EA023432B1

EA023432B1 - Дистанционно управляемое настраиваемое устройство и способ регулирования потока

Info

Publication number: EA023432B1
Application number: EA201200089A
Authority: EA
Inventors: Рикардо Тирадо; Прайеш Ранджан
Original assignee: Бейкер Хьюз Инкорпорейтед
Priority date: 2009-07-02
Filing date: 2010-06-23
Publication date: 2016-06-30
Also published as: EG26538A; WO2011002646A2; EA201200089A1; US8267180B2; BRPI1015584A2; EP2449208A2; EP2449208A4; CN102472087A; US20110000680A1; AU2010266581A1; AU2010266581B2; BRPI1015584B1; EP2449208B1; MY158946A; WO2011002646A3; CN102472087B

Abstract

Приведено описание дистанционно управляемого устройства регулирования потока, содержащего корпус; один или несколько дросселей, размещенных в корпусе; и селектор, сообщающийся по потоку с корпусом и выполненный с возможностью подачи или перекрытия потока флюида в один или несколько дросселей из одного или нескольких дросселей, а также соответствующий способ.

Description

(57) Приведено описание дистанционно управляемого устройства регулирования потока, содержащего корпус; один или несколько дросселей, размещенных в корпусе; и селектор, сообщающийся по потоку с корпусом и выполненный с возможностью подачи или перекрытия потока флюида в один или несколько дросселей из одного или нескольких дросселей, а также соответствующий способ.

023432 Β1

Перекрестная ссылка на родственные заявки

Заявка на данное изобретение включает предмет изобретения, относящийся к сущности изобретения по одновременно находящейся на рассмотрении заявке, права на которую переданы тому же правопреемнику, что и данная заявка, а именно Бейкер Хьюз Инкорпорейтед, υδ. Содержание данной заявки, с номером в реестре заявок патентного поверенного υδ № 274-49269-И8 (ΒΆΘ0340υδ) Дистанционно управляемый распределитель, дата подачи 02.07.2009, целиком включено в настоящее описание в виде ссылки.

Уровень техники

В системах выдачи флюида для их оптимизации может возникать необходимость в выравнивании профиля потока флюида. Одним из примеров этого может служить бурение скважины и работы по ее заканчиванию, когда флюиды, поступающие в скважину или из нее из подземного пласта или в пласт, подвержены образованию языков из-за изменяющейся проницаемости пласта и фрикционного падения давления. Традиционно делались попытки регулирования профиля потока посредством использования устройств, известных в предшествующем уровне техники, как устройства регулирования входного потока. Эти устройства хорошо работают по своему прямому назначению, но являются стационарным оборудованием, которое должно быть встроено при заканчивании, и его изменение требует вскрытия оборудованной скважины. Специалисту в данной области техники известно, что это дорогая операция. Однако отсутствие возможности корректировки профиля приводит к затратам для эксплуатационных скважин из-за образования языков при добыче флюида и для нагнетательных скважин из-за возможной потери флюидов в пласт. Для других видов скважинных систем эффективность работы также ухудшается. По изложенным причинам желательно предшествующий уровень техники дополнить устройством регулирования потока, в котором смягчены недостатки существующих систем.

Сущность изобретения

Дистанционно управляемое устройство регулирования потока содержит корпус; один или несколько дросселей (ограничителей потока), размещенных в корпусе; и селектор, сообщающийся по потоку с корпусом и выполненный с возможностью подачи или перекрытия потока текучей среды (далее - флюида) в один или несколько дросселей из одного или нескольких дросселей.

Дистанционно управляемое устройство регулирования потока содержит корпус; один или несколько дросселей, размещенных в корпусе; отдельный канал, сообщающийся по потоку с каждым дросселем из одного или нескольких дросселей; и селектор, сообщающийся по потоку с корпусом и выполненный с возможностью подачи или перекрытия потока флюида в выбранный канал.

Способ дистанционного регулирования скважинного потока включает выработку сигнала с удаленного местоположения на приведение в действие устройства регулирования потока, содержащего корпус; один или несколько дросселей, размещенных в корпусе; и селектор, сообщающийся по потоку с корпусом и выполненный с возможностью подачи или перекрытия потока флюида в один или несколько из одного или нескольких дросселей; а также изменение профиля потока в соответствии с настройкой устройства.

Способ дистанционного регулирования скважинного потока включает выработку сигнала с удаленного местоположения на приведение в действие устройства регулирования потока, содержащего корпус; один или несколько дросселей, размещенных в корпусе; отдельный канал, сообщающийся по потоку с каждым дросселем из одного или нескольких дросселей; и селектор, сообщающийся по потоку с корпусом и выполненный с возможностью подачи или перекрытия потока флюида в выбранный канал; а также изменение профиля потока в соответствии с настройкой устройства.

Краткое описание чертежей

Далее изобретение более подробно описано со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано:

на фиг. 1 - схематически сечение по оси представленного дистанционно управляемого, перестраиваемого устройства регулирования входного потока;

на фиг. 2 - сечение представленного на фиг. 1 варианта выполнения по секущей линии 2-2 с фиг. 1; на фиг. 3 - сечение представленного на фиг. 1 варианта выполнения по секущей линии 3-3 с фиг. 1; на фиг. 4 - схематическое изображение представленного селектора с альтернативной конструкцией привода с двигателем;

на фиг. 5 - схематически сечение по оси представленного альтернативного варианта дистанционно управляемого, настраиваемого устройства регулирования входного потока;

на фиг. 6 - сечение представленного на фиг. 5 варианта выполнения по секущей линии 6-6 с фиг. 5; на фиг. 7 - сечение представленного на фиг. 5 варианта выполнения по секущей линии 7-7 с фиг. 5.

- 1 023432

Детальное описание осуществления изобретения

На фиг. 1 схематически представлено устройство 10, включающее секцию 12 фильтра, селектор 14 и корпус 16, имеющий один или несколько расположенных последовательно дросселей 18, 20, 22 (приведенных в качестве примера, а не для ограничения объема изобретения). Кроме того, корпус содержит группу каналов 24, 26, 28 прохождения потока (также приведенных в качестве примера, а не для ограничения объема изобретения), которые в одном из вариантов выполнения изобретения, как показано, объединены в группы по окружности корпуса. Должно быть понятно, что требуется несколько дросселей для осуществления возможности регулирования по какой-то зависимости, как показано в данном описании, и требуется только один дроссель, если возможность регулирования сводится просто к открыванию и перекрытию. Не существует верхнего предела для числа дросселей, которые могут быть использованы, кроме определяемых практически доступными объемом и длиной устройств, требуемых или разумно возможных для данной протяженности пласта и т.д. Число каналов прохождения потока в каждой представленной группе каналов соответствует числу дросселей по причинам, которые станут ясны из дальнейшего описания. Однако число групп каналов прохождения потока диктуется доступным пространством в корпусе 16 и относительной важностью недопущения падения давления, связанного с числом каналом, сравнимого с падением давления, создаваемым самими дросселями 18, 20, 22. Как правило, нежелательно иметь дополнительное ограничение потока, вызывающее падение давления, на границах каналов или на селекторе 14. Это определяется размером поперечного сечения каналов и размером поперечного сечения отверстий 30 селектора, а также фактическим числом групп каналов и фактическим числом отверстий 30 селектора, совмещенных с каналами. Иными словами, отверстия 30 селектора могут воздействовать на поток двумя факторами, рассматриваемыми в данном изобретении. К ним относятся размер просвета, формируемого каждым отверстием 30, и число отверстий 30. Так как желательно избегать ограничения потока в этой части устройства, то чем больше размер и число отверстий 30, тем лучше. Это ограничено доступным кольцевым пространством, как можно видеть на фиг. 3, но еще более числом каналов в каждой группе каналов (которые занимают значительную часть площади поперечного сечения кольцевого объема корпуса 16), как можно видеть на фиг. 2. Так как число каналов может уменьшить число групп каналов, которые могут быть задействованы, в рассматриваемом изобретении используется только одно отверстие на группу каналов. Соответственно, число отверстий, допустимое в данном варианте выполнения, больше ограничено числом каналов, чем кольцевой площадью самого селектора.

Причина наличия нескольких каналов в каждой группе каналов для конкретного устройства и наличия нескольких дросселей для того же конкретного устройства заключается в том, чтобы обеспечить несколько выбираемых путей прохождения (связанных с каждым каналом) для направляемого потока флюида (в представленном варианте выполнения) через 1) всю группу дросселей; 2) некоторые дроссели из группы или 3) один из группы дросселей. Кроме того, следует отметить, что каждый дроссель из группы дросселей может обладать собственным значением падения давления на нем или все значения падения давления могут быть одинаковыми. Они все могут быть одинаковыми, или некоторые из них могут быть одинаковыми, а другие разными, или все могут быть разными. В данном устройстве предусматривается любая комбинация значений падения давления для каждого дросселя из группы дросселей.

Обращаясь непосредственно к фиг. 1, можно видеть, что имеется сформированный путь прохождения, включающий дроссели 18, 20 и 22. Этот путь прохождения связан с каналом 24. При направлении флюида в канал 24 падение давления для него определится суммой падений давления для нескольких представленных дросселей, в данном случае трех (для каждого из 18, 20 и 22). При альтернативном направлении флюида в канал 26 флюид минует дроссель 18 и будет ограничен только некоторым числом дросселей, по-прежнему находящихся на его пути, в данном случае дросселями 20 и 22. В данном случае падение давления для флюида, проходящего в канале 26, выразится суммой значений падения давления для дросселей 20 и 22. При направлении флюида в канал 28 обходятся оба дросселя 18 и 20, и единственным дросселем на пути прохождения остается дроссель 22. В данной ситуации падение давления связано только с дросселем 22. В приведенном рассмотрении другие параметры падения давления, такие как трение в системе, опущены для простоты изложения. Поэтому для скважинной системы, в которой используется такое устройство, падение давления можно регулировать выбором канала 24, 26 или 28, как было отмечено. Такой выбор может быть сделан в любое время с удаленного местоположения, и, следовательно, устройство обеспечивает вариативность при регулировании потока в скважине и на месте проведения работ.

В добавление к вышесказанному в данном конкретном варианте выполнения или в других вариантах, в которых даже большее число дросселей расположены последовательно, возможно достижение другого уровня дросселирования. Разобравшийся в предшествующем описании читатель должен понять, что в представленном варианте выполнения, так как в корпусе 16 имеется круговое пространство для другого канала, который не показан, но может быть сформирован между каналами 28 и 24, без выхода за рамки представленного варианта выполнения может быть получен другой уровень дросселирования или падения давления. Это достигается обходом всех дросселей 18, 20, 22. В таком случае фактически отсутствует падение давления на дросселях на пути прохождения потока, так как они будут обойдены. В любом случае конечный выход флюида во внутреннее пространство устройства происходит через отверстия

- 2 023432

32. Из предшествующего должно быть ясно, что данное устройство обеспечивает ряд дистанционно выбираемых значений падения давления в зависимости от того, какой выбран канал, или обеспечивает возможность дистанционного перекрытия потока флюида за счет несовпадения отверстий селектора с каналами прохождения потока в одном из вариантов выполнения изобретения.

Возможность выбора обеспечивается селектором 14. Как было отмечено ранее, в одном из вариантов выполнения селектор имеет некоторое число отверстий 30, совпадающее с числом групп каналов, так что создается возможность совмещения каждого отдельного отверстия 30 с каналом аналогичного типа в каждой группе каналов. Например, в представленном на фиг. 3 варианте выполнения селектор содержит четыре отверстия 30, и корпус 16 с фиг. 2 содержит четыре группы каналов 24, 26, 28. Если селектор сориентирован так, чтобы одно из отверстий 30 совпадало, например, с каналом 24, каждое из отверстий 30 совпадет с каналом 24 другой группы каналов 24, 26, 28. За счет этого устройство 10 настраивается на создание определенного падения давления путем использования выбранного числа дросселей 18, 20, 22, соединенных с определенным каналом в каждой группе каналов. Выбор осуществляется дистанционно за счет определенной установки селектора 14 приводом, приводимым в действие электрически или аналогичным образом и, следовательно, управляемым с удаленного местоположения, включая положение на поверхности земли. Двигатель может быть кольцевой конфигурации, такие двигатели широко известны в предшествующем уровне техники, или может представлять собой двигатель 34, смещенный относительно селектора, как это показано на фиг. 4. Должно быть понятно, что соединение двигателя 34 с селектором 14 может иметь любую пригодную конструкцию, включая, но не ограничиваясь этим, прямозубную цилиндрическую зубчатую передачу и кольцевое зубчатое колесо, фрикционный привод, ременный привод и т.д.

Устройству 10 свойственна способность реагировать не только на собственные настройки, но и на команды от удаленного источника, обеспечивая возможность изменения, при необходимости, падения давления, что оптимизирует профили потока как поступающего в скважину, так и выходящего из нее. Важно отметить, что, хотя при описании раскрытого устройства иногда используются термины регулирование входного потока, данным устройством аналогично может регулироваться выходной поток для изменения контура нагнетания.

В альтернативном варианте выполнения в конфигурации 110, представленной на фиг. 5-7, используется дроссельное устройство лабиринтного типа, надежность работы дросселя которого известна в предшествующем уровне техники по аналогичному серийно выпускаемому изделию под маркой ΕΟυΑΜΖΕΚ ΜΆΖΕ™. В этом типе дросселя обеспечиваются отверстия ограничения осевого потока, за которыми следует проходящий по периметру канал прохождения потока, за которым вновь расположены отверстия ограничения потока, причем такая последовательность может быть повторена неоднократно. В соответствии с заложенной в данную конфигурацию идеей дроссели такого типа могут компоноваться на четверти или трети окружности или на половине окружности корпуса 116 и могут компоноваться на пятой части и т.д., что ограничено только практическими соображениями и доступным пространством. В вариантах серийно выпускаемых дросселей лабиринтного типа каждый лабиринт обеспечивает одно и то же падение давления, и все действуют совместно. Однако в раскрытом в данном описании варианте выполнения дроссели, например четыре, отделены друг от друга. Это может давать четыре различных значения падения давления в системе лабиринтного типа, основанной на использовании четвертей окружности, два отличающихся значения падения давления в системе лабиринтного типа, основанной на использовании половин окружности и т.д. Однако должно быть понятно, что все дроссели, необязательно, должны быть отличными от других в конкретной последовательности. Скорее, должна быть предусмотрена комбинация возможностей. На фиг. 6 представлены четыре канала 150, 152, 154, 156, каждый из которых соединен с одним дросселем. Как показано на фиг. 5, могут быть видны дроссели 118 и 120, другие два находятся над плоскостью чертежа и за плоскостью чертежа соответственно. В данном варианте выполнения селектор 114, представленный на фиг. 7, содержит только одно отверстие 130, положением которого можно манипулировать посредством двигателя, обладающего возможностями, аналогичными описанным выше, совмещая отверстие 130 с одним из каналов 150, 152, 154, 156. Таким путем возможно получение выбранного падения давления по команде с удаленного местоположения, включая положение на поверхности земли (заметим, что такое дистанционное приведение в действие предусмотрено в каждом варианте выполнения изобретения). Данный вариант выполнения обладает тем преимуществом, что обеспечивает более компактную общую конструкцию, так как каждый дающий разное падение давления дроссель находится на секции корпуса той же продолжительности, а не требует последовательного расположения, приводящего к увеличению длины для размещения установленных последовательно гирляндой дросселей.

Следует также отметить, что представленный на фиг. 5-7 вариант выполнения может быть модифицирован в направлении обеспечения дополнительной возможности дросселирования потока по сравнению с индивидуальным действием каждого дросселя. За счет обеспечения большего числа отверстий 130 в селекторе 114 может быть выбран один или несколько каналов 150, 152, 154, 156, и среднее значение падения давления на задействованных дросселях создаст преимущества для данного устройства. Должно быть понятно, что в данном варианте выполнения с учетом доступного пространства могут быть выбра- 3 023432 ны различные комбинации дросселей за счет поворота селектора 114.

Хотя представлены и описаны предпочтительные варианты выполнения, в них могут быть внесены модификации и замены без отклонения от идеи и объема изобретения. Соответственно должно быть понятно, что настоящее изобретение описано в иллюстративном плане, а не для внесения ограничений.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Дистанционно управляемое устройство регулирования потока текучей среды, содержащее корпус с несколькими каналами;

несколько дросселей, последовательно размещенных в корпусе с каждым из нескольких каналов, сообщающимся по потоку текучей среды с несколькими дросселями, так что поток текучей среды внутри каждого из нескольких каналов проходит по меньшей мере через часть дросселей, создавая при этом падение давления; и селектор, приводимый в действие двигателем с удаленного местоположения и имеющий несколько отверстий, сообщающихся по потоку текучей среды с некоторыми из нескольких каналов, так что соединение по потоку текучей среды нескольких отверстий с этими некоторыми из нескольких каналов приводит к тому, что текучая среда, проходящая через несколько отверстий, также проходит через сообщающиеся по потоку текучей среды несколько каналов и несколько дросселей, сообщающихся по потоку текучей среды с упомянутыми некоторыми из нескольких каналов.
2. Устройство по п.1, в котором упомянутые некоторые из нескольких каналов определяют группу каналов в корпусе, каждый из которых пересекается с несколькими дросселями в разных местоположениях.
3. Устройство по п.1, в котором каждый из нескольких дросселей создает одинаковое падение давления при прохождении через него потока.
4. Устройство по п.1, в котором каждый из нескольких дросселей создает присущее только ему падение давления при прохождении через него потока.
5. Устройство по п.1, в котором каждый из нескольких дросселей создает при прохождении через него потока падения давления, одинаковое с другими дросселями или отличное от падения давления на других дросселях.
6. Устройство по п.2, в котором каждая группа каналов включает три канала, проходящих от одного края корпуса к трем различным выходным местоположениям в корпусе.
7. Устройство по п.6, в котором выходные местоположения находятся между соответствующими из нескольких дросселей.
8. Устройство по п.1, в котором селектор выполнен с возможностью вращательного движения относительно корпуса.
9. Устройство по п.2, в котором несколько отверстий в селекторе соответствует числу каналов в группе каналов в корпусе.
10. Устройство по п.9, в котором селектор имеет четыре отверстия.
11. Способ дистанционного регулирования скважинного потока, при выполнении которого вырабатывают сигнал с удаленного местоположения на приведение в движение селектора посредством двигателя устройства регулирования потока текучей среды по п.1;

приводят в движение селектор посредством двигателя;

изменяют падение давления в потоке, проходящем через дистанционно управляемое устройство регулирования потока текучей среды.
12. Дистанционно управляемое устройство регулирования потока текучей среды, содержащее корпус с несколькими каналами;

несколько дросселей, размещенных в корпусе с каждым из нескольких каналов, сообщающимся по потоку с одним разным из нескольких дросселей, так что поток текучей среды внутри каждого из нескольких каналов проходит через один из нескольких дросселей, сообщающихся с ним, создавая, тем самым, падение давления;

селектор, выполненный подвижным и имеющий отверстие, выполненное с возможностью совмещения с одним из каналов за один раз; и двигатель, приводимый в действие с удаленного местоположения и предназначенный для приведения в движение селектора, так что отверстие передвигается от совмещения с одним из нескольких каналов к другому из нескольких каналов.