起，但是在其它實(shí)例中，可提供凹陷和凸起的任一個(gè)或兩者。如果只提供凹陷，那么結(jié)構(gòu)件94根本不可能伸入室84中。在圖7F中，結(jié)構(gòu)件94包括從室84的壁98、100向內(nèi)延伸的周向延伸但徑向偏置的壁或葉片。與本公開的原理保持一致的情況下，可使用任何數(shù)量、布置和/或構(gòu)造的壁或葉片。在圖7G和圖7H中，結(jié)構(gòu)件94包括從帶有另一葉片102的室壁100向內(nèi)延伸的壁或葉片，葉片102影響流體組成36相對(duì)出口 40軸向地改變方向。例如，葉片102可被構(gòu)造使得其將流體組成36導(dǎo)向徑向地遠(yuǎn)離出口 40或向出口 40流動(dòng)。 葉片102可被構(gòu)造使得其實(shí)現(xiàn)接收自多個(gè)入口的流體組成36的混合，增大對(duì)室84 中環(huán)向流動(dòng)的流體的阻力，和/或在室的不同的軸向水平提供流體的流阻等。與本公開的原理保持一致的情況下，可使用任意數(shù)量、布置、構(gòu)造等的葉片102。葉片102能夠?qū)Ω哒扯攘黧w的環(huán)向流動(dòng)提供更大的阻力，使得這樣的流體更容易轉(zhuǎn)向出口 40。因此，當(dāng)結(jié)構(gòu)件94逐漸阻礙具有高速度、高密度或低粘度的流體組成36的徑向向內(nèi)流向出口 40時(shí)，葉片102能夠逐漸阻止高粘度流體組成的環(huán)向流動(dòng)。一個(gè)入口(諸如入口 88)可位于相對(duì)于室壁98、100的高度，以使經(jīng)由該入口進(jìn)入室84的流體組成36大體上不沖擊結(jié)構(gòu)件94 (例如在結(jié)構(gòu)件之上或之下流動(dòng))。另一入口 (諸如入口 86)可位于不同的高度，以使經(jīng)由該入口進(jìn)入室84的流體組成36大體上沖擊結(jié)構(gòu)件94。在圖71中，結(jié)構(gòu)件94包括整體式圓柱形壁，壁上帶有繞壁分布、在壁的上、下端交錯(cuò)的開口 96。結(jié)構(gòu)件94可位于室84的端壁98、100之間。在圖7J中，結(jié)構(gòu)件94包括整體式圓柱形壁，除開口 96繞壁的上、下端之間的壁中間分布之外，與圖7J描述的類似。在圖8A-圖11中代表性地示出流動(dòng)室84和其中的結(jié)構(gòu)件94的其它構(gòu)造。這些其它構(gòu)造證明，在不脫離本公開原理的情況下，各種各樣的不同構(gòu)造是可能的，并且本公開的原理絕不限于本文所述的和附圖所示的具體實(shí)例。在圖8A中，帶有兩個(gè)入口 86、88的室84在大多數(shù)方面類似于圖4A至圖5的室 84。具有相對(duì)的高速度、低粘度和/或高密度的大多數(shù)流體組成36經(jīng)由入口 86流入室84， 并繞出口 40環(huán)向流動(dòng)。結(jié)構(gòu)件94阻礙流體組成36朝向出口 40的徑向向內(nèi)流動(dòng)。在圖8B中，具有相對(duì)的低速度、高粘度和/或低密度的大多數(shù)流體組成36經(jīng)由入口 88流入室84中。一個(gè)結(jié)構(gòu)件94防止流體組成36從入口 88直接流向出口 40，但是流體組成能夠容易改變方向以繞每個(gè)結(jié)構(gòu)件流動(dòng)。因此，圖8B的系統(tǒng)25比圖8A的系統(tǒng)25的流阻小。在圖9A中，帶有單一入口 86的室84在大多數(shù)方面類似于圖6A和圖6B的室84。 具有相對(duì)的高速度、低粘度和/或高密度的流體組成36經(jīng)由入口 86流入室84，并繞出口 40環(huán)向流動(dòng)。結(jié)構(gòu)件94阻礙流體組成36向出口 40的徑向向內(nèi)流動(dòng)。在圖9B中，具有相對(duì)的低速度、高粘度和/或低密度的流體組成36經(jīng)由入口 86 流入室84。結(jié)構(gòu)件94防止流體組成36從入口 88直接流向出口 40，但是流體組成能夠容易改變方向以繞結(jié)構(gòu)件流動(dòng)并朝向出口流經(jīng)開口 96。因此，圖9B的系統(tǒng)25比圖9A的系統(tǒng) 25的流阻小。假定通過防止相對(duì)的低速度、高粘度和/或低密度的流體組成36從圖8B的入口 88或圖9B的入口 86直接地流向出口 40，在不顯著增大系統(tǒng)25的流阻的情況下，流體組成向出口的徑向速度能夠按期望地減小。在圖10和圖11中，帶有兩個(gè)入口 86、88的室84在大多數(shù)方面類似于圖4A至圖5 的構(gòu)造。經(jīng)由入口 86流入室84的流體組成36將至少最初地繞出口 40環(huán)向流動(dòng)，然而經(jīng)由入口 88流入室的流體組成將更直接地流向出口。多個(gè)杯狀結(jié)構(gòu)件94繞圖10構(gòu)造中的室84分布，多個(gè)結(jié)構(gòu)件位于圖11構(gòu)造中的室內(nèi)。當(dāng)流體組成的速度低、粘度高和/或密度低時(shí)，這些結(jié)構(gòu)件94能夠逐漸阻礙流體組成36繞出口 40的環(huán)向流動(dòng)。按這種方式，即使結(jié)構(gòu)件不顯著阻礙相對(duì)的高速度、低粘度和 /或高密度的流體繞出口 40的環(huán)向流動(dòng)，結(jié)構(gòu)件94也能夠作用為穩(wěn)定室84中相對(duì)的低速度、高粘度和/或低密度的流體的流動(dòng)。室84中結(jié)構(gòu)件94的放置、構(gòu)造、數(shù)量等存在許多其它可能性。例如，結(jié)構(gòu)件94可以是翼形或圓柱形，結(jié)構(gòu)件可包括相對(duì)于出口 40徑向地定向的凹槽等。與本公開的原理保持一致的情況下，可使用結(jié)構(gòu)件94的任意布置、位置和/或組合?，F(xiàn)在完全可理解，本公開提供了在地下井中調(diào)節(jié)流體流動(dòng)領(lǐng)域的一些改進(jìn)技術(shù)。 在不使用復(fù)雜、昂貴或故障頻發(fā)的機(jī)械裝置的情況下，上述可變流阻系統(tǒng)25的各種構(gòu)造能夠控制井中的期望流體與不期望流體。相反，系統(tǒng)25的制造、操作和維護(hù)相對(duì)簡單且廉價(jià)， 并且操作可靠。以上公開為該領(lǐng)域提供了一種用于地下井的可變流阻系統(tǒng)25。系統(tǒng)25包括流體組成36流經(jīng)的流動(dòng)室84。室84具有至少一個(gè)入口 86、88，出口 40和至少一個(gè)結(jié)構(gòu)件94， 該結(jié)構(gòu)件94阻礙流體組成36從繞出口 40的環(huán)向流動(dòng)向朝向出口 40的徑向流動(dòng)的變化。井中的流體組成36能夠流經(jīng)流動(dòng)室84。響應(yīng)于a)流體組成36的速度增大，b)流體組成36的粘度減小，c)流體組成36 的密度增大，d)流體組成36中期望流體與不期望流體的比率減小，e)流體組成36進(jìn)入室 84的進(jìn)入角減小，以及f)流體組成36更大幅度的沖擊結(jié)構(gòu)件94中的至少一個(gè)，結(jié)構(gòu)件94 能夠逐漸阻礙流體組成36從繞出口 40的環(huán)向流動(dòng)向朝向出口 40的徑向流動(dòng)的變化。結(jié)構(gòu)件94可具有至少一個(gè)開口 96，開口 96允許流體組成36改變方向，并從入口 86、88更直接地流向出口 40。至少一個(gè)入口可包括至少第一、第二入口，其中與第二入口 86相比，第一入口 88導(dǎo)向流體組成36更直接地流向室84的出口 40。至少一個(gè)入口能夠只包括單一入口 86。結(jié)構(gòu)件94可包括葉片和凹陷中的至少一個(gè)。結(jié)構(gòu)件94可以相對(duì)于室84的壁98、100沿向內(nèi)和向外的至少一個(gè)方向凸出。流體組成36可沿基于流體組成36中期望流體與不期望流體的比率而改變的方向經(jīng)由出口 40離開室84。當(dāng)流體組成36的粘度增大時(shí)，當(dāng)流體組成36的速度減小時(shí)，當(dāng)流體組成36的密度減小時(shí)，當(dāng)流體組成36中期望流體與不期望流體的比率增大時(shí)，和/或當(dāng)流體組成36的進(jìn)入角增大時(shí)，流體組成36可從入口 86、88更直接地流向出口 40。當(dāng)流體組成36從入口 86流向出口 40時(shí)，結(jié)構(gòu)件94可減小或增大流體組成36的速度。上述公開還為該領(lǐng)域提供了一種包括流體組成36流經(jīng)的流動(dòng)室84的可變流阻系統(tǒng)25。室84具有至少一個(gè)入口 86、88，出口 40和至少一個(gè)結(jié)構(gòu)件94，該結(jié)構(gòu)件94阻礙流體組成36繞出口 40的環(huán)向流動(dòng)。以上還描述了用于地下井的一種可變流阻系統(tǒng)25，該系統(tǒng)25包括流動(dòng)室84，流動(dòng)室84包括出口 40和至少一個(gè)結(jié)構(gòu)件94，該結(jié)構(gòu)件94阻止流體組成36的流動(dòng)方向朝向出口 40的變化。流體組成36沿基于流體組成36中期望流體與不期望流體的比率而改變的流動(dòng)方向進(jìn)入室84。流體組成36可沿基于流體組成36中期望流體與不期望流體的比率而改變的方向經(jīng)由出口 40離開室。結(jié)構(gòu)件94能夠阻礙流體組成36從繞出口 40的環(huán)向流動(dòng)向朝向出口 40的徑向流動(dòng)的變化。 結(jié)構(gòu)件94可具有至少一個(gè)開口 96，開口 96允許流體組成36從室84的第一入口 88直接地流向出口 40。與第二入口 86相比，第一入口 88能夠?qū)蛄黧w組成36更直接地流向室84的出口 40。結(jié)構(gòu)件94的開口 96可允許流體組成36從第一入口 88直接流向出口 40。在上述的一個(gè)實(shí)例中，室84只包括一個(gè)入口 86。結(jié)構(gòu)件94可包括葉片或凹陷。結(jié)構(gòu)件94能夠相對(duì)于室84的一個(gè)或多個(gè)壁98、 100向內(nèi)地或向外地凸出。當(dāng)流體組成36的粘度增大時(shí)，當(dāng)流體組成36的速度減小時(shí)，當(dāng)流體組成36的密度增大時(shí)，當(dāng)流體組成36中的期望流體與不期望流體的比率增大時(shí)，當(dāng)流體組成36的進(jìn)入角增大時(shí)，和/或當(dāng)流體組成36對(duì)結(jié)構(gòu)件94的沖擊減小時(shí)，流體組成36可從室84的入口 86更直接地流向出口 40。結(jié)構(gòu)件94可促使繞出口 40環(huán)向流動(dòng)的流體組成36的部分繼續(xù)繞出口 40環(huán)向流動(dòng)。結(jié)構(gòu)件94優(yōu)選地阻礙流體組成36從繞出口 40的環(huán)向流動(dòng)向朝向出口 40的徑向流動(dòng)的變化。以上公開還描述了一種可變流阻系統(tǒng)25，其包括流體組成36流經(jīng)的流動(dòng)室84。室 84具有至少一個(gè)入口 86、88，出口 40和至少一個(gè)結(jié)構(gòu)件94，該結(jié)構(gòu)件94阻礙流體組成36 從繞出口 40的環(huán)向流動(dòng)向朝向出口 40的徑向流動(dòng)的變化。
15
以上公開還描述了一種包括流動(dòng)路徑選擇裝置52的可變流阻系統(tǒng)25，基于流體組成36中期望流體與不期望流體的比率，流動(dòng)路徑選擇裝置52選擇多個(gè)流動(dòng)路徑58、60 中來自裝置52的大多數(shù)流體流經(jīng)的路徑。系統(tǒng)25的流動(dòng)室84包括出口 40、連接到第一個(gè)流動(dòng)路徑60的第一入口 88、連接到第二個(gè)流動(dòng)路徑58的第二入口 86和至少一個(gè)結(jié)構(gòu)件 94，與阻礙流體組成36從第一入口 88向出口 40的徑向流動(dòng)相比，結(jié)構(gòu)件94更多地阻礙流體組成36從第二入口 86向出口 40的徑向流動(dòng)。應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本公開原理的情況下，可按各個(gè)取向(諸如傾斜、倒轉(zhuǎn)、水平、 豎直等)以及各種構(gòu)造來利用上述各個(gè)實(shí)例。附圖中示出的實(shí)施例僅僅描繪并描述為本公開原理的有用應(yīng)用的實(shí)例，其不限于這些實(shí)施例的任何具體細(xì)節(jié)。當(dāng)然，在認(rèn)真考慮以上代表性實(shí)施例的描述的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，可對(duì)這些具體實(shí)施例進(jìn)行許多修改、添加、替換、刪除和其它變化，并且這些變化屬于本公開原理的范圍內(nèi)。因此，以上詳細(xì)的描述應(yīng)當(dāng)明確理解為僅以說明和示例的方式給出，本發(fā)明的精神和范圍僅僅由所附權(quán)利要求及其等同物進(jìn)行限制。
權(quán)利要求
1.一種在地下井中使用的可變流阻系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括流動(dòng)室，流體組成流經(jīng)所述流動(dòng)室，所述室具有至少一個(gè)入口、出口和至少一個(gè)結(jié)構(gòu)件，所述結(jié)構(gòu)件阻礙所述流體組成從繞所述出口的環(huán)向流動(dòng)向朝向所述出口的徑向流動(dòng)的變化。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中在所述井中所述流體組成流經(jīng)所述流動(dòng)室。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中響應(yīng)于a)流體組成的速度增大、b)流體組成的粘度減小、c)流體組成中期望流體與不期望流體的比率減小、d)流體組成進(jìn)入所述流動(dòng)室的角度減小、以及e)流體組成對(duì)所述結(jié)構(gòu)件的沖擊增大中的至少一個(gè)，所述結(jié)構(gòu)件逐漸阻礙所述流體組成從繞所述出口的環(huán)向流動(dòng)向朝向所述出口的徑向流動(dòng)的變化。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)入口僅包括單一入口。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述結(jié)構(gòu)件包括葉片和凹陷中的至少一個(gè)。
6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述結(jié)構(gòu)件相對(duì)于所述室的壁沿向內(nèi)或向外中的至少一個(gè)方向凸出。
7.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述流體組成以基于流體組成中期望流體與不期望流體的比率而改變的角度經(jīng)由所述出口離開所述室。
8.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中當(dāng)所述流體組成的粘度增大時(shí)，所述流體組成從所述入口更直接地流向所述出口。
9.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中當(dāng)所述流體組成的速度減小時(shí)，所述流體組成從所述入口更直接地流向所述出口。
10.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中當(dāng)所述流體組成的進(jìn)入角增大時(shí)，所述流體組成從所述入口更直接地流向所述出口。
11.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中當(dāng)所述流體組成中期望流體與不期望流體的比率增大時(shí)，所述流體組成從所述入口更直接地流向所述出口。
12.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中當(dāng)所述流體組成從所述入口流向所述出口時(shí)，所述結(jié)構(gòu)件使所述流體組成的速度增大。
13.—種在地下井中使用的可變流阻系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括流動(dòng)室，在所述井中流體組成流經(jīng)所述流動(dòng)室，所述室具有至少一個(gè)入口、出口和至少一個(gè)結(jié)構(gòu)件，所述結(jié)構(gòu)件阻礙所述流體組成繞所述出口的環(huán)向流動(dòng)。
14.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中在所述井中所述流體組成流經(jīng)所述流動(dòng)室。
15.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中響應(yīng)于a)流體組成的速度減、b)流體組成的粘度增大、c)流體組成中期望流體與不期望流體的比率增大、d)流體組成進(jìn)入所述流動(dòng)室的角度減小、以及e)流體組成對(duì)所述結(jié)構(gòu)件的沖擊增大中的至少一個(gè)，所述結(jié)構(gòu)件逐漸阻礙所述流體組成繞所述出口的環(huán)向流動(dòng)。
16.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述結(jié)構(gòu)件具有至少一個(gè)開口，所述開口允許所述流體組成改變方向，并從所述入口更直接地流向所述出口。
17.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)入口包括至少第一入口和第二入口，其中與所述第二入口相比，所述第一入口引導(dǎo)所述流體組成更直接地流向所述室的所述出口。
18.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)入口包括單一入口。
19.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述結(jié)構(gòu)件包括葉片和凹陷中的至少一個(gè)。
20.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述結(jié)構(gòu)件相對(duì)于所述室的壁沿向內(nèi)或向外中的至少一個(gè)方向凸出。
21.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述流體組成沿基于流體組成中期望流體與不期望流體的比率而改變的角度經(jīng)由所述出口離開所述室。
22.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中當(dāng)所述流體組成的粘度增大時(shí)，所述流體組成從所述入口更直接地流向所述出口。
23.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中當(dāng)所述流體組成的速度減小時(shí)，所述流體組成從所述入口更直接地流向所述出口。
24.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中當(dāng)所述流體組成的進(jìn)入角增大時(shí)，所述流體組成從所述入口更直接地流向所述出口。
25.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中當(dāng)所述流體組成中期望流體與不期望流體的比率增大時(shí)，所述流體組成從所述入口更直接地流向所述出口。
26.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中當(dāng)所述流體組成從所述入口流向所述出口時(shí)，所述結(jié)構(gòu)件使所述流體組成的速度減小。
27.—種在地下井中使用的可變流阻系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括流動(dòng)室，其包括出口和至少一個(gè)結(jié)構(gòu)件，所述結(jié)構(gòu)件阻止流體組成的流動(dòng)方向向所述出口的變化，以及其中所述流體組成沿基于流體組成中期望流體與不期望流體的比率而改變的流動(dòng)方向進(jìn)入所述室。
28.如權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，其中所述結(jié)構(gòu)件阻礙所述流體組成從繞所述出口的環(huán)向流動(dòng)向朝向所述出口的徑向流動(dòng)的變化。
29.如權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，其中所述結(jié)構(gòu)件具有至少一個(gè)開口，所述開口允許所述流體組成從繞所述出口的環(huán)向流動(dòng)向朝向所述出口的徑向流動(dòng)的變化。
30.如權(quán)利要求四所述的系統(tǒng)，其中所述結(jié)構(gòu)件中的所述開口允許所述流體組成從入口更直接地流向所述出口。
31.如權(quán)利要求30所述的系統(tǒng)，其中所述流體組成僅經(jīng)由所述入口流入所述室。
32.如權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，其中所述結(jié)構(gòu)件包括葉片和凹陷中的至少一個(gè)。
33.如權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，其中所述結(jié)構(gòu)件相對(duì)于所述室的壁沿向內(nèi)或向外中的至少一個(gè)方向凸出。
34.如權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，其中當(dāng)所述流體組成的粘度增大時(shí)，所述流體組成從所述室的入口更直接地流向出口。
35.如權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，其中當(dāng)所述流體組成的速度減小時(shí)，所述流體組成從所述室的入口更直接地流向所述出口。
36.如權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，其中當(dāng)所述流體組成的進(jìn)入角增大時(shí)，所述流體組成從所述室的入口更直接地流向所述出口。
37.如權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，其中當(dāng)所述流體組成中期望流體與不期望流體的比率增大時(shí)，所述流體組成從所述室的入口更直接地流向所述出口。
38.如權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，當(dāng)流體組成的速度增大、流體組成的粘度減小、流體組成的進(jìn)入角減小、期望流體與不期望流體的比率減小、以及流體組成對(duì)結(jié)構(gòu)件的沖擊增大時(shí)，所述結(jié)構(gòu)件逐漸阻礙所述流體組成從流體組成繞所述出口的環(huán)向流動(dòng)向朝向所述出口的徑向流動(dòng)的方向變化。
39.如權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，其中當(dāng)流體組成的速度減小、流體組成的粘度增大、流體組成的進(jìn)入角增大、以及期望流體與不期望流體的比率增大時(shí)，所述結(jié)構(gòu)件逐漸促使所述流體組成從流體組成繞所述出口的環(huán)向流動(dòng)向朝向所述出口的徑向流動(dòng)的方向變化。
40.如權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，其中當(dāng)所述流體組成從入口流向所述出口時(shí)，所述結(jié)構(gòu)件使流體組成的速度增大。
41.如權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，其中當(dāng)所述流體組成從入口流向所述出口時(shí)，所述結(jié)構(gòu)件使流體組成的速度減小。
42.一種在地下井中使用的可變流阻系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括流動(dòng)路徑選擇裝置，其基于流體組成中期望流體與不期望流體的比率，來選擇多個(gè)流動(dòng)路徑中來自所述裝置的大部分流體流經(jīng)的路徑；以及流動(dòng)室，其具有出口、連接到第一個(gè)所述流動(dòng)路徑的第一入口、連接到第二個(gè)所述流動(dòng)路徑的第二入口以及至少一個(gè)結(jié)構(gòu)件，與阻礙所述流體組成從所述第一入口向所述出口的徑向流動(dòng)相比，所述結(jié)構(gòu)件更多地阻礙所述流體組成從所述第二入口向所述出口的徑向流動(dòng)。
43.如權(quán)利要求42所述的系統(tǒng)，其中所述結(jié)構(gòu)件具有至少一個(gè)開口，所述開口允許所述流體組成改變方向，并從所述第一入口更直接地流向所述出口。
44.如權(quán)利要求42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)所述流體組成更直接地流向所述室的所述出口。
45.如權(quán)利要求42所述的系統(tǒng)，其中所述結(jié)構(gòu)件包括葉片和凹陷中的至少一個(gè)。
46.如權(quán)利要求42所述的系統(tǒng)，其中所述結(jié)構(gòu)件相對(duì)于所述室的壁沿向內(nèi)或向外中的至少一個(gè)方向凸出。
47.如權(quán)利要求42所述的系統(tǒng)，其中所述結(jié)構(gòu)件促使繞所述出口環(huán)向流動(dòng)的所述流體組成的部分繼續(xù)繞所述出口環(huán)向流動(dòng)。
48.如權(quán)利要求42所述的系統(tǒng)，其中響應(yīng)于a)流體組成的速度增大、b)流體組成的粘度減小、c)流體組成中期望流體與不期望流體的比率減小、d)流體組成的進(jìn)入角減小、以及e)流體組成對(duì)所述結(jié)構(gòu)件的沖擊增大中的至少一個(gè)，所述結(jié)構(gòu)件逐漸阻礙所述流體組成從繞所述出口的環(huán)向流動(dòng)向朝向所述出口的徑向流動(dòng)的變化。
49.如權(quán)利要求42所述的系統(tǒng)，其中當(dāng)所述流體組成流向所述出口時(shí)，在所述室中的所述結(jié)構(gòu)件使所述流體組成的速度增大。
全文摘要
一種在地下井中使用的可變流阻系統(tǒng)可包括流動(dòng)室，該流動(dòng)室具有出口和至少一個(gè)結(jié)構(gòu)件，所述結(jié)構(gòu)件阻止流體組成朝向出口的流動(dòng)方向的變化。所述流體組成可沿基于流體組成中期望流體與不期望流體的比率而改變的流動(dòng)方向進(jìn)入所述室。另一可變流阻系統(tǒng)可包括流體組成流經(jīng)的流動(dòng)室，該室具有入口、出口和結(jié)構(gòu)件，所述結(jié)構(gòu)件阻礙從繞出口的環(huán)向流動(dòng)向朝向出口的徑向流動(dòng)的變化。
文檔編號(hào)E21B43/12GK102268978SQ20111014728
公開日2011年12月7日 申請(qǐng)日期2011年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月2日
發(fā)明者M·L·夫瑞普, 賈森·D·戴克斯特拉 申請(qǐng)人:哈利伯頓能源服務(wù)公司