CN103917741A - 与地下井一起使用的可变流阻 - Google Patents

Abstract

一种与地下井一起使用的可变流阻系统可包括一结构，该结构响应流体混合物的流动而移位，由此对流体混合物的流动的阻力响应流体混合物中的期望流体对不期望流体的比率的改变而改变。另一系统可包括响应流体混合物的流动而旋转的一结构，以及使流体混合物相对于至少两个流动路径转向的流体开关。一种在地下井中可变地阻挡流动的方法可包括一结构响应流体混合物的流动而移位，以及对流体混合物的流动的阻力响应流体混合物中的期望流体对不期望流体的比率的改变而改变。可膨胀材料和翼型件可在可变流阻系统中使用。

Description

与地下井一起使用的可变流阻

技术领域

本发明主要涉及与地下井共同利用的设备和与地下井共同执行操作，并且在此描述的示例中，尤其提供一种用于可变地阻挡流动的设备和操作。

背景技术

在可变地阻挡流动的很多原因之中，包括：a)控制产出的流体，b)控制产出的流体的起源，c)防止地层损坏，d)一致性，e)控制注入的流体，f)控制哪个区域接收注入的流体，g)防止气锥或水锥，h)增产(stimulation)，等等。因此，应理解的是，需要不断地改进技术。

发明内容

在本发明中，提供多个系统和方法，这些系统和方法对结合井操作的可变地阻挡流体的流动的技术带来改进。以下描述一个示例，其中通过可变流阻系统改变流体流动的方向来改变流动阻力。以下描述了另一实施例，其中结构的变化改变了系统的流阻。

在一个描述的示例中，可变流阻系统可包括响应流体混合物的流动而移位的一结构。对流体混合物的流动的阻力响应流体混合物中的期望流体对不期望流体的比率的改变而改变。

在另一示例中，可变流阻系统可包括响应流体混合物的流动而旋转的一结构，以及使流体混合物相对于至少两个流动路径转向的流体开关。在本示例中，对流体混合物通过该系统的流动的阻力也响应流体混合物中的期望流体对不期望流体的比率的改变而改变。

在又一示例中，可变流阻系统可包括：流体混合物通过其流动的室，由此对流体混合物通过该室的流动的阻力响应沿通过该室的流动的方向的改变而变化；以及一材料，该材料响应流体混合物中的期望流体对不期望流体的比率的减小而膨胀。

在再一示例中，可变流阻系统可包括至少两个流动路径，由此对流体混合物通过该系统的流动的阻力响应流经流动路径的流体混合物的比例的改变而改变。在本示例中，翼型件响应流体混合物中的期望流体对不期望流体的比率的改变而改变流体混合物相对于流动路径的流动的转向。

另一示例包括在地下井中可变地阻挡流动的方法。该方法可包括一结构响应流体混合物的流动而移位，以及对流体混合物的流动的阻力响应流体混合物中的期望流体对不期望流体的比率的改变而改变。

当仔细考虑以下的本发明的代表性实施例的详细描述和附图时，这些和其他特征、优点和益处对于本领域普通技术人员将变得显而易见，其中相似的元件在多个附图中利用相同的附图标记指代。

附图说明

图1是能够实施本发明的原理的井系统以及相关方法的代表性的局部剖视图；

图2是能够实施本发明的原理的可变流阻系统的代表性的剖视图；

图3是沿图2的线3-3截取的可变流阻系统的代表性的剖视图；

图4是可变流阻系统的代表性的剖视图，在系统的室中具有旋转流；

图5和图6是可变流阻系统的另一构造的代表性的剖视图，与图6相比，图5中对流动的阻力更大；

图7是可变流阻系统的另一构造的代表性的剖视图；

图8是沿线8-8截取的图7的构造的代表性的剖视图；

图9是可变流阻系统的代表性的剖视图，与图9中的相比，图8中对流动的阻力更大；

图10和图11是可变流阻系统的另一构造的代表性的剖视图，与图10中的相比，图11中对流动的阻力更大；

图12是可变流阻系统的另一构造的代表性的剖视图；

图13是沿线13-13截取的图12的构造的代表性的剖视图；

图14是可变流阻系统的另一构造的代表性的剖视图；

图15和图16是可以与可变流阻系统一起使用的流体开关构造的代表性的剖视图；

图17和图18是可变流阻系统的另一构造的代表性的剖视图，图17是沿图18的线17-17截取的；

图19是可以与可变流阻系统一起使用的流室的代表性的剖视图；

图20-图27是可以与可变流阻系统一起使用的额外的流体开关构造的代表性的剖视图。

具体实施方式

图1中代表性地示出与井一起使用的系统10，该系统能够实施本发明的原理。如图1中描绘的，井眼12具有从套管16向下延伸的通常竖直的无套管区段14，以及通过地层20延伸的通常水平的无套管区段18。

管柱22(诸如产出管柱)被安装在井眼12中。多个井滤网24、可变流阻系统25和封隔器26在管柱22中相互连接。

封隔器26密封管柱22与井眼区段18之间径向地形成的环空28。以这种方式，流体30可经由相邻的一对封隔器26之间的环空28的隔离部分而从地层20的多个间隔带或区域产出。

位于各个相邻的一对封隔器26之间的井滤网24和可变流阻系统25在管柱22中相互连接。井滤网24过滤从环空28流入管柱22的流体30。可变流阻系统25基于流体的某些特性而可变地限制进入管柱22中的流体30的流动。

在该点处，应注意到的是，系统10在附图中被示出，并且在此仅仅被描述为能够利用本发明的原理的多种系统中的一个示例。应清楚地理解的是，本发明的原理绝不限于附图中描绘的或者在此描述的系统10的任何细节，或者其部件。

例如，对于井眼12，符合本发明的原理不必包括通常竖直的井眼区段14或者通常水平的井眼区段18。在其他示例中，由于流体可注入到地层中，流体既可注入到地层中也可从地层产出，等等，所以流体30不必仅从地层20产出。

井滤网24和可变流阻系统25的每一个不必位于各个相邻的一对封隔器26之间。单个可变流阻系统25不必一定与单个井滤网24共同使用。可以采用这些部件的任何数量、配置和/或组合。

可变流阻系统25不必与单个井滤网24一起使用。例如，在注入操作中，注入的流体可流经可变流阻系统25，而不流经井滤网24。

井滤网24、可变流阻系统25、封隔器26或管柱22的任何其他部件不必位于井眼12的无套管区段14、18中。井眼12的任何区段可以是有套管的或无套管的，并且管柱22的任何部分可位于井眼的无套管区段或有套管区段，这都符合本发明的原理。

因此，应清楚地理解，本发明描述了如何制造和使用某些示例，但是本发明的原理不限于那些示例的任何细节。取而代之，通过使用从本发明获得的知识，那些原理能够被应用到多种其他示例。

本领域技术人员应理解的是，能够调节从地层20的每个区域进入管柱22中的流体30的流动是有益的，例如，以便防止地层中的水锥32或气锥34。用于井中的流量调节的其他用途包括，但不限于，平衡来自(或注入到)多个区域的产出；使不期望流体的产出或注入最小化；使期望流体的产出或注入最大化；传递信号，等等。

在以下描述的示例中，流经流阻系统25的阻力能够按需求和/或响应特定条件而选择性地改变。例如，当安装管柱22的同时，以及在砾石充填操作期间，通过系统25的流动可被相对地限制，但是当从地层20产出流体30时，通过系统的流动可相对地不受限制。作为另一示例，通过系统25的流动可在蒸汽驱操作中表示蒸汽突破的升高温度下被相对地限制，但是通过系统的流动可在降低的温度下相对地不受限制。

如果流体速度或密度增大，则以下更全面地描述的可变流阻系统25的示例还可增大对流动的阻力(例如，以使多个区域之中的流动平衡，防止水锥或气锥，等等)，或者如果流体粘度减小，则还可增大对流动的阻力(例如，以在产油井中限制诸如水或气等不期望流体的流动)。相反，如果流体速度或密度减小，或者如果流体粘度增大，这些可变流阻系统25能够减小对流动的阻力。

流体是期望流体还是不期望流体取决于所进行的产出或注入操作的目的。例如，如果期望从井中产出油，而不希望产出水或气，那么油是期望流体，而水和气是不期望流体。如果期望将蒸汽代替水注入，那么蒸汽是期望流体，而水是不期望流体。如果期望产出碳氢化合物气体而不是水，那么碳氢化合物气体是期望流体，而水是不期望流体。

应注意的是，在井下温度和压力下，碳氢化合物气体能够实际上完全地或部分地处于液相。因此，应理解的是，当术语“气体”在此处使用时，超临界相、液相和/或气相都被包括在该术语的范围内。

现在额外地参照图2，其代表性地示出了一个可变流阻系统25和一个井滤网24的一部分的尺寸放大的剖视图。在本示例中，流体混合物36(其可包括一种或多种流体，如油和水、液体水和蒸汽、油和气、气和水、油、水和气，等等)流入井滤网24，从而被过滤，并且之后流入可变流阻系统25的入口38。

流体混合物可包括一种或多种不期望的或期望的流体。蒸汽和液体水两者能够被结合在流体混合物中。作为另一示例，油、水和/或气能够被结合在流体混合物中。

通过可变流阻系统25的流体混合物36的流动基于流体混合物的一个或多个特性(诸如粘度、速度、密度，等等)而被阻挡。之后，流体混合物36从可变流阻系统25经由出口40被排放到管柱22的内部。

在其他示例中，井滤网24可不与可变流阻系统25共同使用(例如，在注入操作中)，流体混合物36可通过井系统10的多个元件沿相反方向流动(例如，在注入操作中)，单个可变流阻系统可与多个井滤网共同使用，多个可变流阻系统可与一个或多个井滤网一起使用，流体混合物可从环空或管柱之外的井区域接收或排放到该区域中，流体混合物可在流经井滤网之前流经可变流阻系统，任何其他部件可在井滤网和/或可变流阻系统的上游或下游相互连接，等等。因此，应理解的是，本发明的原理不限于图2中描绘的和在此描述的示例的所有细节。

虽然图2中描绘的井滤网24是本领域技术人员公知为绕线式井滤网的类型，但是任何其他类型的井滤网(如烧结的、膨胀的、预充填的、金属网的，等等)或井滤网的组合可在其他示例中使用。如果需要的话，额外的部件(如护罩(shrouds)、分流管(shunt tubes)、线路、仪器、传感器、流入控制装置，等等)也可使用。

可变流阻系统25在图2中以简化的形式被描绘，但是在优选的示例中，系统可包括用于执行各种功能的多个通道和装置，如以下更全面地描述的。另外，系统25优选地关于管柱22至少部分地周向延伸，或者系统可形成在作为管柱的部件相互连接的管状结构的壁中。

在其他示例中，系统25可不关于管柱周向地延伸，或者不形成在管状结构的壁中。例如，系统25可形成为平坦的结构，等等。系统25可处于附接到管柱22的单独的壳体中，或者其可取向为使得出口40的轴线平行于管柱的轴线。系统25可位于测井管柱(logging string)上，或者附接到形状非管状的装置。系统25的任何取向或构造可符合本发明的原理而使用。

现在额外地参照图3，其代表性地示出了沿图2的线3-3截取的可变流阻系统25的剖视图。图3中描绘的可变流阻系统25的示例可在图1和图2的井系统10中使用，或者它可在其他井系统中使用，这都符合本发明的原理。

在图3中，可看见流体混合物36从入口38经由通道44、入口流动路径46、48以及流室50流动到出口40。流动路径46、48是通道44的分支并且在入口52、54处贯穿室50。

虽然在图3中流动路径46、48从入口通道44以近似相同的角度岔开，在其他示例中，流动路径46、48相对于通道44可以是不对称的。例如，与流动路径46相比，流动路径48可从入口通道44岔开更小的角度，使得更多的流体混合物36将流经流动路径48而进入到室50，反之亦然。

对通过系统25的流体混合物36的流动的阻力取决于经由各个流动路径46、48以及入口52、54流入室中的流体混合物的比例。如图3中描绘的，近似一半的流体混合物36经由流动路径46和入口52流入室50，并且约一半的流体混合物经由流动路径48和入口54流入室。

在这种情况下，通过系统25的流动是相对不受限的。流体混合物36能够在室50中的多个叶片式结构56之间、在流向出口40的途中容易地流动。

现在额外地参照图4，系统25以另一构造被代表性地示出，其中与图3的构造相比，通过系统的流阻增大。系统25的流阻中的这种增大可以是由于流体混合物36的属性的改变导致的，或者由于系统25的构造的改变导致的，等等。

与经由入口54流入室的比例相比，更大比例的流体混合物36流经流动路径46，并且经由入口52流入室50。当大部分流体混合物36经由入口52流入室50时，流体混合物趋于在室中逆时针旋转(如图4中所观察到的)。

结构56设计为促进室50中的这种旋转流动，结果，流体混合物36的流动中的更多能量被消耗。因此，与图3的构造相比，图4中对通过系统25的流动的阻力增大了。

虽然在图3和图4中，流室50具有多个入口52、54，但是可以使用任何数量(包括一个)入口，这都符合本发明的范围。例如，在序列号为12/792117、于2010年6月2日提交的美国专利申请中，流室被描述为仅具有单个入口，但是通过室的流动的阻力根据大部分流体混合物经由哪个流动路径进入室而变化。

可变流阻系统25的另一构造在图5和图6中代表性地示出。在该构造中，通过系统25的流阻能够由于流体混合物36的属性的改变而变化。

在图5中，流体混合物36具有相对地较高的速度。当流体混合物36流经通道44时，它经过形成在通道的一侧中的多个室64。每个室64均与压力操作的流体开关66连通。

以流体混合物36在通道44中提高的速度，由于流体混合物流经室64，减小的压力将施加到流体开关66，并且流体混合物将受影响而流向分支流动路径48，如图5中描绘。大多数流体混合物36经由入口54流入室50，并且通过系统25的流阻增大。更多的流体混合物36将以更低的速度和更大的粘度经由入口52流入室50中，并且通过系统25的流阻由于室中的旋转流减少而减小。

在图6中，室50中的流体混合物36的旋转流减少，并且对通过系统25的流动的阻力因此也减小。应注意的是，如果通道44中的流体混合物36的速度减小，或者如果流体混合物的粘度增大，则流体混合物的一部分能够流入室64中，并且流到流体开关66，这导致流体混合物更多地朝向流动路径46流动。

在流体混合物36的相对高速度、低粘度和/或高密度的情况下，大多数流体混合物将经由流动路径48流动到室50，如图5中描绘的，并且这样的流动将被更多地限制。在流体混合物36的相对低速度、高粘度和/或低密度的情况下，大多数流体混合物将经由流动路径46流动到室50，如图6中描绘的，并且这样的流动将被更少地限制。

如果油是期望流体而水是不期望流体，那么应理解的是，当期望流体对不期望流体的比率增大时，图5和图6的系统25将导致对通过系统的流体混合物36的流动的阻力减小，而当期望流体对不期望流体的比率减小时，将导致对流动的阻力增大。这是由于与水相比，油具有更高的粘度和更小的密度。由于它的更高的粘度，对于越过系统25的给定压差而言，油通常还以比水慢的速度流动。

然而，在其他示例中，室50和结构56还可构造成(例如，与它们在图5和图6的构造中相反)，使得通过流动路径46的大部分流体混合物36的流动与通过流动路径48的大部分流体混合物的流动相比被更多地限制。根据其构造，期望流体对不期望流体的比率的增大能够导致对通过系统25的流动的限制更大或更小。因此，本发明的范围绝不限于在此描述的特定的流阻系统25的细节。

在图3和图4的构造中，大部分流体混合物36将继续经由流动路径46、48中的一个流动(由于柯恩达效应)，或者将相对均等地经由流动路径46、48两者流动，除非来自通道44的流动的方向被改变。在图5和图6的构造中，来自通道44的流动的方向能够借助流体开关66改变，这会影响流体混合物36流向两个流动路径46、48中的一个。在其他示例中，如果需要的话，可使用更多或更少数量的流动路径。

在以下进一步的描述中，描述了用于影响通过系统25的流体混合物36的流动的方向、以及可变地阻挡流体混合物的流动的另外的技术。这些技术可与图3-6的构造结合而使用，或者它们可与其他类型的可变流阻系统一起使用。

现在额外地参照图7-9，可变流阻系统25的另一构造被代表性地示出。该构造在一些方面与图3-6的构造相似，然而，作为流室50的替代，图7-9的构造使用结构58，该结构58响应流经流动路径46、48的流体混合物36的比例(也就是，流经一个流动路径的流体混合物与流经另一流动路径的流体混合物的比率)的改变而移位。

例如，在图8中，大部分流体混合物36经由流动路径48流动，并且冲击到结构58的该流动导致该结构移位到这样的流动被越来越多地限制的位置。应注意的是，在图8中，结构58自身几乎完全地阻挡流体混合物36流动到出口40。

在图9中，大部分流体混合物36经由流动路径46流动，并且作为响应，结构58移位到系统25中的流动限制减小的位置。在图9中，结构58对流体混合物36流动到出口40的阻挡并不像图8中那样阻挡得那么多。

在其他的示例中，结构58自身可不阻挡流体混合物36的流动，并且该结构(例如，利用弹簧、压缩气体、其他偏置装置，等等)可朝向图8和/或图9的位置偏置，从而改变必须流经特定流动路径46、48的流体混合物36的比例，从而使该结构移位。优选地，流体混合物36不必专门地仅流经流动路径46、48中的一个，从而使结构58移位到特定位置，而是如果需要的话，可以实施这样的设计。

结构58经由连接件60安装。优选地，连接件60用来固定结构58，并且还用来经受越过从流动路径46、48到出口40的结构而施加的压差。当流体混合物36流经系统25时，该压差能够存在，并且连接件60能够承受施加到结构58的合力，同时仍然允许该结构响应经由流动路径46、48的流动的比例的改变而自由地移位。

在图8和图9的示例中，连接件60被绘示为枢转的或旋转的连接件。然而，在其他示例中，连接件60可以是刚性的、滑动的、平移的或者其他类型的连接件，从而允许结构58沿周向、轴向、纵向、横向、径向等方向中的任意一个移位。

在一个示例中，连接件60可以是刚性的连接件，具有在连接件与结构58之间延伸的柔性的梁62。梁62可以是柔性的，替代连接件60的旋转，从而允许结构58移位，并且提供图8的朝向较多限制的位置、图9的朝向较少限制的位置或者朝向任何其他位置(例如，较多限制的位置与较少限制的位置之间的位置，等等)的偏置力。

图7-9的构造与图3-6的构造的另一区别在于，图7-9的构造利用具有多个控制通道68、70的流体开关66。相比之下，图3和图4的构造并不具有受控的流体开关，而图5和图6的构造利用具有单个控制通道68的流体开关66。然而，应理解的是，任何流体开关和任何数量的控制通道可与任何可变流阻系统25的构造一起使用，这都符合本发明的范围。

如图7中描绘的，当通过控制通道68的流动72流向流体开关时，和/或当控制通道70中的流动74离开流体开关时，流体开关66引导流体混合物36流向流动路径46。当通过控制通道68的流动72离开流体开关时，和/或当控制通道70中的流动74流向流体开关时，流体开关66引导流体混合物36流向流动路径48。

因此，由于流经流动路径46、48的流体混合物36的比例能够响应通过控制通道68、70的流动72、74而被流体开关66改变，之后对通过系统25的流体混合物36的流动的阻力能够通过改变通过控制通道的流动而改变。为了该目的，控制通道68、70可连接到多种装置中的任何一个，用于影响通过控制通道的流动72、74。

例如，图5和图6的构造的室64可连接到控制通道68或70，并且另一组室或另一装置可连接到另一控制通道。通过控制通道68、70的流动72、74可响应流体混合物36的一个或多个属性(如密度、粘度、速度，等等)的改变而自动地改变，流动可局部地被控制(例如，响应传感器测量，等等)，或者流动可(例如，从地表面、另一远程位置，等等)被远程地控制。可使用控制通过控制通道68、70的流动72、74的任何技术，这都符合本发明的范围。

优选地，当流体混合物36具有增大的期望流体对不期望流体的比率时，流动72朝向流体开关66，和/或流动74离开流体开关，使得更多的流体混合物将被流体开关引导为流向流动路径46，从而减小对通过系统25的流动的阻力。相反地，当流体混合物36具有减小的期望流体对不期望流体的比率时，流动72优选地离开流体开关66，和/或流动74优选地朝向流体开关，使得更多的流体混合物将被流体开关引导为流向流动路径48，从而增大对通过系统25的流动的阻力。

现在额外地参照图10和图11，可变流阻系统25的另一构造被代表性地示出。在该构造中，结构58关于连接件60旋转，从而在较少限制的流动位置(图10)与较多限制的流动位置(图11)之间改变。

如在图7-9的构造中，图10和图11的构造具有向流动路径46、48两者中的流动暴露的结构58。根据这些流动的比例，结构58能够移位到图10和图11的位置中的任何一个(或者移位到那些位置之间的任何位置)。图7-11的构造中的结构58能够被偏向任何位置，或者可释放地保持在任何位置，从而调整将该结构移位到另一位置所需的通过流动路径46、48的流动的比例。

现在额外地参照图12和图13，可变流阻系统25的另一构造被代表性地示出。在该构造中，结构58位于连接到流动路径46、48的流室50中。

在图12和图13的示例中，流体混合物36通过流动路径46流动的大部分导致结构58关于连接件60旋转到一位置，在该位置处，结构56之间的流动(上述结构包括本示例中沿周向延伸的叶片)不被结构58阻挡。然而，如果大部分流动通过流动路径48流到流室50，则结构58将旋转到结构58大体上阻挡结构56之间的流动的位置，从而增大流阻。

现在额外地参照图14，可变流阻系统25的另一构造被代表性地示出。在本示例中，与图12和图13的构造相比，流动路径46更多地沿径向而不是沿切向连接到室50。

另外，结构56、58间隔开以允许流体混合物36从入口54到出口40相对直接的流动。当流体混合物中具有增大的期望流体对不期望流体的比率时，该构造在流体混合物36被流体开关66引导向流动路径46的情况下是尤其有益的。

在本示例中，流经流动路径48的流体混合物36的比例增大将导致流动在室50中更多的旋转，从而消耗更多能量并且越来越多地限制流动，这将导致结构58旋转到更多地限制结构56之间的流动的位置。该情形优选地在流体混合物36中的期望流体对不期望流体的比率减小时发生。

现在额外地参照图15和图16，流体开关66的额外的构造被代表性地示出。这些构造中的流体开关66具有阻挡装置76，阻挡装置76关于连接件78旋转，以当流体开关将流动引导向另一流动路径时越来越多地阻挡通过流动路径46、48中的一个的流动。这些流体开关66的构造可在任何系统25的构造中使用。

在图15的示例中，控制通道流动72、74的任何一者或两者会影响流体混合物36朝向流动路径46流动。由于该流动朝向流动路径46撞击到阻挡装置76上，所以阻挡装置旋转到另一流动路径48被完全地或部分地阻挡的位置，从而影响甚至更大比例的流体混合物经由流动路径46流动，而不经由流动路径48流动。然而，如果控制通道流动72、74中的一者或两者影响流体混合物36而流向流动路径48，撞击到阻挡装置76上的该流动将使阻挡装置旋转到另一流动路径46被完全地或部分地阻挡的位置，从而影响甚至更大比例的流体混合物经由流动路径48流动而非经由流动路径46流动。

在图16的示例中，控制通道流动72、74中的一者或两者影响阻挡装置76越来越多地阻挡流动路径46、48中的一个。因此，增大的比例的流体混合物36将流经被装置76较少地阻挡的流动路径46、48。当流动72、74中的任何一者或两者影响阻挡装置76以越来越多地阻挡流动路径46时，阻挡装置旋转到另一流动路径48未被阻挡的位置，从而影响更大比例的流体混合物经由流动路径48而非经由流动路径46流动。然而，如果控制通道流动72、74中的任何一者或两者影响阻挡装置76朝向流动路径48旋转，另一流动路径46将不被阻挡，并且更大比例的流体混合物36将经由流动路径46流动，而非经由流动路径48流动。

通过增大流经流动路径46或48的流体混合物36的比例，系统25的运行会更有效率地进行。例如，当流体混合物36中的期望流体对不期望流体的比率低到不可接受时，对通过系统25的流动的阻力能够容易地增大，并且当流体混合物具有相对较高的期望流体对不期望流体的比率时，对通过系统的流动的阻力能够容易地减小。

现在额外地参照图17和图18，系统25的另一构造被代表性地示出。该构造在一些方面相似于图12和图13的构造，且相似之处在于结构58在室50中旋转从而改变对流动的阻力。结构58的旋转方向取决于更大比例的流体混合物36是流经流动路径46还是流动路径48。

在图17和图18的示例中，结构58包括流体混合物36撞击到其上的叶片80。因此，室50中的旋转流撞击到叶片80上，并且使结构58偏置以在该室中旋转。

当结构58处于图17和图18中描绘的位置时，开口82与开口84对齐，并且该结构不会实质上阻挡来自室50的流动。然而，如果结构58旋转到开口82、84不对齐的位置，那么该结构将越来越多地阻挡来自室50的流动，并且对流动的阻力将增大。

虽然在以上描述的特定示例中，结构58通过枢转或旋转移位，应理解的是，该结构可合适地设计为沿任何方向移位从而改变通过系统25的流阻。在多个示例中，结构58可沿周向、轴向、纵向、横向和/或径向移位。

现在额外地参照图19，室50的另一构造被代表性地示出。图19的室50可与系统25的任何构造一起使用。

图19的室50与在此描述的其他室之间的差别在于可膨胀的材料86被设置在该室的入口52、54处，而且可膨胀的材料88围绕出口40被设置。优选地，可膨胀的材料86、88响应与不期望流体(诸如水或气，等等)接触而膨胀，并且响应与期望流体(诸如液体碳氢化合物、气，等等)接触而不膨胀。然而，在其他示例中，材料86、88可响应与期望流体接触而膨胀。

在图19的示例中，入口52、54处的可膨胀的材料86被成型为像叶片或翼型件的形状，使得当材料膨胀时，流体混合物36受到影响而更旋转地流经室50(如箭头36a所示)，而不是更径向地流经室50(如箭头36b所示)。由于当室50中具有更多的旋转流时，更多能量被消耗，这导致对通过系统25的流动的阻力更大。

可膨胀的材料88围绕出口40设置为使得，当流体混合物36中的期望流体对不期望流体的比率减小时，材料将膨胀，从而越来越多地限制通过出口的流动。因此，可膨胀的材料88能够越来越多地阻挡通过系统25的流动，以响应与不期望流体的接触。

应理解的是，可膨胀的材料86改变通过室50的流体混合物36的流动方向，从而改变流阻，并且可膨胀的材料88选择性地阻挡通过系统的流动，从而改变流阻。在其他示例中，可膨胀的材料86可改变除了入口52、54之外的位置处的流动的方向，并且可膨胀的材料88能够阻挡除了出口40之外的位置处的流动，这都符合本发明的范围。

图19的示例中的可膨胀的材料86、88允许流阻随着流体混合物36中的期望流体对不期望流体的比率减小而增大。然而，在其他示例中，可膨胀的材料86、88可响应与期望流体的接触而膨胀，或者通过系统25的流阻可随着流体混合物36中的期望流体对不期望流体的比率减小而减小。

术语“膨胀”以及相似的术语(如“可膨胀的”)在此用于表示可膨胀的材料的体积的增大。典型地，该体积的增大是由于活化剂的分子成分结合到可膨胀的材料自身中，但是如果需要的话，可使用其他膨胀机构或技术。应注意到的是，膨胀与扩张不同，尽管材料可能因为膨胀而扩张。

引起可膨胀材料的膨胀的活化剂可以是碳氢化合物流体(如油或天然气，等等)，或者非碳氢化合物流体(如水或蒸汽，等等)。在井系统10中，可膨胀的材料可当流体混合物36包括活化剂时(例如，当活化剂从围绕井眼的地层20进入井眼12时；当活化剂被循环到系统25时；或者当活化剂在井下被释放时，等等)发生膨胀。作为响应，可膨胀的材料86、88膨胀，并且因此改变通过系统25的流阻。

引起可膨胀的材料膨胀的活化剂可以被包含在任何类型的流体中。活化剂可自然地存在于井中，或者它可与系统25一起运送，当期望时单独地运送或流动而与井中的可膨胀的材料接触。可使用将活化剂与可膨胀的材料接触的任何方式，这都符合本发明的范围。

各种可膨胀的材料(这些材料当与水和/或碳氢化合物流体接触时发生膨胀)对于本领域技术人员是公知的，因此在此没有提出这些材料的全部列表。可膨胀的材料的部分列表可在美国专利No.3385367和No.7059415以及美国公开申请No.2004-0020662中找到，它们的全部公开内容在此通过该援引而被并入。

作为另一替代，可膨胀的材料中可具有坚固的空腔部(substantial portionof cavities)，这些空腔在表面条件下被压缩或萎陷。然后，在以较高的压力被放置在井中之后，该材料借助空腔填充流体而膨胀。

这种类型的装置和方法可以在希望使可膨胀的材料在存在有气体而非油或水时发生膨胀的情况下使用。适当的可膨胀的材料在美国公开申请No.2007-0257405中被描述，其全部公开内容在此通过援引而被并入。

系统25中使用的可膨胀的材料可通过将碳氢化合物扩散到可膨胀的材料中而发生膨胀，或者在水膨胀材料的情况下，通过使水被超级吸收材料(诸如纤维素、泥土，等等)吸收和/或通过与类盐材料的渗透活动而发生膨胀。如果需要的话，碳氢化合物、水和天然气的可膨胀材料可结合。

可膨胀的材料可由于流体中存在离子而发生膨胀。例如，聚合物水凝胶将由于流体的PH值的改变而膨胀，这是对流体中的氢离子(或者相等地，流体中的氢氧化物、OH、离子的浓度)的测量。流体中的盐离子也可能造成膨胀。这样的可膨胀的材料可根据流体中的氯化物、钠、钙和/或钾离子的浓度而发生膨胀。

因此，应清楚地理解的是，当接触预定的活化剂时发生膨胀的任何可膨胀的材料可被使用，这都符合本发明的范围。可膨胀的材料还可响应与多种活化剂中的任何一种接触而膨胀。例如，可膨胀的材料可当接触碳氢化合物流体时和/或当接触水时和/或当接触特定离子时发生膨胀。

现在额外地参照图20-27，流体开关66的额外的构造被代表性地示出。这些流体开关66的构造可在任何系统25的构造中使用。

在图20的示例中，流体开关66包括翼型件90。翼型件90关于枢转连接件92旋转。优选地，翼型件90被偏置(例如，利用扭力弹簧、磁性偏置装置、致动器，等等)，使得它初始将流体混合物36的流动引向流动路径46、48中的一个。在图20中，翼型件90被设置为将流体混合物36导向流动路径48。

本领域技术人员应理解的是，随着流动的速度增大，由翼型件90产生的提升力也增大，并且最终能够克服施加到翼型件上的偏置力，允许翼型件关于连接92枢转到翼型件将流体混合物36导向另一流动路径46的位置。由翼型件90产生的提升力还可根据流体混合物的其他属性(例如，密度、粘度，等等)而变化。

因此，翼型件90允许流体开关66自动地运行，以响应流体混合物36的属性的改变。作为磁性偏置装置94的替代，翼型件90自身可由磁性材料制造。

磁性偏置装置94、96、98能够用于使翼型件90偏向翼型件将流体混合物36导向流动路径46、48的一个或两个位置。磁性偏置装置96、98还可位于它们示出的位置的上游或下游，并且如果需要的话，它们能够延伸到流动路径46、48中。磁性偏置装置94、96、98(或其他类型的偏置装置)可用于使翼型件90偏向任何位置，这都符合本发明的范围。

在图21的构造中，使用多个翼型件90。如示出的，使用两个翼型件90，但是应理解的是，在其他的示例中可使用任何数量的翼型件。

翼型件90可被约束成一起枢转(例如，借助机械联动装置、同步的步进电机，等等)，或者可允许翼型件彼此独立地枢转。如图21中描绘的，扭转偏置力100施加到每个翼型件90。该偏置力100可借助任何适当的装置(诸如，一个或多个旋转的致动器、扭力弹簧、偏置装置96、98，等等)施加。

在图22的构造中，多个翼型件90彼此同时横向地和纵向地间隔开。另外，翼型件90能够沿横向和纵向102、104移位(例如，利用线性致动器，等等)，从而按照需要定位翼型件。

在图23的构造中，多个翼型件90被纵向地间隔开。在一些示例中，翼型件90可彼此直接地内联。

在图23的示例中，上游翼型件90引导流体混合物36的流动，使得它被有利地导向下游翼型件。然而，其他目的可通过纵向地间隔开翼型件90而实现，这都符合本发明的范围。

在图24的构造中，翼状表面在流体开关66的壁上形成。以这种方式，流体混合物36优选地在特定条件(例如，高流速、低粘度，等等)下被导向流动路径48。然而，在其他条件(例如，低流速、高粘度，等等)下，流体混合物36能够相对均等地流动到流动路径46、48。

在图25的示例中，楔形堵塞件106位于翼型件90的上游。堵塞件106用来影响流体混合物36在翼型件90上流动。堵塞件106还可以是用于将偏置力施加到翼型件90的磁性装置。

在图26的示例中，柱形突出部108位于流体开关66的相对横向两侧。柱形突出部108用来影响流体混合物36在翼型件90上流动。柱形突出部108还可以是用于将偏置力施加到翼型件90的磁性装置(如，磁性偏置装置96、98)。

在图27的示例中，柱形堵塞件110位于翼型件90的上游。堵塞件110用来影响流体混合物36在翼型件90上流动。堵塞件110还可以是用于将偏置力施加到翼型件90的磁性装置。

现在应充分地理解的是，本发明对与井操作一起的可变地阻挡流动的技术领域提供了重要的进步。在以上描述的多个示例中，当流体混合物36中具有相对较大的期望流体对不期望流体的比率时，流阻能够可靠地且有效率地增大，和/或当流体混合物中具有减小的期望流体对不期望流体的比率时，流阻能够减小。

以上描述了用于与地下井一起使用的可变流阻系统25。在一个示例中，一种系统25包括响应流体混合物36的流动而移位的结构58，由此对流体混合物36的流动的阻力响应流体混合物36中的期望流体对不期望流体的比率的改变而改变。

结构58可沿多个方向暴露于流体混合物36的流动，并且对流动的阻力可响应沿那些方向流动的流体混合物36的比例的改变而改变。

结构58能够因流体混合物36沿一个方向更多地流动而沿该方向被更多地偏置，并且结构58能够因流体混合物36沿第二方向更多地流动而沿该另一方向被更多地偏置。

第一和第二方向可以是相反方向。这些方向可包括含有周向、轴向、纵向、横向和径向的组中的至少一个。

系统25可包括流体开关66，该流体开关将流体混合物36的流动导向至少两个流动路径46、48。

结构58可以因流体混合物36更多地通过第一流动路径46的流动而沿一个方向被更多地偏置，并且该结构可以因流体混合物36更多地通过第二流动路径48的流动而沿另一方向被更多地偏置。

结构58可以枢转或旋转，并且因此改变对流动的阻力，以响应流经第一和第二流动路径46、48的流体混合物36的比例的改变。

结构58可旋转，并且因此改变对流动的阻力，以响应期望流体对不期望流体的比率的改变。

流体开关66可包括阻挡装置76，阻挡装置76至少部分地阻挡通过第一和第二流动路径46、48中的至少一个的流体混合物36的流动。阻挡装置76可越来越多地阻挡第一和第二流动路径46、48中的一个，以响应朝向第一和第二流动路径46、48中的另一个的流体混合物36的流动。

流体开关66可将流体混合物36的流动导向第一和第二流动路径46、48中的一个，以响应阻挡装置76越来越多地阻挡第一和第二流动路径46、48中的另一个。

系统25可包括翼型件90，翼型件90响应期望流体对不期望流体的比率的改变而使流体混合物36的流动转向。

系统25可包括材料86、88，材料86、88响应期望流体对不期望流体的比率的减小而膨胀，由此增大对流动的阻力。

在一些示例中，对流动的阻力响应期望流体对不期望流体的比率的增大而减小。在一些示例中，对流动的阻力响应期望流体对不期望流体的比率的减小而增大。

以上还描述了另一可变流阻系统25的示例，其中结构58响应流体混合物36的流动而旋转，并且流体开关66使流体混合物36相对于至少第一和第二流动路径46、48转向，并且对通过系统25的流体混合物36的流动的阻力响应流体混合物36中的期望流体对不期望流体的比率的改变而改变。

结构58可暴露于流体混合物36的通过第一和第二流动路径46、48的流动，并且对流动的阻力可响应流经第一和第二流动路径46、48的流体混合物36的比例的改变而改变。

在另一示例中，可变流阻系统25可包括流体混合物36流经的室50，由此对通过室50的流体混合物36的流动的阻力响应沿通过室50的流动的方向的改变而改变。材料86、88响应流体混合物36中的期望流体对不期望流体的比率的减小而膨胀。

对流动的阻力能够当材料86、88膨胀时增大或减少。

当材料86、88膨胀时，材料86、88可越来越多地影响流体混合物36以螺旋地流经室50。

当材料88膨胀时，材料88可越来越多地阻挡通过系统25的流体混合物36的流动。

当材料36膨胀时，材料86可使流体混合物36的流动越来越多地转向。

系统25还可包括结构25，结构25响应流体混合物36的流动而移位，由此对流体混合物36的流动的阻力响应期望流体对不期望流体的比率的减小而增大。结构58可响应期望流体对不期望流体的比率的改变而旋转。

以上描述的另一可变流阻系统25的示例可包括至少第一和第二流动路径46、48，由此对通过系统25的流体混合物36的流动的阻力响应流经第一和第二流动路径46、48的流体混合物36的比例的改变而改变。一个或多个翼型件90可响应流体混合物36中的期望流体对不期望流体的比率的改变而改变流体混合物36相对于第一和第二流动路径46、48的流动的转向。

翼型件90可响应流体混合物36中的期望流体对不期望流体的比率的改变而旋转。

翼型件90可响应流体混合物36的粘度、速度和/或密度的改变而改变转向。

系统25可包括在翼型件90上施加磁力的磁性偏置装置94、96或98，由此翼型件90使流体混合物36朝向第一和第二流动路径46、48中的对应的一个转向。系统25可包括在翼型件90上施加磁力的第一和第二磁性偏置装置94、96，由此翼型件90使流体混合物36朝向第一和第二流动路径46、48中的各自的一个转向。

系统25可包括结构58，该结构58响应流体混合物36的流动而移位，由此对流体混合物36的流动的阻力响应期望流体对不期望流体的比率的减小而增大。系统25可包括结构58，该结构58响应期望流体对不期望流体的比率的改变而旋转。

系统25可包括多个翼型件90。翼型件90可被约束成一起旋转，或者它们可被允许彼此独立地移位。翼型件90相对于第一和第二流动路径46、48横向地和纵向地可移动。翼型件90可被横向地和/或纵向地间隔开。

以上还描述了一种在地下井中可变地阻挡流动的方法。在一个示例中，该方法可包括结构58响应流体混合物36的流动而移位，以及对流体混合物36的流动的阻力响应流体混合物中的期望流体对不期望流体的比率的改变而改变。

该方法可包括将结构58暴露于流体混合物36沿至少第一和第二方向的流动。对流动的阻力还可响应沿第一和第二方向流动的流体混合物36的比例的改变而改变。

结构58可以因流体混合物36越来越多地沿第一方向流动而越来越多地沿第一方向偏置，而且结构58可以因流体混合物36越来越多地沿第二方向流动而越来越多地沿第二方向偏置。

第一方向可与第二方向相反。第一和第二方向可包括周向、轴向、纵向、横向和径向的任何一个。

该方法可包括流体开关66，流体开关66将流体混合物36的流动导向至少第一和第二流动路径46、48。结构58可以因流体混合物36越来越多地通过第一流动路径46流动而越来越多地沿第一方向偏置，而且结构58可以因流体混合物36越来越多地通过第二流动路径48流动而越来越多地沿第二方向偏置。

结构58移位可包括结构58枢转或旋转，从而改变对流动的阻力，以响应流经第一和第二流动路径46、48的流体混合物36的比例的改变。

结构58移位可包括结构58旋转，从而改变对流动的阻力，以响应期望流体对不期望流体的比率的改变。

该方法可包括流体开关66的阻挡装置76，该阻挡装置76至少部分地阻挡流体混合物36通过第一和第二流动路径46、48中的至少一个的流动。阻挡装置76可越来越多地阻挡第一和第二流动路径46、48中的一个，以响应流体混合物朝向第一和第二流动路径46、48中的另一个的流动。

流体开关66可将流体混合物36的流动导向第一和第二流动路径46、48中的一个，以响应阻挡装置76越来越多地阻挡第一和第二流动路径46、48中的另一个。

该方法可包括翼型件90，翼型件90响应期望流体对不期望流体的比率的改变而使流体混合物36的流动转向。

该方法可包括材料86、88，材料86、88响应期望流体对不期望流体的比率的减小而膨胀。对流动的阻力的改变可包括对流动的阻力响应材料86、88的膨胀而增大。

对流动的阻力的改变可包括对流动的阻力响应期望流体对不期望流体的比率的增大而增大或减小。

虽然以上借助具有特定特征的每个示例描述了各种示例，但应理解的是，一个示例的特定特征不必专门地与该示例一起使用。取而代之，除那些示例的其它特征之外，或者作为那些示例的其它特征的替代，以上描述的和/或附图中描绘的特征的任何一个均能够与示例中的任何一个结合。一个示例的特征对于另一示例的特征不是相互排斥的。取而代之，本发明的范围涵盖这些特征的任意组合。

应理解的是，在不背离本发明的原理的情况下，在此描述的多个实施例可沿多个取向(诸如倾斜的、反向的、水平的、竖向的等等)以及在多种构造中被利用。实施例仅作为本发明的原理的有效应用的示例而被描述，本发明不限于这些实施例的任何具体的细节。

在代表性的示例的以上描述中，方向术语(诸如“以上”、“以下”、“上”、“下”，等等)是为了便于参照附图而使用。然而，应清楚地理解的是，本发明的范围不限于在此描述的任何特定的方向。

当然，当仔细地考虑本发明的代表性的实施例的以上描述时，本领域技术人员将容易地想到可对具体的实施例进行很多改型、添加、替代、删除以及其它变化，并且这些变化符合本发明的原理的预期。因此，前述的详细描述被清楚地理解为仅作为说明和示例给出，本发明的精神和范围仅由所附权利要求书以及它们的等效方案限定。

Claims (66)

1.一种与地下井一起使用的可变流阻系统，所述系统包括：

一结构，所述结构响应流体混合物的流动而移位，由此对所述流体混合物的流动的阻力响应所述流体混合物中的期望流体对不期望流体的比率的改变而改变。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述结构被暴露于流体混合物的沿至少第一方向和第二方向的流动中，并且其中对所述流动的阻力响应沿所述第一方向和所述第二方向流动的所述流体混合物的比例的改变而改变。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述结构因所述流体混合物更多地沿第一方向流动而更多地沿所述第一方向被偏置，并且其中所述结构因所述流体混合物更多地沿第二方向流动而更多地沿所述第二方向被偏置。

4.根据权利要求3所述的系统，其中所述第一方向与所述第二方向是相反的。

5.根据权利要求3所述的系统，其中所述第一方向和所述第二方向包括含有周向、轴向、纵向、横向和径向的组中的至少一个。

6.根据权利要求1所述的系统，还包括流体开关，所述流体开关将所述流体混合物的流动导向至少第一流动路径和第二流动路径。

7.根据权利要求6所述的系统，其中所述结构因所述流体混合物更多地通过所述第一流动路径流动而更多地沿第一方向被偏置，并且其中所述结构因所述流体混合物更多地通过所述第二流动路径流动而更多地沿第二方向被偏置。

8.根据权利要求6所述的系统，其中所述结构响应流经所述第一流动路径和所述第二流动路径的流体混合物的比例的改变而枢转，并且因此改变对流动的阻力。

9.根据权利要求6所述的系统，其中所述结构响应流经所述第一流动路径和所述第二流动路径的流体混合物的比例的改变而旋转，并且因此改变对流动的阻力。

10.根据权利要求6所述的系统，其中所述结构响应期望流体对不期望流体的比率的改变而旋转，并且因此改变对流动的阻力。

11.根据权利要求6所述的系统，其中所述流体开关包括阻挡装置，所述阻挡装置至少部分地阻挡所述流体混合物通过所述第一流动路径和第二流动路径中的至少一个的流动。

12.根据权利要求11所述的系统，其中所述阻挡装置响应所述流体混合物朝向所述第一流动路径和所述第二流动路径中的一个的流动而越来越多地阻挡所述第一流动路径和所述第二流动路径中的另一个。

13.根据权利要求11所述的系统，其中所述流体开关响应所述阻挡装置越来越多地阻挡所述第一流动路径和所述第二流动路径中的一个而将所述流体混合物的流动导向所述第一流动路径和所述第二流动路径中的另一个。

14.根据权利要求1所述的系统，还包括翼型件，所述翼型件响应期望流体对不期望流体的比率的改变而使所述流体混合物的流动转向。

15.根据权利要求1所述的系统，还包括一材料，所述材料响应期望流体对不期望流体的比率的减小而膨胀，由此对流动的阻力被增大。

16.根据权利要求1所述的系统，其中对流动的阻力响应期望流体对不期望流体的比率的增大而减小。

17.根据权利要求1所述的系统，其中对流动的阻力响应期望流体对不期望流体的比率的减小而增大。

18.一种与地下井一起使用的可变流阻系统，该系统包括：

一结构，所述结构响应流体混合物的流动而旋转；

流体开关，所述流体开关使所述流体混合物相对于至少第一流动路径和第二流动路径转向，以及

其中对所述流体混合物的通过所述系统的流动的阻力响应所述流体混合物中的期望流体对不期望流体的比率的改变而改变。

19.根据权利要求18所述的系统，其中所述结构被暴露于所述流体混合物通过所述第一流动路径和所述第二流动路径的流动，并且其中对流动的阻力响应流经所述第一流动路径和所述第二流动路径的流体混合物的比例的改变而改变。

20.根据权利要求18所述的系统，其中所述结构因所述流体混合物更多地通过所述第一流动路径流动而更多地沿第一方向被偏置，并且其中所述结构因所述流体混合物更多地通过所述第二流动路径流动而更多地沿第二方向被偏置。

21.根据权利要求20所述的系统，其中所述第一方向与所述第二方向是相反的。

22.根据权利要求23所述的系统，其中所述结构响应期望流体对不期望流体的比率的改变而旋转。

23.根据权利要求18所述的系统，其中所述流体开关包括阻挡装置，所述阻挡装置至少部分地阻挡所述流体混合物通过所述第一流动路径和所述第二流动路径中的至少一个的流动。

24.根据权利要求23所述的系统，其中所述阻挡装置响应所述流体混合物朝向所述第一流动路径和所述第二流动路径中的一个的流动而越来越多地阻挡所述第一流动路径和所述第二流动路径中的另一个。

25.根据权利要求23所述的系统，其中所述流体开关响应所述阻挡装置越来越多地阻挡所述第一流动路径和所述第二流动路径中的一个而将所述流体混合物的流动导向所述第一流动路径和所述第二流动路径中的另一个。

26.根据权利要求18所述的系统，还包括翼型件，所述翼型件响应期望流体对不期望流体的比率的改变而使所述流体混合物的流动转向。

27.根据权利要求18所述的系统，还包括一材料，所述材料响应期望流体对不期望流体的比率的减小而膨胀，由此对流动的阻力被增大。

28.根据权利要求18所述的系统，其中对流动的阻力响应期望流体对不期望流体的比率的增大而减小。

29.根据权利要求18所述的系统，其中对流动的阻力响应期望流体对不期望流体的比率的减小而增大。

30.一种与地下井一起使用的可变流阻系统，该系统包括：

一室，流体混合物流经所述室，由此对所述流体混合物通过所述室的流动的阻力响应沿通过所述室的流动的方向的改变而变化；以及

一材料，所述材料响应所述流体混合物中的期望流体对不期望流体的比率的减小而膨胀。

31.根据权利要求30所述的系统，其中当所述材料膨胀时，对流动的阻力增大。

32.根据权利要求30所述的系统，其中当所述材料膨胀时，所述材料越来越多地影响所述流体混合物以螺旋地流经所述室。

33.根据权利要求30所述的系统，其中当所述材料膨胀时，所述材料越来越多地阻挡所述流体混合物通过所述系统的流动。

34.根据权利要求30所述的系统，其中当所述材料膨胀时，所述材料越来越多地使所述流体混合物的流动转向。

35.根据权利要求30所述的系统，还包括一结构，所述结构响应所述流体混合物的流动而移位，由此对所述流体混合物的流动的阻力响应期望流体对不期望流体的比率的减小而增大。

36.根据权利要求30所述的系统，还包括响应期望流体对不期望流体的比率的改变而旋转的一结构。

37.一种与地下井一起使用的可变流阻系统，该系统包括：

至少第一流动路径和第二流动路径，由此对流体混合物通过所述系统的流动的阻力响应流经所述第一流动路径和所述第二流动路径的流体混合物的比例的改变而改变；以及

至少一个翼型件，所述翼型件响应所述流体混合物中的期望流体对不期望流体的比率的改变而改变所述流体混合物相对于所述第一流动路径和所述第二流动路径的流动的转向。

38.根据权利要求37所述的系统，其中所述翼型件响应所述流体混合物中的期望流体对不期望流体的比率的改变而旋转。

39.根据权利要求37所述的系统，其中所述翼型件响应所述流体混合物的包括粘度、速度和密度的组中的至少一个的改变而改变转向。

40.根据权利要求37所述的系统，还包括磁性偏置装置，所述磁性偏置装置在所述翼型件上施加磁力，由此所述翼型件使所述流体混合物朝向所述第一流动路径和所述第二流动路径中的一个转向。

41.根据权利要求37所述的系统，还包括第一磁性偏置装置和第二磁性偏置装置，所述第一磁性偏置装置和所述第二磁性偏置装置在所述翼型件上施加磁力，由此所述翼型件使所述流体混合物朝向所述第一流动路径和所述第二流动路径中的各自的一个转向。

42.根据权利要求37所述的系统，还包括一结构，所述结构响应所述流体混合物的流动而移位，由此对所述流体混合物的流动的阻力响应期望流体对不期望流体的比率的减小而增大。

43.根据权利要求37所述的系统，还包括响应期望流体对不期望流体的比率的改变而旋转的一结构。

44.根据权利要求37所述的系统，其中所述至少一个翼型件包括多个翼型件。

45.根据权利要求44所述的系统，其中所述翼型件被约束成一起旋转。

46.根据权利要求44所述的系统，其中所述翼型件彼此独立地移位。

47.根据权利要求44所述的系统，其中所述翼型件相对于所述第一流动路径和所述第二流动路径能够横向地和纵向地移动。

48.根据权利要求44所述的系统，其中所述翼型件被横向地间隔开。

49.根据权利要求44所述的系统，其中所述翼型件被纵向地间隔开。

50.一种在地下井中可变地阻挡流动的方法，所述方法包括：

一结构响应流体混合物的流动而移位；以及

对所述流体混合物的流动的阻力响应所述流体混合物中的期望流体对不期望流体的比率的改变而改变。

51.根据权利要求50所述的方法，还包括将所述结构暴露于所述流体混合物沿至少第一方向和第二方向的流动，并且其中对流动的阻力的改变还包括对流动的阻力进一步响应沿所述第一方向和所述第二方向流动的所述流体混合物的比例的改变而改变。

52.根据权利要求50所述的方法，还包括所述结构因所述流体混合物越来越多地沿第一方向流动而越来越多地沿所述第一方向被偏置，而且所述结构因所述流体混合物越来越多地沿第二方向流动而越来越多地沿所述第二方向被偏置。

53.根据权利要求52所述的方法，其中所述第一方向与所述第二方向是相反的。

54.根据权利要求52所述的方法，其中所述第一方向和第二方向包括含周向、轴向、纵向、横向、径向的组中的至少一个。

55.根据权利要求50所述的方法，还包括流体开关，所述流体开关将所述流体混合物的流动导向至少第一流动路径和第二流动路径。

56.根据权利要求55所述的方法，还包括所述结构因所述流体混合物越来越多地通过所述第一流动路径流动而越来越多地沿第一方向被偏置，而且所述结构因所述流体混合物越来越多地通过所述第二流动路径流动而越来越多地沿第二方向被偏置。

57.根据权利要求55所述的方法，其中所述结构移位还包括所述结构响应流经所述第一流动路径和所述第二流动路径的所述流体混合物的比例的改变而枢转，并且因此改变对流动的阻力。

58.根据权利要求55所述的方法，其中所述结构移位还包括所述结构响应流经所述第一流动路径和所述第二流动路径的所述流体混合物的比例的改变而旋转，并且因此改变对流动的阻力。

59.根据权利要求55所述的方法，其中所述结构移位还包括所述结构响应期望流体对不期望流体的比率的改变而旋转，并且因此改变对流动的阻力。

60.根据权利要求55所述的方法，还包括所述流体开关的阻挡装置至少部分地阻挡所述流体混合物通过所述第一流动路径和所述第二流动路径中的至少一个的流动。

61.根据权利要求60所述的方法，其中所述阻挡装置响应所述流体混合物朝向所述第一流动路径和所述第二流动路径中的一个的流动而越来越多地阻挡所述第一流动路径和所述第二流动路径中的另一个。

62.根据权利要求60所述的方法，其中所述流体开关响应所述阻挡装置越来越多地阻挡所述第一流动路径和所述第二流动路径中的一个而将所述流体混合物的流动导向所述第一流动路径和所述第二流动路径中的另一个。

63.根据权利要求60所述的方法，还包括翼型件响应期望流体对不期望流体的比率的改变而使所述流体混合物的流动转向。

64.根据权利要求50所述的方法，还包括一材料响应期望流体对不期望流体的比率的减小而膨胀，并且其中对流动的阻力的改变还包括对流动的阻力响应所述材料的膨胀而增大。

65.根据权利要求50所述的方法，其中对流动的阻力改变还包括对流动的阻力响应期望流体对不期望流体的比率的增大而减小。

66.根据权利要求50所述的方法，其中对流动的阻力改变还包括对流动的阻力响应期望流体对不期望流体的比率的减小而增大。