專利名稱：用于在地下井中傳播壓力脈沖的交變流動阻力增大和減小的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開文本總體涉及與地下井結(jié)合使用的裝備以及與地下井結(jié)合執(zhí)行的操作，并且在下面描述的一個實(shí)施例中更特別地提供為在地下井中傳播壓力脈沖。
背景技術(shù)：
在噴射式井、烴產(chǎn)出井或其它類型的井中，能夠?qū)毫γ}沖傳播到地層中在很多時候是有益的。這種壓力脈沖能夠增強(qiáng)地層中流體的流動性。例如，在注入操作中注入的流體可以更容易地流入地層中并且通過地層來擴(kuò)散，并且在產(chǎn)出操作中產(chǎn)出的流體可以更容易地從地層流入井筒中。因此，應(yīng)當(dāng)理解的是，在上文提到的情況下，期望在井中傳播壓力脈沖的技術(shù)領(lǐng)域的進(jìn)展，并且這種進(jìn)展也將有益于其它各種情況。

發(fā)明內(nèi)容
在下面的公開文本中，提供一種提高在井中傳播壓力脈沖的技術(shù)的可變流動阻力系統(tǒng)和相關(guān)的方法。下面說明如下實(shí)施例隨著流體組合物流過可變流動阻力系統(tǒng)，流體組合物的流動阻力交替地增大和減小。在一個方案中，通過本公開文本為本技術(shù)領(lǐng)域提供一種在地下井中傳播壓力脈沖的方法。所述方法可以包括使流體組合物流過至少一個可變流動阻力系統(tǒng)。所述可變流動阻力系統(tǒng)包括具有至少一個入口和出口的渦流室。當(dāng)流體組合物圍繞出口螺旋式地流動時，形成渦流。通過渦流室的流體組合物的流動阻力交替地增大和減小。在另一個方案中，響應(yīng)于使流體組合物流過可變流動阻力系統(tǒng)，交替地形成渦流， 并且渦流在渦流室中消散。在又一個方案中，地下井系統(tǒng)可以包括至少一個可變流動阻力系統(tǒng)，該可變流動阻力系統(tǒng)響應(yīng)于來自地層的流體組合物的流動而將壓力脈沖傳播到地層中。對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，在仔細(xì)考慮下面的代表性實(shí)施例的詳細(xì)說明和附圖時，這些和其它特征、優(yōu)點(diǎn)和益處會變得顯而易見，在各個圖中使用相同的附圖標(biāo)記表示相似的部件。


圖1為可以實(shí)施本公開文本的原理的井系統(tǒng)和相關(guān)方法的示意性局部剖視圖。圖2為可以用于圖1的井系統(tǒng)中井篩和可變流動阻力系統(tǒng)的放大比例的示意性剖視圖。圖3為沿著圖2的線3-3截取的可變流動阻力系統(tǒng)的一個構(gòu)造的示意性“展開”平面圖。圖4A和4B為可變流動阻力系統(tǒng)的另一個構(gòu)造的示意性平面圖。圖5A和5B為可變流動阻力系統(tǒng)的另一個構(gòu)造的示意性平面圖。
圖6為圖1的井系統(tǒng)和方法的另一個構(gòu)造的示意性剖視圖。圖7為可變流動阻力系統(tǒng)的另一個構(gòu)造的示意性平面圖。圖8A-8C分別為可變流動阻力系統(tǒng)的又一個構(gòu)造的示意性立體圖、局部剖視圖和剖視圖。
具體實(shí)施例方式圖1中代表性地示出的是可以實(shí)施本公開文本的原理的井系統(tǒng)10。如圖1中所示，井筒12具有從套管16向下延伸的大致垂直的無套管分段14以及貫穿地層20的大致水平的無套管分段18。井下管柱22 (諸如生產(chǎn)用管式帶)安裝在井筒12中。在井下管柱22中相互連接的是多個井篩對、可變流動阻力系統(tǒng)25和封隔器26。封隔器沈?qū)⒃诰鹿苤?2和井筒分段18之間徑向形成的環(huán)空(armulusUS密封。以此方式，流體30可以經(jīng)由環(huán)空觀的處于相鄰對的封隔器沈之間的隔離部分而從地層20的多個間隔或區(qū)域中產(chǎn)出。位于各相鄰對的封隔器沈、井篩M和可變流動阻力系統(tǒng)25之間的是相互連接的井下管柱22。井篩M過濾從環(huán)空觀流入井下管柱22中的流體30?？勺兞鲃幼枇ο到y(tǒng)25 基于流體的某些特性來可變地限制流體30流入井下管柱22。在這點(diǎn)上，應(yīng)當(dāng)注意的是，井系統(tǒng)10在圖中示出并且在這里描述為僅為本公開文本的原理可以應(yīng)用的各種井系統(tǒng)的一個實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)清楚地理解的是，本公開文本的原理不限于在圖中描繪或者在這里描述的井系統(tǒng)10或其部件的所有細(xì)節(jié)或任一細(xì)節(jié)。例如，不一定將本公開文本的原理限制為井筒12包括大致垂直的井筒分段14或者大致水平的井筒分段18。流體30不一定僅從地層20產(chǎn)出，因?yàn)樵谄渌膶?shí)施例中流體可以注入到地層中，流體可以既注入到地層中又可以從地層中產(chǎn)出，等等。井篩M和可變流動阻力系統(tǒng)25中的每一個不一定位于各相鄰對封隔器沈之間。 單個可變流動阻力系統(tǒng)25不一定與單個井篩M結(jié)合使用。可以使用這些部件的任何數(shù)量、 布置和/或組合。任一可變流動阻力系統(tǒng)25不一定與井篩M —起使用。例如，在注入操作中，注入的流體可以流過可變流動阻力系統(tǒng)25，但不會也流過井篩M。井篩M、可變流動阻力系統(tǒng)25、封隔器沈或井下管柱22的任何其它部件不一定位于井筒12的無套管分段14、18中。與本公開文本的原理一致的是，井筒12的任何分段可以為有套管的或無套管的，并且井下管柱22的任何部分可以位于井筒的無套管分段或有套管分段中。因此，應(yīng)當(dāng)清楚地理解，本公開文本描述了如何構(gòu)造和使用某些實(shí)施例，但是本公開文本的原理不限于那些實(shí)施例的任何細(xì)節(jié)。而是，利用從本公開文本獲得的知識，本公開文本的原理可應(yīng)用于其它各種實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)領(lǐng)悟的是，能夠調(diào)節(jié)流體30從例如地層20的各個區(qū)域到井下管柱22的流動將是有益的，用以防止地層中的水錐32或氣錐34。井中流動調(diào)節(jié)的其它用途包括但不限于平衡來自多個區(qū)域的產(chǎn)量(或進(jìn)入多個區(qū)域的注入量)，使非期望流體的產(chǎn)量或注入量最小化，使期望流體的產(chǎn)量或注入量最大化，等等。
下文更加全面地說明的可變流動阻力系統(tǒng)25的實(shí)施例可以通過如下措施來提供這些益處如果流體速率增加而超過選定級別，則增大流動的阻力(例如，以便因此平衡區(qū)域之間的流動，防止水錐或氣錐，等等)；如果流體粘度下降到選定級別以下或流體密度增大到選定級別以上，則增大流動的阻力(例如，以便因此限制產(chǎn)油井中諸如水或氣體的非期望流體的流動)；和/或如果流體粘度或密度增大到選定級別以上，則增大流動的阻力 (例如，以便因此使蒸汽噴射井中水的注入量最小化)。流體是否為期望流體或非期望流體取決于所進(jìn)行的產(chǎn)出或注入操作的用途。例如，如果期望從井中產(chǎn)出油而不產(chǎn)出水或氣體，那么油為期望流體，水和氣體為非期望流體。如果期望從井中產(chǎn)出氣體而不產(chǎn)生水或油，則氣體為期望流體，而水和油為非期望流體。如果期望將蒸汽注入地層中而不注入水，那么在流體組合物中蒸汽為期望流體，而水為非期望流體。注意的是，在井底溫度和壓力下，烴氣實(shí)際上可以完全或部分地處于液相。因此， 應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在這里使用術(shù)語“氣體”時，超臨界相、液相和/或氣相包括在該術(shù)語的范圍之內(nèi)?，F(xiàn)在另外參考圖2，其代表性地示出了可變流動阻力系統(tǒng)25中的一個以及井篩M 中的一個的一部分的放大比例的剖視圖。在這個實(shí)施例中，流體組合物36(可以包括一種或多種流體，諸如油和水、液態(tài)水和蒸汽、油和氣體、氣體和水、油、水、和氣體等)流入井篩 24中，因此被過濾，然后流入可變流動阻力系統(tǒng)25的入口 38。流體組合物可以包括一種或多種非期望或期望的流體。蒸汽和水均可以組合在流體組合物中。作為另一個實(shí)施例，油、水和/或氣體可以組合在流體組合物中?；诹黧w組合物的一種或多種特性(諸如密度、粘度、速率等)來阻止流體組合物 36通過可變流動阻力系統(tǒng)25的流動。然后，流體組合物36經(jīng)由出口 40從可變流動阻力系統(tǒng)25排出到井下管柱22的內(nèi)部。在其它的實(shí)施例中，井篩M可以不與可變流動阻力系統(tǒng)25結(jié)合使用(例如，在注入操作中)，流體組合物36可以沿相反的方向流過井系統(tǒng)10的各個構(gòu)件(例如，在注入操作中)，單個可變流動阻力系統(tǒng)可以與多個井篩結(jié)合使用，多個可變流動阻力系統(tǒng)可以與一個或多個井篩一起使用，流體組合物可以來自于或排出到井的除了環(huán)空或井下管柱之外的區(qū)域中，流體組合物可以在流過井篩之前流過可變流動阻力系統(tǒng)，任何其它部件可以與井篩和/或可變流動阻力系統(tǒng)的上游或下游相互連接，等等。因此，可以理解的是，本公開文本的原理根本不限于圖2中描述以及這里說明的實(shí)施例的細(xì)節(jié)。盡管圖2中描繪的井篩M是本領(lǐng)域技術(shù)任一公知類型的繞線式井篩，在其它的實(shí)施例中可以使用任何其它類型的井篩或井篩的組合(諸如燒結(jié)的、展開的、預(yù)先包裝的、線網(wǎng)等)。還可以按照需要使用附加部件(諸如屏板、分流管、線、儀器、傳感器、流入控制裝置在圖2中以簡化的形式描繪了可變流動阻力系統(tǒng)25，但是在優(yōu)選實(shí)施例中，系統(tǒng)可以包括用于執(zhí)行各種功能的各種通道和裝置，如下面更加全面描述的那樣。另外，系統(tǒng)25 優(yōu)選地至少部分地圍繞井下管柱22沿周向延伸，或者系統(tǒng)可以形成在相互連接成為井下管柱的部分的管狀結(jié)構(gòu)件的壁中。在其它的實(shí)施例中，系統(tǒng)25可以不圍繞井下管柱沿周向延伸或者形成在管狀結(jié)構(gòu)件的壁中。例如，系統(tǒng)25可以形成在平整結(jié)構(gòu)中，等等。系統(tǒng)25可以在附接至井下管柱 22的單獨(dú)殼體中，或者系統(tǒng)25可以取向?yàn)槭沟贸隹?40的軸線與井下管柱的軸線平行。系統(tǒng)25可以位于測井帶上或者附接至形狀不是管狀的裝置。與本公開文本的原理一致的是， 可以使用系統(tǒng)25的任何取向或構(gòu)造?，F(xiàn)在另外參考圖3，其代表性地示出了系統(tǒng)25的一個實(shí)施例的更加詳細(xì)的剖視圖。系統(tǒng)25在圖3中描繪為好似系統(tǒng)25從其周向延伸構(gòu)造“展開”成大致平面構(gòu)造。如上所述，流體組合物36經(jīng)由入口 38進(jìn)入系統(tǒng)25，并且經(jīng)由出口 40退出系統(tǒng)。 流體組合物36流過系統(tǒng)25的阻力基于流體組合物的一種或多種特性而變化。圖3中描繪的系統(tǒng)25與通過上述引用并入本文的序列號為12/700685的現(xiàn)有申請的圖23中所示的系統(tǒng)在很多方面是相似的。在圖3的實(shí)施例中，流體組合物36最初流入多個流道42、44、46、48。流道42、44、 46、48將流體組合物36引導(dǎo)到兩個流路選擇裝置50、52。裝置50選擇來自流道44、46、48 的大部分流將進(jìn)入兩個流路討、56中的哪一個，并且另一個裝置52選擇來自流道42、44、 46,48的大部分流將進(jìn)入兩個流路58、60中的哪一個。流道44構(gòu)造為更加限制具有較高粘度的流體的流動。將通過流道44逐漸地限制升高粘度的流體的流動。如這里所使用的，術(shù)語“粘度”用于表示包括動粘度、屈服強(qiáng)度、粘塑性、表面張力、 可濕性等的相關(guān)流變特性中的任一個。例如，流道44可以具有相對小的流動區(qū)域，流道可以要求流過其中的流體沿迂曲路徑行進(jìn)，表面粗糙度或流動阻礙結(jié)構(gòu)可以用于為較高粘度流體的流動提供增大的阻力， 等等。然而，相對低粘度流體能夠以對這種流動而言相對低的阻力流過流道44。流路選擇裝置50的控制通道64接收流過流道44的流體。在控制通道64的端部處的控制口 66具有減小的流動區(qū)域，以由此提高退出控制通道中的流體的速率。流道48構(gòu)造為對流過其中的流體的粘度具有相對不靈敏的流動阻力，但是流道 48可能漸強(qiáng)地阻止較高速率或較高密度的流體的流動?？梢酝ㄟ^流道48漸強(qiáng)地阻止升高的粘度流體的流動，但是達(dá)不到通過流道44阻止這種流體的流動那么大的程度。在圖3中描繪的實(shí)施例中，流過流道48的流體在排出到流路選擇裝置50的控制通道68中之前必須流過“渦流”室62。由于在這個實(shí)施例中室62具有帶有中心出口的圓筒形狀，并且流體組合物36圍繞所述室螺旋式行進(jìn)，在靠近出口時速率升高，由于壓力差從入口驅(qū)進(jìn)到出口，所述室稱為“渦流”室。在其它的實(shí)施例中，可以使用一個或多個節(jié)流管、流量計、噴嘴等?？刂仆ǖ?8在控制口 70處終止?？刂瓶?70具有減小的流動區(qū)域，以便于增大退出控制通道68中的流體的速率。應(yīng)當(dāng)理解的是，隨著流體組合物36的粘度升高，較大比例的流體組合物將流過流道48、控制通道68和控制口 70 (由于流道44比流道48和渦流室62更加阻止較高粘度流體的流動)。相反地，隨著流體組合物36的粘度下降，較大比例的流體組合物將流過流道 44、控制通道64和控制口 66。流過流道46的流體也流過渦流室72，并且排出到中心通道74中，渦流室72可以與渦流室62類似(但是在優(yōu)選的實(shí)施例中渦流室72對流過其中的流動提供比渦流室62
8較小的阻力)。渦流室72用于“阻抗匹配”以達(dá)到通過流道44、46、48的流動的期望平衡。注意的是，需要適當(dāng)?shù)剡x擇系統(tǒng)25的各個部件的尺寸和其它特性，從而獲得期望的結(jié)果。在圖3的實(shí)施例中，流路選擇裝置50的一個期望結(jié)果是當(dāng)流體組合物具有足夠高的期望流體與非期望流體的比率時，流過流道44、46、48的流體組合物36的大部分的流動被引導(dǎo)到流路討。在這個實(shí)施例中，期望流體為油，油具有比水或氣體高的粘度，因此當(dāng)流體組合物 36中的足夠高比例為油時，進(jìn)入流路選擇裝置50的流體組合物36的大部分(或者至少較大的比例)將被引導(dǎo)以流入流路M中，而不是流入流路56。由于退出控制口 70的流體比退出另一個控制口 66的流體具有較大的比率或較高的速率，因此影響(促使)從通道64、 68,74流過來的流體更多地朝向流路M流動，因此獲得這個結(jié)果。如果流體組合物36的粘度不足夠高(并且因此期望流體與非期望流體的比率在選定級別以下)，則進(jìn)入流路選擇裝置50的流體組合物的大部分(或者至少較大比例)將被引導(dǎo)為流入流路56中，而不是流入流路M中。這是由于如下原因退出控制口 66的流體比退出另一個控制口 70的流體具有較大的比率或較高的速率，因此影響從通道64、68、 74流過來的流體更多地朝向流路56流動。應(yīng)當(dāng)理解的是，通過適當(dāng)?shù)貥?gòu)造流道44、46、48，控制通道64、68，控制口 66、70，渦流室62、72等，可以將流體組合物36中的期望流體與非期望流體的比率設(shè)定為各種不同的級別，裝置50按所述比率為來自裝置的流體的大部分的流動選擇流路M或56。流路M、56將流體引導(dǎo)到另一個流路選擇裝置52的相應(yīng)的控制通道76、78?？刂仆ǖ?6、78在相應(yīng)的控制口 80、82處終止。中心通道75接收來自流道42的流體。流路選擇裝置52與流路選擇裝置50運(yùn)行的相似之處在于經(jīng)由通道75、76、78流入裝置52中流體被引導(dǎo)以朝向流路58、60中的一個，并且流路選擇取決于從控制口 80、82 排出的流體的比率。如果與流過控制口 82的流體相比流體以較大的比率或速率流過控制口 80，那么流體組合物36的大部分(或至少較大比例)將被引導(dǎo)以流過流路60。如果與流過控制口 80的流體相比流體以較大的比率或速率流過控制口 82，那么流體組合物36的大部分(或至少較大比例)將被引導(dǎo)以流過流路58。盡管在圖3中的系統(tǒng)25的實(shí)施例中描述了兩個流路選擇裝置50、52，應(yīng)當(dāng)理解的是，與本公開文本的原理一致的是，可以使用任何數(shù)量(包括一個)的流路選擇裝置。圖3 中所示的裝置50、52為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的類型噴射式流率放大器，但是與本公開文本的原理一致的是，可以使用其它類型的流路選擇裝置(例如，壓力型流率放大器、雙穩(wěn)型流體開關(guān)、比例型流率放大器等)。流過流路58的流體經(jīng)由入口 86進(jìn)入流動室84，所述入口 86將流體引導(dǎo)為使流體大致切向地進(jìn)入該室(例如，室84的形狀類似于圓筒，并且入口 86與圓筒的圓周成切向地對準(zhǔn))。結(jié)果，流體將圍繞室84螺旋式行進(jìn)，直到流體最終經(jīng)由出口 40退出，如圖3中的箭頭90示意性地表示。流過流路60的流體經(jīng)由入口 88進(jìn)入流動室84，所述入口 88將流體引導(dǎo)為使流體更加直接地朝向出口 40流動(例如沿徑向，如圖3中箭頭92示意性地表示)。易于理解的是，與當(dāng)流體較不直接地朝向出口流動時相比，當(dāng)流體更加直接地朝向出口 40流動時，消耗的能量少得多。
因此，當(dāng)流體組合物36更加直接地朝向出口 40流動時，經(jīng)受更小的流動阻力，相反地，當(dāng)流體組合物較不直接地朝向出口流動時，經(jīng)受更大的流動阻力。因此，當(dāng)流體組合物36的大部分從入口 88流入室84中并且通過流路60時，從出口 40的上游運(yùn)行經(jīng)受更小的流動阻力。當(dāng)與退出控制口 82的流體相比流體以較大的比率或速率退出控制口 80時，流體組合物36的大部分流過流路60。當(dāng)從通道64、68、74流過來的流體的大部分流過流路M 時，更多的流體退出控制口 80。當(dāng)與退出控制口 66的流體相比流體以較大的比率或速率退出控制口 70時，從通道64、68、74流過來的流體的大部分流過流路M。當(dāng)流體組合物36的粘度在選定級別以上時，更多的流體退出控制口 70。因此，當(dāng)流體組合物36具有升高的粘度時(流體組合物中期望流體與非期望流體的較大比率)，通過系統(tǒng)25的流動受到較小的阻力。當(dāng)流體組合物36具有降低的粘度時， 通過系統(tǒng)25的流動受到較大的阻力。當(dāng)流體組合物36較不直接地朝向出口 40流動時(例如，如箭頭90所示)，流動經(jīng)受更大的阻力。因此，當(dāng)流體組合物36的大部分從入口 86流入室84中并且通過流路58 時，流動經(jīng)受更大的阻力。當(dāng)與退出控制口 80的流體相比流體以較大的比率或速率退出控制口 82時，流體組合物36的大部分流過流路58。當(dāng)從通道64、68、74流過來的流體的大部分流過流路56 而不是流過流路M時，更多的流體退出控制口 82。當(dāng)與退出控制口 70的流體相比流體以較大的比率或速率退出控制口 66時，從通道64、68、74流過來的流體的大部分流過流路56。當(dāng)流體組合物36的粘度在選定級別以下時，更多的流體退出控制口 66。如上所述，系統(tǒng)25構(gòu)造為當(dāng)流體組合物36具有升高的粘度時，提供更小的流動阻力，并且當(dāng)流體組合物具有降低的粘度時，提供更大的流動阻力。當(dāng)期望更多的較高粘度流體流動以及更少的較低粘度流體流動時這是有益的(例如，以便于產(chǎn)出更多的油以及更少的水或氣體)。如果期望更多的較低粘度流體流動并且更少的較高粘度流體流動(例如，以便于提供更多的氣體以及更少的水，或者噴出更多的蒸汽以及更少的水)，那么可以為此目的容易地重新構(gòu)造系統(tǒng)25。例如，入口 86、88可以方便地反向布置，以使流過流路58的流體被引導(dǎo)到入口 88并且流過流路60的流體被引導(dǎo)到入口 86。盡管如上所述流體組合物36的大部分可以經(jīng)由入口 86進(jìn)入室84中以由此具有增大的流動阻力，并且在其它的情況下流體組合物的大部分可以經(jīng)由入口 88進(jìn)入該室中以由此具有減小的流動阻力，但可變流動阻力系統(tǒng)25可以構(gòu)造為使得通過渦流室的流動阻力交替地增大和減小。在一個實(shí)施例中這可以通過交替地形成渦流90并且使渦流90在渦流室84中消散來實(shí)現(xiàn)?？勺兞鲃幼枇ο到y(tǒng)25可以構(gòu)造為使得當(dāng)通過系統(tǒng)的流動阻力增大時，通過系統(tǒng)將反壓力傳輸?shù)饺肟?38 (并且傳輸?shù)饺肟谏嫌蔚牟考?，并且通過系統(tǒng)的流體組合物的速率降低。在這樣降低的速率下，較大比例的流體組合物36將流過流道48，并且流過通道66、 70,74的流體組合物的大部分將因此流入流路M中。
當(dāng)更多的流體組合物36流過控制通道76到達(dá)控制口 80時，流體組合物36的大部分將受到影響而流過流路60到達(dá)入口 88。因此，流體組合物36將更加直接地流到出口 40 (如箭頭92所示)，并且通過系統(tǒng)25的流動阻力將減小。隨著流體組合物36更加直接地流到出口 40，室84中之前的渦流將消散。通過系統(tǒng)25的流動阻力的減小使得通過系統(tǒng)傳輸?shù)饺肟?38(并且到入口上游的部件)的反壓力減小，并且通過系統(tǒng)的流體組合物的速率升高。在這樣升高的速率下，較大比例的流體組合物36將流過流道44，并且流過通道66、70、74的流體組合物的大部分將因此流入流路56中。當(dāng)更多的流體組合物36流過控制通道78而到達(dá)控制口 82時，流體組合物36的大部分將會受到影響而流過流路58到達(dá)入口 86。因此，流體組合物36將更加不直接地流到出口 40 (如渦流90所示)，并且通過系統(tǒng)25的流動阻力將增大。隨著流體組合物36圍繞出口 40螺旋式地流動，在室84中形成渦流90。通過系統(tǒng)25的流動阻力將交替地增大和減小，使得反壓力相應(yīng)地交替地增大和減小。由于在井系統(tǒng)10中反壓力將引起壓力脈沖，這種反壓力可以是有用的，所述壓力脈沖從系統(tǒng)25的上游傳播到環(huán)空觀和環(huán)繞井下管柱22和井筒分段18的地層20中。由于壓力脈沖有助于破壞環(huán)繞井筒12的“皮層效應(yīng)”，傳送到地層20中的壓力脈沖可以有助于從地層中產(chǎn)出流體30，并且增強(qiáng)流體在地層中的流動性。通過使得流體30較易于從地層20流入井筒12中，可以更加容易地產(chǎn)出流體(例如，相同的流體產(chǎn)率將需要從地層到井筒的較小的壓力差，或者能夠以相同的壓力差產(chǎn)出更多的流體，等等)。通過系統(tǒng)25的流動阻力的交替增大和減小還可以使得壓力脈沖被傳送到出口 40 的下游。例如，在系統(tǒng)25用于將流體組合物36注入到地層中的情況下，出口 40下游的這些壓力脈沖可以是有用的。在這些情形下，注入的流體將通過系統(tǒng)25從入口 38流到出口 40，并且因此進(jìn)入地層中，隨著流體組合物36流過系統(tǒng)25并且進(jìn)入地層中，壓力脈沖將從出口 40傳送到地層中。關(guān)于產(chǎn)出操作，因?yàn)閴毫γ}沖通過地層增強(qiáng)了注入流體的流動性，傳送到地層中的壓力脈沖在注入操作中是有用的。與本公開文本的原理一致的是，由系統(tǒng)25產(chǎn)生的壓力脈沖可以有其它用途。在下面更加全面說明的另一個實(shí)施例中，壓力脈沖用于礫石充填操作以便減少空隙并且增強(qiáng)礫石過濾層中的礫石的固結(jié)。應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)流體從入口 38流到系統(tǒng)的出口 40時，系統(tǒng)25獲得上述益處。然而，在一些情況下，可以期望的是，既當(dāng)流體從井下管柱22流入地層20中時(例如，在激勵 /注入操作中)且當(dāng)流體從地層流入井下管柱中時(例如，在產(chǎn)出操作中)，產(chǎn)生壓力脈沖。如果期望當(dāng)流體流入地層20中時以及當(dāng)流體從所述地層中流過來時產(chǎn)生壓力脈沖，則多個系統(tǒng)25可以并行地使用，這些系統(tǒng)中的一個或多個系統(tǒng)構(gòu)造為使得當(dāng)流體流入地層中時流體從入口 38流到出口 40，并且其它系統(tǒng)中的一個或多個系統(tǒng)構(gòu)造為使得當(dāng)流體從所述地層流過來時流體從入口流到出口。止回閥或射流二極管可以用于防止或高度抑制在系統(tǒng)25中的每一個系統(tǒng)中流體從出口 40流到入口 38。現(xiàn)在另外參考圖4A和4B，其代表性地示出了可變流動阻力系統(tǒng)25的另一個構(gòu)造。 由于圖4A和4B的系統(tǒng)25不包括流路選擇裝置50、52，與圖3的系統(tǒng)相比，圖4A和4B的系統(tǒng)25至少部分地較不復(fù)雜得多。圖4A和4B中的渦流室84也稍有不同，其區(qū)別在于到該室的兩個入口 94、96經(jīng)由兩個流道98、100被供有流體組合物36的流動，兩個流道98、100弓丨導(dǎo)流體組合物以使流體組合物圍繞出口 40沿相反的方向(或者至少沿著使得來自入口 94、96的流彼此阻礙的方向)流動。如圖4A和4B中描繪的，經(jīng)由入口 94進(jìn)入室84的流體被引導(dǎo)為圍繞出口 40沿著順時針方向(從圖4A和4B中看時)，并且經(jīng)由入口 96進(jìn)入室的流體被引導(dǎo)為圍繞出口沿著逆時針方向流動。在圖4A中，在如下情形下描述系統(tǒng)25 流體組合物36升高的速率使得流體組合物的大部分經(jīng)由入口 94流入室84中。因此，流體組合物36圍繞出口 40在室84中螺旋式行進(jìn)，并且通過系統(tǒng)25的流動阻力增大。在圖4A中，由于流道100在渦流室104a-l(Mc處連接至從流道98分流的分流道 10加-102(3，相對少的流體組合物36經(jīng)由入口 96流入室84中。在相對高的速率下，流體組合物36趨向于流動而經(jīng)過渦流室l(Ma-104c，不會使相當(dāng)量的流體組合物流過渦流室和分流道l(^a-102c到達(dá)流道100?？梢酝ㄟ^增加流道98在每個渦流室104a-l(Mc處的寬度來增強(qiáng)這種效果(例如， 如圖4A中所描繪的，wl < w2 < w3 < w4)。渦流室l(Ma-104c的容量還可以沿著流道98 沿下游方向減小。在圖4B中，流體組合物36的速率已經(jīng)下降(由于在圖4A中增大的流動限制)，并且結(jié)果是，較大比例的流體組合物從流道98流入分流道102a-102c并且經(jīng)由流道100到達(dá)入口 96。由于從兩個入口 94、96進(jìn)入室84的流彼此相對，這些流彼此抵消，使得干擾了室中的渦流90。如圖4B中所描繪的，流體組合物36圍繞出口 40較少螺旋式地流動并且更加直接地流到出口，從而減小了通過系統(tǒng)25的流動阻力。結(jié)果，流體組合物36的速率將升高，并且系統(tǒng)25將返回到圖4A中所描繪的情形。應(yīng)當(dāng)理解的是，隨著流體組合物36流過該系統(tǒng)，通過圖4A和4B中的系統(tǒng)25的流動阻力將交替地增大和減小。入口 38處的反壓力將交替地增大和減小，使得壓力脈沖被傳送到入口上游的部件。通過出口 40的流動也將交替地增加和減少，使得壓力脈沖被傳送到出口下游的部件。作為通過入口 94、96的流體組合物36的流動比例變化的結(jié)果，渦流90可以交替地形成并且在室84中消散。關(guān)于上述圖3中的系統(tǒng)25，圖4A和4B的系統(tǒng)可以構(gòu)造為使得當(dāng)流體組合物的特性在預(yù)定范圍之內(nèi)時，發(fā)生通過系統(tǒng)的流動限制的交替增大和減小。例如，當(dāng)流體組合物的粘度、速率、密度和/或其它特性在期望范圍之內(nèi)時，可以發(fā)生流動限制的交替增大和減小。作為另一個實(shí)施例中，當(dāng)流體組合物中的期望流體與非期望流體的比率在期望范圍之內(nèi)時，可以發(fā)生流動限制的交替增大和減小。在產(chǎn)油操作中，可以期望的是，當(dāng)正在產(chǎn)出足夠大比例的油時，將壓力脈沖傳送到地層20中，從而增強(qiáng)通過地層的油的流動性。從另一個觀點(diǎn)看，系統(tǒng)25可以構(gòu)造為使得 當(dāng)流體組合物36的粘度在一定級別以上時，發(fā)生流動限制的交替增大和減小(并且使得 當(dāng)產(chǎn)生水或氣體的非期望的高比例時，壓力脈沖不傳播到地層20中)。
在注入操作中，可以期望的是，當(dāng)注入的流體組合物36中的大比例為蒸汽而不是水時，將壓力脈沖傳送到地層20中。從另一個觀點(diǎn)看，系統(tǒng)25可以構(gòu)造為使得當(dāng)流體組合物36的密度在一定級別以下時，發(fā)生流動限制的交替增大和減小(并且使得當(dāng)流體組合物包括相對高比例的水時，壓力脈沖不傳播到地層20中)。因此，對于特殊的應(yīng)用，系統(tǒng)25的渦流室、各個流道和其它部件優(yōu)選地設(shè)計為使得當(dāng)流體組合物36的特性(例如，密度、粘度、速率等)如所預(yù)想或期望的那樣時，發(fā)生通過系統(tǒng)的流動限制的交替增大和減小。將需要一些原型設(shè)計和測試來確立應(yīng)當(dāng)如何設(shè)計系統(tǒng)25的各個部件來實(shí)現(xiàn)特殊應(yīng)用的特殊目標(biāo)，但是，如果本領(lǐng)域普通技術(shù)人員仔細(xì)地考慮本公開文本的原理，則將不需要過度的實(shí)驗(yàn)。現(xiàn)在另外參考圖5A和5B，其代表性地示出了可變流動阻力系統(tǒng)25的另一個構(gòu)造。 圖5A和5B的系統(tǒng)25在很多方面與圖4A和4B的系統(tǒng)相似，但是至少在如下方面是不同的 在圖5A和5B的構(gòu)造中不一定使用分流道102a-102c和渦流室l(Ma-104c。而是，流道100 自身將流道98分流。另一個區(qū)別在于，在圖5A和5B的構(gòu)造中，循環(huán)流動引導(dǎo)結(jié)構(gòu)件106用于室84中。 當(dāng)流體組合物不圍繞出口循環(huán)流動時，結(jié)構(gòu)件106起作用以保持流體組合物36圍繞出口 40 循環(huán)流動，或者至少阻礙流體組合物朝向出口的向內(nèi)流動。結(jié)構(gòu)件106中的開口 108容許流入組合物36最終向內(nèi)流動到出口 40。結(jié)構(gòu)件106為如何能夠改變系統(tǒng)25的構(gòu)造以當(dāng)期望時(例如，當(dāng)流體組合物36 具有預(yù)定的粘度、速率、密度、其中的期望流體與非期望流體的比率等)產(chǎn)生壓力脈沖的實(shí)施例。流道100從流道98分流的方式是針對如何能夠改變系統(tǒng)25的構(gòu)造以便當(dāng)期望時產(chǎn)生壓力脈沖的又一個實(shí)施例。在圖5A中，在如下情形下描繪系統(tǒng)25 流體組合物36的速率提高使得流體組合物的大部分經(jīng)由入口 94流入室84中。因此，流體組合物36在室84中圍繞出口 40螺旋式行進(jìn)，并且通過系統(tǒng)25的流動阻力增大。在圖5A中，由于流道100以流體組合物的大部分保留在流道98中的方式從流道 98分流，相對少的流體組合物36經(jīng)由入口 96流入室84中。在相對高的速率下，流體組合物36趨向于流動而經(jīng)過流道100。在圖5B中，流體組合物36的速率已經(jīng)下降(由于在圖5A中流動限制增加)，并且結(jié)果是，較大比例的流體組合物從流道98流過來并且經(jīng)由流道100到達(dá)入口 96。由于從兩個入口 94、96進(jìn)入室84的流方向相反(或者至少通過入口 96的流體組合物的流動與通過入口 94的流動相對)，這些流彼此抵消，使得干擾了室中的渦流90。如圖5B中所描繪的，流體組合物36較少螺旋式地圍繞出口 40流動，并且更加直接地流到出口，從而減小了通過系統(tǒng)25的流動阻力。結(jié)果，流體組合物36的速率將升高， 并且系統(tǒng)25將返回到圖5A中描繪的情形。應(yīng)當(dāng)理解的是，通過圖5A的系統(tǒng)25的流動阻力將隨著流體組合物36流過系統(tǒng)而交替地增大和減小。入口 38處的反壓力將交替地增大和減小，使得壓力脈沖被傳送到入口上游的部件。通過出口 40的流動也將交替地增大和減小，使得壓力脈沖被傳送到出口下游的部件。作為通過入口 94、96的流動組合物36的流動比例變化的結(jié)果，渦流90可以交替地
13形成并且在室84中消散?，F(xiàn)在另外參考圖6，其代表性地示出了井系統(tǒng)10的另一個構(gòu)造。在這個構(gòu)造中，正在執(zhí)行礫石充填操作，其中流體組合物36包括礫石漿料，礫石漿料流出井下管柱22并且進(jìn)入環(huán)空28以由此圍繞一個或多個井篩M形成礫石過濾層110。在這種礫石充填操作中，礫石漿料的流體部分(流體組合物36)向內(nèi)流過井篩M 并且經(jīng)由系統(tǒng)25進(jìn)入井下管柱22的內(nèi)部。如上所述構(gòu)造，系統(tǒng)25優(yōu)選地隨著礫石漿料流入環(huán)空觀中而將壓力脈沖傳播到礫石過濾層110中，從而有助于消除礫石過濾層中的空隙，有助于圍繞井篩M固結(jié)礫石過濾層，等等。當(dāng)期望從地層20中產(chǎn)出流體時，系統(tǒng)25可以隨著流體從地層流入井筒12中而將壓力脈沖傳播到地層中，并且因此通過井篩M和系統(tǒng)25進(jìn)入井下管柱22的內(nèi)部。因此， 盡管不一定與本公開文本的原理一致，在不同的井操作中系統(tǒng)25可以有益地將壓力脈沖傳播到地層20中?？蛇x擇地、或者除此之外，另一個可變流動阻力系統(tǒng)25可以合并到井下管柱22中作為礫石充填裝備的部件112的部分(諸如橫跨部或漿料出口接合部)。響應(yīng)于流體組合物通過系統(tǒng)的流動，系統(tǒng)25因此可以交替地增大和減小流體組合物36進(jìn)入環(huán)空28的流動，從而將壓力脈沖傳播到礫石過濾層110中。傳感器114(諸如在專利號為6913079的美國專利中描述的類型的光纖聲學(xué)傳感器，或者另一類型的傳感器)可以用于檢測系統(tǒng)25何時將壓力脈沖傳播到礫石過濾層110 中、進(jìn)入地層20中等等。這在圖6的構(gòu)造的井系統(tǒng)10中是有用的，從而確定多個礫石過濾層110中的哪一個正在被正確地放置、沿著長的礫石過濾層的何處正獲得適當(dāng)流動，等等。 在圖1的井系統(tǒng)10的構(gòu)造中，傳感器114可以用于確定流體30在何處以適當(dāng)?shù)谋嚷蔬M(jìn)入井下管柱22中，等等?，F(xiàn)在另外參考圖7，其代表性地示出了可變流動阻力系統(tǒng)25的另一個構(gòu)造。圖7 的構(gòu)造在大多數(shù)方面與圖5A和5B的構(gòu)造相似，但是至少在如下方面不同當(dāng)流體組合物圍繞室84螺旋式行進(jìn)時，控制通道116在圖7的構(gòu)造中用于使更多的流體組合物36朝向流道100轉(zhuǎn)向。當(dāng)流體組合物36的大部分流過入口 94進(jìn)入室84中時，圍繞出口 40螺旋式行進(jìn)的流體組合物的動量可以使得流體組合物的相對少部分進(jìn)入控制通道116。流體組合物36 的這部分將碰撞流過流道98的流體組合物的非常大的部分并且將趨向于使更多的流體組合物轉(zhuǎn)向?yàn)榱魅肓鞯?00中。如果流體組合物36圍繞出口 40更加螺旋式地行進(jìn)，更多的流體組合物將進(jìn)入控制通道116，使得更多的流體組合物被轉(zhuǎn)向到流道100。如果流體組合物36圍繞出口 40 不是顯著螺旋式地行進(jìn)，則將是流體組合物的小部分、或者沒有流體組合物進(jìn)入控制通道 116。因此，控制通道116可以用于調(diào)節(jié)流體組合物36的速率，使得在所述速率，通過流道98、100的流率變得更加均等并且通過系統(tǒng)25的流動阻力減小。從另一個觀點(diǎn)看，控制通道116可以用于調(diào)節(jié)流體組合物36的速率，使得在所述速率，通過系統(tǒng)25的流動交替地增大和減小以由此傳播壓力脈沖，和/或控制通道可以用于調(diào)節(jié)壓力脈沖的頻率?，F(xiàn)在另外參考圖8A-8C，其代表性地示出了可變流動阻力系統(tǒng)25的另一個構(gòu)造。這個構(gòu)造在如下很多方面與圖5A和5B的系統(tǒng)25相似流體組合物36經(jīng)由流道98進(jìn)入室 84中，并且隨著流體組合物的速率下降、隨著流體組合物的粘度升高、隨著流體組合物的密度減小和/或隨著流體組合物中的期望流體與非期望流體的比率增大，較大比例的流體組合物也經(jīng)由流道100進(jìn)入室中。在圖8A-8C的構(gòu)造中，流道98、100形成在被容置于大致管狀殼體120中的大致圓筒形芯軸118上，如圖8A中所描繪的。芯軸118可以例如冷縮配合、壓配合或以其它方式緊固和/或密封在殼體120內(nèi)。從圖8B中看出，室84在芯軸的端部和殼體120的內(nèi)端之間軸向地形成。出口 40 貫穿殼體120的端部。流道98、100中的每一個與室84流體連通。然而，經(jīng)由入口 94進(jìn)入室84的流體組合物36的流動將在所述室內(nèi)循環(huán)流動，并且經(jīng)由入口 96進(jìn)入室的流體組合物的流動將更加直接地朝向出口 40流動，如圖8C中描繪的。在另一個實(shí)施例中，入口 96可以構(gòu)造為沿著與經(jīng)由入口 94進(jìn)入所述室的流體組合物(如圖8C中的流體組合物36a所示)的流動方向相反的方向引導(dǎo)流體組合物36的流動，以使得如上面關(guān)于圖5A和5B的構(gòu)造所述的流彼此抵消。室84還可以按照需要設(shè)置有如上所述的結(jié)構(gòu)件106、開口 108和控制通道116?，F(xiàn)在，可以完全理解的是，上述公開文本為在井中傳播壓力脈沖的技術(shù)領(lǐng)域提供了多個進(jìn)步?？勺兞鲃幼枇ο到y(tǒng)25可以由于通過系統(tǒng)的流動阻力的交替增大和減小、渦流室84中渦流的交替形成和消散等而產(chǎn)生壓力脈沖，并且可變流動阻力系統(tǒng)25可以構(gòu)造為 當(dāng)流過系統(tǒng)的流體組合物36的特性在預(yù)定范圍之內(nèi)時，產(chǎn)生壓力脈沖。上述公開文本為技術(shù)領(lǐng)域提供了在地下井中傳播壓力脈沖的方法。所述方法可以包括使流體組合物36流過至少一個可變流動阻力系統(tǒng)25，所述可變流動阻力系統(tǒng)25包括渦流室84，渦流室84具有至少一個入口 86、88、94、96和一個出口 40。當(dāng)流體組合物36圍繞出口 40螺旋式地流動時，形成渦流90。通過渦流室84的流體組合物36的流動阻力交替地增大和減小。響應(yīng)于使流體組合物36流過可變流動阻力系統(tǒng)25，渦流90可以交替地形成和消散。當(dāng)流動阻力交替地增大和減小時，壓力脈沖可以從可變流動阻力系統(tǒng)25向上游和/或向下游傳播。當(dāng)流動阻力交替地增大和減小時，壓力脈沖可以從可變流動阻力系統(tǒng) 25傳播到地層20中。當(dāng)流動阻力交替地增大和減小時，可以通過礫石過濾層110傳播壓力脈沖。使流體組合物36流動的步驟可以進(jìn)一步包括使流體組合物36從地層20流入井筒12中。形成流體組合物36的步驟可以進(jìn)一步包括使流體組合物36經(jīng)由可變流動阻力系統(tǒng)25從井筒12流入井下管柱22中。當(dāng)流體組合物36的特性在預(yù)定范圍之內(nèi)時，流動阻力可以交替地增大和減小。所述特性可以包括粘度、速率、密度和/或流體組合物36中期望流體與非期望流體的比率。僅當(dāng)流體組合物36的特性在預(yù)定范圍之內(nèi)時，流動阻力可以交替地增大和減小。使流體組合物36流過可變流動阻力系統(tǒng)25的步驟可以包括使多個流體組合物36 流過相應(yīng)的多個可變流動阻力系統(tǒng)25。所述方法可以包括檢測可變流動阻力系統(tǒng)25中的哪些可變流動阻力系統(tǒng)響應(yīng)于相應(yīng)的流體組合物36的流動而具有交替地增大和減小的流動阻力的步驟。而且，上述說明了一種地下井系統(tǒng)10，所述地下井系統(tǒng)10可以包括至少一個可變流動阻力系統(tǒng)25，可變流動阻力系統(tǒng)25響應(yīng)于來自地層20的流體組合物36的流動而將壓力脈沖傳播到地層20中。井系統(tǒng)10還可以包括井下管柱22，井下管柱22位于與地層20交叉的井筒12中。 可變流動阻力系統(tǒng)25可以響應(yīng)于來自地層20的流體組合物36的流動并且流入井下管柱 22中，而將壓力脈沖傳播到地層20中?？勺兞鲃幼枇ο到y(tǒng)25可以包括渦流室84，渦流室84具有至少一個入口 86、88、 94,96和一個出口 40。當(dāng)流體組合物36圍繞出口 40螺旋式流動時，可以形成渦流90。響應(yīng)于流體組合物36流過可變流動阻力系統(tǒng)25，渦流90可以交替地形成并且消散。上述公開文本還說明了一種用于地下井的可變流動阻力系統(tǒng)25，可變流動阻力系統(tǒng)25包括渦流室84，渦流室84具有一個出口 40以及至少第一入口和第二入口 94、96。第一入口 94可以引導(dǎo)流體組合物36以使流體組合物沿第一方向流動，并且第二入口 96可以引導(dǎo)流體組合物36以使流體組合物沿第二方向流動，使得沿第一方向流動的任何流體組合物與沿第二方向流動的任何流體組合物相對。流體組合物36通過渦流室84的流動阻力可以隨著通過第一入口 94和第二入口 96的流動變得更加均等而減小。隨著流體組合物36的粘度升高、隨著流體組合物36的速率下降、隨著流體組合物36的密度降低、和/或隨著流體組合物36中的期望流體與非期望流體的比率增大，通過第一入口 94和第二入口 96的流動可以變得更加均等。流體組合物36通過渦流室84的流動阻力可以隨著通過第一入口 94和第二入口 96的流動變得較不均等而增大。流體組合物36還可以經(jīng)由與渦流室84大致成切向取向的第一流道98流到第一入口 94。流體組合物36可以經(jīng)由與渦流室84大致成切向取向的第二流道100流到第二入口 96，并且第二流道100可以接收來自第一流道98的分流道的流體組合物36。而且，上面還說明了一種在地下井中傳播壓力脈沖的方法，所述方法可以包括使流體組合物36流過至少一個可變流動阻力系統(tǒng)25的步驟，可以流動阻力系統(tǒng)25包括渦流室84，所述渦流室84具有至少一個入口 86、88、94、96和一個出口 40，當(dāng)流體組合物36圍繞出口 40螺旋式流動時，形成渦流90 ；并且響應(yīng)于流體組合物36流過可變流動阻力系統(tǒng) 25的步驟，渦流90交替地形成和消散。當(dāng)渦流90交替地形成和消散時，流體組合物36通過渦流室84的流動阻力可以交替地增大和減小。當(dāng)渦流90交替地形成和消散時，壓力脈沖可以從可變流動阻力系統(tǒng)25向上游和 /或向下游傳播。當(dāng)渦流90交替地形成和消散時，壓力脈沖從可變流動阻力系統(tǒng)25傳播到地層20中。當(dāng)渦流90交替地形成和消散時，壓力脈沖可以傳播而通過礫石過濾層110。當(dāng)流體組合物36的特性在預(yù)定范圍之內(nèi)時，渦流90可以交替地形成和消散。所述特性可以包括粘度、速率、密度和/或流體組合物36中的期望流體與非期望流體的比率。僅當(dāng)流體組合物36的特性在預(yù)定范圍之內(nèi)時，渦流90可以交替地形成和消散。至少一個入口可以包括第一入口 94和第二入口 96。可變流動阻力系統(tǒng)25可以進(jìn)一步包括控制通道110，控制通道110接收來自渦流室84的流體組合物36的一部分，從而，當(dāng)由于流體組合物36經(jīng)由第一入口 94流入室84中而使流體組合物36在室84中圍繞出口 40螺旋式行進(jìn)時，影響更多的流體組合物36經(jīng)由第二入口 96流入室84中。應(yīng)當(dāng)理解的是，上述各個實(shí)施例可以在各個取向上以及在各種構(gòu)造中使用，各個取向諸如傾斜、倒置、水平、垂直等，而不偏離本公開文本的原理。圖中所示的實(shí)施方案僅被描繪和說明為本公開文本的原理的實(shí)用的應(yīng)用的實(shí)施例，本公開文本的原理不限于這些實(shí)施方案中的任一特定細(xì)節(jié)。當(dāng)然，在仔細(xì)考慮代表性實(shí)施方案的上述說明時，本領(lǐng)域技術(shù)人員將易于領(lǐng)會到， 可以對這些特定的實(shí)施方案進(jìn)行許多改進(jìn)、添加、替代、刪除、和其它的改變，并且這些改變在本公開文本的原理的范圍之內(nèi)。因此，前述詳細(xì)的描述應(yīng)當(dāng)清楚地理解為僅通過示例和實(shí)施例的方式給出，本發(fā)明的主旨和范圍由所附權(quán)利要求及其等同內(nèi)容唯一地限定。
權(quán)利要求
1.一種在地下井中傳播壓力脈沖的方法，所述方法包括如下步驟使流體組合物流過至少一個可變流動阻力系統(tǒng)，所述可變流動阻力系統(tǒng)包括渦流室， 所述渦流室具有至少一個入口和出口，當(dāng)所述流體組合物圍繞所述出口螺旋式地流動時， 形成渦流；以及所述流體組合物流過所述渦流室的流動阻力交替地增大和減小。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，響應(yīng)于所述流體組合物流過所述可變流動阻力系統(tǒng)的步驟，所述渦流交替地形成和消散。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，當(dāng)所述流動阻力交替地增大和減小時，所述壓力脈沖從所述可變流動阻力系統(tǒng)向上游傳播。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，當(dāng)所述流動阻力交替地增大和減小時，所述壓力脈沖從所述可變流動阻力系統(tǒng)向下游傳播。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，當(dāng)所述流動阻力交替地增大和減小時，所述壓力脈沖從所述可變流動阻力系統(tǒng)傳播到地層中。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，當(dāng)所述流動阻力交替地增大和減小時，所述壓力脈沖傳播通過礫石過濾層。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，使所述流體組合物流動的步驟進(jìn)一步包括使所述流體組合物從地層流入井筒中。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，使所述流體組合物流動的步驟進(jìn)一步包括使所述流體組合物經(jīng)由所述可變流動阻力系統(tǒng)從所述井筒流入井下管柱中。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，當(dāng)所述流體組合物的特性在預(yù)定范圍之內(nèi)時，所述流動阻力交替地增大和減小。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述特性包括所述流體組合物的粘度。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述特性包括所述流體組合物的速率。
12.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述特性包括所述流體組合物的密度。
13.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，僅當(dāng)所述流體組合物的所述特性在所述預(yù)定范圍之內(nèi)時，所述流動阻力交替地增大和減小。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，當(dāng)所述流體組合物中的期望流體與非期望流體的比率在預(yù)定范圍之內(nèi)時，所述流動阻力交替地增大和減小。
15.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，使所述流體組合物流過所述可變流動阻力系統(tǒng)的步驟進(jìn)一步包括使多個流體組合物流過相應(yīng)的多個可變流動阻力系統(tǒng)，并且進(jìn)一步包括檢測所述可變流動阻力系統(tǒng)中的哪些可變流動阻力系統(tǒng)響應(yīng)于相應(yīng)的流體組合物的流動而具有交替地增大和減小的流動阻力的步驟。
16.一種地下井系統(tǒng)，包括至少一個可變流動阻力系統(tǒng)，其響應(yīng)于來自地層的流體組合物的流動而將壓力脈沖傳播到地層中。
17.如權(quán)利要求16所述的井系統(tǒng)，進(jìn)一步包括井下管柱，所述井下管柱位于與所述地層交叉的井筒中，并且其中，所述可變流動阻力系統(tǒng)響應(yīng)于所述流體組合物從所述地層中流入所述井下管柱中，而將所述壓力脈沖傳播到所述地層中。
18.如權(quán)利要求16所述的井系統(tǒng)，其中，所述可變流動阻力系統(tǒng)包括渦流室，所述渦流室具有至少一個入口和出口，并且其中，當(dāng)所述流體組合物圍繞所述出口螺旋式流動時，形成渦流。
19.如權(quán)利要求18所述的井系統(tǒng)，其中，響應(yīng)于所述流體組合物流過所述可變流動阻力系統(tǒng)，所述渦流交替地形成和消散。
20.如權(quán)利要求18所述的井系統(tǒng)，其中，所述流體組合物通過所述渦流室的流動阻力交替地增大和減小。
21.如權(quán)利要求20所述的井系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述流動阻力交替地增大和減小時，所述壓力脈沖從所述入口向上游傳播。
22.如權(quán)利要求20所述的井系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述流動阻力交替地增大和減小時，所述壓力脈沖從所述入口向下游傳播。
23.如權(quán)利要求20所述的井系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述流體組合物的特性在預(yù)定范圍之內(nèi)時， 所述流動阻力交替地增大和減小。
24.如權(quán)利要求23所述的井系統(tǒng)，其中，所述特性包括所述流體組合物的粘度。
25.如權(quán)利要求23所述的井系統(tǒng)，其中，所述特性包括所述流體組合物的速率。
26.如權(quán)利要求23所述的井系統(tǒng)，其中，所述特性包括所述流體組合物的密度。
27.如權(quán)利要求20所述的井系統(tǒng)，其中，僅當(dāng)所述流體組合物的所述特性在所述預(yù)定范圍之內(nèi)時，所述流動阻力交替地增大和減小。
28.如權(quán)利要求20所述的井系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述流體組合物中的期望流體與非期望流體的比率在預(yù)定范圍之內(nèi)時，所述流動阻力交替地增大和減小。
29.如權(quán)利要求16所述的井系統(tǒng)，其中，所述至少一個可變流動阻力系統(tǒng)包括供多個流體組合物流過的多個可變流動阻力系統(tǒng)，并且所述至少一個可變流動阻力系統(tǒng)進(jìn)一步包括至少一個傳感器，所述傳感器檢測所述可變流動阻力系統(tǒng)中的哪些可變流動阻力系統(tǒng)響應(yīng)于相應(yīng)的流體組合物的流動而具有交替地增大和減小的流動阻力。
30.一種在地下井中傳播壓力脈沖的方法，所述方法包括使流體組合物流過至少一個可變流動阻力系統(tǒng)，所述可變流動阻力系統(tǒng)包括渦流室， 所述渦流室具有至少一個入口和出口，當(dāng)所述流體組合物圍繞所述出口螺旋式地流動時， 形成渦流；以及響應(yīng)于所述流體組合物流過所述可變流動阻力系統(tǒng)的步驟，所述渦流交替地形成和消散。
31.如權(quán)利要求30所述的方法，其中，當(dāng)所述渦流交替地形成和消散時，所述流體組合物通過所述渦流室的流動阻力交替地增大和減小。
32.如權(quán)利要求30所述的方法，其中，當(dāng)所述渦流交替地形成和消散時，所述壓力脈沖從所述可變流動阻力系統(tǒng)向上游傳播。
33.如權(quán)利要求30所述的方法，其中，當(dāng)所述渦流交替地形成和消散時，所述壓力脈沖從所述可變流動阻力系統(tǒng)向下游傳播。
34.如權(quán)利要求30所述的方法，其中，當(dāng)所述渦流交替地形成和消散時，所述壓力脈沖從所述可變流動阻力系統(tǒng)傳播到地層中。
35.如權(quán)利要求30所述的方法，其中，當(dāng)所述渦流交替地形成和消散時，所述壓力脈沖傳播通過礫石過濾層。
36.如權(quán)利要求30所述的方法，其中，使所述流體組合物流動的步驟進(jìn)一步包括使所述流體組合物從地層流入井筒中。
37.如權(quán)利要求36所述的方法，其中，使所述流體組合物流動的步驟進(jìn)一步包括使所述流體組合物經(jīng)由所述可變流動阻力系統(tǒng)從所述井筒流入井下管柱中。
38.如權(quán)利要求30所述的方法，其中，當(dāng)所述流體組合物的特性在預(yù)定范圍之內(nèi)時，所述渦流交替地形成和消散。
39.如權(quán)利要求38所述的方法，其中，所述特性包括所述流體組合物的粘度。
40.如權(quán)利要求38所述的方法，其中，所述特性包括所述流體組合物的速率。
41.如權(quán)利要求38所述的方法，其中，所述特性包括所述流體組合物的密度。
42.如權(quán)利要求38所述的方法，其中，僅當(dāng)所述流體組合物的所述特性在所述預(yù)定范圍之內(nèi)時，所述渦流交替地形成和消散。
43.如權(quán)利要求30所述的方法，其中，當(dāng)所述流體組合物中的期望流體與非期望流體的比率在預(yù)定范圍之內(nèi)時，所述渦流交替地形成和消散。
44.如權(quán)利要求30所述的方法，其中，使所述流體組合物流過所述可變流動阻力系統(tǒng)的步驟進(jìn)一步包括使多個流體組合物流過相應(yīng)的多個可變流動阻力系統(tǒng)，并且使所述流體組合物流過所述可變流動阻力系統(tǒng)的步驟進(jìn)一步包括檢測所述可變流動阻力系統(tǒng)中的哪些可變流動阻力系統(tǒng)響應(yīng)于相應(yīng)的流體組合物的流動而具有交替地形成和消散的渦流的步驟。
45.如權(quán)利要求30所述的方法，其中，所述至少一個入口包括第一入口和第二入口，并且其中，所述可變流動阻力系統(tǒng)進(jìn)一步包括控制通道，所述控制通道接收來自所述渦流室的所述流體組合物的一部分，從而，當(dāng)由于所述流體組合物經(jīng)由所述第一入口流入所述渦流室中而使所述流體組合物在所述渦流室中圍繞所述出口螺旋式行進(jìn)時，影響更多的所述流體組合物經(jīng)由所述第二入口流入所述渦流室中。
全文摘要
一種在井中傳播壓力脈沖的方法，該方法可以包括使流體組合物流過可變流動阻力系統(tǒng)，所述可變流動阻力系統(tǒng)包括渦流室，所述渦流室具有至少一個入口和出口，當(dāng)流體組合物圍繞出口螺旋式行進(jìn)時，形成渦流，并且流體組合物的流動阻力交替地增大和減小。響應(yīng)于流體組合物流過該系統(tǒng)，渦流可以交替地形成和消散。一種井系統(tǒng)，其可以包括可變流動阻力系統(tǒng)，所述可變流動阻力系統(tǒng)響應(yīng)于來自地層的流體組合物的流動而將壓力脈沖傳播到所述地層中。
文檔編號E21B43/12GK102472092SQ201080034471
公開日2012年5月23日 申請日期2010年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月18日
發(fā)明者M·L·夫瑞普, 賈森·D·戴克斯特拉 申請人:哈利伯頓能源服務(wù)公司