RU2574093C2 - Fluid flow control method for self-contained valve (versions) - Google Patents

Fluid flow control method for self-contained valve (versions) Download PDF

Info

Publication number
RU2574093C2
RU2574093C2 RU2013148470/03A RU2013148470A RU2574093C2 RU 2574093 C2 RU2574093 C2 RU 2574093C2 RU 2013148470/03 A RU2013148470/03 A RU 2013148470/03A RU 2013148470 A RU2013148470 A RU 2013148470A RU 2574093 C2 RU2574093 C2 RU 2574093C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fluid
flow
deflecting mechanism
channel
distribution
Prior art date
Application number
RU2013148470/03A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013148470A (en
Inventor
Майкл Л. ФРИПП
Джейсон Д. ДИКСТРА
Original Assignee
Халлибертон Энерджи Сервисез, Инк.
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 Халлибертон Энерджи Сервисез, Инк. filed Critical Халлибертон Энерджи Сервисез, Инк.
Priority claimed from PCT/US2012/032044 external-priority patent/WO2012138681A2/en
Publication of RU2013148470A publication Critical patent/RU2013148470A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2574093C2 publication Critical patent/RU2574093C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: oil and gas industry.
SUBSTANCE: fluid flow is guided through an entry port to deflecting mechanism. Distribution of fluid flow is set across deflecting mechanism. Distribution of fluid flow is changed in response to change in fluid characteristic in time. In response fluid flow is changed through the downstream unit of viscosity switch thus changing circuit of fluid flow in the downstream vortex unit. In the method selection is made against fluid characteristic such as viscosity, density, speed rate, consumption rate, etc. The deflecting mechanism may be adopted for various shapes, for example of divergent port, profile elements along the deflecting mechanism or curved section in the deflecting mechanism port. The deflecting mechanism may include cavities formed in the port wall and obstacles passing away from the port wall, fluid diodes, fluid Tesla diodes, chicane or sudden drops in the port cross-section.
EFFECT: improved efficiency of control for fluid flow.
19 cl, 16 dwg

Description

Перекрестная ссылка на родственные заявкиCross reference to related applications

Данная заявка претендует на приоритет предварительной заявки на патент с порядковым номером 61/473669, зарегистрированной 08 апреля 2011 года и во всех отношениях включенной в настоящий документ посредством ссылки.This application claims the priority of provisional patent application with serial number 61/473669, registered April 8, 2011 and in all respects incorporated herein by reference.

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

[0001] В целом изобретение относится к способам и устройствам управления автономным флюидным клапаном с использованием для управления потоком текучей среды «вязкостного переключателя» или отклоняющего механизма, в частности к применению таких механизмов для управления потоком текучей среды между подземным нефтегазоносным пластом и насосно-компрессорной колонной в стволе скважины.[0001] In general, the invention relates to methods and devices for controlling an autonomous fluid valve using a "viscous switch" or a deflecting mechanism to control the fluid flow, in particular to the use of such mechanisms to control the fluid flow between an underground oil and gas bearing formation and a tubing string in the wellbore.

Уровень техникиState of the art

[0002] При заканчивании скважины, пересекающей нефтегазоносный подземный пласт, в скважину устанавливают насосно-компрессорные трубы (НКТ) и различное оборудование для создания условий безопасной и эффективной добычи текучих сред. Например, для предотвращения поступления твердых частиц из несцементированного или рыхлого подземного пласта, определенные оснастки заканчиваемой скважины включают в себя один или несколько песчаных экранов, располагаемых в необходимых продуктивных интервалах. В других оснастках заканчиваемых скважин с целью управления расходом добываемых текучих сред в НКТ обычной практикой является установка вместе с эксплуатационной колонной одного или нескольких регуляторов притока.[0002] When completing a well crossing an oil and gas bearing underground formation, tubing and tubing are installed in the well and various equipment to create conditions for safe and efficient production of fluids. For example, to prevent the ingress of particulate matter from an uncemented or friable subterranean formation, certain rigs of a well being completed include one or more sand screens located at desired production intervals. In other rigs of completed wells, in order to control the flow rate of produced fluids in the tubing, it is common practice to install one or more inflow controllers together with a production casing.

[0003] Продукция из любой секции НКТ часто может иметь много текучих компонентов, таких как природный газ, нефть и вода, причем пропорции компонентов в добываемой текучей среде меняются во времени. Поэтому при изменении пропорции текучих компонентов аналогично будут изменяться характеристики потока текучей среды. Например, когда добываемая текучая среда имеет пропорционально большее количество природного газа, вязкость текучей среды и плотность текучей среды будут меньше, чем у текучей среды, имеющей пропорционально большее количество нефти. Часто требуется снизить или предотвратить добычу одного компонента в пользу другого. Например, в нефтедобывающей скважине может ставиться задача снижения или предотвращения добычи природного газа с достижением максимальной добычи нефти. Хотя известно применение разнообразных инструментов управления потоком текучих сред в зависимости от желательности их добычи, возникла необходимость в системе управления потоком для управления притоком текучих сред, которая была бы надежна в разнообразных условиях потока. Кроме того, возникла необходимость в системе управления потоком, которая работала бы автономно, то есть в ответ на изменение внутрискважинных условий и без подачи сигналов оператором с поверхности. Кроме того, возникла необходимость в системе управления потоком, не имеющей движущихся механических частей, подверженных поломкам в плохих внутрискважинных условиях, включая поломки, являющиеся результатом эрозионного или засоряющего действия содержащегося в текучей среде песка. Аналогичные проблемы возникают и при нагнетании, когда поток текучих сред направлен внутрь пласта, а не из пласта наружу.[0003] Products from any section of tubing can often have many fluid components, such as natural gas, oil, and water, and the proportions of the components in the produced fluid vary over time. Therefore, as the proportion of the fluid components changes, the characteristics of the fluid flow will likewise change. For example, when the produced fluid has a proportionally larger amount of natural gas, the viscosity of the fluid and the density of the fluid will be less than that of a fluid having a proportionally larger amount of oil. It is often required to reduce or prevent the extraction of one component in favor of another. For example, in an oil producing well, the task may be to reduce or prevent the production of natural gas with the achievement of maximum oil production. Although it is known to use a variety of fluid flow control tools depending on the desirability of their production, a need has arisen for a flow control system to control the flow of fluids that is reliable in a variety of flow conditions. In addition, there was a need for a flow control system that would work autonomously, that is, in response to a change in downhole conditions and without signaling by the operator from the surface. In addition, a need has arisen for a flow control system that does not have moving mechanical parts that are susceptible to breakdown in poor downhole conditions, including breakdowns resulting from erosive or clogging action of sand contained in the fluid. Similar problems arise during injection, when the flow of fluids is directed into the formation, and not from the formation to the outside.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

[0004] Раскрыто устройство и способ автономного управления потоком текучей среды в трубчатом элементе в стволе скважины, проходящей через нефтегазоносный подземный пласт. В способе текучую среду через впускной канал подают в отклоняющий механизм. Поперек выпуска отклоняющего поток механизма устанавливается первое распределение потока текучей среды. В ответ на изменение во времени характеристики текучей среды поток текучей среды приобретает второе распределение потока поперек выпуска отклоняющего поток механизма. В ответ на это изменяется поток текучей среды через находящийся ниже по потоку узел вязкостного переключателя, что приводит к изменению схем потоков текучей среды в находящемся ниже по потоку вихревом узле. Поток текучей среды через вихревой узел «выбирает» текучую среду с предпочтительной характеристикой, например более или менее вязкую, плотную или имеющую большую или меньшую скорость, путем прохождения более или менее закрученного по спирали потока через вихревой узел.[0004] A device and method for autonomously controlling a fluid flow in a tubular element in a wellbore passing through an oil and gas bearing subterranean formation is disclosed. In the method, fluid is supplied through the inlet to a deflecting mechanism. Across the outlet of the flow deflecting mechanism, a first fluid flow distribution is established. In response to a temporal change in the characteristics of the fluid, the fluid stream acquires a second flow distribution across the outlet of the flow deflecting mechanism. In response to this, the fluid flow through the downstream viscous switch assembly is changed, which leads to a change in the flow patterns of the fluid in the downstream vortex assembly. The fluid flow through the vortex assembly “selects” a fluid with a preferred characteristic, for example, more or less viscous, dense, or having a greater or lesser velocity, by passing a more or less spiral-wound flow through the vortex assembly.

[0005] Отклоняющий механизм может принимать различные формы осуществления. Отклоняющий механизм может включать в себя расширение канала текучей среды, предпочтительно от более узкого на верхнем по потоку конце до более широкого на нижнем по потоку конце. Альтернативно, отклоняющий механизм может включать в себя, по меньшей мере, один профильный элемент вдоль, по меньшей мере, одной стороны отклоняющего механизма. Профильные элементы могут быть пустотами, сформированными в стенке канала, или препятствиями, отходящими от стенки канала. Отклоняющий механизм может включать в себя флюидные диоды, флюидные Тесла-диоды, шиканы, резкий перепад поперечного сечения канала или искривленный участок канала.[0005] The diverting mechanism may take various forms of implementation. The deflecting mechanism may include expanding a fluid channel, preferably from a narrower end upstream to a wider end downstream. Alternatively, the deflecting mechanism may include at least one profile element along at least one side of the deflecting mechanism. The profile elements may be voids formed in the channel wall, or obstacles extending from the channel wall. The deflecting mechanism may include fluid diodes, fluid Tesla diodes, chicanes, a sharp drop in the channel cross section or a curved section of the channel.

[0006] Внутрискважинный трубчатый элемент может включать в себя множество систем управления потоком. Системы управления потоком могут использоваться в способах добычи и нагнетания. Системы управления потоком автономно выбирают для текучей среды с определенной характеристикой по мере изменения этой характеристики по времени.[0006] The downhole tubular element may include a variety of flow control systems. Flow control systems can be used in production and injection methods. Flow control systems are autonomously selected for a fluid with a specific characteristic as this characteristic changes over time.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

[0007] Для более полного понимания отличительных признаков и преимуществ настоящего изобретения далее изобретение раскрывается подробно со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых одинаковые детали на различных чертежах обозначены одинаковыми номерами позиций, причем:[0007] For a more complete understanding of the distinguishing features and advantages of the present invention, the invention is further disclosed in detail with reference to the accompanying drawings, in which like parts in different drawings are denoted by the same reference numbers, wherein:

[0008] на фиг.1 схематически показана система скважины, включающая в себя некоторое количество автономных систем управления потоком, реализующих принципы настоящего изобретения;[0008] figure 1 schematically shows a well system, including a number of autonomous flow control systems that implement the principles of the present invention;

[0009] на фиг.2 показан вид сбоку в разрезе экранирующей системы и осуществление системы управления потоком по изобретению;[0009] figure 2 shows a side view in section of a shielding system and the implementation of the flow control system according to the invention;

[0010] на фиг.3 схематически показана автономная система 60 предшествующего уровня техники для управления потоком, типа «управляющей струи»;[0010] figure 3 schematically shows a stand-alone system 60 of the prior art for flow control, such as a "control jet";

[0011] на фиг.4А-В для сравнения показаны блок-схемы работы узла автономного клапана типа «управляющей струи» и представляемого настоящим документом узла автономного клапана типа «вязкостного переключателя»;[0011] FIGS. 4A-B show, for comparison, flowcharts of the operation of an autonomous valve assembly of the “control jet” type and the “viscous switch” autonomous valve assembly of the present document;

[0012] на фиг.5 схематически показан предпочтительный вариант осуществления автономного клапана типа «вязкостного переключателя» в соответствии с аспектом настоящего изобретения;[0012] Fig. 5 schematically shows a preferred embodiment of a "viscous switch" type autonomous valve in accordance with an aspect of the present invention;

[0013] на фиг.6А-В графически представлено протекание относительно более вязкой текучей среды через приведенный в качестве примера узел;[0013] FIGS. 6A-B graphically show the flow of a relatively more viscous fluid through an exemplary assembly;

[0014] на фиг.7А-В графически представлено протекание относительно менее вязкой текучей среды через приведенный в качестве примера узел;[0014] FIGS. 7A-B graphically illustrate the flow of a relatively less viscous fluid through an exemplary assembly;

[0015] на фиг.8 схематически представлен альтернативный вариант осуществления изобретения с отклоняющим механизмом, использующим профильные элементы стенки;[0015] FIG. 8 is a schematic representation of an alternative embodiment of the invention with a deflecting mechanism using profile wall elements;

[0016] на фиг.9 схематически представлен альтернативный вариант осуществления изобретения со отклоняющим элементом, включающим в себя профильные элементы и ступенчатый профиль формы канала;[0016] figure 9 schematically shows an alternative embodiment of the invention with a deflecting element, including profile elements and a stepped profile of the channel shape;

[0017] на фиг.10 схематически представлен альтернативный вариант осуществления изобретения с имеющими форму флюидных диодов вырезами в качестве профильных элементов в отклоняющем механизме;[0017] Fig. 10 schematically shows an alternative embodiment of the invention with fluid-diode-shaped cutouts as profile elements in a deflecting mechanism;

[0018] на фиг.11 схематически представлен альтернативный вариант осуществления изобретения с Тесла-диодами вдоль первой стороны канала текучей среды;[0018] figure 11 schematically shows an alternative embodiment of the invention with Tesla diodes along the first side of the fluid channel;

[0019] на фиг.12 схематически представлен альтернативный вариант осуществления изобретения с шиканой 214, как называется секция канала 141 отклоняющего механизма, имеющая множество извилин 216, создаваемых препятствиями 218 и 220 потоку, расположенными вдоль сторон канала.[0019] FIG. 12 schematically shows an alternative embodiment of the invention with a chicane 214, called a section of the deflecting channel channel 141, having a plurality of convolutions 216 created by flow obstructions 218 and 220 along the channel sides.

Специалистам должно быть понятно, что термины, обозначающие направление, такие как «выше», «ниже», «верхний», «нижний», «вверх», «вниз» и т.п., используются в отношении примеров осуществления в том виде, в котором последние изображены на чертежах, то есть направление вверх направлено к верху соответствующего чертежа, а направление вниз направлено к низу соответствующего чертежа. В иных случаях, когда термин используется для указания определенной ориентации, спецификация это указывает или проясняет. Термины «вверх по скважине», «вниз по скважине», «внутри скважины», «снаружи скважины» используются для указания относительного месторасположения или направления относительно поверхности, а термин «вниз по потоку» («нижний по потоку») означает относительное положение или движение еще дальше от поверхности по стволу скважины, вне зависимости от того, каким именно - горизонтальным, наклонным или вертикальным - является ствол. Термины «вверх по потоку» и «вниз по потоку» («верхний по потоку», «нижний по потоку») используются для указания относительного положения или движения текучей среды относительно направления потока текучей среды.Professionals should be clear that the terms indicating the direction, such as "above", "below", "upper", "lower", "up", "down", etc., are used in relation to the embodiments in that form in which the latter are shown in the drawings, that is, the upward direction is directed towards the top of the corresponding drawing, and the downward direction is directed towards the bottom of the corresponding drawing. In other cases, when the term is used to indicate a specific orientation, the specification indicates or clarifies this. The terms “uphole”, “downhole”, “inside the well”, “outside the well” are used to indicate the relative location or direction relative to the surface, and the term “downstream” (“downstream”) means the relative position or moving even further from the surface along the wellbore, regardless of whether the wellbore is horizontal, inclined, or vertical. The terms “upstream” and “downstream” (“upstream”, “downstream”) are used to indicate the relative position or movement of the fluid relative to the direction of flow of the fluid.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

[0020] Несмотря на то что ниже подробно рассматриваются реализация и применение различных вариантов осуществления настоящего изобретения, специалисту будет понятно, что настоящее изобретение предлагает применимые оригинальные идеи, которые могут быть осуществлены в разнообразных конкретных контекстах. Обсуждаемые в настоящем документе частные варианты осуществления являются иллюстрацией частных путей реализации и применения изобретения и не ограничивают объем настоящего изобретения.[0020] Although the implementation and application of various embodiments of the present invention are discussed in detail below, one skilled in the art will appreciate that the present invention provides applicable, original ideas that can be implemented in a variety of specific contexts. The particular embodiments discussed herein are illustrative of particular ways of implementing and applying the invention and do not limit the scope of the present invention.

[00201] На фиг.1 схематически изображена скважинная система, в целом обозначенная номером 10, включающая в себя некоторое количество автономных систем управления потоком, в которых осуществлены принципы настоящего изобретения. Ствол 12 скважины проходит сквозь разные подземные слои. Ствол 12 имеет существенно вертикальную секцию 14, верхняя часть которой имеет установленную в ней обсадную колонну 16. Ствол 12 также имеет существенно отклоненную секцию 18, показанную горизонтальной, проходящей сквозь нефтегазоносный подземный пласт 20. Как показано, существенно горизонтальная секция 18 ствола 12 представляет собой необсаженный ствол. Хотя в настоящем документе показана горизонтальная секция ствола с необсаженным стволом, изобретение будет работать в имеющем любую ориентацию необсаженном и обсаженном стволе. Изобретение будет также работать одинаково хорошо и с нагнетательными системами, что будет рассмотрено ниже.[00201] Figure 1 schematically depicts a borehole system, generally indicated by number 10, including a number of autonomous flow control systems in which the principles of the present invention are implemented. The wellbore 12 passes through different underground layers. The barrel 12 has a substantially vertical section 14, the upper part of which has a casing 16 installed therein. The barrel 12 also has a substantially deflected section 18, shown horizontal, passing through the oil and gas bearing underground formation 20. As shown, the substantially horizontal section 18 of the barrel 12 is open trunk. Although a horizontal section of a barrel with an open hole is shown herein, the invention will work in any orientation of an open hole and an open hole. The invention will also work equally well with injection systems, as will be discussed below.

[0022] Внутри ствола 12 расположена и проходит с поверхности насосно-компрессорная колонна 22. Насосно-компрессорная колонна обеспечивает канал для прохождения текучих сред от пласта 20 наверх к поверхности. Внутри насосно-компрессорной колонны 22 в различных продуктивных интервалах, граничащих с пластом 20, расположено некоторое количество автономных систем 25 управления потоком, а также некоторое количество секций 24 насосно-компрессорных труб (НКТ). На каждом из концов секции 24 насосно-компрессорных труб имеется пакер 26, обеспечивающий флюидное уплотнение между насосно-компрессорной колонной 22 и стенкой ствола 12 скважины. Расстоянием между парой соседних пакеров 26 задается продуктивный интервал.[0022] Inside the barrel 12, a tubing string 22 is located and extends from the surface. The tubing string provides a channel for the passage of fluids from the formation 20 up to the surface. Inside the tubing string 22, at various production intervals adjacent to the formation 20, there are a number of autonomous flow control systems 25, as well as a number of sections 24 of tubing. At each end of the tubing section 24, there is a packer 26 providing fluid sealing between the tubing string 22 and the wall of the wellbore 12. The distance between a pair of neighboring packers 26 sets the productive interval.

[0023] В показанном примере осуществления каждая из секций 24 НКТ включает в себя устройство для борьбы с песком. Песчаные экраны или фильтрующие среды для борьбы с песком, связанные с секциями 24 НКТ, предназначены для того, чтобы пропускать через себя текучие среды и не пропускать твердые частицы достаточного размера. Хотя изобретение и не обязательно имеет связанный с ним песчаный экран, но даже в случае использования такого экрана вместе с системами управления потоком текучей среды, конструкция такого экрана не является критичной для настоящего изобретения.[0023] In the illustrated embodiment, each of the tubing sections 24 includes a sand control device. Sand screens or sand control filter media associated with tubing sections 24 are designed to allow fluids to pass through and not to allow solid particles of sufficient size. Although the invention does not necessarily have a sand screen associated with it, even if such a screen is used together with fluid flow control systems, the design of such a screen is not critical to the present invention.

[0024] Путем применения систем 25 управления потоком по настоящему изобретению в одном или нескольких продуктивных интервалах можно обеспечить некоторую степень управления объемом и составом добываемых текучих сред. Например, если в процессе добычи нефти какой-либо нежелательный компонент текущей среды, такой как вода, пар, диоксид углерода или природный газ, попадет в один из продуктивных интервалов, то находящаяся в этом интервале система управления потоком автономно ограничит или будет препятствовать добыче текучей среды из данного интервала.[0024] By applying the flow control systems 25 of the present invention at one or more production intervals, some degree of control over the volume and composition of the produced fluids can be achieved. For example, if in the process of oil production any undesirable component of the current medium, such as water, steam, carbon dioxide or natural gas, falls into one of the productive intervals, then the flow control system located in this interval will autonomously limit or impede the production of fluid from this interval.

[0025] Используемым в настоящем документе термином «природный газ» обозначается смесь углеводородов (и различных количеств не являющихся углеводородами веществ), находящаяся в газообразном состоянии при комнатных температуре и давлении. Этот термин не означает, что природный газ находится в газообразном состоянии внутри скважины там, где находятся системы по изобретению. Наоборот, следует понимать, что система управления потоком должна применяться в местах, где давление и температура таковы, что природный газ по большей части будет находиться в сжиженном состоянии, притом что могут присутствовать и другие компоненты, некоторые из которых могут находиться в газообразном состоянии. Идея изобретения будет работать с жидкостями или газами или в присутствии как одних, так и других.[0025] As used herein, the term "natural gas" refers to a mixture of hydrocarbons (and various amounts of non-hydrocarbon substances) in a gaseous state at room temperature and pressure. This term does not mean that natural gas is in a gaseous state inside the well where the systems of the invention are located. On the contrary, it should be understood that the flow control system should be applied in places where the pressure and temperature are such that the natural gas for the most part will be in a liquefied state, while other components may be present, some of which may be in a gaseous state. The idea of the invention will work with liquids or gases or in the presence of one or the other.

[0026] Притекающая в секцию 24 НКТ текучая среда обычно содержит более одного текучего компонента. Типовыми компонентами являются природный газ, нефть, вода, пар или двуокись углерода. Пар и диоксид углерода обычно используются в качестве нагнетательных текучих сред для приведения углеводородов в движение в направлении трубчатых элементов НКТ, в то время как природный газ, нефть и вода обычно залегают в самом пласте. Пропорция этих компонентов в текучей среде, втекающей в каждую секцию 24 НКТ будет варьироваться по времени и в зависимости от условий внутри пласта и ствола скважины. Аналогичным образом, состав текучей среды, притекающей в разнообразные секции НКТ по длине всей насосно-компрессорной колонны, может значительно изменяться от секции к секции. Система управления потоком предназначена для снижения или ограничения добычи из какого-либо конкретного интервала в случае, если он имеет повышенную пропорцию нежелательного компонента.[0026] The fluid flowing into the tubing section 24 typically contains more than one fluid component. Typical components are natural gas, oil, water, steam, or carbon dioxide. Steam and carbon dioxide are typically used as injection fluids to propel hydrocarbons in the direction of tubular tubing elements, while natural gas, oil, and water typically lie in the formation itself. The proportion of these components in the fluid flowing into each section of the 24 tubing will vary in time and depending on the conditions inside the formation and the wellbore. Similarly, the composition of the fluid flowing into a variety of tubing sections along the length of the entire tubing string can vary significantly from section to section. The flow control system is designed to reduce or limit production from any particular interval if it has an increased proportion of an undesirable component.

[0027] Соответственно, когда продуктивный интервал, соответствующий одной конкретной из систем управления потоком, выдает увеличенную пропорцию нежелательного текучего компонента, система управления потоком в этом интервале ограничит или создаст препятствие добычному потоку из этого интервала. Таким образом, остальные продуктивные интервалы, выдающие более высокую пропорцию желательного текучего компонента, в данном случае - нефти, повысят свой вклад в продукцию скважины, поступающую в насосно-компрессорную колонну 22. В частности, расход из пласта 20 в насосно-компрессорную колонну 22 будет меньшим, когда текучей среде приходится протекать через систему управления потоком (вместо того чтобы просто притекать в насосно-компрессорную колонну). Другими словами можно сказать, что система управления потоком ограничивает поток текучей среды.[0027] Accordingly, when a production interval corresponding to one particular of the flow control systems produces an increased proportion of an undesirable fluid component, the flow control system in this interval will limit or obstruct production flow from that interval. Thus, the remaining production intervals, giving a higher proportion of the desired fluid component, in this case oil, will increase its contribution to the well production entering the tubing string 22. In particular, the flow rate from the reservoir 20 to the tubing string 22 will be less when fluid has to flow through a flow control system (instead of just flowing into a tubing string). In other words, it can be said that the flow control system restricts the flow of fluid.

[0028] Хотя на фиг.1 показано по одной системе ограничения потока в каждом продуктивном интервале, следует понимать, в рамках идей настоящего изобретения в продуктивном интервале можно разместить любое количество систем по настоящему изобретению. Аналогичным образом, системы управления потоком по настоящему изобретению не должны быть обязательно связаны с каждым продуктивным интервалом. Они могут присутствовать только в некоторых из продуктивных интервалов в стволе скважины или могут находиться в канале НКТ для обслуживания нескольких продуктивных интервалов.[0028] Although FIG. 1 shows one flow restriction system in each production interval, it should be understood that, within the scope of the teachings of the present invention, any number of systems of the present invention can be placed in the production interval. Similarly, the flow control systems of the present invention need not be associated with each production interval. They may be present only in some of the production intervals in the wellbore or may be located in the tubing channel to serve several production intervals.

[0029] На фиг.2 сбоку в разрезе показана фильтрующая система 28 и осуществление системы 25 управления потоком по изобретению. Трубчатый элемент НКТ задает собой внутреннее кольцевое пространство или канал 32 фильтра. Текучая среда притекает из пласта 20 в секцию 24 НКТ через фильтрующую систему 28. Особенности фильтрующей системы подробно здесь не разъясняются. Профильтрованная фильтрующей системой 28 текучая среда втекает во внутренний канал 32 секции 24 НКТ. В контексте данного применения внутренний канал 32 секции 24 НКТ может быть кольцевым пространством, как показано, центральным цилиндрическим пространством или иметь другую конструкцию.[0029] FIG. 2 is a side cross-sectional view illustrating a filter system 28 and an implementation of the flow control system 25 of the invention. The tubular tubing element defines an inner annular space or filter channel 32. Fluid flows from the formation 20 into the tubing section 24 through the filter system 28. The features of the filter system are not explained in detail here. The fluid filtered by the filter system 28 flows into the inner channel 32 of the tubing section 24. In the context of this application, the inner channel 32 of the tubing section 24 may be an annular space, as shown, a central cylindrical space or have a different design.

[0030] Порт 42 обеспечивает сообщение по текучей среде от кольцевого пространства 32 фильтра до системы управления потоком, имеющей канал 44 для текучей среды, переключающий узел 46 и автономный узел 50 переменного сопротивления потоку, например вихревой узел. Если узел переменного сопротивления потоку является приведенным в качестве примера вихревым узлом, то он включает в себя вихревую камеру 52, сообщающуюся по текучей среде с выпускным каналом 38. Выпускной канал 38 направляет текучую среду в канал 36 в трубчатом элементе для подачи продукции вверх по стволу скважины, в предпочтительном варианте осуществления. В данном варианте осуществления канал 36 ограничивается стенкой 31 трубчатого элемента.[0030] Port 42 provides fluid communication from the annular space 32 of the filter to a flow control system having a fluid channel 44, a switching unit 46, and a stand-alone variable flow resistance unit 50, such as a vortex unit. If the variable flow resistance assembly is an exemplary vortex assembly, then it includes a vortex chamber 52 in fluid communication with the outlet channel 38. The outlet channel 38 directs the fluid to the channel 36 in the tubular member to feed the product up the wellbore in a preferred embodiment. In this embodiment, the channel 36 is limited by the wall 31 of the tubular element.

[0031] Способы и устройства по настоящему изобретению предназначены для управления потоком текучей среды по изменениям характеристик текучей среды по времени. К таким характеристикам относятся вязкость, скорость, расход и плотность. Эти характеристики более подробно рассматриваются в материалах, на которые ссылается настоящий документ. Используемый в настоящем документе термин «вязкость» обозначает любое из реологических свойств, включая в себя кинематическую вязкость, предел текучести, вязкопластичность, поверхностное натяжение, смачиваемость и т.п. Характеристика потока текучей среды меняется по времени, так как по времени изменяются пропорциональные количества текучих компонентов, например нефти и природного газа, в добываемой текучей среде. Когда текучая среда содержит сравнительно высокую пропорцию природного газа, например, то плотность и вязкость текучей среды будут меньше, чем у нефти. Поведение текучих сред зависит от характеристик потока текучей среды. Кроме того, определенные конфигурации канала будут ограничивать поток или обеспечивать большее сопротивление потоку, в зависимости от характеристик потока текучей среды.[0031] The methods and devices of the present invention are intended to control the flow of a fluid by changes in the characteristics of the fluid over time. These characteristics include viscosity, speed, flow rate and density. These characteristics are discussed in more detail in the materials referred to in this document. As used herein, the term “viscosity” refers to any of the rheological properties, including kinematic viscosity, yield strength, viscoplasticity, surface tension, wettability, and the like. The characteristic of the fluid flow varies over time, since proportional amounts of fluid components, such as oil and natural gas, in the produced fluid change over time. When a fluid contains a relatively high proportion of natural gas, for example, the density and viscosity of the fluid will be less than that of oil. The behavior of the fluids depends on the characteristics of the fluid flow. In addition, certain channel configurations will restrict flow or provide greater flow resistance, depending on the flow characteristics of the fluid.

[0032] На фиг.3 схематично представлена автономная система 60 управления потоком предшествующего уровня техники типа «управляющей струи». Управляющая струйная система 60 включает в себя узел 70 флюидного селектора, струйный переключатель 90 и узел переменного сопротивления потоку, здесь - вихревой узел 100. Узел 70 флюидного селектора имеет первичный канал 72 для текучей среды и управляющий струйный узел 74. Показан примерный вариант осуществления; системы уровня техники полноценно рассматриваются в материалах, на которые ссылается настоящий документ. Пример системы будет рассмотрен с целью сравнения.[0032] Fig. 3 schematically illustrates a prior art stand-alone flow control system 60 of the "control stream" type. The control jet system 60 includes a fluid selector assembly 70, a jet switch 90, and a variable flow resistance assembly, here a swirl assembly 100. The fluid selector assembly 70 has a primary fluid channel 72 and a control fluid assembly 74. An exemplary embodiment is shown; prior art systems are fully discussed in the materials referenced herein. An example system will be considered for comparison purposes.

[0033] Узел 70 флюидного селектора имеет первичный флюидный канал 72 и управляющий струйный узел 74. Управляющий струйный узел 74 имеет одиночный струйный управляющий канал 76. В других вариантах осуществления могут использоваться дополнительные управляющие струйные устройства. Текучая среда F входит в узел 70 флюидного селектора через первичный канал 72 и течет по направлению к струйному переключателю 90. Часть потока текучей среды отделяется от первичного канала 72 в струйный управляющий узел 74. Струйный управляющий узел 74 включает в себя струйный управляющий канал 76, имеющий по меньшей мере один впуск 77, обеспечивающий сообщение по текучей среде с первичным каналом 72, а также выпуск 78, обеспечивающий сообщение по текучей среде со струйным переключающим узлом 90. При необходимости можно предусмотреть форсунку 71, создающую «струю» текучей среды на выходе, но такая форсунка не является обязательной. Выпуск 78 соединен со струйным переключающим узлом 90 и направляет текучую среду (или передает гидростатическое давление) в струйный переключающий узел. Управляющий струйный выпуск 78 и находящаяся ниже по потоку часть 79 управляющего струйного канала 72 в продольном направлении перекрывают нижнюю часть 92 струйного переключающего узла 90, как показано.[0033] The fluid selector unit 70 has a primary fluid channel 72 and a control jet unit 74. The control jet unit 74 has a single jet control channel 76. In other embodiments, additional control jet devices may be used. The fluid F enters the fluid selector assembly 70 through the primary channel 72 and flows toward the jet switch 90. A portion of the fluid stream is separated from the primary channel 72 into the ink control unit 74. The ink control unit 74 includes an ink control channel 76 having at least one inlet 77, providing fluid communication with the primary channel 72, and also an outlet 78, providing fluid communication with the jet switching unit 90. If necessary, nozzle 71 may be provided ayuschuyu "jet" the fluid outlet, but this nozzle is not mandatory. The outlet 78 is connected to the jet switching unit 90 and directs the fluid (or transmits hydrostatic pressure) to the jet switching unit. The control jet outlet 78 and the downstream part 79 of the control jet channel 72 in the longitudinal direction overlap the lower part 92 of the jet switching unit 90, as shown.

[0034] Приведенный в качестве примера струйный управляющий узел также содержит некоторое количество показанных впусков 77. Предпочтительно, впуски включают в себя элементы 80 управления потоком, например показанные камеры 82, предназначенные для управления объемом текучей среды F, заходящей в струйный управляющий узел из первичного канала в зависимости от характеристики текучей среды. То есть флюидный селекторный узел 70 «выбирает» текучую среду с предпочтительной характеристикой. В показанном варианте осуществления, текучая среда с относительно более высокой вязкостью, например нефть, относительно свободно протекает через впуски 77 и управляющий канал 76. Поэтому текучая среда, выходящая из нижней по потоку части 79 управляющего струйного канала 72 через форсунку 78, «толкает» текучую среду, вытекающую из первичного канала после ее входа в струйный переключающий узел 90 в устье 94. Управляющая струя эффективно направляет поток текучей среды по направлению к выбранной стороне переключающего узла. В этом случае, если необходимо добывать нефть, то управляющая струя направляет поток текучей среды через струйный переключающий узел 90 по «рабочей» стороне. То есть текучая среда направляется через переключатель по направлению к «рабочему» каналу 96 переключателя, а этот канал, в свою очередь, направляет текучую среду в вихревой узел для создания относительно прямого потока по направлению к вихревому выпуску 102, что показано сплошной стрелкой.[0034] The exemplary inkjet control assembly also includes a number of inlets 77 shown. Preferably, the inlets include flow control elements 80, for example, the chambers 82 shown, for controlling the volume of fluid F entering the ink control unit from the primary channel depending on the characteristics of the fluid. That is, the fluid selector assembly 70 selects a fluid with a preferred characteristic. In the embodiment shown, a fluid with a relatively higher viscosity, such as oil, flows relatively freely through the inlets 77 and the control channel 76. Therefore, the fluid exiting the downstream portion 79 of the control jet channel 72 through the nozzle 78 pushes the fluid the medium flowing from the primary channel after it enters the jet switching unit 90 at the mouth 94. The control jet efficiently directs the fluid flow towards the selected side of the switching unit. In this case, if it is necessary to produce oil, the control jet directs the fluid flow through the jet switching unit 90 along the “working” side. That is, the fluid is directed through the switch toward the “working” channel 96 of the switch, and this channel, in turn, directs the fluid to the vortex assembly to create a relatively direct flow towards the vortex outlet 102, which is shown by a solid arrow.

[0035] Относительно менее вязкая текучая среда, такая как вода или природный газ, будет вести себя по-другому. Через впуски 77 и управляющие элементы 80 в управляющий струйный узел 74 будет заходить относительно меньший объем текучей среды. Управляющие элементы 80 предназначены для создания падения давления, через управляющий струйный канал 76, выпуск 78 и форсунку 71 сообщаемого в устье 94 вязкостного переключателя. Падение давления «вытягивает» поток текучей среды из первичного канала 72 при вхождении его в устье 94 вязкостного переключателя. Тогда текучая среда направляется в обратном направлении от нефти, по направлению к «нерабочему» каналу 98 переключателя и в вихревой узел 100. В вихревом узле менее вязкая текучая среда направляется в вихревую камеру 104 по каналу 98 переключателя для создания относительно тангенциального закрученного по спирали потока, показанного пунктирной стрелкой.[0035] A relatively less viscous fluid, such as water or natural gas, will behave differently. Through inlets 77 and control elements 80, a relatively smaller volume of fluid will enter the control jet assembly 74. The control elements 80 are designed to create a pressure drop through the control jet channel 76, outlet 78 and the nozzle 71 communicated in the mouth 94 of the viscous switch. The pressure drop “draws” the fluid stream from the primary channel 72 when it enters the mouth 94 of the viscous switch. Then the fluid is directed in the opposite direction from the oil, in the direction of the "idle" channel 98 of the switch and the vortex node 100. In the vortex node, a less viscous fluid is directed to the vortex chamber 104 through the channel 98 of the switch to create a relatively tangential spiral swirl, shown by the dashed arrow.

[0036] Струйный переключающий узел 90 проходит от нижнего по потоку конца первичного канала 72 до впусков в вихревой узел 60 (и не включает в себя вихревой узел). Текучая среда заходит в струйный переключатель из первичного канала через порт 93, представляющий собой четкую границу между первичным каналом 72 и струйным переключающим узлом 90. В продольном направлении струйный переключатель перекрывается с нижней по потоку частью 79 управляющего струйного канала 76 вместе с выпуском 78 и форсункой 71. Текучая среда из первичного канала втекает в устье 94 струйного переключателя, где она дополняется и направляется текучей средой, заходящей в устье 94 из управляющего струйного канала 76. Текучая среда направляется к одному из выпускных каналов 96 или 98 флюидного переключателя в зависимости от характеристик, которыми обладает текучая среда в данный момент времени. «Рабочий» канал 96 направляет текучую среду в вихревой узел для создания относительно радиального потока по направлению к вихревому выпуску и относительно низкого падения давления на клапанном узле. «Нерабочий» канал 98 направляет текучую среду в вихревой узел для создания относительно закрученного по спирали потока, порождая, таким образом, относительно высокое падение давления на узле автономного клапана. Часто текучая среда будет течь через оба выпускных канала 96 и 98, как показано. Отметим, что струйный переключатель и вязкостный переключатель являются переключателями двух разных типов.[0036] The inkjet switching unit 90 extends from the downstream end of the primary channel 72 to the inlets of the vortex unit 60 (and does not include the vortex unit). The fluid enters the jet switch from the primary channel through port 93, which is a clear boundary between the primary channel 72 and the jet switching unit 90. In the longitudinal direction, the jet switch overlaps with the downstream part 79 of the control jet channel 76 together with the outlet 78 and the nozzle 71 The fluid from the primary channel flows into the mouth 94 of the jet switch, where it is supplemented and directed by the fluid entering the mouth 94 from the control jet channel 76. The fluid directs etsya to one of the outlet passages 96 or 98 of the fluid switch, depending on the characteristics possessed by the fluid at a given time. A “working” channel 96 directs fluid into the vortex assembly to create a relatively radial flow towards the vortex outlet and a relatively low pressure drop across the valve assembly. A “non-working” channel 98 directs the fluid into the vortex assembly to create a relatively spiral-wound flow, thereby generating a relatively high pressure drop across the autonomous valve assembly. Often, fluid will flow through both exhaust ports 96 and 98, as shown. Note that the jet switch and the viscous switch are two different types of switches.

[0037] Вихревой узел 100 имеет впускные порты 106 и 108, соответствующие выпускным каналам 96 и 98 вязкостного переключателя. Поведение текучей среды внутри вихревой камеры 104 уже было описано выше. Текучая среда выходит через вихревой выпуск 102. По желанию могут использоваться необязательные лопасти или направляющие устройства 110.[0037] The vortex assembly 100 has inlet ports 106 and 108 corresponding to viscous switch outlet channels 96 and 98. The behavior of the fluid inside the vortex chamber 104 has already been described above. The fluid exits through the vortex outlet 102. Optionally, optional vanes or guides 110 may be used.

[0038] Более полные описания и альтернативные конструкции узла автономного клапана, использующего управляющие струи, могут быть найдены в материалах, включенных в настоящий документ посредством ссылки. Например, в некоторых вариантах осуществления управляющий струйный узел разделяет поток в несколько управляющих каналов, причем распределение расхода по каналам зависит от характеристик потока, геометрической формы канала и т.д.[0038] More complete descriptions and alternative designs of a self-contained valve assembly using control jets can be found in materials incorporated herein by reference. For example, in some embodiments, the control jet assembly splits the flow into several control channels, the distribution of flow rate in the channels depending on the characteristics of the flow, the geometric shape of the channel, etc.

[0039] На фиг.4А-В показаны блок-схемы, сравнивающие узел автономного клапана типа «управляющей струи» уровня техники и узел автономного клапана типа «вязкостного переключателя», представленный в настоящем документе. Показанная на фиг.4А блок-схема работы автономного клапана типа «вязкостного переключателя» начинается с того, что на шаге 112 текучая среда F протекает через впускной канал, а затем на шаге 113 - через отклоняющий механизм, влияющий на нее тем, что отклоняет текучую среду в вязкостный переключатель в зависимости от изменяющейся по времени характеристики текучей среды. Затем на шаге 114 текучая среда втекает в вязкостный переключатель, где текучая среда принуждается направляться к выбранной стороне переключателя (например, «рабочей» или «нерабочей»). При этом не используют какие-либо управляющие струи.[0039] FIGS. 4A-B are block diagrams comparing a prior art “control jet” type self-contained valve assembly and a “viscous switch” type self-contained valve assembly presented herein. 4A, a flow chart of a self-contained “viscous switch” type valve begins with the step that, at step 112, fluid F flows through the inlet, and then at step 113 through a deflecting mechanism, which influences it by deflecting the fluid medium into a viscous switch depending on the time-varying characteristics of the fluid. Then, in step 114, the fluid flows into the viscous switch, where the fluid is forced to flow towards the selected side of the switch (for example, “working” or “non-working”). In this case, do not use any control jets.

[0040] На фиг.4В показана блок-схема работы стандартного автономного клапана. На шаге 115 текучая среда F протекает через впускной канал, а затем, на шаге 116 - во флюидный селекторный узел. Флюидный селекторный узел по изменяющимся во времени характеристикам текучей среды выбирает, будет ли осуществлена добыча текучей среды. На шагах 117а и 117b текучая среда протекает через, по меньшей мере, один струйный орган управления, а затем на шаге 118 попадает в струйный переключатель, например в двухпозиционный переключатель.[0040] FIG. 4B is a flowchart of a standard stand-alone valve. In step 115, fluid F flows through the inlet, and then, in step 116, into the fluid selector assembly. The fluid selector assembly selects whether fluid will be produced by the time-varying characteristics of the fluid. In steps 117a and 117b, the fluid flows through at least one inkjet control, and then in step 118 it enters the inkjet switch, for example, the on / off switch.

[0041] На фиг.5 схематично показан предпочтительный вариант осуществления автономного клапана типа вязкостного переключателя в соответствии с одним аспектом настоящего изобретения. Автономный управляющий клапан 120 типа вязкостного переключателя имеет впускной канал 130, отклоняющий механизм 140, узел 160 вязкостного переключателя и узел переменного сопротивления потоку, здесь - вихревой узел 180.[0041] Fig. 5 schematically shows a preferred embodiment of an autonomous viscous switch type valve in accordance with one aspect of the present invention. The self-contained viscous switch type control valve 120 has an inlet 130, a deflecting mechanism 140, a viscous switch assembly 160, and a variable flow resistance assembly, here, a vortex assembly 180.

[0042] Впускной канал 130 передает текучую среду от источника, например текучую среду пласта из кольцевого пространства фильтра и т.д., в отклоняющий механизм 140. Профили расхода и скорости текучей среды в канале по сути симметричны. Впускной канал проходит, как указано, и заканчивается отклоняющим механизмом. Впускной канал имеет верхний по потоку конец 132 и нижний по потоку конец 134.[0042] The inlet channel 130 transmits fluid from a source, such as formation fluid from the annular space of the filter, etc., to the deflecting mechanism 140. The flow and velocity profiles of the fluid in the channel are essentially symmetrical. The inlet passes as indicated and ends with a deflecting mechanism. The inlet has an upstream end 132 and a downstream end 134.

[0043] Отклоняющий механизм 140 сообщается по текучей среде с впускным каналом 130 и с узлом 160 вязкостного переключателя. Как описано в настоящем документе, отклоняющий механизм 140 может принимать различные формы.[0043] The diverting mechanism 140 is in fluid communication with the inlet 130 and with the viscous switch assembly 160. As described herein, the deflecting mechanism 140 may take various forms.

[0044] Приведенный в качестве примера отклоняющий механизм 140 имеет впускной канал 141 отклоняющего механизма, проходящий, как показано, от нижнего по потоку конца впускного канала до верхнего по потоку конца вязкостного переключателя. В предпочтительном варианте осуществления, отклоняющий механизм 140 задан расширяющимся каналом 142, как показано. Расширяющийся канал 142 расширяется от области первого поперечного сечения (например, измеряемого по ширине и высоте прямоугольного поперечного сечения в случае, если впускной и расширяющийся каналы являются трубчатыми элементами прямоугольного сечения, или измеряемого по диаметру в случае, если впускной канал и расширяющиеся каналы существенно цилиндрические) на своем верхнем по потоку конце 144 до области большего второго поперечного сечения на своем нижнем по потоку конце 146. Рассмотрение ведется для каналов, имеющих прямоугольное поперечное сечение. Расширяющийся канал 142 отклоняющего механизма может быть представлен как имеющий две продольные «стороны» - первую сторону 148 и вторую сторону 150, задаваемые первой боковой стенкой 152 и второй боковой стенкой 154. Первая боковая стенка 152 проходит по существу одинаково с соответствующей первой боковой стенкой 136 впускного канала 130. Вторая боковая стенка 154, тем не менее, отклоняется от соответствующей второй боковой стенки 138 впускного канала, расширяя тем самым отклоняющий механизм от области его первого поперечного сечения до области его второго поперечного сечения. Стенки впускного канала существенно параллельны. В предпочтительном варианте осуществления, угол α расширения между первой и второй боковыми стенками 152 и 154 составляет приблизительно пять градусов.[0044] An exemplary deflector 140 has an inlet 141 of the deflector extending, as shown, from the downstream end of the inlet to the upstream end of the viscous switch. In a preferred embodiment, the deflecting mechanism 140 is defined by the expanding channel 142, as shown. The expanding channel 142 expands from the region of the first cross section (for example, measured by the width and height of a rectangular cross section if the inlet and expanding channels are tubular elements of a rectangular section, or measured by diameter if the inlet and expanding channels are substantially cylindrical) at its upstream end 144 to a region of a larger second cross section at its downstream end 146. Consideration is given to channels having a rectangular erechnoe section. The expanding channel 142 of the deflecting mechanism can be represented as having two longitudinal "sides" - the first side 148 and the second side 150 defined by the first side wall 152 and the second side wall 154. The first side wall 152 extends essentially the same with the corresponding first inlet side wall 136 channel 130. The second side wall 154, however, deviates from the corresponding second side wall 138 of the inlet channel, thereby expanding the deflecting mechanism from the region of its first cross section to its orogo cross section. The walls of the inlet are substantially parallel. In a preferred embodiment, the angle of expansion α between the first and second side walls 152 and 154 is approximately five degrees.

[0045] Вязкостный переключатель 160 передает текучую среду от отклоняющего механизма к вихревому узлу. Вязкостный переключатель имеет верхний по потоку конец 162 и нижний по потоку конец 164. Вязкостный переключатель на своем нижнем по потоку конце задает собой «рабочий» и «нерабочий» выпускные каналы 166 и 168 соответственно. Выпускные каналы сообщаются по текучей среде с вихревым узлом 180. Как подразумевает его название, вязкостный переключатель направляет поток текучей среды по направлению к выбранному выпускному каналу. Вязкостный переключатель можно представить себе имеющим первую и вторую стороны 170 и 172 соответственно, которые соответствуют первой и второй сторонам отклоняющего механизма. Первая и вторая боковые стенки 174 и 176 отклоняются от первой и второй стенок отклоняющего механизма, создавая расширяющуюся в поперечном сечении область в переключающей камере 178. Углы β и δ отклонения являются, как показано, углами между стенкой вязкостного переключателя и нормалью к стенкам впускного канала (и первой боковой стенке отклоняющего механизма). Угол δ отклонения на второй стороне меньше угла β отклонения на первой стороне. Например, угол β отклонения может быть равными примерно 80 градусам, а угол δ отклонения может быть равным примерно 75 градусам.[0045] The viscous switch 160 transmits fluid from the deflecting mechanism to the vortex assembly. The viscous switch has an upstream end 162 and a downstream end 164. The viscous switch at its downstream end defines “working” and “non-working” outlet channels 166 and 168, respectively. The outlet channels are in fluid communication with the vortex assembly 180. As its name implies, the viscous switch directs the flow of fluid toward the selected outlet channel. The viscous switch can be imagined having first and second sides 170 and 172, respectively, which correspond to the first and second sides of the deflecting mechanism. The first and second side walls 174 and 176 deviate from the first and second walls of the deflecting mechanism, creating a region expanding in cross section in the switching chamber 178. The deviation angles β and δ are, as shown, the angles between the wall of the viscous switch and the normal to the walls of the inlet channel ( and the first side wall of the deflecting mechanism). The deflection angle δ on the second side is smaller than the deflection angle β on the first side. For example, the deviation angle β may be approximately 80 degrees, and the deviation angle δ may be approximately 75 degrees.

[0046] Вихревой узел 180 имеет впускные порты 186 и 188, соответствующие выпускным каналам 166 и 168 вязкостного переключателя. Поведение текучей среды внутри вихревой камеры 184 уже было описано. Текучая среда выходит из вихревого выпуска 182. По желанию могут использоваться необязательные лопасти или направляющие устройства 190.[0046] The vortex assembly 180 has inlet ports 186 and 188 corresponding to viscous switch outlet channels 166 and 168. The behavior of the fluid inside the vortex chamber 184 has already been described. The fluid exits the vortex outlet 182. Optionally, optional vanes or guides 190 may be used.

[0047] В процессе работы более вязкая жидкость, например нефть, «следует за расширением». Другими словами можно сказать, что более вязкая жидкость стремится «прилипнуть» к отклоняющейся (второй) стенке отклоняющего механизма, дополнительно к прилипанию к неотклоняющейся (первой) стенке. То есть профиль расхода потока текучей среды и/или скорости текучей среды по поперечному сечению нижнего по потоку конца 146 отклоняющего механизма является относительно симметричным от первой до второй стороны. Чем меньше угол δ отклонения на выходе отклоняющего механизма, тем больше вязкой жидкости следует по второй стенке вязкостного переключателя, то есть «прилипает» к ней. Таким образом, переключатель направляет текучую среду по направлению к выбранному выпуску переключателя.[0047] In operation, a more viscous liquid, such as oil, "follows expansion." In other words, we can say that a more viscous fluid tends to “stick” to the deflecting (second) wall of the deflecting mechanism, in addition to sticking to the non-deflecting (first) wall. That is, the profile of the fluid flow rate and / or the fluid velocity along the cross section of the downstream end 146 of the deflecting mechanism is relatively symmetrical from the first to the second side. The smaller the deviation angle δ at the output of the deflecting mechanism, the more viscous fluid follows the second wall of the viscous switch, that is, it “sticks” to it. Thus, the switch directs the fluid toward the selected outlet of the switch.

[0048] Наоборот, менее вязкая текучая среда, например вода или природный газ, не стремится «следовать» по отклоняющейся стенке. Следовательно, на выпуске отклоняющего механизма распределение потока будет относительно менее симметричным. Распределение потока на сечении нижнего по потоку конца отклоняющего механизма смещено для направления потока текучей среды по направлению к первой стороне 170 вязкостного переключателя. В результате, поток текучей среды направляется по направлению к первой стороне вязкостного переключателя и к «нерабочему» выпускному каналу переключателя.[0048] Conversely, a less viscous fluid, such as water or natural gas, does not tend to “follow” the deflected wall. Therefore, at the outlet of the deflecting mechanism, the flow distribution will be relatively less symmetrical. The flow distribution in the cross section of the downstream end of the deflecting mechanism is biased to direct the fluid flow towards the first side 170 of the viscous switch. As a result, the fluid flow is directed towards the first side of the viscous switch and to the “inoperative” outlet of the switch.

[0049] На фиг.6 графически представлено протекание относительно более вязкой текучей среды через приведенный в качестве примера узел. Сохранены номера позиций деталей, описанных ранее. Менее вязкая жидкость, например нефть, течет через впускной канал, попадая в отклоняющий механизм. Нефть следует по отклоняющейся стенке отклоняющего механизма, что приводит к относительно симметричному распределению потока на нижнем по потоку конце отклоняющего механизма. На местном виде в виде графика представлен профиль 196 скорости на нижнем по потоку конце. Кривая скорости в целом симметрична в свету отверстия. Аналогичные распределения наблюдаются и для расходов, массовых расходов и т.д.[0049] Figure 6 graphically illustrates the flow of a relatively more viscous fluid through an exemplary assembly. The item numbers of the parts described previously are saved. A less viscous fluid, such as oil, flows through the inlet, entering the deflection mechanism. Oil follows the deflecting wall of the deflecting mechanism, which results in a relatively symmetrical flow distribution at the downstream end of the deflecting mechanism. In a local view, a velocity profile 196 at the downstream end is presented in graph form. The speed curve is generally symmetrical in the light of the hole. Similar distributions are observed for expenses, mass expenses, etc.

[0050] Отметим разницу между струйным переключателем (см. фиг.3) и вязкостным переключателем по изобретению. Асимметричный угол выхода в узле струйного переключателя направляет в целом симметричный поток (текучей среды, поступающей в струйный переключатель) по направлению к выбранному выпуску. Отклоняющий механизм в вязкостном переключателе создает асимметричное распределение потока на выходе отклоняющего механизма (и на входе переключателя), и эта асимметрия направляет текучую среду по направлению к выбранному выпуску. (Обычно не вся текучая среда целиком потечет через один выпуск; следует понимать, что выпуск выбирается меньше чем всей протекающей текучей средой.)[0050] Note the difference between the jet switch (see FIG. 3) and the viscous switch of the invention. The asymmetric exit angle at the jet switch assembly directs a generally symmetrical flow (of fluid entering the jet switch) towards the selected outlet. The diverting mechanism in the viscous switch creates an asymmetric flow distribution at the outlet of the diverting mechanism (and at the input of the switch), and this asymmetry directs the fluid toward the selected outlet. (Typically, not all fluid will flow entirely through a single outlet; it should be understood that the outlet is selected less than the entire flowing fluid.)

[0051] На фиг.7 графически представлено протекание относительно менее вязкой текучей среды через приведенный в качестве примера узел. Сохранены номера позиций деталей, описанных ранее. Менее вязкая жидкость, например вода или природный газ, течет через впускной канал, попадая в отклоняющий механизм. Вода не может следовать по отклоняющейся стенке отклоняющего механизма (в отличие от более вязкой текучей среды), что приводит к относительно асимметричному или смещенному распределению потока на нижнем по потоку конце отклоняющего механизма. На местном виде в виде графика представлен профиль 198 скорости на нижнем по потоку конце. График скорости в целом асимметричен поперек отверстия.[0051] Fig. 7 graphically illustrates the flow of a relatively less viscous fluid through an exemplary assembly. The item numbers of the parts described previously are saved. A less viscous liquid, such as water or natural gas, flows through the inlet, entering the deflection mechanism. Water cannot follow the deflecting wall of the deflecting mechanism (as opposed to a more viscous fluid), which results in a relatively asymmetric or shifted flow distribution at the downstream end of the deflecting mechanism. In a local view, a velocity profile 198 is presented in graph form at the downstream end. The velocity plot is generally asymmetrical across the hole.

[0052] Выше, в качестве определяющей характеристики текучей среды была выбрана вязкость, хотя могут быть выбраны и другие характеристики, такие как расход, скорость и т.д. Кроме того, конфигурация может быть предусмотрена для «выбора» относительно более или менее вязкой текучей среды путем замены местами сторон переключателя, создающих закручивающийся по спирали поток и т.д. Эти вариации в полной мере рассматриваются в материалах, включенных в настоящий документ посредством ссылки.[0052] Above, viscosity was selected as the determining characteristic of the fluid, although other characteristics such as flow rate, speed, etc. may be selected. In addition, a configuration may be provided for “selecting” a relatively more or less viscous fluid by interchanging the sides of the switch, creating a spiraling flow, etc. These variations are fully considered in the materials incorporated herein by reference.

[0053] Могут быть использованы другие варианты осуществления с применением разнообразных отклоняющих механизмов для направления текучей среды к определенной стороне вязкостного переключателя или отвода от нее. Применение таких вариантов далее не будет рассматриваться подробно, если оно будет аналогичным вышеописанному. По возможности, применяется сквозная нумерация позиций деталей, и эти позиции могут не указываться.[0053] Other embodiments may be used using a variety of deflecting mechanisms to direct fluid to or away from the viscous switch side. The use of such options will not be further considered in detail if it is similar to the above. Where possible, end-to-end numbering of part positions is used, and these positions may not be indicated.

[0054] На фиг.8 схематично изображено альтернативное осуществление изобретения, имеющее отклоняющий механизм, в котором применены профильные стеночные элементы. Впускной канал 130 направляет текучую среду в отклоняющий механизм 140. Вторая сторона 150 отклоняющего механизма имеет относительно гладкий профиль. Первая сторона 148 канала отклоняющего механизма имеет один или несколько профильных элементов 200 в первой боковой стенке 152 отклоняющего механизма. Здесь профильные элементы являются округлыми полостями, отходящими в поперечном направлении от канала отклоняющего механизма. При протекании текучей среды F вдоль по отклоняющему механизму профильные элементы 200 сдвигают осевую линию потока и изменяют распределение потока в отклоняющем механизме. (Распределения могут быть, а могут и не быть симметричными.) Аналогично тому, как происходит рефракция света, профили как бы добавляют сопротивление потоку и препятствуют потоку текучей среды. Эта рефракция текучей среды создает отклонение, используемое переключателем для управления направлением потока текучей среды. В результате, более вязкая текучая среда, такая как нефть, течет по направлению ко второй стороне 172 вязкостного переключателя, как указано сплошной стрелкой. Относительно менее вязкая текучая среда, такая как вода или природный газ, направляется в другом направлении к первой стороне 170 вязкостного переключателя, как показано пунктирной стрелкой.[0054] Fig. 8 schematically depicts an alternative embodiment of the invention having a deflecting mechanism in which profile wall elements are applied. An inlet 130 directs fluid to the deflector 140. The second side 150 of the deflector has a relatively smooth profile. The first side 148 of the channel of the deflecting mechanism has one or more profile elements 200 in the first side wall 152 of the deflecting mechanism. Here, the profile elements are rounded cavities extending in the transverse direction from the channel of the deflecting mechanism. As fluid F flows along the deflecting mechanism, the profile elements 200 shift the center line of the flow and change the flow distribution in the deflecting mechanism. (Distributions may or may not be symmetrical.) Similar to the way light is refracted, the profiles add resistance to the flow and prevent the flow of fluid. This fluid refraction creates a deviation used by the switch to control the direction of fluid flow. As a result, a more viscous fluid, such as oil, flows towards the second side 172 of the viscous switch, as indicated by a solid arrow. A relatively less viscous fluid, such as water or natural gas, is directed in the other direction to the first side 170 of the viscous switch, as shown by the dotted arrow.

[0055] Для специалистов будет очевидным, что могут быть использованы иные искривленные, линейные или криволинейные профильные элементы, такие как треугольные вырезы, пилообразные вырезы, флюидные Тесла-диоды, синусоидальные профили, скосы и т.д.[0055] It will be apparent to those skilled in the art that other curved, linear, or curved profile elements such as triangular cuts, sawtooth cutouts, fluid Tesla diodes, sinusoidal profiles, bevels, etc. can be used.

[0056] На фиг.9 представлена подробная схема альтернативного осуществления изобретения, имеющего отклоняющий элемент, включающий в себя профильные элементы и ступенчатую геометрическую форму поперечного сечения канала. Отклоняющий механизм 140 имеет некоторое количество профильных элементов 202, расположенных вдоль одной стороны канала 141 отклоняющего механизма. Профильные элементы 202 здесь являются имеющими различные размеры искривленными вырезами или полостями, отходящими в поперечном направлении от канала 141 отклоняющего механизма. Профильный элемент влияет на распределение текучей среды в канале.[0056] Fig. 9 is a detailed diagram of an alternative embodiment of the invention having a deflector element including profile elements and a stepped geometric cross-sectional shape of the channel. The deflecting mechanism 140 has a number of profile elements 202 located along one side of the channel 141 of the deflecting mechanism. The profile elements 202 here are curved cutouts or cavities of various sizes extending laterally from the deflecting channel 141. The profile element affects the distribution of the fluid in the channel.

[0057] Также показан отклоняющий механизм другого типа, представляющий собой ступень 204, или резкое изменение поперечного сечения канала. Канал 141 отклоняющего механизма имеет первое поперечное сечение 206 вдоль верхней по потоку части канала. В некоторой точке ниже по потоку поперечное сечение резко становится вторым поперечным сечением 208. Это резкое изменение изменяет распределение текучей среды на нижнем по потоку конце отклоняющего механизма. Изменения поперечного сечения могут применяться отдельно или в комбинации с дополнительными элементами (как показано) и могут располагаться до или после таких элементов. Кроме того, поперечное сечение может изменяться с большего на меньшее и может менять свою геометрическую форму, например, с круглой на квадратную и т.д.[0057] Another type of deflecting mechanism, which is a step 204, or a sharp change in the cross section of the channel, is also shown. The deflecting channel 141 has a first cross section 206 along the upstream portion of the channel. At some point downstream, the cross section abruptly becomes the second cross section 208. This abrupt change changes the distribution of the fluid at the downstream end of the deflecting mechanism. Cross-sectional changes can be applied separately or in combination with additional elements (as shown) and can be located before or after such elements. In addition, the cross section can change from larger to smaller and can change its geometric shape, for example, from round to square, etc.

[0058] Отклоняющий механизм принуждает текучую среду течь по направлению к одной стороне вязкостного переключателя, когда вязкость текучей среды выше, и к другой стороне вязкостного переключателя, когда вязкость текучей среды ниже.[0058] The diverting mechanism causes the fluid to flow towards one side of the viscous switch when the viscosity of the fluid is higher, and to the other side of the viscous switch when the viscosity of the fluid is lower.

[0059] На фиг.9 также показано альтернативное осуществление выпускных каналов 166 и 168 вязкостного переключателя. Здесь несколько «рабочих» выпускных каналов 166 направляют текучую среду от вязкостного переключателя к вихревому узлу 180. Текучую среду направляют в вихревую камеру 184 существенно радиально, что имеет результатом более прямолинейный поток в вихревой выпуск 182 и, следовательно, меньшее падение давления на устройстве. «Нерабочий» выпускной канал 168 вязкостного переключателя направляет текучую среду в вихревую камеру 184 существенно тангенциально, что имеет результатом закрученный по спирали поток в камере и относительно большее падение давления на устройстве, чем то, которое было бы создано в ином случае.[0059] FIG. 9 also shows an alternative embodiment of the viscous switch outlet channels 166 and 168. Here, several “working” exhaust channels 166 direct fluid from the viscous switch to the vortex assembly 180. The fluid is sent to the vortex chamber 184 substantially radially, resulting in a more direct flow to the vortex outlet 182 and, therefore, a lower pressure drop across the device. A “non-working” outlet channel 168 of the viscous switch directs the fluid into the vortex chamber 184 substantially tangentially, which results in a spiral-wound flow in the chamber and a relatively greater pressure drop across the device than would otherwise be created.

[0060] На фиг.10 схематически изображено альтернативное осуществление изобретения, в котором в качестве профильных элементов в отклоняющем механизме используются вырезы, имеющие форму флюидного диода. Отклоняющий механизм 140 имеет один или несколько профильных элементов 210 с формой флюидного диода вдоль одной стенки, которые влияют на распределение потока в нижней части канала 141 отклоняющего механизма. Распределение потока, изменяющееся в ответ на изменения характеристик текучей среды, направляет текучую среду по направлению к выбранным сторонам вязкостного переключателя.[0060] Figure 10 schematically depicts an alternative embodiment of the invention in which cutouts having the shape of a fluid diode are used as profile elements in a deflecting mechanism. The deflecting mechanism 140 has one or more profile elements 210 with the shape of a fluid diode along one wall, which affect the flow distribution in the lower part of the channel 141 of the deflecting mechanism. A flow distribution that changes in response to changes in fluid characteristics directs the fluid toward selected sides of the viscous switch.

[0061] На фиг.11 схематически изображено альтернативное осуществление изобретения с Тесла-диодами 212 вдоль первой стороны 148 канала 141 текучей среды. Тесла-диоды влияют на распределение потока в отклоняющем механизме. Распределение потока изменяется в ответ на изменения характеристик текучей среды, при этом направляя текучую среду по направлению к выбранным сторонам вязкостного переключателя.[0061] Figure 11 schematically depicts an alternative embodiment of the invention with Tesla diodes 212 along the first side 148 of the fluid channel 141. Tesla diodes affect the flow distribution in a deflection mechanism. The flow distribution changes in response to changes in the characteristics of the fluid, while directing the fluid toward the selected sides of the viscous switch.

[0062] На фиг.12 схематически изображено альтернативное осуществление изобретения с шиканой 214, то есть с частью канала 141 отклоняющего механизма, имеющей некоторое количество извилин 216, созданных препятствиями 218 и 220 потоку, расположенными вдоль сторон канала. Шикана влияет на распределение потока в отклоняющем механизме. Распределение потока изменяется в ответ на изменения характеристик текучей среды, при этом направляя текучую среду по направлению к выбранным сторонам вязкостного переключателя. В показанном примере осуществления, препятствия 218 потоку вдоль противоположной стороны имеют полукруглую форму, а препятствия 220 потоку имеют существенно треугольную или скошенную форму. Элементы шиканы могут иметь другие формы, количества, размеры и месторасположения.[0062] Figure 12 schematically depicts an alternative embodiment of the invention with a chicane 214, that is, with a portion of a deflecting channel 141 having a number of convolutions 216 created by flow obstructions 218 and 220 along the channel sides. Shikan influences the flow distribution in the deflection mechanism. The flow distribution changes in response to changes in the characteristics of the fluid, while directing the fluid toward the selected sides of the viscous switch. In the illustrated embodiment, flow obstructions 218 along the opposite side are semicircular, and flow obstructions 220 are substantially triangular or beveled. Elements of chicanes may have other shapes, quantities, sizes and locations.

[0063] На фиг.13 схематически изображено альтернативное осуществление изобретения с каналом 141 отклоняющего механизма, имеющим искривленную секцию 222. Искривленная секция служит для ускорения текучей среды вдоль вогнутой стороны канала. Искривленная секция воздействует на распределение потока в отклоняющем механизме. Распределение потока изменяется в ответ на изменения характеристик текучей среды, при этом направляя текучую среду по направлению к выбранным сторонам вязкостного переключателя. Могут быть использованы другие искривленные секции, или можно использовать несколько искривленных секций.[0063] Fig. 13 schematically depicts an alternative embodiment of the invention with a deflecting channel 141 having a curved section 222. The curved section serves to accelerate the fluid along the concave side of the channel. The curved section acts on the flow distribution in the deflection mechanism. The flow distribution changes in response to changes in the characteristics of the fluid, while directing the fluid toward the selected sides of the viscous switch. Other curved sections may be used, or several curved sections may be used.

[0064] Изобретение также может быть использовано с другими системами управления потоком, такими как регуляторы притока, скользящие муфты и другие устройства управления потоком, которые уже хорошо известны в отрасли. Система по изобретению может быть либо параллельной, либо последовательной этим другим системам управления потоком.[0064] The invention can also be used with other flow control systems, such as flow controllers, sliding sleeves, and other flow control devices that are already well known in the industry. The system of the invention can be either parallel or serial to these other flow control systems.

[0065] Хотя настоящее изобретение было описано со ссылкой на примеры осуществления, данное раскрытие не должно пониматься в ограничивающем смысле. При рассмотрении раскрытия специалистам будут очевидны различные модификации и комбинации примеров осуществления, а также другие варианты осуществления изобретения. Таким образом, приведенная формула изобретения должна охватывать любые из таких модификаций или осуществлений.[0065] Although the present invention has been described with reference to embodiments, this disclosure is not to be understood in a limiting sense. When considering the disclosure to specialists, various modifications and combinations of embodiments, as well as other embodiments of the invention, will be apparent. Thus, the claims should cover any of such modifications or implementations.

[0066] Кроме того, изобретение может быть использовано для выбора предпочтения более вязких сред или менее вязких сред. Например, в задачах добычи природного газа с ограничением добычи воды и т.д. Все из нижеперечисленных патентов и заявок на патенты США с приведенными номерами патентов или порядковыми номерами заявок во всех отношениях включены в настоящий документ посредством ссылки, в том числе для подтверждения заявленного предмета изобретения: (сначала указывается порядковый номер заявки на патент США) 12/700685, Способ и устройство для внутрискважинного автономного выбора текучей среды с помощью управляемой по траектории системы сопротивления; 12/750476, Узел встроенной трубчатой форсунки для внутрискважинного управления расходами текучих сред; 12/791993, Управление траекторией потока по характеристикам текучей среды с целью создания переменного сопротивления потоку в подземной скважине; 12/792095, Попеременное увеличение и уменьшение сопротивления потоку для передачи импульсов давления в подземной скважине; 12/792117, Система переменного сопротивления потоку для применения в подземной скважине; 12/792146, Система переменного сопротивления потоку с конструкцией, порождающей в ней циркуляцию с целью переменного препятствования потоку в подземной скважине; 12/879846, Последовательно скомпонованные переменные ограничители потока для применения в подземной скважине; 12/869836, Переменный ограничитель потока для применения в подземной скважине; 12/958625, Устройство для направления потока текучей среды с применением реле давления; 12/974212, Выходной узел с устройством направления потока для порождения и подавления вихревого потока текучей среды; и 12/966772, Способ и система внутрискважинного управления потоком, имеющие сопротивление потоку, зависящее от направления. Каждая из включенных в настоящий документ ссылок более подробно описывает способы и устройства автономного управления текучей средой.[0066] In addition, the invention can be used to select preference for more viscous media or less viscous media. For example, in the tasks of natural gas production with limited water production, etc. All of the following US patents and patent applications with the given patent numbers or serial numbers of applications in all respects are incorporated herein by reference, including to confirm the claimed subject matter: (first, the serial number of the US patent application is indicated) 12/700685, Method and device for autonomous downhole fluid selection using a drag-controlled path system; 12/750476, Assembly of an integrated tubular nozzle for downhole control of fluid flow rates; 12/791993, Control of the flow path according to the characteristics of the fluid in order to create variable flow resistance in an underground well; 12/792095, Alternately increasing and decreasing flow resistance to transmit pressure pulses in an underground well; 12/792117, Variable flow resistance system for use in an underground well; 12/792146, Variable flow resistance system with a structure generating circulation therein for the purpose of variable flow obstruction in an underground well; 12/879846, Consistently arranged variable flow restrictors for use in an underground well; 12/869836, Variable flow limiter for use in an underground well; 12/958625, Device for directing fluid flow using a pressure switch; 12/974212, An output assembly with a flow direction device for generating and suppressing a vortex fluid stream; and 12/966772, Method and system for downhole flow control having flow resistance depending on direction. Each of the references included herein describes in more detail methods and devices for autonomous fluid control.

Claims (19)

1. Способ управления потоком текучей среды, имеющей изменяющуюся во времени характеристику, в стволе скважины, проходящем через подземный пласт, причем текучая среда протекает через впускной канал, механизм отклонения потока, являющийся расширяющимся каналом, более узким на верхнем по потоку конце и более широким на нижнем по потоку конце, и узел переменного сопротивления потоку, способ содержит следующие шаги:
установление протекания текучей среды через впускной канал;
установление первого распределения потока текучей среды поперек выпуска механизма отклонения потока; и затем
изменение первого распределения потока текучей среды на второе распределение потока текучей среды поперек выпуска механизма отклонения потока в ответ на изменение характеристики текучей среды; и изменение сопротивления потоку текучей среды узла переменного сопротивления потоку в ответ на изменение распределения потока от выпуска механизма отклонения потока.1. A method of controlling the flow of a fluid having a time-varying characteristic in a wellbore passing through an underground formation, the fluid flowing through an inlet channel, a flow deflection mechanism that is an expanding channel, narrower at the upstream end and wider at the downstream end, and the variable flow resistance assembly, the method comprises the following steps:
establishing fluid flow through the inlet;
establishing a first fluid flow distribution across the outlet of the flow deflection mechanism; and then
changing the first distribution of the fluid stream to a second distribution of the fluid stream across the outlet of the flow deflection mechanism in response to a change in the characteristic of the fluid; and a change in flow resistance of the fluid of the variable flow resistance assembly in response to a change in flow distribution from the release of the flow deflection mechanism. 2. Способ по п.1, дополнительно содержащий шаг установления протекания текучей среды на поверхность или внутрь пласта.2. The method according to claim 1, additionally containing the step of establishing the flow of fluid to the surface or into the formation. 3. Способ по п.1, дополнительно содержащий шаги установления первой схемы потока в узле переменного сопротивления потоку с последующим изменением потока в узле переменного сопротивления потоку на вторую схему потока в ответ на изменение потока текучей среды через выпуск механизма отклонения потока.3. The method according to claim 1, further comprising the steps of establishing a first flow pattern in a variable flow resistance assembly followed by a flow change in a variable flow resistance assembly to a second flow pattern in response to a change in fluid flow through the outlet of the flow deflector. 4. Способ по п.1, в котором характеристикой текучей среды является одно из следующего: вязкость, плотность, расход и скорость текучей среды.4. The method according to claim 1, in which the characteristic of the fluid is one of the following: viscosity, density, flow rate and velocity of the fluid. 5. Способ по п.1, в котором нижний по потоку конец отклоняющего механизма задает собой две стороны, соединяющиеся с соответствующими первой и второй сторонами узла струйного переключателя и в указанных местах соединения задающие соответствующие первый и второй углы отклонения, причем первый угол отклонения меньше второго угла отклонения.5. The method according to claim 1, in which the downstream end of the deflecting mechanism defines two sides connected to the corresponding first and second sides of the jet switch assembly and at the indicated connection points defining the corresponding first and second deflection angles, the first deflection angle being less than the second deviation angle. 6. Способ по п.1, в котором первое распределение потока текучей среды по сути симметрично.6. The method according to claim 1, in which the first distribution of the fluid flow is essentially symmetrical. 7. Способ по п.1, в котором отклоняющий механизм содержит первую секцию, имеющую первый размер поперечного сечения, и примыкающую к ней вторую секцию, имеющую второй размер поперечного сечения, отличающийся от первого размера поперечного сечения.7. The method according to claim 1, in which the deflecting mechanism comprises a first section having a first cross-sectional dimension and an adjacent second section having a second cross-sectional dimension different from the first cross-sectional dimension. 8. Способ по п. 1, в котором отклоняющий механизм содержит один или несколько диодов, сформированных вдоль стенки отклоняющего механизма.8. The method of claim 1, wherein the deflecting mechanism comprises one or more diodes formed along the wall of the deflecting mechanism. 9. Способ по п. 1, в котором отклоняющий механизм содержит шикану, выполненную в отклоняющем механизме.9. The method according to p. 1, in which the deflecting mechanism comprises a chicane made in the deflecting mechanism. 10. Способ по п. 9, в котором шикана содержит некоторое количество препятствий потоку на первой и второй сторонах отклоняющего механизма.10. The method according to p. 9, in which the chicane contains a number of obstacles to the flow on the first and second sides of the deflecting mechanism. 11. Способ по п. 1, дополнительно содержащий шаг протекания текучей среды через искривленную секцию канала отклоняющего механизма.11. The method of claim 1, further comprising the step of fluid flowing through the curved section of the channel of the deflecting mechanism. 12. Способ по п. 1, в котором узел переменного сопротивления потоку содержит узел автономного клапана.12. The method of claim 1, wherein the variable flow resistance assembly comprises an autonomous valve assembly. 13. Способ по п. 1, дополнительно содержащий шаг протекания текучей среды через струйный переключатель между отклоняющим механизмом и узлом переменного сопротивления потоку.13. The method of claim 1, further comprising the step of fluid flowing through the jet switch between the deflecting mechanism and the variable flow resistance assembly. 14. Способ по п. 13, в котором струйный переключатель задает собой, по меньшей мере, один проточный канал, впуск которого совмещен с выпуском впускного канала.14. The method according to p. 13, in which the jet switch defines at least one flow channel, the inlet of which is combined with the release of the inlet channel. 15. Способ по п. 2, дополнительно содержащий шаг повышения сопротивления потоку нежелательной текучей среды.15. The method of claim 2, further comprising the step of increasing the flow resistance of the unwanted fluid. 16. Способ по п. 12, в котором узел автономного клапана дополнительно содержит вихревой узел.16. The method of claim 12, wherein the self-contained valve assembly further comprises a vortex assembly. 17. Способ управления потоком текучей среды, имеющей изменяющуюся во времени характеристику, в стволе скважины, проходящем через подземный пласт, причем текучая среда протекает через впускной канал, механизм отклонения потока, содержащий, по меньшей мере, один профильный элемент вдоль, по меньшей мере, одной стенки механизма отклонения, и узел переменного сопротивления потоку, способ содержит следующие шаги:
установление протекания текучей среды через впускной канал;
установление первого распределения потока текучей среды поперек выпуска механизма отклонения потока; и затем
изменение первого распределения потока текучей среды на второе распределение потока текучей среды поперек выпуска механизма отклонения потока в ответ на изменение характеристики текучей среды; и
изменение сопротивления потоку текучей среды узла переменного сопротивления потоку в ответ на изменение распределения потока от выпуска механизма отклонения потока.17. A method of controlling the flow of a fluid having a time-varying characteristic in a wellbore passing through an underground formation, the fluid flowing through an inlet channel, a flow deflection mechanism comprising at least one profile element along at least one wall of the deflection mechanism, and a node of variable flow resistance, the method contains the following steps:
establishing fluid flow through the inlet;
establishing a first fluid flow distribution across the outlet of the flow deflection mechanism; and then
changing the first distribution of the fluid stream to a second distribution of the fluid stream across the outlet of the flow deflection mechanism in response to a change in the characteristic of the fluid; and
a change in the flow resistance of the fluid of the variable flow resistance assembly in response to a change in the flow distribution from the outlet of the flow deflection mechanism. 18. Способ по п. 17, в котором каждый профильный элемент содержит отходящую в поперечном направлении полость.18. The method according to p. 17, in which each profile element contains a laterally extending cavity. 19. Способ по п. 18, в котором каждый профильный элемент содержит по сути цилиндрическую секцию. 19. The method according to p. 18, in which each profile element contains essentially a cylindrical section.
RU2013148470/03A 2011-04-08 2012-04-04 Fluid flow control method for self-contained valve (versions) RU2574093C2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201161473669P 2011-04-08 2011-04-08
US61/473,669 2011-04-08
PCT/US2012/032044 WO2012138681A2 (en) 2011-04-08 2012-04-04 Method and apparatus for controlling fluid flow in an autonomous valve using a sticky switch

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013148470A RU2013148470A (en) 2015-05-20
RU2574093C2 true RU2574093C2 (en) 2016-02-10

Family

ID=

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2124830C1 (en) * 1993-07-30 1999-01-20 Кохен Амир Adjustable flow rate limiting device for drop irrigation system
US6345963B1 (en) * 1997-12-16 2002-02-12 Centre National D 'etudes Spatiales (C.N.E.S.) Pump with positive displacement
EA007421B1 (en) * 2003-07-02 2006-10-27 Пакс Сайентифик, Инк. Fluid flow control device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2124830C1 (en) * 1993-07-30 1999-01-20 Кохен Амир Adjustable flow rate limiting device for drop irrigation system
US6345963B1 (en) * 1997-12-16 2002-02-12 Centre National D 'etudes Spatiales (C.N.E.S.) Pump with positive displacement
EA007421B1 (en) * 2003-07-02 2006-10-27 Пакс Сайентифик, Инк. Fluid flow control device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2694776B1 (en) Method and apparatus for controlling fluid flow in an autonomous valve using a sticky switch
RU2519240C2 (en) Fluid flow route control based on its characteristics for adjustment of underground well flow resistance
CA2844638C (en) Autonomous fluid control device having a reciprocating valve for downhole fluid selection
US9157298B2 (en) Fluid flow control
EA017651B1 (en) Flow restriction device and method
US9404349B2 (en) Autonomous fluid control system having a fluid diode
RU2568206C1 (en) Fluid medium flow rate control using channels
RU2604105C2 (en) System for selection of fluid used in subterranean well
RU2577347C2 (en) System with varying flow drag to prevent ingress of unwanted fluid through well
RU2574093C2 (en) Fluid flow control method for self-contained valve (versions)
US11280168B2 (en) Method and apparatus for inflow control with vortex generation
US10174587B2 (en) Fluid flow sensor
EP2780540B1 (en) Autonomous fluid control system having a fluid diode