[发明专利]流动控制装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及流动控制装置和方法，具体地但非排他性地涉及用于在流体(诸如烃流体)内施加压力波动用于无线通信的流动控制装置和方法。

背景技术

为了优化采收，石油工业依赖于从井和储层收集数据。这些数据形成对于针对油田开发和运营的几乎每一个决定的基础，包括将新井定位到何处、维修计划和分配/控制生产。

考虑到对该数据的需求，许多井的应用借助于永久安装的井下仪器(诸如压力和温度监测装置)来完成。由于通常恶劣的井筒环境，永久的仪器具有有限的寿命，预期会出现故障。这种故障会导致从储层获得有限的信息以及有限的控制可能性。这都会对储层的理解和建模具有严重的影响并降低储层的采收率。

此外，已知的设备通常需要电力供应和从井口向下到井下监测和/或控制系统的生产管的长度的连通线，所述线通常使用定制的夹具固定到生产管。将电缆装配到管道是一项耗时的活动，其延长了安装时间。在设备(诸如传统的井下压力和温度传感器)的安装和使用过程中，电缆、夹具、钢丝绳、穿透器、连接器等会暴露于井流体并且成为自然的故障节点。如果损坏发生，最坏的情况就是必须对管的整个长度进行检修以便更换受到损坏的电缆。如果受到损坏的设备可被修复，则必须进行良好的维修操作。

其它钻孔装置，诸如多相位流量计、砂探测器、阀门、节流器、循环装置等也可作为永久井筒完井的一部分安装，并且这是具有如上所述应用的类似问题的情况。

根据井况，永久安装设备的寿命预期会在从几个月到几年的范围内，且如上所述永久设备会出现故障，在大多数情况下唯一的补救办法就是重新完井，这意味着更换生产管和相关系统。此操作带来较高的风险和成本，因此通常是非常不希望的。

改进井下监测和/或控制系统在本领域内是希望的，以便在永久监测系统中出现故障或损害的情况下使用，从而允许从井重新获得/维持连续性数据流。除了这种改进方案之外，还有一项被认可的希望是使得井下监测和/或控制系统易于安装、检修和维护，以便在恶劣的井况下提供长期的监测和/或控制功能。

WO 2006/041308描述了适于在井内无线数据传输和井下数据采集的一种系统，且无线井下控制系统使得能够在与生产烃类相关的井内进行井下生产和/或注入区域的远程无线流动控制。具体而言，限制阀元件在管道流体内的操作可用于在油井或天然气井中发送无线电报，即通过经由使流体流动而传递压力脉冲来实现无线信号的传送。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种流动控制装置，包括：

流动路径；

补偿腔室；

调节器组合件，其限定暴露于流动路径的第一表面和暴露于补偿腔室的相对的第二表面；以及

用于移动所述调节器组合件以便改变流动路径的驱动装置；

其中，在使用中，通过流动路径流动的流体建立跨过调节器组合件的第一表面变化的压力，并且补偿腔室与第一表面的选择成建立补偿腔室压力的局部区域处于压力连通，所述补偿腔室压力作用于调节器组合件的第二表面以便使得调节器组合件在所需的方向上偏置。

本发明可允许利用流动的流体来实现调节器组合件的所希望的偏置。将调节器组合件偏置例如可允许在驱动装置发生故障的情况下进行适当的操作或动作。此外，将调节器组合件在所需的方向上偏置可有助于将驱动装置的动力需求最小化。例如，当调节器组合件将要通过驱动组合件在偏置方向上移动时可能需要最小的动力需求。

通过认识到下述可实现本发明的效果，即在使用过程中跨过调节器组合件的第一表面的压力发生变化，从而在第一表面上适当地选择希望的局部区域，压力从所述局部区域连通到补偿腔室。以这种方式，作为在调节器组合件的第一表面上的局部区域位置的函数可来确定补偿腔室压力。

流动控制装置可配置成与同井筒相关联的流动一起使用，诸如生产流，注入流等。流动控制装置可配置成在井筒内使用，例如在井下位置处。流动控制装置可限定井下流动控制装置。

调节器组合件可移动以便改变通过或沿着流动路径的流动。调节器组合件可移动以便改变在全开和全闭位置之间的流动路径。调节器组合件可移动以便改变在全开和全闭位置中间的流动路径。调节器组合件可移动以便改变流动路径从而在流动的流体内施加压力波动。这种压力波动可用于在井筒内无线通信，例如在WO 2006/041308中所述那样，其公开内容通过引用并入本文。

调节器组合件可移动以便改变流动路径，从而给流体提供节流，例如以便控制生产/注入压力和速率。流动控制装置可配置成流入或流出控制装置。