用于地下井的可变流动阻力系统及井系统

摘要

本发明公开了一种用于地下井的可变流动阻力系统以及井系统。该可变流动阻力系统可以包括流动室，流体组合物在井中流过流动室，所述室具有入口和出口。流体组合物沿着基于流体组合物中的期望流体与不期望流体的比率变化的方向经由入口进入。该井系统可以包括可变流动阻力系统，流体组合物在井下管柱和地层之间流过可变流动阻力系统，流动阻力系统包括仅具有一个室入口的流动室，流体组合物流过流动室。随着流体组合物中的期望流体与不期望流体的比率增大，流体组合物从入口更加直接地流到出口。另一种流动阻力系统可以包括至少一个结构件，结构件影响所述流体组合物的在入口和出口之间迂回流动的部分，以便保持这种迂回流动。

说明书

相关申请的交叉引用

本申请涉及2010年2月4日提交的序列号为12/700685的现有申请，所 述申请为2009年8月18日提交的序列号为12/542695的申请的连续部分申 请。这些现有申请的全部公开内容为了所有目的通过引用并入本文。

技术领域

本公开总体涉及与地下井结合使用的装备以及与地下井结合执行的操 作，并且在下面描述的一个实施例中更特别地提供一种可变流动阻力系统。

背景技术

在烃产出井中，能够调节流体从地层到井筒的流动在多数情况下是有益 的。这种调节可用于多种目的，包括水锥或气锥、使沙产量最小化、使水和 /或气体产量最小化、使油和/或气体产量最大化、平衡区域之间的产量等。

在喷射式井中，通常期望将水、蒸汽、气体等均匀地注入到多个区域中， 以使烃稳定地移动而通过地层，而不会使注入的流体过早突破而到达生产井 筒。因此，调节流体从井筒到地层的流动的能力还可以有益于喷射式井。

因此，应当理解的是，在上文提到的情况下期望可变地限制井中流体流 动的技术领域的进步，并且这种进步也将有益于其它各种情况。

发明内容

在下面的公开中，提供一种可变流动阻力系统，所述可变流动阻力系统 使得调节井中流体流动的技术得以提高。下面描述了这样一个实施例：流体 组合物的特性(诸如粘度、密度、速率等)确定了流体组合物流过系统的阻 力。下面描述了如下另一个实施例：流体组合物流过系统的阻力基于流体组 合物中的期望流体与不期望流体的比率而变化。

在一个方案中，本公开为本技术领域提供了一种用于地下井的可变流动 阻力系统。所述系统可以包括流动室，流体组合物通过所述流动室流到井中。 所述室具有入口和出口。流体组合物沿着流体组合物基于流体组合物中的期 望流体与不期望流体的比率变化的方向经由所述入口进入所述室中。

在另一个方案中，本公开提供一种井系统。所述井系统可以包括可变流 动阻力系统，流体组合物通过所述可变流动阻力系统在井下管柱和环绕井系 统的井筒的地层之间流动。所述可变流动阻力系统包括流动室，流体组合物 流过所述流动室。所述室具有出口和仅一个入口。随着流体组合物中的期望 流体与不期望流体的比率增加，流体组合物更加直接地从入口流到出口。

在又一个方案中，可变流动阻力系统可以包括流动室，流体组合物通过 所述流动室在地下井中流动。所述室具有入口、出口和至少一个结构件，所 述至少一个结构件影响流体组合物的在入口和出口之间迂回流动的部分以 便保持这种迂回流动。

对于本领域普通技术人员而言，在仔细考虑下面的代表性实施例的详细 说明和附图时，这些和其它特征、优点和益处变得显而易见，在各个图中使 用相同的附图标记表示相似的部件。

附图说明

图1为可以实施本公开的原理的井系统的示意性局部剖视图。

图2为可以用于图1的井系统中井筛和可变流动阻力系统的放大比例的 示意性剖视图。

图3A和图3B为沿着图2的线3-3截取的可变流动阻力系统的一个构造 的示意性“展开”平面图。

图4A和图4B为可变流动阻力系统的另一个构造的示意性平面图。

图5A和图5B为可变流动阻力系统的另一个构造的示意性平面图。

图6A和图6B为可变流动阻力系统的又一个构造的示意性平面图。

图7A-7C为可变流动阻力系统的另外构造的示意性平面图，并且图7D 为对于图7C的构造流动阻力对粘度的曲线图。

图8为对于流过可变流动阻力系统的水和油相对压降对相对流率的曲线 图。

具体实施方式

图1中代表性地示出的是可以实施本公开的原理的井系统10。如图1中 所示，井筒12具有从套管16向下延伸的大致垂直的无套管分段14以及贯 穿地层20的大致水平的无套管分段18。

井下管柱22(诸如生产用管式带)安装在井筒12中。在井下管柱22中 相互连接的是多个井筛24、可变流动阻力系统25和封隔器26。

封隔器26将在井下管柱22和井筒分段18之间径向形成的环形件28密 封。以此方式，流体30可以经由环形件28的在相邻对封隔器26之间的隔 离部分从地层20的多个间隔或区域中产出。

位于各相邻对封隔器26、井筛24和可变流动阻力系统25之间的是相互 连接的井下管柱22。井筛24过滤从环形件28流入井下管柱22中的流体30。 可变流动阻力系统25基于流体的某些特性可变地限制流体30流入井下管柱 22。

在这点上，应当注意的是，井系统10在图中示出并且在这里描述为仅 为本公开的原理可以应用的各种井系统的一个实施例。应当清楚地理解的 是，本公开的原理不限于在图中描绘或者在这里描述的井系统10或其部件 的所有细节或任一细节。

例如，不一定将本公开的原理限制为井筒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。流体30不一定仅从地层20产出，因为在 其它的实施例中流体可以注入到地层中，流体可以既注入到地层中又可以从 地层中产出，等等。

井筛24和可变流动阻力系统25中的每一个不一定位于各相邻对封隔器 26之间。单个可变流动阻力系统25不一定与单个井筛24结合使用。可以使 用这些部件的任何数量、布置和/或组合。

任一可变流动阻力系统25不一定与井筛24一起使用。例如，在注入操 作中，注入的流体可以流过可变流动阻力系统25，而不会也流过井筛24。

井筛24、可变流动阻力系统25、封隔器26或井下管柱22的任何其它 部件不一定位于井筒12的无套管分段14、18中。与本公开的原理一致，井 筒12的任何分段可以为有套管的或无套管的，并且井下管柱22的任何部分 可以位于井筒的无套管分段或有套管分段中。

因此，应当清楚地理解，本公开描述了如何生成和使用某些实施例，但 是本公开的原理不限于那些实施例的任何细节。而是，利用从本公开获得的 知识那些原理可以应用于其它各种实施例。

本领域技术人员应当领悟的是，能够调节流体30从例如地层20的各个 区域到井下管柱22的流动将是有益的，用以防止地层中的水锥32或气锥34。 井中流动调节的其它用途包括但不限于：平衡来自多个区域的产量(或进入 多个区域的注入量)，使不期望流体的产量或注入量最小化，使期望流体的 产量或注入量最大化，等等。

下文更加全面地说明的可变流动阻力系统25的实施例可以通过如下措 施来提供这些益处：如果流体速率增加而超过选定级别，则增大流动的阻力 (例如，以便因此平衡区域之间的流动，防止水锥或气锥，等等)；如果流 体粘度或密度下降到选定级别以下，则增大流动的阻力(例如，以便因此限 制产油井中诸如水或气体的不期望流体的流动)；和/或如果流体粘度或密度 升高到选定级别以上，则增大流动的阻力(例如，以便因此使蒸汽喷射井中 水的注入量最小化)。

如这里所使用的，术语“粘度”用于表示包括动粘度、屈服强度、粘塑 性、表面张力、可湿性等的流变特性中的任一个。

流体是否为期望流体或不期望流体取决于所进行的产出或注入操作的 用途。例如，如果期望从井中产出油而不产出水或气体，那么油为期望流体， 水和气体为不期望流体。如果期望从井中产出气体而不产生水或油，则气体 为期望流体，而水和油为不期望流体。如果期望将蒸汽注入地层中而不注入 水，那么蒸汽为期望流体，而水为不期望流体。

注意的是，在井底温度和压力下，烃气实际上可以完全或部分地处于液 相。因此，应当理解的是，当在这里使用术语“气体”时，超临界相、液相 和/或气相包括在该术语的范围之内。

现在另外参考图2，代表性地示出了可变流动阻力系统25中的一个以及 井筛24中的一个的一部分的放大比例的剖视图。在这个实施例中，流体组 合物36(可以包括一种或多种流体，诸如油和水、液态水和蒸汽、油和气体、 气体和水、油、水、和气体等)流入井筛24中，因此被过滤，然后流入可 变流动阻力系统25的入口38。

流体组合物可以包括一种或多种不期望或期望的流体。蒸汽和水均可以 组合在流体组合物中。作为另一个实施例，油、水和/或气体可以组合在流体 组合物中。

基于流体组合物的一种或多种特性(诸如密度、粘度、速率等)来阻止 流体组合物36通过可变流动阻力系统25的流动。然后，流体组合物36经 由出口40从可变流动阻力系统25排出到井下管柱22的内部。

在其它的实施例中，井筛24可以不与可变流动阻力系统25结合使用(例 如，在注入操作中)，流体组合物36可以沿相反的方向流过井系统10的各 个构件(例如，在注入操作中)，单个可变流动阻力系统可以与多个井筛结 合使用，多个可变流动阻力系统可以与一个或多个井筛一起使用，流体组合 物可以来自于或排出到井的除了环形件或井下管柱之外的区域中，流体组合 物可以在流过井筛之前流过可变流动阻力系统，任何其它部件可以与井筛和 /或可变流动阻力系统的上游或下游相互连接，等等。因此，可以理解的是， 本公开的原理根本不限于图2中描述以及这里说明的实施例的细节。

尽管图2中描绘的井筛24是本领域技术人员公知类型绕线式井筛，在 其它的实施例中可以使用任何其它类型的井筛或井筛的组合(诸如烧结的、 展开的、预先包装的、线网等)。还可以按照需要使用附加部件(诸如屏板、 分流管、线、仪器、传感器、流入控制装置等)。

在图2中以简化的形式描绘了可变流动阻力系统25，但是在优选实施例 中，系统可以包括用于执行各种功能的各种通道和装置，如下面更加全面描 述的。另外，系统25优选地至少部分地围绕井下管柱22沿周向延伸，或者 系统可以形成在相互连接作为井下管柱的部分的管状结构件的壁中。

在其它的实施例中，系统25可以不围绕井下管柱沿周向延伸或者形成 在管状结构件的壁中。例如，系统25可以形成在平整结构件中，等等。系 统25可以在附接至井下管柱22的单独壳体中，或者系统25可以取向为使 得出口40的轴线与与井下管柱的轴线平行。系统25可以位于测井带上或者 附接至形状不是管状的装置。与本公开的原理一致，可以使用系统25的任 何取向或构造。

现在另外参考图3A和图3B，代表性地示出了系统25的一个实施例的 更加详细的剖视图。系统25在图3A和图3B中描绘为好像系统25从其周向 延伸构造“展开”成大致平面构造。

如上所述，流体组合物36经由入口38进入系统25，并且经由出口40 退出系统。流体组合物36流过系统25的阻力基于流体组合物的一种或多种 特性而变化。

在图3A中，相对高速率、低粘度和/或高密度的流体组合物36从系统 入口38通过流道42流入流动室46的入口44。流道42在入口44的上游处 具有方向突变件48。方向突变件48图示为流道42中的相对小半径的九十度 曲线，但是可以按照需要使用其它类型的方向变化。

如图3A中描绘的，室46为大致圆筒形，并且在方向突变件48之前， 流道42指向流体组合物36，以便相对于室大致沿切向流动。由于流体组合 物36的相对高速率、低粘度和/或高密度，流体组合物36不是密切地跟随方 向突变件48，而是沿着相对于从入口44到出口40的直线方向50大致成角 度(参见图3A中的角度A)的方向经由入口44继续流入室46中。因此， 流体组合物36将从入口44迂回地流到出口40，最终向内螺旋式行进到出口。

反之，在图3B中，相对低速率、高粘度和/或低密度的流体组合物36 流过流道42到达室入口44。注意的是，在这个实施例中流体组合物36更加 密切地跟随流道42的方向突变件48，因此沿着相对于从入口44到出口40 的直线方向50仅稍微成角度(参见图3B中的角度a)的方向通过入口44 流入室46中。因此，在这个实施例中流体组合物36将更直接地从入口44 流到出口40。

注意的是，如图3B中描绘的，流体组合物36还是沿着相对于从入口44 到出口40的直线方向50仅稍微成角度的方向经由出口40退出室46。因此， 流体组合物36沿着基于速率、粘度、密度和/或流体组合物中的期望流体与 不期望流体的比率变化的方向退出室46。

应当理解的是，与图3B的实施例中流体组合物所取的更加直接的流路 相比，图3A的实施例中流体组合物36所取的更加迂回的流路以相同的流率 消耗了更多的流体组合物的能量，因此导致更大的流动阻力。如果油为期望 流体，而水和/或气体为不期望流体，那么应当理解，当流体组合物中的期望 流体与不期望流体的的比率增大时，图3A和图3B的可变流动阻力系统25 将为流体组合物36提供较小的流动阻力，并且当流体组合物中的期望流体 与不期望流体的比率减小时，可变流动阻力系统25将提供较大的流动阻力。

由于室46具有如图3A和图3B的实施例中描绘的大致圆筒形状，从入 口44到出口40的直线方向50为径向。流道42的方向突变件48的上游大 致指向相对于室46的切向(即，与从室的中心径向延伸的线垂直)。然而， 与本公开的原理一致，室46不一定为圆筒形状，并且从入口44到出口40 的直线方向50不一定为径向。

由于在这个实施例中室46具有带有中心出口40的圆筒形状，并且流体 组合物36(至少在图3A中)围绕室螺旋式行进，在流体组合物36靠近出 口时速率增加，由于入口44与出口的压力差而被驱动，室可以称为“涡流” 室。

现在另外参考图4A和图4B，代表性地示出了可变流动阻力系统25的 另一构造。图4A和图4B的构造在很多方面与图3A和图3B的构造相似， 但是至少在如下方面是不同的：流道42沿相对于方向突变件48的上游的室 46的径向延伸得更多，并且方向突变件影响流体组合物36流动而远离从入 口44到出口40的直线方向50。

在图4A中，方向突变件48影响相对高粘度、低速率和/或低密度的流 体组合物36沿着远离直线方向50的方向(例如，以与直线方向相对大的角 度A)流入室46中。因此，流体组合物36将在经由出口40退出之前围绕 室46迂回地流动。

注意的是，这与上文中描述的图3B中的情形相反，在图3B中，相对高 粘度、低速率和/或低密度的流体组合物36沿着相对于从入口到出口40的直 线方向50仅稍微成角度的方向经由入口44进入室46中。然而，图3B和图 4A中的构造的相似性在于，流体组合物36趋向于由于流道42中的方向突 变件48而改变方向。

反之，在图4B中，相对高速率、低粘度和/或高密度的流体组合物36 流过流道42到达室入口44。注意的是，在这个实施例中流体组合物36不是 密切地跟随流道42的方向突变件48，因此，沿着相对于从入口44到出口 40的直线方向50仅稍微成角度的方向通过入口44流入室46中。因此，在 这个实施例中，流体组合物36将更加直接地从入口44流到出口40。

应当理解的是，与图4B的实施例中流体组合物所取的更加直接的流路 相比，图4A的实施例中流体组合物36所取的更加迂回的流路以相同的流率 消耗了更多的流体组合物的能量，因此导致更大的流动阻力。如果气体或蒸 汽为期望流体，而水和/或油为不期望流体，那么应当理解，当流体组合物中 的期望流体与不期望流体的比率增大时，图4A和图4B的可变流动阻力系统 25将为流体组合物36提供较小的流动阻力，并且当流体组合物中的期望流 体与不期望流体的比率减小时，可变流动阻力系统25将提供较大的流动阻 力。

现在另外参考图5A和图5B，代表性地示出了可变流动阻力系统25的 另一个构造。图5A和图5B的可变流动阻力系统25在很多方面与图3A和 图3B的可变流动阻力系统25相似，但是至少在如下方面是不同的：流道 42相对于室46既不径向对准也不切向对准，并且在室入口44的上游处不存 在流道的方向突变件(尽管在其它的实施例中方向突变件可以用于流动室既 不径向对准也不切向对准的流道)。

在图5A中，相对高速率、低粘度和/或高密度的流体组合物36以相对 于从入口到出口40的直线方向50的相对大的角度A经由入口44进入室46 中。因此，流体组合物36迂回地流过室46，最终向内螺旋式行进到出口40。

流道42在室入口44的上游处具有增大流量52，但是图5A的实施例中 流体组合物36大部分在流入室46中之前不在增大流量中改变方向。然而， 在图5B的实施例中，流体组合物36具有较低的速率、升高的粘度和/或减 小的密度，并且流体组合物不利用增大流量52在经由入口44流入室46中 之前改变方向。

应当理解的是，与图5B的实施例中流体组合物所取的更加直接的流路 相比，图5A的实施例中流体组合物36所取的更加迂回的流路以相同的流率 消耗了更多的流体组合物的能量，因此导致更大的流动阻力。如果油为期望 流体，而水和/或气体为不期望流体，那么应当理解，当流体组合物中的期望 流体与不期望流体的比率增大时，图5A和图5B的可变流动阻力系统25将 为流体组合物36提供较小的流动阻力，并且当流体组合物中的期望流体与 不期望流体的比率减小时，可变流动阻力系统25将提供较大的流动阻力。

流道42相对于室46(例如，相对于室的半径)的角度可以变化，以由 此通过特定速率、粘度、密度等来产生流体的相应变化的流动阻力。另外， 可以按照需要改变增大流量52的特性(诸如尺寸、位置等)，以便改变由 系统25提供的对于特定流体流动的阻力。

现在另外参考图6A和图6B，代表性地示出了可变流动阻力系统25的 另一个构造。图6A和图6B的可变流动阻力系统25在很多方面与图3A和 图3B的可变流动阻力系统25相似，但是至少在如下方面是不同的：图6A 和图6B的构造在室46中包括结构件54，并且在室入口44的上游处不存在 流道42的方向突变件(尽管在其它的实施例中，方向突变件可以用于也在 流动室中包括结构件的系统中)。

在图6A中，相对高速率、低粘度和/或高密度的流体组合物36经由入 口44进入室46中并且受结构件54的影响而围绕室继续流动。因此，流体 组合物36迂回地流过室46，最终经由开口56随着逐渐绕过结构件54而向 内螺旋式行进到出口40。

然而，在图6B中，流体组合物36具有较低的速率、升高的粘度和/或 减小的密度。在这个实施例中流体组合物36能够在经由入口44流入室46 时更易于改变方向，使得流体组合物36经由开口56相对直接地从入口流到 出口40。

尽管流体组合物36在图6B中描绘为经由入口和出口之间的开口56从 入口44直接流到出口40，应当理解的是，当系统25中的流动阻力减小时， 流体组合物不一定从入口直接流到出口，并且开口56中的一个不一定直接 位于入口和出口之间。当系统25中的流动阻力减小时，流体组合物可能围 绕出口40存在某程度的旋转，但是流体组合物的这种旋转比如果流体组合 物具有增大的速率、降低的粘度和/或增大的密度的情况小。

应当理解的是，与图6B的实施例中流体组合物所取的更加直接的流路 相比，图6A的实施例中流体组合物36所取的更加迂回的流路以相同的流率 消耗了更多的流体组合物的能量，因此导致更大的流动阻力。如果油为期望 流体，而水和/或气体为不期望流体，那么应当理解，当流体组合物中的期望 流体与不期望流体的的比率增大时，图6A和图6B的可变流动阻力系统25 将为流体组合物36提供较小的流动阻力，并且当流体组合物中的期望流体 与不期望流体的比率减小时，可变流动阻力系统25将提供较大的流动阻力。

结构件54可以为一个或多个周向延伸叶片的形式，在叶片之间具有一 个或多个开口56。可选择地或者除此之外，结构件54可以为室46的壁中一 个或多个周向延伸凹槽的形式。结构件54可以相对于室46的壁向内和/或向 外突出。结构件54可以径向或对角地布置，成杯状等。因此，应当理解的 是，与本公开的原理一致，可以使用用于影响流体组合物36以使其围绕室 46继续迂回流动的任何类型的结构件。

在其它的实施例中，结构件54可以布置为使得结构件54将流体组合物 36的螺旋式(或者迂回的)流动转换成朝向出口40的更加直接的流动。例 如，径向取向和/或成杯状结构件可以获得这个结果。相对低密度、高粘度和 低速率的流动当遇到这种结构件时更易于改变方向。

当然，由于结构件54的存在稍微阻碍了围绕出口40的迂回流动的事实， 图6A和图6B中描绘的结构件54也可以获得这个结果(转换减小密度、升 高粘度和降低速率的流动)，并且流体组合物36的围绕出口迂回流动的任 何部分需要方向变化以便转向出口。特别地，开口56为流体组合物36提供 了改变方向以及更加直接地朝向出口40流动的机会，并且减小密度、升高 粘度和降低速率的流体更易于利用这些机会。如果期望流体(诸如油等)具 有相对高的粘度和/或相对低的密度(例如，与水相比)，那么，随着流体组 合物中的期望流体与不期望流体的比率增加，流体组合物36的围绕出口40 迂回流动的任何部分将借助于结构件54逐渐地转向出口。

尽管在图3A-6B描绘的实施例中，仅单个入口44用于将流体组合物36 送往室46，在其它的实施例中，可以按照需要设置多个入口。流体组合物 36可以同时或单独地经由多个入口44流入室46中。例如，当流体组合物 36具有相应不同的特性(诸如不同的速率、粘度、密度等)时，可以使用不 同的入口44。

现在另外参考图7A-7C，代表性地示出了可变流动阻力系统25的不同 构造中多个流动室46的各种布置。这些构造验证了可以通过组合可变流动 阻力系统25中的多个流动室46来获得某些优点。

在图7A中，图3A和图3B中描绘的类型的多个流动室46串联地连接。 流体组合物36从入口38流到第一室46a，然后从第一室的出口流到第二室 46b的入口，并且然后流到可变流动阻力系统25的出口40。

通过串联地组合相同类型的多个室46，相应地增强了流动阻力系统25 的流动阻力效果。尽管在图7A中仅描绘了两个室46a、46b，与本公开的原 理一致，可以串联地连接任何数量以及任何类型(诸如图4A-图6B中描绘 的室的其它类型)的室。

在图7B中，不同类型的室46串联地连接。在这个实施例中，第一室46a 为图3A和图3B中描绘的类型，并且第二室46b为图4A和图4B中描绘的 类型。

通过串联地组合不同类型的多个室46，可以组合不同室的流动阻力效果 来获得流过系统25的流体组合物36的特性(诸如速率、粘度、密度等)和 系统所提供的流动阻力之间的唯一关系。在图7D中描绘了该唯一关系的实 施例，并且下面更加全面地描述。

尽管在图7B中仅描绘了两个室46a、46b，与本公开的原理一致，可以 串联地连接任何类型(诸如图5A-图6B中描绘的室的其它类型)以及室的 任何组合。

在图7C中，不同类型的室46并联地连接。在这个实施例中，一个室46a 为图3A和图3B中描绘的类型，并且另一个室46b为图4A和图4B中描绘 的类型。流体组合物36不从一个室46a流到另一个室46b，而是并联地流过 两个室。

与图7B的实施例稍类似，并联地组合不同类型的多个室46可以用于获 得流过系统25的流体组合物36的特性(诸如速率、粘度、密度等)和系统 提供的流动阻力之间的唯一关系。

尽管在图7C中仅描绘了两个室46a、46b，与本公开的原理一致，可以 并联地连接任何类型(诸如图5A-图6B中描绘的室的其它类型)以及室的 任何组合。此外，由于在单个可变流动阻力系统25中流动室可以既串联又 并联地组合，室46不一定仅串联或并联地组合，而不偏离本公开的原理。

现在另外参考图7D，代表性地示出了对于流过可变流动阻力系统25的 流体组合物36而言流动阻力对粘度的曲线图。流体组合物36的粘度用作图 7D中的流体特性，以验证系统25的流动阻力如何能够随着流体特性的变化 而唯一地变化，但是应当清楚地理解，系统的流动阻力还可以关于流体组合 物的其它特性(诸如速率、密度等)唯一地变化。

在图7D的实施例中，在可变流动阻力系统25中组合了多个室46，以 便当流体组合物36中含有相对高比例的水时产生相对高的流动阻力，而当 流体组合物中含有相对高比例的气体或油时产生相对低的流动阻力。应当理 解的是，在期望产出油和气体而不期望产出水的情形下，这在烃产出井中是 相当有益的。

现在另外参考图8，为流过图6A和图6B中描绘的类型的可变流动阻力 系统25的实施例的不同流体提供了相对流率对相对压降的实施例曲线图。 在这个实施例中，使得系统25中的压差随着通过系统的流体的流率变化而 变化。

因此，通过系统25的流率提供了流过系统的阻力的便利指示器。然而， 实际上，当可变流动阻力系统25安装在井中时，系统中的压差可能在一段 时间内无显著变化。

如图8中所示，在一定的相对压降下，与通过系统的水的流率相比，油 具有通过系统25的实质较大的流率。从另一个观点看，在一定的相对流率 下，与油的相同流率下的压降相比，要求系统25中显著大的压降。因此， 为期望流体(在这个情况下为油)的流动提供较小的阻力，并且为不期望流 体(在这个情况下为水)的流动提供较大的阻力。

尽管上文已经说明了可变流动阻力系统25的各种构造，每个构造具有 与其它构造不同的某些特征，应当清楚地理解的是，那些特征相互不排他。 而是，上文描述的系统25的任何构造的任何特征可以与任何其它构造一起 使用。例如，图6A和图6B中描绘的系统25的构造的结构件54可以用于图 3A-5B以及图7A-7C的系统构造中的任一个中。

现在，可以全面地理解上述公开为调节井中流体流动的技术提供了多个 进步。当流体组合物36含有更多的不期望流体时，可变流动阻力系统25提 供流体组合物36的更大的流动阻力，并且当流体组合物36含有更多的期望 流体时，可变流动阻力系统25提供流体组合物36的更小的流动阻力。尽管 系统25在设计上相对直接、构造简单且经济以及操作的稳定性，获得了优 点。

特别地，上述公开为本技术领域提供了用于地下井的可变流动阻力系统 25。系统25可以包括流动室46，流体组合物36在井中流过流动室46。室 46具有入口44和出口40。流体组合物36沿着基于流体组合物36中的期望 流体与不期望流体的比率变化的方向经由入口44进入室46。

在上述实施例中，流体组合物36可以仅经由入口44流入室46中。在 其它的实施例中，可以存在通往室46的多个入口44。

系统25还可以包括流道42，所述流道42将流体组合物36引导到入口 44。流道42可以在入口44的接近处具有方向突变件48。

方向突变件48的上游处的流道42可以相对于室46大致径向对准或者 可以相对于室46大致切向对准。在其它的实施例中，流道42可以既不相对 于室46径向对准也不相对于室46切向对准。

系统25可以包括至少一个结构件54，至少一个结构件54影响流体组合 物36的在入口44和出口40之间迂回流动的任一部分以便保持这种迂回流 动。结构件54可以包括叶片和凹槽中的至少一个。结构件54可以相对于室 46的壁向内或向外突出。结构件54可以具有至少一个开口56，所述开口56 容许流体组合物36从入口44直接流到出口40。

系统25可以包括至少一个结构件54，至少一个结构件54影响流体组合 物36的在入口44和出口40之间迂回流动的任一部分以便更加直接地朝向 出口40流动。流体组合物36的部分可以逐渐地受到结构件54的影响，以 便随着流体组合物36的粘度升高、随着流体组合物36的密度减小、随着流 体组合物36中的期望流体与不期望流体的比率增大、和/或随着流体组合物 36的速率下降而更加直接地朝向出口40流动。

流体组合物36可以随着流体组合物36的粘度升高、随着流体组合物的 速率下降、和/或流体组合物的密度增大而从入口44更加直接地流到出口40。 优选地，随着期望流体与不期望流体的比率增大，流体组合物36从入口44 更加直接地流到出口40。

直线方向50可以在入口44和出口40之间延伸。流体组合物36经由入 口44进入室46的方向可以相对于直线方向50成角度，所述角度(诸如角 度A和a)取决于流体组合物36的特性。

上述公开还描述了一种井系统10，所述井系统10可以包括可变流动阻 力系统25，流体组合物36通过所述可变流动阻力系统25在井下管柱22和 环绕井系统10的井筒12的地层20之间流动。可变流动阻力系统25可以包 括流动室46，所述流体组合物36流过所述流动室46，室46具有出口40和 仅一个入口44。流体组合物36可以随着流体组合物36中的期望流体与不期 望流体的比率增大而从入口44更加直接地流到出口40。

流体组合物36可以沿着基于流体组合物36中的期望流体与不期望流体 的比率变化的方向经由入口44进入室46中。优选地，直线方向50在入口 44和出口40之间延伸，并且流体组合物36经由入口44进入室46的方向相 对于直线方向50成角度，所述角度取决于流体组合物36中的期望流体与不 期望流体的比率。

而且上述公开描述了一种可变流动阻力系统25，所述可变流动阻力系统 25可以包括流动室46，流体组合物36在井中流过所述流动室46。室46具 有入口44、出口40以及至少一个结构件54，所述至少一个结构件54影响 流体组合物36的在入口44和出口40之间迂回流动的部分，以便保持这种 迂回流动。

结构件54可以逐渐地影响流体组合物36的在入口44和出口40之间迂 回流动的部分，以便随着流体组合物36中的期望流体与不期望流体的比率 增大、随着流体组合物的粘度升高、随着流体组合物的密度增大、和/或随着 流体组合物的速率下降而更加直接地朝向出口40流动。

应当理解的是，上述各个实施例可以在各个取向上以及在各种构造中使 用，各个取向诸如倾斜、倒置、水平、垂直等，而不偏离本公开的原理。图 中所示的实施方案仅被描绘和说明为本公开的原理的有用应用的实施例，本 公开的原理不限于这些实施方案中的任一特定细节。

当然，在仔细考虑代表性实施方案的上述说明时，本领域技术人员将易 于领会到，可以对这些特定的实施方案进行许多改进、添加、替代、删除、 和其它的改变，并且这些改变在本公开的原理的范围之内。因此，前述详细 的描述应当清楚地理解为仅通过示例和实施例的方式给出，本发明的主旨和 范围由所附权利要求及其等同内容唯一地限定。