CN103906890A - 具有侧壁流体出口的旋转运动引发式可变流阻系统及其在地层中的使用方法 - Google Patents

Abstract

可变流阻系统能够用来调节在各种应用中，特别地地下层内的流体流动。一种可变流阻系统能够包括被构造为引发流经的流体的旋转运动的室、联接到室的流体入口和联接到室而允许流体至少穿过室的侧壁离开的流体出口。如果期望的话，多个室能够相互流体流动连通地串联连接。

Description

具有侧壁流体出口的旋转运动引发式可变流阻系统及其在地层中的使用方法

技术领域

本发明大体涉及特别在地下层内调节流体流动的系统和方法，并更具体地涉及旋转运动引发式可变流阻系统，其具有允许可变流阻系统相互流体连通地串联连接的侧壁流体出口。

背景技术

对穿透地层的井眼内的地层流体的流动进行调节常常是有益的。许多原因或目标使得必须进行这样的调节，例如包括预防水锥和/或气锥、最小化产水和/或产气、最小化产砂、最大化产油、平衡来自各种地下地带的产出、使各种地下地带之中的压力相等，等等。

同样地，调节例如水、蒸汽或气等注入流体在穿透地下层的井眼内的流动也是有益的。调节注入流体的流动例如对于控制注入流体在各种地下地带内的分布和/或预防注入流体引入当前的生产地带是特别有用的。

为了满足前述的需要已经开发了许多的不同类型的流阻系统。这些流阻系统中的许多是能够基于流体之间的一个或多个物理属性差异来限制一些流体比其它流体通行更好的可变流阻系统。能够决定流体通过可变流阻系统的流量的示例性物理属性包括例如粘度、速度和密度。根据流体或流体混合物的类型、成分和物理属性来限制通行，可变流阻系统能够布置为使得比不期望流体比率高的期望流体能够流经包含可变流阻系统的流路。

旋转运动对于变化地限制可变流阻系统内的流体流动特别地有效。在能够引发旋转运动的可变流阻系统中，流体混合物一般进入可变流阻系统内的室，使得流体混合物中的不期望成分比流体混合物中的期望成分获得更大的旋转运动。因此，不期望成分就要比期望成分穿过更长的流路，而不期望成分在可变流阻系统内的停留时间能够延长。通常，可变流阻系统被布置为使得离开可变流阻系统的流体通过室的底部的孔排出。尽管这种离开孔的布置对于在流体内引发涡旋式旋转运动特别有效，但是其明显使多个室相互线性串联的联接变得复杂。

具有底部离开孔的多个室能够串联连接而形成可操作的可变流阻系统，但是所得到的室的布置在空间利用方面效率低下。例如，图1A–1C示出多个具有底部离开孔的室相互串联的若干可能布置的侧向示意图。如图1A和1B所示，可变流阻系统1和3内的室5的底部离开孔9使其特别适于室的竖向的（图1A）或阶梯式竖向的（图1B）布置。在被限制的场所，例如井眼内，这样的布置在可用空间的利用方面存在问题。如图1C所示，可变流阻系统4内的具有底部离开孔的室可以、至少原理上可以大致水平地布置。然而，图1C中所示的室的大致水平布置因在相邻的室之间进行输送时要求流体竖向运动而存在问题。

发明内容

本发明主要涉及特别在地下层内调节流体流动的系统和方法，并更具体地涉及旋转运动引发式可变流阻系统，其具有允许可变流阻系统相互流体连通地串联连接的侧壁流体出口。

在一些实施例中，本发明提供一种可变流阻系统，包括：室，构造为引发流经的流体的旋转运动；流体入口，联接到室；以及流体出口，联接到室，允许流体通过室的至少一个侧壁离开。

在其它实施例中，本发明提供一种可变流阻系统，包括：多个室，相互流体连通地串联连接，每个室具有联接到每个室的流体入口和流体出口；其中至少一些室被构造为引发流经的流体的旋转运动；以及其中至少一些室的流体出口被构造为，允许流体通过室的至少一个侧壁离开。

在其它实施例中，本发明提供一种方法，包括：在未完成的井眼中安装井眼管；其中该井眼管包括与井眼管的内部呈流体连通的至少一个可变流阻系统，每个可变流阻系统包括：多个室，相互流体连通地串联连接，每个室具有联接到每个室的流体入口和流体出口；其中至少一些室被构造为引发流经的流体的旋转运动；以及其中至少一些室的流体出口被构造为，允许流体通过室的至少一个侧壁离开。

在阅读随后的优选实施例的描述以后，本发明的特征和优点对于本领域普通技术人员而言将是显而易见的。

附图说明

以下附图被包括在内是为了描述本发明的某些方案，并且不应被视为唯一的或优选的实施例。本领域普通技术人员能够在形式和功能方面对所公开的主题进行相当程度的修改、改变和等效替换，并具有本发明的益处。

图1A–1C示出多个具有底部离开孔的室相互串联的若干可能布置的侧向示意图。

图2示出本发明的可变流阻系统能够用在其中的井眼的局部截面示意图。

图3A显示具有单个室的可变流阻系统的侧向示意图，该室具有从室的底部内表面延伸穿过室的侧壁的通道。图3B示出具有单个室的可变流阻系统的剖切的俯视示意图，该室具有从室的底部内表面延伸穿过室的侧壁的通道。图3C和3D示出具有多个彼此串联地联接的室的可变流阻系统的剖切的俯视示意图。图3E示出具有单个室的可变流阻系统的侧向示意图，该室具有从室的底部内表面延伸穿过室的侧壁的锥形流体出口。

图4A和4B示出具有单个室的可变流阻系统的侧向示意图，该室的侧壁内具有单个孔（图4A）或多个孔（图4B）。

图5A–5C示出具有多个经由侧壁流体出口串联联接的室的说明性的可变流阻系统的剖切俯视示意图。

图6A和6B示出具有带多个流体出口的室的可变流阻系统的侧向示意图。

图6C示出可变流阻系统的剖切俯视示意图，其中图6A的室已被用来形成多个串联联接的室的分支排列。

图7A和7B示出说明性的可变流阻系统的侧向示意图，其中流体的旋转运动至少部分地平行流体流动的方向。

图8A示出具有室的可变流阻系统的剖切俯视示意图，室的流体入口内具有主要流路和分支流路。图8B和8C示出可变流阻系统的剖切俯视示意图，其中具有主要流路和分支流路的流体入口的多个室被串联在一起。

图9示出使系统的室的多个流体入口和流体出口互连的可变流阻系统的侧向示意图。

具体实施方式

本发明主要涉及特别在地下层内调节流体流动的系统和方法，并更具体地涉及旋转运动引发式可变流阻系统，其具有允许可变流阻系统相互流体连通地串联连接的侧壁流体出口。

如之上讨论的，引发流体内的旋转运动的可变流阻系统典型地在室的底部处合并流体离开孔，离开孔的位置有利于涡旋式旋转运动和流体在重力帮助下的排放。然而，如果需要比单个室能够提供的流体流动调节程度更大的流体流动调节，则离开孔的该位置能够使室之间的串联出现问题。

本文给出的这些实施例能够解决现有技术的前述缺点。具体地，本发明描述的可变流阻系统的室不具有延伸穿过室的底部的流体离开孔。根据本发明，室改为具有位于室的侧壁的流体出口。这样的室的主要优点是它们能够在可变流阻系统中有效地联接在一起（例如，大致水平布置），而使得在相邻的室之间进行输送时不必引导流体发生过多的竖向运动。这些室所提供的大致水平布置在空间利用方面也特别有效，使得它们能够容易地用于受限制的区域，例如穿透地下层的井眼。此外，在可变流阻系统中串联连接多个室能够获得的流体流动调节比单独使用单个室可获得的流体流动调节大。

本文描述的可变流阻系统在制造容易方面也提供了优点。通常认为，本文描述的室引发的流体的旋转速度低于（例如，较低的旋转运动）具有通过室的底部离开的流体出口的类似室引发的旋转速度。尽管引发流体中的旋转运动较少的室似乎存在操作缺陷，但是串联联接多个室能够克服本发明的单个室提供的较低的流体流动的限制。然而，从制造的观点来看，当前的室的较低的旋转速度能够导致该室上的机械应力较小，由此允许可变流阻系统使用具有较低机械强度的材料构造。例如，在一些实施例中，本文描述的室能够通过聚合体、聚合体合成物、陶瓷或金属铸造或模制。相对于制造具有较高旋转速度的可变流阻系统需要的较高性能材料而言，具有较低机械强度的材料通常能够显著降低成本。可变流阻系统中使用较低成本的材料能够最终导致生产成本降低。

在一些实施例中，本文描述的可变流阻系统能够包括：构造为引发流经的流体的旋转运动的室；联接到室的流体入口；以及联接到室的流体出口，允许流体穿过室的至少一个侧壁离开。

在一些实施例中，可变流阻系统中的多个室能够相互串联连接。在一些实施例中，本文描述的可变流阻系统能够包括多个相互流体连通地串联连接的室，每个室具有联接到每个室的流体入口和流体出口，至少一些室被构造为引发流经的流体的旋转运动，而至少一些室的流体出口被构造为允许流体穿过室的至少一个侧壁离开。

当可变流阻系统中的多个室串联连接时，在一些实施例中，室能够全部都相同，或在其它实施例中，至少一些室能够不同。在一些实施例中，所有的室能够具有允许流体穿过室的至少一个侧壁离开的流体出口。在其它实施例中，具有允许流体穿过室的侧壁离开的流体出口的室能够与具有穿过室的底部离开的流体出口的室结合使用。室的具体结合的选择可由本领域普通技术人员所熟知的操作需要来规定。

如本文使用的，术语“室”指的是具有至少一个入口和至少一个出口的包围空间。如本文使用的，除非另外说明，使用术语“室”不暗示有关室的形状和/或尺寸。

如本文使用的，术语“通道”指的是供流体流动通过的细长通路，沿其长度至少一定程度地开口。在各种实施例中，通道的闭合部分能够是半球形或半半球形（即，仅具有一个不同的表面的管式）或波谷形（即，具有两个以上不同的表面）。此外，该通道能够具有沿其长度可变的形状或空间参数。

如本文使用的，术语“弯曲程度”指的是至少一部分偏离平面，特别地关于表面的形状。除非本文另外说明，使用术语“弯曲程度”不应解释为代表弯曲的任何具体的数量或形状。

如本文使用的，术语“侧壁”指的是在室的顶部外表面与室的底部外表面之间延伸的室的任一表面。如本文使用的，术语“外部”指的是室的不接触通过的流体的外表面。

如本文所使用的，术语“旋转运动”指的是绕轴线进行的运动。

在多个实施例中，本发明的可变流阻系统可用于穿透地下层的井眼。图2示出可使用本发明的可变流阻系统的井眼的局部剖视示意图。如图2所示，井10包含井眼12，该井眼12具有从套管段16延伸的大体竖直的未套管段14和延伸穿过地下层20的大体水平的未套管段18。井眼管22延伸穿过井眼12，井眼管22可以是允许流体被输送到井眼12并从井眼12输送的任何流体管路。在一些实施例中，井眼管22可以是例如生产油管柱的管状管柱。

继续参照图2，多个井筛24可被连接至井眼管22，每个井筛均与可变流阻系统25流体连通。封隔器26可密封由井眼管22与水平的未套管段18的内表面限定的环空28。封隔器26可提供被井眼管22穿透的各种地下地带的层位封隔，由此允许流体30从地下层20的一些或所有地带产出或者允许流体30被引入地下层20的一些或所有地带。井筛24可在流体30向井眼管22内部移动时过滤流体30。每个可变流阻系统25均可基于流体30的某些特性或物理性质来调控流体30向井眼管22的内部的进入，以及/或者限制特定类型的流体30的流动。

应当注意的是，本文描述的可变流阻系统不限于图2所示的实施方式，该实施方式的提出仅是用于诠释而非限制的目的。例如，可使用所提出的该可变流阻系统的井眼的类型并无特别的限制，井眼12并非必须包含竖直的未套管段14或者水平的未套管段18。此外，井眼12的任何段均可以是套管的或不套管的，并且井眼管22可被置于任何套管的或未套管的井眼段中。

此外，并非必须只是流体30从地下层产出的情况（才能使用），因为在一些实施例中，可将流体注入地下层20并且从该地下层产出流体。另外，图2中的联接到井眼管22的各种元件都是可选的，并且如果并非如此，那么每个地下地带中可能并非必须要使用每个元件。然而，在一些实施例中，在每个地下地带中联接到井眼管22的各种元件可以是相同的。更进一步地，并非一定需要使用封隔器26进行层位封隔，或者可使用本领域普通技术人员所熟悉的其它类型的层位封隔技术。

在各种非限制性的实施例中，本可变流阻系统可用来预防来自地下层20的水锥或气锥。在一些实施例中，本可变流阻系统可用来使压力均等以及平衡井眼12的根部（heel）13与趾部（toe）11之间的产出。在其它实施例中，该可变流阻系统可用于使非期望流体的产出最小化并且使期望流体的产出最大化。还应认识到的是，井眼流动控制装置也可用于注入作业，以实现与以上提到的优点相似的优点。

通常由所实施的地下作业的性质来确定流体是期望流体或非期望流体。例如，如果地下作业的目的是产出油而非天然气或水，则油就被认为是期望流体，而天然气和水被认为是非期望流体。在其它情况下，天然气可以是期望流体，而水可以是非期望流体。应注意的是，在井下的温度和压力下，天然气可能至少部分液化，而在本文给出的发明内容中，术语“天然气”或更简单的“气体”将指的是烃气体（例如，甲烷），其通常在大气压和室温下为气相。

一般而言，本文描述的可变流阻系统可用于任何需要调控流体流入或流出井眼管的内部的流动的地下作业。本领域普通技术人员可能希望调节流体的流动的原因例如可以包括预防或最小化水锥和/或气锥、预防或最小化产水和/或产气、预防或最小化产砂、最大化产油、更好地平衡各种地下地带的产出、更好地使各种地下地带之中的压力均等，等等。

特别地，在一些实施例中，本文描述的可变流阻系统可在地下层内的产出或注入作业期间使用。在一些实施例中，本发明的可变流阻系统的使用方法可包括：在未完成的井眼中安装井眼管，其中井眼管包括至少一个与井眼管的内部流体连通的可变流阻系统。在这样的实施例中，每个可变流阻系统可包括相互流体连通地串联连接的多个室，每个室均具有与之联接的流体入口和流体出口，至少一些上述室被构造为能够引起流过其中的流体进行旋转运动，而至少一些室的流体出口被构造为允许流体穿过该室的至少一个侧壁流出。

在一些实施例中，该方法可进一步包括允许地层流体流经至少一些可变流阻系统并进入井眼管的内部。在一些实施例中，该方法可进一步包括从该井眼管生产地层流体。

在一些实施例中，该可变流阻系统可用于注入作业。例如，该可变流阻系统可用来控制各种类型的处理流体向地下层的引入。在注入作业中，可注入的流体例如可包括蒸汽、液化气和水。可变流阻系统可用来补偿地下层内前-后压力变化或渗透性的变化。

在一些实施例中，该井眼可包括水平的井眼。在一些实施例中，该井眼可包括竖直的井眼。在一些实施例中，该井眼可包括多个层段，每个层段内具有至少一个可变流阻系统。

该可变流阻系统可包括至少一个这样的室：在该室中，流体出口联接到该室的侧壁。另外，对可变流阻系统及其室的设计并无特别限制。在下文中结合附图描述满足以上条件的一些示例性可变流阻系统。应认识到的是,示出了侧壁流体出口联接到其中的室的可变流阻系统的附图是用于诠释而非限制的目的。其它实施方式、取向、构造以及下文所描述的以及附图所示的特征的组合也是可行的，并且能够提供本发明的益处，本领域普通技术人员应具有对这些特征进行组合的能力。

（申请人）共同拥有的、于2010年8月27日提交的申请号为12/869,836的美国专利申请（其通过全文援引而并入本文）描述了被构造为能够引起所流经的流体进行旋转运动的室的若干示例。该申请中所描述的这些室通过采用侧壁流体出口而能够适于与本文所描述的实施例的那些室相容。具体而言，在一些实施例中，本发明的室可包含引起所流经的流体进行旋转运动的各种引发流动的结构。在一些实施例中，这些引发流动的结构可形成为在室的侧壁上或侧壁内的叶片或凹部。该室内可使用任何数量的引发流动的结构，以对所通过的流体施加期望的程度的流阻。

此外，在一些实施例中，室的设计可使得在该室内只有具有特定物理性质的流体能够经受期望程度的旋转运动。即，在一些实施例中，室的设计可被配置为利用流体的物理性质，使得至少一个物理性质控制流体通过室的速率。特别地，具有特定物理性质（例如，粘度、速度和/或密度）的流体在经过该室时能够被导致经受更大程度的旋转运动，由此其通过时间相对于不具有该物理性质的流体而言增加。例如，在一些实施例中，该室可被配置为借助降低流体的粘度引起增大的流体的旋转运动。因此，在这样的实施例中，具有较高粘度的流体（例如油）在经过该室时可经受比具有较低粘度的流体（例如气或水）更小的旋转运动，并且粘度高的流体受经过流路的通过时间影响的程度可以比粘度低的流体受影响的程度小得多。

多种类型的侧壁流体出口均与本文描述的可变流阻系统相容。在一些实施例中，流体出口可包括室内的通道，该通道从室的顶部或底部的内表面延伸并至少穿过室的侧壁。即，该通道可被限定在室的顶部或底部的内表面上，但是该通道延伸穿过该室的侧壁而非该室的顶部或底部。在一些实施例中，流体出口可包括至少延伸穿过室的侧壁的锥形流体出口。在一些实施例中，流体出口可包括位于室的侧壁内的至少一个孔。在其它实施例中，流体出口可包括位于室的侧壁内的至少一个凹槽或狭缝。其它类型的流体出口例如可包括弯曲形路径、螺旋形路径、方向改变的路径和直径变化的分段路径。不同流体出口类型的组合也是可行的。

图3A示出具有单个室的可变流阻系统的侧视示意图，该室具有从该室的底部内表面延伸穿过该室的侧壁的通道。图3B示出具有单个室的可变流阻系统的部分切除的俯视示意图，该室具有从该室的底部内表面延伸穿过该室的侧壁的通道。如图3A和3B所示，具有侧壁51、顶部内表面52和底部内表面53的室50具有与之联接的流体入口54和流体出口55。室50具有限定于底部内表面53的通道57，该通道57建立穿过侧壁51延伸到流体出口55的流体流路。根据这些实施例，通道57和流体出口55并不延伸穿过室50的底部外表面。

图3C和3D示出具有彼此串联联接的多个室的可变流阻系统的切部分切除的俯视示意图。在图3C中，流体入口54和流体出口55被构造为使得上述多个室50以大体线性的方式串联连接。在图3D中，流体入口54和流体出口55被构造为使得上述多个室50以非线性的方式串联连接。根据这些实施例，一个室的流体出口55可联接到后续的室的流体入口54，以在其间建立串联连接。可使用室50的线性及非线性的布置方式的任何组合，其均不脱离本发明的精神和范围。此外，流体出口55并不限于如图3A-图3D所示的那样被联接到通道57。在下文中更详细地描述了流体从一个室经由其侧壁离开的其它的路线，并且这些路线可被用于与图3A-图3D给出的可变流阻系统类似的系统。

在一些备选实施例中，图3A-图3D的通道57可以被替换为延伸穿过室50的侧壁的锥形流体出口。图3E示出具有单个室50的可变流阻系统的侧视示意图，该室具有从该室的底部内表面延伸穿过该室的侧壁51的锥形流体出口58。

图4A和图4B示出具有单个室的可变流阻系统的侧视示意图，该室的侧壁内具有单个孔（图4A）或多个孔（图4B）。如图4A和图4B所示，室60具有与之联接的流体入口61和流体出口62。流体可通过侧壁63的多个孔65离开室60并通过流体出口62前行。如图4B所示，经过每个孔65的流体可被再加入到单股流体输出中。在一些备选实施例中，经过每个孔65的流体可保持为单独的流体输出流（图中未示），然后可各自单独地进入随后的室。可通过类似于上述图3C和图3D中所示的方式实现上述室的相互串联联接，其中室的布置方式仍可以为大体线性或非线性的。此外，应认识到的是，在任何上述实施例中，可将（多个）孔65替换为诸如狭缝或凹槽之类的开口，以获得类似的结果。

应认识到的是，为多室可变流阻系统选择大体线性或非线性的室的布置方式应为作业的需要，本领域普通技术人员将可以为具体应用实施室的优选取向。此外，应认识到的是，附图中的某些室的数量的叙述不应被视为限制性的。根据这些实施例，多室可变流阻系统中的任何数量的室均可以被串联联接，例如包括一些实施例中的两个室到约二十个室，或者其它实施例中的两个室到约十个室，又或者另外一些实施例中的两个室到约五个室。当然，如期望的话，这些室可以在可变流阻系统中单独地使用。

除图3C和图3D所示出的多个室的示例性布置方式之外，当流体出口延伸穿过室的侧壁时，其它的室的布置方式也是可行的。图5A-图5C示出具有通过侧壁流体出口71串联联接的多个室70的说明性的可变流阻系统的部分切除的俯视示意图。这些备选的室的布置方式中的一些布置方式允许实现特别有效的空间利用（例如，参见图5A和图5B）。同样地，应强调的是，图5A-图5C给出的室的构造是用于说明而非限制的目的，在本发明的精神和范围内，可以使用可变流阻系统中的多个室的任何串联连接的布置方式。

如图5A-图5C所示，本发明对给出的可变流阻系统的室的形状没有具体限制。然而应理解，除非本文另外明白地提出，本发明的室不限于所描述的那些形状或任何其它附图中示出的形状。在一些实施例中，指定的室的侧壁的至少一部分可具有至少某种程度的曲率。在一些实施例中，曲率的程度可基本上在室的内部周围是均匀的。即，室在这样的多个实施例中可接近于圆形。在其它实施例中，曲率的程度可在室的内部周围变化。例如，在一些实施例中室可接近于椭圆形。在曲率的程度能够变化的实施例中，能够形成形状显著更复杂的室（例如，见图5B）。在还其它实施例中，如果期望的话，也可使用一部分侧壁有一定的弯曲程度而一部分侧壁基本上平坦的室。

尽管图3A-图3E、图4A-图4B和图5A-图5C已经示出流体入口和流体出口相对于彼此的具体取向，但是这些元件的空间设置在任一方面均不应被认为具体地受到局限。在一些实施例中，流体入口的位置能够使得流体在进入室时被引发旋转运动。例如，室和流体入口可被构造为使得进入室的流体沿室的弯曲侧壁被引入，由此设定流体进入室内的旋转运动。此外，关于使流体入口和流体出口沿室的侧壁彼此分开没有限制。通常，流体入口与流体出口之间能够维持至少某种程度的分离，使得不期望流体不会在没有首先经历旋转运动的情况下进入流体出口，但这种情况并不是必需的。最后，流体入口和流体出口能够相对于彼此处于任何高度。在一些实施例中，流体入口能够在流体出口之下。在其它实施例中，流体入口能够在流体出口之上。在另外的其它实施例中，流体入口与流体出口能够在室的底部之上大约相同的高度。

在一些实施例中，可设有单个联接到可变流阻系统的一个或多个室的流体入口。在其它实施例中，可设有多于一个联接到可变流阻系统的多个室的流体入口。

在一些实施例中，能够是单个流体出口联接到可变流阻系统的多个室。在其它实施例中，能够是多于一个流体出口联接到可变流阻系统的多个室。即，在一些实施例中，流体能够在多于一个点离开多个室。在一些实施例中，从室的顶部或底部的内表面延伸的通道能够在多于一个点延伸穿过多个室的侧壁。在一些或其它实施例中，在多个室的侧壁内能够设有多个孔或相似的离开端口。多个室内存在多个流体出口能够允许可变流阻系统具有待构造的室的“分支”设置。

图6A和图6B示出具有带多个流体出口的室的可变流阻系统的侧视示意图。图6A示出室80中的通道81分成延伸穿过室的侧壁83的多个流体出口82。图6B示出室85中的多个孔86延伸穿过室的侧壁87。图6C示出可变流阻系统的剖切俯视示意性，其中图6A的室已被用来形成多个串联联接的室的分支排列。尽管图6C示出源自室80的单个分支，但是应认识到如果期望的话，通过以室80或具有多个流体出口的相似的室来替代任一室50，就能够形成进一步的分支。此外应认识到，任何数量的流体出口能够从室80的侧壁延伸，图6A-图6C中示出三个流体出口，应被认为是为了说明而非限制的目的。

在经过本发明的室的流体内引发的旋转运动能够相对于流体的向前运动处在任何方向上。在一些实施例中，旋转运动能够基本上正交于流体流动的方向。即，在图3A的室或本文描述的其它相似室中，在流体流到流体出口时，随着流体沿室的侧壁经过出现旋转运动。在一些实施例中，室可被构造为使得旋转运动出现在与流体流动相同的方向上，即基本上平行于流体流动。在一些实施例中，室可被构造为使得旋转运动出现在至少部分地平行于流体的流动方向上。在一些实施例中，出现的旋转运动能够有基本上法线的分量和基本上平行于流体流动的分量。

图7A和图7B示出可变流阻系统的说明性侧视示意图，其中，流体的旋转运动至少部分地平行于流体流动的方向。如图7A和图7B所示，流体通过流体入口101进入，且通过流体出口102离开。在区域103中，流体能够基本上旋转正交于流体运动的向前方向或不旋转到显著的程度。一旦流体向前前进并遇到叶片105，区域104中的流体内被引发旋转运动，在此旋转运动至少部分地平行于于流体运动的向前方向。

在一些实施例中，联接到本发明的室的流体入口能够包括主要流路和分支流路两者。在一些实施例中，分支流路可被构造为使得进入分支流路的流体不经历旋转运动、或经历比进入主要流路更小的旋转运动。图8A示出具有室的可变流阻系统的剖切俯视示意图，室的流体入口内具有主流路和分支流路两者。如图8A所示，室90包括流体入口91和通道92，通道92延伸穿过侧壁93而进入流体出口94。流体入口91进一步包括主要流路91'和分支流路91"。本领域普通技术人员将认识到，粘度低的流体，例如水或气，将趋向于进入主要流路91'，因为粘度低的流体具有比粘性较高的流体（例如油）更大的动量与粘度比，使得粘度低的流体不趋向于转入分支流路91"。与此相反，粘性较高的流体由于其较小的动量与粘度比，能够更容易地转入分支流路91"。分支流路91"的出口95可位于室90内，使得通过的粘度高的流体能够经由绕过室90的引发流体的旋转运动的那部分，和/或通过位于通向流体出口94的通道92中或接近通道92，而经历较小的旋转运动。在一些实施例中，出口95能够完全地绕过室90，使得通过的流体直接排入出口94。

类似于上述实施例，具有主要和分支流路两者的流体入口的室能够同样地相互串联联接。图8B示出可变流阻系统的剖切俯视示意图，其中具有流体入口的多个室串联在一起，流体入口具有主要流路和分支流路。如图8B所示，分支流路91"的出口靠近通道92进行排放。图8C示出图8B给出的实施例的替换实施例，其中分支流路91"的流体出口95直接排入流体出口94，由此防止由此通过的流体经历旋转运动。在图8C中，分支流路91"在构造上连接至流体出口95，由此允许室90完全地被绕过。在这两种情况下，主要流路91'排入室90，而其中的流体能够经历旋转运动。

图9中示出具有分支流路的可变流阻系统的另一实施例。图9示出具有多个流体入口111和流体出口112的可变流阻系统的侧视示意图，流体入口111和流体出口112使室113、114、115和116互连。粘度较低的流体（实线），例如油和气能够进入主要流路118，并经历室114内的旋转运动。粘度较低的流体随后能够绕过室114和115中的分支流路，并经历在这些室中附加的旋转运动。相反，粘度较高的流体（虚线），例如油，能够进入分支流路118'。随着粘度较高的流体进入室114，其具有较少机会经历旋转运动，且随后能够进入室114和115中的分支流路。因此，较高粘度流体相对于较低粘度流体的通过率能够提高。

因此，本发明是良好地适合获得上述的目的和优点以及固有的那些优点。以上公开的具体实施例仅仅是说明性的，因为本发明可以不同的方式更改并实践，但是具有本文教授的内容的益处的等同的方式对本领域技术人员是明显的。此外，除了以下权利要求书描述的，不旨在限制本文示出的构造或设计的细节。因此，明显的，以上公开的具体说明性的实施例可改变、组合或更改，并且所有这样的变型被认为在本发明的范围和精神内。本文说明性地公开的本发明可合适地没有本文未特别予以公开的任何元件和/或本文公开的任何任选的元件而实践。虽然按照“包括”、“包含”或“包括”各种部件或步骤而描述了多种组成部分和方法，但是这些组成部分和方法也能够“基本上由各种部件和步骤组成”或“由各种部件和步骤组成”。以上公开的所有数量和范围可有一些量的变化。不论何时公开具有下限和上限的数值范围，落在该范围的任何数值和任何包括的范围是特别公开的。具体地，本文公开的每个值的范围（“从约a到约b”或等同地、“从大约a到b”或等同地、“从大约a到b”的形式）应理解为在此提出的每个数值和范围被包含在这些数值的更宽范围内。而且，除非专利权人另外明确地并清楚地限定，权利要求书中的术语具有它们平常的普遍的意思。此外，如权利要求书使用的，本文限定的不定冠词“一个”或“一”意味引入一个或多个元件。如果本说明书和一个或多个专利或可通过援引并入本文的其它文献中使用的单词或术语有任何冲突，应采用与本说明书一致的定义。

Claims (21)

1.一种可变流阻系统，包括：

室，被构造为引发流经的流体的旋转运动；

流体入口，联接到所述室；以及

流体出口，联接到所述室，所述流体出口允许流体至少通过所述室的侧壁离开。

2.根据权利要求1所述的可变流阻系统，其中，所述流体出口包括所述室内的通道，所述通道从所述室的顶部或底部内表面延伸并至少穿过所述室的侧壁。

3.根据权利要求2所述的可变流阻系统，其中，所述通道在多于一个点处穿过所述室的侧壁离开。

4.根据权利要求1所述的可变流阻系统，其中，所述流体出口包括在所述室的侧壁中的至少一个孔。

5.根据权利要求1所述的可变流阻系统，其中，所述室的侧壁的至少一部分具有至少一定的弯曲程度。

6.根据权利要求1所述的可变流阻系统，其中，所述室被构造为使得出现的旋转运动至少部分为与流体流动相同的方向。

7.根据权利要求1所述的可变流阻系统，其中，所述流体入口包括主要流路和分支流路。

其中，所述分支流路被构造为使得进入所述分支流路的流体不经历旋转运动、或经历比进入所述主要流路的流体更小的旋转运动。

8.根据权利要求7所述的可变流阻系统，其中，所述分支流路在构造上连接至所述流体出口。

9.根据权利要求1所述的可变流阻系统，其中，所述室被构造为引发流体的旋转运动的增大，降低流体的粘度。

10.一种可变流阻系统，包括：

多个室，相互流体连通地串联连接，每个室具有联接到所述室的流体入口和流体出口；

其中，至少一些所述室被构造为引发流经的流体的旋转运动；以及

其中，至少一些所述室的流体出口被构造为允许流体至少穿过所述室的侧壁离开。

11.根据权利要求10所述的可变流阻系统，其中，至少一些所述室被构造为使得出现的旋转运动至少部分为与流体流动相同的方向。

12.根据权利要求10所述的可变流阻系统，其中，至少一些所述室被构造为引发流体的旋转运动的增大，降低流体的粘度。

13.根据权利要求10所述的可变流阻系统，其中，至少一些所述室在所述室的侧壁的至少一部分中具有至少一定的弯曲程度。

14.根据权利要求10所述的可变流阻系统，其中，至少一些所述室的流体出口包括所述室内的通道，所述通道从室的顶部或底部内表面延伸并至少穿过所述室的侧壁。

15.根据权利要求10所述的可变流阻系统，其中，至少一些所述室的流体出口包括在所述室的侧壁中的至少一个孔。

16.根据权利要求10所述的可变流阻系统，其中，至少一些所述室的流体入口包括主要流路和分支流路；

其中，所述分支流路被构造为使得进入所述分支流路的流体不经历旋转运动或经历比进入所述主要流路的流体更小的旋转运动。

17.根据权利要求10所述的可变流阻系统，其中，在至少一些所述室中，所述分支流路在结构上连接至所述流体出口。

18.一种方法，包括：

在未完成的井眼中安装井眼管；

其中，所述井眼管包括至少一个与所述井眼管的内部流体连通的可变流阻系统，每个可变流阻系统包括：

多个室，相互流体连通地串联连接，每个室具有联接到所述室的流体入口和流体出口；

其中，至少一些所述室被构造为引发流经的流体的旋转运动；以及

其中，至少一些所述室的流体出口被构造为允许流体至少穿过所述室的侧壁离开。

19.根据权利要求18所述的方法，还包括：

允许地层流体流经至少一些所述可变流阻系统并进入所述井眼管的内部；以及

从所述井眼管生产地层流体。

20.根据权利要求18所述的方法，其中，所述未完成的井眼包括水平井眼。

21.根据权利要求18所述的方法，其中，所述未完成的井眼穿透包括多个层段的地下层；以及

其中，每个层段内有至少一个可变流阻系统。

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