EA024860B1 - Устройство и способ для регулирования расхода текучей среды - Google Patents

Устройство и способ для регулирования расхода текучей среды Download PDF

Info

Publication number
EA024860B1
EA024860B1 EA201290747A EA201290747A EA024860B1 EA 024860 B1 EA024860 B1 EA 024860B1 EA 201290747 A EA201290747 A EA 201290747A EA 201290747 A EA201290747 A EA 201290747A EA 024860 B1 EA024860 B1 EA 024860B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
fluid
path
flow
control device
pressure
Prior art date
Application number
EA201290747A
Other languages
English (en)
Other versions
EA201290747A1 (ru
Inventor
Ховард Окре
Видар Матисен
Бьернар Вешвикк
Original Assignee
Статойл Петролеум Ас
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Статойл Петролеум Ас filed Critical Статойл Петролеум Ас
Publication of EA201290747A1 publication Critical patent/EA201290747A1/ru
Publication of EA024860B1 publication Critical patent/EA024860B1/ru

Links

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B34/00—Valve arrangements for boreholes or wells
    • E21B34/06—Valve arrangements for boreholes or wells in wells
    • E21B34/08—Valve arrangements for boreholes or wells in wells responsive to flow or pressure of the fluid obtained
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B33/00—Sealing or packing boreholes or wells
    • E21B33/10—Sealing or packing boreholes or wells in the borehole
    • E21B33/12—Packers; Plugs
    • E21B33/124—Units with longitudinally-spaced plugs for isolating the intermediate space
    • E21B33/1243—Units with longitudinally-spaced plugs for isolating the intermediate space with inflatable sleeves
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/02—Subsoil filtering
    • E21B43/08—Screens or liners
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/12—Methods or apparatus for controlling the flow of the obtained fluid to or in wells
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/14—Obtaining from a multiple-zone well
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/32—Preventing gas- or water-coning phenomena, i.e. the formation of a conical column of gas or water around wells
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K17/00—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves
    • F16K17/18—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on either side
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/0318—Processes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/0318—Processes
    • Y10T137/0324—With control of flow by a condition or characteristic of a fluid
    • Y10T137/0329—Mixing of plural fluids of diverse characteristics or conditions
    • Y10T137/0352—Controlled by pressure
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/0318—Processes
    • Y10T137/0324—With control of flow by a condition or characteristic of a fluid
    • Y10T137/0379—By fluid pressure
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/2496—Self-proportioning or correlating systems
    • Y10T137/2559—Self-controlled branched flow systems
    • Y10T137/2574—Bypass or relief controlled by main line fluid condition
    • Y10T137/2605—Pressure responsive
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/7722—Line condition change responsive valves
    • Y10T137/7771—Bi-directional flow valves
    • Y10T137/7772—One head and seat carried by head of another
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/7722—Line condition change responsive valves
    • Y10T137/7771—Bi-directional flow valves
    • Y10T137/7772—One head and seat carried by head of another
    • Y10T137/7773—Supporting valve only spring biased
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/7722—Line condition change responsive valves
    • Y10T137/7837—Direct response valves [i.e., check valve type]
    • Y10T137/7904—Reciprocating valves
    • Y10T137/7922—Spring biased

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Safety Valves (AREA)
  • Lift Valve (AREA)
  • Flow Control (AREA)
  • Control Of Fluid Pressure (AREA)
  • Paper (AREA)
  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)

Abstract

В данном документе раскрыт улучшенный способ для обеспечения реверсированного потока через саморегулирующийся (автономный) клапан или устройство (2) регулирования расхода текучей среды, содержащий создание повышенного давления на стороне клапана (2), противоположной стороне впуска (10), с силой, превышающей заданную смещающую силу упругого элемента (24), обеспечивая подъем внутренней корпусной части (4а) в наружной корпусной части (4b) против смещающей силы из первого положения потока текучей среды между внутренней и наружной сторонами клапана (2) по пути (11) потока во второе положение реверсированного потока текучей среды между внутренней и наружной сторонами через второй путь (25) потока. Изобретены улучшенный саморегулирующийся (автономный) клапан или устройство (2) регулирования расхода текучей среды и способ использования улучшенного клапана или устройства регулирования расхода текучей среды.

Description

Настоящее изобретение относится к устройству и способу для регулирования расхода текучей среды.
Устройства для извлечения нефти и газа из горизонтальных и вертикальных скважин большой протяженности известны из патентов США № 4821801; 4858691; 4577691 и патента Великобритании № 2169018. Данные известные устройства содержат перфорированную дренажную трубу, например, с фильтром для борьбы с пескопроявлением вокруг трубы. Значительным недостатком известных устройств для добычи нефти и/или газа в высокопроницаемых геологических пластах является экспоненциальное увеличение давления в дренажной трубе в направлении вверх по потоку в результате гидродинамического сопротивления в трубе. Поскольку в результате перепад давления между коллектором и дренажной трубой должен уменьшаться вверх по потоку, количество нефти и/или газа, поступающего из коллектора в дренажную трубу, должно уменьшаться соответственно. Поэтому снижается общее полученное данным средством количество нефти и/или газа. Для тонких нефтеносных зон и высокопроницаемых геологических пластов дополнительно существует высокий риск обводнения, т.е. поступления нежелательной воды или газа в дренажную трубу ниже по потоку, где скорость потока нефти, проходящего из коллектора в трубу, является наибольшей.
Из материала \Уог1П Θίΐ, νοί. 212, Νο. 11 (11/91), ρ. 73-80 известно деление дренажных труб на секции с одним или несколькими устройствами дросселирования притока, такими как скользящие муфты или устройства с дроссельными заслонками. Вместе с тем, в данном случае в основном имеет место использование регулирования притока для ограничения скорости притока для зон, находящихся вверху ствола и при этом предотвращения или уменьшения образования конуса обводнения или газового конуса.
В публикации \УО 92/08875 описывается горизонтальная эксплуатационная труба, содержащая множество эксплуатационных секций, соединенных камерами перемешивания, имеющими внутренний диаметр больше диаметра эксплуатационных секций.
Эксплуатационные секции содержат наружный щелевой хвостовик, который можно считать выполняющим фильтрование. Вместе с тем, последовательность секций с различными диаметрами создает турбулентность потока и исключает возможность спуска инструментов капремонта.
Заявителем обнаружено, что возможные ограничения или проблемы клапанных или регулирующих устройств, описанных в публикации \УО 92/08875, в некоторых случаях или вариантах применения состоят в том что возможна, по существу, только односторонняя подача через клапан или регулирующее устройство (хотя это может являться необходимым условием или преимуществом в других случаях или вариантах применения). Создавая настоящее изобретение, заявитель стремится преодолеть или, по меньшей мере, снизить значимость указанных ограничений или проблем.
Согласно первому аспекту настоящего изобретения создано устройство регулирования расхода текучей среды, содержащее первый путь потока для прохода текучей среды от впускного окна, расположенного на впускной стороне устройства, к выпускному окну, расположенному на выпускной стороне устройства, закрывающий элемент, предназначенный для предотвращения прохода текучей среды по первому пути текучей среды в направлении от выпускного окна к впускному окну, и средство, предназначенное для открытия второго пути текучей среды, отличного по меньшей мере на части своей длины от первого пути текучей среды, в зависимости от давлении текучей среды на выпускной стороне, второй путь текучей среды предназначен для прохода текучей среды от первого разгрузочного окна, расположенного на выпускной стороне, ко второму разгрузочному окну, расположенному на впускной стороне.
По меньшей мере часть первого разгрузочного окна для второго пути текучей среды может быть общей или одинаковой с выпускным окном для первого пути текучей среды.
По меньшей мере часть второго разгрузочного окна для второго пути текучей среды может быть отдельной от впускного окна для первого пути текучей среды.
Указанное средство может быть предназначено для открытия второго пути текучей среды в ответ на давление текучей среды на выпускной стороне, превышающее давление текучей среды на впускной стороне на заданную величину.
Закрывающий элемент может быть перемещающейся корпусной деталью, расположенной на первом пути текучей среды, выполненной так, что изменения скорости, и/или свойств, и/или состава текучей среды, проходящей по первому пути текучей среды, приводят к изменению сил, действующих на корпусную деталь благодаря принципу Бернулли, при этом автономно регулируется расход текучей среды через устройство регулирования.
Закрывающий элемент может быть обращен к впускному окну.
Устройство регулирования расхода текучей среды может содержать внутреннюю корпусную часть и наружную корпусную часть, причем внутренняя корпусная часть уплотнена и подвижна в наружной корпусной части между первым положением и вторым положением под действием давления текучей среды на выпускной стороне. Первая часть второго пути текучей среды может быть выполнена во внутренней корпусной части, и вторая часть второго пути текучей среды может быть выполнена в наружной корпусной части. Первая и вторая части второго пути текучей среды могут сообщаться друг с другом, когда внутренняя корпусная часть расположена во втором положении, но не когда внутренняя корпусная часть расположена в первом положении, при этом второй путь текучей среды открывается, когда внут- 1 024860 ренняя корпусная часть перемещается из первого положения во второе положение.
Устройство регулирования расхода текучей среды может содержать упругий элемент для обеспечения заданного сопротивления перемещению внутренней корпусной части из первого положения во второе положение.
Упругий элемент может быть кольцевой пружиной.
Кольцевая пружина может располагаться между фиксирующим кольцом и кольцевым заплечиком внутренней корпусной детали.
Кольцевой уплотняющий элемент может быть расположен в кольцевом пазу на стыке между внутренней и наружной корпусными частями.
Второй путь текучей среды может обходить закрывающий элемент.
Устройство регулирования расхода текучей среды может содержать множество таких вторых путей потока и/или множество таких выпускных окон.
Согласно второму аспекту настоящего изобретения создан способ регулирования расхода текучей среды для использования устройства регулирования расхода текучей среды, имеющего первый путь потока для прохода текучей среды от впускного окна, расположенного на впускной стороне устройства, к выпускному окну, расположенному на выпускной стороне устройства, и закрывающий элемент для предотвращения прохода текучей среды по первому пути текучей среды в направлении от выпускного окна к впускному окну, причем способ содержит создание или использование средства для открытия второго пути текучей среды, отличного по меньшей мере на части своей длины от первого пути текучей среды, в зависимости от давления текучей среды на выпускной стороне, причем второй путь текучей среды обеспечивает проход текучей среды от первого разгрузочного окна, расположенного на выпускной стороне, ко второму разгрузочному окну, расположенному на впускной стороне.
Согласно третьему аспекту настоящего изобретения создан способ регулирования потока углеводородной текучей среды, включающей в себя любую воду между углеводородным коллектором и эксплуатационной трубой, имеющей одну или несколько секций добычи, причем способ содержит создание или использование устройства регулирования расхода текучей среды согласно первому аспекту настоящего изобретения в каждой секции добычи эксплуатационной трубы.
Согласно дополнительному аспекту настоящего изобретения создан саморегулирующийся (автономный) клапан или устройство (2) регулирования расхода текучей среды для регулирования потока текучей среды из одного пространства или зоны в другое(ую), особенно полезное для регулирования потока текучей среды, т.е. нефти и/или газа, включающего в себя любую воду, из коллектора и в эксплуатационную трубу скважины в нефтяном и/или газовом коллекторе, причем эксплуатационная труба содержит нижнюю дренажную трубу, предпочтительно разделенную по меньшей мере на две секции (1), каждая из которых содержит одно или несколько устройств (2) регулирования притока, осуществляющих сообщение коллектора с пространством потока дренажной трубы, включающих в себя свободно перемещающуюся регулирующую корпусную деталь (9), расположенную в корпусной части (4) кожуха и обращенную к выпуску дроссельного отверстия или впуску (10) в центре корпусной части (4) кожуха и удерживаемую на месте в углублении (21) или корпусной части (4) кожуха средством держателя или средством (7), при этом образован путь (11) потока в условиях нормальной работы, проходящего через центральное дроссельное отверстие или впуск (10), к корпусной детали (9) и по ней и с выходом из углубления или кожуха, отличающееся тем, что корпусная часть (4) кожуха содержит внутреннюю корпусную часть (4а), коаксиально и с уплотнением расположенную в соответствующем углублении в наружной корпусной части (4Ъ) и аксиально подвижную в наружной корпусной части (4а) между первым положением и вторым положением против заданной смещающей силы, действующей от упругого элемента (24), расположенного между внутренней и наружной корпусными частями (4а, 4Ъ), благодаря повышенному давлению, действующему на выпускную сторону клапана (2), противоположную стороне впуска (10) и превышающему заданную смещающую силу упругого элемента (24), в первом и втором положениях обеспечивающего нормальную работу по пути (11) потока и реверсированного потока клапана или устройства (2) регулирования соответственно, при этом во втором положении путь (11) потока закрывается и второй путь (25) реверсированного потока создается по меньшей мере между одним каналом (31) ответвления во внутренней корпусной части (4а), расположенным ниже по потоку от регулирующей корпусной детали (9) в нормальных условиях работы и по меньшей мере одним соответствующим каналом (26) в наружной корпусной части (4Ъ), соответствующим каналом (26), проходящим между аксиальным стыком внутренней и наружной корпусных частей (4а, 4Ъ) и одной стороной клапана (2) с центральным дроссельным отверстием или впуском (10), причем закрытие пути (11) потока во втором положении реверсированного потока обусловливается повышенным давлением, поджимающим регулирующую корпусную деталь (9) для герметичного уплотнения на седле (19) впуска (10) одновременно с подъемом внутренней корпусной части (4а) в углублении, обусловливающим перемещение во второе положение реверсированного потока.
Текучая среда может состоять из одного или нескольких газов и/или одной или нескольких жидкостей.
- 2 024860
Текучая среда может быть водой и нефтью или нефтью и природным или произведенным газом и/или СО2.
Кольцевое уплотнение (27) может быть расположено в кольцевом пазу (28) на стыке между внутренней и наружной корпусными частями (4а, 4Ь).
Упругий элемент (24) может быть кольцевой пружиной.
Кольцевая пружина (24) может располагаться между фиксирующим кольцом (29) и кольцевым заплечиком (30) внутренней корпусной детали (4а).
Множество путей (25) потока могут располагаться с равными интервалами по окружности на стыке между внутренней и наружной корпусными частями (4а, 4Ь).
Множество отверстий (13) могут располагаться с равными интервалами по окружности на стороне клапана (2), противоположной впуску (10).
Согласно дополнительному аспекту настоящего изобретения создан способ для реверсированного прохода потока через саморегулирующийся (автономный) клапан или устройство (2) регулирования расхода текучей среды согласно описанному выше аспекту настоящего изобретения, отличающийся тем, что содержит создание повышенного давления на стороне (2) клапана, противоположной стороне впуска (10), с силой, превышающей заданную смещающую силу упругого элемента (24), обусловливающей подъем внутренней корпусной части (4а) в наружной корпусной части (4Ь) против смещающей силы от первого положения прохода потока текучей среды между внутренней и наружной сторонами клапана (2) по пути (11) потока и ко второму положению прохода реверсированного потока текучей среды между внутренней и наружной сторонами по второму пути (25) потока.
Согласно дополнительному аспекту настоящего изобретения обеспечено использование саморегулирующегося (автономного) клапана или устройства регулирования расхода текучей среды согласно описанному выше аспекту настоящего изобретения в качестве обратного клапана в режиме работы реверсированного потока, например, при нагнетании пара или ингибитора солеотложения по эксплуатационной трубе скважин и в смежный пласт или коллектор.
Зависимые пункты формулы изобретения определяют предпочтительные варианты осуществления изобретения.
Саморегулирующийся вариант осуществления настоящего изобретения обеспечивает улучшенный способ саморегулирования (автономного регулирования) потока текучей среды через клапан или устройство регулирования расхода текучей среды, саморегулирующийся клапан или устройство регулирования расхода текучей среды и использование саморегулирующегося клапана или устройства регулирования, особенно полезного в эксплуатационной трубе для добычи нефти и/или газа из скважины в нефтяном и/или газовом коллекторе, при этом эксплуатационная труба включает в себя нижнюю дренажную трубу, предпочтительно разделенную по меньшей мере на две секции, каждая из которых содержит одно или несколько устройств регулирования притока, осуществляющих сообщение с продуктивным геологическим пластом пространства потока дренажной трубы.
Конкретнее, саморегулирующийся вариант осуществления настоящего изобретения относится к улучшению способа регулирования расхода текучей среды и автономному клапану или устройству регулирования расхода текучей среды, описанным в заявке РСТ/ЫО2007/000204 с публикацией АО 2008/004875 А1.
При извлечении нефти и/или газа из продуктивных геологических пластов текучая среда отличающихся качеств, т.е. нефть, газ, вода (и песок), поступает в различных количествах и смесях в зависимости от свойств или качества пласта. Ни одно из упомянутых выше известных устройств не способно различать компоненты и регулировать приток нефти, газа или воды на основе его состава и/или качества.
Саморегулирующийся вариант осуществления настоящего изобретения создает устройство регулирования притока, являющееся саморегулирующимся или автономным и способное просто устанавливаться в стенку эксплуатационной трубы и поэтому обеспечивать использование инструментов капремонта. Такое устройство выполнено с возможностью различать нефть, и/или газ, и/или воду и регулировать расход текучей среды или приток нефти или газа в зависимости от содержания данных текучих средах, как того требует управление потоком данных текучих сред.
Устройство варианта осуществления настоящего изобретения является прочным, может выдерживать значительные усилия и высокие температуры, предотвращает падение (перепад давления), не нуждается в энергоснабжении, может выдерживать пескопроявление, является надежным и также является простым и относительно дешевым.
Ниже приведено подробное описание изобретения в качестве примера, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых показано следующее.
На фиг. 1 схематично показана эксплуатационная труба с устройством регулирования согласно публикации АО 2008/004875 А1.
На фиг. 2а) показано с увеличением сечение устройства регулирования согласно публикации АО 2008/004875 А1, и на фиг. 2Ь) показан вид сверху того же устройства.
На фиг. 3 показан график объемного расхода через устройство регулирования согласно публикации АО 2008/004875 А1 в зависимости от перепада давления в сравнении с устройством с фиксированным
- 3 024860 притоком.
На фиг. 4 показано устройство фиг. 2 с указанием зон различного давления, влияющих на конструктивное исполнение устройства для различных вариантов применения.
На фиг. 5 показана принципиальная схема другого варианта осуществления устройства регулирования согласно публикации νθ 2008/004875 А1.
На фиг. 6 показана принципиальная схема третьего варианта осуществления устройства регулирования согласно публикации νθ 2008/004875 А1.
На фиг. 7 показана принципиальная схема четвертого варианта осуществления устройства регулирования согласно публикации νθ 2008/004875 А1.
На фиг. 8 показана принципиальная схема пятого варианта осуществления публикации νθ 2008/004875 А1, где устройство регулирования является интегральной частью устройства подачи.
На фиг. 9 показано с частичным вырезом улучшенное устройство регулирования согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 10 показаны детали разобранного улучшенного устройства регулирования фиг. 9.
На фиг. 11а)-11с) показаны сечения улучшенного устройства регулирования в первом режиме нормального потока, во втором режиме, по существу, блокированного реверсированного потока и третьем режиме реверсированного потока соответственно.
На фиг. 12а) и 12Ь) показаны сечения другого устройства регулирования согласно настоящему изобретению в первом режиме нормального потока, и втором режиме реверсированного потока соответственно.
На фиг. 13 показан измененный вариант устройства, показанного на фиг. 12Ь).
На фиг. 1 показана секция эксплуатационной трубы 1, в которой использовано известное устройство 2 регулирования согласно публикации νθ 2008/004875 А1. Устройство 2 регулирования предпочтительно является круглым, относительно плоской формы и может снабжаться наружной резьбой 3 (фиг. 2) для ввинчивания в круглое отверстие с соответствующей внутренней резьбой, выполненное в трубе. С помощью регулирования толщины устройство 2 может быть приспособлено к толщине трубы и соответствовать ее наружной и внутренней периферии.
На фиг. 2а) и 2Ь) показано известное устройство 2 регулирования в увеличенном масштабе. Устройство состоит из первой корпусной детали 4 кожуха в форме диска с наружным цилиндрическим участком 5 и внутренним цилиндрическим участком 6 и с центральным отверстием или дроссельным отверстием 10 и второй корпусной детали 7 держателя в форме диска с наружным цилиндрическим участком 8, а также предпочтительно плоского диска или свободно перемещающейся корпусной детали 9, расположенной в открытом пространстве 14, сформированном между первой корпусной деталью 4 кожуха и второй корпусной деталью 7 держателя в форме диска. Корпусная деталь 9 может в частных вариантах применения и регулировки иметь не плоскую форму, а частично коническую или полукруглую форму (например, обращенную к дроссельному отверстию 10). Цилиндрический участок 8 второй корпусной детали 7 держателя в форме диска входит в наружный цилиндрический участок 5 первой корпусной детали 4 кожуха в форме диска и выступает в противоположном ему направлении, при этом образуя путь потока, показанный стрелками 11, при этом текучая среда входит в устройство регулирования через центральное отверстие или дроссельное отверстие (впуск) 10 и проходит к диску 9 и радиально по нему перед поступлением в кольцевое отверстие 12, образованное между цилиндрическими участками 8 и 6, и далее выходит через кольцевое отверстие 13, образованное между цилиндрическими участками 8 и 5. Две корпусные детали 4, 7 кожуха и держателя в форме диска прикреплены друг к другу винтовым соединением, сваркой или другим средством (не показано на фигурах) в зоне 15 соединения, показанной на фиг. 2Ь).
В одном варианте осуществления настоящего изобретения использован эффект Бернулли, по которому сумма статического давления, динамического давления и трение являются постоянными по линии потока:
Когда на диск 9 воздействует поток текучей среды, как в случае одного варианта осуществления настоящего изобретения, перепад давления на диске 9 можно выразить следующим образом:
ΔΡ,
Вследствие более низкой вязкости текучая среда, такая как газ, должна делать поворот позже и дополнительно проходить вдоль диска к его наружному концу позицией 14. Это приводит к созданию более высокого давления торможения в зоне 16 на конце диска 9, что, в свою очередь, повышает давление на диске. Диск 9, свободно перемещающийся в пространстве между корпусными деталями 4, 7 в форме диска, должен перемещаться вниз, при этом сужая путь потока между диском 9 и внутренним цилиндрическим участком 6. Таким образом, диск 9 перемещается вниз или вверх в зависимости от вязкости проходящей текучей среды, при этом данный принцип можно использовать для регулирования, т.е. закрытия/открытия потока текучей среды через устройство.
- 4 024860
Дополнительно, падение давления при проходе через обычное устройство регулирования расхода текучей среды с фиксированной геометрией должно быть пропорциональным динамическому давлению:
где постоянная К является в основном функцией геометрии и меньше зависит от числа Рейнольдса.
В устройстве регулирования согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения рабочая площадь потока должна уменьшаться, когда перепад давления увеличивается, так что объемный расход через устройство регулирования должен не увеличиваться или почти не увеличиваться с увеличением падения давления. Сравнение устройства регулирования согласно такому варианту осуществления настоящего изобретения с перемещающимся диском и устройством регулирования с фиксированным расходом через отверстие показан на фиг. 3, при этом, как показано на данной фигуре, объемный расход для такого варианта осуществления настоящего изобретения является постоянным при перепаде давления выше заданного.
Это является главным преимуществом данного варианта осуществления настоящего изобретения, поскольку его можно использовать для обеспечения одинакового объемного расхода через каждую секцию для горизонтальной скважины в целом, что невозможно с устройствами фиксированного регулирования притока.
При добыче нефти и газа устройство регулирования согласно варианту осуществления изобретения может иметь два различных варианта применения: использование в качестве устройства регулирования притока для уменьшения притока воды или использование для уменьшения притока газа в ситуациях прорыва газа. При разработке устройства регулирования согласно варианту осуществления изобретения для различных вариантов применения, таких как упомянутые выше водный или газовый, различные области и зоны давления, как показано на фиг. 4, должны оказывать воздействовать на производительность и свойства потока, проходящего через устройство. Как показано на фиг. 4, различные области/зоны давления можно разделить следующим образом:
А1, Ρ1 являются площадью притока и давлением соответственно. Сила Ρ1·Α1 данного давления должна прикладываться для открытия устройства регулирования, т.е. перемещения диска или корпусной детали 9 вверх.
А2, Р2 являются площадью и давлением в зоне, где скорость должна быть самой большой и поэтому представляет источник динамического давления. Равнодействующая динамического давления должна прикладываться для закрытия устройства регулирования, т.е. перемещения диска или корпусной детали 9 вниз, когда скорость потока увеличивается.
А3, Р3 являются площадью и давлением на выпуске. Давление должно быть одинаковым со скважинным давлением, т.е. давлением на впуске.
Ад, Р4 являются площадью и давлением, т.е. давлением торможения за перемещающимся диском или корпусной деталью 9. Давление торможения, в положении 16 (фиг. 2), создает давление и силу за корпусной деталью. Оно должно прикладываться для закрытия устройства регулирования, т.е. перемещать деталь вниз. Зона за корпусной деталью 9, в положении 16, таким образом, создает камеру торможения.
Текучие среды различной вязкости должны создавать различные силы в каждой зоне в зависимости от конструктивного исполнения данной зоны. Для оптимизации производительности и проходящего потока, благодаря свойствам устройства регулирования, конструктивное исполнение зон должно быть различным для различных вариантов применения, например потока газ/нефть или нефть/вода. Таким образом, для каждого варианта применения зоны должны быть тщательно сбалансированы и оптимально сконструированы с учетом свойств и физических параметров (вязкость, температура, давление и т.д.) для каждой расчетной ситуации.
На фиг. 5 показана принципиальная схема другого варианта осуществления устройства регулирования согласно публикации νθ 2008/004875 А1, имеющего более простое конструктивное исполнение, чем версия, показанная на фиг. 2. Устройство 2 регулирования состоит, как и в варианте, показанном на фиг. 2, из первой корпусной детали 4 кожуха в форме диска с наружным цилиндрическим сегментом 5 и с центральным отверстием или дроссельным отверстием 10 и второй корпусной детали 17 держателя в форме диска, прикрепленного к сегменту 5 корпусной детали 4 кожуха, а также предпочтительно плоского диска 9, расположенного в открытом пространстве 14, образованном между первой и второй корпусными деталями 4, 17 кожуха и держателя в форме диска. Вместе с тем, поскольку вторая корпусная деталь 17 держателя в форме диска открывается внутрь через отверстие или отверстия 23 и т.д. и теперь только удерживает на месте диск и поскольку цилиндрический участок 5 является более коротким и имеет путь потока, отличающийся от показанного на фиг. 2, отсутствует нарастание давления Р4 торможения на задней стороне диска 9, как описано выше и показано на фиг. 4. В данном варианте без давления торможения толщина устройства становится меньше, и оно может выдерживать увеличенное количество частиц, содержащихся в текучей среде.
На фиг. 6 показан третий вариант осуществления согласно публикации νθ 2008/004875 А1, где
- 5 024860 конструктивное исполнение является одинаковым с вариантом, показанным на фиг. 2, но где пружинный элемент 18 в форме спирального или другого подходящего пружинного средства расположен на одной стороне диска и соединяет диск с держателем 7, 22, углублением 21 или кожухом 4.
Пружинный элемент 18 используется для уравновешивания и регулирования площади притока между диском 9 и впуском 10 или, по-другому, окружающей кромки или седла 19 впуска 10. Таким образом, в зависимости от пружинной постоянной и, следовательно, силы сжатия пружины отверстие между диском 9 и кромкой 19 должно становиться больше или меньше и с подходящей выбранной пружинной постоянной в зависимости от условий притока и давления на выбранном месте, где расположено устройство регулирования, может быть получен постоянный массовый расход через устройство.
На фиг. 7 показан четвертый вариант осуществления согласно публикации νθ 2008/004875 А1, где конструктивное исполнение является одинаковым с вариантом, показанным на фиг. 6 и описанным выше, но где диск 9 на стороне, обращенной к впускному отверстию 10, снабжен чувствительным к температуре средством, таким как биметаллический элемент 20.
При добыче нефти и/или газа условия могут быстро изменяться от ситуации, где получают только или в основном нефть до ситуации, где получают только или в основном газ (прорыв газа или образование газового конуса). Например, при падении давления от 100 бар (10 МПа) до 16 (1600 КПа) бар падение температуры должно соответствовать приблизительно 20°С. Диск 9, снабженный чувствительным к температуре элементом, таким как биметаллический элемент, показанный на фиг. 7, должен изгибаться вверх или перемещаться вверх элементом 20, упирающимся в корпусную деталь 7 в форме держателя, и при этом сужать отверстие между диском и впуском 10 или полностью закрывать впуск.
Описанные выше варианты известных устройств регулирования, показанные на фиг. 1 и 2 и 4-7, относятся к решениям, в которых устройство регулирования является отдельным блоком или устройством, подлежащим оборудованию в соответствии с ситуацией с потоком текучей среды или в соединении устройством, таким как стенка эксплуатационной трубы для получения нефти и газа. Вместе с тем, устройство регулирования может, как показано на фиг. 8, являться интегральной частью устройства подачи текучей среды, при этом перемещающаяся корпусная деталь 9 может быть расположена в углублении 21, обращенном к выпуску дроссельного отверстия или отверстия 10, например, в стенке трубы 1, как показано на фиг. 1, вместо оборудования в отдельном корпусе 4 кожуха. Дополнительно, перемещающаяся деталь 9 может удерживаться на месте в углублении устройством держателя, таким как выступающие внутрь штыри, кольцо 22 или т.п., соединенные с наружным отверстием углубления завинчиванием, сваркой или т.п.
На фиг. 9 и 10 показано улучшенное устройство регулирования или автономный клапан 2 согласно варианту осуществления настоящего изобретения на виде с частичным вырезом и в разобранном виде, соответственно. Устройство целиком основано на том, что показано на фиг. 4.
Устройство 2 регулирования содержит свободно перемещающуюся регулирующую корпусную деталь 9, обращенную к впускному окну или дроссельному отверстию 10 в центре корпусной детали 4 кожуха и удерживаемую на месте в корпусной детали 4 кожуха. Путь 11 потока (фиг. 11а)) образован для работы в нормальных условиях работы от центрального впускного окна или дроссельного отверстия 10 на впускной стороне 33 устройства 2 регулирования к корпусной детали 9, по ней и на выход из углубления или кожуха через выпускное окно 13 на выпускной стороне 35 устройства 2 регулирования.
Корпусная деталь 4 кожуха содержит внутреннюю корпусную часть 4а, коаксиально и с уплотнением установленную в соответствующем углублении в наружной корпусной части 4Ь. Внутренняя корпусная часть 4а является аксиально перемещающейся в наружной корпусной части 4а между первым положением и вторым положением, с упругим элементом 24, выполненным с возможностью создания заданной смещающей силы для противодействия перемещению внутренней корпусной части 4а из первого положения во второе положение. Перемещение внутренней корпусной части 4а из первого положения во второе положение обусловливается повышенным давлением, действующим на выпускной стороне 35 устройства 2 регулирования, противоположной впускной стороне 33, при этом сила повышенного давления превышает заданную смещающую силу упругого элемента 24.
Как дополнительно подробно описано ниже и показано на фиг. 11, первое и второе положения соответственно обеспечивают нормальную работу через путь 11 потока и работу реверсированного потока клапана или устройства 2 регулирования, при этом во втором положении путь 11 потока закрывается и создается второй путь 25 реверсированного потока. Для создания второго пути 25 потока по меньшей мере один канал 31 ответвления создан во внутренней корпусной части 4а (ниже по потоку от регулирующей корпусной детали 9 в нормальных условиях работы) и по меньшей мере один соответствующий канал 26 создан в наружной корпусной части 4Ь. Каждый канал 26, созданный в наружной корпусной части 4Ь, проходит от аксиального стыка между внутренней и наружной корпусными частями 4а, 4Ь и открывается в разгрузочное окно 37 на впускной стороне 33 устройства 2 регулирования.
Закрытие или блокирование пути 11 потока во втором положении реверсированного потока обусловливается повышенным давлением, поджимающим регулирующую корпусную деталь 9 с герметичным уплотнением к седлу 19 впуска 10, одновременно с подъемом внутренней корпусной части 4а в углублении, обусловливающим перемещении во второе положение реверсированного потока.
- 6 024860
Перед достижением второго положения, в котором создается реверсивный путь потока, канал 31 ответвления, созданный во внутренней корпусной части 4а, не совмещен с соответствующим каналом 26, созданным в наружной корпусной части 4Ь так, что никакая текучая среда не проходит по каналу 31 ответвления и никакая текучая среда не может достичь каналов 26, созданных в наружной корпусной части 4Ь.
Вместе с тем, когда давление на выпускной стороне 35 устройства 2 регулирования вызывает перемещение внутренней корпусной части 4а в наружной корпусной части 4Ь, тогда канал 31 ответвления, созданный во внутренней корпусной части 4а, совмещается с соответствующим каналом 26, созданным в наружной корпусной части 4Ь, при этом обеспечивается проход текучей среды из выпускного окна 13 по каналу 31 ответвления и затем по каналу 26, созданному в наружной корпусной части 4Ь, и в разгрузочное окно 37 на впускной стороне, полностью обходя деталь 9. Канал 31 ответвления, созданный во внутренней корпусной части 4а, совмещается с соответствующим каналом 26, созданным в наружной корпусной части 4Ь, для открытия реверсивного пути 25 потока, когда давление текучей среды на выпускной стороне 35 превышает заданную величину. Заданная величина определяется частично характеристиками упругого элемента 24 (такими как его пружинная постоянная) и частично силами, действующими на внутреннюю корпусную часть 4а, под действием давления текучей среды на впускной стороне. В данном варианте осуществления обеспечивается открытие реверсивного пути 25 текучей среды в ответ на перепад давления, т.е. давление текучей среды на выпускной стороне 35 минус давление текучей среды на впускной стороне, превышающее заданную величину, т.е. в ответ на давление текучей среды на выпускной стороне 35, превышающее давление текучей среды на впускной стороне на заданную величину.
Кольцевая прокладка 27 предпочтительно размещена в кольцевом пазу 28 на стыке между внутренней и наружной корпусными частями 4а, 4Ь.
Предпочтительно упругий элемент 24 является кольцевой пружиной, расположенной между фиксирующим кольцом 29 и кольцевым заплечиком 30 внутренней корпусной части 4а.
Множество каналов 26, как показано на фиг. 9-11 предпочтительно расположены с равными интервалами по окружности на стыке между внутренней и наружной корпусными частями 4а, 4Ь, и множество каналов 31 ответвлений предпочтительно расположены с равными интервалами по окружности на стороне клапана 2 противоположно впуску 10.
На фиг. 11 показаны три различных режима работы улучшенного клапана или устройства 2 регулирования согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 11а) показан режим работы нормального потока клапана 2, который получается в соответствующем клапане или устройстве регулирования, описанном в публикации νθ 2008/004875 А1, и, таким образом, объясняющий термин нормальный.
На фиг. 11Ь) дополнительно показан режим работы нулевого потока, в котором сила давления текучей среды, действующая на внутреннюю корпусную часть 4а клапана 2, меньше силы кольцевой пружины 24. Таким образом, клапан или устройство 2 регулирования, таким образом, действует в качестве обратного клапана при нулевом или низком расходе через клапан 2 (путь 11 потока показан на данной фигуре в скобках для указания, что он больше не является завершенным путем, проходящим через устройство 2). Также данный режим работы обеспечивается в соответствующем клапане или устройстве регулирования, описанном в публикации νθ 2008/004875 А1.
На фиг. 11с) показан режим работы реверсированного потока, в котором сила давления текучей среды, действующая на внутреннюю корпусную часть 4а, превышает силу кольцевой пружины 24, и внутренняя часть корпуса поднимается в наружной корпусной части 4Ь, что обеспечивает высокий расход в противоположном направлении через клапан или устройство 2 регулирования по второму пути 25 потока.
Согласно варианту осуществления настоящего изобретения дополнительно создан способ для прохода реверсированного потока через улучшенный саморегулирующийся (автономный) клапан или устройство 2 регулирования расхода текучей среды, описанное выше, содержащий этап создания повышенного давления на выпускной стороне 35 клапана 2, противоположной впускной стороне, с силой, превышающей заданную смещающую силу упругого элемента 24, что обеспечивает подъем внутренней корпусной части 4а в наружной корпусной части 4Ь против смещающей силы от первого положения потока текучей среды между внутренней и наружной сторон клапана 2 через путь 11 потока и во второе положение реверсированного потока текучей среды между внутренней и наружной сторонами через второй путь 25 потока.
Согласно варианту осуществления настоящего изобретения также дополнительно обеспечено использование саморегулирующегося (автономного) клапана или устройства регулирования расхода текучей среды, как описано выше, в качестве обратного клапана в режиме работы реверсированного потока, например, при нагнетании пара или ингибитора солеотложения по эксплуатационной трубе скважины и в смежный пласт или коллектор или для обработки для интенсификации притока или управления скважиной.
- 7 024860
Предпочтительно улучшенный саморегулирующийся (автономный) клапан или устройство 2 регулирования расхода текучей среды согласно варианту осуществления изобретения обеспечивает проход реверсированного потока дополнительно к (нормальному) потоку из коллектора и в скважину. Как также указано выше, это является важным например, в следующих случаях.
1. Нагнетание ингибитора солеотложения. Труднорастворимое вещество может закупоривать или создавать препятствие в нефтяных скважинах и насосно-компрессорных трубах, и солеотложение, следовательно, необходимо предотвращать. Ингибитор солеотложения должен нагнетаться в коллектор из скважины для предотвращения создания отложений. Это можно выполнять как периодически (закачка под давлением), так и непрерывно.
2. Нагнетание пара. При добыче битуминозной нефти для ее разжижения требуется нагрев коллектора для разжижения битума, и нагрев можно выполнять как непрерывно, так и периодически.
3. Нагнетание растворителя. Аналогично описанному выше. В некоторых случаях растворитель (например, СО2) можно нагнетать для уменьшения вязкости.
4. Обработка для интенсификации притока. Обработка для восстановления или улучшения продуктивности скважины. Обработку пласта для интенсификации притока можно разделить на две основные группы: гидравлический разрыв пласта и матричную обработку. Гидроразрыв пласта выполняют с помощью давления, превышающего давление гидроразрыва пласта, при этом создают широко открытые пути потока между коллектором и скважиной. Матричную обработку выполняют с помощью давления ниже давления гидроразрыва и используют для восстановления естественной проницаемости коллектора после повреждения приствольной зоны скважины.
5. Управление скважиной. При заканчивании скважины важно управлять давлением в скважине и коллекторе. Это можно выполнять нагнетанием текучей среды из скважины в коллектор, так что получают повышенное давление в скважине. Если давлением не управлять надлежащим образом, результатом в худшем случае может являться неконтролируемый выброс.
Должно быть ясно, что идея изобретения является независимой от индивидуальных характеристик устройства 2 регулирования расхода текучей среды, описанного выше и показанного на фиг. 9-11 (и также выше в описании известного изобретения, на котором основан вариант осуществления, показанный на фиг. 9-11).
Идея изобретения использована в устройстве регулирования расхода текучей среды, содержащем первый путь потока для обеспечения прохода текучей среды из впускного окна, расположенного на впускной стороне устройства, в выпускное окно, расположенное на выпускной стороне устройства, закрывающий элемент, предназначенный для предотвращения прохода текучей среды по первому пути текучей среды в направлении от выпускного окна к впускному окну, и средство, предназначенное для открытия второго пути текучей среды, отличного по меньшей мере на части своей длины от первого пути текучей среды, в ответ на давление текучей среды на выпускной стороне, превышающее заданную величину, причем второй путь текучей среды предназначен для прохода текучей среды от разгрузочного окна, расположенного на выпускной стороне к разгрузочному окну, расположенному на впускной стороне. В варианте осуществления, описанном выше и показанном на фиг. 9-11, закрывающий элемент является перемещающейся корпусной деталью 9 автономного клапана 2.
Для демонстрации применения настоящего изобретения в одном типе устройства регулирования расхода текучей среды, не являющегося автономным, на фиг. 12а) и 12Ь) схематично показан шаровой обратный клапан 200 для осуществления настоящего изобретения. Нет необходимости подробно описывать шаровой обратный клапан 200, показанный на фиг. 12, поскольку специалисту в данной области техники понятно его сходство с устройством 2 регулирования, описанным выше и показанным на фиг. 9-11.
Части показанного на фиг. 12 устройства, которые являются эквивалентами соответствующих частей устройства, показанного на фиг. 9-11, указаны ссылочными позициями, являющимися умноженными на 10, описанного выше варианта осуществления, за исключением того, что устройство 200 фиг. 12 является эквивалентом устройства 2 фиг. 9-11. Например, части 90, 40а и 290 фиг. 12 являются эквивалентами частей 9, 4а и 29 фиг. 9-11. Шар 90 является закрывающим элементом согласно идее изобретения, описанной выше, и приблизительным эквивалентом перемещающейся корпусной детали 9 более раннего варианта осуществления.
Фиг. 12а) полностью соответствует фиг. 11а), показывающей работу устройства регулирования в нормальном режиме работы, а фиг. 12Ь) полностью соответствует фиг. 11 с), показывающей работу устройства регулирования в режиме работы реверсивного потока. Способом, аналогичным описанному выше, реверсивный путь 250 потока открывается, когда внутренняя часть 401 корпуса перемещается достаточно в наружной части 40Ь корпуса для совмещения двух каналов 310 и 260.
Специалисту в данной области техники ясно, что изобретение также применимо для типов устройства регулирования расхода текучей среды, отличающихся от устройства автономного типа (фиг. 9-11) и шарового обратного клапана (фиг. 12), являющихся просто примерами.
В отношении частей основного варианта осуществления, описанного выше, должно быть ясно, что путь 25 реверсивного потока текучей среды не должен иметь общего окна 13 на выпускной стороне 35
- 8 024860 устройства 2 с путем 11 прямого потока.
Например, отдельное окно на выпускной стороне 35 устройства 2 может быть снабжено каналом, проходящим через наружную корпусную часть 4Ь, соединенным с соответствующим каналом, проходящим через внутреннюю корпусную часть 4а к впускной стороне устройства 2, при этом открывающим путь 25 реверсивного потока. Путь 25 реверсивного потока может соединяться с впускным окном 10 или может проходить в отдельное окно на впускной стороне 33 устройства 2.
Такое изменение показано на фиг. 13, которое полностью основано на варианте осуществления, описанном выше и показанном на фиг. 12. На фиг. 13 отдельное разгрузочное окно 390 расположено на выпускной стороне 350 устройства 200 с каналом, проходящим через наружную корпусную часть 40, который сообщается в режиме работы реверсивного потока (т.е. как показано на фиг. 13) с соответствующим каналом, проходящим через внутреннюю корпусную часть 40а и, таким образом, к впускному окну 100. Поэтому в устройстве на фиг. 13 разгрузочное окно на впускной стороне 330 для реверсивного пути 250 используется совместно с впускным окном 100 для прямого пути 110 потока. Можно также создать устройство, где реверсивный путь начинается в наружной корпусной части 40Ь, затем проходит во внутреннюю корпусную часть 40а и затем обратно к наружной корпусной части 40Ь, при этом разгрузочные окна расположены на обоих конца и являются отдельными от впускного и выпускного окон на прямом пути текучей среды. Даже если реверсивный путь потока начинается и/или заканчивается во внутренней корпусной части 40а, можно использовать разгрузочное окно для реверсивного пути 250 потока, отдельно от разгрузочного окна для прямого пути 11 потока.
Хотя в основном варианте осуществления, описанном выше, указано, что обеспечивается открытие реверсивного пути 25 текучей среды в ответ на давление текучей среды на выпускной стороне 35, превышающее давление текучей среды на впускной стороне на заданную величину, в другом варианте осуществления может обеспечиваться открытие реверсивного пути текучей среды в ответ на давление текучей среды на выпуске, превышающее заданную величину, вне зависимости от давления текучей среды на впуске (например, конкретного давления, считающегося представляющим опасность). Это является случаем, когда используют механизм для открытия второго пути текучей среды, действующий в зависимости от выпускного давления текучей среды в изоляции. Поэтому, хотя в основном применении, предусмотренном для варианта осуществления данного изобретения, второй путь текучей среды должен открываться, когда выпускное давление превышает впускное давление на заданную величину, которая может быть нулем, данное не существенно. В общем, обеспечивается открытие реверсивного пути текучей среды в зависимости от давления текучей среды на выпускной стороне.
Объем настоящего изобретения определен формулой изобретения и не ограничен вариантами применения, относящимися к притоку нефти и/или газа из скважины, как описано выше, или нагнетанию газа (природного газа, воздуха или СО2), пара или воды в нефтяные и/или газовые скважины. Таким образом, изобретение можно использовать в любых технологических процессах или процессе, относящихся к вариантам применения, где необходимо регулировать расход текучих сред с различными составами газа и/или жидкости.

Claims (14)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Устройство (2; 200) регулирования расхода текучей среды, содержащее первый путь (11; 110) потока для прохода текучей среды от впускного окна (10; 100), расположенного на впускной стороне (33; 330) устройства (2; 200), к выпускному окну (13; 130), расположенному на выпускной стороне (35; 350) устройства (2; 200), закрывающий элемент (9; 90), предназначенный для предотвращения прохода текучей среды по первому пути (11; 110) текучей среды в направлении от выпускного окна (13; 130) к впускному окну (10; 100), при этом закрывающий элемент содержит подвижную корпусную деталь (9), расположенную так, что изменения скорости, и/или свойств, и/или состава текучей среды, проходящей по первому пути текучей среды, приводят к изменению сил, действующих на корпусную деталь, как результат действия принципа Бернулли, автономно регулируя поток текучей среды, проходящий через устройство (2) регулирования, и средство (4а, 4Ь, 24, 26, 31; 40а, 40Ь, 240, 260, 310), предназначенное для открытия второго пути (25; 250) текучей среды, отличного по меньшей мере на части своей длины от первого пути (11; 110) текучей среды, в зависимости от давления текучей среды на выпускной стороне (35; 350), причем второй путь (25; 250) текучей среды предназначен для прохода текучей среды от первого разгрузочного окна (13; 130; 390), расположенного на выпускной стороне (35; 350), ко второму разгрузочному окну (37; 370; 100), расположенному на впускной стороне (33; 330), при этом устройство регулирования расхода текучей среды выполнено с возможностью открывания второго пути (25; 250) текучей среды для создания потока текучей среды из первого разгрузочного окна ко второму разгрузочному окну, когда первый путь текучей среды закрыт, и закрывания второго пути (25; 250) текучей среды, когда первый путь текучей среды открыт; и при этом при осуществлении автономного регулирования с использованием принципа Бернулли устройство регулирования расхода текучей среды выполнено с возможностью автоматического закрывания первого пути текучей среды.
  2. 2. Устройство по п.1, в котором по меньшей мере часть первого разгрузочного окна (13; 130) для
    - 9 024860 второго пути (25; 250) текучей среды является общей или одинаковой с выпускным окном (13; 130) для первого пути (11; 110) текучей среды.
  3. 3. Устройство по п.1 или 2, в котором по меньшей мере часть второго разгрузочного окна (37; 370) для второго пути (25; 250) текучей среды является отдельной от впускного окна (10; 100) для первого пути (11; 110) текучей среды.
  4. 4. Устройство по п.1 или 2, в котором средство (4а, 4Ь, 24, 26, 31; 40а, 40Ь, 240, 260, 310) предназначено для открытия второго пути (25; 250) текучей среды в ответ на давление текучей среды на выпускной стороне (35; 250), превышающее давление текучей среды на впускной стороне (33; 330) на заданную величину.
  5. 5. Устройство по п.1 или 2, в котором закрывающий элемент (9; 90) обращен к впускному окну (10;
    100).
  6. 6. Устройство по п.1 или 2, содержащее внутреннюю корпусную часть (4а; 40а) и наружную корпусную часть (4Ь; 40Ь), причем внутренняя корпусная часть (4а; 40а) герметично уплотнена и подвижна в наружной корпусной части (4Ь; 40Ь) между первым положением и вторым положением под действием давления текучей среды на выпускной стороне (35), при этом первая часть (31; 310) второго пути (25; 250) текучей среды выполнена во внутренней корпусной части (4а) и вторая часть (26; 260) второго пути (25; 250) текучей среды выполнена в наружной корпусной части (4Ь; 40Ь), первая и вторая части второго пути (25; 250) текучей среды сообщены друг с другом, когда внутренняя корпусная часть (4а; 40а) расположена во втором положении, а не когда внутренняя корпусная часть (4а; 40а) расположена в первом положении, при этом второй путь (25; 250) текучей среды открывается, когда внутренняя корпусная часть (4а; 40а) перемещается из первого положения во второе положение.
  7. 7. Устройство по п.6, содержащее упругий элемент (24; 240) для обеспечения заданного сопротивления перемещению внутренней корпусной части (4а; 40а) из первого положения во второе положение.
  8. 8. Устройство по п.7, в котором упругий элемент (24; 240) является кольцевой пружиной.
  9. 9. Устройство по п.8, в котором кольцевая пружина (24; 240) расположена между фиксирующим кольцом (29; 290) и кольцевым заплечиком (30) внутренней корпусной детали (4а; 40а).
  10. 10. Устройство по п.6, в котором кольцевой уплотняющий элемент (27) расположен в кольцевом пазу (28) на стыке между внутренней и наружной корпусными частями (4а, 4Ь; 40а, 40Ь).
  11. 11. Устройство по п.1 или 2, в котором второй путь (25; 250) текучей среды обходит закрывающий элемент (9; 90).
  12. 12. Устройство по п.1 или 2, содержащее множество вторых путей (25; 250) потока и/или множество выпускных окон (13; 130).
  13. 13. Способ регулирования расхода текучей среды, заключающийся в использовании устройства по любому из пп.1-12.
  14. 14. Способ по п.13, в котором регулируют расход углеводородной текучей среды, включающей в себя любую воду между углеводородным коллектором и эксплуатационной трубой (1), имеющей по меньшей мере одну секцию добычи, и в котором создают или используют устройство регулирования расхода текучей среды по любому из пп.1-12 в каждой секции добычи эксплуатационной трубы (1).
EA201290747A 2010-02-02 2011-02-02 Устройство и способ для регулирования расхода текучей среды EA024860B1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO20100164A NO336424B1 (no) 2010-02-02 2010-02-02 Strømningsstyringsanordning, strømningsstyringsfremgangsmåte og anvendelse derav
PCT/EP2011/051458 WO2011095512A2 (en) 2010-02-02 2011-02-02 Flow control device and flow control method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201290747A1 EA201290747A1 (ru) 2013-02-28
EA024860B1 true EA024860B1 (ru) 2016-10-31

Family

ID=44355859

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201290747A EA024860B1 (ru) 2010-02-02 2011-02-02 Устройство и способ для регулирования расхода текучей среды

Country Status (10)

Country Link
US (2) US9038649B2 (ru)
EP (1) EP2531692B1 (ru)
CN (1) CN102782249B (ru)
AU (1) AU2011212499B2 (ru)
BR (1) BR112012019187B1 (ru)
CA (1) CA2788585C (ru)
EA (1) EA024860B1 (ru)
MX (1) MX2012008864A (ru)
NO (1) NO336424B1 (ru)
WO (1) WO2011095512A2 (ru)

Families Citing this family (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8893804B2 (en) 2009-08-18 2014-11-25 Halliburton Energy Services, Inc. Alternating flow resistance increases and decreases for propagating pressure pulses in a subterranean well
US8276669B2 (en) 2010-06-02 2012-10-02 Halliburton Energy Services, Inc. Variable flow resistance system with circulation inducing structure therein to variably resist flow in a subterranean well
US8235128B2 (en) 2009-08-18 2012-08-07 Halliburton Energy Services, Inc. Flow path control based on fluid characteristics to thereby variably resist flow in a subterranean well
NO336424B1 (no) * 2010-02-02 2015-08-17 Statoil Petroleum As Strømningsstyringsanordning, strømningsstyringsfremgangsmåte og anvendelse derav
US8261839B2 (en) 2010-06-02 2012-09-11 Halliburton Energy Services, Inc. Variable flow resistance system for use in a subterranean well
US8356668B2 (en) 2010-08-27 2013-01-22 Halliburton Energy Services, Inc. Variable flow restrictor for use in a subterranean well
US8430130B2 (en) 2010-09-10 2013-04-30 Halliburton Energy Services, Inc. Series configured variable flow restrictors for use in a subterranean well
US8950502B2 (en) 2010-09-10 2015-02-10 Halliburton Energy Services, Inc. Series configured variable flow restrictors for use in a subterranean well
US8851180B2 (en) 2010-09-14 2014-10-07 Halliburton Energy Services, Inc. Self-releasing plug for use in a subterranean well
US8387662B2 (en) 2010-12-02 2013-03-05 Halliburton Energy Services, Inc. Device for directing the flow of a fluid using a pressure switch
US8555975B2 (en) 2010-12-21 2013-10-15 Halliburton Energy Services, Inc. Exit assembly with a fluid director for inducing and impeding rotational flow of a fluid
US8448659B2 (en) 2011-03-07 2013-05-28 Halliburton Energy Services, Inc. Check valve assembly for well stimulation operations
US8678035B2 (en) 2011-04-11 2014-03-25 Halliburton Energy Services, Inc. Selectively variable flow restrictor for use in a subterranean well
US8985150B2 (en) 2011-05-03 2015-03-24 Halliburton Energy Services, Inc. Device for directing the flow of a fluid using a centrifugal switch
US8714262B2 (en) 2011-07-12 2014-05-06 Halliburton Energy Services, Inc Methods of limiting or reducing the amount of oil in a sea using a fluid director
US8584762B2 (en) 2011-08-25 2013-11-19 Halliburton Energy Services, Inc. Downhole fluid flow control system having a fluidic module with a bridge network and method for use of same
US9506320B2 (en) 2011-11-07 2016-11-29 Halliburton Energy Services, Inc. Variable flow resistance for use with a subterranean well
US8739880B2 (en) 2011-11-07 2014-06-03 Halliburton Energy Services, P.C. Fluid discrimination for use with a subterranean well
US8684094B2 (en) 2011-11-14 2014-04-01 Halliburton Energy Services, Inc. Preventing flow of undesired fluid through a variable flow resistance system in a well
BR112014008826B1 (pt) 2011-11-22 2021-08-24 Halliburton Energy Services, Inc Conjunto de saída
CA2855939C (en) 2011-12-21 2015-03-31 Halliburton Energy Services, Inc. Functionalized surface for flow control device
SG11201402223YA (en) 2011-12-21 2014-06-27 Halliburton Energy Services Inc Flow-affecting device
EP2859180B1 (en) 2012-04-19 2018-06-27 H.P. Well Screen Holding B.V. Pipe for extracting reservoir fluids present in an underground reservoir and method of locally increasing the thickness of such a pipe
US8739887B2 (en) 2012-07-03 2014-06-03 Halliburton Energy Services, Inc. Check valve for well stimulation
US9512702B2 (en) 2013-07-31 2016-12-06 Schlumberger Technology Corporation Sand control system and methodology
CA2914366C (en) 2013-08-01 2017-12-12 Landmark Graphics Corporation Algorithm for optimal icd configuration using a coupled wellbore-reservoir model
DE102013109633A1 (de) * 2013-09-04 2015-03-05 Sig Technology Ag Vorrichtung zur Steuerung der Durchflussmenge
EP3194714B1 (en) * 2014-08-29 2019-08-28 Services Petroliers Schlumberger Autonomous flow control system and methodology
US10871057B2 (en) 2015-06-30 2020-12-22 Schlumberger Technology Corporation Flow control device for a well
CN105089543B (zh) * 2015-09-02 2017-09-01 中国石油天然气股份有限公司 一种水平井压力控水装置
GB2559343B (en) * 2017-01-31 2020-06-24 Swellfix Uk Ltd Downhole flow control device and method.
US10648302B2 (en) 2017-11-15 2020-05-12 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Adjustable flow control device
WO2019164483A1 (en) 2018-02-21 2019-08-29 Halliburton Energy Services, Inc. Method and apparatus for inflow control with vortex generation
NO346099B1 (en) * 2018-08-27 2022-02-14 Innowell Solutions As A valve for closing fluid communication between a well and a production string, and a method of using the valve
CN111119804A (zh) * 2018-10-31 2020-05-08 中国石油化工股份有限公司 一种流体流入控制装置
CN113719501A (zh) * 2020-05-25 2021-11-30 中国石油天然气股份有限公司 气体流量调控管、气体流量稳定控制阀、系统及安装方法
CN112127859A (zh) * 2020-11-02 2020-12-25 沧州瑞泰石油机械有限公司 双向控流阀、控水筛管以及完井管串
WO2023016643A1 (en) * 2021-08-11 2023-02-16 Swellfix Uk Limited Flow control device

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005080750A1 (en) * 2004-02-20 2005-09-01 Norsk Hydro Asa Method and actuator device
WO2007027617A2 (en) * 2005-09-02 2007-03-08 Baker Hughes Incorporated Inflow control device with passive shut-off feature
WO2008004875A1 (en) * 2006-07-07 2008-01-10 Norsk Hydro Asa Method for flow control and autonomous valve or flow control device
WO2008143522A1 (en) * 2007-05-23 2008-11-27 Ior Technology As Gas valve and production tubing with a gas valve
WO2009136796A1 (en) * 2008-05-07 2009-11-12 Aadnoey Bernt Sigve Flow controller device

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3314440A (en) * 1964-10-05 1967-04-18 Berg Mfg & Sales Co Valve for tire stems
US4577691A (en) 1984-09-10 1986-03-25 Texaco Inc. Method and apparatus for producing viscous hydrocarbons from a subterranean formation
CA1247000A (en) 1984-12-31 1988-12-20 Texaco Canada Resources Ltd. Method and apparatus for producing viscous hydrocarbons utilizing a hot stimulating medium
CA1275914C (en) 1986-06-30 1990-11-06 Hermanus Geert Van Laar Producing asphaltic crude oil
US4858691A (en) 1988-06-13 1989-08-22 Baker Hughes Incorporated Gravel packing apparatus and method
GB9025230D0 (en) 1990-11-20 1991-01-02 Framo Dev Ltd Well completion system
CN100572825C (zh) * 2004-12-02 2009-12-23 雷神萨科斯公司 具有固有反馈系统的压力调节阀
US7308848B2 (en) 2004-12-02 2007-12-18 Sarcos Investments Lc Pressure control valve having intrinsic feedback system
NO336424B1 (no) * 2010-02-02 2015-08-17 Statoil Petroleum As Strømningsstyringsanordning, strømningsstyringsfremgangsmåte og anvendelse derav

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005080750A1 (en) * 2004-02-20 2005-09-01 Norsk Hydro Asa Method and actuator device
WO2007027617A2 (en) * 2005-09-02 2007-03-08 Baker Hughes Incorporated Inflow control device with passive shut-off feature
WO2008004875A1 (en) * 2006-07-07 2008-01-10 Norsk Hydro Asa Method for flow control and autonomous valve or flow control device
WO2008143522A1 (en) * 2007-05-23 2008-11-27 Ior Technology As Gas valve and production tubing with a gas valve
WO2009136796A1 (en) * 2008-05-07 2009-11-12 Aadnoey Bernt Sigve Flow controller device

Also Published As

Publication number Publication date
NO20100164A1 (no) 2011-08-03
NO336424B1 (no) 2015-08-17
AU2011212499A1 (en) 2012-08-09
AU2011212499B2 (en) 2016-02-25
CA2788585A1 (en) 2011-08-11
WO2011095512A2 (en) 2011-08-11
CN102782249A (zh) 2012-11-14
US9038649B2 (en) 2015-05-26
US20130008513A1 (en) 2013-01-10
US20150167426A1 (en) 2015-06-18
US9366108B2 (en) 2016-06-14
BR112012019187B1 (pt) 2020-01-14
CN102782249B (zh) 2015-06-17
BR112012019187A2 (pt) 2018-03-27
EA201290747A1 (ru) 2013-02-28
MX2012008864A (es) 2012-08-31
EP2531692A2 (en) 2012-12-12
WO2011095512A3 (en) 2012-05-03
EP2531692B1 (en) 2015-12-30
CA2788585C (en) 2018-01-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA024860B1 (ru) Устройство и способ для регулирования расхода текучей среды
AU2008345749B2 (en) Method for self-adjusting (autonomously adjusting) the flow of a fluid through a valve or flow control device in injectors in oil production
US8875797B2 (en) Method for flow control and autonomous valve or flow control device
US8820413B2 (en) Alternative design of self-adjusting valve
CA2789413C (en) Autonomous inflow control device and methods for using same
EP3194714B1 (en) Autonomous flow control system and methodology
US8590630B2 (en) System and method for controlling the flow of fluid in branched wells
US8517099B2 (en) Tubular member having self-adjusting valves controlling the flow of fluid into or out of the tubular member
EA018335B1 (ru) Система и способ повторного заканчивания старых скважин

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM