CN102639811A - 用于生产套管的流入控制 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于控制流体从套管外部,诸如从储池或中间套管向套管内的流入的井下流入控制系统。该井下流入控制系统包括：套管，其具有轴向延伸部和具有一壁厚（t）的壁；流入控制阀，其具有壳体、在沿壳体的轴向上的轴向延伸部、以及相对于壳体移动的弹性元件，由此控制流体经阀从壳体的入口向壳体的出口的流入。

Description

用于生产套管的流入控制

技术领域

本发明涉及一种用于控制流体从套管外部——诸如从储池或中间套管——向套管内流入的井下流入控制系统。所述井下流入控制系统包括：套管，其具有轴向延伸部和具有壁厚的壁；流入控制阀，其具有壳体、在沿所述壳体的轴向上的轴向延伸部以及相对于所述壳体移动的弹性元件，由此控制流体经所述阀从所述壳体的入口向所述壳体的出口的流入。

背景技术

在油气生产井中，从地层到套管的流体路径通常从岩层（裸眼完井）直接流入套管内或经套管壁中的穿孔流入套管内。最近，已引入开槽衬套、滑动套筒或筛网，这些都形成通向套管内的简单流动路径。

这些方案通常依赖于通过形成从储池到用于生产的井眼的差压而产生流动。

最近，已在井眼内安装多种装置，使得能够经由固定孔型阀实现对差压的控制。随着跨固定孔的压力增大，通过阀的流速也增大。这些系统通常被称为被动流入控制装置（ICD）。

最近，已引入可以经由表面控制（surface control，地表控制）——经由液压导管或经由电气线路——来改变压差的阀，该控制允许对孔进行调节，以改变跨阀的压降并由此变更通过阀的流速。

从储池到井表面的流动路径的复杂性质和流体经历的许多变化的流动体系使得很难预测从地层到用于生产井的井眼的压降。因此，难以提前预测待安装的阀的孔的大小或如何以最佳方式从地表控制这些阀，因而使得难以进行有效的储池生产。

此外，随着井不断生产，地层中的异质性和井内变化的条件将产生地层与井眼之间的压力变动。

发明内容

本发明的一个目的是完全或部分地克服现有技术的以上缺点和弊端。更具体而言，一个目的是提供一种替代的流入控制阀，该流入控制阀使得更容易控制流体从储池向套管内的流入。

以上目的以及将从以下描述变得明显的众多其它目的、优点和特征由根据本发明的方案通过一种井下流入控制系统来实现，该井下流入控制系统用于控制流体从套管外部——诸如从储池或从中间套管——向套管内的流入，包括：

-套管，其具有轴向延伸部和具有壁厚的壁，

-流入控制阀，其具有壳体、在沿壳体的轴向上的轴向延伸部、以及弹性元件，该弹性元件相对于所述壳体移动，由此控制流体经阀从壳体的入口向壳体的出口的流入，

其中该阀布置成使得阀的轴向垂直于套管的轴向延伸部。

具有与套管的轴向延伸部垂直的轴向的流入控制阀允许在已完成完井时将阀插入套管内。在烃或油的生产期间，储池随着油被上送而移动，然后必须插入流入控制阀，以确保流入通路按预期移动。现有技术阀通常在进行完井时插入，而当油储池移动时，阀不再正确地定位，这意味着只有油能够进入套管，而水则不能。根据本发明的阀可以在油储池移动时在后续操作中插入。

在一个实施例中，阀的轴向延伸部可以与套管壁的厚度大致相同或小于套管壁的厚度。

此外，弹性元件可以沿阀的与套管的轴向延伸部垂直的轴向有弹性，由此提供弹力。

此外，壳体的入口可以沿套管的径向从壳体的外表面延伸到壳体的内表面，使得能够将流体定向在径向上。

在另一实施例中，井下流入控制系统还可以包括与阀对置并能够从打开位置滑动到关闭位置的套筒。

将与阀对置的可滑动套筒作为套管壁的一部分允许在从内部对套管进行加压时封闭滑动套筒，以便例如在使环形阻挡层膨胀时执行需要高度加压的流体的操作。当完成需要高压力的操作时，可以开启滑动套筒，由此使流体能够从环面经阀流入套管内。

此外，套筒可以在套管壁中的凹部内来回滑动并形成壁厚的一部分。

因此，套管的内径未减小，这样可以限制井内的后续操作。

井下流入控制系统可以包括用于将阀置于套管中的工具，该工具包括：

-铣刀头，其可沿工具的径向延伸，以在套管壁中形成开口，

-用于在开口中形成紧固凹部或螺纹的装置，诸如铣刀、丝锥、切削装置或攻丝器，以及

-插入装置，诸如推动导向件，用于将阀插入开口内。

此外，井下流入控制系统可以包括用于取回套管壁中的阀的工具，该工具包括：

-键装置，其用于被插入阀中的凹部内，以及

-旋转装置，其连接到键装置，以使阀旋转，旋松阀或用于释放阀的紧固装置以便取回阀。

本发明还涉及一种可插入完井套管的壁内的井下流入控制阀，该阀可以包括：

-壳体和沿该壳体的轴向，以及

-弹性元件，其沿阀的轴向有弹性并垂直于套管的轴向延伸部，以提供用于控制流体从壳体的入口经阀流向壳体的出口的弹力。

井下流入控制阀还可以包括：

-活塞元件，其在壳体内滑动并且包括表面和至少一个侧面，该至少一个侧面邻接壳体并从所述表面朝壳体的出口延伸，所述表面对向入口并具有活塞孔，该活塞孔允许来自入口的流体流经活塞孔并经出口流出，以及

-布置在壳体与活塞之间的弹性元件，

其中活塞元件的侧面能够至少部分地封闭出口，以便减少流体向套管内的流入。

通过根据本发明的流入控制阀，获得了很简单的设计，从而使阀更容易制造。此外，当在井下使用阀时可使更少的零件失效。该阀未设计有可能导致粒子卡住并堵塞流动路径的长而窄的流动路径。

在一个实施例中，壳体可以具有第一壁、第二壁和第三壁，第二壁布置在第一壁与第三壁之间，入口可以布置在第一壁中，且出口可以布置在第二壁中。

在另一实施例中，活塞元件可以是悬挂元件（sprung element），诸如弹簧隔膜，该悬挂元件被紧固在壳体中并在其中心上下跳动，以便移动活塞元件的侧面，从而缩小出口。在该实施例中，不需要弹簧元件(springelement)。

此外，壳体可以形似中空筒体，活塞可以形似不带底部的中空筒体，且活塞表面可以是圆形的。

在另一实施例中，活塞的侧面可以具有与壳体的出口对置的开口，从而允许流体流出壳体和流入套管，当储池中的压力下降或碎屑堵塞入口时，弹性元件将活塞迫向入口，且出口被封闭。

此外，活塞的侧面在其外侧在开口与最远离活塞表面的一端之间可以布置有进入出口的倒钩或突起，从而使活塞不能再次向下移动。

在又另一实施例中，储池中的流体可以具有第一压力，经过入口之后的流体可以具有第二压力，经过活塞开口之后的流体可以具有第三压力，且经过出口之后的流体可以具有第四压力，当第二压力大于第三压力和弹性元件的弹力时，活塞可以被第二压力推动，以至少部分地封闭出口。

壳体可以包括活塞在其中滑动的空腔，且活塞可以将壳体分隔为第一空腔部和第二空腔部。

此外，阀可以包括可以布置在壳体的同一壁中的多个出口。

此外，壳体可以具有正方形形状和若干个第二壁。

弹性元件可以包括螺旋弹簧、盘形弹簧、板簧或橡胶元件。

活塞元件可以具有底面，且弹性元件可以布置在底面与壳体之间。

井下流入控制阀还可以包括在活塞与壳体之间的至少一个密封装置，该密封装置被紧固在活塞外侧或壳体的壁的内侧。

此外，壳体可以具有座且弹性元件可以是朝座促动（act，作用）以封闭开口的隔膜。

此外，隔膜可以包括至少一个阀开口。

井下流入控制阀还可以包括布置在座与弹性元件之间的膜片。

井下流入控制阀还可以包括具有波纹管开口的波纹管，其中壳体包括在壳体内侧渐缩的突起且波纹管开口布置在该突起周围，以使得当波纹管伸展时，流体不能经波纹管开口进入，并当波纹管未伸展时允许流体经过波纹管开口并经阀的出口流出。

井下流入控制阀还可以包括用于将阀紧固至套管中的开口的紧固装置。

该紧固装置可以包括螺纹，或者该紧固装置可以包括用于突出到套管壁中的孔中的凹槽内的多个突起部，诸如卡扣式锁止装置。

此外，井下流入控制阀还可以包括唯一识别剂，诸如化学或放射性示踪剂。

此外，该阀可以包括气体检测装置、水检测装置或能够在密度低于或高于预定密度的情况下关闭阀的密度检测装置。

在一个实施例中，气体或水检测装置或密度检测装置可以包括用于封闭出口或入口的封闭装置。

每个阀均可以包括唯一识别剂，诸如化学识别剂。

检测装置的封闭装置可以包括可膨胀材料，该可膨胀材料在当流体包含过多水或气体时膨胀时封闭活塞表面中的入口、出口或孔。

此外，该检测装置可以包括可溶解材料，该可溶解材料可以包括在材料溶解时释放的唯一识别剂。

此外，阀可以包括过滤器或筛网。

该过滤器可以包括或被涂覆有唯一识别剂，诸如化学或放射性示踪剂。

此外，该阀可以包括填充有唯一识别剂的腔室。

该唯一识别剂可以是在流体包含水时释放的亲水性识别剂。

此外，填充有唯一识别剂的腔室可以由气体或水检测装置打开。

此外，套管可以是由周围的中间套管封闭的生产套管，并且其中流体是被向下泵送到中间套管内和生产套管的阀内的气体。

本发明还涉及一种用于将井下流入控制阀装配到已有的井下套管中的方法，该套管具有套管壁，该方法包括以下步骤：

-将工具引入套管内并将工具下降到预定位置，

-在套管壁中提供开口，

-将井下流入控制阀插入开口内，以及

-将井下流入控制阀紧固在套管壁上。

开口可以设置有紧固装置，诸如螺纹，从而能够通过将阀旋拧到套管壁内而执行将阀紧固在套管壁上，或者开口设置有紧固装置，诸如机械锁止装置，该紧固装置适合于与布置在阀上的相应的锁止装置相对应。

此外，本发明涉及一种用于更换井下套管中的井下流入控制阀的方法，该套管具有套管壁，该方法包括以下步骤：

-将工具引入套管内并将工具下降到待更换的阀，

-从套管壁松开阀，

-从套管取回阀并由此暴露套管壁中的开口，

-将新阀插入开口内，以及

-将新阀紧固在套管壁上。

此外，本发明涉及一种用于在生产期间在间隔开地布置在井下套管的套管壁中的多个流入控制阀当中检测特定井下流入控制阀的位置的方法，其中每个阀均包括唯一识别剂，该方法包括以下步骤：

-基于定位唯一识别剂的存在的目的而分析流体，

-将对流体的分析与每个阀的唯一识别剂进行比较，以及

-基于所述比较而确定特定阀。

最后，本发明涉及一种工具，其中该用于取回套管壁中的阀的工具包括：

-用于在套管壁中形成开口的铣刀头，

-用于在开口中形成紧固凹部或螺纹的装置，以及

-用于将阀插入开口内的插入装置，或

-键装置，其用于被插入阀中的凹部内并用于旋松阀，或用于释放阀的紧固装置以便取回阀。

系统的套管可以包括筛网，该筛网允许流体在进入流入控制阀之前经该筛网流入。

此外，系统的套筒可以与阀的出口相对地布置在套管内或者与套管连接，从而使套筒能够封闭阀的出口。

此外，该系统可以包括用于从地表控制每个阀的关闭的控制装置。

此外，该系统可以包括用于为了定位唯一识别剂的存在的目的而分析流体的装置。

此外，本发明涉及一种用于将井下流入控制阀安装在套管中的方法。

通过本发明的概念，可以为了进行改装而将井下流入控制阀插入已有的井内。

该开口可以通过铣削或钻削而方便地提供。

此外，该阀的出口可以在阀紧固在套管壁上之后封闭。阀出口的封闭可以通过推动或迫压阀的活塞元件或弹性元件来执行，从而使其封闭出口。

此外，可以在将新阀紧固在套管壁上之后封闭阀的出口。阀出口的封闭可以通过推动或迫压阀的活塞元件来执行，从而使其封闭出口。

附图说明

下文将参照所附示意图更详细地说明本发明及其诸多优点，附图基于说明的目的而示出了一些非限制性的实施例，并且其中

图1示出了井下流入控制系统，

图2示出了根据本发明的流入控制阀的截面图，

图3示出了流入控制阀的另一实施例，

图4示出了流入控制阀的又一实施例，

图5示出了流入控制阀的又一实施例，

图6示出了流入控制阀的又一实施例，

图7示出了流入控制阀的又一实施例，

图8示出了根据本发明的井下流入控制系统，

图9示出了流入控制系统的另一实施例，以及

图10示出了流入控制系统的又一实施例。

所有这些附图均为高度示意性的且不一定按比例绘制，并且它们仅示出了阐明本发明所必需的那些部分，其它部分则被省略或仅进行提示。

具体实施方式

图1示出了包括井眼中的套管4和用于控制流体2从储池向套管4内的流入的多个流入控制阀的井下流入控制系统100。套管4具有轴向延伸部28和具有壁厚t的壁。每个流入控制阀1均在其轴向29上具有轴向延伸部30，且每个阀均布置成使得该阀的轴向垂直于套管的轴向延伸部。

当流入控制阀的轴向垂直于套管的轴向延伸部时，阀可以在已完成完井之后插入套管内。现有技术阀通常在进行完井插入，且在油储池移动时阀不再位于正确位置且必须被关闭以使得不让例如水进入套管内。根据本发明的阀可以在油储池移动时在后续操作中容易地插入。

套管4通常来说是生产套管，其在最接近地表的部分被第二中间套管18包围，而在最接近底部的部分直接定位在储池3内。流入控制阀1布置在套管4中，以便控制来自中间套管18或储池3的流体2何时流入套管4内。

井下流入控制阀1包括具有入口6和出口7的壳体5。如在图2中可见，壳体5借助于螺纹连接13布置在套管壁中。阀的轴向延伸部30与套管壁的厚度大致相同或小于套管壁的厚度。

在壳体5内部，布置有活塞元件8，该活塞元件8来回滑动，以缩窄壳体5的出口孔。活塞元件8包括对向壳体5的入口6的表面9。活塞元件8还包括邻接壳体5的内侧并从表面9朝壳体5的出口7延伸的侧面10。表面9具有活塞孔11，允许来自入口6的流体2流经活塞孔11并经壳体5的出口7流出。阀1还包括布置在壳体5与活塞8之间的弹性元件12，其中活塞元件8的侧面10能够至少部分地封闭出口7，以便减少流体向套管4内的流入并因此降低流体的流速。

通过使活塞元件8在阀壳体5内部移动，获得能够控制流体流入的、具有很简单的设计的自致动阀1。这种简单设计使得阀更容易制造，此外，这可使得当阀1被插入井下时更少的零件失效。当将流入控制阀1插入井下时，阀必须易于安装，当阀孔必须与已有的孔对准时则不易安装。流入控制阀1易于通过在套管中铣出带有螺纹连接13的孔而安装在已有的套管4内，且随后可以在不进行任何对准的情况下安装该阀。

壳体5具有第一壁14、第二壁15和第三壁16，且第二壁15布置在第一壁14与第三壁16之间，从而确保第一壁14与第二壁15不彼此邻接。入口6布置在壳体5的第一壁14中，并且出口7布置在邻接的第二壁15中。弹性元件12布置在活塞8内并从出口7朝入口6压靠在活塞8的表面9上。

在图2中，壳体形似中空筒体，且活塞8形似不带底部的中空筒体。活塞8的表面9因此是圆形的，并且活塞8的侧面10是从表面9朝壳体5的第三壁16和出口7延伸的圆周侧面。在另一实施例中，壳体5可以具有正方形截面，意味着壳体5将在第一壁14与第三壁16之间具有四个第二壁15。

在图5中，活塞8的侧面10也是具有在外侧布置的并与壳体5的出口7对准的两个开口的圆周侧面，从而使流体2能够流出壳体5并流入套管4内。如果要缩窄出口7，则活塞8的侧面10远离壳体5中的入口6移位。此实施例具有如下优点：如果储池3中的压力由于入口6被碎屑堵塞而下降，或如果过滤器或筛网被堵塞，则弹性元件12将活塞8迫向入口6，由此封闭出口7。

在活塞8的侧面10的外侧，在开口与最远离活塞表面9的一端之间，活塞8的侧面10布置有进入出口7的倒钩或突起，从而使活塞8不能再向下移动。倒钩或突起被保持在活塞侧面10的壁内侧，并且在可能的情况下，其朝出口开口向外摆动。这样，流入控制阀1被永久关闭，这样使得可以将新阀布置在套管壁中的其它部位，或者更换阀。如果阀未被锁止，且随时间推移而堵塞流动通路的特征结构被除去了，则阀将开始再次让流体2流入套管4内。这不是想要的情形——因为使得不可能进行最佳的生产管理。

储池3或中间套管18中的流体2具有第一压力，经过入口6之后的流体2具有第二压力，经过活塞开口之后的流体2具有第三压力，且经过出口7之后的流体2具有第四压力。当第二压力大于第三压力和弹性元件12的弹力时，活塞8被第二压力推动，以至少部分地封闭出口7。这样，阀能够控制流体向套管内的流入。

如图2-5中可见，壳体5包括空腔，活塞8在该空腔中滑动。活塞8将壳体5分为两部分，即仍保持为一个空腔的第一空腔部和第二空腔部。

储池3或中间套管18中的流体2具有第一压力P₁，第一空腔部中经过入口6之后的流体2具有第二压力P₂，第二空腔部中经过活塞开口之后的流体2具有第三压力P₃，且经过出口7之后的流体2具有第四压力P₄。当第二压力大于第三压力和弹性元件的弹力F时，活塞8被第二压力推动，以至少部分地封闭出口7。

在图2中，流入控制阀1包括两个出口7。在另一实施例中，流入控制阀1可以包括多个出口7。

在图2-4中，弹性元件12被示为螺旋弹簧。在图5中，弹性元件12是具有多层盘片的盘片弹簧。弹性元件12可以是任何类型合适的弹簧装置，诸如板簧或橡胶元件。

在图2中，流入控制阀1借助于螺纹紧固在套管上，但流入控制阀1也可以具有其它紧固装置13，诸如用于伸入套管壁中的凹槽内的多个突起部。这样，紧固装置13可以是卡扣式锁止装置。在图3中，阀具有形式为当释放到套管壁中的凹槽内时充当倒钩的多个突起的紧固装置13。流入控制阀1也可以具有配合在套管壁中的锥形开口内的渐缩锥体的形状。为了在插入套管4内时紧固阀，阀设置有形式为臂13的紧固装置13，所述臂被弹簧加载并在阀的末端如图5所示进入套管4的外侧时释放。这样，流入控制阀可易于从井内插入已有的井内。

活塞元件8在壳体5内侧滑动，且为了迫使流体仅穿透活塞孔11，密封装置22可以布置在活塞侧面10与壳体5的第二壁15之间。密封装置22可以如图3所示被紧固在活塞8中的圆周凹槽中，或如图2所示被紧固在壳体壁的圆周凹槽中。密封装置22可以是O形圈或任何其它合适的密封装置22。

流入控制阀1包括防止流体2中的固体元件经入口6进入阀的过滤器17。过滤器17因此布置在壳体5中的开口中，其中过滤器17借助于螺纹连接13连接到壳体5。如图3所示，筛网20可以定位在套管4的外侧，从而使流体2在进入入口6之前经筛网20进入。

在图3中，活塞元件8具有底面，该底面借助于棒、销或类似的长形元件紧固在表面1上，且弹性元件12布置在底面与壳体5之间。活塞元件8也可以是中空筒体或具有例如如图5所示的正方形截面的另一中空元件。弹性元件12可以布置在壳体5的第三壁16与活塞元件21的底部之间。在活塞8的外侧，侧面10也可以带有倒钩或者设置有突起以抑制弹力，从而使突起进入出口7并由此封闭出口7。

流入控制阀1包括当从储池3流入的流体2包含过多水时关闭阀的水检测装置。类似地，流入控制阀1包括当从储池3流入的流体包含过多气体时关闭阀的气体检测装置。阀也可以包括检测流体2的密度变化的密度检测装置，从而使阀在密度低于或高于预定密度的情况下能够被关闭。

阀包括关闭装置，该关闭装置使阀在流体2达到过高的水或气体含量或者密度变化过大时自行关闭。阀也可以经由位于地表的中央控制装置或插入套管4内的工具101而被关闭。由于能够监控水和/或气体含量并在达到极限时关闭阀，所以更容易维持高质量的生产。

如果活塞元件8是如图5所示的中空元件并在外侧设置有倒钩或突起，则可以通过在流入控制阀1的底部中钻孔并随后向上推动活塞8直到突起在出口7中展开并由此关闭阀来执行关闭步骤。

图6示出了流入控制阀的另一实施例，其中阀的轴向延伸部30由于滑动套筒26布置在凹部27中的事实而小于套管壁的厚度。滑动套筒26被示为处于其关闭位置，从而防止来自阀的流体流流入套管内，而且防止套管中的流体经流入控制阀逸出。滑动套筒26与阀对置并可从打开位置滑动到关闭位置使得套筒在套管壁的凹部27中来回滑动并形成壁厚的一部分。

当采用与阀对置的可滑动套筒26作为套管壁的一部分时，滑动套筒26可以在从内部对套管4进行加压以便执行需要高度加压流体的操作时——诸如当使环形阻挡层膨胀时——关闭。当完成需要高压力的操作时，可以打开滑动套筒26，且来自环面的流体能够经阀流入套管内。

通过使套筒在套管中的凹部中滑动，套管的内径未减小，这样是有利的，因为套管直径的减小可以限制井内的后续操作。

此外，在该实施例中，弹性元件沿阀的与套管的轴向延伸部垂直的轴向有弹性，以提供弹力。壳体具有座35、膜片31，且弹性元件是朝座促动以封闭阀中的阀开口36的隔膜。弹性元件包括两个弹簧板，每个弹簧板均作为星形物形成并且相对于彼此移位地上下布置使得星形板的末端在二者之间形成开口。当来自储池的加压流体经入口中的筛网20流入时，流体朝座和膜片31向下迫压星形板12A、12B，从而使经开口的通路最小化。膜片31在其中心具有孔径/空隙，流体在进入出口7之前并在经过所述开口之后经过所述孔径。

流入控制阀1的另一实施例在图7中示出。该阀包括布置在壳体5的入口6中的筛网20和形式为波纹管的弹性元件12。壳体5具有从壳体5的包括出口7的一端朝入口6渐缩的突起37。波纹管具有阀开口36，突起穿透该阀开口36使得当流体从地层经阀的入口6流入时，流体的压力迫使波纹管伸长而致使阀开口36朝出口7前移，并且阀开口36由于突起渐缩并填充阀开口36的一部分而随着波纹管前移而缩小。这样，地层中的流体压力导致的高压力缩小了阀开口，并因此控制流体的流入。随着地层中的压力下降，波纹管再次缩回并让更多流体通过阀开口36。

这样，阀壳体的入口沿套管4的径向34从壳体5的外表面32延伸到壳体5的内表面33，从而可以将流体定向在径向上。而且，阀的轴向延伸部30与套管壁102的厚度大致相同或小于套管壁102的厚度。

检测装置的封闭装置可以包括布置在入口6或流体2流经的另一开口中的可膨胀材料，从而使可膨胀材料在流体2包含过多的水或气体时膨胀。

该检测装置还可以包括可溶解材料，该可溶解材料包括在材料溶解时释放的唯一识别剂。可溶解材料可以是包含识别剂的塑性材料。

气体或水检测装置或密度检测装置可以包括唯一识别剂，诸如化学或放射性示踪剂，其在达到预定极限时释放。在另一实施例中，过滤器17包括和/或被涂覆有唯一识别剂。在又一实施例中，该阀包括填充有唯一识别剂的腔室。这样，每个阀均能释放识别该特定阀的唯一识别剂，以便检测需要关闭哪一个阀以控制和优化生产。

唯一识别剂可以是在流体2包含水时释放的亲水性识别剂。填充有唯一识别剂的腔室可以借助于气体或水检测装置开启。

图8示出了用于控制流体2从套管4外侧——诸如从储池37或从中间套管38——向套管4内的流入的井下流入控制系统100。井下系统100包括具有套管壁的套管4和如图8所示间隔开地布置在套管壁中的多个流入控制阀1。如图8进一步示出，存在若干个阀1a、1b、1c、1d、1e和1f。这些阀由于它们均具有唯一识别剂而不同。

系统100的流入控制阀1可以是前述的阀。

井下流入控制系统100可以包括筛网20，该筛网20使流体2在进入流入控制阀1之前流经筛网20。这样，流体1减慢，并防止大的固体元件进入阀。在套管4的在出口7外侧的内侧，系统可以具有能够封闭阀的出口7的套筒。

如图9的系统所示，套管4是生产套管，其由包围的中间套管18封包并且其中流体2是被向下泵送到中间套管18内和生产套管的阀内的气体。封隔器19布置在生产套管与中间套管18之间。代替使用人工提升工具，气体被向下泵送到中间套管18与生产套管之间的空间内并经流入控制阀1进入生产套管。这样，气体呈气泡形式被泵送到流体2中，从而提升流体2。

系统100的流入控制阀1也可以包括填充有唯一化学识别剂的腔室。

此外，系统100可以包括用于从地表控制每个阀的关闭的控制装置。系统100也可以包括插入套管4内以便封闭阀的出口7的工具101。

系统100的流入控制阀1可以插入已有的井内，如果阀未令人满意地操作，则可以更换阀。为了插入阀，系统100包括工具101，该工具101具有用于在套管壁102中形成开口的铣刀头、用于在开口103中形成紧固凹部或螺纹的装置、以及用于将阀插入开口内的插入装置104。

当系统100用来更换阀时，系统100包括用于取回套管壁中的阀的工具101，该工具101包括键装置105，该键装置105用于被插入阀中的凹部内并用于旋松阀，或者用于释放阀的紧固装置13以便取回阀。此外，该系统包括用于将阀插入开口内的插入装置104。

因此，当更换井下套管——该套管具有套管壁——中的井下流入控制阀时，将工具引入套管内并下降到待更换的阀。随后将阀从套管壁松开并从套管取回，从而使套管壁中的开口被暴露。随后，将新阀插入开口内，该新阀被紧固在套管壁中。

为了检测由一个或若干个阀传送的任何识别剂，系统包括用于为了定位唯一识别剂的存在的目的而分析流体的装置。

因此，如果需要在生产期间检测间隔开地布置的多个流入控制阀1——其中每个阀均具有填充有唯一识别剂的腔室——当中的特定流入控制阀1的位置，则基于定位唯一识别剂的存在的目的而执行对流体的分析。随后，将流体分析与每个阀的唯一识别剂进行比较，且该比较结果形成特定阀的判断基础。

此外，已有的井可以根据本发明通过改造井下流入控制阀1而装配有井下流入控制阀1。这可以通过以下步骤来执行：将工具101引入套管4内并将工具101下降到预定位置，在套管壁中提供开口，将井下流入控制阀1插入开口中，并且将井下流入控制阀1紧固在套管壁上。

流体2或井流体是指油气井中可能存在的任何类型的流体，诸如天然气、油、油泥、原油、水等。气体是指井、完井或开孔中存在的任何类型的气体组分，且油是指任何油组分，诸如原油、含油流体等。因此，气体、油和水流体都可以分别包括不同于气体、油和/或水的其它元件或物质。流体也可以是气体、油、水和流体中的小型固体的结合。

套管4是指关于油或天然气开采的在井下使用的所有类型的管道、管子、管状物等。

在工具不能全部沉入套管4内的情况下，可以使用井下牵引机来将工具一直推动到井内的适当位置。井下牵引机是能够在井内推动或拉动工具的任何类型的驱动工具，诸如Well

尽管上文已结合本发明的优选实施例说明了本发明，但对于本领域的技术人员来说将显而易见的是，在不脱离如以下权利要求所限定的发明的前提下，可以设想若干个改型。

Claims (19)

1.一种用于控制流体（2）从套管（4）外侧——诸如从储池（37）或中间套管（38）——向所述套管内的流入的井下流入控制系统（100），包括：

-所述套管（4），其具有轴向延伸部（28）和具有壁厚（t）的壁（39），

-流入控制阀（1），其具有壳体、在沿所述壳体的轴向（29）上的轴向延伸部（30）以及相对于所述壳体移动的弹性元件（12，12A，12B），由此控制流体经所述阀从所述壳体的入口（6）向所述壳体的出口（7）的流入，

其中所述阀布置成使得所述阀的轴向垂直于所述套管的所述轴向延伸部。

2.根据权利要求1所述的井下流入控制系统，其特征在于，所述阀的所述轴向延伸部（30）与所述套管壁的厚度大致相同或小于所述套管壁的厚度。

3.根据权利要求1或2所述的井下流入控制系统，其特征在于，所述弹性元件（12，12A，12B）沿所述阀的与所述套管的所述轴向延伸部垂直的轴向有弹性，由此提供弹力。

4.根据前述权利要求中任一项所述的井下流入控制系统，其特征在于，所述壳体的所述入口沿所述套管的径向（34）从所述壳体的外表面（32）延伸到所述壳体的内表面（33），使得能够将所述流体定向在径向上。

5.根据前述权利要求中任一项所述的井下流入控制系统，还包括与所述阀对置并能够从打开位置滑动到关闭位置的套筒（26）。

6.根据权利要求5所述的井下流入控制系统，其特征在于，所述套管在所述套管的壁中的凹部（27）中来回滑动并形成所述壁厚的一部分。

7.根据前述权利要求中任一项所述的井下流入控制系统，包括用于将阀置于套管中的工具（101），所述工具包括：

-铣刀头，其可沿所述工具的径向延伸以在所述套管壁（102）中形成开口，

-用于在所述开口（103）中形成紧固凹部或螺纹的切削装置，以及

-用于将阀插入所述开口内的插入装置（104），诸如推动导向件。

8.一种根据权利要求1-6的可插入完井的套管壁内的井下流入控制阀，所述阀包括：

-壳体和沿所述壳体的轴向（29），以及

-弹性元件（12），其沿所述阀的轴向有弹性并垂直于所述套管的所述轴向延伸部，以提供用于控制流体经所述阀从所述壳体的入口（6）流向所述壳体的出口（7）的流动的弹力。

9.根据权利要求8所述的井下流入控制阀，还包括：

-活塞元件（8），其在所述壳体内滑动并且包括表面（9）和至少一个侧面（10），所述侧面邻接所述壳体并从所述表面朝壳体的所述出口延伸，所述表面对向所述入口并具有活塞孔（11），所述活塞孔允许来自所述入口的流体流经所述活塞孔并经所述出口流出，以及

-布置在所述壳体与所述活塞之间的弹性元件（12），

其中所述活塞元件的所述侧面能够至少部分地封闭所述出口，以便减少流体向所述套管内的流入。

10.根据权利要求8所述的井下流入控制阀，其特征在于，所述壳体具有座（35）且所述弹性元件是朝所述座促动以封闭开口的隔膜。

11.根据权利要求10所述的井下流入控制阀，其特征在于，所述隔膜包括至少一个阀开口（36）。

12.根据权利要求8所述的井下流入控制阀，还包括具有波纹管开口的波纹管，其中所述壳体包括在所述壳体内侧渐缩的突起（37）且所述波纹管开口布置在所述突起周围，以使得当所述波纹管伸展时，流体不能经所述波纹管开口进入，并当所述波纹管未伸展时允许流体经过所述波纹管开口并经所述阀的所述出口流出。

13.根据前述权利要求中任一项所述的井下流入控制阀，还包括唯一识别剂，诸如化学或放射性示踪剂。

14.根据前述权利要求中任一项所述的井下流入控制阀，所述阀包括气体检测装置、水检测装置或能够在密度低于或高于预定密度时关闭所述阀的密度检测装置。

15.一种用于将根据前述权利要求中任一项所述的井下流入控制阀装配在已有的井下套管内的方法，所述套管具有套管壁，所述方法包括以下步骤：

-将工具引入所述套管内并将所述工具下降到预定位置，

-在所述套管壁中提供开口，

-将所述井下流入控制阀插入所述开口内，并且

-将所述井下流入控制阀紧固在所述套管壁上。

16.根据权利要求15所述的方法，还包括以下步骤：为所述开口设置紧固装置，诸如螺纹，使得能够通过将所述阀旋拧到所述套管壁内而执行将所述阀紧固在所述套管壁上，或者所述开口设置有紧固装置，诸如机械锁止装置，所述紧固装置适合于与布置在所述阀上的相应的锁止装置相对应。

17.一种用于更换井下套管中的井下流入控制阀的方法，所述套管具有套管壁，所述方法包括以下步骤：

-将工具引入所述套管内并将所述工具下降到待更换的阀，

-从所述套管壁松开所述阀，

-从所述套管取回所述阀并由此暴露所述套管壁中的开口，

-将新阀插入所述开口内，以及

-将所述新阀紧固在所述套管壁上。

18.一种用于在生产期间在间隔开地布置在井下套管的套管壁中的多个流入控制阀当中检测根据权利要求8-14中任一项所述的特定井下流入控制阀的位置的方法，其中每个阀均包括唯一识别剂，所述方法包括以下步骤：

-为了定位唯一识别剂的存在的目的而分析流体，

-将对所述流体的分析与每个阀的所述唯一识别剂进行比较，以及

-基于所述比较而确定所述特定阀。

19.根据权利要求7所述的工具，其特征在于，用于在套管壁中取回阀的所述工具包括：

-用于在套管壁（102）中形成开口的铣刀头，

-用于在所述开口（103）中形成紧固凹部或螺纹的装置，以及

-用于将阀插入所述开口内的插入装置（104），或

-键装置（105），其用于被插入所述阀中的凹部内并用于旋松所述阀，或用于释放所述阀的所述紧固装置以便取回所述阀。

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