РЕГУЛИРУЕМАЯ СИСТЕМА ОГРАНИЧЕНИЯ ПОТОКА ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В ПОДЗЕМНОЙ СКВАЖИНЕ
FLOW RESTRICTION CONTROL SYSTEM FOR USE IN SUBSURFACE WELL

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение в целом относится к способам и оборудованию, применяемым в технологических процессах, связанных с эксплуатацией подземной скважины, и, согласно описанному ниже варианту, в частности, к последовательно соединенным устройствам регулирования сопротивления потоку в подземной скважине.
Уровень техники
Важнейшей задачей при добыче углеводородов скважинным способом является эффективное регулирование потока флюидов, поступающих из геологического пласта в ствол скважины. При эффективном регулировании может быть решен ряд задач, в том числе предотвращение образования водяного и газового конусов, минимизация выноса песка, минимизация выноса воды и/или газа, предельное повышение эффективности добычи нефти и/или газа, эффективное распределение продуктивных зон и т.п.
Основная задача обычно заключается в обеспечении равномерной подачи воды, пара, газа и т.д. через нагнетательную скважину во множество зон для равномерного распределения углеводородов в геологическом пласте во избежание преждевременного прорыва закачанного флюида к стволу продуктивной скважины. При этом оптимальное регулирование потоков флюидов, поступающих из ствола скважины в геологический пласт, также характеризуется полезным эффектом в отношении функционирования нагнетательных скважин.
Таким образом, понятно, что с учетом вышеизложенного для решения задачи эффективного регулирования потока флюида в скважине желательно предложить изобретение, характеризующееся усовершенствованным уровнем техники, причем данное усовершенствование также может быть полезным при других обстоятельствах.
Раскрытие изобретения
Ниже приведено описание предложенной системы регулирования сопротивления потоку, характеризующейся усовершенствованным уровнем техники в сфере регулирования потока флюида в скважинах. Ниже описан один вариант, в котором сопротивление потоку, протекающему через циклонное устройство, зависит от вращения многокомпонентного флюида, поступающего на вход циклонного устройства. Описан другой вариант, в котором несколько циклонных устройств соединены последовательно.
Один аспект настоящего изобретения, обеспечивающий усовершенствование существующего уровня техники, состоит в создании системы регулирования сопротивления потоку для использования в подземных скважинах. Данная система может включать циклонное устройство, через которое протекает многокомпонентный флюид. Сопротивление потоку многокомпонентного флюида, протекающему через циклонное устройство, зависит от интенсивности вращения многокомпонентного флюида на входе циклонного устройства.
Другой аспект настоящего изобретения состоит в том, что система регулирования сопротивления потоку может включать первое циклонное устройство, имеющее выход, и второе циклонное устройство, принимающее многокомпонентный флюид с выхода первого циклонного устройства. Сопротивление потоку многокомпонентного флюида, протекающему через второе циклонное устройство, зависит от интенсивности вращения многокомпонентного флюида на выходе первого циклонного устройства.
Еще один аспект настоящего изобретения состоит в том, что система регулирования сопротивления потоку может включать первое циклонное устройство, которое при увеличении скорости многокомпонентного флюида способствует увеличению интенсивности вращения многокомпонентного флюида на выходе первого циклонного устройства, и второе циклонное устройство, принимающее многокомпонентный флюид с выхода первого циклонного устройства. Сопротивление потоку многокомпонентного флюида, протекающему через второе циклонное устройство, зависит от интенсивности вращения многокомпонентного флюида на выходе первого циклонного устройства.
Эти и другие признаки, преимущества и эффекты, понятные специалисту, следуют из подробного описания нижеприведенных вариантов осуществления изобретения и соответствующих чертежей, в которых одинаковые элементы на различных чертежах имеют одни и те же позиционные обозначения.
Краткое описание графических материалов
Фиг.1 показывает наглядное изображение частичного поперечного разреза скважинной системы, которая может быть построена на основе принципов настоящего изобретения.
Фиг.2 показывает увеличенное наглядное изображение поперечного разреза скважинного фильтра и системы регулирования сопротивления потоку, которые могут применяться в скважинной системе, приведенной на фиг.1.
Фиг.3A и 3B показывают наглядные изображения «развернутых» поперечных разрезов по линии 3-3, приведенной на фиг.2, одной конфигурации системы регулирования сопротивления потоку.
Фиг.4 показывает наглядное изображение другой конфигурации системы регулирования сопротивления потоку в поперечном разрезе.
Фиг.5 показывает наглядное изображение системы регулирования сопротивления потоку, изображенной на фиг.4, в поперечном разрезе по линии 5-5.
Фиг.6A и 6B показывают наглядные изображения системы регулирования сопротивления потоку, приведенной на фиг.4, в поперечном разрезе, причем показаны изменения сопротивления потоку в зависимости от характеристик многокомпонентного флюида.
Осуществление изобретения
На фиг.1 показан пример скважинной системы 10, построенной на основе принципов настоящего изобретения. Как показано на фиг.1, ствол 12 скважины имеет в основном вертикальную необсаженную часть 14, проходящую вниз от обсадной трубы 16, а также в основном горизонтальную необсаженную часть 18, проходящую через геологический пласт 20.
В стволе 12 скважины устанавливается трубчатая колонна 22 (типа насосно-компрессорной колонны). В трубчатой колонне 22 во взаимном соединении находится множество фильтров 24, систем 25 регулирования сопротивления потоку и пакеров 26.
Пакеры 26 герметизируют кольцевое пространство 28, образованное в радиальном направлении между трубчатой колонной 22 и секцией 18 ствола скважины. При этом флюиды 30 могут поступать из множества интервалов или зон пласта 20 через изолированные между соседними пакерами 26 части кольцевого пространства 28.
Расположенные между каждыми двумя соседними пакерами 26 скважинный фильтр 24 и система 25 регулирования сопротивления потоку находятся во взаимном соединении с трубчатой колонной 22. В скважинном фильтре 24 происходит фильтрация флюидов 30, поступающих в трубчатую колонну 22 из кольцевого пространства 28. Система 25 регулирования сопротивления потоку оказывает ограничительное регулирующее воздействие на поток флюидов 30, поступающих в трубчатую колонну 22, в зависимости от определенных характеристик флюидов.
Необходимо отметить, что приведенная на чертежах и описанная в данном документе скважинная система 10 является всего лишь частным примером из множества скважинных систем, в которых могут быть применены принципы настоящего изобретения. Следует четко понимать, что принципы настоящего изобретения ни в коей мере не ограничиваются какими-либо особенностями скважинной системы 10 или ее элементами, приведенными на чертежах или описанными в настоящем документе.
Например, в рамках принципов данного изобретения ствол 12 скважины может не иметь в основном вертикальной части 14 или в основном горизонтальной части 18, а флюиды 30 могут не только извлекаться из пласта 20, но и, в других вариантах, могут нагнетаться в пласт, а также могут как нагнетаться в пласт, так и извлекаться из пласта, и т.д.
Любой скважинный фильтр 24 и любая система 25 регулирования сопротивления потоку могут не располагаться между каждыми двумя соседними пакерами 26. Каждая отдельно взятая система 25 регулирования сопротивления потоку может не соединяться с отдельно взятым скважинным фильтром 24. Может использоваться любое количество, любая конфигурация и/или любое сочетание этих элементов.
Любая система 25 регулирования сопротивления потоку может не использоваться со скважинным фильтром 24. Например, при нагнетании флюида он может протекать через систему 25 регулирования сопротивления потоку, но при этом может не протекать через скважинный фильтр 24.
Необсаженные части 14, 18 ствола 12 скважины могут не содержать скважинные фильтры 24, системы 25 регулирования сопротивления потоку, пакеры 26 и любые другие элементы трубчатой колонны 22. Согласно принципам настоящего изобретения любая часть ствола 12 скважины может быть обсадной или необсаженной, и любая часть трубчатой колонны 22 может располагаться в обсадной или необсаженной части ствола скважины.
Таким образом, следует четко понимать, что данное изобретение описывает создание и применение конкретных вариантов осуществления изобретения, но принципы настоящего изобретения не ограничиваются какими-либо особенностями этих вариантов. Напротив, принципы данного изобретения могут воплощаться во множестве других вариантов, построенных на основе информации, содержащейся в настоящем изобретении.
Специалистам понятно, что полезный эффект состоит в возможности регулирования потока флюидов 30, поступающих в трубчатую колонну 22 из каждой зоны пласта 20, например для предотвращения образования в пласте водяного конуса 32 или газового конуса 34. Настоящий способ регулирования потока в скважине может использоваться для следующих целей (но не ограничивается таковыми): эффективное распределение зон для извлечения (или нагнетания) флюидов, минимизация выноса или нагнетания нежелательных флюидов, предельное повышение эффективности добычи или нагнетания желательных флюидов и т.п.
Варианты систем 25 регулирования сопротивления потоку, подробно описанные ниже, могут обеспечивать наличие этих полезных эффектов путем увеличения сопротивления потоку при превышении определенного уровня скорости флюидов (например, для распределения потока между зонами, для предотвращения образования водяных или газовых конусов и т.д.) и/или путем увеличения сопротивления потоку при падении вязкости флюидов ниже определенного уровня (например, для ограничения в нефтяной скважине потока нежелательного флюида, такого как вода или газ).
Используемое в данном документе слово «вязкость» (с учетом его парадигмы) характеризует реологические свойства вещества, включающие его кинематическую вязкость, предел текучести, вязкопластичность, поверхностное натяжение, смачивающую способность и проч.
Желательность или нежелательность флюида обуславливается целью производимой операции по извлечению или нагнетанию флюида. Например, если из скважины предполагается извлекать нефть, а не воду или газ, следовательно, нефть является желательным флюидом, а вода и газ - нежелательными флюидами. Если из скважины предполагается извлекать газ, а не воду или нефть, следовательно, газ является желательным флюидом, а вода и нефть - нежелательными флюидами. Если в пласт предполагается нагнетать пар, а не воду, следовательно, пар является желательным флюидом, а вода - нежелательным флюидом.
Если флюидом является газ, регулирование сопротивления его потоку традиционными способами может представлять собой сложную для реализации задачу, при этом обычно применяется дросселирование газового потока. К сожалению, используемые при этом устройства могут характеризоваться повышенным объемным расходом в связи с протеканием газа вместо нефти или другого флюида, а также проблемой эрозии поверхностей.
Необходимо отметить, что при определенных уровнях температуры и давления в скважине газообразные углеводороды могут фактически находиться в полностью или частично жидкой фазе. Таким образом, следует понимать, что при использовании в данном документе слов «газ» и «газообразный» (с учетом их парадигм) в эти понятия входят конденсат, сверхкритическая, жидкая и/или газообразная фазы вещества.
В варианте осуществления изобретения со ссылкой на фиг.2, на котором показано увеличенное изображение поперечного разреза одной из систем 25 регулирования сопротивления потоку и части одного из скважинных фильтров 24, многокомпонентный флюид 36 (который может включать один или несколько флюидов, таких как нефть и вода, жидкая вода и парообразная вода, нефть и газ, газ и вода, нефть, вода и газ и т.п.) поступает в скважинный фильтр 24, где проходит фильтрацию, и затем поступает на вход 38 системы 25 регулирования сопротивления потоку.
Многокомпонентный флюид может содержать один или несколько желательных или нежелательных флюидов. Многокомпонентный флюид может содержать воду и водяной пар. В другом варианте многокомпонентный флюид может содержать нефть, воду и/или газ.
Протекание многокомпонентного флюида 36 через систему 25 регулирования сопротивления потоку ограничивается в зависимости от одной или нескольких характеристик (таких как вязкость, скорость и др.) многокомпонентного флюида. Затем многокомпонентный флюид 36 выводится из системы 25 регулирования сопротивления потоку внутрь трубчатой колонны 22 через выход 40.
В других вариантах совместно с системой 25 регулирования сопротивления потоку скважинный фильтр 24 может не использоваться (например, при нагнетательных операциях); многокомпонентный флюид 36 может протекать через различные элементы скважинной системы 10 в противоположном направлении (например, при нагнетательных операциях); совместно с множеством скважинных фильтров может использоваться единственная система регулирования сопротивления потоку; совместно с одним или несколькими скважинными фильтрами может использоваться несколько систем регулирования сопротивления потоку; многокомпонентный флюид может извлекаться не из кольцевого пространства или трубчатой колонны, а из других областей скважины и подаваться не в кольцевое пространство или трубчатую колонну, а в другие области скважины; многокомпонентный флюид может протекать через систему регулирования сопротивления потоку до попадания скважинный фильтр; со скважинным фильтром и/или с системой регулирования сопротивления потоку со стороны входа или выхода могут находиться во взаимном соединении прочие компоненты; и т.д. Таким образом, понятно, что принципы настоящего изобретения ни в коей степени не ограничиваются особенностями варианта, приведенного на фиг.2 и описанного в данном документе.
Несмотря на то, что скважинный фильтр 24, приведенный на фиг.2, известен специалистам и является фильтром с проволочной обмоткой, в других вариантах могут применяться фильтры иных типов и их сочетания (например, спеченный металлический фильтр, расширяемый фильтр, фильтр с набивкой, проволочная сетка и др.). Кроме того, при необходимости могут использоваться дополнительные компоненты (защитные кожухи, трубчатые перемычки, кабели, измерительные средства, датчики, регуляторы притока и т.д.).
На фиг.2 приведено упрощенное изображение системы 25 регулирования сопротивления потоку, при этом, как подробно описано ниже, в предпочтительном варианте осуществления изобретения система может содержать различные каналы и устройства для выполнения разных функций. Кроме того, система 25 предпочтительно проходит в окружном направлении вокруг трубчатой колонны 22 или данная система может быть встроена в стенку трубчатой конструкции, являющейся частью трубчатой колонны и находящейся с ней во взаимном соединении.
В других вариантах система 25 может не проходить в окружном направлении вокруг трубчатой колонны или не быть встроенной в стенку трубчатой конструкции. Например, система 25 может быть сформирована в плоской конструкции и т.д. Система 25 может находиться в отдельной оболочке, прикрепленной к трубчатой колонне 22, или иметь такую ориентацию, при которой ось выхода 40 параллельна оси трубчатой колонны. Система 25 может находиться на каротажном кабеле или прикрепляться к устройству, имеющему не трубчатую форму. Принципы данного изобретения могут быть воплощены при любой возможной ориентации или конфигурации системы 25.
На фиг.3A и 3B приведено подробное изображение разреза одного варианта системы 25, которая показана как бы «развернутой» на плоскости в окружном направлении.
Как сказано выше, многокомпонентный флюид 36 поступает в систему 25 через вход 38 и вытекает из нее через выход 40. Сопротивление потоку многокомпонентного флюида, протекающему через систему 25, регулируется в зависимости от одной или нескольких характеристик многокомпонентного флюида.
Вход 38, выход 40, а также канал 42, связывающий указанный вход с проточной камерой 44, через которые от входа к выходу протекает многокомпонентный флюид 36, являются элементами циклонного устройства 46, ограничивающего поток многокомпонентного флюида в зависимости от определенных характеристик многокомпонентного флюида. В камере 44 возрастает интенсивность вращающегося потока многокомпонентного флюида 36, вследствие чего повышается сопротивление потоку, протекающему через камеру, например при увеличении скорости многокомпонентного флюида, при уменьшении вязкости многокомпонентного флюида и/или при уменьшении отношения доли желательного флюида к доле нежелательного флюида в многокомпонентном флюиде.
Как показано на фиг.3A, камера 44 имеет в основном цилиндрическую форму, а канал 42 соединяется с ней по касательной, при этом флюид, поступающий в камеру через вход 48, закручивается вокруг выхода 40 по часовой стрелке (см. фиг.3A). Ответвленный канал 50 отходит от канала 42 ниже по потоку относительно входа 38 и связывает его с камерой 44, соединяясь с ней по касательной. В свою очередь, флюид, поступающий в камеру 44 через вход 52 по ответвленному каналу 50, закручивается вокруг выхода 40 против часовой стрелки (см. фиг.3A).
На фиг.3A показано, что многокомпонентный флюид 36 с относительно большой скоростью и/или низкой вязкостью поступает в проточную камеру 44 от входа 38 системы через канал 42. И наоборот, как показано на фиг.3B, многокомпонентный флюид 36 с относительно малой скоростью и/или высокой вязкостью поступает в камеру 44 через канал 42.
Как показано на фиг.3A, через ответвленный канал 50 в камеру 44 поступает только небольшая часть многокомпонентного флюида 36. Таким образом, значительная часть многокомпонентного флюида 36 вращается в камере 44 по спирали с увеличивающейся скоростью по мере перемещения к выходу 40. Следует отметить, что интенсивность вращения многокомпонентного флюида 36 вокруг выхода 40 возрастает с увеличением скорости или с уменьшением вязкости многокомпонентного флюида, поступающего через вход 38.
Как показано на фиг.3B, значительно большая часть многокомпонентного флюида поступает в камеру 44 через ответвленный канал 50. В этом примере потоки, поступающие в камеру 44 через входы 48, 52, почти одинаковы. Данные потоки фактически «мешают» или противодействуют друг другу, что способствует относительно малому вращению потока многокомпонентного флюида 36 в камере 44.
Понятно, что по сравнению с вариантом, приведенным на фиг.3B, характеризующимся в большей степени прямой траекторией потока, при одной и той же скорости потока в варианте, приведенном на фиг.3A, в большей степени круговая траектория потока многокомпонентного флюида 36 характеризуется большим рассеиванием энергии и, следовательно, большим сопротивлением потоку многокомпонентного флюида. Если желательным флюидом является нефть, а вода и/или газ являются нежелательными флюидами, понятно, что система 25 регулирования сопротивления потоку, приведенная на фиг.3A и 3B, оказывает меньшее сопротивление потоку многокомпонентного флюида 36, характеризующегося повышенным отношением доли желательного флюида к доле нежелательного флюида, и оказывает большее сопротивление потоку многокомпонентного флюида 36, характеризующегося пониженным отношением доли желательного флюида к доле нежелательного флюида.
Камера 44 называется «циклонной», так как в данном случае она имеет цилиндрическую форму с выходом 40, расположенным в ее центре, а многокомпонентный флюид 36 (по меньшей мере на фиг.3A) под действием разницы давлений между входом и выходом двигается в данной камере по спирали с увеличивающейся скоростью по мере приближения к этому выходу.
Как показано на фиг.3A и 3B, в камере 44 для формирования кругового потока используются приспособления 54, предназначенные для поддержания циркуляции потока многокомпонентного флюида 36 вокруг выхода 40 или по меньшей мере для препятствования формированию составляющей потока многокомпонентного флюида, направленной внутрь, к выходу, при циркуляции потока многокомпонентного флюида вокруг выхода 40. Разрыв 56 в приспособлениях 54 пропускает поток многокомпонентного флюида 36 внутрь, к выходу 40.
Как было сказано выше, на фиг.3A показано циклонное устройство 46, в котором протекание многокомпонентного потока 36 с повышенной скоростью и/или пониженной вязкостью приводит к тому, что существенная часть многокомпонентного флюида поступает в камеру 44 через вход 48. При этом многокомпонентный флюид 36 в камере 44 двигается по спирали вокруг выхода 40, и сопротивление потоку, протекающему через циклонное устройство 46, увеличивается. Многокомпонентный поток 36 может характеризоваться пониженной вязкостью вследствие сравнительно малого отношения доли желательного флюида к доле нежелательного флюида в многокомпонентном флюиде 36.
Как показано на фиг.3A, через вход 52 в камеру 44 поступает относительно небольшая часть многокомпонентного флюида 36, так как при ответвлении канала 50 от канала 42 большая часть многокомпонентного флюида остается в канале 42. При относительно больших скоростях и/или низких вязкостях многокомпонентный флюид 36 минует канал 50.
На фиг.3B показано, что при уменьшении скорости многокомпонентного флюида 36 и/или увеличении вязкости многокомпонентного флюида от канала 42 и по каналу 50 на вход 52 протекает большая доля многокомпонентного флюида. Многокомпонентный поток может характеризоваться повышенной вязкостью вследствие увеличения отношения доли желательного флюида к доле нежелательного флюида в многокомпонентном флюиде.
Как показано на фиг.3B, ввиду того, что потоки, поступающие в камеру 44 через два входа 48 и 52, направлены противоположно друг другу (или по меньшей мере поток многокомпонентного флюида, поступающий через вход 52, направлен противоположно потоку, поступающему через вход 48), они противодействуют друг другу. Таким образом, многокомпонентный поток 36 протекает в большей степени прямо к выходу 40, и сопротивление потоку, протекающему через циклонное устройство 46, уменьшается, при этом поток многокомпонентного флюида характеризуется малой интенсивностью вращения (или отсутствием такового) вокруг выхода 40.
На фиг.4 наглядно представлена другая конфигурация системы 25 регулирования сопротивления потоку, в которой циклонное устройство 46 последовательно соединено с циклонными устройствами 58, 60. Хотя на фиг.4 показаны три циклонных устройства 46, 58, 60, понятно, что согласно принципам настоящего изобретения, циклонные устройства могут соединяться последовательно в любом количестве.
Выход 62 циклонного устройства 46 соответствует входу циклонного устройства 58, а выход 64 циклонного устройства 58 соответствует входу циклонного устройства 60. Многокомпонентный флюид 36 поступает через вход 38 системы 25 в камеру 44, затем протекает из камеры 44 через выход/вход 62 в циклонное устройство 58 и попадает через выход/вход 62 в циклонную камеру 66 циклонного устройства 58, далее из камеры 66 он поступает через выход/вход 64 в циклонное устройство 60 и попадает через выход/вход 64 в циклонную камеру 68 циклонного устройства 60, после чего из камеры 68 он протекает на выход 40 системы 25.
Каждое из циклонных устройств 58, 60 включает по два канала 70, 72 и 74, 76 соответственно, действие которых аналогично функциям каналов 42, 50 циклонного устройства 46. При этом доли многокомпонентного флюида 36, протекающего через каждый из каналов 70, 72 и 74, 76, варьируются в зависимости от вращения многокомпонентного флюида на входе в соответствующее циклонное устройство 58, 60. Данный процесс подробно описан ниже.
На фиг.5 наглядно показана система 25 регулирования сопротивления потоку в поперечном разрезе по линии 5-5, изображенной на фиг.4. На данном чертеже проиллюстрирован способ гидравлического сообщения между циклонными устройствами 46, 58, 60 посредством выхода/входа 62 и выхода/входа 64.
На фиг.5 также показано компактное «стопочное» размещение циклонных устройств 46, 58, 60, при котором данные устройства поочередно развернуты навстречу друг другу. При этом понятно, что согласно принципам настоящего изобретения, циклонные устройства 46, 58, 60 могут быть расположены иным образом.
На фиг.6A и 6B приведена система 25 регулирования сопротивления потоку, изображенная на фиг.4 и 5, причем на фиг.6A показан многокомпонентный флюид 36 с относительно низкой вязкостью и/или большой скоростью, протекающий через данную систему, а на фиг.6В показан многокомпонентный флюид 36 с относительно высокой вязкостью и/или малой скоростью, протекающий через данную систему. Эти примеры иллюстрируют характер изменения сопротивления потоку через систему 25 в зависимости от определенных характеристик многокомпонентного флюида 36.
На фиг.6A показано, что в циклонном устройстве 44 имеется существенно спиралевидный поток многокомпонентного флюида 36 (подобно вышеописанному со ссылкой на фиг.3A). В результате, при выходе из камеры 44 и попадании в циклонное устройство 58 через вход/выход 62 многокомпонентный флюид 36 в значительной степени закручивается.
При этом вращение потока многокомпонентного флюида 36 способствует протеканию большей доли многокомпонентного флюида через канал 70 по сравнению с долей многокомпонентного флюида, протекающей через канал 72. Разница в долях многокомпонентного флюида, протекающего через каждый из этих каналов, обуславливается характером набегания вращающегося многокомпонентного флюида 36 на изогнутые стенки каналов 70, 72 в месте их пересечения с выходом/входом 62.
Так как большая доля многокомпонентного флюида 36 поступает в камеру 66 циклонного устройства 58 через канал 70, многокомпонентный флюид закручивается в камере 66 подобно спиралевидному протеканию многокомпонентного флюида через камеру 44 циклонного устройства 46. Этот спиралевидный поток многокомпонентного флюида 36 через камеру 66 оказывает сопротивление потоку, причем с увеличением вращающейся составляющей потока многокомпонентного флюида в камере сопротивление потоку повышается.
При выходе из камеры 66 через выход/вход 64 многокомпонентный флюид вращается. При этом вращение потока многокомпонентного флюида 36 способствует протеканию большей доли многокомпонентного флюида через канал 74 по сравнению с долей многокомпонентного флюида, протекающего через канал 76. Аналогично вышеприведенному описанию для циклонной камеры 58, разница в долях многокомпонентного флюида, протекающего через каждый из этих каналов, обуславливается характером набегания вращающегося многокомпонентного флюида 36 на изогнутые стенки каналов 74, 76 в месте их пересечения с выходом/входом 64.
Так как большая доля многокомпонентного флюида 36 поступает в камеру 68 циклонного устройства 60 через канал 74, многокомпонентный флюид закручивается в камере 68 подобно спиралевидному протеканию многокомпонентного флюида через камеру 66 циклонного устройства 58. Этот спиралевидный поток многокомпонентного флюида 36 через камеру 68 оказывает сопротивление потоку, причем с увеличением вращающейся составляющей потока многокомпонентного флюида в камере сопротивление потоку повышается.
Таким образом, как показано на фиг.6A, при протекании многокомпонентного флюида 36 с относительно большой скоростью и/или низкой вязкостью интенсивность вращения потока и сопротивление потоку увеличиваются в каждом из циклонных устройств 46, 58, 60, при этом совокупное сопротивление потоку значительно больше, нежели сопротивление, оказываемое только одним циклонным устройством 46. Кроме того, вращающийся поток через камеры 66, 68 циклонных устройств 58, 60 обуславливается вращающимся потоком многокомпонентного флюида 36 на каждом из выходов/входов 62, 64.
На фиг.6B показано, что через систему 25 протекает многокомпонентный флюид 36 с относительно высокой вязкостью и/или малой скоростью. Необходимо отметить, что интенсивность вращения потока многокомпонентного флюида 36 в каждой из камер 44, 66, 68 существенно уменьшается, и следовательно, значительно уменьшается сопротивление потоку многокомпонентного флюида 36 через эти камеры. Таким образом, сопротивление потоку многокомпонентного флюида 36 с относительно высокой вязкостью и/или малой скоростью, проиллюстрированного на фиг.6B, значительно меньше сопротивления потоку многокомпонентного флюида с относительно низкой вязкостью и/или большой скоростью, проиллюстрированного на фиг.6A.
Необходимо отметить, что любой признак какой-либо из конфигураций вышеописанной системы 25 может быть включен в любую другую конфигурацию данной системы, и таким образом, следует понимать, что эти признаки не относятся исключительно к какой-либо конкретной конфигурации указанной системы. Система 25 может применяться в скважинной системе любого типа (например, не только в скважинной системе 10) и иметь различное назначение в разнообразных аспектах эксплуатации скважины, включающих (но не ограничивающихся таковыми) закачку, улучшение продуктивности, заканчивание, согласование эксплуатационных параметров, бурение и проч.
Понятно, что система 25, проиллюстрированная на фиг.4-6B, обеспечивает значительное усовершенствование уровня техники в сфере регулирования потока в скважине. Сопротивление потоку многокомпонентного флюида 36, протекающего через систему 25, может быть существенно увеличено путем последовательного соединения циклонных устройств 46, 58, 60 и ограничения потока многокомпонентного флюида вследствие его вращения при протекании от одного циклонного устройства к другому.
Вышеизложенным описанием раскрывается система 25 регулирования сопротивления потоку для использования в подземной скважине. Система 25 может включать циклонное устройство 58 или 60, через которое протекает многокомпонентный флюид 36. Сопротивление многокомпонентному потоку 36, протекающему через циклонное устройство 58 или 60, зависит от вращения многокомпонентного флюида 36 на входе 62 или 64 циклонного устройства 58 или 60.
Сопротивление потоку многокомпонентного флюида 36 через циклонное устройство 58 или 60 может повышаться при возрастании интенсивности вращения многокомпонентного флюида 36 на входе 62 или 64 циклонного устройства 58 или 60.
Интенсивность вращения многокомпонентного флюида 36 на входе 62 или 64 может возрастать при понижении вязкости многокомпонентного флюида 36.
Интенсивность вращения многокомпонентного флюида 36 на входе 62 или 64 может возрастать при увеличении скорости многокомпонентного флюида 36.
Интенсивность вращения многокомпонентного флюида 36 на входе 62 или 64 может возрастать при уменьшении отношения доли желательного флюида к доле нежелательного флюида в многокомпонентном флюиде 36.
Выход 64 одного циклонного устройства 58 может являться входом 64 другого циклонного устройства 60. Вход 64 одного циклонного устройства 60 может являться выходом 64 другого циклонного устройства 58.
Циклонное устройство 58 может содержать по меньшей мере первый и второй каналы 70, 72, по которым протекает многокомпонентный флюид 36, поступающий через выход 62 другого циклонного устройства 46. Разница в долях многокомпонентного флюида 36, протекающего соответственно через первый и второй каналы 70, 72, зависит от вращения многокомпонентного флюида 36 на выходе 62. Разница в долях многокомпонентного флюида 36, протекающего через первый и второй каналы 70, 72, может возрастать при увеличении скорости многокомпонентного флюида 36.
Интенсивность вращения многокомпонентного флюида 36 в циклонной камере 66 возрастает при увеличении разницы в долях многокомпонентного флюида 36, протекающего через первый и второй каналы 70, 72.
Выше также приведено описание системы 25 регулирования сопротивления потоку, которая может включать первое циклонное устройство 46, имеющее выход 62, и второе циклонное устройство 58, в которое с выхода 62 первого циклонного устройства 46 поступает многокомпонентный флюид 36. Сопротивление потоку многокомпонентного флюида 36 через второе циклонное устройство 58 может зависеть от вращения многокомпонентного флюида 36 на выходе 62 первого циклонного устройства 46.
Интенсивность вращения многокомпонентного флюида 36 на выходе 62 может возрастать при понижении вязкости многокомпонентного флюида 36, при увеличении скорости многокомпонентного флюида 36 и/или при уменьшении отношения доли желательного флюида к доле нежелательного флюида в многокомпонентном флюиде 36.
Сопротивление потоку многокомпонентного флюида 36 через второе циклонное устройство 58 может повышаться при возрастании интенсивности вращения многокомпонентного флюида 36 на выходе 62 первого циклонного устройства 46.
Выход 64 второго циклонного устройства 58 может являться входом 64 третьего циклонного устройства 60.
Второе циклонное устройство 58 может содержать по меньшей мере первый и второй каналы 70, 72, по которым протекает многокомпонентный флюид 36, поступающий через выход 62 первого циклонного устройства 46. Разница в долях многокомпонентного флюида 36, протекающего соответственно через первый и второй каналы 70, 72, зависит от вращения многокомпонентного флюида 36 на выходе 62 первого циклонного устройства 46.
Разница в долях многокомпонентного флюида 36, протекающего через первый и второй каналы 70, 72, может возрастать при увеличении скорости многокомпонентного флюида 36.
Интенсивность вращения многокомпонентного флюида 36 в циклонной камере 66 второго циклонного устройства 58 может возрастать при увеличении разницы в долях многокомпонентного флюида 36, протекающего через первый и второй каналы 70, 72.
В вышеприведенном описании также раскрывается система 25 регулирования сопротивления потоку, которая может включать первое циклонное устройство 46, способствующее возрастанию интенсивности вращения многокомпонентного флюида 36 на выходе 62 первого циклонного устройства 46 при увеличении скорости многокомпонентного флюида 36, и второе циклонное устройство 58, в которое поступает многокомпонентный флюид 36 с выхода 62 первого циклонного устройства 46. Сопротивление потоку многокомпонентного флюида 36 через второе циклонное устройство 58 может зависеть от вращения многокомпонентного флюида 36 на выходе 62 первого циклонного устройства 46.
Следует понимать, что различные вышеописанные варианты могут характеризоваться разного рода пространственной ориентацией, в том числе наклонной, перевернутой, горизонтальной, вертикальной и т.п., а также применяться в разных конфигурациях без отклонения от сути настоящего изобретения. Варианты осуществления изобретения, приведенные на чертежах, изображены и описаны только в качестве примеров практического применения принципов настоящего изобретения, которые не ограничиваются какими-либо конкретными особенностями данных вариантов осуществления изобретения.
Безусловно, на основе тщательного ознакомления с вышеприведенным описанием вариантов осуществления изобретения специалисту понятно, что отдельные компоненты данных конкретных вариантов осуществления изобретения могут быть модифицированы, дополнены, заменены, исключены, а также в данные конкретные варианты осуществления изобретения могут быть внесены другие изменения в рамках принципов настоящего изобретения. Соответственно, вышеприведенное описание используется в качестве примера и предназначено для более ясного понимания сути изобретения, причем суть и объем настоящего изобретения ограниваются исключительно признаками, указанными в формуле изобретения, и эквивалентными признаками.