流量控制裝置和流量控制方法

2023-08-02 08:43:06 2

專利名稱：流量控制裝置和流量控制方法
技術領域：
本發明涉及流量控制裝置和流量控制方法。
背景技術：
根據美國專利公布No. 4，821，801、4，858，691和4, 577,691和英國專利公布No. 2169018已知用於從長井、水平井和豎井回收油汽的裝置。這些已知裝置包括穿孔的排出管道，所述排出管道具有例如過濾器用於控制管道周圍的砂。用於在強透水地質組成中的油/氣產生的已知裝置的重要缺陷在於由於管道中的流動摩擦，所以排出管道中的壓力在上遊方向上以指數方式增大。因為儲層和排出管道之間的壓差將在上遊減小，結果，從儲層流動到排出管道中的油和/或氣的量將相應減少。因此，用這種方法產生的總的油和/或氣將是低的。在稀油地帶和強透水的地質組成的情況中，存在進一步的錐進的高風險，即不需要的水或氣流動到排出管道下遊，其中油從儲層到管道的流動速度是最大的。
根據《World Oil》(212卷，第11 (11/91)，第73-80頁)，先前已知將排出管道用一個或更多個流入限流裝置分為若干部分，所述流入限流裝置諸如是滑動套筒或節流裝置。然而，該參考文獻主要涉及使用流入控制來限制上孔區域的流入速率並由此避免或降低水和/或氣的錐進。W0-A-9208875描述了一種水平產生管道，該產生管道包括多個產生部分，所述多個產生部分通過具有比產生部分大的內徑的混合室相連。產生部分包括外部割縫襯管，所述外部割縫襯管能夠被認為是執行過濾作用。然而，具有不同直徑的部分的順序造成流動紊流並且妨礙修井工具的運轉。本申請人已知認識到在某些情況下或在某些應用中與W0-A-9208875中公開的閥或控制裝置相關的可能的限制或問題在於大致僅單向流動可通過所述閥或控制裝置(雖然在其它情況下或應用中，這可能是必備條件或優點)。本申請人提供本發明以尋求避免或至少減輕所述限制或問題。

發明內容
根據本發明的第一方面，提供了一種流量控制裝置，包括第一流路，所述第一流路允許流體從設置在裝置的入口側上的入口流動到設置在裝置的出口側上的出口 ；封閉元件，所述封閉元件布置成防止沿著第一流路在從出口到入口的方向上的流體流動；和布置裝置，所述布置裝置適於打開第二流路，所述布置裝置沿著其長度的至少一部分不同於第一流路，依據出口側處的流體壓力，第二流路允許流體從設置在出口側上的第一放洩口流動到設置在所述入口側上的第二放洩口。第二流路的第一放洩口的至少一部分可以與第一流路的出口共用或相同。第二流路的第二放洩口的至少一部分可以與第一流路的入口分開。所述布置裝置可以適於響應於出口側處的流體壓力超過入口側處的流體壓力預定量而打開第二流路。
封閉元件可以是沿著第一流路設置的可移動的主體，該主體被布置成使得沿著第一流路流動的流體的速度和/或特性和/或組成的改變通過伯努利原理導致作用於主體的力的改變，因此自主調節通過控制裝置的流體流動。封閉元件可以布置成面向入口。流量控制裝置可以包括內主體部和外主體部，內主體部被密封布置在外主體部內，並且在出口側處的流體壓力影響下在外主體部內在第一位置和第二位置之間可移動。第二流路的第一部分可以形成在內主體部內，並且第二流路的第二部分可以形成在外主體部內。第二流路的第一部分和第二部分在內主體部處於第二位置時彼此連通而在內主體部處於第一位置時彼此不連通，因此當內主體部從第一位置向第二位置移動時打開第二流路。流量控制裝置可包括彈性構件，該彈性構件布置成提供抵抗內主體部從第一位置到第二位置的運動的預定抗力。彈性構件可以是環形彈簧。 環形彈簧可以布置在鎖緊環和內主體部的環形肩部之間。環形密封構件可以設置在內主體部和外主體部之間的交界面處的環形槽口中。第二流路可旁路通過封閉元件。流量控制裝置可包括多個這樣的第二流路和/或多個這樣的出口。根據本發明的第二方面，提供了使用流量控制裝置的流量控制方法，該流量控制裝置具有第一流路，所述第一流路允許流體從設置在裝置的入口側上的入口流動到設置在裝置的出口側上的出口 ；和封閉元件，所述封閉元件布置成防止沿著第一流路在從出口到入口的方向上的流體流動，所述方法包括提供或使用適於打開第二流路的布置裝置，所述布置裝置沿著其長度的至少一部分不同於第一流路，依據出口側處的流體壓力，第二流路允許流體從設置在出口側上的第一放洩口流動到設置在所述入口側上的第二放洩口。根據本發明的第三方面，提供了控制包括任何水的碳氫化合物流體在油氣儲層和產生管道之間的流動的方法，所述產生管道具有一個或更多個產生部分，並且所述方法包括在產生管道的所述產生部分或每個產生部分中提供或使用根據本發明的第一方面的流量控制裝置。 根據本發明的進一步方面，提供了可自調節(自主調節)閥或流量控制裝置(2)，用於控制流體從一個空間或區域到另一個空間或區域的流動，具體地用於控制流體的流動，即控制包括任何水的油和/或氣從儲層以及進入到油和/或氣儲層中的井的產生管道中的流動，所述產生管道包括下排出管道，下排出管道優選地被分為至少兩個部分(1)，每個部分包括一個或更多個流入控制裝置(2)，流入控制裝置(2)使儲層與排出管道的流動空間連通，包括布置在殼體主體(4)中的可自由移動的控制主體(9)，控制主體(9)面向位於殼體主體(4)的中央中的小孔或入口(10)的出口並且藉助於保持裝置或布置裝置(7)在凹處(21)或殼體主體(4)中被保持在合適的位置，因此形成在正常操作中通過中央的小孔或入口(10)朝著並沿著主體(9)並且從凹處或殼體離開的流路(11)，其特徵在於，所述殼體主體(4)包括內主體部(4a)，內主體部(4a)共軸地並且密封地布置在外主體部(4b)中的相應凹處中，所述內主體部(4a)通過超壓抵抗布置在所述內和外主體部(4a，4b)之間的彈性構件(24)的預定偏置力而在外主體部(4a)內在第一位置和第二位置之間可軸向移動，所述超壓作用於閥⑵的與入口(10)側相反的出口側上並且超過彈性構件(24)的預定偏置力，所述第一和第二位置分別提供經由流路(11)的正常操作和閥或控制裝置(2)的反向流動操作，其中在所述第二位置中，流路(11)被閉合，反向流動的第二流路(25)形成於在正常操作下布置在控制主體(9)下遊的內主體部(4a)中的至少一個分支通道(31)與外主體部(4b)中的至少一個相應的通道(26)之間，所述相應的通道(26)在內和外主體部(4a，b)之間的軸向交界面與閥(2)的與中央小孔或入口(10)相同的一側之間延伸，流路(11)在反向流動的第二位置中的閉合由所述超壓引起，所述超壓在內主體部(4a)在所述凹處被升起而引起到所述反向流動的第二位置中的運動的同時將控制主體(9)密封地按壓抵靠著入口 (10)的支承面(19)。流體可以由一種或更多種氣體和/或一種或更多種液體組成。流體可以是水和油、或油和天然氣或採出的氣和/或C02。環狀密封件(27)可以設置在內和外主體部(4a，4b)之間的交界面處的環形槽口(28)中。 彈性構件(24)可以是環形彈簧。環形彈簧(24)可以布置在鎖緊環(29)和內主體部(4a)的環形肩部(30)之間。多個流路(25)可以等距離地並且環形地布置在內和外主體部(4a，4b)之間的交界面處。多個開口(13)可以等距離地並且環形地布置在閥⑵的與入口(10)相反的一側處。根據本發明的進一步方面，提供了用於反向流動通過根據本發明的前述方面的可自調節(自主調節)閥或流量控制裝置(2)的方法，其特徵在於，在閥(2)的與入口(10)側相反的一側上提供超過彈性構件(24)的預定偏置力的超壓，從而導致外主體部(4b)內的內主體部(4a)抵抗偏置力從流體在閥(2)的內和外側之間經由流路(11)流動的第一位置升起，並且升起到在內和外側之間通過第二流路(25)反向流體流動的第二位置。根據本發明的進一步方面，提供了根據本發明的前述方面的可自調節(自主調節閥)或流量控制裝置在反向流動模式中作為止回閥的使用，例如當沿著井的產生管道注入蒸汽或結垢抑制劑並且注入到相鄰的巖層或儲層時。 從屬權利要求限定了本發明的有利實施方式。本發明的「自調節」實施方式提供了用於對流體通過閥或流量控制裝置、自調節的閥或流量控制裝置的流動進行自調節的改進的方法，以及所述自調節閥或控制裝置的使用，具體地對用於從油和/或氣儲層中的井產生出油和/或氣的產生管道有用，該產生管道包括下排出管道，下排出管道優選地被分為至少兩個部分，每個部分包括一個或更多個流入控制裝置，流入控制裝置使地質產生層與排出管道的流動空間連通。更具體地，本發明的「自調節」實施方式涉及對如公布號為W02008/004875A1的國際申請PCT/N0 2007/000204中所述的流量控制和自主調節閥或流量控制裝置的方法的改進。當從地質產生層開採油和/或氣時，根據巖層的特性或質量，不同品質的流體即油、氣、水(和砂)以不同的量和混合物產生出。沒有上述的先前已知裝置能夠基於油、氣或水的相對組成和/或質量區別並控制它們的流入。
本發明的「自調節」實施方式提供流入控制裝置，該流入控制裝置是自調節的或自主調節的並且能夠易於安裝在產生管道的壁中，且因此提供了操作工具的使用。這樣的裝置被設計成在油和/或氣和/或水之間「判別」並且能夠依據這樣的流量控制需要這些流體中的哪些來控制油或氣的流動或流入。實施本發明的裝置是堅固的，能夠抵抗大的力和高溫，防止回採出現(壓差)，不需要能量供給，能夠抵抗出砂，是可靠的，而且仍簡單且較便宜。


現在將參考例如附圖，其中圖I示出了具有根據WO 2008/004875A1的控制裝置的產生管道的示意圖，圖2a)示出了根據WO 2008/004875A1的控制裝置的放大橫截面，b)示出了同一裝置的頂視圖。 圖3是與固定式流入裝置相比的通過根據WO 2008/004875A1的控制裝置的流量體積與壓差的圖表，圖4示出了圖2中所示的裝置，但指示了影響不同應用中的裝置的設計的不同壓力區。圖5示出了根據WO 2008/004875A1的控制裝置的另一個實施方式的原理性草圖，圖6示出了根據WO 2008/004875A1的控制裝置的第三實施方式的原理性草圖，圖7示出了根據WO 2008/004875A1的控制裝置的第四實施方式的原理性草圖。圖8示出了其中控制裝置是流動布置的一體部分的根據W02008/004875A1的第五實施方式的原理性草圖。圖9示出了根據本發明的實施方式的改進的控制裝置的局部剖視圖。圖10示出了圖9中所示的改進的控制裝置的分解圖。圖11a)-c)分別是處於常規流動的第一模式、大致阻塞的反向流動的第二模式和反向流動的第三模式中的改進的控制裝置的截面圖。圖12a)和b)分別是處於常規流動的第一模式和反向流動的第二模式中的實施本發明的另一個控制裝置的截面圖。圖13圖示了圖12b)中所示的實施方式的變化。
具體實施例方式如上所述，圖I示出了產生管道I的截面，其中提供了根據W02008/004875A1的控制裝置2的原型。控制裝置2相對平坦的形狀優選地具有圓形的並且可以設有外螺紋3(見圖2)以被旋擰到管道中的具有相應的內螺紋的圓孔中。通過控制厚度，裝置2可以適應於管道的厚度並且裝配在其外周和內周內。圖2a)和b)示出了 WO 2008/004875A1的現有技術的控制裝置2的放大圖。該裝置由第一盤狀殼體主體4和第二盤狀支架主體7以及設置於形成在第一盤狀殼體主體4和第二盤狀支架主體7之間的開放空間14中的平坦的盤或可自由移動的主體9組成，其中第一盤狀殼體主體4具有外柱形部分5和內柱形部分6並且具有中心孔或小孔10，第二盤狀支架主體7具有外柱形部分8。主體9可用於不同於平面形狀的具體應用和調整並且具有(例如朝向小孔10的)部分圓錐的或半圓的形狀。如從圖中能夠看到的，第二盤狀支架主體7的柱形部分8安裝在第一盤狀殼體主體4的外柱形部分5內並且在外柱形部分5的相反方向上突出，由此形成如圖箭頭11所示的流路，其中流體通過中心孔或小孔(入口)10進入控制裝置並且朝著磁碟9且沿著磁碟9徑向地流動，然後流過形成在柱形部分8和6之間的圓孔12並且進一步通過形成在柱形部分8和5之間的圓孔13流出。兩個盤狀殼體主體4和支架主體7通過在連接區域15處的螺旋連接、焊接其它手段(圖中未進一步示出)附接到彼此，如圖2b中所示。本發明的一個實施方式利用了伯努利效應，教導了沿著流線的靜壓力、動壓力和摩擦之和恆定
p.:..,, + —pv + Ap..當盤9受到流體流動作用時，如在本發明的一個實施方式中的情況，盤9上的壓差
能夠如下表示
APj. =[/) .⑷ 1卜(/(購J =由於低的粘性，流體諸如氣將「隨後轉動」並且進一步沿著盤朝著其外端(附圖標記14標示)跟隨所述盤。這在盤9的端部處在區域16中形成更高的停滯壓力，這又在所述盤上形成更高的壓力。並且在盤狀主體4、7之間的空間內可自由移動的盤9將向下移動並且由此使得盤9和內柱形部分6之間的流路變窄。由此，盤9依據流動通過的流體的粘度而向下或向上移動，由此該原理可用以控制(關閉/打開)通過裝置的流體流動。另外，通過具有固定幾何結構的常規流入控制裝置(I⑶)的壓降將與動壓力成比例Ap = IT ~ pv2其中常量K主要是幾何結構的函數，較少依賴於雷諾數。在根據本發明的一個實施方式的控制裝置中，當壓差增大時，流動面積將減少，使得當壓差增大時，通過控制裝置的容積流量不會或幾乎不會增大。圖3中示出了具有可移動盤的根據本發明的該實施方式的控制裝置與具有固定的流動通過開口的控制裝置之間的比較，如從圖中能夠看到的，本發明的該實施方式的流動通過體積在設定壓差以上是恆定的。這表示了本發明的該實施方式的一個主要優點，因為其可用於確保通過整個水平井的每個部分的相同容積流量，這對於固定式流入控制裝置是不可能的。當產生油和氣時，根據本發明的實施方式的控制裝置可具有兩種不同的應用其用作流入控制裝置以減少水的流入，或其用以在氣竄情況下減少氣的流入。當將根據本發明的實施方式的控制裝置設計用於不同的應用諸如水或氣時，如上所述，如圖4所示的不同區域和壓力區將影響裝置的效率和流動通過特性。參考圖4，不同的區域/壓力區可以分為-A1, P1分別是流入面積和壓力。該壓力產生的力(P1A1)將力圖打開控制裝置(使盤或主體9向上移動)。
-A2, P2是其中速度將成為最大值的地帶中的面積和壓力並且由此表示動壓力源。動壓力的合力將力圖關閉控制裝置(使盤或主體9隨流速增大而向下移動)。_A3、P3是出口處的面積和壓力。這應該與井壓(入口壓力)相同。-A4、P4是可移動盤或主體9後方的面積和壓力(停滯壓力)。位置16 (圖2)處的停滯壓力產生主體後方的壓力和力。這將力圖關閉控制裝置(將主體向下移動)。位置16處的在主體9後方的面積由此組成停滯室。具有不同粘性的流體將依據這些地帶的設計而在每個地帶提供不同的力。為了最佳化控制裝置的效率和流動通過特性，對於不同的應用，例如氣/油或油/水流，面積的設計將是不同的。因此，對於每個應用，考慮到特性和物理狀態(粘性、溫度、壓力等等)，面積需要針對每種設計情況仔細地平衡和最佳地設計。圖5示出了根據WO 2008/004875A1的控制裝置的另一個實施方式的原理性草圖，其比圖2中所示版本具有更簡單的設計。如圖2中所示的版本那樣，控制裝置2由第一盤 狀殼體主體4和第二盤狀支架主體17以及設置於形成在第一盤狀殼體4和第二盤狀支架主體17之間的開放空間14中的優選地平坦的盤9組成，其中第一盤狀殼體主體4具有外柱形部分5並且具有中心孔或小孔10，第二盤狀支架主體17附接到殼體主體4的部分5。然而，由於第二盤狀支架主體17 (通過一個或者多個孔23等等)向內開放並且現在僅將盤保持到位，並且由於柱形部分5具有不同流路而比圖2中所示的情況短，則如上結合圖4所闡釋的，在盤9的背面上不累積停滯壓力(P4X由於該解決方案無停滯壓力，所以裝置的構建厚度減小並且可抵抗流體中包含的更大量的微粒。圖6示出了根據WO 2008/004875A1的第三實施方式，其中設計與圖2中所示的示例相同，但是呈螺旋或其它適當的彈簧裝置的形式的彈簧元件18被設置在盤的兩邊上並且將盤與支架7、22、凹處21或殼體4連接。彈簧元件18用來平衡和控制盤9和入口 10之間的流入面積，說得更準確些，盤9和入口 10的環繞邊緣或支承面19之間的流入面積。由此，依據彈簧常數且由此依據彈性力，盤9和邊緣19之間的開口將變大或變小，並且通過適當選定的彈簧常數，依據其中設置了控制裝置的選定位置處的流入和壓力條件，可實現通過裝置的恆定質量流量。圖7示出了根據WO 2008/004875A1的第四實施方式，其中該設計與上面圖6中的示例相同，但是在面向入口開口 10的一側上，盤9設有熱響應器件，諸如鉍-金屬元件20。當產生油和/或氣時，條件可從僅產生油或大部分油的情況快速變化到僅產生氣或大部分氣(氣竄或氣錐進)的情況。通過例如從IOObar到16bar的壓降，溫度下降將對應於大約20°C。通過如圖7所示為盤9設置熱響應元件諸如秘-金屬元件，則通過所述元件20抵接支架狀主體7並且由此使得盤和入口 10之間的開口變窄或完全閉合所述入口，盤將向上彎折或向上移動。上述如圖I和2和4-7中所示的控制裝置的在先示例全部涉及控制裝置本身是分離的單元或裝置的方案，所述分離的單元或裝置與流體流動情況或布置相結合來提供，諸如與油和氣的產生有關的產生管道的壁。然而，如圖8所示，控制裝置可以是流體流動布置的一體部分，由此可移動的主體9可以如圖I所示設置在與例如管道I的壁的小孔或孔10的出口相面對的凹處21中，而不是設置在分離的殼體主體4中。另外，可移動的主體9可以通過支架裝置在凹處中被保持在適當的位置中，所述支架裝置諸如是通過旋擰、焊接等與凹處的外部開口相連的向內突出的釘狀物、圓環22等。圖9和10分別示出了根據本發明的實施方式的改進的控制裝置或自調節閥2的局部剖視圖和分解圖。該裝置密切地基於圖4中所示的裝置。控制裝置2被示出為包括可自由移動的控制主體9，所述控制主體9面向殼體主體4的中央中的入口或小孔10並且在殼體主體4中被保持在適當的位置。由此在正常運轉中，流路11-見圖Ila)形成為從控制裝置2的入口側33上的中央入口或小孔10、朝向並沿著主體9、並且經由控制裝置2的出口側35上的出口 13離開凹處或殼體。殼體主體4包括內主體部4a，內主體部4a共軸地並且密封地布置在外主體部4b中的相應凹處內。內主體部4a在外主體部4b內在第一位置和第二位置之間軸向可移動，其中彈性構件24被布置以提供抵抗內主體部4a從第一位置到第二位置的運動的預定偏置力。內主體部4a從第一位置到第二位置的運動由作用於控制裝置2的與入口側33相反的出口側35上的超壓所引起，其中所述超壓超過彈性構件24的所述預定偏置力。
如將在下面參考圖11進一步詳細說明，第一和第二位置分別提供閥或控制裝置2的反向流動操作和經由流路11的正常操作，其中在所述第二位置中，流路11被閉合，並且形成反向流動的第二流路25。為了提供第二流路25，至少一個分支通道31被設置在內主體部4a (在正常條件下，在控制主體9的下遊)中，並且至少一個相應的通道26被設置在外主體部4b中。在外主體部4b中設置的每個通道26從內主體部4a和外體部4b之間的軸向交界面延伸並且向控制裝置2的入口側33上的放洩口 37敞開。流路11在反向流動的第二位置中的閉合或阻塞由所述超壓引起，所述超壓將控制主體9密封地按壓靠著入口 10的支承面19，同時在內主體部4a在所述凹處被升起而引起到反向流動的第二位置中的運動。到達產生反向流路的第二位置之前，設置在內主體部4a中的分支通道31不與其設置在外主體部4b中的相應的通道26對準，使得沿著分支通道31沒有流體流動，並且沒有流體能夠到達設置在外主體部4b中的通道26。然而，因為控制裝置2的出口側35上的壓力使得內主體部4a在外主體部4b內移動，所以設置在內主體部4a中的分支通道31最終與其設置在外主體部4b中的相應的通道26對準，因此允許流體從出口 13沿著分支通道31並且由此沿著設置在外主體部4b中的通道26流動，然後到達入口側33上的放洩口 37，從而完全地旁路通過主體9。當出口側35處的流體壓力超過預先確定的值時，設置在內主體部4a中的分支通道31與其設置在外主體部4b中的相應的通道26對準，由此打開反向流路25。部分地通過彈性構件24的特徵(諸如它的彈簧常數)並且部分地依據由於入口側33處的流體壓力而作用在內主體部4a上的力確定所述預定值。在本實施方式中，因此能夠認為反向流路25響應於超過預定值(或換句話說，響應於出口側35處的流體壓力超過入口側33處的流體壓力預定量)的壓差(出口側35處的流體壓力減去入口側33處的流體壓力)而打開。環形墊片27優選地設置在內主體部4a和外主體部4b之間的交界面處的環形槽口 28 中。優選地，彈性構件24是布置在鎖緊環29和內主體部4a的環形肩部30之間的環
形彈簧。如圖9-11所示，多個通道26被優選地等距離地並且環形地布置在內主體部4a和外主體部4b之間的交界面處，並且多個支流通道31優選地等距離地並且環形地布置在閥2的與入口 10相反的一側處。在圖11中，示出了根據本發明的實施方式的改進的閥或控制裝置2的三種不同模式。圖Ila)示出了了閥2的「常規」流動模式，如在WO 2008/004875A1中公開的相關
的閥或控制裝置中可獲得，並且由此解釋了術語「常規」。圖Ilb)進一步示出了零流量模式，其中影響閥2的內主體部4a的流體壓力小於環形彈簧24的力。閥或控制裝置2由此如通過所述閥2的零或低流速的止回閥一樣地起作用(在機架中示出了流路11，以指示不再有通過裝置2的完整路徑)。此外，該模式通過WO 2008/004875A1中公開的相關的閥或控制裝置可獲得。
最後，圖lie)示出了反向流動模式，其中作用於內主體部4a的流體壓力超過環形彈簧24的力並且內主體部在外主體部4b內被升起，這導致在相反方向上經由第二流路25通過閥或控制裝置2的高流速。根據本發明的實施方式，進一步提供了用於通過如上所述的改進的可自調節(自主調節)閥或流量控制裝置2的反向流動的方法，包括下面的步驟在閥2的與入口側33相反的出口側35上提供超過彈性構件24的預定偏置力的超壓，從而導致外主體部4b內的內主體部4a抵抗偏置力從閥2的內側和外側之間經由流路11的流體流動的第一位置升起，並且升起到通過第二流路25的在所述內側和外側之間反向流體流動的第二位置。根據本發明的實施方式，更進一步提供了如上所述的可自調節(自主調節)閥或流量控制裝置在反向流動模式中作為止回閥的使用，例如當沿著井的產生管道注入蒸汽或結垢抑制劑並且注入到相鄰的巖層或儲層或用於增注措施或井口控制時。有利地，根據本發明的實施方式的改進的可自調節(自主調節)閥或流量控制裝置2允許除從儲層並且到井中的(常規)流動之外的反向流動。如在以上段落中指示的，這在例如下面的情況是重要的。 注入結垢抑制劑。稠密可溶性物質可能塞住或阻塞油井和配管，由此應防止積垢。結垢抑制劑必須從井注入到儲層中以防止產生結垢。這可以周期性地(壓榨)或連續地進行。 注入蒸汽。當生產地浙青時，要求加熱儲層以液化浙青，並且這可以連續地或周期性地進行。籲注入溶劑。與以上相同。在一些情況中，可以注入溶劑(例如，CO2)以降低粘性。 增注措施。處理以重建或提高井的生產能力。增注措施可以分為兩個主群組「水力壓裂」和「基質」處理。「壓裂」藉助於超過巖層的「破裂壓力」的壓力進行，並且在儲層和井之間形成大的開放流路。「基質」藉助於低於「破裂壓力」的壓力進行，並且被用以在破壞接近於井之後重建儲層的原始滲透率。 井口控制。對於井的完成，重要的是控制井和儲層中的壓力。這可以通過將流體從井壓入到儲層來進行，從而獲得井中的超壓。如果該壓力未被正確處理，則在最壞情況的結果中可能發生非受控的噴出。將要理解的是，本發明構思與以上參考圖9-11(以及參考圖9-11的實施方式所密切基於的先前公開之前)所述的流量控制裝置2的自主調節特性無關。
在這方面，本發明構思能夠被認為是流量控制裝置的使用，該流量控制裝置包括第一流路，所述第一流路允許流體從設置在裝置的入口側上的入口流動到設置在裝置的出口側上的出口 ；封閉元件，所述封閉元件布置成防止沿著第一流路在從出口到入口的方向上的流體流動；和布置裝置，所述布置裝置適於打開第二流路，所述布置裝置沿著其長度的至少一部分不同於第一流路，響應於出口側處的超過預定值的流體壓力，第二流路允許流體從設置在出口側上的放洩口流動到設置在所述入口側上的放洩口。在如上所述的參考圖9到11中的實施方式中，上述發明構思的「封閉元件」是自主調節閥2的可移動的主體9。為圖示本發明到不具有自主調節特性的某個類型的流量控制裝置的應用，在圖12a)和12b)中展示了實施本發明的球形止回閥200的示意性圖示。不需要對圖12的球形止回閥200進行任何詳細描述，因為技術人員將容易理解與上述參考圖9至11的控制裝置2的相似性。圖12裝置的與圖9-11的相應各個部分等同的部分被賦予的附圖標記為IOx先前實施方式的附圖標記(除了圖12的裝置200等同於圖9-11中的裝置2以外)。例如，圖12的部分90、40a和290等同於圖9到11中的部分9、4a和29。球90是上述發明構思的「封 閉元件」，並且大致等同於早先實施方式的可移動主體9。圖12a)密切地相應於圖11a)，示出了「常規」模式中的控制裝置的操作，而圖12b)密切地相應於圖11c)，示出了「反向流動」模式中的控制裝置的操作。以與上述方式類似的方式，當內主體部401在外主體部40b內充分移動以對準兩個通道310和260時，反向流路250被向上打開。技術人員將理解，本發明還可適用於自主調節型(圖9至圖11)和球形止回閥之外的類型的流量控制裝置，這些僅是示例。參考上述的主要實施方式的部分，將理解，反向流動流路25不必與前向流路11共用裝置2的出口側35上的埠 13。例如，裝置2的出口側35上的分離埠能夠設有通過外主體部4b的通道，該通道連接於朝裝置2的入口側33設置的通過內主體部4a通道，從而打開反向流路25。反向流路25能夠連接到入口 10中，或者能夠排放到裝置2的入口側33上的分離埠。這樣的變化圖示在圖13中，其密切地基於上述參考圖12的實施方式。在圖13中，分離的放洩口 390通過經由外主體部40b的通道設置在裝置200的出口側350上，該通道在反向流動模式中(即，如圖13中所描述的)與經由內主體部40a的相應通道連通並且由此通到入口 100。因此，在圖13的布置裝置中，反向路徑250的在入口側330上的放洩口與前向流路110共用入口 100。還可以具有下面的布置裝置其中反向路徑在外主體部40b中開始，然後進入內主體部40a中，然後回到外主體部40b，從而具有位於兩端處的與前向流路的入口和出口分開的放洩口。即使反向流路在內主體部40a中開始和/或終止，也可以為反向流路250設置分離的放洩口，該分離的放洩口通到前向流路110的放洩口。雖然在上述的主要實施方式中，認為反向流路25響應於出口側35處的超過入口側33處的流體壓力預定量的流體壓力而打開，但是在另一實施方式中，反向流路可以響應於出口處的超過預定值的流體壓力而打開，而與入口處的流體壓力(例如，視為表示危險的特殊壓力)無關。在機構被用以打開依據隔離的出口流體壓力作用的第二流路時，將發生該情況。因此，雖然在構思用於本發明的實施方式的主應用中，當出口壓力超過入口壓力(可能為零的預定量)時第二流路將打開，但並不是必須的。總的來說，不過，能夠認為依據出口側處的流體壓力導致反向流路打開。
如在權利要求書中限定的本發明並不局限於涉及如上所述的油和/或氣的離開井的流入或當將氣(天然氣、空氣或者co2)、水蒸氣或者水注入到油和/或氣產生井中時的應用。由此，本發明可以用於任何處理或者處理相關的應用，在所述處理中，需要控制帶有不同的氣和/或液體成分的流體的流動。
權利要求
1.一種流量控制裝置(2 ;200)，包括第一流路(11 ;110)，所述第一流路允許流體從設置在所述裝置(2 ;200)的入口側(33 ；330)上的入口(10 ；100)流動到設置在所述裝置(2 ；200)的出口側(35 ；350)上的出口(13 ；130);封閉元件(9 ;90)，所述封閉元件布置成防止流體沿著所述第一流路(11 ；110)在從所述出口(13 ；130)到所述入口(10 ；100)的方向上流動；和布置裝置(4a、4b、24、26、31 ;40a、40b、240、260、310)，所述布置裝置適於打開第二流路(25 ;250)，所述第二流路沿著所述第二流路的長度的至少一部分不同於所述第一流路(11 ;110)，依據所述出口側(35 ；350)處的流體壓力，所述第二流路(25 ；250)允許流體從設置在所述出口側(35 ；350)上的第一放洩口(13 ；130 ；390)流動到設置在所述入口側(33 ；330)上的第二放洩口 (37 ；370 ；100)。
2.根據權利要求I所述的流動控制裝置，其特徵在於，所述第二流路(25;250)的所述第一放洩口(13 ；130)的至少一部分共用所述第一流路(11 ；110)的所述出口(13 ；130)或與所述出口(13 ；130)相同。
3.根據權利要求I或2所述的流動控制裝置，其特徵在於，所述第二流路(25;250)的所述第二放洩口(37 ；370)的至少一部分與所述第一流路(11 ；110)的所述入口(10 ；100)分開。
4.根據前述權利要求中任一項所述的流動控制裝置，其特徵在於，所述布置裝置(4a、4b、24、26、31 ;40a、40b、240、260、310)適於響應於超過所述入口側(33 ；330)處的流體壓力預定量的所述出口側(35 ；250)處的流體壓力而打開所述第二流路(25 ;250)。
5.根據前述權利要求中任一項所述的流量控制裝置，其特徵在於，所述封閉元件是沿著所述第一流路(11)設置的可移動的主體(9)，所述主體(9)被布置成使得沿著所述第一流路(11)流動的流體的速度和/或特性和/或組成的改變由於伯努利原理導致作用於所述主體(9)的力改變，由此自主調節流體通過所述控制裝置(2)的流動。
6.根據前述權利要求中任一項所述的流量控制裝置，其特徵在於，所述封閉元件(9;90)被布置成面向所述入口(10; 100)。
7.根據前述權利要求中任一項所述的流量控制裝置，其特徵在於，包括內主體部(4a；40a)和外主體部(4b ;40b)，所述內主體部(4a ;40a)被密封布置在所述外主體部(4b ；40b)中並且在所述出口側(35)處的流體壓力的影響下在所述外主體部內在第一位置和第二位置之間可移動，其中，所述第二流路(25 ；250)的第一部分(31 ；310)形成在所述內主體部(4a)內，並且所述第二流路(25 ；250)的第二部分(26 ；260)形成在所述外主體部(4b ；40b)內，所述第二流路(25;250)的所述第一部分和第二部分在所述內主體部(4a;40a)處於所述第二位置時彼此連通，而在所述內主體部(4a ；40a)處於所述第一位置時彼此不連通，由此當所述內主體部(4a;40a)從所述第一位置向所述第二位置移動時打開所述第二流路(25 ；250)。
8.根據權利要求7所述的流量控制裝置，其特徵在於，包括彈性構件(24;240)，所述彈性構件布置成提供抵抗所述內主體部(4a;40a)從所述第一位置運動到所述第二位置的預定抗力。
9.根據權利要求8所述的流量控制裝置，其特徵在於，所述彈性構件(24;240)是環形彈黃。
10.根據權利要求8或9所述的流量控制裝置，其特徵在於，所述環形彈簧(24；240)被布置在鎖緊環(29 ；290)和所述內主體部(4a;40a)的環形肩部(30)之間。
11.根據權利要求7至10中任一項所述的流量控制裝置，其特徵在於，環形密封構件(27)被設置在位於所述內和外主體部(4a，4b ;40a，40b)之間的交界面處的環形槽口(28)中。
12.根據前述權利要求中任一項所述的流量控制裝置，其特徵在於，所述第二流路(25 ；250)旁路通過所述封閉元件(9 ；90)。
13.根據前述權利要求中任一項所述的流量控制裝置，其特徵在於，包括多個這樣的第二流路(25 ；250)和/或多個這樣的出口 (13 ；130)。
14.一種用於流量控制裝置(2 ;200)的流量控制方法，所述流量控制裝置具有第一流路(11 ;110)，所述第一流路允許流體從設置在所述裝置(2 ;200)的入口側(33 ；330)上的入口(10 ；100)流動到設置在所述裝置(2 ;200)的出口側(35 ；350)上的出口(13 ；130)；和封閉元件(9 ;90)，所述封閉元件布置成防止沿著所述第一流路(11 ；110)在從所述出口(13；130)到所述入口(10;100)的方向上的流體流動，所述方法包括提供或使用布置裝置(4a、4b、24、26、31 ;40a、40b、240、260、310)，所述布置裝置用以打開第二流路(25 ;250)，所述第二流路沿著所述第二流路的長度的至少一部分不同於所述第一流路(11 ;110)，依據在所述出口側(35 ；350)處的流體壓力，所述第二流路(25 ；250)允許流體從設置在所述出口側(35 ；350)上的第一放洩口(13 ；130 ；390)流動到設置在所述入口側(33 ；330)上的第二放洩口 (37 ；370 ;100)。
15.—種控制包括任何水的碳氫化合物流體在油氣儲層和產生管道(I)之間流動的方法，所述產生管道(I)具有一個或更多個產生部分，並且所述方法包括在所述產生管道(I)的所述產生部分或每個產生部分中提供或使用根據權利要求I至13中任一項所述的流量控制裝置。
全文摘要
本文公開了用於反向流動通過可自調節(自主的)閥或流量控制裝置(2)的改進的方法，包括以下步驟，在所述閥(2)的與所述入口(10)側相反的一側上提供超過所述彈性構件(24)的預定偏置力的超壓，從而導致外主體部(4b)內的內主體部(4a)抵抗所述偏置力從在所述閥(2)的內和外側之間經由所述流路(11)的流體流動的第一位置的升起，並且升起到在所述內和外側之間通過所述第二流路(25)的反向流體流動的第二位置。此外公開了改進的自調節(自主的)閥或流量控制裝置(2)以及所述改進的閥或流量控制裝置的使用。
文檔編號E21B43/12GK102782249SQ201180011568
公開日2012年11月14日 申請日期2011年2月2日 優先權日2010年2月2日
發明者B·韋爾什維克, H·阿克勒, V·馬斯艾西 申請人:斯塔特伊石油公司