专利名称：用于地下井中的串联构造的可变流动限制器的制作方法
技术领域：
本发明大体涉及一种与地下井结合使用的设备和执行的操作，并且在以下描述的示例中，更具体地提供串联构造的可变流动限制器。
背景技术：
在产烃井(hydrocarbon production well)中，能够调节从地层进入井眼内的流体流量是非常有益的。这种调节可服务于多种目的，包括防止水或气锥、最小化产砂量，最小化产水量和/或产气量、最大化产油量和/或产气量、在多个带(zone)之间平衡产量，等
等
在注入井中，典型地期望将水、蒸汽、气体等均匀地注入多个带内，使得烃通过地层均匀地位移，被注入流体不会过早地突破到生产井眼。因此，调节从井眼到地层内的流体流量的能力也能够有益于这些注入井。因此应理解，在上述情况下，在控制井中流体流量的技术领域中的进步是符合期望的，并且这类进步在大量的其他情况下也将是有益的。
发明内容
在以下公开的内容中，提供一种可变流阻系统，其为调节井中流体流量的技术领域带来多种改进。以下一个示例描述的是，通过涡流装置的流阻取决于流体成分在进入涡流装置时的旋转。另一示例描述的是，多个涡流装置是串联连接的。在一个方案中，本发明向本技术领域提供一种用于地下井中的可变流阻系统。该系统可包括流体成分所流经的涡流装置。流体成分通过涡流装置的流动的阻力(流体成分通过涡流装置的流阻)取决于流体成分在涡流装置的入口处的旋转。在另一方案中，以下描述的可变流阻系统可包括:第一涡流装置，具有出口 ；以及第二涡流装置，其从第一涡流装置的出口接收流体成分。流体成分通过第二涡流装置的流阻取决于流体成分在第一涡流装置的出口处的旋转。在又一方案中，可变流阻系统可包括:第一涡流装置，其引起流体成分在第一涡流装置的出口处的旋转增大，以响应流体成分的速度的增大；以及第二涡流装置，其从第一涡流装置的出口接收流体成分。流体成分通过第二涡流装置的流阻取决于流体成分在第一涡流装置的出口处的旋转。以下还描述了一种安装在地下区域中的井眼内的井装置。在一个示例中，该装置包括:第一射流二极管(fluid diode),包括限定第一内室(interior chamber)的内表面、以及自第一内室的出口，第一内表面可操作以引导流体沿旋转方向旋转通过该出口 ；以及第二射流二极管，包括第二内表面，第二内表面限定与出口流体连通的第二内室，第二内表面可操作以引导流体沿旋转方向旋转，以响应接收沿旋转方向旋转通过出口的流体。以下公开的内容还描述了一种控制地下区域中的井眼内的流动的方法。并描述了一个示例，其中，该方法包括通过第一射流二极管和第二射流二极管来传送流体，第一射流二极管和第二射流二极管处在地下区域中的井装置的内部与外部之间的流动路径中。通过第一射流二极管和第二射流二极管来传送流体，可引起流体沿旋转方向在第一射流二极管内旋转并且沿旋转方向在第二射流二极管内旋转。对于本领域技术人员而言，一旦仔细考虑以下的代表性的示例和附图的详细描述，上述的和其他的特征、优势和益处就将是显而易见的；在多个附图中，利用相同的附图标记来指代相似的元件。
图1是能够体现本发明的原理的井系统的示意性局部剖视图；图2是可用于图1的井系统中的井筛和可变流阻系统的放大比例的示意性剖视图；图3A和图3B是沿图2中的线3_3截取的可变流阻系统的一种构造的示意性“展开”剖视图；图4是可变流阻系·统的另一构造的示意性剖视图；图5是沿图4中的线5-5截取的可变流阻系统的示意性剖视图；图6A和图6B是图4的可变流阻系统的示意性剖视图，示出由流体成分的特性的改变而引起的流阻的改变。
具体实施例方式图1代表性地示出了能够体现本发明的原理的井系统10。如图1所示，井眼12具有从套管16向下延伸的大体竖直的未设套管区段14，以及延伸通过地层20的大体水平的未设套管区段18。管柱(tubularstring)22例如为生产油管管柱(production tubing string),被安装在井眼12中。多个井筛24、可变流阻系统25和封隔器26在管柱22中互连。封隔器26将在管柱22与井眼区段18之间径向地形成的环空28封堵起来。按这种方式，流体30可经由环空28 (这些环空位于相邻的成对的封隔器26之间)的隔离部分而从地层20的多个间隔区或带产出。位于每对相邻的封隔器26之间的井筛24和可变流阻系统25在管柱22中互连。井筛24过滤从环空28流入管柱22内的流体30。可变流阻系统25基于流体的某些特性，来可变地限制流体30进入管柱22的流量。在此请注意，图中示出的及本说明书描述的井系统10只不过是能够利用本发明的原理的许多井系统中的一个示例。应清楚地理解，本发明的原理根本不限于图中示出的或本说明书描述的井系统10或井系统的部件的任何细节。例如，包括大体竖直的井眼区段14或大体水平的井眼区段18的井眼12并非必须符合本发明的原理。流体30并非必须仅从地层20产出，在其他示例中，流体可被注入地层，流体可既被注入地层又可从地层产出等。井筛24和可变流阻系统25中的每一个并非必须位于一对相邻的封隔器26之间。单个可变流阻系统25并非必须与单个井筛24结合使用。可使用任何数量、设置方式和/或组合的这些部件。并非任何可变流阻系统25都必须与井筛24 —起使用。例如，在注入操作中，被注入流体可流经可变流阻系统，而不流经井筛24。井筛24、可变流阻系统25、封隔器26或管柱22的任何其他部件并非必须被置于未设套管区段14、18中。根据本发明的原理，井眼12中的任何区段可设有套管或不设有套管，管柱22的任何部分可位于井眼的未设套管区段或设有套管的区段中。因此，应清楚地理解，本发明描述了如何形成和使用某些示例，但本发明的原理不限于这些示例的任何细节。而是，利用从本说明书获得的知识，能够将那些原理应用于许多其他示例。本领域技术人员应理解，有益的是来自地层20中的每个带的流体30进入管柱22内的流量能够被调节，例如，用以防止地层中的水锥32或气锥34。井中的流量调节的其他用途包括但不限于，平衡来·自多个带的产出(或对多个带的注入)、最小化不期望流体的产出或注入、最大化期望流体的产出或注入等。以下更充分地描述的可变流阻系统25的示例可通过以下方式来提供这些益处:如果流体速度增大超过选定水平，则增大流阻(例如由此平衡多个带间的流量、防止水或气锥等);和/或如果流体粘度降低到选定水平以下，则增大流阻(例如由此限制产油井中诸如水或气体之类的不期望流体的流量)。如本文使用的，术语“粘度”用于表示流变属性中的任一种属性，包括运动粘度、屈服强度、粘塑性、表面张力、润湿性等。流体是否是期望流体或不期望流体取决于正在进行的生产或注入操作的目的。例如，如果期望从井中产出油，但不产出水或气，则油是期望流体，而水和气是不期望流体。如果期望将蒸汽注入地层内，但不注入水，则蒸汽是期望流体，而水是不期望流体。如果流动的是气，利用常规技术很难限制气的流动，这些常规技术通常包含将小直径的通道、孔口等等插置于气流中。不幸地，当流动的是气而不是油或另一种流体时，这些装置能够增大容积流率(volumetric flow rate),并且能够导致腐蚀问题。请注意，在井下的温度和压力条件下，烃气体实际上能够完全地或者部分地处于液相。因此，应理解，当本文使用术语“气体”时，超临界相、液相、冷凝相和/或气相均包括在该术语的范围内。现在再参考图2，其代表性地示出了可变流阻系统25之一和井筛24之一的一部分的放大比例的剖视图。在该示例中，流体成分36 (可包括一种或多种流体，如油和水、液体水和蒸汽、油和气、气和水、油、水和气，等等)流入井筛24内，由此被过滤，然后流入可变流阻系统25的入口 38内。流体成分可包括一种或多种不期望流体或期望流体。流体成分中可组合有蒸汽和水二者。作为另一示例，流体成分中可组合有油、水和/或气。基于流体成分的一个或多个特性(如粘度、速度、密度等)，流体成分36通过可变流阻系统25的流量受到限制。流体成分36然后从可变流阻系统25经由出口 40被排放到管柱22的内部。在另一示例中，井筛24可能不与可变流阻系统25结合使用(例如在注入操作中)，流体成分36可沿反方向流经井系统10的多个元件(例如在注入操作中)，单个可变流阻系统可与多个井筛结合使用，多个可变流阻系统可与一个或更多的井筛一起使用，流体成分可从井中的不同于环空或管柱的区域被接收、或被排放到井中的不同于环空或管柱的区域内，流体成分可在流经井筛之前流经可变流阻系统，任何其他部件可与井筛和/或可变流阻系统的上游或下游互连等。因此，应理解，本发明的原理根本不限于图2中示出的并在本说明书中描述的示例的细节。虽然图2中示出的井筛24属于本领域技术人员所知晓的绕丝井筛(wire-wrappedwell screen)类型，但在其他示例中可使用任何其他类型的井筛或多种井筛的组合(如烧结式的、膨胀式的、预填充式的、金属丝网等)。如果期望的话，也可使用额外的部件(例如护罩、分流管、线路、仪器、传感器、流入控制装置等)。图2示出了可变流阻系统25的简化形式，但在优选示例中，如以下更充分地描述的，该系统可包括用于执行各种功能的多种通道和装置。另外，系统25可至少部分地围绕管柱22沿周向延伸,或者该系统可在管式结构的壁中形成,作为管柱22的一部分而互连。在其他示例中，系统25可不围绕管柱沿周向延伸或者形成于管式结构的壁中。例如，系统25可在平面结构中形成，等等。系统25可处于被附接到管柱22的单独壳体中，或者可被定向为使得出口 40的轴线平行于管柱的轴线。系统25可以处于测井管柱(loggingstring)上，或被附接到形状不是管状的装置上。可根据本发明的原理，使用任何方向或构造的系统25。 现在再参考图3A和图3B，其代表性地示出了系统25的一个示例的更详细的剖视图。系统25在图3A和图3B中被示出为似乎是从其沿周向延伸的构造“展开”到大体平面的结构。如上所述,流体成分36经由入口 38进入系统25，并经由出口 40离开该系统。流体成分36通过系统25的流阻基于流体成分的一个或多个特性而变化。入口 38、出口 40和流动通道42以及流室(flow chamber)44是涡流装置46的元件，流体成分36通过流动通道42和流室44在入口和出口之间流动，涡流装置46基于流体成分的特定特性来限制流体成分的流动。流体成分36的旋转式流动在室44中增大，从而例如当流体成分的速度增大时、当流体成分的粘度增大时、当流体成分的密度增大时、和/或当流体成分中期望流体对不期望流体的比值降低时，增大对通过该室的流量的限制。如图3A所示，室44大体呈圆筒形，而且流动路径42与该室沿切线相交，使得经由入口 48进入该室的流体趋于围绕出口 40顺时针流动(如图3A所示)。旁路通道50在入口38的下游与通道42相交，并且该旁路通道还与室44沿切线相交。然而，经由入口 52且通过旁路通道50进入室44的流体趋于围绕出口 40逆时针流动(如图3A所示)。在图3A中，相对的高速度和/或低粘度的流体成分36通过流动通道42从系统入口 38流到流室44。相反，在图3B中，相对的低速度和/或高粘度的流体成分36通过流动通道42流到室44。在图3A中，仅有一少部分流体成分36经由旁路通道50流到室44。因此，较大部分的流体成分36在室44中旋转，以增大的旋转速度朝向出口 40螺旋行进。请注意，当进入入口 38的流体成分的速度增大时，且当流体成分的粘度降低时，流体成分36在出口 40处的旋转速度将增大。在图3B中，实质上较大部分的流体成分经由旁路通道50流到室44。在本示例中，经由入口 48、52进入室44的流量大约相等。这些流量有效地彼此“对消”或者抵消，使得流体成分36在室44中的旋转流量相对地小。应理解，由于与在图3B的示例中的流体成分所采取的更直接的流动路径相比，在图3A的示例中流体成分36所采取的更迂回的流动路径在相同流速下消耗了流体成分的更多能量，因此导致对流动的更大的阻力(流阻)。如果油是期望流体，而水和/或气是不期望流体，则应理解，图3A和图3B的可变流阻系统25将在流体成分中期望流体对不期望流体的比值增大时，对流体成分36的流动提供较小的阻力；而在流体成分中期望流体对不期望流体的比值减小时，将对流动提供较大的阻力。由于此示例中的室44呈具有中心出口 40的圆筒形；并且流体成分36 (至少在图3A中)通过压力差从入口 44被驱动到出口，围绕该室螺旋行进，流体成分随着其靠近出口而增大速度，所以该室可被称为“涡流”室。在图3A和图3B的结构中，在室44中使用了循环流动引导结构54。当流体成分围绕出口循环地流动时，结构54的工作是维持流体成分36围绕出口 40的循环流动，或者至少阻碍流体成分朝向出口的向内流动。结构54中的开口 56允许流体成分36最终向内流到出口 40。
如上所述，在图3A中示出的是，涡流装置46处于如下情况:流体成分36的速度增大和/或粘度减小，造成较大比例的流体成分经由入口 48流入室44内。因此，流体成分36围绕室44中的出口 40螺旋行进，并且通过涡流装置46的流阻增大。由于在流体成分36中期望流体对不期望流体的比值相对较低，可造成粘度的减小。在图3A中，因为流动通道50是以使得大部分流体成分保持在流动通道42中的方式从流动通道42分支出来的，所以相对少的流体成分36经由入口 52流入室44内。在相对的高速度、高密度和/或低粘度条件下，流体成分36趋于越过流动通道50。在图3B中，流体成分36的速度已经降低和/或流体成分的粘度已经增大，结果是，按比例更多的流体成分从通道42越过，并经由通道50流到入口 52。由于在流体成分中期望流体对不期望流体的比值增大，可造成流体成分36的粘度增大。在图3B中，由于从两个入口 48、52进入室44内的流动是反向的(或者至少流体成分的通过入口 52的流动与通过入口 48的流动相对)，所以它们彼此抵消。因此，流体成分36更直接地流到出口 40，并且通过涡流装置46的流阻减小，并且流体成分在出口 40处的旋转减小(或者没有旋转)。现在再参考图4，其代表性地示出可变流阻系统25的另一构造。在此构造中，涡流装置46与两个附加涡流装置58、60串联使用。虽然图4中示出三个涡流装置46、58、60，应理解根据本发明的原理，任意数量的涡流装置可被串联连接。涡流装置46的出口 62对应于涡流装置58的入口，而涡流装置58的出口 64对应于涡流装置60的入口。流体成分36从系统25的入口 38流到室44，从室44经由出口 /入口 62流到涡流装置58，从出口 /入口 62流到涡流装置58的涡流室66，从室66经由出口 /入口 64流到涡流装置60，从出口 /入口 64流到涡流装置60的涡流室68，并且从室68流到系统25的出口 40。涡流装置58、60中的每一个分别包括两个通道70、72和通道74、76，这些通道的功能有些类似于涡流装置46的通道42、50。然而，如以下更充分地描述的，流经通道70、72和通道74、76中的每一个的流体成分36的比例在流体成分进入各涡流装置58、60时基于流体成分的旋转而改变。现在再参考图5，其代表性地示出沿图4中的线5-5所看到的可变流阻系统25的剖视图。在图5中，可容易地看到出口 /入口 62和出口 /入口 64在涡流装置46、58、60之间提供流体连通的方式。在图5中，还可看到涡流装置46、58、60以前后方向交替的紧凑方式被“叠置”。然而应理解，根据本发明的原理，涡流装置46、58、60可按其他方式布置。现在再参考图6A和图6B，其示出了图4和图5的可变流阻系统25，其中，相对的低粘度、高密度和/或高速度·的流体成分36流经图6A中的系统，而相对的高粘度、低密度和/或低速度的流体成分流经图6B中的系统。这些示例表明了通过系统25的流阻如何基于流体成分36的特定特性而改变。在图6A中，在涡流装置46中出现流体成分36的显著的螺旋流动(与以上关于图3A所描述的螺旋流动类似)。结果，流体成分36在从室44经由出口 /入口 62流到涡流装置58时显著地旋转。流体成分36的这种旋转式流动造成与流经通道72的流体成分的比例相比，流体成分中有更大的比例流经通道70。在通道70、72与出口 /入口 62的交叉处，旋转的流体成分36撞击在通道70、72的弯曲的壁上的方式造成流经每个通道的流体成分在比例上的这
种差异。由于流体成分36中有较大比例经由通道70流入涡流装置58的室66内，所以流体成分在室66内旋转，这与流体成分通过涡流装置46的室44螺旋地流动的方式类似。流体成分36通过室66的这种螺旋流动产生流阻，并且流阻随流体成分在室中的旋转式流动的增大而增大。流体成分36在经由出口 /入口 64离开室66时旋转。与流经通道76的流体成分的比例相比，流体成分36的这种旋转式流动导致更大比例的流体成分流经通道74。与涡流装置58的以上描述相似，在通道74、76的与出口 /入口 64交叉处的通道74、76的弯曲的壁上，旋转的流体成分36撞击的方式导致流经每个通道的流体成分的比例中的这种差异。由于流体成分36中有较大的比例经由通道74流入涡流装置60的室68内，所以流体成分在室68内旋转，这与流体成分通过涡流装置58的室66螺旋地流动的方式类似。流体成分36通过室68的这种螺旋流动产生流阻，并且流阻随流体成分在室中的旋转式流动的增大而增大。因此，在图6A中相对的高速度和/或低粘度的流体成分36的条件下，旋转式流动和流阻在涡流装置46、58、60中的每一个涡流装置中增大，使得总流阻远远大于仅通过单个涡流装置46来提供的流阻。另外，通过涡流装置58、60的室66、68的旋转式流动是由于流体成分36在出口 /入口 62、64中的每一个处的旋转式流动造成的。在图6B中，相对的高粘度和/或低速度的流体成分36流经系统25。请注意，流体成分36在室44、66、68中的每一个室中的旋转式流动显著地减少，因此流体成分通过这些室的流阻也显著地减少。因此，与在图6A中相对的低粘度和/或高速度的流体成分的流阻相比，在图6B中相对的高粘度和/或低速度的流体成分36的流阻大幅减小。请注意，以上描述的系统25的任何构造的任何特征均可包含在该系统的任何其他构造中，因此应理解，这些特征并非为系统的任何一个特定的构造所专有。系统25能够被用在任何类型的井系统中(例如，不仅被用在井系统10中)，并且用于通过各种井操作来实现多种目的，这些井操作包括但不限于注入、增产处理(stimulation)、完井、开采、证实(conformance)、钻井操作，等等。应理解，对于井中流动控制技术领域来说，图4-图6B中示出的系统25是重大的进步。通过将涡流装置46、58、60串联连接，并且通过当流体成分从一个涡流装置流到下一个涡流装置时响应于流体成分的旋转来阻止流体成分的流动，能够显著地增大流体成分36经过系统25的流阻。以上公开的本发明向本领域提供了一种在地下井中使用的可变流阻系统25。系统25可包括涡流装置58或60，流体成分36通过涡流装置流动。对流体成分36通过涡流装置58或60的流阻取决于流体成分36在涡流装置58的入口 62或涡流装置60的入口 64处的旋转。流体成分36通过涡流装置58或60的流阻能够增大，以响应流体成分36在涡流装置58的入口 62或涡流装置60的入口 64处的旋转的增大。流体成分36在入口 62或64处的旋转能够增大，以响应流体成分36的粘度的减小。流体成分36在入口 62或64处的旋转能够增大，以响应流体成分36的速度的增 大。流体成分36在入口 62或64处的旋转能够增大，以响应流体成分36中的期望流体对不期望流体的比值的减小。涡流装置58的出口 64可包括另一涡流装置60的入口 64。涡流装置60的入口64可包括另一涡流装置58的出口 64。涡流装置58可至少包括第一通道70和第二通道72，第一通道70和第二通道72从另一涡流装置46的出口 62接收流体成分36。流经各自的第一通道70和第二通道72的流体成分36的比例差值取决于流体成分36在出口 62处的旋转。流经第一通道70和第二通道72的流体成分36的比例差值可增大，以响应流体成分36的速度的增大。流体成分36在涡流室66中的旋转增大，以响应流经第一通道70和第二通道72的流体成分36的比例差值的增大。以上公开的本发明还描述了一种可变流阻系统25，其可包括:第一涡流装置46，具有出口 62 ;以及第二涡流装置58，其从第一涡流装置46的出口 62接收流体成分36。流体成分36通过第二涡流装置58的流阻可取决于流体成分36在第一涡流装置46的出口 62处的旋转。流体成分36在出口 62处的旋转可增大，以响应流体成分36的粘度的减小、响应流体成分36的速度的增大、和/或响应流体成分36中期望流体对不期望流体的比值的减小。流体成分36通过第二涡流装置58的流阻可增大，以响应流体成分36在第一涡流装置46的出口 62处的旋转的增大。第二涡流装置58的出口 64可包括第三涡流装置60的入口 64。第二涡流装置58可至少包括第一通道70和第二通道72，第一通道70和第二通道72从第一涡流装置46的出口 62接收流体成分36。流经各自的第一通道70和第二通道72的流体成分36的比例差值取决于流体成分36在第一涡流装置46的出口 62处的旋转。流经第一通道70和第二通道72的流体成分36的比例差值可增大，以响应流体成分36的速度的增大。流体成分36在第二涡流装置58的涡流室66中的旋转可增大，以响应流经第一通道70和第二通道72的流体成分36的比例差值的增大。以上公开的本发明还描述了一种可变流阻系统25，其可包括:第一涡流装置46，其造成流体成分36在第一涡流装置46的出口 62处的旋转增大，以响应流体成分36的速度的增大；以及第二涡流装置58，其从第·一涡流装置46的出口 62接收流体成分36。流体成分36通过第二涡流装置58的流阻可取决于流体成分36在第一涡流装置46的出口 62处的旋转。请注意，涡流装置46、58、60可属于本领域技术人员公知的射流“二极管”的类型。本发明提供一种安装在地下区域中(例如地层20中)的井眼12内的井装置(例如可变流阻系统25)，井装置可包括:第一射流二极管(例如涡流装置46)，其包括限定第一内室44的第一内表面80(见图4和图5)、以及自第一内室44的出口 62,第一内表面80可操作以引导流体(例如流体成分36)沿旋转方向旋转通过出口 62 ;以及第二射流二极管(例如涡流装置58)，其包括第二内表面82，第二内表面限定与出口 62流体连通的第二内室66，第二内表面82可操作以引导流体(例如流体成分36)沿旋转方向旋转，以响应接收沿旋转方向旋转通过出口 62的流体。第二射流二极管可包括入口(在图4到图6B的示例中，室58的入口与室44的出口 62相同)，此入口可操作以直接地从出口 62接收流体36。第二内室66可包括:筒形室66、从入口 62到筒形室66的第一流动通道70、以及从入口 62到筒形室66的第二流动通道72。第二内表面82可操作以将流体36的大部分引导到第一流动通道70，以响应接收沿旋转方向旋转通过入口 62的流体36。第一内表面80可操作以引导流体36沿围绕第一旋转轴线84的旋转方向旋转，并且第二内表面82可操作以引导流体36沿围绕第二旋转轴线86的旋转方向旋转。第一旋转轴线84可平行于第二旋转轴线86。第一射流二极管46和第二射流二极管58可在井装置(例如可变流阻系统25)的内部与外部之间流体连通。第一射流二极管46和第二射流二极管58可在内部与外部之间流体连通，以将生产流体36从井装置25的外部传送至井装置25的内部。井装置25可包括完井管柱(completion string) 22的区段。第一射流二极管45和第二射流二极管58可在内部与外部之间连通，以将注入流体36从井装置25的内部传送至井装置25的外部。井装置25可包括工作管柱22的区段。出口 62可包括第一出口 62，第一射流二极管46还可包括第一入口 38，第一内表面80可包括第一侧周缘表面80和第一相对端表面88,这些第一相对端表面88之间的最大距离可小于第一相对端表面88的最大尺寸，并且第一侧周缘表面80可操作以引导来自第一入口 38的流动围绕第一出口 62旋转。第二射流二极管58可包括第二入口 62，第二入口可操作以直接地从第一出口 62接收流体36，第二内表面82可包括第二侧周缘表面82和第二相对端表面90，这些第二相对端表面90之间的最大距离可小于第二相对端表面90的最大尺寸，并且第二侧周缘表面82可操作以引导来自第二入口 62的流动围绕第二出口 64旋转。本发明提供一种控制地下区域20中的井眼12内的流动的方法，此方法可包括:在地下区域20中的井装置25的内部与外部之间的流动路径中，通过第一射流二极管46和第二射流二极管58来传送流体36。通过第一射流二极管46和第二射流二极管58来传送流体36，能够引起流体36沿旋转方向在第一射流二极管46内旋转并且沿旋转方向在第二射流二极管58内旋转。流体36可包括生产流体或注入流体。通过第一射流二极管46和第二射流二极管58来传送流体36，可基于流动特性来控制流体36在内部与外部之间流动的阻力。这种特性可包括粘度、速度或密度中的至少一个。通过第二射流二极管58的流阻可至少部分地基于由第二射流二极管58从第一射流二极管46接收的进入流的特性。 应理解，以上描述的多种示例可用于多种方向，例如倾斜、颠倒、水平、竖直等，并用于多种构造，而不背离本发明的原理。图中示出的多个实施例仅作为本发明的原理的有效应用的示例来示出和描述，本发明不限于这些实施例的任何具体细节。当然，在仔细考虑以上对代表性实施例的描述之后，本领域技术人员将容易理解，对这些具体实施例可进行许多更改、添加、替换、删减以及其他改变，并且这些改变处于本发明的原理的范围内。因此，前述详细描述应清楚地理解为仅作为说明和示例给出，本发明的精神和范围仅由所附权利要求书及其等价物限定。
权利要求
1.一种在地下区域中的井眼内安装的井装置，包括: 第一射流二极管，包括: 第一内表面，其限定第一内室；以及 自所述第一内室的出口，所述第一内表面可操作以弓I导流体沿旋转方向旋转通过所述出口；以及 第二射流二极管，包括: 第二内表面，其限定与所述出口流体连通的第二内室，所述第二内表面可操作以引导流体沿所述旋转方向旋转，以响应接收沿旋转方向旋转通过所述出口的流体。
2.根据权利要求1所述的井装置，其中，所述第二射流二极管包括入口，所述入口可操作以直接地从所述出口接收流体；而且所述第二内室包括: 筒形室； 从所述入口到所述筒形室的第一流动通道；以及 从所述入口到所述筒形室的第二流动通道。
3.根据权利要求2所述的井装置，其中，所述第二内表面可操作以将流体的大部分引导到所述第一流动通道，以响应接收沿旋转方向旋转通过所述入口的流体。
4.根据权利要求1所述的井装置，其中，所述第一内表面可操作以引导流体沿围绕第一旋转轴线的旋转 方向旋转，并且所述第二内表面可操作以引导流体沿围绕第二旋转轴线的旋转方向旋转。
5.根据权利要求4所述的井装置，其中，所述第一旋转轴线平行于所述第二旋转轴线。
6.根据权利要求1所述的井装置，其中，所述第一射流二极管和所述第二射流二极管在所述井装置的内部与外部之间流体连通。
7.根据权利要求6所述的井装置，其中，所述第一射流二极管和所述第二射流二极管在所述内部与所述外部之间流体连通，以将生产流体从所述井装置的外部传送至所述井装置的内部。
8.根据权利要求7所述的井装置，其中，所述井装置包括完井管柱的区段。
9.根据权利要求6所述的井装置，其中，所述第一射流二极管和第二射流二极管在所述内部与所述外部之间流体连通，以将注入流体从所述井装置的内部传送至所述井装置的外部。
10.根据权利要求4所述的井装置，其中，所述井装置包括工作柱的区段。
11.根据权利要求1所述的井装置，其中，所述出口包括第一出口，所述第一射流二极管还包括第一入口，所述第一内表面包括第一侧周缘表面和多个第一相对端表面，所述多个第一相对端表面之间的最大距离小于所述多个第一相对端表面的最大尺寸，并且所述第一侧周缘表面可操作以引导来自所述第一入口的流动围绕所述第一出口旋转。
12.根据权利要求11所述的井装置，其中，所述第二射流二极管还包括第二入口，所述第二入口可操作以直接地从所述第一出口接收流体，所述第二内表面包括第二侧周缘表面和多个第二相对端表面，所述多个第二相对端表面之间的最大距离小于所述多个第二相对端表面的最大尺寸，并且所述第二侧周缘表面可操作以引导来自所述第二入口的流动围绕所述第二出口旋转。
13.—种控制地下区域中的井眼内的流动的方法，包括:在地下区域中的井装置的内部与外部之间的流动路径中，通过第一射流二极管和第二射流二极管传送流体；通过所述第一射流二极管和所述第二射流二极管传送流体，引起流体沿旋转方向在所述第一射流二极管内旋转并且沿旋转方向在所述第二射流二极管内旋转。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，流体包括生产流体。
15.根据权利要求13所述的方法，其中，流体包括注入流体。
16.根据权利要求13所述的方法，其中，通过所述第一射流二极管和所述第二射流二极管流体的传送，基于流动的特性来控制流体在所述内部与所述外部之间流动的阻力。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述特性包括粘度、速度和密度中的至少一个。
18.根据权利要求16所述的方法，其中，通过所述第二射流二极管的流阻至少部分地基于由所述第二射 流二极管从所述第一射流二极管接收的进入流的特性。
全文摘要
本发明提供用于地下井中的串联构造的可变流动限制器、井装置、以及控制地下区域中的井眼内的流动的方法，该井装置可包括第一射流二极管，具有限定第一内室的第一内表面以及自内室的出口，且第一内表面可操作以引导流体沿旋转方向旋转通过出口；以及第二射流二极管，具有限定与出口流体连通的第二内室的第二内表面，第二内表面可操作以引导流体沿旋转方向旋转，以响应接收沿旋转方向旋转通过出口的流体。控制地下区域中的井眼内的流动的方法可包括在井中的井装置的内部与外部之间的流动路径中通过两个或更多个射流二极管来传送流体。通过射流二极管来传送流体可引起流体沿相同的旋转方向在射流二极管内旋转。
文档编号E21B43/12GK103225494SQ20131003204
公开日2013年7月31日 申请日期2013年1月28日 优先权日2012年1月27日
发明者贾森·D·戴克斯特拉 申请人:哈利伯顿能源服务公司