CN105134142B - 可变地阻止地下井中流体组合物的流动的系统 - Google Patents

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Abstract

一种可变流动阻力可变地阻止地下井中流体组合物的流动的系统可以包括流路选择装置，所述流路选择装置基于所述流体组合物中的期望流体与非期望流体的比率来选择来自所述装置的流体的大部分流过多个流路中的哪一个。又另一种可变地阻止地下井中流体组合物的流动的可变流动阻力系统可以包括流动室，所述流体组合物中的大部分沿着基于所述流体组合物中的期望流体与非期望流体的比率而变化的方向进入所述流动室中。又一种可变地阻止地下井中流体组合物的流动的系统可包括流动室，所述流体组合物中的大部分沿着基于所述流体组合物的速率而变化的方向进入所述流动室中。

Description

可变地阻止地下井中流体组合物的流动的系统
本申请是申请人为哈利伯顿能源服务公司，申请日为2010年8月4日，申请号为201080034676.2，发明名称为“基于流体特性以由此可变地阻止地下井中的流动的流路控制”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本公开文本总体涉及与地下井结合使用的装备以及与地下井结合执行的操作，并且在下面描述的一个实施例中更特别地提供基于流体特性的流路控制，以由此可变地阻止地下井中的流动。
背景技术
在烃产出井中，能够调节流体从地层到井筒的流动在多数情况下是有益的。这种调节可用于多种目的，包括水锥或气锥、使沙产量最小化、使水和/或气体产量最小化、使油和/或气体产量最大化、平衡区域之间的产量等。
在喷射式井中，通常期望将水、蒸汽、气体等均匀地注入到多个区域中，以使烃稳定地移动而通过地层，而不会使注入的流体过早突破到达生产井筒。因此，调节流体从井筒到地层的流动的能力还可以有益于喷射式井。
因此，应当理解的是，在上文提到的情况下期望可变地限制井中流体流动的技术领域的进步，并且这种进步也将有益于其它各种情况。
发明内容
在下面的公开文本中，提供一种可变流动阻力系统，所述可变流动阻力系统使得调节井中流体流动的技术得以提高。下文描述了这样一个实施例：如果流体组合物具有非期望特性的阈值水平(或大于该阈值水平)，则使得流体组合物沿着阻力更大的流路流动。下文描述了如下另外一个实施例：随着流体组合物中的期望流体与非期望流体的比率减小，流过系统的阻力增大。
在一个方案中，本公开文本提供了一种用于可变地阻止地下井中的流体组合物的流动的系统。所述系统可以包括流道以及与所述流道交叉的一组一个或多个分流道。以此方式，从流道转向一组分流道的流体组合物的比例基于a)流体组合物的粘度、b)流道中流体组合物的速率两者中的至少一者而变化。
在另一个方案中，说明了一种用于可变地阻止地下井中的流体组合物的流动的系统。所述系统可以包括流路选择装置，所述流路选择装置基于流体组合物中的期望流体与非期望流体的比率来选择流体的大部分从装置中流过多个流路中的哪一个。
在又一个方案中，可变地阻止流体组合物的流动的系统可以包括流动室。流体组合物的大部分沿着基于流体组合物中的期望流体与非期望流体的比率而变化的方向进入所述流动室。
在另一个方案中，本公开文本提供一种用于可变地阻止地下井中流体组合物的流动的系统。所述系统可以包括流动室，并且流体组合物的大部分可以沿着基于流体组合物的速率而变化的方向进入所述流动室。
在再一个方案中，用于地下井的可变流动阻力系统可以包括流动室，所述流动室具有出口以及至少第一入口和第二入口。经由所述第二入口进入所述流动室的流体组合物可以阻碍经由所述第一入口进入流动室的流体组合物的流动，由此通过流动室的流体组合物的流动阻力可以随着通过第一入口和第二入口的流动的比率而变化。
对于本领域普通技术人员而言，在仔细考虑下面的代表性实施例的详细说明和附图时，这些和其它特征、优点和益处会变得显而易见，在各个图中使用相同的附图标记表示相似的部件。
附图说明
图1为可以实施本公开文本的原理的井系统的示意性局部剖视图。
图2为可以用于图1的井系统中井筛和可变流动阻力系统的放大比例的示意性剖视图。
图3为沿着图2的线3-3截取的可变流动阻力系统的一个构造的示意性“展开”平面图。
图4为可变流动阻力系统的另一个构造的示意性平面图。
图5为图4的可变流动阻力系统的一部分的放大比例的示意性平面图。
图6为可变流动阻力系统的又一个构造的示意性平面图。
图7A和7B为可变流动阻力系统的再一个构造的示意性平面图。
图8A和8B为可变流动阻力系统的另一个构造的示意性平面图。
具体实施方式
图1中代表性地示出的是可以实施本公开文本的原理的井系统10。如图1中所示，井筒12具有从套管16向下延伸的大致垂直的无套管分段14以及贯穿地层20的大致水平的无套管分段18。
井下管柱22(诸如生产用管式带)安装在井筒12中。在井下管柱22中相互连接的是多个井筛24、可变流动阻力系统25和封隔器26。
封隔器26将在井下管柱22和井筒分段18之间径向形成的环空(annulus)28密封。以此方式，流体30可以经由环空28的处于相邻对封隔器26之间的隔离部分而从地层20的多个间隔或区域中产出。
位于各相邻对封隔器26、井筛24和可变流动阻力系统25之间的是相互连接的井下管柱22。井筛24过滤从环空28流入井下管柱22中的流体30。可变流动阻力系统25基于流体的某些特性来可变地限制流体30流入井下管柱22。
在这点上，应当注意的是，井系统10在图中示出并且在这里描述为仅为本公开文本的原理可以应用的各种井系统的一个实施例。应当清楚地理解的是，本公开文本的原理不限于在图中描绘或者在这里描述的井系统10或其部件的所有细节或任一细节。
例如，不一定将本公开文本的原理限制为井筒12包括大致垂直的井筒分段14或者大致水平的井筒分段18。流体30不一定仅从地层20产出，因为在其它的实施例中流体可以注入到地层中，流体可以既注入到地层中又可以从地层中产出，等等。
井筛24和可变流动阻力系统25中的每一个不一定位于各相邻对封隔器26之间。单个可变流动阻力系统25不一定与单个井筛24结合使用。可以使用这些部件的任何数量、布置和/或组合。
任一可变流动阻力系统25不一定与井筛24一起使用。例如，在注入操作中，注入的流体可以流过可变流动阻力系统25，而不会也流过井筛24。
井筛24、可变流动阻力系统25、封隔器26或井下管柱22的任何其它部件不一定位于井筒12的无套管分段14、18中。与本公开文本的原理一致的是，井筒12的任何分段可以为有套管的或无套管的，并且井下管柱22的任何部分可以位于井筒的无套管分段或有套管分段中。
因此，应当清楚地理解，本公开文本描述了如何构造和使用某些实施例，但是本公开文本的原理不限于那些实施例的任何细节。而是，利用从本公开文本获得的知识那些原理可以应用于其它各种实施例。
本领域技术人员应当领悟的是，能够调节流体30从例如地层20的各个区域到井下管柱22的流动将是有益的，用以防止地层中的水锥32或气锥34。井中流动调节的其它用途包括但不限于：平衡来自多个区域的产量(或进入多个区域的注入量)，使非期望流体的产量或注入量最小化，使期望流体的产量或注入量最大化，等等。
下文更加全面地说明的可变流动阻力系统25的实施例可以通过如下措施来提供这些益处：如果流体速率增加而超过选定级别，则增大流动的阻力(例如，以便因此平衡区域之间的流动，防止水锥或气锥，等等)；如果流体粘度下降到选定级别以下或流体密度增大到选定级别以上，则增大流动的阻力(例如，以便因此限制产油井中诸如水或气体的非期望流体的流动)；和/或如果流体粘度或密度增大到选定级别以上，则增大流动的阻力(例如，以便因此使蒸汽喷射井中水的注入量最小化)。
流体是否为期望流体或非期望流体取决于所进行的产出或注入操作的用途。例如，如果期望从井中产出油而不产出水或气体，那么油为期望流体，水和气体为非期望流体。如果期望从井中产出气体而不产生水或油，则气体为期望流体，而水和油为非期望流体。如果期望将蒸汽注入地层中而不注入水，那么在流体组合物中蒸汽为期望流体，而水为非期望流体。
应注意的是，在井底温度和压力下，烃气实际上可以完全或部分地处于液相。因此，应当理解的是，当在这里使用术语“气体”时，超临界相、液相和/或气相包括在该术语的范围之内。
现在另外参考图2，其代表性地示出了可变流动阻力系统25中的一个以及井筛24中的一个的一部分的放大比例的剖视图。在这个实施例中，流体组合物36(可以包括一种或多种流体，诸如油和水、液态水和蒸汽、油和气体、气体和水、油、水、和气体等)流入井筛24中，因此被过滤，然后流入可变流动阻力系统25的入口38。
流体组合物可以包括一种或多种非期望或期望的流体。蒸汽和水均可以组合在流体组合物中。作为另一个实施例，油、水和/或气体可以组合在流体组合物中。
基于流体组合物的一种或多种特性(诸如密度、粘度、速率等)来阻止流体组合物36通过可变流动阻力系统25的流动。然后，流体组合物36经由出口40从可变流动阻力系统25排出到井下管柱22的内部。
在其它的实施例中，井筛24可以不与可变流动阻力系统25结合使用(例如，在注入操作中)，流体组合物36可以沿相反的方向流过井系统10的各个构件(例如，在注入操作中)，单个可变流动阻力系统可以与多个井筛结合使用，多个可变流动阻力系统可以与一个或多个井筛一起使用，流体组合物可以来自于或排出到井的除了环空或井下管柱之外的区域中，流体组合物可以在流过井筛之前流过可变流动阻力系统，任何其它部件可以与井筛和/或可变流动阻力系统的上游或下游相互连接，等等。因此，可以理解的是，本公开文本的原理根本不限于图2中描述以及这里说明的实施例的细节。
尽管图2中描绘的井筛24是本领域技术任一公知类型的绕线式井筛，在其它的实施例中可以使用任何其它类型的井筛或井筛的组合(诸如烧结的、展开的、预先包装的、线网等)。还可以按照需要使用附加部件(诸如屏板、分流管、线、仪器、传感器、流入控制装置等)。
在图2中以简化的形式描绘了可变流动阻力系统25，但是在优选实施例中，系统可以包括用于执行各种功能的各种通道和装置，如下面更加全面描述的那样。另外，系统25优选地至少部分地围绕井下管柱22沿周向延伸，或者系统可以形成在相互连接成为井下管柱的部分的管状结构件的壁中。
在其它的实施例中，系统25可以不围绕井下管柱沿周向延伸或者形成在管状结构件的壁中。例如，系统25可以形成在平整结构中，等等。系统25可以在附接至井下管柱22的单独壳体中，或者系统25可以取向为使得出口40的轴线与井下管柱的轴线平行。系统25可以位于测井带上或者附接至形状不是管状的装置。与本公开文本的原理一致的是，可以使用系统25的任何取向或构造。
现在另外参考图3，其代表性地示出了系统25的一个实施例的更加详细的剖视图。系统25在图3中描绘为好似系统25从其周向延伸构造“展开”成大致平面构造。
如上所述，流体组合物36经由入口38进入系统25，并且经由出口40退出系统。流体组合物36流过系统25的阻力基于流体组合物的一种或多种特性而变化。图3中描绘的系统25与通过上述引用并入本文的序列号为12/700685的现有申请的图23中所示的系统在很多方面是相似的。
在图3的实施例中，流体组合物36最初流入多个流道42、44、46、48。流道42、44、46、48将流体组合物36引导到两个流路选择装置50、52。装置50选择来自流道44、46、48、的大部分流将进入两个流路54、56中的哪一个，并且另一个装置52选择来自流道42、44、46、48的大部分流将进入两个流路58、60中的哪一个。
流道44构造为更加限制具有较高粘度的流体的流动。将通过流道44逐渐地限制升高粘度的流体的流动。
如这里所使用的，术语“粘度”用于包含牛顿流变行为和非牛顿流变行为二者。相关流变特性包括动粘度、屈服强度、粘塑性、表面张力、可湿性等。例如，期望流体可以具有期望范围的动粘度、屈服强度、粘塑性、表面张力、可湿性等。
流道44可以具有相对小的流动区域，流道可以要求流过其中的流体沿迂曲路径行进，表面粗糙度或流动阻碍结构可以用于为较高粘度流体的流动提供增大的阻力，等等。然而，相对低粘度流体能够以对这种流动而言相对低的阻力流过流道44。
流路选择装置50的控制通道64接收流过流道44的流体。在控制通道64的端部处的控制口66具有减小的流动区域，以由此提高退出控制通道中的流体的速率。
流道48构造为对流过其中的流体的粘度具有相对不灵敏的流动阻力，但是流道48可能渐强地阻止较高速率或较高密度的流体的流动。可以通过流道48渐强地阻止升高的粘度流体的流动，但是达不到通过流道44阻止这种流体的流动那么大的程度。
在图3中描绘的实施例中，流过流道48的流体在排出到流路选择装置50的控制通道68中之前必须流过“涡流”室62。由于在这个实施例中室62具有带有中心出口的圆筒形状，并且流体组合物36围绕所述室螺旋式行进，在靠近出口时速率升高，由于压力差从入口驱进到出口，所述室称为“涡流”室。在其它的实施例中，可以使用一个或多个节流管、流量计、喷嘴等。
控制通道68在控制口70处终止。控制口70具有减小的流动区域，以便于增大退出控制通道68中的流体的速率。
应当理解的是，随着流体组合物36的粘度升高，较大比例的流体组合物将流过流道48、控制通道68和控制口70(由于流道44比流道48和涡流室62更加阻止较高粘度流体的流动)。相反地，随着流体组合物36的粘度下降，较大比例的流体组合物将流过流道44、控制通道64和控制口66。
流过流道46的流体也流过涡流室72，并且排出到中心通道74中，涡流室72可以与涡流室62类似(但是在优选的实施例中涡流室72对流过其中的流动提供比涡流室62较小的阻力)。涡流室72用于“阻力匹配”以达到通过流道44、46、48的流动的期望平衡。
注意的是，需要适当地选择系统25的各个部件的尺寸和其它特性，从而获得期望的结果。在图3的实施例中，流路选择装置50的一个期望结果是：当流体组合物具有足够高的期望流体与非期望流体的比率时，流过流道44、46、48的流体组合物36的大部分的流动被引导到流路54。
在这个实施例中，期望流体为油，油具有比水或气体高的粘度，因此当流体组合物36中的足够高比例为油时，进入流路选择装置50的流体组合物36的大部分(或者至少较大的比例)将被引导为流入流路54中，而不是流入流路56。由于退出控制口70的流体比退出另一个控制口66的流体具有较大的比率、较高的速率和/或较大的动量，因此影响从通道64、68、74流过来的流体更多地朝向流路54流动，因此获得这个结果。
如果流体组合物36的粘度不足够高(并且因此期望流体与非期望流体的比率在选定级别以下)，则进入流路选择装置50的流体组合物的大部分(或者至少较大比例)将被引导而流入流路56中，而不是流入流路54中。这是由于如下原因：退出控制口66的流体比退出另一个控制口70的流体具有较大的比率、较高的速率和/或较大的动量，因此影响从通道64、68、74流过来的流体更加朝向流路56流动。
应当理解的是，通过适当地构造流道44、46、48，控制通道64、68，控制口66、70，涡流室62、72等，可以将流体组合物36中的期望流体与非期望流体的比率设定为各种不同的级别，装置50按所述比率为来自装置的流体的大部分的流动选择流路54或56。
流路54、56将流体引导到另一个流路选择装置52的相应的控制通道76、78。控制通道76、78在相应的控制口80、82处终止。中心通道75接收来自流道42的流体。
流路选择装置52与流路选择装置50运行的相似之处在于：经由通道75、76、78流入装置52中的流体的大部分被引导以朝向流路58、60中的一个，并且流路选择取决于从控制口80、82排出的流体的比率。如果与流过控制口82的流体相比流体以较大的比率、速率和/或动量流过控制口80，那么流体组合物36的大部分(或至少较大比例)将被引导以流过流路60。如果与流过控制口80的流体相比流体以较大的比率、速率和/或动量流过控制口82，那么流体组合物36的大部分(或至少较大比例)将被引导以流过流路58。
尽管在图3中的系统25的实施例中描述了两个流路选择装置50、52，应当理解的是，与本公开文本的原理一致的是，可以使用任何数量(包括一个)的流路选择装置。图3中所示的装置50、52为本领域技术人员所公知的类型的喷射式流率放大器，但是与本公开文本的原理一致的是，可以使用其它类型的流路选择装置(例如，压力型流率放大器、双稳型流体开关、比例型流率放大器等)。
流过流路58的流体经由入口86进入流动室84，所述入口86将流体引导为使流体大致切向地进入该室(例如，室84的形状类似于圆筒，并且入口86与圆筒的圆周成切向地对准)。结果，流体将围绕室84螺旋式行进，直到流体最终经由出口40退出，如图3中的箭头90示意性地表示。
流过流路60的流体经由入口88进入流动室84，所述入口88将流体引导为使流体更加直接地朝向出口40流动(例如沿径向，如图3中箭头92示意性地表示)。易于理解的是，与当流体较不直接地朝向出口流动时相比，当流体更加直接地朝向出口40流动时，以相同的流率消耗少得多的能量。
因此，当流体组合物36更加直接地朝向出口40流动时，经受更小的流动阻力，相反地，当流体组合物较不直接地朝向出口流动时，经受更大的流动阻力。因此，当流体组合物36的大部分从入口88流入室84中并且通过流路60时，从出口40的上游运行经受更小的流动阻力。
当与退出控制口82的流体相比流体以较大的比率、速率和/或动量退出控制口80时，流体组合物36的大部分流过流路60。当从通道64、68、74流过来的流体的大部分流过流路54时，更多的流体退出控制口80。
当与退出控制口66的流体相比流体以较大的比率、速率和/或动量退出控制口70时，从通道64、68、74流过来的流体的大部分流过流路54。当流体组合物36的粘度在选定级别以上时，更多的流体退出控制口70。
因此，当流体组合物36具有升高的粘度时(流体组合物中的期望流体与非期望流体的较大比率)，通过系统25的流动受到较小的阻力。当流体组合物36具有降低的粘度时，通过系统25的流动受到较大的阻力。
当流体组合物36较不直接地朝向出口40流动时(例如，如箭头90所示)，流动经受更大的阻力。因此，当流体组合物36的大部分从入口86流入室84中并且通过流路58时，流动经受更大的阻力。
当与退出控制口80的流体相比流体以较大的比率、速率和/或动量退出控制口82时，流体组合物36的大部分流过流路58。当从通道64、68、74流过来的流体的大部分流过流路56而不是流过流路54时，更多的流体退出控制口82。
当与退出控制口70的流体相比流体以较大的比率、速率和/或动量退出控制口66时，从通道64、68、74流过来的流体的大部分流过流路56。当流体组合物36的粘度在选定级别以下时，更多的流体退出控制口66。
如上所述，系统25构造为：当流体组合物36具有升高的粘度时，提供更小的流动阻力，并且当流体组合物具有降低的粘度时，提供更大的流动阻力。当期望流动更多的较高粘度流体并且流动更少的较低粘度流体时这是有益的(例如，以便于产出更多的油以及更少的水或气体)。
如果期望流动更多的较低粘度流体并且流动更少的较高粘度流体(例如，以便于提供更多的气体以及更少的水，或者喷出更多的蒸汽以及更少的水)，那么可以为此目的容易地重新构造系统25。例如，入口86、88可以方便地反向布置，以使流过流路58的流体被引导到入口88并且流过流路60的流体被引导到入口86。
现在另外参考图4，其代表性地示出了可变流动阻力系统25的另一个构造。图4中的构造在一些方面与图3中的构造相似，但是稍微的区别在于：涡流室62、72不用于流道46、48，并且在图4的构造中不使用将入口38连接至流路选择装置52的单独流道42。而是，流道48将入口38连接至装置52的中心通道75。
一系列分隔开的分流道94a-94c与流道48交叉并且提供流道和控制通道68之间的流体连通。室96a-96c设置在分流道94a-94c与流道48之间的各个交叉处。
随着流体组合物的粘度升高或者随着流体组合物的速率下降，流过流道48的流体组合物36的较大比例将转向到分流道94a-94c。因此，随着流体组合物的粘度升高或者随着流道48中的流体组合物的速率下降，流体将以较大的比率、速度和/或动量流过装置50的控制口70(与流过控制口66的流体的比率、速率和/或动量相比)。
优选地，图4中的系统25适当地构造为使得通过控制口66、70的流率与流体组合物36中的期望流体的比例具有线性关系或单调关系(monotonicrelationship)。例如，如果期望流体为油，那么通过控制口70的流率与通过控制口66的流率可以随着流体组合物36中的油的百分比变化。
室96a-96c不是严格必需的，而是设置为用以增强粘度对流体转向到分流道94a-94c中的效果。室96a-96c可以被视为“涡流”室，因为室96a-96c提供了使流体组合物36可以对其自身起作用的容量，从而在流体的粘度升高时促进了流体的转向。室96a-96c可以使用各种不同的形状、容量、表面处理、表面地形等，以便进一步增强粘度对流体转向到分流道94a-94c中的效果。
尽管图4中描述了三个分流道94a-94c，与本公开文本的原理一致的是，可以使用任何数量(包括一个)的分流道。如图4中所描绘的，分流道94a-94c在流道48的一侧线性间隔开，但是与本公开文本的原理一致的是，在其它的实施例中，分流道94a-94c可以径向地、螺旋地或以其它方式间隔开，并且分流道94a-94c可以在流道48的任一侧或任意多侧。
从图5中更加清楚地看到，流道48优选地在分流道94a-94c和流道之间的交叉处中的每一处宽度增加(并且因此，流动区域增加)。因此，流道48的宽度w2大于流道的宽度w1，宽度w3大于宽度w2，并且宽度w4大于宽度w3。宽度的每一增加优选地在流道48的与分流道94a-94c中的各个交叉的一侧。
流道48的宽度在与分流道94a-94c的每个交叉处增加，从而通过流道补偿流体组合物36流动的扩散。优选地，在流体组合物36经过每个交叉时，保持流体组合物36的喷射式流动。以此方式，较高速率和较低粘度的流体受到较小的影响而转向到分流道94a-94c中。
分流道94a-94c与流道48的交叉处可以均匀地间隔开(如图4和图5中所描绘的)或者不均匀地间隔开。分流道94a-94c的间隔优选地选择为在流体组合物36经过各交叉处时通过流道48保持流体组合物36的喷射式流动，如上所述。
在图4和图5的构造中，期望流体与非期望流体相比具有较高的粘度，因此系统25的各个部件(例如，流道44、48，控制通道64、68，控制口66、70，分流道94a-94c，室96a-96c，等)适当地构造为使得：当流体组合物36具有足够高的粘度时，装置50将流过流道44、46、48的大部分(或者至少较大的比例的)流体引导到流路54中。如果流体组合物36的粘度不足够高，则装置50将大部分(或者至少较大的比例的)流体引导到流路56中。
如果流体的大部分已经被引导到流路54中(即，如果流体组合物36具有足够高的粘度)，则装置52将引导流体组合物的大部分以使流体组合物流入流路60中。因此，流体组合物36的相当大部分将经由入口88流入室84中，并且将沿行相对直的、更小阻力的路径到达出口40。
如果流体的大部分已经由装置50引导到流路56中(即，如果流体组合物36具有相对低的粘度)，则装置52将引导大部分的流体组合物以使流体组合物流入流路58中。因此，相当大部分的流体组合物36将经由入口86流入室84中，并且将沿行相对迂回的、更大阻力的路径到达出口40。
因此，应当理解的是，图4和图5中的系统25增大了相对低粘度流体组合物的流动阻力，并且降低了相对高粘度流体组合物的流动阻力。可以通过适当地构造系统的各个部件来确定通过系统25的流动阻力增大或减小到某些级别以上或以下的粘度的级别。
类似地，如果流过流道48的流体具有相对低的速率，则比例较大的流体将从流道转向到分流道94a-94c，使得流过控制口70的流体与流过控制口66的流体的比率较大。结果，大部分(或者至少较大比例)的流体组合物将通过入口88流入室84中，并且流体组合物将沿行相对直接的、较小阻力的路径到达出口40。
相反地，如果流过流道48的流体具有相对高的速率，比例较小的流体将从流道转向到分流道94a-94c，使得流过控制口70的流体与流过控制口66的流体的比率减小。结果大部分(或者至少较大比例)的流体组合物36将通过入口86流入室84中，并且流体组合物将沿行相对迂回的、较大阻力的路径到达出口40。
因此，应当理解的是，图4和图5中的系统25增大了相对高速率流体组合物的流动阻力并且减小了相对低速率流体组合物的流动阻力。可以通过适当地构造系统的各个部件来确定通过系统25的流动阻力增大或减小到某些级别以上或以下的速率的级别。
在系统25的一个优选实施例中，系统阻止相对低粘度流体(诸如其中具有高比例的气体的流体组合物36)的流动，无论流体组合物的速率如何(在最小阈值速率以上)。然而，仅当流体组合物的速率在选定级别以上时，系统阻止相对高粘度流体(诸如其中具有高比例的油的流体组合物36)的流动。再有，可以通过适当地构造系统的各个部件来确定系统25的这些特性。
现在另外参考图6，其代表性地示出了系统25的另一个构造。图6中的构造在很多方面与图4和图5中的构造相似，但是稍微的区别在于：来自流道44、48二者的流体传送到装置52的中心通道75，并且一系列间隔开的分流道98a-98c与流道44交叉，使得室100a-100c处于交叉处。与本公开文本的原理一致的是，可以使用任何数量(包括一个)、间隔、尺寸、构造等的分流道98a-98c和室100a-100c。
与上述分流道94a-94c和室96a-96c相似，分流道98a-98c和室100a-100c起作用以便随着流体组合物36的粘度升高或者随着流道中流体组合物的速率下降将来自流道44的较大比例的流体转向(到装置52的中心通道75)。因此，随着流体组合物36的粘度升高或者随着流道44中流体组合物的速率下降，较小比例的流体被传递到控制口66。
由于随着流体组合物36的粘度升高或者随着流道48中流体组合物的速率下降，更多的流体被传递到控制口70(与上面结合图4和图5的构造所说明的)，因此与图4和图5中的构想相比，在图6的构造中当流体组合物36的粘度升高时或者当流体组合物的速率下降时流过控制口70的流体与流过控制口66的流体的比率实质上增大很多。
相反地，与图4和图5中的构造相比，在图6的构造中当流体组合物36的粘度下降或者当流体组合物的速率升高时，流过控制口70的流体与流过控制口66的流体的比率实质上减小很多。因此，与图4和图5中的系统相比，图6中的系统25更易于响应流体组合物36的粘度或速率的变化。
图6的构造中的另一个区别在于，室96a-96c和室100a-100c的容量沿着各自的流道48、44沿下游方向逐级地减小。因此，室96b具有比室96a小的容量，并且室96c具有比室96b小的容量。类似地，室100b具有比室100a小的容量，并且室100c具有比室100b小的容量。
室96a-96c和100a-100c的容量的变化可以有助于补偿通过相应的流道48、44的流体组合物36的流率、速率等的变化。例如，在分流道94a-94c和流道48之间的各个连续交叉处，通过流道48的流体的速率将降低，并且各个室96a-96c的容量相应地减小。类似地，在分流道98a-98c和流道44之间的各个连续交叉处，通过流道44的流体的速率将降低，并且各个室100a-100c的容量相应地减小。
图4-图6的构造优于图3的构造的一个优点是，图4-图6的构造中的所有流道、流路、控制通道、分流道等优选地在单一平面中(从图中可看出)。当然，当系统25围绕管状结构件或者在管状结构件中沿周向延伸时，通道、流路等优选地在管状结构件中或者管状结构件上处于相同的径向距离。这使得系统25的构造较容易且较廉价。
现在另外参考图7A和7B，其代表地示出了可变流动阻力系统25的另一个构造。由于图7A和7B中的系统25不包括流路选择装置50、52，与图3-图5中的系统相比，图7A和7B中的系统25至少部分地较不复杂得多。
而且，图7A和7B中的流动室84稍微的区别在于，通向该室的两个入口116、110经由两个流道110、112被供给流体组合物36的流动，两个流道110、112引导流体组合物以使流体组合物围绕出口40沿着相反的方向流动。如图7A和7B中描绘的，经由入口116进入室84的流体被引导为围绕出口40沿顺时针方向流动，并且经由入口110进入室的流体被引导为围绕出口沿逆时针方向流动。
在图7A中，在如下情形中描述了系统25：升高速率和/或降低粘度的流体组合物36使得流体组合物的大部分经由入口116流入室84中。因此，流体组合物36在室84中围绕出口40螺旋式行进，并且通过系统25的流动阻力增大。降低的粘度可以是由于流体组合物36中的期望流体与非期望流体的相对低的比率。
在图7A中，由于流道114连接至在涡流室104a-104c处从流道112分流的分流道102a-102c，相对少的流体组合物36经由入口110流入室84中。在相对高速率和/或低粘度下，流体组合物36趋向于流动而经过涡流室104a-104c，而没有相当大量的流体组合物流过涡流室和分流道102a-102c到达流道114。
在图7B中，流体组合物36的速率已经下降和/或流体组合物的粘度已经升高，结果，较大比例的流体组合物从流道112流入分流道102a-102c并且经由流道114到达入口110。由于从两个入口116、110进入室84的流是沿着相反的方向，这些流彼此阻碍，从而干扰室中的涡流90。
如图7B中所示，流体组合物36围绕出口40较少螺旋式地流动并且更加直接地到达出口，从而减小了通过系统25的流动阻力。因此，当流体组合物36的速率下降时、当流体组合物的粘度升高时、或者当流体组合物中的期望流体与非期望流体的比率增大时，通过系统25的流动阻力减小。
现在另外参考图8A和8B，其代表性地示出可变流动阻力系统25的另一个构造。图8A和8B中的系统25在很多方面与图7A和7B的系统相似，但是至少在如下方面不同：在图8A和8B的构造中不一定使用分流道102a-102c和涡流室104a-104c。而是，流道114本身将流道112分流。
另一个区别是，在图8A和8B的构造中，循环流动引导结构件106用于室84中。当流体组合物不围绕出口循环流动时，结构件106起作用以保持流体组合物36围绕出口40的循环流动或者至少阻碍流体组合物朝向出口的向内流动。结构件106中的开口108容许流体组合物36最终向内流动到出口40。
结构件106为怎样能够改变系统25的构造以产生期望流动阻力的实施例(例如，当流体组合物36具有预定粘度、速率、密度、流体组合物36中的期望流体与非期望流体的比率等)。流道114从流道112分流的方式的又一个实施例是，怎样能够改变系统25的构造以产生期望的流动阻力。
在图8A中，在如下的情形下描绘了系统25：提高速率和/或降低粘度的流体组合物36使得流体组合物的大部分经由入口116流入室84中。因此，流体组合物36在室84中围绕出口40螺旋式行进，并且通过系统25的流动阻力增大。降低的粘度可以是由于流体组合物36中的期望流体与非期望流体的相对低的比率引起的。
在图8A中，由于流道114以流体组合物的大部分保留在流道112中的方式从流道112分流，相对少的流体组合物36经由入口110流入室84中。在相对高速率和/或低粘度下，流体组合物36趋向于流动而经过流道114。
在图8B中，流体组合物36的速率已经下降和/或流体组合物的粘度已经升高，结果，较大比例的流体组合物从流道112流过来并且经由流道114到达入口110。流体组合物36的粘度升高可以是由于流体组合物中的期望流体与非期望流体的比率增大引起的。
由于从两个入口116、110进入室84的流方向相反(或者至少通过入口110的流体组合物的流与通过入口116的流相对)，这些流彼此阻碍，从而干扰室中的涡流90。因此，流体组合物36更加直接地流到出口40，并且通过系统25的流动阻力的减小。
注意的是，上面说明的系统25的任一构造的任一特征可以包括在系统的其它构造的任一构造中，因此，应当理解的是，这些特征对于系统的任一特定构造不是排他性的。系统25可以用于任何类型的井系统(例如，不仅是井系统10)，并且用于在各种井操作中实现各种目的，包括但不限于注入、激励、完成、生产、顺应性、井筒操作等等。
现在，可以全面地理解，上述公开文本为控制井中流体流动的技术提供了实质的进步。可以基于流过可变流动阻力系统的流体组合物的各种特性(例如，粘度、密度、速率等)来可变地阻止流体流动。
特别地，上述公开文本为本技术领域提供了用于可变地阻止地下井中流体组合物36的流动的系统25。系统25可以包括第一流道48、112以及与第一流道48、112交叉的第一组一个或多个分流道94a-94c、100、102a-102c。以此方式，从第一流道48、112转向第一组分流道94a-94c、100、102a-102c的流体组合物36的比例基于a)流体组合物36的粘度以及(b)第一流道48、98中流体组合物36的速率两者中的至少一者而变化。
从第一流道48、112转向第一组分流道94a-94c、100、102a-102c的流体组合物的比例优选地响应于流体组合物36的粘度升高而增大。
从第一流道48、112转向第一组分流道94a-94c、100、102a-102c的流体组合物36的比例优选地响应于第一流道48、112中流体组合物36的速率降低而增大。
第一组分流道94a-94c可以将流体组合物36引导到流路选择装置50的第一控制通道68。流路选择装置50可以至少部分地基于转向到第一控制通道68的流体组合物36的比例来选择来自装置50的流体的大部分流过多个流路54、56中的哪一个。
系统25可以包括第二流道44以及与第二流道44交叉的第二组一个或多个分流道98a-98c。在这种构造中，从第二流道44转向到第二组分流道98a-98c的流体组合物36的比例优选地随着流体组合物36的粘度的升高而增大，并且随着第二流道44中流体组合物36的速率下降而增大。
第二流道44可以将流体组合物36引导到流路选择装置50的第二控制通道64。流路选择装置50可以基于通过第一控制通道64和第二控制通道68的流体组合物36的流率的比率来选择来自装置50的流体的大部分流过多个流路54、56中的哪一个。通过第一控制通道64和第二控制通道68的流率的比率优选地相对于流体组合物36中的期望流体与非期望流体的比率而变化。
第一组分流道94a-94c、100、102a-102c可以包括沿着第一流道48、112分隔开的多个分流道。室96a-96c、104a-104c可以设置在第一流道48、112和分流道94a-94c、102a-102c之间的多个交叉处的每一处。
室96a-96c、104a-104c中的每一个具有流体容量，并且所述容量可以沿着流体组合物36通过第一流道48、112的流动方向减小。第一流道48、112的流动区域可以在第一流道48、112和第一组分流道94a-94c、102a-102c之间的多个交叉处的每一处增加。
而且，上面还说明了一种用于可变地阻止地下井中流体组合物36的流动的系统25，系统25包括流路选择装置50，流路选择装置50基于流体组合物36中的期望流体与非期望流体的比率来选择来自装置的流体的大部分流过多个流路54、56中的哪一个。
流路选择装置50可以包括第一控制口70。通过第一控制口70的流体组合物36的流率影响来自装置50的流体的大部分流过多个流路中的哪一个。通过第一控制口70的流体组合物36的流率优选地基于流体组合物36中的期望流体与非期望流体的比率而变化。
流路选择装置50还可以包括第二控制口66。流路选择装置50可以基于a)通过第一控制口70的流体组合物36的流率与b)通过第二控制口66的流体组合物36的流率的比率来选择来自装置50的流体的大部分流过多个流路54、56中的哪一个。通过第一控制口70和第二控制口66的流率的比率优选地相对于流体组合物36中的期望流体与非期望流体的比率而变化。
流体组合物36可以经由至少一个控制通道68流到第一控制口70，所述控制通道68连接至流体组合物36流过的流道48。从流道48到控制通道68的流体组合物36的流率可以基于流体组合物36中的期望流体与非期望流体的比率而变化。从流道48到控制通道68的流体组合物36的流率可以基于流体组合物36中的期望流体与非期望流体的比率而变化。当流体组合物36的粘度升高时从流道48流到控制通道68的流体组合物36的比例可以增大，和/或当流道48中流体组合物36的速率升高时从流道48流到控制通道68的流体组合物36的比例可以减小。
流路选择装置50可以包括第二控制口66。通过第二控制口66的流体组合物36的流率影响来自装置50的流体的大部分流过多个流路54、56中的哪一个。
流体组合物36经由流体组合物36流过的至少一个控制通道64流到第二控制口66。控制通道64连接到至少一个流道44，并且从流道44到控制通道64的流体组合物36的流率可以基于流体组合物36中的期望流体与非期望流体的比率而变化。当流体组合物36的粘度升高时，从流道44流到控制通道64的流体组合物36的比例可以减小，和/或当流道44中流体组合物36的速率升高时，从流道44流到控制通道64的流体组合物36的比例可以增大。
上述公开文本还为本技术领域提供了一种可变地阻止地下井中流体组合物36的流动的系统25，系统25包括流动室84。流体组合物36中的大部分沿着基于流体组合物36中的期望流体与非期望流体的比率而变化的方向进入室84中。
流体组合物36可以响应于流体组合物36中的期望流体与非期望流体的比率的增大而更加直接地流过室84到达室84的出口40。
流体组合物36中的大部分经由多个入口86、88中的一个入口进入室84中。基于流体组合物36中的期望流体与非期望流体的比率来选择流体组合物36的大部分进入的多个入口86、88中的所述一个入口。
与第二入口86相比，第一入口88引导流体组合物36以使流体组合物更加直接地朝向室84的出口40流动。与第二入口86相比，第一入口88可以引导流体组合物36以使流体组合物更加径向地相对于出口40流动。与第一入口88相比，第二入口86可以引导流体组合物36以使流体组合物围绕出口40更加螺旋式行进。
室84可以为大致圆筒形，并且随着流体组合物36中的期望流体与非期望流体的比率减小，流体组合物36可以在室84内更加螺旋式地行进。
系统25优选地包括流路选择装置50，所述流路选择装置50基于流体组合物36中的期望流体与非期望流体的比率来选择来自装置50的流体的大部分流过多个流路54、56中的哪一个。
流路选择装置50包括第一控制口70。通过第一控制口70的流体组合物36的流率影响来自装置的流体的大部分流过多个流路54、56中的哪一个。通过第一控制口70的流体组合物36的流率基于流体组合物36中的期望流体与非期望流体的比率而变化。
流路选择装置50还可以包括第二控制口66。a)通过第一控制口70的流体组合物36的流率与b)通过第二控制口66的流体组合物36的流率的比率影响来自装置的流体的大部分流过多个流路中的哪一个。通过第一控制口70和第二控制口66的流率的比率优选地相对于流体组合物36中的期望流体与非期望流体的比率而变化。
流体组合物36可以经由至少一个控制通道68流到第一控制口70，控制通道68连接至流体组合物36流过的流道48。从流道48到控制通道68的流体组合物36的流率可以基于流体组合物36中的期望流体与非期望流体的比率而变化。
流路选择装置50可以包括第二控制口66。通过第二控制口66的流体组合物36的流率影响来自装置50的流体的大部分流过多个流路54、56中的哪一个。流体组合物36经由流体组合物36流过的至少一个控制通道64流到第二控制口66。
控制通道64连接到至少一个流道44。从流道44到控制通道64的流体组合物36的流率基于流体组合物36中的期望流体与非期望流体的比率而变化。
而且，上面说明了用于可变地阻止地下井中流体组合物36的流动的系统25，系统25包括流动室84。流体组合物36的大部分沿着基于流体组合物36的速率而变化的方向进入室84中。
流体组合物36可以响应于速率的下降而更加直接地流过室84到达室84的出口40。
流体组合物36的大部分可以经由多个入口86、88中的一个进入室84中。基于速率来选择多个入口86、88中的所述一个。与多个入口中的第二个入口86相比，多个入口中的第一个入口88可以引导流体组合物36以使流体组合物更加直接地朝向室84的出口40流动。
与第二入口86相比，第一入口88可以引导流体组合物36以使流体组合物更加径向地相对于出口40流动。与第一入口88相比，第二入口86可以引导流体组合物36以使流体组合物围绕出口40更加螺旋式地行进。
室84可以为大致圆筒形，并且在速率升高时流体组合物36可以在室84内更加螺旋式地行进。
系统25还可以包括流路选择装置52，所述流路选择装置52基于流体组合物36的速率来选择来自装置52的流体组合物36的大部分流过多个流路58、60中的哪一个。
上述公开文本还说明了一种用于地下井的可变流动阻力系统25，可变流动阻力系统25包括流动室84，流动室84具有出口40以及至少第一入口116和第二入口110。经由第二入口110进入流动室84的流体组合物36与经由第一入口116进入流动室84的流体组合物36的流动相对，由此通过流动室84的流体组合物36的流动阻力随着通过第一入口116和第二入口110的流率变化。
在通过第一入口116和第二入口110的流动变得更加均等时，通过流动室84的流体组合物36的流动阻力可以减小。随着流体组合物36的粘度升高、随着流体组合物36的速率下降、随着流体组合物36的密度减小、和/或随着流体组合物36中的期望流体与非期望流体的比率增大，通过第一入口116和第二入口110的流动可以变得更加均等。
随着通过第一入口116和第二入口110的流动变得较不均等，通过流动室84的流体组合物36的流动阻力可以增大。
流体组合物36可以经由与流动室84大致成切向取向的第一流道112流到第一入口116。流体组合物36可以经由与流动室84大致成切向取向的第二流道114流到第二入口110，并且第二流道114可以接收来自第一流道112的分流道的流体组合物36。
应当理解的是，上述各个实施例可以在各个取向上以及在各种构造中使用，各个取向诸如倾斜、倒置、水平、垂直等，而不偏离本公开文本的原理。图中所示的实施方案仅被描绘和说明为本公开文本的原理的有用应用的实施例，本公开文本的原理不限于这些实施方案中的任一特定细节。
当然，在仔细考虑代表性实施方案的上述说明时，本领域技术人员将易于领会到，可以对这些特定的实施方案进行许多改进、添加、替代、删除、和其它的改变，并且这些改变在本公开文本的原理的范围之内。因此，前述详细的描述应当清楚地理解为仅通过示例和实施例的方式给出，本发明的主旨和范围由所附的权利要求及其等同内容唯一地限定。

Claims (27)

1.一种可变地阻止地下井中流体组合物的流动的系统，所述系统包括：
流路选择装置，其基于所述流体组合物中的期望流体与非期望流体的比率来选择来自所述流路选择装置的流体的大部分流过多个流路中的哪一个，
其中，所述流路选择装置包括第一控制口，并且其中，通过所述第一控制口的所述流体组合物的流率影响来自所述流路选择装置的流体的大部分流过所述多个流路中的哪一个，并且
其中，所述流体组合物经由至少一个控制通道流到所述第一控制口，所述控制通道连接至所述流体组合物流过的流道，并且其中，从所述流道到所述控制通道的所述流体组合物的流率基于所述流体组合物中的期望流体与非期望流体的比率而变化。
2.如权利要求1所述的系统，其中，通过所述第一控制口的所述流体组合物的所述流率基于所述流体组合物中的期望流体与非期望流体的比率而变化。
3.如权利要求1所述的系统，其中，所述流路选择装置进一步包括第二控制口，并且其中，所述流路选择装置基于通过所述第一控制口和所述第二控制口的所述流体组合物的所述流率的比率来选择来自所述流路选择装置的流体的大部分流过多个流路中的哪一个。
4.如权利要求3所述的系统，其中，通过所述第一控制口和所述第二控制口的所述流率的比率相对于所述流体组合物中的期望流体与非期望流体的比率而变化。
5.如权利要求1所述的系统，其中，当所述流体组合物的粘度升高时，从所述流道流到所述控制通道的所述流体组合物的比例增大。
6.如权利要求1所述的系统，其中，当所述流道中所述流体组合物的速率升高时，从所述流道流到所述控制通道的所述流体组合物的比例减小。
7.如权利要求1所述的系统，其中，所述流路选择装置包括第二控制口，其中通过所述第二控制口的所述流体组合物的流率影响来自所述流路选择装置的流体的大部分流过所述多个流路中的哪一个，其中所述流体组合物经由所述流体组合物流过的至少一个控制通道流到所述第二控制口，其中所述控制通道连接到至少一个流道，并且其中，从所述流道到所述控制通道的所述流体组合物的流率基于所述流体组合物中的期望流体与非期望流体的比率而变化。
8.如权利要求7所述的系统，其中，当所述流体组合物的粘度升高时，从所述流道流到所述控制通道的所述流体组合物的比例减小。
9.如权利要求7所述的系统，其中，当所述流道中所述流体组合物的速率升高时，从所述流道流到所述控制通道的所述流体组合物的比例增大。
10.一种可变地阻止地下井中流体组合物的流动的系统，所述系统包括：
流动室；以及
流路选择装置，所述流路选择装置基于所述流体组合物中的期望流体与非期望流体的比率来选择来自所述流路选择装置的所述流体组合物的大部分流过多个流路中的哪一个，
其中，所述流体组合物的大部分沿着基于所述流体组合物中的期望流体与非期望流体的比率而变化的方向进入所述流动室中，
其中，所述流路选择装置包括第一控制口，并且其中，通过所述第一控制口的所述流体组合物的流率影响所述流体组合物的所述大部分流过所述多个流路中的哪一个，并且
其中，所述流体组合物经由至少一个控制通道流到所述第一控制口，所述控制通道连接至所述流体组合物流过的流道，并且其中，从所述流道到所述控制通道的所述流体组合物的流率基于所述流体组合物中的期望流体与非期望流体的比率而变化。
11.如权利要求10所述的系统，其中，响应于所述比率的增大，所述流体组合物更加直接地流过所述流动室到达所述流动室的出口。
12.如权利要求10所述的系统，其中，所述流体组合物的所述大部分经由多个入口中的一个入口进入所述流动室，并且其中，基于所述比率来选择所述多个入口中的所述一个入口。
13.如权利要求12所述的系统，其中，与所述多个入口中的第二个入口相比，所述多个入口中的第一个入口引导所述流体组合物以使所述流体组合物更加直接地朝向所述流动室的出口流动。
14.如权利要求13所述的系统，其中，与所述第二入口相比，所述第一入口引导所述流体组合物以使所述流体组合物更加径向地相对于所述出口流动。
15.如权利要求13所述的系统，其中，与所述第一入口相比，所述第二入口引导所述流体组合物以使所述流体组合物围绕所述出口更加螺旋式地行进。
16.如权利要求10所述的系统，其中，所述流动室为大致圆筒形，并且其中，随着所述比率减小，所述流体组合物在所述流动室内更加螺旋式地行进。
17.如权利要求10所述的系统，其中，通过所述第一控制口的所述流体组合物的所述流率基于所述流体组合物中的期望流体与非期望流体的比率而变化。
18.如权利要求10所述的系统，其中，所述流路选择装置进一步包括第二控制口，并且其中，通过所述第一控制口和所述第二控制口的所述流体组合物的所述流率的比率影响来自所述流路选择装置的所述流体组合物的大部分流过所述多个流路中的哪一个。
19.如权利要求18所述的系统，其中，通过所述第一控制口和所述第二控制口的所述流率的所述比率相对于所述流体组合物中的期望流体与非期望流体的比率而变化。
20.如权利要求10所述的系统，其中，所述流路选择装置包括第二控制口，其中，通过所述第二控制口的所述流体组合物的流率影响来自所述流路选择装置的所述流体组合的大部分流过所述多个流路中的哪一个，其中，所述流体组合物经由所述流体组合物流过的至少一个控制通道流到所述第二控制口，其中所述控制通道连接到至少一个流道，并且其中，从所述流道到所述控制通道的所述流体组合物的流率基于所述流体组合物中的期望流体与非期望流体的比率而变化。
21.一种可变地阻止地下井中流体组合物的流动的系统，所述系统包括：
流动室；以及
流路选择装置，所述流路选择装置基于所述流体组合物的速率来选择来自所述流路选择装置的所述流体组合物的大部分流过多个流路中的哪一个，
其中，所述流体组合物的大部分沿着基于所述流体组合物的速率而变化的方向进入所述流动室中，
其中，所述流路选择装置包括控制口，并且其中，通过所述控制口的所述流体组合物的流率影响所述流体组合物的所述大部分流过所述多个流路中的哪一个，并且
其中，所述流体组合物经由至少一个控制通道流到所述控制口，所述控制通道连接至所述流体组合物流过的流道，并且其中，从所述流道到所述控制通道的所述流体组合物的流率基于所述流体组合物中的期望流体与非期望流体的比率而变化。
22.如权利要求21所述的系统，其中，响应于所述速率的下降，所述流体组合物更加直接地流过所述流动室到达所述流动室的出口。
23.如权利要求21所述的系统，其中，所述流体组合物的所述大部分经由多个入口中的一个入口进入所述流动室，并且其中，基于所述速率来选择所述多个入口中的所述一个入口。
24.如权利要求23所述的系统，其中，与所述多个入口中的第二个入口相比，所述多个入口中的第一个入口引导所述流体组合物以使所述流体组合物更加直接地朝向所述流动室的出口流动。
25.如权利要求24所述的系统，其中，与所述第二入口相比，所述第一入口引导所述流体组合物以使所述流体组合物更加径向地相对于所述出口流动。
26.如权利要求24所述的系统，其中，与所述第一入口相比，所述第二入口引导所述流体组合物以使所述流体组合物围绕所述出口更加螺旋式行进。
27.如权利要求21所述的系统，其中，所述流动室为大致圆筒形，并且其中，随着所述速率升高，所述流体在所述流动室内更加螺旋式行进。
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