РЕГУЛИРОВАНИЕ ПОТОКА ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КАНАЛОВ Российский патент 2015 года по МПК E21B43/12 E21B34/08 

Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Настоящее изобретение в общем относится к устройствам для регулирования потока текучей среды в стволе скважины в подземном пласте, а более конкретно (хотя и не обязательно исключительно) - к устройствам, способным ограничивать поток текучей среды, направляя текучую среду посредством каналов.

Уровень техники

[0002] В скважине, пересекающей содержащий углеводороды подземный пласт, могут быть установлены различные устройства. Некоторые устройства регулируют расход текучей среды между пластом и системой труб, например насосно-компрессорной колонной или нагнетательной трубой. В качестве примера такого устройства можно привести автономный селектор текучих сред, способный отбирать текучую среду или, иначе, регулировать расход различных текучих сред в трубопроводах.

[0003] Автономный селектор текучих сред может различать желательные и нежелательные текучие среды, основываясь на относительной вязкости текучих сред. Например, текучая среда, имеющая более высокую концентрацию нежелательных текучих сред (например, воды и природного газа), может иметь определенную вязкость, реакцией на которую автономного селектора текучих сред будет направление нежелательной текучей среды таким образом, чтобы ограничить расход нежелательной текучей среды в трубопроводе. Автономный селектор текучих сред содержит устройство регулирования расхода и вихревое устройство, используемое для выбора текучей среды на основании ее вязкости. Устройство регулирования расхода содержит два прохода потока. Каждый проход потока содержит сужающиеся проходы, сконфигурированные для ограничения потока текучей среды на основании вязкости этой текучей среды. Например, один проход в первом канале может быть уже, чем второй проход во втором канале, и предназначен для ограничения прохода текучей среды, имеющей определенную относительную вязкость, большую чем у текучей среды, имеющей другую относительную вязкость. Второй проход может предложить относительно постоянное сопротивление текучей среды относительно вязкости текучей среды.

[0004] Хотя этот автономный селектор текучих сред является очень эффективным с точки зрения отбора желательной текучей среды внутри скважины, существует необходимость в дополнительных типах автономных селекторов текучих сред, способных направлять текучую среду для регулирования потока текучей среды на основании малых различий в параметрах текучих сред.

Сущность изобретения

[0005] Определенные аспекты настоящего изобретения направлены на воздействие на текучую среду, протекающую в каналах устройства регулирования потока текучей среды, расположенного в стволе скважины, путем использования канального узла, способного обеспечить воздействие текучей среды с определенным параметром на текучую среду, текущую через один или несколько каналов канального устройства.

[0006] Один аспект относится к узлу устройства регулирования потока текучей среды, которое может быть расположено в стволе подземной скважины. Узел содержит камеру, первый канал, второй канал и боковой канал. Камера содержит выходное отверстие. Первый канал может направлять текучую среду из первой входной части к камере. Второй канал может направлять текучую среду из второй входной части к камере. Боковой канал может обеспечить протекание текучей среды из второго канала в первый канал с целью воздействия на текучую среду, протекающую в первом канале.

[0007] Отличительный признак относится к боковому каналу, выполненному с возможностью обеспечивать протекание определенного количества текучей среды из второго канала в первый канал с целью воздействия на текучую среду, протекающую в первом канале. Количество текучей среды может зависеть от по меньшей мере одного параметры текучей среды.

[0008] Другой отличительный признак относится к параметру, представляющему собой, по меньшей мере одно из следующего: число Рейнольдса текучей среды, плотность текучей среды, скорость текучей среды или вязкость текучей среды.

[0009] Другой отличительный признак относится к включению в состав узла первичного канала, первого отклоненного канала и второго отклоненного канала. Первичный канал может сообщаться по текучей среде с первым каналом. Первичный канал может направлять текучую среду к выходному отверстию. Первый отклоненный канал может сообщаться по текучей среде с первым каналом. Второй отклоненный канал может сообщаться по текучей среде со вторым каналом. Первый отклоненный канал и второй отклоненный канал могут направлять текучую среду к тангенциальному отверстию камеры. Боковой канал выполнен с возможностью обеспечения протекания определенного количества текучей среды из второго канала в первый канал с целью направить текучую среду к первичному каналу. Количество текучей среды может быть обусловлено по меньшей мере одним параметром текучей среды.

[0010] Другой отличительный признак относится к включению в состав узла первого первичного канала, второго первичного канала и отклоненного канала. Первый первичный канал может сообщаться по текучей среде со вторым каналом. Второй первичный канал может сообщаться по текучей среде с первым каналом. Отклоненный канал может направлять текучую среду к тангенциальному отверстию камеры. Отклоненный канал может сообщаться по текучей среде с первым каналом. Первый первичный канал и второй первичный канал могут направлять текучую среду к выходному отверстию. Боковой канал может обеспечить протекание определенного количества текучей среды из второго канала в первый канал с целью направления текучей среды к отклоненному каналу. Количество текучей среды может быть обусловлено по меньшей мере одним параметром текучей среды.

[0011] Другой отличительный признак относится к параметру текучей среды, включающему в себя вязкость текучей среды, превышающую пороговое значение. Пороговое значение можно определить на основании физической конфигурации устройства регулирования потока текучей среды. Устройство регулирования потока текучей среды может ограничить поток текучей среды количеством, обусловленным вязкостью текучей среды.

[0012] Другой отличительный признак относится к первой входной части и второй входной части, выполненным с возможностью обеспечивать протекание текучей среды от узла подачи текучей среды, при этом камера представляет собой вихревую камеру.

[0013] Другой отличительный признак относится к первой входной части, отдельной от второй входной части.

[0014] Другой отличительный признак относится к устройству регулирования потока текучей среды, которое может быть размещено в стволе скважины. Устройство регулирования потока текучей среды содержит вихревую камеру, узел подачи текучей среды и канальный узел. Вихревая камера содержит выходное отверстие. Канальный узел может быть расположен между вихревой камерой и узлом подачи текучей среды. Канальный узел содержит первый канал, второй канал и боковой канал. Первый канал может обеспечивать первый проход потока текучей среды от узла подачи текучей среды к камере. Второй канал может обеспечивать второй проход потока текучей среды от узла подачи текучей среды к камере. Боковой канал может обеспечить сообщение по текучей среде между первым каналом и вторым каналом.

[0015] Другой отличительный признак относится к боковому каналу, выполненному с возможностью обеспечивать протекание текучей среды из второго канала в первый канал с целью воздействия на текучую среду, протекающую в первом канале.

[0016] Другой отличительный признак относится к боковому каналу, выполненному с возможностью обеспечивать протекание определенного количества текучей среды из второго канала в первый канал с целью воздействия на текучую среду, протекающую в первом канале, причем это количество текучей среды обусловлено по меньшей мере одним параметром текучей среды.

[0017] Другой отличительный признак относится к канальному узлу, содержащему первичный канал, первый отклоненный канал и второй отклоненный канал. Первичный канал может сообщаться по текучей среде с первым каналом. Первичный канал может направлять текучую среду к выходному отверстию. Первый отклоненный канал может сообщаться по текучей среде с первым каналом. Второй отклоненный канал может сообщаться по текучей среде со вторым каналом. Первый отклоненный канал и второй отклоненный канал могут направлять текучую среду к тангенциальному отверстию камеры.

[0018] Другой отличительный признак относится к боковому каналу, выполненному с возможностью обеспечивать протекание определенного количества текучей среды из второго канала в первый канал с целью направления текучей среды к первичному каналу. Количество текучей среды обусловлено по меньшей мере одним параметром текучей среды.

[0019] Другой отличительный признак относится к канальному узлу, содержащему первый первичный канал, второй первичный канал и отклоненный канал. Первый первичный канал может сообщаться по текучей среде со вторым каналом. Второй первичный канал может сообщаться по текучей среде с первым каналом. Отклоненный канал может направлять текучую среду к тангенциальному отверстию камеры. Отклоненный канал может сообщаться по текучей среде с первым каналом. Первый первичный канал и второй первичный канал могут направлять текучую среду к выходному отверстию.

[0020] Другой признак относится к боковому каналу, выполненному с возможностью обеспечивать протекание определенного количества текучей среды протекать из второго канала в первый канал с целью направления текучей среды к отклоненному каналу. Количество текучей среды обусловлено по меньшей мере одним параметром текучей среды.

[0021] Другой отличительный признак относится к параметру текучей среды, включающему в себя вязкость текучей среды, превышающую пороговое значение. Пороговое значение можно определить физической конфигурацией устройства регулирования потока текучей среды. Устройство регулирования потока текучей среды может ограничить поток текучей среды количеством, обусловленным вязкостью текучей среды.

[0022] Другой отличительный признак относится к устройству регулирования потока текучей среды, содержащему первую входную часть и вторую входную часть. Первая входная часть обеспечивает возможность протекания текучей среды от узла подачи текучей среды к первому каналу. Вторая входная часть обеспечивает возможность протекания текучей среды от узла подачи текучей среды ко второму каналу.

[0023] Другой отличительный признак относится к устройству регулирования потока текучей среды, предназначенному для ограничения текучей среды, текущей от пласта к насосно-компрессорной колонне труб, расположенной в стволе скважины, количеством, обусловленным по меньшей мере одним параметром текучей среды.

[0024] Другой отличительный признак относится к канальному узлу устройства регулирования потока текучей среды, которое может располагаться в подземном стволе скважины. Канальный узел содержит первый канал, второй канал и боковой канал. Первый канал может направлять текучую среду от первой входной части, сообщающейся по текучей среде с узлом подачи текучей среды, к камере, имеющей выходное отверстие. Второй канал может направлять текучую среду от второй входной части, сообщающейся по текучей среде с узлом подачи текучей среды, к данной камере. Боковой канал может обеспечить возможность протекания определенного количества текучей среды из второго канала в первый канал с целью направления текучей среды, протекающей в первом канале, к четвертому каналу, обеспечивающему протекание текучей среде в камеру. Количество текучей среды обусловлено по меньшей мере одним параметром текучей среды.

[0025] Эти иллюстративные аспекты и отличительные признаки упомянуты не для ограничения или обозначения границ изобретения, а для обеспечения примеров, способствующих пониманию изобретательских идей, раскрытых в настоящей заявке. Другие аспекты, преимущества и признаки настоящего изобретения станут понятны после изучения всей заявки.

Краткое описание графических материалов

[0026] На фиг. 1 схематично проиллюстрирована скважинная система с устройствами регулирования потоков текучих сред, содержащими каналы согласно одному аспекту настоящего изобретения.

[0027] На фиг. 2 проиллюстрирован вид сбоку в разрезе устройства регулирования потока текучей среды и экранное устройство согласно одному аспекту настоящего изобретения.

[0028] На фиг. 3 показан вид сверху в разрезе устройства регулирования потока текучей среды, содержащего каналы согласно одному аспекту настоящего изобретения.

[0029] На фиг. 4 показан вид сверху в разрезе части устройства регулирования потока текучей среды, изображенного на фиг. 3, с большей концентрацией желательных текучих сред, текущих через каналы согласно одному аспекту настоящего изобретения.

[0030] На фиг. 5 показан вид сверху в разрезе устройства регулирования потока текучей среды, изображенного на фиг. 3, с большей концентрацией нежелательной текучей среды, текущей через каналы согласно одному аспекту настоящего изобретения.

[0031] На фиг. 6 показан вид сверху в разрезе устройства регулирования потока текучей среды, содержащего каналы согласно второму аспекту настоящего изобретения.

Подробное раскрытие изобретения

[0032] Определенные аспекты и признаки относятся к устройству регулирования потока текучей среды, имеющему каналы, способные направлять поток текучей среды на основании одного или нескольких параметров текучей среды надежно, по сравнению с устройствами регулирования потока текучих сред, не использующими каналы. Например, устройства согласно некоторым аспектам могут дифференцировать текучие среды, имеющие близкие, однако отличающиеся значения параметров текучих сред, и направлять такие среды соответствующим образом. В качестве примеров такие параметры текучих сред, на основании которых устройство может направлять текучие среды, включают в себя плотность, скорость, вязкость и число Рейнольдса потока текучей среды.

[0033] Один аспект содержит боковой канал, способный обеспечить сообщение по текучей среде между двумя каналами, что позволяет текучей среде течь к камере, имеющей выходное отверстие. Сообщение по текучей среде между двумя каналами позволяет текучей среде протекать из одного канала в другой, что не является, однако, обязательным. Количество текучей среды, способной протекать через боковой канал, может зависеть от одного или нескольких параметров текучей среды. Количество текучей среды, способной течь через боковой канал, может влиять на текучую среду, протекающую через другой канал. Канал может быть каналом, проходом потока или, иначе, областью, через которую может протекать текучая среда.

[0034] Каналы могут сообщаться по текучей среде с устройством регулирования потока текучей среды, таким как клапан, который автоматически может уменьшить уровень потока нежелательной текучей среды, и который может автоматически пропускать желательную текучую среду через устройство без ограничения. Текучая среда может входить в устройство через входную часть и выходить через выходное отверстие. Текучая среда может проходить через один или несколько каналов. В зависимости от канала, по которому проходит текучая среда (что может зависеть частично от одного или нескольких параметров текучей среды), она может направляться для закручивания в камеру или для прохождения, по существу, к выходному отверстию. Например, устройство может быть выполнено так, чтобы направлять текучую среду, имеющую более высокую концентрацию нежелательных текучих сред, для закручивания, а текучую среду, имеющую более высокую концентрацию желательных текучих сред, непосредственно к выходному отверстию. Закручивание текучей среды может приводить к большому падению давления, что уменьшает расход потока текучей среды, выходящей через выходное отверстие. В другом случае, падение давления может быть снижено, чтобы обеспечить выход текучей среды, по существу, без ограничения.

[0035] Эти иллюстративные примеры приведены для ознакомления читателя с главным обсуждаемым содержанием и не несут ограничительного смысла для объема раскрытых концепций. Нижеследующие разделы раскрывают различные дополнительные признаки и примеры со ссылкой на прилагаемый графический материал, в котором одинаковые номера позиций обозначают одинаковые элементы, а конкретные описания использованы, чтобы охарактеризовать иллюстративные аспекты, однако одинаковые иллюстративные аспекты не следует использовать для ограничения настоящего изобретения.

[0036] На фиг. 1 изображена скважинная система 100 с устройствами регулирования потока текучих сред, имеющими каналы согласно определенным аспектам настоящего изобретения. Скважинная система 100 содержит ствол, являющийся стволом 102 скважины, проходящим через различные земные пласты. Ствол 102 скважины имеет, по существу, вертикальный участок 104 и, по существу, горизонтальный участок 106. Вертикальный участок 104 и горизонтальный участок 106 могут содержать обсадную колонну 108, зацементированную в верхней части вертикального участка 104. Горизонтальный участок 106 проходит через несущий углеводороды подземный пласт 110.

[0037] Колонна 112 труб проходит от поверхности внутри ствола 102 скважины. Колонна 112 труб может обеспечить проход для пластовых текучих сред от горизонтального участка 106 к поверхности. Устройства 114 регулирования потока текучей среды и участки 116 насосно-компрессорной колонны в различных продуктивных интервалах, смежных с пластом 110, находятся в колонне 112 труб. С каждой стороны каждого участка 116 насосно-компрессорной колонны имеется пакер 118, способный обеспечить уплотнение по текучей среде между колонной 112 труб и стенкой ствола 102 скважины. Каждая пара смежных пакеров 118 может ограничивать продуктивный интервал.

[0038] Каждый из участков 116 насосно-компрессорных труб может обеспечить возможность борьбы с поступлением песка. Экранные элементы для борьбы с поступлением песка или фильтрующая среда, связанные с участками 116 насосно-компрессорных труб, могут пропускать текучие среды и препятствовать прохождению через них твердых частиц значительного размера. В некоторых аспектах могут быть обеспечены противопесочные экраны, содержащие неперфорированную базовую трубу, имеющую трос, обмотанный вокруг ребер, распределенных по окружности вокруг базовой трубы. Защитный наружный кожух, содержащий отверстия, может быть расположен снаружи вокруг фильтрующей среды.

[0039] Устройства 114 регулирования потока текучих сред, содержащие каналы согласно некоторым аспектам, позволяющие регулировать количество и состав добываемых текучих сред. Например, устройства 114 регулирования потока текучих сред могут автономно ограничивать или оказывать сопротивление прохождению пластовой текучей среды из продуктивного интервала, в котором содержится нежелательная текучая среда, например вода или природный газ, при добыче нефти. Используемый здесь термин «природный газ» означает смесь углеводородов (и различные количества неуглеводородов), находящуюся в газовой фазе при комнатной температуре и давлении, и в жидкой фазе и/или газовой фазе в среде внутри скважины.

[0040] Пластовая текучая среда, текущая в участок 116 насосно-компрессорных труб, может содержать более одного типа текучих сред, например природный газ, нефть, воду, пар и диоксид углерода. Пар и диоксид углерода можно использовать в качестве нагнетаемых агентов, чтобы инициировать притекание углеводородной текучей среды к участку 116 насосно-компрессорных труб. Природный газ, нефть и вода могут быть обнаружены в пласте 110. Соотношение этих типов текучих сред, притекающих в участок 116 насосно-компрессорных труб, может изменяться во времени, и зависеть, по меньшей мере частично, от условий внутри пласта и ствола 102 скважины. Устройство 114 регулирования потока текучих сред согласно некоторым аспектам может уменьшить или ограничить добычу из интервала, в котором текучая среда, имеющая более высокое соотношение нежелательных текучих сред, течет через устройство 114 регулирования потока текучих сред.

[0041] Когда продуктивный интервал отдает продукт с большей долей нежелательных текучих сред, устройство 114 регулирования потока текучих сред в интервале может ограничить добычу или препятствовать добыче из этого интервала. Другие продуктивные интервалы, дающие продукт с более высокой долей желательных текучих сред, могут вносить больший вклад в поток продуктов, входящий в колонну 112 труб. Например, устройство 114 регулирования потока текучих сред может содержать каналы, контролирующие расход потока текучей среды на основании одного или нескольких параметров текучей среды, при этом эти параметры зависят от типа текучей среды - желательная или нежелательная текучая среда.

[0042] Хотя на фиг. 1 изображены устройства 114 регулирования потока текучих сред, расположенные, по существу, на горизонтальном участке 106, устройства 114 регулирования потока текучих сред (и участки 116 насосно-компрессорных труб) согласно различным аспектам настоящего изобретения могут располагаться, дополнительно или альтернативно, на вертикальном участке 104. Кроме того, любое количество устройств 114 регулирования потока текучих сред, включая одно, может быть использовано в скважинной системе 100 в целом или в каждом продуктивном интервале. В некоторых аспектах устройства 114 регулирования потока текучих сред могут быть расположены в простых стволах скважины, например в стволах скважины, имеющих только вертикальный участок. Устройства 114 регулирования потока текучих сред могут быть расположены в необсаженном стволе скважины, что показано на фиг. 1, или в обсаженных скважинах.

[0043] На фиг. 2 изображен вид сбоку в разрезе участка 116 насосно-компрессорных труб, содержащего устройство 114 регулирования потока текучих сред и экранный узел 202. Насосно-компрессорные трубы определяют внутренний проход 204, который может быть затрубным кольцевым пространством. Пластовая текучая среда может входить во внутренний проход 204 из пласта через экранный узел 204, фильтрующий текучую среду. Пластовая текучая среда может входить в устройство 114 регулирования потока текучих сред из внутреннего канала через входную часть 206 к проходу 208 потока камеры 210. В проходах 208 потока камеры 210 находятся каналы 212. Каналы 212 могут направлять текучую среду в вихрь или к выходной части 214. В камере 210 вихрь используется, чтобы ограничивать или пропускать различные количества текучей среды через выходную часть 214 через выходное отверстие в камере 210 во внутреннюю область трубопровода 216. Хотя на фиг. 2 изображен один выход 214, устройства регулирования потока текучей среды согласно различным аспектам и признакам могут содержать любое количество выходов и/или выходных отверстий.

[0044] Устройства регулирования потока текучих сред с каналами могут иметь различные конфигурации, с помощью которых каналы направляют текучую среду с ограничениями или без ограничения, в зависимости от ситуации. На фиг. 3 изображен один пример устройства регулирования потока текучих сред, содержащего камеру 302, узел 304 подачи текучей среды и канальный узел 306.

[0045] Камера 302 содержит выходное отверстие 308, позволяющее текучей среде выходить из устройства регулирования потока текучих сред. В некоторых аспектах камера 302 представляет собой вихревую камеру, имеющую круговой проход в поперечном разрезе, что позволяет текучей среде входить в камеру 302 в одном направлении с закручиванием, создавая вихрь около выходного отверстия 308. Узел 304 подачи текучей среды может представлять собой устройство или устройства подачи текучей среды любого типа, обеспечивающие протекание текучей среды в канальный узел 306.

[0046] Канальный узел 306 может содержать каналы, направляющие текучую среду в одном или нескольких направления в камеру 302. Канальный узел 306 на фиг. 3 содержит два канала 310, 312, обеспечивающие сообщение по текучей среде между устройством 304 подачи текучей среды и первичным каналом 314, два отклоненных канала 316, 318 и боковой канал 320. Первичный канал 314, два отклоненных канала 316, 318 и боковой канал 320 входят в канальный узел 306. Используемый здесь термин «первичный канал» используется для обозначения одного канала в канальном узле 306, и его не следует интерпретировать как обозначающий какой-либо статус канала, если это не оговорено. Аналогично, термин «отклоненные каналы» используется здесь для обозначения двух или нескольких каналов, дополнительных к первичному каналу, и его не следует интерпретировать как передающий какую-либо структурную конфигурацию, если это не оговорено. Кроме того, «боковой канал», который может относится к вспомогательным каналам, не следует интерпретировать, как обязательно требующий какой-либо «боковой» конфигурации, если это не оговорено.

[0047] Первый канал 310 содержит входную часть 322 для приема текучей среды от узла 304 подачи текучей среды и может направлять текучую среду к первичному каналу 314 и к первому отклоненному каналу 316, в зависимости от параметров текучей среды. Второй канал 312 содержит входную часть 324 для приема текучей среды от узла 304 подачи текучей среды, и может направлять текучую среду ко второму отклоненному каналу 318 и к боковому каналу 320, в зависимости от одного или нескольких параметров текучей среды.

[0048] В некоторых аспектах отклоненные каналы 316, 318 могут обеспечить альтернативные проходы в камере 302 по сравнению с проходами, обеспеченными первичным каналом 314. На фиг. 3, например, отклоненные каналы 316, 318 смещены к одной стороне от первичного канала 314, что видно на виде сверху в разрезе устройства регулирования потока текучей среды, и обеспечивают альтернативные проходы, сходящиеся около тангенциального отверстия у камеры 302. На фиг. 3 изображены отклоненные каналы 316, 318 с левой стороны от первичного канала 314. Отклоненные каналы 316, 318 согласно другим аспектам могут быть расположены справа от первичного канала 314, или в других конфигурациях, на том же виде, изображенном на фиг. 3.

[0049] Боковой канал 320 обеспечивает сообщение по текучей среде между первым каналом 310 и вторым каналом 312. Текучая среда может протекать из второго канала 312 через боковой канал 320 в первый канал 310 и влиять на количество текучей среды, текущей к первичному каналу 314.

[0050] Например, текучая среда, имеющая более высокую долю желательной текучей среды, протекающей через устройство регулирования потока текучей среды, может увеличивать количество текучей среды, протекающей через боковой канал 320 к первому каналу 310. Желательная текучая среда, имеющая определенные параметры текучей среды, может, например, соединиться с большим количеством протекающей через первый канал 310 желательной текучей среды, имеющей сходные параметры, при этом больше текучей среды, протекающей во втором канале 312, потребует протекания через боковой канал 320. Когда больше текучей среды течет через боковой канал 320, текучая среда из бокового канала 320 может направлять или увеличивать количество текучей среды в первом канале 310, текущей к первичному каналу 314. Первичный канал 314 может направлять текучую среду к выходному отверстию 308 камеры 302. Первичный канал 314 содержит делитель 326, определяющий два протока. В других аспектах первичный канал 314 не содержит делителя 326.

[0051] Текучая среда, имеющая более высокую долю нежелательных текучих сред, текущих через устройство регулирования потока, может приводить к уменьшению количества текучей среды, текущей через боковой канал 320 к первому каналу 310, и к увеличению количества текучей среды, текущей через второй отклоненный канал 318. Например, нежелательная текучая среда может иметь меньшую вязкость, при этом она с меньшей вероятностью пойдет через боковой канал 320. Меньшее количество текучей среды в боковом канале 320 позволяет большему количеству текучей среды в первом канале 310 протекать через первый отклоненный канал 316. Отклоненные каналы 316, 318 могут направлять текучую среду к камере 302 в тангенциальном направлении. Текучая среда, направленная к камере 302 в тангенциальном направлении, может вызывать вихревое течение текучей среды в камере 302 с целью ограничения количества текучей среды, выходящей из камеры через выходное отверстие 308.

[0052] Боковой канал 320 может усиливать небольшие различия в параметрах текучих сред, так как относительно небольшое количество текучей среды с некоторыми параметрами желательной текучей среды может проходить через боковой канал 320, что способствует продвижению желательной текучей среды к первичному каналу 314. Например, боковой канал 320 может вызвать разделение усилий, прилагаемых к нежелательным и желательным текучим средам. Такое разделение может суммироваться с действием разных каналов, через которые нежелательную и желательную текущие среды направляют к надлежащему каналу - первичному или отклоненному. Несмотря на то, что на фигуре изображены два канала 310, 312 и два отклоненных канала 316, 318, может быть использовано любое количество каналов - отклоненных, каналов из узла подачи текучей среды и др.

[0053] Размеры и геометрия каналов могут быть модифицированы для направления большего или меньшего количества текучей среды, имеющей различные уровни одного или нескольких параметров. Например, каналы могут иметь такие размеры и конфигурации, что текучая среда, имеющая уровень вязкости в пределах порогового значения, или выше него, или ниже него, может быть направлена через устройство регулирования потока текучей среды как желательная текучая среда. Например, боковой канал может быть выполнен со слегка менее прямым проходом к первому каналу из второго канала, при этом меньшее количество текучей среды с некоторой долей желательной текучей среды будет протекать через боковой канал.

[0054] На фиг. 4-5 изображен поток текучей среды через устройство регулирования потока текучих сред, изображенное на фиг. 3, без узла 304 подачи текучей среды. Поток текучей среды изображен на фиг. 4-5 с использованием стрелок, в которых длина стрелки представляет количество потока текучей среды. Например, более длинная стрелка представляет большее количество потока текучей среды, в то время как более короткой стрелкой обозначен меньший поток текучей среды.

[0055] На фиг. 4 изображено устройство регулирования потока текучей среды с более высокой долей желательной текучей среды, протекающей через устройство регулирования потока текучей среды. Узел подачи текучей среды (не показан) может направлять текучую среду через входную часть 322 в первый канал 310 и некоторое количество текучей среды через входную часть 324 во второй канал 312. Текучая среда, протекающая в первом канале 310, течет к первичному каналу 314 и первому отклоненному каналу 316. К первичному каналу 314 течет большая часть текучей среды, нежели к первому отклоненному каналу 316. Например, устройство регулирования потока текучей среды может быть выполнено с возможностью пропускания более желательной текучей среды, имеющей определенные параметры, напрямую от входной части 322 в первичный канал 314, а не в первый отклоненный канал 316.

[0056] Узел подачи текучей среды может подавать некоторое количество желательной текучей среды через входную часть 324 во второй канал 312. Текучая среда, текущая через второй канал, может течь ко второму отклоненному каналу 318 и к боковому каналу 320. Устройство регулирования потока текучей среды выполнено с возможностью обеспечивать протекание через боковой канал 320 текучей среды, стремящейся двигаться прямо на основании одного или нескольких параметров текучей среды. Текучая среда, текущая в боковом канале 320, может течь к первому каналу 310 и может направлять более желательную текучую среду в первичный канал 314, а не в первый отклоненный канал 316, при этом желательная текучая среда поступает в камеру 302 через первичный канал 314 и выходит через выходное отверстие 308 без существенного ограничения. Некоторое количество текучей среды может течь через отклоненные каналы 316, 318 и направляться тангенциально в камеру 302. Количество текучей среды, направляемой тангенциально в камеру 302, может быть достаточно низким для предотвращения ограничения выхода текучей среды из камеры 302.

[0057] Боковой канал 320 может усиливать отделение желательной текучей среды путем направления желательной текучей среды, имеющей один или несколько определенных параметров, в камеру 302 через первичный канал 314.

[0058] На фиг. 5 текучая среда с более высоким соотношением нежелательной текучей среды течет через устройство регулирования потока текучей среды. Узел подачи текучей среды (не показан) может обусловливать вхождение некоторого количества текучей среды во входную часть 322 и протекание через канал 310 к первому отклоненному каналу 316 и первичному каналу 314. Узел подачи текучей среды может обусловливать вхождение текучей среды во входную часть 324 и протекание через второй отклоненный канал 318 так, чтобы некоторое количество текучей среды текло в камеру 302 тангенциально. Текучая среда, текущая тангенциально в камеру 302, обусловливает протекание большего количества текучей среды в вихрь в камере 302 и ограничение текучей среды, протекающей в камеру 302 через первичный канал 314 или отклоненные каналы 316, 318, по меньшей мере, на протяжении некоторого периода времени, проходя через выходное отверстие 308. Канальный узел 306 выполнен таким образом, чтобы нежелательная текучая среда с одним определенным параметром или несколькими параметрами не протекала через боковой канал 320, так что текучая среда, текущая через канал 310, не направляется к первичному каналу 314. В других аспектах некоторое количество текучей среды может течь через боковой канал 320, однако его не достаточно для направления большого количества текучей среды к первичному каналу 314.

[0059] Устройства регулирования потока текучей среды согласно различным аспектам, конечно, могут иметь различные конфигурации. На фиг. 6 изображено устройство регулирования потока текучей среды согласно второму аспекту. Устройство регулирования потока текучей среды, показанное на фиг. 6, содержит камеру 402 и канальный узел 404. Камера 402 содержит выходное отверстие 405.

[0060] Канальный узел 404 содержит первый канал 406 и второй канал 408, обеспечивающие проходы от узла подачи текучей среды или других узлов. Канальный узел 404 также содержит два первичных канала 410, 412, отклоненный канал 414 и боковой канал 416. Два первичных канала 410, 412 могут направлять поток текучей среды в камеру 402 к выходному отверстию 405. Отклоненный канал 414 может направлять текучую среду тангенциально в камеру 402.

[0061] Боковой канал 416 может обеспечивать проход между первым каналом 406 и вторым каналом 408. В некоторых аспектах устройство регулирования потока текучей среды может быть выполнено таким образом, чтобы нежелательная текучая среда, такая как текучая среда с одним или несколькими определенными параметрами, способная протекать через второй канал 408, направлялась через боковой канал 416 в первый канал 406. Нежелательная текучая среда, текущая через боковой канал 416 в первый канал 406, может направлять большее количество нежелательной текучей среды, текущей через первый канал 406, к отклоненному каналу 414, вместо второго первичного канала 412, так что в камере 402 происходит большее ограничение текучей среды. Устройство регулирования потока текучей среды может быть выполнено таким образом, что меньшее количество, или полное отсутствие желательной текучей среды, протекающей через второй канал 408, течет через боковой канал 416, так что текучая среда, текущая через первый канал 406, не направляется из потока через второй первичный канал 412.

[0062] Приведенное выше раскрытие аспектов изобретения, включая проиллюстрированные аспекты, было приведено только с иллюстративной целью, и оно не является исчерпывающим или ограничивающим изобретение до точно определенных форм. Многочисленные модификации, адаптации и альтернативные применения, которые можно осуществить без отклонения от объема настоящего изобретения, будут очевидны специалисту в данной области техники.

Группа изобретений относится к горному делу и может быть применена для регулирования потока текучей среды. Узел устройства регулирования потока текучей среды содержит каналы, способные направлять поток текучей среды на основании одного или нескольких параметров текучей среды. Каналы могут содержать боковой канал, расположенный между двумя другими каналами. Боковой канал позволяет текучей среде течь для воздействия на текучую среду, текущую в одном из каналов. Устройства согласно некоторым аспектам могут дифференцировать текучие среды, имеющие близкие, однако отличающиеся параметры, и направлять их соответственным образом. В качестве примеров параметры текучих сред, на основании которых устройство направляет эту текучую среду, содержат плотность, скорость, вязкость и число Рейнольдса потока текучей среды. Технический результат заключается в повышении эффективности регулирования потока текучей среды. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Узел устройства регулирования потока текучей среды, предназначенного для размещения в стволе подземной скважины, содержащий:
камеру, имеющую выходное отверстие;
первый канал для направления текучей среды от первой входной части к камере;
второй канал для направления текучей среды от второй входной части к камере; и
боковой канал для обеспечения возможности протекания текучей среды из второго канала в первый канал, чтобы воздействовать на текучую среду, текущую в первом канале;
первичный канал, сообщающийся по текучей среде с первым каналом, при этом первичный канал предназначен для направления текучей среды к выходному отверстию;
первый отклоненный канал, сообщающийся по текучей среде с первым каналом; и
второй отклоненный канал, сообщающийся по текучей среде со вторым каналом,
причем первый отклоненный канал и второй отклоненный канал параллельны друг другу, разделены общей боковой стенкой и выполнены с возможностью направления текучей среды к тангенциальному отверстию камеры,
при этом боковой канал выполнен с возможностью обеспечивать протекание определенного количества текучей среды от второго канала к первому каналу, чтобы направлять текучую среду протекать к первичному каналу, при этом количество текучей среды обусловлено по меньшей мере одним параметром текучей среды.

2. Узел по п. 1, в котором по меньшей мере один параметр текучей среды включает в себя:
число Рейнольдса текучей среды;
плотность текучей среды;
скорость текучей среды; или
вязкость текучей среды.

3. Узел по п. 1, в котором первая входная часть и вторая входная часть выполнены так, чтобы позволять текучей среде течь от узла подачи текучей среды,
причем камера представляет собой вихревую камеру.

4. Узел по п. 1, в котором первая входная часть отделена от второй входной части.

5. Узел по п. 1, в котором боковой канал предназначен для обеспечения возможности протекания определенного количества текучей среды из второго канала в первый канал, чтобы воздействовать на текучую среду, текущую в первом канале, при этом количество текучей среды обусловлено по меньшей мере одним параметром текучей среды.

6. Канальный узел устройства регулирования потока текучей среды, предназначенного для размещения в стволе подземной скважины, содержащий:
первый канал для направления текучей среды от первой входной части, сообщающейся по текучей среде с узлом подачи текучей среды, к камере, имеющей выходное отверстие;
второй канал для направления текучей среды от второй входной части, сообщающейся по текучей среде с узлом подачи текучей среды, к камере; и
боковой канал для обеспечения возможности протекания определенного количества текучей среды из второго канала в первый канал, чтобы направлять текучую среду, протекающую в первом канале, к четвертому каналу, который выполнен с возможностью обеспечивать протекание текучей среды к камере, причем количество текучей среды обусловлено по меньшей мере одним параметром текучей среды;
первый отклоненный канал, сообщающийся по текучей среде с первым каналом; и
второй отклоненный канал, сообщающийся по текучей среде со вторым каналом,
причем первый отклоненный канал и второй отклоненный канал параллельны друг другу, разделены общей боковой стенкой и выполнены с возможностью направления текучей среды к тангенциальному отверстию камеры.

7. Канальный узел по п. 6, в котором четвертый канал включает в себя:
первый первичный канал, сообщающийся по текучей среде со вторым каналом; и
второй первичный канал, сообщающийся по текучей среде с первым каналом, причем первый первичный канал и второй первичный канал выполнены с возможностью направления текучей среды к выходному отверстию.

8. Канальный узел по п. 7, в котором по меньшей мере один параметр текучей среды включает в себя вязкость текучей среды, превышающую пороговое значение, при этом пороговое значение обусловлено физической конфигурацией устройства регулирования потока текучей среды, предназначенного для ограничения потока текучей среды определенным количеством, которое обусловлено вязкостью текучей среды.

9. Канальный узел по п. 6, в котором четвертый канал является первичным каналом, сообщающимся по текучей среде с первым каналом, при этом первичный канал выполнен с возможностью направления текучей среды к выходному отверстию.