CN104114809A - 用于流入流控制装置管的流体旁路 - Google Patents

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Abstract

本发明的某些方面和实施例涉及流入流控制装置管，其可设置在通过生产流体的地层的钻井孔内。流入流控制装置管可包括：诸如管形本体的本体；以及位于本体第一端的入口部分。入口部分可与本体一体形成。入口部分可以适于对从入口部分流到本体第二端处的出口部分的流体提供流体旁路。流体旁路可成形为允许流体旁路掉在入口部分开口处造成堵塞的一个或多个物体。

Description

用于流入流控制装置管的流体旁路
技术领域
本发明总的涉及用以控制地下地层内钻井孔内流体流动的装置，具体来说(但不一定排外)，涉及控制生产井中地层流体流量的流入流控制装置。
背景技术
流入流控制装置可包括用以控制来自井中流体流量的设备，诸如油井或气体井，它们用以从地下地层中提取可包括石油碳氢化合物的流体。通过平衡或均衡来自水平井的钻井孔的压力，流入流控制装置可用来平衡井系统管柱全部长度上的流入流。例如，沿着井的管柱设置在不同点处的若干个流入流控制装置，可被用来调节管柱内不同部位处的压力。流入流控制装置还可用来刺激流体从井中的产出。例如，流入流控制装置可用来将流体注入钻井孔内，以刺激从地下地层生产的流体的流动，诸如石油碳氢化合物。
流入流控制装置可包括一个或多个流入流控制装置管，流体可通过该管沿着生产方向从地下地层流到地面，或从地面上的台架沿着注入方向将流体注入到地下地层。流入流控制装置管可具有足够小的直径，以形成从流入流控制装置管的入口到出口的压差。流入流控制装置管较小的直径可形成堵塞的风险。例如，在注入过程中，生产设备中的缺陷可造成碎片而被注入到井中。如此的碎片可以是足够大而堵塞或其他方式阻碍流入流控制装置管的注入入口。
因此，要求流入流控制装置在注入过程中允许流体旁路被碎片堵塞的入口。
发明内容
在某些实施例中，提供流入流控制装置管，其可设置在通过生产流体的地层的钻井孔内。流入流控制装置管可包括本体，诸如管形的本体，以及位于本体第一端的入口部分。该入口部分可与本体一体形成。入口部分可适于对从入口部分流到本体第二端处的出口部分的流体提供流体旁路。该流体旁路可成形为允许流体旁路掉在入口部分开口处造成堵塞的一个或多个物体。
提及上述说明性的方面和特征不是要限制或限定本发明，而是提供实例来帮助理解本申请所披露的发明理念。在审视全部的申请之后，本发明其他的方面、优点和特征将变得明白。
附图说明
图1是具有根据本发明一个实施例的流入流控制装置的井系统的示意图。
图2是具有根据本发明一个实施例的流入流控制装置管的流入流控制装置的立体图。
图3是具有根据本发明一个实施例的装有端口的流体旁路的流入流控制装置管的示意图。
图4是具有根据本发明一个实施例的装有垂直端口的流体旁路的流入流控制装置管的剖视图。
图5是具有根据本发明一个实施例的装有水平端口的流体旁路的流入流控制装置管的剖视图。
图6是具有根据本发明一个实施例的开有沟槽的流体旁路的流入流控制装置管的示意图。
图7是具有根据本发明一个实施例的开有沟槽的流体旁路的流入流控制装置管的剖视图。
具体实施方式
本发明某些方面和实施例涉及流入流控制装置管，其可设置在通过生产流体的地层的钻井孔内。流入流控制装置管可包括位于流入流控制装置管入口部分(诸如注入入口)处的流体旁路。流体旁路可允许流体进入流入流控制装置管，该流入流控制装置管在流入流控制装置管的开口(诸如注入入口)处具有堵塞或其他的阻碍。流体旁路因此可对流体提供替代的流动路径，由此，防止或减小流体流过流入流控制装置管流量的不理想的下降。
流入流控制装置可安装有井系统的管柱。流入流控制装置可包括部署为完工井的一部分的装置或系统。在生产过程中，流入流控制装置可控制井系统中从地下地层生产出的流体流量。流入流控制装置可用来平衡或均衡流体从水平井中生产出时的钻井孔压力。在注入过程中，通过流入流控制装置将流体注入地下地层内，流入流控制装置可用来刺激从地下地层中生产出的流体流动。
流入流控制装置可包括圆周地包围一段管柱而形成环形腔室的外壳，以及一个或多个流入流控制装置管。外壳例如可通过将外壳焊接到该段管柱而偶联到该段管柱。每个流入流控制装置管可具有足以形成从流入流控制装置管入口到出口压差的长度和直径。例如，流入流控制装置管可具有4.5英寸的长度和0.100英寸的直径。在附加的或替代的实施例中，流入流控制装置管可成形为形成管嘴，由此，在流体流过流入流控制装置管时，形成压差。
在某些实施例中，流入流控制装置管可包括诸如管形本体那样的本体、位于本体第一端处的入口部分。例如，入口部分可以是在注入过程中用于注入流体的注入入口。在生产过程中用于产出流体的生产出口可在注入过程中用作为注入入口。该入口部分可与本体一体形成。入口部分可适于对从入口部分流到本体第二端处的出口部分的流体提供流体旁路。该流体旁路可成形为允许流体旁路掉堵塞或其它方式阻碍入口部分开口的一个或多个物体。一体地形成入口部分与流体旁路，可使操作流入流控制装置所需的部件减到最少。
在附加的或替代的实施例中，流入流控制装置管的流体旁路可以是装有端口流体旁路。该装有端口的流体旁路可包括沿着流入流控制装置管一侧的一系列端口或其他开口。诸端口可邻近于和垂直于入口部分的开口。例如，流入流控制装置管的流体旁路可包括沿着本体侧边的一系列端口。流体可旁路流入流控制装置入口部分处开口的堵塞，并通过端口进入流入流控制装置管。
在附加的或替代的实施例中，流入流控制装置管的流体旁路可以是开有槽的流体旁路。该开槽的流体旁路可包括流入流控制装置管入口部分内的多个槽。诸槽可以具有等宽或是变化的宽度。诸槽可通过位于本体第一端上的入口部分处的多个突出部来形成。每个突出部可从本体内表面延伸到入口部分开口的边缘。诸突出部可沿着开口的周界间距地放置。诸槽可通过沿着入口部分开口的周界的诸突出部之间的空间间隔来形成。例如，流体可通过诸突出部之间的槽来旁路入口部分堵塞的或其他方式阻碍的开口并进入本体。
给出这些说明性的实例，用以向读者引入这里讨论的总体主题，并不意图限制所披露概念的范围。参照附图，以下部分描述各种附加的实施例和实例，在附图中，相同的附图标记表示相同的元件，方向性的描述用来描述所示的实施例，但与说明性实施例一样，不应用来限制本发明。
图1示意地示出具有根据本发明某些实施例的流入流控制装置114a-c的井系统100。井系统100包括延伸通过各种地层的钻井孔102的孔。钻井孔102具有大致垂直的部分104和大致水平的部分106。大致垂直的部分104和大致水平的部分106可包括套管柱108，该套管柱接合在大致垂直的部分104的上部处。大致水平的部分106延伸通过蕴藏碳氢化合物的地下地层110。
管柱112从地面延伸到钻井孔102内。管柱112可提供用于地层流体的导管，地层流体诸如从地下地层110中产出的生产流体，地层流体从大致水平的部分106移动到地面上。来自于地下地层中孔的压力可致使地层流体(诸如气体或石油)流到地面上。可使用一个或多个流入流控制装置来控制流体的流量。
每个流入流控制装置114a-c在图1中显示为功能块，它们定位在大致水平的部分106中的管柱112内。流入流控制装置114a-c可偶联到管柱112。流入流控制装置114a-c可调节来自地下地层110的流量。
尽管图1示出了定位在大致水平的部分106中的流入流控制装置114a-c，但流入流控制装置114a-c可附加地或替代地定位在大致垂直的部分104中。在一些实施例中，流入流控制装置可设置在较简单的井孔中，诸如只有大致垂直部分的井孔。流入流控制装置可设置在裸眼井环境中(如图1所示)，或可设置在套管井中。
尽管图1示出了三个定位在管柱112内的流入流控制装置114a-c，但可使用任何数量的流入流控制装置。
图2示出具有本体202和流入流控制装置管204a、204b的流入流控制装置114的立体图。
流入流控制装置114的本体202圆周地包围管柱112的管形部分，以形成环形腔室206。注入流体可沿着注入方向208，如右向箭头所示，流过流入流控制装置114。生产流体可沿着生产方向210，如左向箭头所示，流过流入流控制装置114。流体可注入或其它方式流入环形腔室206内。环形腔室206内的流体可流到流入流控制装置管204a、204b内。在某些实施例中，环形腔室成形为引导流体流动到流入流控制装置管204a、204b内。每个流入流控制装置管204a、204b可具有相对小的直径，允许流入流控制装置114来调节流体流动。可选择流入流控制装置管204a、204b的长度和内直径，以在流体流过流入流控制装置管204a、204b时，在各个流入流控制装置管204a、204b的入口和出口之间造成压差。
流入流控制装置管204a、204b的压差可用来调节流体流过管柱112的流量。可使用不同长度和直径的流入流控制装置管来获得流入流控制装置的压差。例如，沿着管柱112定位在不同部位处的一个或多个流入流控制装置，可修正从管柱112第一部分流出通过流入流控制装置114流到管柱112另一部分的流体压力，由此，致使流过管柱112的流体处于受控的流量。
在某些实施例中，流入流控制装置114可通过井下控制器进行遥控。井下控制器可包括用于与地面或另一远处部位进行通讯的通讯子系统。
尽管图2示出了具有两个流入流控制装置管的流入流控制装置114，但流入流控制装置114可包括任何数量的流入流控制装置管。
图3-5示出流入流控制装置管204，其具有根据一个实施例的装有端口的流体旁路306。
图3示意地示出流入流控制装置管204。该流入流控制装置管204可包括入口部分302、本体312以及出口部分314。流体可在入口部分302处进入流入流控制装置管204。流体可从入口部分302流过本体312。流体可通过出口部分314流出本体312。入口部分302和出口部分314可与本体312一体形成。
尽管图3描述为让流体通过入口部分302进入流体流控制装置管204，并通过出口部分314流出流入流控制装置管204，但流体也可沿不同方向流过流入流控制装置管204。流体流动方向可由流入流控制装置管204所使用的过程来确定。例如，在注入过程中，注入流体可在注入入口处进入流入流控制装置管204，该注入入口在图3中显示为入口部分302。在生产过程中，生产流体可在生产入口处进入流入流控制装置管204，该生产入口在图3中显示为出口部分314。
入口部分302可包括开口304和装有端口的流体旁路306。流体可通过开口304和/或通过装有端口的流体旁路306进入流入流控制装置管204。装有端口的流体旁路306可包括端口308a-f。端口308a-c可提供垂直的装有端口的流体旁路，如沿着线4’-4’截取的图4剖视图中所示。端口308d-f可提供水平的装有端口的流体旁路，如沿着线5’-5’截取的图5剖视图中所示。端口308a-f可以是沿着通道内流入流控制装置管204侧边的开口。如图3-5所示，端口308a-f邻近于和垂直于开口304。
开口304处的堵塞可造成流体沿着流入流控制装置管204外表面流入一个或多个端口308a-f内。装有端口的流体旁路306因此可允许流体旁路掉开口304的堵塞，该堵塞阻止或其它方式阻碍流体通过开口304进入流入流控制装置管204。
图6-7示出流入流控制装置管204’，其具有根据一个实施例的开槽的流体旁路402。
图6示意地示出具有开槽的流体旁路402的流入流控制装置管204’。开槽的流体旁路402位于流入流控制装置管204’的入口部分302内。
图7是沿着线7-7’截取的流入流控制装置管204’的剖视图。开槽的流体旁路402可包括流入流控制装置管204入口部分302的开口304内一系列的槽404a-d。通过纳入从本体312内表面408延伸到开口304边缘的多个突出部406a-d，可形成槽404a-d。突出部406a-d可沿着开口周界间距地定位。通过沿着开口304的周界间距地放置突出部406a-d所形成的突出部406a-d之间的间隙，可提供槽404a-d，流体可通过槽404a-d流到流入流控制装置管204内。改变间距便可改变槽404a-d的宽度。在某些实施例中，槽404a-d可以具有等宽度。在另一些实施例中，槽404a-d可以具有不同宽度。
开口304处的堵塞可造成流体通过沿着流入流控制装置管204内表面408的一个或多个槽404a-d流入本体312。开槽的流体旁路402因此可允许流体旁路掉开口304的堵塞，该堵塞阻止或其它方式阻碍流体通过开口304进入流入流控制装置管204。
已经给出了包括本发明说明性实施例的以上对实施例的描述，这仅是为了说明和描述的目的，并不意图排外或将本发明限制在所披露的精确的形式上。本技术领域内技术人员将会明白到本发明的许多修改、改适和使用，这并不脱离本发明的范围。

Claims (18)

1.一种流入流控制装置管，包括：
本体；以及
位于本体第一端的入口部分，其中，入口部分适于对从入口部分流到本体第二端处的出口部分的流体提供流体旁路，其中，所述流体旁路成形为允许流体旁路掉在入口部分开口处造成堵塞的一个或多个物体。
2.如权利要求1所述的流入流控制装置管，其特征在于，所述入口部分与本体一体形成。
3.如权利要求1所述的流入流控制装置管，其特征在于，所述本体是管形的本体，所述管形的本体具有足以在从入口部分流到出口部分的流体内形成压差的直径和长度。
4.如权利要求1所述的流入流控制装置管，其特征在于，所述流体旁路包括装有端口的流体旁路，所述装有端口的流体旁路包括本体内邻近于和垂直于入口部分开口的一个或多个开口。
5.如权利要求4所述的流入流控制装置管，其特征在于，所述本体内的所述一个或多个开口定位得比本体中间点更靠近入口部分的开口。
6.如权利要求1所述的流入流控制装置管，其特征在于，所述流体旁路包括开槽的流体旁路，所述开槽的流体旁路包括多个位于本体第一端处的突出部，其中，多个突出部中的每个突出部将本体内表面延伸到入口部分的开口的边缘，其中，所述多个突出部位于多个间隔处，以允许流体旁路所述开口和通过多个突出部中两个突出部之间的间隙进入所述本体。
7.如权利要求6所述的流入流控制装置管，其特征在于，所述多个间隔中第一个间隔比所述多个间隔中的第二个间隔宽。
8.如权利要求6所述的流入流控制装置管，其特征在于，所述多个间隔中第一个间隔与所述多个间隔中的第二个间隔等宽。
9.如权利要求1所述的流入流控制装置管，其特征在于，所述流入流控制装置管构造成偶联到流入流控制装置的外壳上。
10.一种流入流控制装置，包括：
外壳，所述外壳圆周地包围一部分的管柱；
流入流控制装置管，所述流入流控制装置管构造成偶联到所述外壳，其中，所述流入流控制装置管包括：
本体；以及
位于本体第一端的入口部分，其中，入口部分适于对从入口部分流到本体第二端处的出口部分的流体提供流体旁路，其中，所述流体旁路成形为允许流体旁路掉在入口部分开口处造成堵塞的一个或多个物体。
11.如权利要求10所述的流入流控制装置，其特征在于，所述外壳成形为形成环形腔室，该腔室致使流体流入所述流入流控制装置管的入口部分内。
12.如权利要求10所述的流入流控制装置，其特征在于，所述流入流控制装置管的入口部分与本体一体形成。
13.如权利要求10所述的流入流控制装置，其特征在于，所述流体旁路包括装有端口的流体旁路，所述装有端口的流体旁路包括本体内邻近于和垂直于入口部分开口的一个或多个开口。
14.如权利要求13所述的流入流控制装置，其特征在于，所述本体内的所述一个或多个开口定位得比本体中间点更靠近入口部分的开口。
15.如权利要求10所述的流入流控制装置，其特征在于，所述流体旁路包括开槽的流体旁路，所述开槽的流体旁路包括多个位于本体第一端处的突出部，其中，多个突出部中的每个突出部将本体内表面延伸到入口部分的开口的边缘，其中，所述多个突出部位于多个间隔处，以允许流体旁路所述开口和通过多个突出部中两个突出部之间的间隙进入所述本体。
16.如权利要求15所述的流入流控制装置，其特征在于，所述多个间隔中第一个间隔比所述多个间隔中的第二个间隔宽。
17.如权利要求15所述的流入流控制装置，其特征在于，所述多个间隔中第一个间隔与所述多个间隔中的第二个间隔等宽。
18.如权利要求10所述的流入流控制装置，其特征在于，所述流入流控制装置管的本体是管形的本体，所述管形的本体具有足以在从入口部分流到出口部分的流体内形成压差的直径和长度。
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