CN102472087A - 可远程控制的变化流体流控制构造及方法 - Google Patents

可远程控制的变化流体流控制构造及方法 Download PDF

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Abstract

一种可远程控制的流动控制构造，包括：本体；设置在所述本体中的一个或多个限流器；与所述本体流体连接的选择器，其能够向所述一个或多个限流器的一个或多个供应流体或阻止流体流到所述一个或多个限流器的一个或多个，以及方法。

Description

可远程控制的变化流体流控制构造及方法
相关申请的交叉引用
本发明包含与待审申请的主题相关的主题，所述待审申请转让给与本申请相同的受让人，美国得克萨斯州休斯敦的Baker Hughes公司。下面列出的申请的全文通过引用并入于此。
2009年7月2日申请的名称是“REMOTELY CONTROLLABLEMANIFOLD”的美国专利申请，代理机构卷号为274-49269-US(BAO0340US)。
背景技术
在流体流动系统中，为了优化该系统，流体流动特性的平衡是必要的。这样的一个示例是在井下钻进和完井行业中，从地下岩层流入井眼或从井眼流出进入地下岩层的流体由于岩层的变化渗透率和摩擦压降要承受指状伸展。传统上试图用来控制流动特性的这些装置在本领域中公知为流入控制装置。这些装置能良好地用于它们原本的用途，但是它们是固定工具，必须在建造时定位于完井中并且更换需要移除完井。对于本领域技术人员来说熟悉的是这种操作是昂贵的。但是，修正特性失败也是昂贵的，因为对于指状伸展的开采井，要经历不希望有的流体开采，并且对于注入井，注入流体可能损失到岩层中。对于其它类型的井眼系统，还缺乏操作效率。由于前述的原因，本领域将会很好地接受一种减轻当前系统的低效率的流动控制构造。
发明内容
一种可远程控制的流动控制构造，包括：本体；设置在所述本体中的一个或多个限流器；与所述本体流体连接的选择器，其能够向所述一个或多个限流器的一个或多个供应流体或阻止流体流到所述一个或多个限流器的一个或多个。
一种可远程控制的流动控制构造，包括：本体；设置在所述本体中的一个或多个限流器；与所述一个或多个限流器的每个限流器流体连接的单独通道；与所述本体流体连接的选择器，其能够向选定的通道供应流体或阻止流体流到选定的通道。
一种远程控制井下流体流动的方法，包括在远程位置处启动信号来致动流动控制构造，可远程控制的流动控制构造包括本体、设置在所述本体中的一个或多个限流器、与所述本体流体连接的能够向所述一个或多个限流器的一个或多个供应流体或阻止流体流到所述一个或多个限流器的一个或多个的选择器；以及通过对所述构造进行调节来改变流动特性。
一种远程控制井下流体流动的方法，包括在远程位置处启动信号来致动流动控制构造，可远程控制的流动控制构造包括本体、设置在所述本体中的一个或多个限流器、与所述一个或多个限流器的每个限流器流体连接的单独通道、与所述本体流体连接的能够向选定的通道供应流体或阻止流体流到选定的通道的选择器；以及通过对所述构造进行调节来改变流动特性。
附图说明
现参照附图，其中在这些图中类似的元件用类似的数字表示：
图1是正如本文所披露的可远程控制的变化流入控制构造的示意性轴向截面视图；
图2是图1中图示出的实施方式沿着图1中的剖切线2-2的轴向视图；
图3是图1中图示出的实施方式沿着图1中的剖切线3-3的轴向视图；
图4是本文所披露的具有可替代的马达驱动构造的选择器的示意图；
图5是正如本文所披露的可远程控制的变化流入控制构造的一个替代性实施方式的示意性轴向截面视图；以及
图6是图5中图示出的实施方式沿着图5中的剖切线6-6的轴向视图；
图7是图5中图示出的实施方式沿着图5中的剖切线7-7的轴向视图；
具体实施方式
参见图1，构造10被示意性地图示为包括筛管部12、选择器14和本体16，所述本体16包括串联布置的一个或多个限流器18，20，22(仅仅是举例；并非是限定)。所述本体还包括多个流动通道24，26，28(同样是举例；并非是限定)，正如图示出的那样，在一个实施方式中，这些通道是围绕所述本体16成组出现的。应该理解的是，对于正如本文所教导的功能上的多样性而言，所述限流器的数量仅需要是多个(本实施方式的这种类型)；而如果所述调节仅涉及“接通”或“截断”，那么其数量仅需要是一个。除了与可用空间、所需工具的长度、或者合理可行的给定岩层长度等方面相关的实用因素之外，可以使用的限流器的数量并没有上限。由于下面将变得更清楚的原因，所提供的每组流动通道中的流动通道的数量与限流器的数量相匹配。但是流动通道组的数量将由本体16中的可用空间以及避免与通道的数量相关的压降与由限流器18，20，22本身造成的压降之间的相对重要性来决定。一般地，在通道的界面上或选择器14上设置造成压降的额外的流动限制部件是不期望的。这通过通道的截面尺寸、选择器端口30的截面尺寸、通道组的实际数量以及与通道对齐的选择器端口30的实际数量来达成。换句话说，选择器端口30可以以与本发明相关的两种方式来影响流体流动。所述的两种方式在于代表每个端口30的开口的尺寸和端口30的数量。因为在该构造的该部分中避免流动限制是理想的，所以所述端口30的尺寸和数量越大越好。正如可以在图3中看到的，其受可用的环形空间限制的；但是正如可以在图2中看到的，通过设置每组通道的通道数量(在所述本体16的环形区域中占据了显著更多的空间)，其可以有更多。因为通道的数量以及可以使用的通道组的数量可以减少，所以所讨论的实施方式每组通道仅使用一个端口。因此，在该实施方式中可能的端口的数量受通道的数量的限制要甚于受选择器本身的环形区域的限制。
用于特定构造的每组通道中存在多个通道以及对于相同特定构造存在多个限流器的原因是要提供多个可供选择的路径(与每个通道相关)来引导流体流动(在图示出的实施方式中)：1)通过所述多个限流器中的所有限流器；2)通过所述多个限流器的一些；或3)通过所述多个限流器的一个。此外，应该指出的是，所述多个限流器的每个限流器可以具有经其自身的各自的压降，或者具有相同的压降。它们可以都相同，或者它们中的一些可以相同而其它不同，或者所有的均不同。在给定的构造中，可以想到所述多个限流器中的每个的压降的组合。
直接参照图1，存在形成的路径，其包括限流器18，20和22。该路径与通道24相关联。当流体被引向通道24时，该流体的压降将是所设置的多个限流器——在该种情况下是三个(18，20和22中的每个)——的压降之和。当流体被替代性地引向通道26时，流体绕过限流器18并将仅由仍然处在该流体路径中的(不管数量多少)限流器——在该种情况下是限流器20和22——限制。在该种情况下，在通道26中流动的流体的压降将是来自于限流器20和22的压降之和。当流体被引向通道28时，限流器18和20均被绕过，在所述路径中的仅有的限流器是限流器22。在该位置上，压降仅与限流器22相关。在给出的各种情形的描述中，为了讨论的简便，忽略了系统中的诸如摩擦之类的其它压降特性。因此，对于其中使用该构造的井下系统，正如所指出的那样，压降可以通过选择通道24，26或28来调节。这些通道可以从远程位置在任何时间选择，因此该构造提供了现场井下流体流动控制的可变性。
除了前述的内容之外，在该特定实施方式中或在其它的甚至具有更多个串联布置的限流器的实施方式中，另一级别的限制是可行的。已经理解了在图示出的实施方式中的前述内容的读者应该意识到的是，因为正如所图示出的在本体16中存在用于另一个通道(未示出但是可以在通道28与24之间形成)的环形空间，所以在相同的图示出的实施方式内可以获得另一级别的限制或压降。这是通过绕过所有的限流器18，20，22实现的。由于流体流动路径中的限流器都将被绕过，这将有效地提供没有压降的情况。在每种情况下，流体都将通过孔32最终进入该构造的内部尺寸。正如从前面的描述中可以明显获知的，在一个实施方式中，该构造根据所选择的通道提供了多种可远程选择的压降，或者通过将选择器端口与流动通道错开而提供了远程截断流体流动的能力。
选择能力是由选择器14提供的。正如先前指出过的，在一个实施方式中，选择器将具有多个端口30，所述端口与通道组的数量相配，使得可以将每个端口30与每组通道中相同类型的通道对齐。例如，在图3的图示出的实施方式中，所述选择器包括四个端口30，图2中的所述本体16包括四组通道24，26，28。当将选择器对齐为使得其中一个端口30例如与通道24对齐时，每个其它端口30将与另外组通道24，26，28的通道24对齐。这样，将该构造10设定成使用与每组通道的特定通道相关的选定数量的限流器18，20，22来产生特定的压降。通过给选择器14配置电致动马达或类似致动的马达，可以远程地进行选择，因而可以从远程位置(包括地表位置)对其发出命令。所述马达可以具有环形构造，这种马达在现有技术中是众所周知的，或者可以是与选择器偏置的马达34，比如图4中图示出的。可以意识到的是马达34与选择器14的相互连接可以具有任何合适的结构，包括但不局限于正齿轮和齿圈、摩擦驱动。带驱动等等。
所述构造10拥有非主动地、基于来在远程控制源的命令而起作用，以根据需要改变压降以优化进出井眼的流动特性。需要重要指出的是，虽然术语“流入控制”有时被结合本文所披露的构造进行使用，但是“流出”是可等同控制的，以改变利用该构造的注入特性。
在一个替代性的实施方式中，参照图5，6和7，构造110使用一种迷宫式限流器配置，本领域技术人员可以从类似的以EQUALIZERMAZETM为人所知的商业产品获知其限流器的工作特性。这种限流器提供了受限的轴向流动开口，所述受限的轴向流动开口接着周向流动路径，所述周向流动路径接着受限的轴向开口，该序列可以重复多次。根据其教导，这些类型的限流器配置在本体116的四分之一或三分之一或一半的部分中，并且可以配置成五分之一等——这仅受限于实用性和可用空间。在当前的迷宫式限流器的商业性实施方式中，每段迷宫具有相同的压降并且所有迷宫一起起作用。但是在本文所披露的实施方式中，限流器(例如四个)每个均彼此不同。这将在基于四分之一的迷宫式系统中可以提供四种不同的压降，对于基于三个一组的迷宫式系统中可以提供三种不同的压降，对于基于一半的迷宫式系统中可以提供两种不同的压降。但是，应该理解的是，在特定重复中，各个限流器不需要与所有其它的限流器均不相同。而是可以想到每个可行性的组合。参照图6，图示出了四个通道150，152，154，156，每个通过与一个限流器相关联。正如在图5中图示出的，可以看到限流器118和120，其它两个分别在包含该视图的纸面上方和包含该视图的纸面后面。图7图示出的实施方式的选择器114就包括一个端口130，其可以经由与上面讨论的马达的可行实施例类似的马达操纵，以将该一个端口130与其中一个通道150，152，154，156对齐。这样，通过从包括地表位置的远程位置发出命令，可以获得选定的压降(注意，可以在本发明的每次重复实施中构想到这种远程致动)。该实施方式是有用的，原因在于其实现了更紧凑的结构，因为每个不同的压降限流器存在于本体的相同的纵向部中，而不需要使本体更长以容纳一连串的限流器的串联配置。
应该进一步指出的是，可以对图5-7的实施方式进行修改，以提供除了各个限流器独自起作用之外的附加的可行的流动限制。通过在选择器114中提供更多的端口130，可以选择一个或多个通道150，152，154，156，并且所涉及的多个限流器的平均压降将使该构造更优越。可以意识到的是，考虑到可用的空间，可以通过选择器114的转动来在本实施方式中选择不同的限流器组合。
虽然已经示出并描述了优选的实施方式，但是在不脱离本发明精髓和范围的前提下可以对其做出修改和替换。因此，应该理解的是通过说明性示例和非限定的方式对本发明进行描述的。

Claims (19)

1.一种可远程控制的流动控制构造，包括：
本体；
设置在所述本体中的一个或多个限流器；
与所述本体流体连接的选择器，其能够向所述一个或多个限流器的一个或多个供应流体或阻止流体流到所述一个或多个限流器的一个或多个。
2.根据权利要求1所述的可远程控制的流动控制构造，还包括在所述本体中的多个通道组，每个通道组具有多个通道，每个通道组的每个通道在不同的位置处与所述多个限流器流体相交。
3.根据权利要求1所述的可远程控制的流动控制构造，其中，所述多个限流器的每个限流器具有经其自身的相同的压降。
4.根据权利要求1所述的可远程控制的流动控制构造，其中，所述多个限流器的每个限流器具有经其自身的特有的压降。
5.根据权利要求1所述的可远程控制的流动控制构造，其中，所述多个限流器的每个限流器经其自身具有与所述多个限流器中的其它限流器相同的压降或者与所述多个限流器的其它限流器不同的压降。
6.根据权利要求1所述的可远程控制的流动控制构造，其中，所述多个限流器中的一些限流器是串联布置的。
7.根据权利要求1所述的可远程控制的流动控制构造，其中，每组通道包括从所述本体的一端延伸到所述本体中的三个不同出口位置的三个通道。
8.根据权利要求7所述的可远程控制的流动控制构造，其中，所述出口位置位于所述多个限流器的相应限流器之间。
9.根据权利要求1所述的可远程控制的流动控制构造，其中，所述选择器相对于所述本体可转动。
10.根据权利要求1所述的可远程控制的流动控制构造，其中，所述选择器是马达驱动的。
11.根据权利要求1所述的可远程控制的流动控制构造，其中，所述选择器包括与本体中的多个通道组对应的多个端口。
12.根据权利要求11所述的可远程控制的流动控制构造，其中，所述端口的数量是四个。
13.一种可远程控制的流动控制构造，包括：
本体；
设置在所述本体中的一个或多个限流器；
与所述一个或多个限流器的每个限流器流体连接的单独通道；
与所述本体流体连接的选择器，其能够向选定的通道供应流体或阻止流体流到选定的通道。
14.根据权利要求13所述的可远程控制的变化流动控制构造，其中，所述多个限流器的一个或多个限流器相比于所述多个限流器的其它限流器的一个或多个具有不同的压降。
15.根据权利要求13所述的可远程控制的变化流动控制构造，其中，所述选择器包括一个端口。
16.根据权利要求13所述的可远程控制的变化流动控制构造，其中，所述选择器包括多个端口。
17.根据权利要求13所述的可远程控制的变化流动控制构造，其中，所述多个限流器在本体的相同纵向长度上彼此平行地布置。
18.一种远程控制井下流体流动的方法，包括：
在远程位置处启动信号来致动根据权利要求1所述的流动控制构造；以及
通过调节所述流动控制构造来改变流动特性。
19.一种远程控制井下流体流动的方法，包括：
在远程位置处启动信号来致动根据权利要求13所述的流动控制构造；以及
通过调节所述流动控制构造来改变流动特性。
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