CN103452536A - 具有可外部配置的流动端口的入流控制装置 - Google Patents

Abstract

一种完井单根（100），其具有防砂套（120）和入流控制装置（130）。所述套（120）使过滤过的流体与入流控制装置（130）的壳体联通。流动装置（170）将中心管的流动开口（118）与壳体中的过滤过的流体隔离。流动装置（170）在装置的壳体上从外部是可接近和操作的以选择性地配置流动装置（170）打开或关闭。

Description

具有可外部配置的流动端口的入流控制装置

背景技术

在松散地层中，水平井和斜井通常是利用具有一体成型的防砂筛管的完井系统完成的。为了控制产生的流体的流动，防砂筛管可以使用入流控制装置（ICD）——在Brekke等人的美国专利号5,435,393中披露了入流控制装置的一个示例。入流控制装置的其他示例也是可用的，包括从Weatherford International可获得的FloReg ICD、从Baker Hughes可获得的

ICD、可以从Schlumberger获得的ResFlow ICD以及可以从Halliburton获得的

ICD。（EQUALIZER是Baker Hugher Incorporated的注册商标，EQUIFLOW是Halliburton Energy Services Inc.的注册商标）

例如，图1中的完井系统10具有配置在井孔12中的完井管柱14上的完井筛管单根50。一般地，这些筛管单根50用于在正如上面指出的松散地层中通过的水平井孔和斜井孔，在各个单根50之间可以使用封隔器16。在开采期间，从井孔12开采的流体通过筛管单根50沿完井管柱14向上到达地表钻机18。筛管单根50将开采的流体中的微粒和其他颗粒留在外边。这样，筛管单根50可以减轻对元件的破坏、完井系统10中的泥浆结块以及与开采的流体中存在的微粒和颗粒有关的其他问题。

翻到图2A-2C，分别以侧视图、局部剖视侧视图和细节视图示出了现有的完井筛管单根50。筛管单根50具有中心管52，该中心管52带有防砂套60和设置其上的入流控制装置70。中心管52限定了通孔55并且一端上具有转换接头56用于连接到另一个单根等。另一端54可以连接到完井管柱上的另一个单根的转换接头（未示出）。在通孔55内部，中心管52限定了管端口58，所述入流控制装置70布置在该管端口58中。

单根50布置在开采管柱（14，图1）上，其具有一般安装在入流控制装置70上游的筛管60。这里，入流控制装置70与可以从Weatherford International获得的FloReg入流控制装置（ICD）类似。正如在图2C中最佳示出的，该装置70具有在管端口58的位置上围绕中心管52布置的外套筒72。第一端环74用密封元件75密封到中心管52，第二端环76连接到筛管60的端部。总的来说，套筒72在中心管52周围限定了环形空间，该环形空间将管端口58与防砂套60联通。第二端环76具有流动端口80，其将套筒的内部空间86与筛管60分开。

为此，防砂套60布置在中心管52的外部周围。如图所示，所述防砂套60可以是绕丝筛管，其具有沿着中心管52纵向布置的杆或肋64，丝线62的绕组缠绕在其周围以形成各个狭缝。来自于周围井孔环空的流体可以通过环形间隙并且在防砂套60与中心管52之间运行。

在内部，入流控制装置70具有布置在流动端口80中的喷嘴82。这些喷嘴82限制从筛套60筛过的流体流入装置的内部空间86中并在流体中产生压降。例如，入流控制装置70可以是十个喷嘴82。操作人员在地表上将许多这些喷嘴82设置成打开以配置该装置70以给定的工具用在井下。这样，该装置70可以根据打开的喷嘴82的数量沿着筛套60产生可配置的压降。

为了配置该装置70，可以将销84选择性地放置在喷嘴82的通路中以将它们关闭。这些销84一般是通过捶击就位的，具有紧密的干涉配合并且利用虎钳夹口夹紧所述销84然后捶击虎钳夹口以迫使所述销84从喷嘴82出来来将其移除。这些操作需要预先离开钻机执行以便于不占用宝贵的钻井时间。因此，操作人员必须在架设钻机之前预先确定入流控制装置70如何预先配置并布置在井下。

当单根50如图1中所示用在水平井孔或斜的井孔中时，入流控制装置70配置成产生特定的压降以有助于使流动沿着完井管柱14均匀分布并且防止在跟部形成水锥。总的来说，装置70堵塞开采以沿着井孔12的水平或倾斜部分形成均匀的压降模式。

尽管现有技术的入流控制装置70是有效的，但是对于井孔能够精确地配置压降以满足给定装置的需要并根据需要能够容易地配置压降是所需的。

因此本发明的主题旨在克服或者至少减小上述一个或多个问题的影响。

发明内容

一种防砂装置，其可以是完井管柱单根，其具有中心管，该中心管具有用于将开采流体输送到地表的孔。为了防止砂粒和其他微粒通过中心管的开口到达所述孔，可以在中心管上设置筛管以用于对从周围井孔开采的流体进行过滤，不过并不总是需要使用筛管。设置在中心管上的壳体限定了与从筛管筛过的流体流体联通的壳体腔室。在开采期间，流体通过筛管，进入壳体腔室，并最终通过中心管的开口进入中心管的孔中。

为了控制流体的流动并且形成适合于沿着筛管单根的均匀流动的所需的压降，布置在单根上的流动装置控制流体从壳体的腔室到中心管中开口的联通。在一个实施方式中，该流动装置包括具有喷嘴的一个或多个流动端口。可以设置许多流动端口和喷嘴以对于特定的实施来控制流体联通，这些喷嘴可以配置成通过使用例如销来允许流动或阻止流动。

为了配置将允许流动的喷嘴的数量，该流动装置可在外面配置在壳体上以选择性地控制从筛管到中心管开口的流体联通。例如，每个流动装置可以在打开和关闭状态之间进行配置。为了配置这些流动装置，可以从外部接近和操作它们而不需要移除壳体元件或类似物。

在打开状态中，该流动装置允许流体在筛管与至少其中一个开口之间流动。正如将会意识到的，根据所述流动装置，该打开状态可以是完全打开状态或者部分打开状态。在关闭状态中，所述流动装置阻止流体在筛管与所述至少一个开口之间流动。同样地，该关闭状态可以是完全关闭或部分关闭状态。一般地，该流动装置可以在至少两个状态之间配置并且如果需要可以具有任何数量的中间状态。

在一个示例中，该流动装置是布置在壳体中的阀。该阀可以是其中限定有孔的球阀。可以在壳体上在外部接触球阀的阀杆，因此球阀的转动可以使所述孔指向打开或关闭状态。

在另一个示例中，该流动装置可以是相对于流动端口从外面可插入到壳体中的止挡件。所述止挡件可以是旋入壳体中的外部开口中的销或插塞以便于所述止挡件的一部分插入流动端口中并且截断其中的流体联通。为了配置流体端口打开，流动装置使用连接到壳体中的外部开口的帽代替所述止挡件。当将所述帽连接到壳体时，其将流动端口与外部开口的流体联通截断，但是流动仍然可以通过壳体的流动端口。

入流控制装置的流动端口可以使用喷嘴，所述止挡件、销或插塞的一部分插入所述喷嘴以截断流过流体端口的流体流。除了用在流动端口中的喷嘴之外，该流动装置可以使用其他特征来限制流动并产生所需的压降，包括管、毛细管、阀机构、旋绕通路、弯曲通路等等。

前面的概述并不旨在概括本发明的每个潜在的实施方式或者每个方面。

附图说明

图1图示了具有布置在井孔中的多个完井筛管单根（screen joint）的完井系统。

图2A图示了根据现有技术的完井筛管单根。

图2B以局部剖视图图示了现有完井筛管单根。

图2C图示了用于现有完井筛管单根的入流控制装置上的细节

图3A图示了具有根据本发明的入流控制装置的完井筛管单根。

图3B以局部剖视图图示了所披露的完井筛管单根。

图3C图示了所披露的入流控制装置的细节。

图3D图示了所披露的完井筛管单根的一部分的透视图。

图3E图示了沿着图3B的线E-E的所披露的完井筛管单根的端部截面。

图4图示了用于所披露的入流控制装置的可外部配置的流动装置的细节。

图5图示了用于中心管（basepipe）的替代性入流控制装置。

图6A-6D图示了使用用作流动装置的其他阀机构的入流控制装置的部分。

图7A-7D分别以局部剖视图、细节图、透视图和端部剖视图图示了具有根据本发明的另一个入流控制装置的完井筛管单根。

图8A-8D分别以局部剖视图、细节图、透视图和端部剖视图图示了具有根据本发明的又一个入流控制装置的完井筛管单根。

图9A以剖视图图示了具有销和帽装置的入流控制装置。

图9B示出了安装在用于图9A的销和帽装置的壳体开口中的帽。

图10以剖视图图示了具有另一种销和帽装置的入流控制装置。

图11以剖视图图示了具有用于弯曲通路的销和帽装置的入流控制装置。

图12以剖视图图示了具有用于另一种弯曲通路的销和帽装置的入流控制装置。

具体实施方式

正如上面参照图2A-2C讨论的，现有入流控制装置70必须拆卸并打开，这样操作人员可以通过将销敲入端口中或者从端口拔出来而将流动端口配置成打开或关闭。然后需要重新组装该装置70，这样其才可以被使用。

图3A-3E中示出的本发明的完井筛管单根100可以克服现有完井筛管单根的局限性。在图3A中以侧视图、图3B中以局部剖视图、图3C中的细节视图、图3D中的局部透视图和图3E的端部剖视图示出了完井筛管单根100。该完井筛管单根100可以用在比如上面参照图1描述的完井系统中，因此在这里不再重复这些细节。

对于该完井筛管单根100，入流控制装置130安装在中心管110上并且与防砂套或筛管120联通。所述中心管110限定了用于输送开采流体的通孔115，且限定了用于将开采的流体从中心管110外部引入所述通孔115中的流动开口118。为了将单根100连接到完井系统的其他元件，所述中心管110一端上具有转换接头116，同时另一端114可以连接到另一个中心管的转换接头（未示出）。

为此，布置在中心管110外部周围的防砂套120使用本领域中公知并使用的任何种类的筛管组件，以便于可以针对具体的实施方案而选择性地配置完井筛管单根100的流动特性和防砂能力。一般来讲，筛管套120可以包括一个层或多个层，包括丝线缠绕物、多孔金属纤维、烧结层叠物、预封装介质等等。

例如如图3A-3C中所示，所述套120可以是绕丝筛管，其具有沿着中心管110纵向布置的杆或肋124，丝线122的绕组缠绕在所述杆或肋周围。丝线122形成了用于过滤开采流体的各种狭缝，纵向肋124形成了作为排放层操作的通道。所述套120可以使用其他类型的筛管组件，包括金属网筛、预封装筛、保护壳筛、可膨胀砂筛、或者具有其他结构的筛。

在开采期间，来自于周围井孔环空的流体可以进入防砂套120并且可以沿着防砂套120与中心管110之间的环形间隙移动。筛管套120的外边缘具有封闭的端环125，阻止被过滤流体通过。而是，在所述套120与中心管110的间隙中的被过滤流体移向敞开的端环140以进入布置在中心管110上的入流控制装置130。

入流控制装置130在流动开口118的位置处布置在中心管110上。正如图3C中最佳示出的，入流控制装置130具有敞开的端环140（上面指出的），该端环抵靠筛管套120的内边缘，壳体150靠近所述端环140布置。

壳体150具有圆柱形套筒152和布置在中心管110周围的流动环160。该圆柱形套筒152被支撑在端环140和流动环160上以围成一壳体腔室155。对于该组件，套筒152固定到端环140和流动环160，端环140和流动环160固定到中心管110。这样，入流控制装置130可以永久地固定到中心管110，壳体150不再需要O形环或其他密封元件。这种形式的结构当布置在井下时可以提高装置130的寿命。

因为是敞开的，所以端环140具有内部通道、槽口或通路142，其可以部分地安装在所述套120的内边缘上，如图3C中所示。在使用期间，这些通路142允许通过所述套120过滤过的流体通过敞开的端环140到达壳体腔室155。同样正如在图3D的暴露式透视图中示出的，通路142之间的壁或分隔件144将敞开的端环140支撑在中心管110上并且可以在制造期间被连接到中心管的外表面。将会意识到的是敞开的端环140可以以其他方式配置供流体从中流过的开口。

图3D-3E披露了流动环160的另外的细节并且示出了过滤过的流体流（即“入流”）如何可以到达中心管的开口118。限定在流动环160中的流动端口164与所述环160的一个或多个内腔室（165：图3C）联通。进而，所述一个或多个内腔室165与中心管的开口118联通。

在操作中，例如，来自于筛管套120的过滤过的流体可以在壳体腔室155中混合。接着，每个流动端口164可以将来自于壳体腔室155的混合后的、过滤过的流体输送到所述一个或多个内腔室165，内腔室165使流体与中心管的开口118联通。

为了配置过滤的流体如何可以通过开口118进入中心管110，所述流动环160具有限制过滤过的流体从壳体腔室155流到中心管的开口118的流动的一个或多个流动装置170A。总的来讲，流动装置170A可以包括流动端口、收缩孔、喷嘴、管、虹吸管或者控制并限制流体流动的其他这样的流动特征。这里，每个流动装置170A包括在流动环160中的流动端口164，每个端口164优选地具有可调节阀180A。（尽管所有的端口164都具有阀180A，但是也可以仅有一个或多个端口具有阀180A而其他端口164具有永久打开的喷嘴，或者也可以是其他类似情形。）端口164和阀180A一起或者单独地限制过滤过的流体的流动并且在流体装置170A两侧产生压降以达到这里讨论的目的。

在图3C中示出了流动环160中其中一个流动装置170A的细节。流动端口164限制过滤过的流体从壳体腔室155通向与流动端口164相关联的一个或多个内腔室165的通道。该内腔室165基本是限定在流动环160的内表面中的凹腔并且允许来自流动端口164的流体流与中心管的开口118联通。凹腔腔室165可以与一个或多个流动端口164联通或不能与一个或多个流动端口164联通；并且，在当前配置中，所述腔室165不彼此联通。其他配置也是可行的。

可以经由流动环160中的外部开口167够到和操作可调节阀180A以打开或关闭通过流动端口164的流体通路。图4中示出了阀180A的细节。阀180A是球阀，其具有向下装在流动环160的外部开口167中并且置于流动端口的端部之间的球体180。优选地，球阀180A是由抗腐蚀材料构成的，比如硬质合金，以防止流动引起的腐蚀。密封材料184可以接合在球阀180A周围以密封在其周围流动的流体，球阀180A的阀杆181可以延伸超出通过螺纹连接或者以其他方式固定在流动环160外部开口167中的保持器186，以保持该球阀180A。密封元件184可以由聚合物或者其他合适的材料构成。

可以用工具（例如平头螺丝刀、Allen扳手等等）从流动环（160）的外部够到并操作露出的阀杆181，因此可以转动球阀180A将其打开或关闭，而不需要打开或移除壳体150的哪一部分。这种转动使球阀180A中的孔182的取向与流动端口164一致或不一致。一般来说，要完全打开和关闭所述阀180A，转四分之一圈可能就足够了。如果需要的话，可以转一圈的一部分来以中间状态打开和关闭所述阀180A，以用于部分地限制流动。

当阀180A完全关闭并且孔182不与流动端口164联通时，流体流不能通过流动端口164到达中心管的开口118。当阀180A（完全或至少部分）打开时，通过流动端口164的流体流通过所述孔182到达中心管的开口118，因此该流体流可以进入中心管的孔115。打开的球阀180A中的孔182可以用作流动喷嘴，以在由流动端口164本身提供的任何流动限制之外限制流动。因此，所述孔182的内径可以根据需要针对将要遇到的具体流体和要产生的压降而设定。

为了配置图3A到4的入流控制装置130，通过将所需数量的阀180A转动到打开位置而将一组阀180A打开。将其他阀180A转动到关闭位置。通过配置具有打开的阀180A的流动装置170A的数量，操作人员可以配置入流控制装置130，以在给定实施方案中产生需要的特定压降。

作为一个示例，流动环160可以具有多个（例如十个）流动装置170A，不过它们在给定的实施期间均可以不打开。这样，操作人员可以通过一到十个打开的流动装置170A的任一个来配置通过入流控制装置130到达中心管的开口118的流体流，因此入流控制装置130允许更少的入流并且可以沿着筛管套120产生可配置的压降。如果一个阀180A打开，那入流控制装置130可以在装置130两侧以增加的流速产生增加的压降。打开的阀180A越多，就可以具有越多的入流，但是相对于流速增加时的情形该装置130呈现出越不明显的压降增加。

在布置于入流控制装置130周围的各种流动装置170A中，一些装置170A的孔182可以限定不同于其他装置170A的孔的特定的流动面积、直径或者其他流动限制特性。例如，第一半的流动装置170A可以具有带有第一尺寸的孔182。另一半的流动装置170A——优选地交替布置——可以具有带有第二、更小尺寸的孔182。因此，打开第一半流动装置170A同时另二半保持关闭可以配置第一流动模式，打开所述另一半流动装置170A同时第一半保持关闭可以配置第二流动模式，打开所有流动装置170A可以配置第三流动模式。同样地，打开各个流动装置170A中的不同的一些可以产生另外的流动模式。

此外，由于这里披露的流动装置170A可以安装在外部开口167中并且由保持器186等保持，所以操作人员可以切换各个流动装置170A并且选择那些具有特定流动面积、直径或者其他流动限制特性的流动装置。流动装置170A的这种互换的特性使操作人员具有针对特定实施方式配置入流控制装置130的额外能力。

与传统的拆卸入流控制装置、利用锤击销配置喷嘴打开或关闭、重新组装这些装置以及然后小心地布置这些装置以用于放置在钻机上的实践相反，具有可以从壳体150外部接近并操作的可从外部进行配置的流动装置170A的该入流控制装置130可以减少组装步骤的数量、节省时间并且避免可能的出错。此外，钻机处的操作人员在布设入流控制装置130时具有更多的灵活性并且可以根据环境要求配置流动装置170A。

一旦配置好，入流控制装置130在井下操作期间就在所述环空与管柱内部之间产生压降。产生的压降取决于流体密度和流体粘性，因此所述装置130可以阻止水产生并且通过堵塞水的产生以及破碎任何产生的微粒来促进碳氢化合物的开采。特别地，流动端口164和/或阀孔182对于流过其中的流体流的粘性差可以相对不太敏感，而对流体的密度敏感。当从井孔开采流体时，开采出的流体流过打开的阀180A，其形成了保持被堵塞的水的更高密度的压降。如果在开采期间没有发生水穿透事件，那入流控制装置130将优选地产生呈非水的开采流体的碳氢化合物。

流动装置170A的流动端口164也优选地沿着中心管110轴向地限定，因此流体流平行于中心管的轴线流动，其沿着开采管柱均匀地分布。在端部中，入流控制装置130可以调节由均匀储层中的流体摩擦损失造成的或者由不均匀储层中的渗透性变化造成的入流的不平衡。

总之，靠近所述套120安装在完井筛管单根100上的入流控制装置130可以控制开采流体的流动。在操作期间，来自于井孔环空的流体流通过筛管套120，过滤过的流体沿着中心管110在环形间隙中到达该入流控制装置130。到达所述套120的端部的过滤过的流体流通过敞开的端环140到达入流控制装置130，其中打开的流动装置170A限制筛管流体流向着中心管110中的流动开口118的流动。

在上面讨论的配置中，入流控制装置130用在靠近筛管120端部的单根50上。图5示出了具有入流控制装置130但不使用筛管的中心管110的替代性配置。（在图5中使用相同的附图标记来指代上面配置中相似的元件，以便于在这里不再重复那些元件的描述。）相反，布置在中心管110上的入流控制装置130接收围绕中心管110的流体而不对其进行过滤。这种配置可以用在其中防砂不是问题的一些完井中。如果需要，可以使用罗网或其他过滤器（未示出）来获得对流体的某种过滤。在操作期间，如果选定的流动装置170A的外部可配置的阀180A配置成打开，那周围的流体通过流动环160中选定的流动端口164。经过打开的阀180A的所述流体进入形成在流动环160中的内腔室165中。所有的流动端口164可以与其自己的内腔室165联通，或者每个可以与共用的内腔室165联通。腔室165的流体通过开口118进入中心管110。

在前面的配置中，阀180A具有流动限制特征，以便于所述孔182用作喷嘴来限制经过流动端口164的流体流。作为一个替代方式，流动限制特征可以与用于控制经过流动端口164的流体流的阀分开。例如，图6A-1和6A-2示出了流动环160的一部分，其就像在图4-5的配置中那样，阀180A打开（图6A-1）和关闭（图6A-2）。不过与之前的阀180A不同的是，用于图6A-1和6A-2中的该流动装置170A的阀180A限定了基本与流动端口164具有相同尺寸的孔182。为了限制流体流，流动端口164包括与阀180A分开的流动喷嘴163。同样的配置可以与这里披露的其他阀一起使用，而不仅仅是这里示出的具体球阀180A一起使用。

在上面描述的配置中，使用球阀180A的流动装置170A可以在壳体150中的外部开口167中转动，以打开或关闭流过流动端口164的流体流。可以使用其他类型的阀和封闭机构，包括但不局限于闸式阀、蝶阀和销或插塞机构。

例如，图6B-1和6B-2示出了用于入流控制装置（130）的流动装置170B的一部分。这里流动装置170B使用蝶阀机构，其被示出是打开的（图6B-1）和关闭的（图6B-2）。蝶阀180B具有盘或挡片181，所述挡片安装在使所述挡片相对于用作流动通路的孔转动的杆或轴185上。这里，所述孔使用流动喷嘴183，所述挡片181安装其中以转动。

至于组装，流动装置170B可以以多种方式构造。简言之，流动喷嘴183可以具有将所述挡片181和轴185保持在其中的配合元件，该组件可以安装在壳体的外部开口167中，以由借助螺纹拧入开口167中的保持器186保持其中。可以使用许多其他形式的组件。

轴185的远端延伸超出保持器186，因此可以使所述挡片181在喷嘴183的敞开空间内部转动。在所述挡片181转动成与流动通路一致的情况下，如图6B-1中所示，流体可以通过喷嘴183，喷嘴183限制流体流动并且形成压降。在所述挡片181转动至面对流动通路的情况下，如图6B-2中所示，所述挡片181可以截断通过喷嘴183的流动。

图6C-1和6C-2示出了使用闸式阀机构的另一种流动装置170C的一部分，其被示出是打开的（图6C-1）和关闭的（图6C-2）。闸式阀180C具有相对于用于流动通路的孔可移动的板或闸187。同样地，所述孔使用流动喷嘴183，所述闸187安装在喷嘴183中以移动，所述喷嘴183可以以与上面类似的方式组装并且由保持器186保持。闸187在喷嘴183内部相对于喷嘴183的调节可以改变可经过喷嘴183的流体的流动。所述调节使用螺旋拧入所述闸187中的螺钉189，从而转动螺钉189将在螺钉189的长度上升起或降下所述闸187以调节获得的通过喷嘴183的流动通路。

在所述闸187在喷嘴183中向下运动的情况下，如图6C-1中所示，当流体流通过喷嘴183时流体流可以通过闸187中的开口。当所述闸187在喷嘴中向上运动的情况下，如图6C-2中所示，所述闸187阻挡通过喷嘴183的流动通路。所述闸式阀180C以及上面的蝶阀180B可以进一步配置成当在外部调节阀180B-C时产生部分流动，因为所述阀180B-C可以调节通过它们获得的流动通路的尺寸。此外，所述阀180B-C将优选地是抗腐蚀的。为了便于说明阀180B-C，没有示出各种密封件、紧间隙和用于流动装置170B-C的阀机构的其他细节，但是正如将能理解的那样在给定的实施方案中将会存在。

正如上面指出的，可以在本发明的入流控制装置130的流动装置170中使用其他封闭机构。为此，图6D－1和6D－2示出了使用插塞式阀机构的另一种流动装置170D的一部分，其被示出是打开的（图6D-1）和关闭的（图6D-2）。第一销或插塞180D-1布置在外部开口167中，但是不截断流动端口164。例如，第一插塞180D-1不与布置在流动端口164中的下基座188接合。第一插塞180D-1可以螺纹拧入外部开口167中并且可以由弹簧夹（未标记）保持并且由密封元件（未示出）密封。同样地，流动喷嘴163用在流动端口164中以限制流动。为了在装置170D处于打开状态下可以调节限制性能，可以使用不同尺寸的第一插塞180D-1来限制流动端口164中的流动通路。

为了关闭如图6D-2中示出的装置170D，第二销或插塞180D-2布置在外部开口167中并接与所述下基座188接合以截断流动端口164。如前所述，该插塞180D-2可以螺纹拧入外部开口167中并且可以由弹簧夹（未标记）保持并由密封元件（未示出）密封。为了便于对所述插塞180D-1和180D-2的说明，没有示出各种密封件、紧间隙和流动装置170D的机构的其他细节，但是正如将会意识到的是在给定的实施方案中它们将会存在。

继续参见流动装置的替代性形式，图7A-7D分别以局部剖视图、细节图、透视图和端部剖视图示出了另一种完井筛管单根100，其具有根据本发明本发明的另一种入流控制装置130。（单根100和装置130的许多元件与上面描述的类似，因此这里不再重复对它们进行描述。）该入流控制装置130具有流动装置170D，该流动装置170D使用具有可更换的止挡件和帽装置的封闭机构，而不是象上面描述的可调节阀，以控制通过装置130的流体流动。

这里，筛管套120的相对端具有闭合的端环125。因此来自所述套120的过滤过的流体通过敞开的端环140进入单个壳体腔室155。然后流动装置170D控制流体从壳体腔室155向着与中心管开口118联通的内腔室或凹腔165的流动。特别地，限定在壳体流动环160中的流动端口164可以使流体与内腔室165联通，流动装置170D可以从外部配置成选择性地接通或截断通过这些流动端口164的流体联通。

在图7D中示出的流动环160中，每个流动端口164具有轴向部164a和切向部164t。轴向部164a接收来自于壳体腔室（155：图7B）的流体流，切向部164t将流体流输送至与流动端口164相关联的内腔室165。可经由外部开口167接近和操作的销190经螺纹拧入开口167中以便于销的远端接合布置在切向部164t中的元件192。尽管示出了销190，但是可以使用任何其他止挡件、插塞、螺钉等等。

当将所述销190插入并拧紧时，截断通过所述端口164的流体流。当没有所述销190并且外部开口167是用帽194关闭时，流动装置170D打开，通过流动端口164的流体流可以进入内腔室165。正如所示出的，销190和帽194可以螺纹拧入外部开口167中，但是它们同样可以以其他方式固定在其中。流动端口164中的元件192可以起到用来限制流动的喷嘴和用于接合销190的密封件的双重目的。将销190拧入外部开口167中将会推动销的远端进入该元件192中以截断流体流。然而，如果没有销190的话，优选地由抗腐蚀材料构成的元件192用作用于限制过滤过的流体通过流动端口164的流动并形成压降的喷嘴。

在另一个示例中，图8A-8D分别以局部剖视图、细节图、透视图和端部剖视图图示了具有根据本发明的另一种入流控制装置130的完井筛管单根100。（单根100和装置130的许多元件与上面描述的类似，因此这里不再重复对它们进行描述。）在该入流控制装置130中，流动装置170E使用与上面类似的销和帽装置，但是流动端口164是成列布置的而不是切向布置的。为了改进从外部的可接近性和可操作性，成列流动端口164优选地相对于单根100的主轴线偏移一小角度（例如2°），如图所示。

正如上面表示的，可以经由外部开口167接近流动装置170E的销190。所述销190螺纹拧入所述开口167中以便于所述销的远端接合布置在流动端口164中的密封/喷嘴元件192。当将销190插入并拧紧时，截断通过端口164的流动。当没有销190时，可以用帽（例如194：图7D）截断外部开口167，因此流体流可以通过流动端口164并且不从外部开口167流出。

图9A以剖视图示出了具有又一种销和帽装置的流动装置170F的入流控制装置130。该入流控制装置130靠近筛管套120安装并且使用与筛管套120流体联通的腔室155。（同样地，入流控制装置130的许多元件与上面描述的类似，因此这里不再重复对它们进行描述。）

在该配置中，来自于所述套120的流体穿过敞开的端环140中的开口142而进入腔室155中。一旦在腔室155中之后，过滤过的流体流过布置在中心管110的开口118中的打开的流动装置170F。在该结构中，这些流动装置170F限制流体直接从壳体腔室155流过所述开口118。为了控制流动，这些流动装置170F可以具有象上面描述的配置中那样的密封/喷嘴元件192和销190的双重功能。可以从壳体150外部接近并操作所述销190以便于可以从外部配置该装置130。对于那些旨在保持打开的喷嘴192，操作人员将帽194安装在壳体的开口167中，如图9B中所示。

中心管开口118可以具有十个流动装置170F以便于来自于所述套120的流动可以根据流动装置170F的配置情况被供应通过一到十个流动装置170F。因为所述腔室155处在储层压力下，所以这里用在该配置中的图9B的帽194可以不需要比其他结构更牢固。通过根据本发明教导的合适的修改，可以将比如上面讨论的阀机构用在图9A的位置中。

图10示出了一种替代方式。这里，流动装置170G在敞开的端环140中以限制过滤过的流体直接从筛管套120流入壳体腔室155——壳体腔室中的流体然后可以通过开口118。销190同样从壳体150外部插入喷嘴/密封元件192中以截断流体流。对于旨在保持打开的那些喷嘴192，操作人员象前面一样将帽（194：图9B）安装在壳体的开口167中。

尽管这些流动装置170G使用销和帽装置来控制流体流过喷嘴192，将会意识到的是，根据本发明的教导，结合到端环140（如图10中所示）中的流动装置170可以使用上面讨论的任意一种阀机构（例如阀180A-C）。

在上面的实施方式中，入流控制装置130使用流动端口164、喷嘴192和/或阀机构来控制并限制与中心管的开口118的流体联通并且形成所需的压降。可以使用另外的特征来控制流动并形成压降，包括收缩孔、管、虹吸管或者其他这样的特征。例如如图11-12中所述，入流控制装置130可以使用旋绕的通路或弯曲的通路来控制并限制从壳体腔室155到中心管的开口118的流体联通。

在图11中，入流控制装置130使用布置在中心管110上的、用于提供旋绕通路或弯曲通路的螺旋肋200来控制并限制来自筛管套120的过滤过的流体的流动。所述肋200在中心管的开口118附近布置在中心管110上并且延伸到壳体150的内部。限制环197可以形成初始的窄环形间隙以同样限制流动。（作为肋200的替代方式，弯曲通路可以使用多个这样的限制环197。）

这种配置中的开口118具有可以借助正如为该流动装置170H示出的销190从外部密封的元件195。（这些元件195起到了密封元件的作用并且可以是喷嘴，不过它们也可以不一定是这样。）对于那些要保持打开的开口118，可以象前面一样用帽（194：图9B）封闭壳体150中的外部开口167，使相关联的开口118打开，用于使流体流进入中心管的孔115中。

在图12中，入流控制装置130还使用多个肋210，用于形成在入流控制装置130中的旋绕通路或弯曲通路。这里，布置在中心管110上的肋210形成分段的凹腔或腔室，并且肋210中的槽口212限制在腔室之间的流体流动。同样地，这些肋210靠近中心管的开口118布置在中心管110上并且延伸到壳体150的内部。这种配置中的开口118也具有可以由正如为该流动装置170I示出的销190从外部密封的元件195（其可以是或可以不是喷嘴）。对于那些要保持打开的喷嘴192，可以象前面一样用帽（194：图9B）封闭壳体150中的外部开口167，使相关联的喷嘴192打开，以用于使流体流进入中心管的孔中。

在图11-12的入流控制装置中，针对来自于筛管套120的流体流构造了旋绕通路或弯曲通路。使用接合一个端环140B并利用锁定丝线146固定到另一个端环140的套筒152可以将这些装置130的壳体150从中心管110移除，如图所示。这里披露的其他入流控制装置130也可以具有可移除的壳体；不过正如上面表述的，这可以不是必要的。

优选的以及其他实施方式的之前的描述并不旨在限定或限制由申请人设想的创造性原理的实用性范围。将会意识到的是根据本发明的教导，可以单独地、或与所披露的主题的任何其他实施方式或方面中的任何其他所述特征相结合地使用根据所披露的主题的任何实施方式或方面在上面描述的特征。

这里所披露的用于入流控制装置130中的任一个的各种流动装置170中的任一个可以由其他流动装置170的任一个替代。此外，用于入流控制装置的任一个的各种流动装置170的任一个可以结合其他流动装置170的任一个使用，以便于流动装置170的混合配置可以用在相同的入流控制装置130上。

在本描述中，已经披露了入流控制装置130包括流动装置170以控制过滤过的流体从井孔到管柱的孔的流动。正如这里可以理解的，入流控制装置130是流动装置的形式并且因此可以被称为“流动装置”。同样，流动装置170是入流控制装置的形式并且因此可以被称为“入流控制装置”。

交换披露包含在这里的创造性原理，申请人所有的专利权利由所附的权利要求提供。因此，所附的权利要求旨在包括对全部范围的修改和替换，它们在如下的权利要求或等价方式的范围内。

Claims (34)

1.一种用于井孔的流动控制设备，包括：

中心管，其具有用于输送流体的孔并且限定用于使流体与所述孔联通的至少一个开口；以及

至少一个流动装置，其布置在中心管上并且使中心管外部的流体与限定在所述中心管中的所述至少一个开口联通，

所述至少一个流动装置的至少一部分能够从该流动控制设备的外部接近和操作，所述至少一个流动装置能够从外部进行配置并且选择性地控制中心管外部的流体向着限定在所述中心管中的所述至少一个开口的流动。

2.根据权利要求1所述的流动控制设备，还包括布置在中心管上的筛管，所述筛管过滤所述中心管外部的流体并且使该流体与所述至少一个流动装置联通。

3.根据权利要求1所述的流动控制设备，其中所述至少一个流动装置能够在第一状态和第二状态之间从外部进行配置；处在第一状态中的所述至少一个流动装置允许流体与所述至少一个开口联通，处在第二状态中的所述至少一个流动装置阻止流体与所述至少一个开口联通。

4.根据权利要求1所述的流动控制设备，其中所述至少一个流动装置限定了限制流体流动的至少一个流动端口。

5.根据权利要求1所述的流动控制设备，其中所述至少一个流动装置包括布置在至少一个流动端口中的喷嘴，所述喷嘴限制流体的流动。

6.根据权利要求1所述的流动控制设备，其中所述至少一个流动装置包括用于在流体流中产生压降的装置。

7.根据权利要求1所述的流动控制设备，其中所述至少一个流动装置包括：

与所述中心管外部的流体流体联通的第一端部；以及

与所述至少一个开口流体联通的第二端部。

8.根据权利要求7所述的流动控制设备，其中所述第一端部包括第一端环，第一端环限定了与所述中心管外部的流体流体联通的流体通路，其中所述第二端部包括第二端环。

9.根据权利要求8所述的流动控制设备，其中所述第二端环限定与所述至少一个开口联通的至少一个流动端口。

10.根据权利要求8所述的流动控制设备，其中所述至少一个流动端口包括限制流体流动的喷嘴。

11.根据权利要求8所述的流动控制设备，其中所述至少一个流动装置包括固定到第一和第二端环并且与第一和第二端环限定了腔室的套筒。

12.根据权利要求1所述的流动控制设备，其中所述至少一个流动装置包括：

与所述至少一个开口流体联通的流动端口；以及

能够从该流动控制设备的外部接近和操作的阀，该阀能够在相对于流动端口的打开状态和关闭状态之间选择性地配置。

13.根据权利要求1所述的流动控制设备，其中所述阀包括球阀，该球阀具有限定于其中的孔并且能够相对于流动端口转动，球阀的转动能够从该流动控制设备的外部进行并且改变经过流动端口的流体联通状况。

14.根据权利要求12所述的流动控制设备，其中所述阀包括闸式阀，该闸式阀具有相对于流动端口可移动的闸，闸的移动能够从该流动控制设备的外部进行并且改变经过流动端口的流体联通状况。

15.根据权利要求12所述的流动控制设备，其中所述阀包括蝶阀，该蝶阀具有相对于流动端口可转动的挡片，所述挡片的转动能够从该流动控制设备的外部进行并且改变经过流动端口的流体联通状况。

16.根据权利要求1所述的流动控制设备，其中所述至少一个流动装置包括：

与所述至少一个开口流体联通的流动端口；以及

相对于所述流动端口能够从外部插入所述流动控制设备中的止挡件，插入所述流动控制设备中的止挡件截断经过流动端口的流体联通。

17.根据权利要求16所述的流动控制设备，其中所述止挡件包括经螺纹拧入所述流动控制设备的外部开口中的销，所述销的一部分插入内部流动端口中并且截断经过内部流动端口的流体联通。

18.根据权利要求17所述的流动控制设备，包括布置在流动端口中、并且接合所述销的插入流动端口中的那部分的内部基座。

19.根据权利要求16所述的流动控制设备，其中所述至少一个流动装置包括可连接到所述流动控制设备中的相对于内部流动端口为一外部开口的帽，连接到该外部开口的所述帽截断内部流动端口与外部开口的流体联通并且允许经过内部流动端口的流体联通。

20.根据权利要求1所述的流动控制设备，其中所述至少一个流动装置包括：

可用于关闭所述至少一个流动装置的销；

可用于打开所述至少一个流动装置的帽；以及

与所述至少一个开口流体联通的流动端口，

销和帽中的每一个均能够选择性地连接到所述流动控制设备的外部中的相对于流动端口为一外部开口的开口，

连接到该外部开口的销截断经过流动端口的流体联通，

连接到该外部开口的帽截断外部开口与流动端口的流体联通。

21.一种用于井孔的流动控制设备，包括：

中心管，其具有用于输送流体的孔并且限定用于使流体与所述孔联通的至少一个开口；

用于接收中心管外部的流体的接收装置；

用于对所述接收装置所接收的流体流向中心管中的所述至少一个开口的流动进行选择性配置的配置装置；以及

用于从该流动控制设备的外部接近和操作所述配置装置的装置。

22.根据权利要求21所述的流动控制设备，其中用于接收中心管外部的流体的所述接收装置包括用于对中心管外部的流体进行过滤的过滤装置。

23.根据权利要求21所述的流动控制设备，其中用于选择性配置所接收的流体的流动的所述配置装置包括用于限制所接收流体的流动的限制装置。

24.根据权利要求21所述的流动控制设备，其中用于选择性配置所接收的流体的流动的所述配置装置包括用于在所接收流体的流动中产生压降的装置。

25.根据权利要求21所述的流动控制设备，其中用于选择性配置所接收的流体的流动的所述配置装置包括用于选择性地允许或阻止所接收流体与所述至少一个开口的流体联通的装置。

26.根据权利要求21所述的流动控制设备，其中用于从该流动控制设备的外部接近和操作所述配置装置的所述装置包括用于插入所述流动控制设备的外部开口中的装置。

27.根据权利要求21所述的流动控制设备，其中用于从该流动控制设备的外部接近和操作所述配置装置的所述装置包括用于通过所述流动控制设备上的外部开口来调节该流动控制设备的内部阀的装置。

28.一种用于井孔的流动控制方法，包括：

选择性地配置布置在中心管上的壳体中的一个或多个流动装置，其通过从所述壳体的外部接近和操作所述一个或多个流动装置来实现；

将中心管布设在井孔中；

将中心管外部的流体接收在壳体中；以及

使用所述一个或多个流动装置来控制所接收流体向着中心管中的一个或多个内部开口的流动。

29.根据权利要求28所述的方法，其中控制所接收流体向着中心管中的一个或多个内部开口的流动的步骤包括限制接收到的流体通过所述一个或多个流动装置的流动。

30.根据权利要求29所述的方法，其中限制接收到的流体通过所述一个或多个流动装置的流动的步骤包括在所接收的流体流中产生压降。

31.根据权利要求28所述的方法，其中选择性地配置布置在中心管上的壳体中的一个或多个流动装置的步骤包括选择性地允许或阻止经过所述一个或多个流动装置与所述一个或多个内部开口的流体联通。

32.根据权利要求28所述的方法，其中选择性地配置布置在中心管上的壳体中的一个或多个流动装置的步骤包括通过从外部打开或关闭所述一个或多个流动装置的内部阀来选择性地接通或截断经过所述一个或多个流动装置的流体联通。

33.根据权利要求28所述的方法，其中选择性地配置布置在中心管上的壳体中的一个或多个流动装置的步骤包括通过在中心管上的壳体的外部开口中插入或移除止挡件来选择性地接通或截断经过所述一个或多个流动装置的流体联通。

34.根据权利要求28所述的方法，其中选择性地配置布置在中心管上的壳体中的一个或多个流动装置的步骤包括通过在布置于中心管上的壳体的外部开口上连接或移除帽来选择性地接通或截断经过所述一个或多个流动装置的流体联通。

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