用于引導流體控制系統中流體流動、具有可動的根據密度驅動的分流器的自主流體控制組件的制作方法

用于引導流體控制系統中流體流動、具有可動的根據密度驅動的分流器的自主流體控制組件的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種裝置用以自主地控制地下井中的流體流動，流體的密度隨時間推移而變化。該裝置的一個實施例具有渦流室、渦流出口以及進入渦流室的第一和第二流動入口。流入入口的流動由流體控制系統引導，該系統具有控制通道，該控制通道用以在流體流出主通道時引導流體的流動。定位在第二通道內的可動的流體分流器，響應于流體密度變化而移動，以限制通過控制通道的流體流動。當通過控制通道的流體流動不受限制時，來自控制通道的流體引導流出主通道的流體朝向選定的渦流入口。當通過控制通道的流動受限制時，流出主通道的流體流動被引導到另一渦流入口。
【專利說明】用于引導流體控制系統中流體流動、具有可動的根據密度驅動的分流器的自主流體控制組件
【技術領域】
[0001]本發明涉及自主控制流過某一系統的流體流動的裝置和方法，其使用響應于流體密度變化而移動的根據密度驅動的分流器，以在流動控制組件中限制通過流體控制通道的流動。
【背景技術】
[0002]在橫過蘊藏碳氫化合物的地下地層的井的完成過程中，生產管道和各種設備安裝在該井中，以能安全和有效地生產流體。例如，為了防止從未固結或疏松固結的地下地層中產出顆粒材料，某些竣工井包括靠近所要生產層段定位的一個或多個沙控篩網。在其它的完成的井中，為了控制流入生產管道內的生產流體的流量，普通的做法是安裝一個或多個帶有完井管柱的進流控制裝置。
[0003]從任何給定生產管道段中進行生產，通常可具有多種流體組分，諸如天然氣、油和水，使得生產出的流體隨著時間推移而改變其成分比例。由此，隨著流體組分比例變化，流體流動特性同樣也在變化。例如，當生產流體具有較高比例的天然氣量時，較之于生產流體具有比例上較高的油量時，流體粘度將會降低，而流體密度將會變小。通常希望減少或阻止生產不希望的成分。例如，在產油井中，可要求減少或去除天然氣的產量，而使油產量最大化。盡管為了根據要求來控制流體的流動而使用了各種向下鉆進工具，但仍然需要有一種用以控制流體進流的流動控制系統，其在各種流動情況下都是可靠的。此外，還需要一種自主地操作的流動控制系統，即，響應于變化的向下鉆進工況自主地進行操作，無需來自于地面操作人員的信號。此外，還需要不移動機械零件的流動控制系統，機械零件在井中不利的條件下常會損壞，包括來自于流體中沙的侵蝕作用。對于注入井情況來說，其使流體流入而不是從地層中流出，會出現類似的問題。

【發明內容】

[0004]本發明涉及自主控制流體流動的裝置和方法，其在流動控制組件的一個或多個流體控制通道中使用了可動的、根據密度驅動的分流器。提供一種裝置用于自主地控制地下井中的流體流動，流體的密度隨時間推移而變化。該裝置的一個實施例具有渦流室、渦流出口以及進入渦流室的第一和第二流動入口。流入入口的流動由流體控制系統引導，該系統具有第一和第二通道，該第二通道用以在流體流出第一通道時控制流體的流動。定位在第二通道內的可動的流體分流器響應于流體密度變化而移動，以限制通過第二通道的流體流動。當通過第二通道的流體流動不受限制時，該流體沖擊或引導流出第一通道的流體，而使之流入渦流室選定入口內。當流動在第二通道內受限制時，流出第一通道的流體流動被引導到渦流組件中的另一替換的入口。
[0005]因此，流體密度變化自主地運行著根據密度驅動的分流器，分流器交替地限制通過第二通道的流動和允許流動通過第二通道。來自第二通道的流體流動又引導來自第一通道的流體流動進入渦流室形成大致離心的流動或形成大致徑向流動，在形成離心流動時，橫過渦流組件的流動受到限制，在形成大致徑向流動時，橫過渦流組件的流動相對地不受限制。因此，諸如油那樣理想的流體可被選定相對自由地流過裝置，而諸如水那樣不希望的密度不同的流體可相對地受到限制。
[0006]提出流體分流器的幾個實施例。可動的流體分流器可圍繞其縱向軸線、徑向軸線轉動，可在定位在通道內或沿著通道的腔室內上浮和下沉等。該可動的分流器有預選的有效密度，其在預選密度的流體中有浮力。流體分流器可通過偏置構件朝向某一位置偏置，以達到要求有效的密度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]為了更完整地理解本發明的特征和優點，現參照連同附圖的對發明的詳細描述，在附圖中，不同圖中對應的附圖標記表示對應的零件，附圖中:
[0008]圖1是井系統的示意圖，該井系統包括多個根據本發明實施例的自主流體流動控制系統；
[0009]圖2是篩網系統和本發明的自主流體控制系統的實施例的側視剖視圖；
[0010]圖3是自主流體控制系統的平面圖，該自主的流體控制系統具有根據本發明實施例的流動控制組件和渦流組件；
[0011]圖4是自主流體控制系統的平面圖，該自主的流體控制系統具有根據本發明實施例的流動控制組件和渦流組件；
[0012]圖5是根據本發明實施例的處于打開位置的、局部剖示的示范流體分流器組件的正視圖；
[0013]圖6是如圖5的但處于關閉位置的、局部剖示的示范流體分流器組件的正視圖；
[0014]圖7是具有轉動分流器的流體分流器組件的另一實施例的立面圖；
[0015]圖8是圖7的流體分流器組件的一端部的分解詳圖；
[0016]圖9是定位在通道內且處于關閉位置中的圖7所示實施例的正視圖；
[0017]圖10是定位在通道內且處于打開位置中的圖9所示實施例的正視圖；
[0018]圖11是圖7中重力選擇器的詳細剖視圖；
[0019]圖12是具有分流器樞轉臂的自主流體分流器組件的實施例的正交視圖；
[0020]圖13是根據本發明實施例的流體控制組件的平面圖；
[0021]圖14是本發明實施例的平面圖，其具有分流器元件和控制通道板的重力選擇器；以及
[0022]圖15是根據本發明另一方面的自主閥組件或自主流體控制組件的正交視圖。
[0023]本【技術領域】內技術人員應該理解到，諸如上、下、上面、下面、向上、向下等方向性術語的使用，對于所示實施例來說，它們是如圖中所示那樣使用的，向上方向是朝向對應圖的頂部，向下方向是朝向對應圖的底部。倘若不是這樣的情形且要使用術語來指示某一要求的定向的話，那么，說明書將會陳述或予以澄清。上游和下游被用來表示相對于表面的位置或方向，其中，上游表示沿著井孔朝向地面的相對位置或運動，而下游表示沿著井孔遠離地面的相對位置或運動。【具體實施方式】
[0024]盡管下面將詳細討論本發明各種實施例的構成和使用，但本行業從業人員將會認識到，本發明提供可在各種特殊情形中實施的適用的發明理念。文中所討論的特殊實施例是說明構成和使用本發明的具體方式，并不限制本發明的范圍。
[0025]圖1是井系統10的示意圖，該井系統10包括多個實施本發明原理的自主流動控制系統。井孔12延伸通過各種地層。井孔12具有基本上垂直的部分14，該部分的上部在其中安裝了套管柱16。井孔12還具有大致偏斜的部分18，圖中顯示為水平，其延伸通過蘊藏碳氫化合物的地下地層20。如圖所示，井孔12的大致水平部分18是敞開孔。盡管這里顯示為敞開孔、井孔的水平部分，但本發明將在任何定向上和敞開或封殼的孔中工作。本發明還將同樣很好地工作在注射系統中。
[0026]管柱(油管柱)22定位在井孔12內且從地面起延伸。該管柱22提供了流體的導管，以使流體從地層20上游流到地面。多個自主流體控制系統25和多個生產管道部分24以各種生產層段鄰近地層20定位在管柱22內。在各個生產管道部分24的任一端部處有封隔器26，封隔器26提供管柱22和井孔12壁之間的流體密封。各對相鄰封隔器26中間的空間形成了生產層段。
[0027]在所示實施例中，各個生產管道部分24具有控沙能力。與生產管道部分24相連的控沙篩網元件或過濾器介質設計成允許流體流過其中，但又能阻止足夠大尺寸的顆粒物質流過其中。盡管本發明不需具有與其相連的控沙篩網，但如果使用的話，則與流體流動控制系統相關的篩網元件的準確設計對于本發明不是關鍵的。對于控沙篩網存在有許多種設計，它們在行內是眾所周知的，因此這里將不作詳細討論。還有，具有多個貫穿其中的穿孔的保護性外罩可圍繞在任何如此的過濾器介質外面定位。通過以一個或多個生產層段使用本發明的流體控制系統25，使得能夠實現對生產流體的體積和成分一些控制。例如，在生產油的運行中，如果諸如水、蒸汽、二氧化碳或天然氣之類的不希望的流體組分進入其中一個生產層段內，則該間隔內的流動控制系統將自主地限制或阻礙從該間隔中產出流體。
[0028]如這里采用的術語“天然氣”或“氣體”是指在室溫和室內壓力之下存在于氣態中的碳氫化合物(和數量變化的非碳氫化合物)的混合物。該術語不意指，在本發明系統的向下鉆進位置處，天然氣處于氣態中。的確，應該理解到，流動控制系統用于這樣的部位處，在這些部位壓力和溫度使天然氣處于大多液化的狀態，但可存在有其它組分，某些組分可以為氣態。本發明的理念將可在液體或氣體中或兩者都存在時工作。
[0029]流入生產管道部分內的流體，通常包括一種以上的流體組分。典型的組分是天然氣、油、水、蒸汽或二氧化碳。蒸汽和二氧化碳通常用作注射流體來驅動碳氫化合物朝向生產管道，而天然氣、油和水通常可在地層中就地找到。流入各個生產管道部分內的流體中的這些組分之比例將隨著時間推移并根據地層和井孔內條件變化。同樣地，在生產鉆具組的整個長度上，流入各個生產管道部分內的流體組分，可因不同部分而有顯著變化。流動控制系統設計成:當任何特定間隔具有較高比例的不希望的組分時，系統就減小或限制從該特定間隔的生產。
[0030]因此，當對應于某一個特定的流動控制系統的生產層段生產出較高比例不希望的流體組分時，該間隔中的流動控制系統將限制或阻止從該間隔生產流動。因此，生產較高比例需要的流體組分(在本情形中為油的)其它生產層段將更多貢獻于進入管柱22的采出液流。尤其是，從地層20到管柱22的流體流量將較小，其中，流體必須流過流動控制系統(而不是僅僅流入管柱)。換言之，流體控制系統對流體形成流動限制。
[0031]盡管圖1示出了各個生產層段中的一個流動控制系統，但應該理解到，任何數量本發明的系統可部署在生產層段內，不會脫離本發明的原理。同樣地，本發明的流動控制系統不必與每個生產層段相連。流動控制系統可只存在于井孔中的某些生產層段內，或可位于管道通路內以致力于多個生產層段。
[0032]圖2是篩網系統28和本發明自主流體控制系統25實施例的側視剖視圖，該實施例的流體控制系統具有流動方向控制系統，自主它包括流動比例控制系統或流體控制組件40，以及倚賴通道的阻力系統或渦流組件50。生產管道部分24具有篩網系統28、可供選擇的進流控制裝置(未示出)以及自主流體控制系統25。生產管道形成內部通道32。流體從地層20通過篩網系統28流入生產管道部分24內。這里不詳細解釋篩網系統具體細節。如果有篩網系統28的話，那么，流體在被篩網系統28過濾之后流入生產管道部分24的內部通道32內。如這里所用的，生產管道部分24的內部通道32可以是環形空間，如圖所示，中心圓柱形的空間或其它的結構布置。
[0033]在實踐中，向下鉆進工具將具有各種結構的通道，通常具有流體流過的環形通道、中心開口、盤卷或蜿蜒路徑，以及為各種目的的其它結構。流體可被引導通過蜿蜒通道或其它流體通道，以提供進一步的過濾、流體控制、壓降等。流體然后流入進流控制裝置(如有該控制裝置的話)。各種進流控制裝置在行內是眾所周知的，這不再作詳細描述。如此進流控制裝置的實例可從Halliburton Energy Service Inc.以商標名EquiFlow?購得。然后，流體流入自主流體控制系統25的入口 42。盡管文中建議附加的進流控制裝置定位在本發明裝置的上游，但也可定位在本發明裝置的下游或與本發明裝置平行。
[0034]圖3是自主流體控制系統59的平面圖，根據本發明實施例的，該自主流體控制系統59具有流動控制組件60和渦流組件80。流動控制組件60具有第一或主流體流動通道62和第二或控制通道64。第二通道起作控制或引導流體流出主通道時的流體流動。自主流體分流器組件66沿著第二通道64定位，并有選擇地限制通過該通道的流體流動。第二通道出口 68相鄰于第一通道出口 70，這樣，流出第二通道的流體將引導流出第一通道出口70的流體。
[0035]如文中所使用的，“主通道”可更一般地稱作第一通道，這樣稱呼的原因在于，主通道或第一通道不一定需要大部分流過流動控制組件的流體流過主通道。同樣地，控制通道可更一般地稱作“第二通道”、“第三通道”等。此外，來自控制通道的或流出控制通道的流體被稱作:“引導”來自主通道的流體流動。顯然，從通道流來的流動將影響彼此，決定匯聚或混合流體的最終方向或流動型式。為了引用之便，從具有分流器組件的控制通道流來的流動，在這里通常被稱作:“引導”來自主通道的流動。附圖顯示了示范通道的設計；本【技術領域】內技術人員將會認識到另外的布置結構，包括對于通道長度、形狀、入口和出口相對于彼此的定位、流體流動和通道的交角、通道出口相對于彼此和渦流組件的位置等。
[0036]渦流組件80具有渦流室82、第一流體入口 84、第二流體入口 86以及渦流室出口88。渦流組件80還可包括各種方向元件90,諸如如圖所示的且在行內眾所周知的葉輪、槽、分隔物等。第一流體入口 84引導流體流入渦流室內，以形成螺旋形或離心的流動型式。如此螺旋形流動型式在圖3中用實線箭頭表示。如圖所示，第一流體入口可大致切向地使流體流入渦流室內(與徑向地相對)，以形成如此的流動型式。如此的流動型式橫貫渦流組件形成較大的壓降，如文中引入的參考文獻所解釋。第二流體入口 86引導流體流入渦流室82，使得流體具有很少或沒有螺旋形型式。相反，流體基本上徑向地朝向渦流出口 88流動。如此的流動型式在圖3中用虛線箭頭表示。因此，橫貫渦流組件80引起相對低的壓降。方向性元件90可用來增強所需要的流動型式。
[0037]在使用中，諸如來自井孔的生產流體的流體F流入流動控制組件60內，并流出組件而流入渦流組件80。一部分流體流入主通道62，一部分流體流入控制通道64。自主流體分流器66沿著控制通道64定位，這樣，流體必須流過自主流體分流器66，以沿著控制通道繼續流動。當分流器組件“打開”時，即，當流體無限制地流過控制通道時，流體流過控制通道64，并沖擊或引導流出主通道62的流體，使得流體朝向渦流組件80的第二流體入口 86流動。替代地，當流體分流器組件“關閉”時，或限制流體流過控制通道64，流過主通道62的流體被引導到渦流組件的第一流體入口 84。在一個實施例中，當來自控制通道的流體流動受到限制時，從主通道62流出的流體流動將趨于“粘住”該裝置第一流體入口 84側上的壁，因為第一流體入口角Θ1大于第二流體入口角Θ 2。角度、方向性裝置、流體控制系統出口和渦流組件入口在設計中可變化，就如本文所引參考文獻所介紹的，并為本【技術領域】內技術人員所明白。
[0038]在圖3中，控制通道64顯示為定位成從控制通道流來的流體流動引導來自主通道62的流體流動朝向渦流組件80的第二流動入口 86，引起通過渦流室的大致徑向流動。該系統可布置成使從控制通道64流來的流體流動引導流體流入渦流組件的第一流體入口，引起渦流室內大致離心的流動。例如，控制通道64可定位在裝置的相對“側”上。同樣地，渦流組件可“反”過來，以使角度Θ2大于Θ1。由此，讓來自控制通道的流體引導來自主通道的流體進入到渦流室內的離心流動。因此可設計方向性元件。由此，該系統可設計成選擇相對較高密度或較低密度的流體，或允許它們相對自由地流動。
[0039]流體分流器66是自主裝置，其響應于流體特性(諸如密度)的變化來限制或允許流體相對自由地流過其中。可動的流體分流器定位在流體分流器66內，并響應于流體中密度變化而移動。該可動的流體分流器設計成具有預選的有效密度，這樣，當流體密度隨著時間推移變化時，分流器可“浮”和“沉”。流體分流器組件的細節在本文另一地方解釋。當流體分流器組件處于打開位置時，允許通過其中相對自由的流體流動，流出控制通道的流體引導流出主通道的流體朝向第二流動入口。徑向流動在渦流室中形成，隨之有低的壓降，而橫貫系統的流體流動相對增加。當流體分流器組件處于關閉位置時，流過控制通道64的流體流動受到限制，來自主通道62的流動流入第一流體入口 84，由來自控制通道的減小的流體流動“引導”。因此，流體在渦流室內形成離心的流動，生成較高的壓降和橫貫系統受限制的流體流動。由于自主流體分流器組件響應于流體密度變化而打開和關閉，所以，系統根據如此的變化自主地限制流動。
[0040]系統可限制水流動和選擇油流動，限制水和選擇氣體，限制氣體和選擇油等。系統可以注射方法用于從地層中生產流體，或其他本領域技術人員所知的來生產流體。為描述之方便，這里大部分的實例將涉及地層中流體的生產。
[0041]作為一實例，圖3的系統可用來限制水的產生而允許油相當自由地產出。由于產出的流體的構成物隨時間變化，所以，其密度也將變化。流體分流器閥組件(將在下面解釋)具有可動的流體分流器，其有效密度在油和水密度之間。當產出的流體具有相當較高比例的水時，或密度移向更靠近水的密度，那么，分流器將在較大密度流體中移動或“浮起”。流體分流器移至某一位置，其中，流過流體分流器組件66和相應地控制通道64的流體流動受到限制。因此，流出主通道的流體被引導到第一流體入口 84，在渦流室內引起離心的流動，因此生產受到限制。(該術語“受到限制”應被理解為包括但不需要完全阻止流動。)當流體密度變化到更接近于油密度并低于分流器的有效密度時，分流器將移至或“下沉”到某一位置，其中，流過控制通道64的流體流動相對自由或不受限制。因此，流體將從控制通道64流出，引導流出主通道62的流體流入第二流體入口 86。渦流室內的徑向流動導致橫貫渦流組件相對低的壓降，因此流體產出相對自由。
[0042]圖4是自主流體控制系統的平面圖，該自主的流體控制系統具有根據本發明實施例的流動控制組件60和渦流組件80。在該實施例中，存在有附加的控制通道72或第三通道，以進一步輔助引導流體流動。從該附加的控制通道72流出的流體流動影響或引導來自主通道的流動。例如，當流體通過第三通道72不受限制時，流體流動引導來自主通道的流動朝向第一流體入口 84。
[0043]如圖4進一步所示，在附加的控制通道72上，可供選擇地使用第二流體分流器組件74。該流體分流器組件74較佳地設計成:在自主流體分流器組件66沿著控制通道64是關閉時，該流體分流器組件74被打開，而反之亦然。在如此的實施例中，不必依賴于流體“粘住”具有較小入口角的壁。相反，來自控制通道的流體將引導主通道流體流入渦流組件合適的流體入口。一個或多個控制通道及其對應的入口角可在系統中結合控制流體流動來使用。
[0044]還如圖4的虛線所示，可將單個的流體分流器組件75連接到兩個控制通道64和72。在一個如此的布置中，可動的流體分流器移動在兩個位置之間，一個位置限制流體流動通過一個控制通道，另一個位置限制流體流動通過另一通道。例如，若當流體中油的比例大于水的比例時，該系統便用來選擇產出流體，具有有效密度在油和水密度之間的可移動分流器將“浮起”到流體分流器組件中的某一位置，用以限制流過控制通道64的流體流動。因此，流過控制通道72的流體流動將引導來自主通道62的流體流入第一流動入口 84內。渦流室內形成的螺旋形流動型式將相對限制橫貫系統的流體出產。替代地，當流體密度變化到更接近油的密度時，可移動流體分流器將“下沉”到分流器組件中某一位置，以限制通過控制通道72的流體流動。因此，渦流中的流體流動基本上是徑向的，并相對不受限制地流過該系統。
[0045]結合控制通道使用的自主流體分流器組件66的若干個實施例將在下面附圖中給出。
[0046]圖5是根據本發明實施例的處于打開位置的示范流體分流器組件的正視圖。圖6是根據本發明實施例的處于打開位置的示范流體分流器組件的正視圖。
[0047]自主流體分流器組件190定位在控制通道64內。在圖5中，流體分流器組件190包括分流器子組件100。該分流器子組件100具有帶有兩個分流器臂102的流體分流器101。分流器臂102彼此相連并圍繞樞轉接頭103樞轉。該分流器101用這樣一種物質制造，該物質的密度選擇為在向下鉆進流體達到預選密度時可致動分流器臂102。
[0048]根據浸沒流體分流器101的流體密度變化以及流體分流器101對應的浮力變化，致動該流體分流器101。當流體分流器101的有效密度高于流體時，分流器將“下沉”到如圖5所示的位置，該位置被稱作關閉位置，這是因為流體流動被限制通過控制通道64。在所示的示范實施例中，當流體分流器101處于關閉位置時，流體流動被限制通過板202內的內部導管200。
[0049]如果地層流體密度增加到高于流體分流器101的有效密度，那么，密度變化將致動流體分流器101，使其“浮起”而將流體分流器101移動到如圖6所示位置。流體分流器組件處于圖6中的關閉位置，這是因為分流器子組件100相鄰于內部導管200，由此，限制通過內部導管的流動。內部導管和板的形狀和設計可按行內技術人員所理解地進行修改；其功能是當流體分流器組件處于關閉位置時限制流體流過控制通道，并在流體分流器組件處于打開位置時允許流體相對不受限制地流過控制通道。在所示示范的實施例中，阻擋件208定位在控制通道64內并與流體分流器101相鄰，以阻止分流器在控制通道內縱向地移動。該阻擋件使分流器保持處于鄰近和遠離內部導管200的位置。流體圍繞或通過該阻擋件流動。構造細節未予示出。
[0050]在使用中，流體進入控制通道，流過阻擋件，并致動分流器組件，將其移至打開或關閉位置中。如果在打開位置中，那么，流體繼續經過分流器組件并通過控制通道，以引導來自主通道的流動。如果在關閉位置中，那么，分流器限制流體流過控制通道。本【技術領域】內技術人員依據引入的參考資料將會理解到其它替代的實施例，其中，流體流動沿著分流器的中心部分進入通道并在兩端處流出。
[0051]分流器臂將響應于變化的流體密度移動在打開和關閉位置之間。在圖5所示的實施例中，分流器101的材料密度高于通常向下鉆進流體的密度。在如此的情形中，可使用偏置機構106，這里顯示為片彈簧，以抵消重力效應，這樣，即使分流器臂的密度高于向下鉆進流體的密度，分流器臂102也會移至關閉位置。換言之，該偏置機構可用來按照需要選擇分流器的有效密度，因為正是該有效密度確定了分流器在流體中將下沉還是浮起。
[0052]可使用行內公知的其它偏置機構，例如但不限于:配重、其它類型彈簧等，偏置機構可定位在其它部位內，諸如在分流器臂端部處或靠近端部。這里，偏置彈簧106連接到兩個分流器臂102，趨于使它們向上樞轉并朝向圖6所示的位置。選擇偏置機構和它作用的力，使得分流器臂102在流體密度達到預選密度時將移至圖6所示的位置。選擇分流器臂的密度和偏置彈簧的彈簧力，以在浸沒裝置的流體達到預選密度時致動分流器臂。
[0053]圖5-6中所見的雙臂設計可用單臂或單一元件設計代替。單臂設計可樞轉，在一端處或靠近一端附連到樞轉點。可浮動的或不附連的元件設計可在通道內簡單地上浮和下沉。
[0054]應注意到，圖5-6中所見的實施例可修改，以隨著流體成分和密度變化限制各種流體的生產。例如，實施例可設計成限制水的產出而允許油產出，限制油產出而允許天然氣產出，限制水產出而允許天然氣產出等。組件可設計成:例如，通過移動內部導管的位置，使組件在分流器處于“浮起”或浮力位置時打開，或可設計成:在分流器處于“下沉”或下部位置時(如圖5所示)，組件打開。
[0055]圖7-11是流體分流器組件390的另一實施例的視圖，該流體分流器組件390具有定位在控制通道302內的轉動分流器301。
[0056]圖7是具有轉動分流器301的流體分流器組件390另一實施例的立面圖。該流體分流器組件390包括帶可動的流體分流器301的流體分流器子組件300。分流器301安裝成響應于流體密度變化作轉動運動。所示示范的分流器301沿著其大部分長度為半圓形截面，而在兩端有圓形橫截面部分。
[0057]現將描述實施例，該實施例用于選擇生產諸如油那樣較高密度的流體，并限制生產諸如天然氣那樣密度相對低的流體。在如此的情形中，分流器用高密度配重部分306和
307“加重”，該配重部分用諸如鋼或其它金屬的相對高密度材料制造。部分304在示范實施例中顯示為半圓形截面，該部分304用諸如塑料那樣的相對低密度材料制造。分流器部分304在密度較高流體中比配重部分306和307的浮力更大，致使分流器轉動到如圖8和10所示的上部或打開位置。因此，在相對低密度的流體中，諸如是天然氣，分流器部分304比配重部分306和307浮力小，分流器301轉動到圖7和9中所見的關閉位置。諸如彈簧那樣的偏置元件可結合配重或代替配重使用，這將為本【技術領域】內技術人員所明白。材料和偏置元件的選擇可為分流器得到有效的密度。
[0058]配重部分306和307各具有通過其中形成的內部導管。在優選的實施例中，上游配重306具有內部導管308，允許流體流入具有分流器的通道部分內，以使分流器可響應于流體密度。由于上游配重(在本實施例中)不需與其它導管對齊，因此可使用多個導管308。下游配重部分307具有內部導管309，當分流器組件打開時，如圖10中所示，內部導管309與板400的內部導管402對齊。本【技術領域】內技術人員將會認識到，在內部導管和/或板400的可能設計中有許多變體。然而，當分流器組件打開時，允許流體流動通過通道，而在組件關閉時，流體流動受到限制。
[0059]圖8是圖7的流體分流器組件一端的分解詳圖。(注意，該圖與圖7的圖相反。)由于組件的操作依賴于分流器301響應于流體密度的運動，所以，組件必須定向成使分流器合適地對齊于內部導管402。具有通過其中的內部導管402的板400定向在井孔內。提供定向的較佳方法是使用自定向組件，其被加重或配重而使板在通道內轉動。自定向組件有時被稱作“重力選擇器”。板400被配重(或其它方式偏置)而定向，一旦全部組件在井孔中就位，便使內部導管402處于正確的位置。具有縱向轉動的分流器設計的一個優點在于，一旦組件在井孔中就位，分流器組件便不需要定向。相反，僅內部導管(和板或導管通過的元件)需要定向。在所示實例中，內部導管402定位在控制通道的下半部內，如圖所示。定向導管的其它方法將為本【技術領域】內技術人員所明白。
[0060]在使用中，分流器301圍繞其縱向軸線311在打開和關閉位置之間轉動。當處于打開位置中時，分流器301的內部導管309與板400的內部導管402對齊，流體流過分流器組件和控制通道302。在關閉位置中，導管不對齊，且流過內部導管402的流動受到限制。
[0061]在所示優選的實施例中，組件還包括固定支承構件310，其帶有多個通過其中以便于流體流動通過固定支承件的端口 312。
[0062]在使用中，分流器的浮力形成轉矩，該轉矩使分流器301圍繞其縱向轉動軸線311轉動。所產生的轉矩必須克服趨于將分離器固定在位置中的任何摩擦力和內部力。注意至IJ，可使用實體的約束件或阻擋件來約束分流器的轉動運動；即，將轉動限制在預選的弧或范圍之內的各種轉動角度。該轉矩然后將超過靜摩擦力，以在需要時確保分流器移動。此夕卜，可布置約束件來防止分流器轉動到底部或底部中心，以防止可能“卡住”在如此的定向上。在一個實施例中，流體流動的限制直接與選定轉動范圍內的分流器轉動角有關。當分流器處于完全打開位置中時，分流器301的內部導管309與板400的導管408對齊。當分流器朝向打開位置轉動時，該對齊是部分的，在分流器轉動到完全打開位置時，允許有更大的流量。當分流器在與板的導管局部對齊和完全對齊之間轉動時，流動程度直接與分流器的轉動角度有關。
[0063]一旦合適地定向，自定向板400可密封到位，防止閥組件進一步運動并減少可能的泄漏路徑。在一優選的實施例中，如圖11所示，密封劑340已經被圍繞在板400外表面放置。如此的密封劑例如可以是可膨脹的彈性體、O形環、例如在暴露在一定時間、溫度或流體時粘結的粘結劑或環氧樹脂。密封劑340還可放置在裝置的不需要在運行過程中相對于彼此移動的各個部分之間，諸如放置在如圖所示的板400和固定支承件310之間。防止泄漏路徑會是很重要的，因為泄漏可潛在地降低裝置的有效性。該密封劑不應放置成與分流器301的轉動相干擾。
[0064]以上描述的本發明可構造成:根據油和水兩種流體相對的密度，可選擇產出油而不產出水。在氣井中，流體控制裝置可構造成選擇產出氣體而不產出油或產出水。當流體為低密度時，若希望流體流動通過控制通道，諸如是分流器應允許油流動但限制水流動，則分流器的定向對于打開和關閉位置將會反過來。對應的變化將使優選的在于板導管402的位置，以便在合適時允許流動。這里所描述的發明也可用于注射方法中。在注射操作中，控制組件運行來限制不希望流體(諸如水)的流動，而不限制希望的流體(諸如蒸汽或二氧化碳)的流動。這里所描述的發明還可用在其它井的操作中，諸如竣工、水泥灌漿、反向水泥灌漿、礫石壓實、液壓粉碎等。就文中任何地方描述的實施例來說，圖7-11中的實施例可用來響應于預選密度的流體來打開和關閉控制通道。
[0065]圖12是具有樞轉的分流器臂的自主流體分流器組件實施例的正交視圖。流體分流器組件690具有流體分流器子組件600和定位在控制通道564內的閥子組件700。分流器子組件600包括分流器臂602，其圍繞樞軸在關閉位置和打開位置之間轉動，關閉位置如圖12所示用實線表示，而打開位置如虛線所示。分流器臂602通過浸沒該臂的流體密度變化而被致動。類似于以上所述，當流過控制通道564的流體密度相對低，分流器臂602具有較小的浮力，并移動到關閉位置時。當流體變化到相對高的密度時，分流器臂602浮力增大，分流器臂被致動，向上移動到打開位置。分流器臂的樞轉端604具有相對狹窄的橫截面，允許流體在臂的任一側上流動。分流器臂602的自由端606是較大的橫截面，較佳地是大致矩形的橫截面，其限制流體流過一部分通道。例如，分流器臂602的自由端606如圖12所示用實線表示，其限制沿著通道底部流動的流體，而在用虛線表示的位置中，沿著通道上部流動的流體被限制。分流器臂的自由端不完全阻塞通過通道的流動。
[0066]在示范實施例中，閥子組件700包括轉動的閥構件702，其可樞轉地安裝在控制通道564內，并可在關閉位置和打開位置之間移動，關閉位置如圖12所示，用實線表示，其中，流體通過通道的流動受到限制，打開位置用虛線表示，其中，允許流體流動而受到限制較小。閥構件702圍繞樞軸704轉動。閥子組件可設計成在關閉位置中時部分地或完全地限制流體流動。可要求允許“泄漏”或某些最小的流動，以防止閥在關閉位置中被卡住。靜止的流動臂705可用來進一步控制通過通道的流體流動型式。
[0067]分流器臂602的運動影響流體通過控制通道564的流動型式。當分流器臂602處于低的或關閉位置時，流過通道的流體主要沿著通道上部被引導。替代地，當分流器臂602處于上部或打開位置時，圖中用虛線所示，流過通道的流體主要沿著通道下部被引導。因此，流體流動型式受與流體分流器的有效密度相比較的流體密度影響。響應于流體流動型式的變化，閥子組件700在打開和關閉位置之間運動。在所示實施例中，組件設計成選擇或允許相對較高密度的流體流動。即，諸如油那樣較高密度的流體將致使分流器臂602 “浮起”到打開位置，由此，影響流體流動型式并打開閥子組件700。當流體變化到較低密度(諸如氣體)時，分流器臂602 “下沉”到關閉位置，受影響的流體流動致使閥子組件700關閉，限制密度較低的流體流動。該組件可設計成根據元件的布置結構選擇較高密度的流體或較低密度的流體，元件的布置結構諸如是移動閥元件樞轉軸線的偏移量、諸如流動臂705的方向性元件，或偏置元件。
[0068]諸如配重或彈簧那樣的偏置元件可被用來調整使分流器臂“浮起”或“下沉”時的流體密度，并還可用來讓分流器臂的材料具有比能使分流器“浮起”的流體顯著高的密度。如以上所解釋的，分流器臂相對于流體密度的相對浮力或有效密度將確定分流器臂將在打開和關閉的或上部和下部的位置之間變化的條件。當閥子組件處于打開位置時，流體從控制通道564流出以引導流出主通道的流體。
[0069]圖13是根據本發明實施例的流體控制組件的平面圖。流動控制組件800具有第一或主通道802和兩個控制通道，即，第二通道804和第三通道806。流體在入口 803處供應到主通道802。跨接兩個控制通道的是流體分流器組件810，其具有分流器通道812，該通道提供兩個控制通道之間的流體連通。分流器組件810包括至少一個分流器元件814，其在分流器通道812內移動。第二通道具有通向分流器通道812的開口 816。第三通道具有通向分流器通道812的開口 818。入口通道820和821向分流器通道812提供流體。可使用不同數量的入口通道。入口通道較佳地設計成允許相對少的或慢的流體流過分流器通道。在所示的優選實施例中，入口通道直徑相對較小。此外，組件較佳地設計成橫貫分流器通道產生相對低的壓降。這是優選的，這樣移動分流器元件814的浮力較強，并可克服作用在分流器元件上的水力。
[0070]在一個實施例中，分流器元件814是沿著分流器通道812移動的單球。分流器元件814響應于流體密度變化而移動。當流體密度相對較高時，分流器元件浮起，并移動到上部，其中，通過開口 816移入第二通道804內的流體流動受到限制。同時，通過開口 818流入第三通道806的流體流動未受到限制。因此，來自第三通道的流體流動引導從主通道802流出的流體流動朝向渦流組件850的第一入口 854。在渦流室852內引起螺旋形的或離心的流動型式，如實線箭頭所示，通過組件流動的流體相對地受到限制。相反地，當流體改變到相對低的密度時，分流器元件814移動或下沉到限制通過開口 818流入第三通道806內的流體流動的位置。同時地，流入第二通道804內的流動未受到限制。因此，來自第二通道804的流體流動引導來自主通道802的流體流動朝向渦流組件850的第二流體入口 856。然后，流體基本上徑向地流過渦流室朝向渦流出口 858，如虛線箭頭所示，流過組件的流體流動相對地未受限制。
[0071]在如此的實施例中，相對低密度的流體選擇用于生產。通過改變入口角Θ1和Θ 2、改變方向性元件860，可選擇較高密度的流體，就如文中任何地方所解釋的，且將為本【技術領域】內技術人員所明白。
[0072]分流器元件顯示為球形，但也可呈其它形狀，諸如棒、小球、長方形(橢圓形)等。[0073]在另一實施例中，同時使用諸如分流器元件814和815那樣多個分流器元件。第一分流器元件814沿著分流器通道812在兩個位置之間移動，一個位置限制流體流入第二通道，而在另一個位置中該流動不受到限制。第二分流器元件815沿著分流器通道812在兩個位置之間移動，一個位置限制流體流入第三通道，而在另一個位置中該流動不受到限制。例如，通過阻擋件或銷子，可限制分流器元件的運動，這樣，分流器元件保持靠近于第二和第三通道開口。
[0074]在優選實施例中，圖13中所示的組件包括重力選擇器或某些其它的裝置，用以定向組件，使得分流器元件可沿著分流器通道浮起和下沉而進入合適的對齊位置。
[0075]在本文討論的幾個實施例中，至少一部分的流體控制組件需要被定向，以使分流器或分流器元件可合適地浮起和下沉。例如，以上參照圖7-11討論重力選擇器。重力選擇器或其它導向裝置可用來定向全部的流體控制組件，或者只是一部分的組件，諸如流動控制組件、控制通道板、內部導管等。
[0076]圖14是具有分流器元件和用于控制通道板的重力選擇器的本發明實施例的平面圖。流動控制組件870具有第一或主通道872和第二或控制通道874。基于密度的分流器元件876定位在第二通道874內。分流器元件顯示為浮球，但也可以是文中所討論的或如行內公知的分流器。具有貫穿開口 880的板878定位在第二通道874內。板878附連到重力選擇器882或包括重力選擇器882，通過圍繞樞軸線884轉動使得開口 880有效地定位，從而使板可通過重力使其自身定向。
[0077]分流器元件876在打開位置和關閉位置之間移動，在打開位置中時，流過板878中開口 880的流體流動相對地未受限制，而在關閉位置中，流過其中的流動相對地受到限制。盡管分流器和板的設計可以變化，但分流器需在限制通過控制通道的流動的位置和如此流動不受限制的位置之間移動。
[0078]渦流組件的運行和設計通過以上討論可以很好地理解，這里將不再重復。渦流組件890具有第一流體入口 892、第二流體入口 894、出口 898、渦流室896以及可供選擇的方向性元件899。
[0079]圖15是根據本發明另一方面的自主閥組件的正交視圖。在該實施例中，可動的、基于密度的流動分流器組件900定位在通向渦流組件1000的主通道862 (優選實施例中僅有的通道)內。運行分流器組件可改變流過通道流體的速度曲線，而不是運行組件來限制通過導管的流動。分流器組件900具有可動的(在該情形中為可樞轉的)分流器臂902，其圍繞安裝臂903樞轉。分流器臂902具有以上參照圖12描述的形狀。可使用其它類型的根據密度驅動的分流器以代替所示的樞轉分流器。
[0080]分流器臂902改變通道862內的流體流動型式。例如，分流器臂902的定位改變著速度曲線，如標號904處所示。盡管本發明參照速度曲線進行討論，但也可適用于流量曲線等。當分流器臂902靠近通道862的上部時，流體速度在通道底部處最大，如圖所示。當分流器移至靠近通道底部的位置時，速度曲線則反過來。通道內流動型式的改變會引導流體流入渦流組件1000的第一流動入口 1004或第二流動入口 1006內，如圖所示，可供選擇地是，可用方向性元件1010輔助。渦流室1002內生成且最終流入渦流出口 1008的流動在文中其它地方描述過。因此，諸如油那樣優選的流體可被引導到渦流室內，以便大致徑向地流動，而諸如水那樣不希望的流體通過引入到大致螺旋形流動中而受到限制。可改變實施例來選擇任何需要的流體，諸如選擇氣體而不是水等，如文中所解釋的，通過改變分流器的有效密度、渦流組件的入口角等來進行選擇。組件可需要徑向重力定向，如文中任何地方所描述的。
[0081]參照圖15所描述的概念可結合文中所述多流動通道的實施例使用，其中，利用可動的、基于密度的分流器來改變通道內的速度曲線，由此，引導流出通道的流體流動。
[0082]本文所述的發明還可用于其它流動控制系統，諸如進流控制裝置、滑動套筒，以及已為行內眾所周知的其它流動控制裝置。本發明的系統可與這些其它的流動控制系統并聯或串聯。
[0083]具體來說，文中的揭示的內容可與2011年4月8日(4/8/2011)提交的授予Fripp的美國專利申請系列N0.61/473，699內容結合起來，其題為“用于自主閥的粘滯開關(Sticky Switch for the Autonomous Valve)，，。
[0084]文中所提出的實施例提供了自主控制地下井中流體流動的裝置，流體的密度隨時間推移而變化，該裝置包括:具有渦流室的渦流組件、渦流出口，以及通向渦流室的第一流動入口和第二流動入口 ；具有第一流體通道和第二流體通道的流體控制系統，將流出第一和第二通道的流體引導到渦流室；以及定位在第二通道內的可動的流體分流器，該流體分流器根據流體密度變化而移動，流體分流器響應于流體密度變化而移動，以限制流過第二通道的流體流動。類似的裝置，其中，第二通道在流體流出第一流體通道并流入渦流組件內時用來引導流體流動。在該裝置中，流體控制系統還包括第三通道和定位在第三通道中的可動的流體分流器。在該裝置中，和疆和第三通道用于當流體流動離開第一流體通道并進入渦流組件時引導流體流動。在該裝置中，流體控制系統還包括第三通道和在第一和第二控制通道之間可多動的可動的流體分流器。在該裝置中，可動的流體分流器圍繞縱向軸線轉動。在該裝置中，可動的流體分流器圍繞流體分流器的徑向軸線樞轉。在該裝置中，可動的流體分流器包括未附連到通道壁的浮動元件。在該裝置中，可動的流體分流器包括至少一個浮球。在該裝置中，可動的流體分流器具有預選的有效密度，且在預選密度的流體中浮起。在該裝置中，可動的流體分流器在第一和第二位置之間移動，其中，偏置構件偏置流體分流器朝向第一位置。在該裝置中，偏置構件是配重。在該裝置中，流體分流器在第一位置和第二位置之間移動，在第一位置中，流體分流器限制流過第二通道的流體流動，而在第二位置中，流過第二通道的流體流動不受限制。在該裝置中，流體分流器能轉到多個旋轉角，其中，流體流動的限制與流體分流器的轉角有關。在該裝置中，通過第一流動入口的流體流動引起流體在渦流室內形成大致螺旋形的流動。在該裝置中，通過第二流動入口的流體流動引起流體在渦流室內形成大致徑向的流動。在該裝置中，當可動的流體分流器具有比流體密度低的密度時，流出主通道的流體則被引導到渦流組件的第一流動入口內。在該裝置中，流體分流器在水中下沉，其中，流過該裝置的水在渦流室內基本上切向地流動。在該裝置中，當可動的流體分流器具有比流體密度高的密度時，流出第一流體通道的流體則被引導到渦流組件的第二流動入口內。在該裝置中，流體分流器在油中浮起，其中，流過該裝置的油在渦流室內基本上徑向地流動。在該裝置中，當可動的流體分流器具有比流體密度低的密度時，可動的流體分流器限制流過第二通道的流體流動。在該裝置中，流出第二通道的流體將流出第一通道的流體引導到渦流室內，以建立起大致的徑向流動。在該裝置中，當可動的流體分流器具有比流體密度高的密度時，可動的流體分流器限制流過第二通道的流體流動。在該裝置中，流出第二通道的流體將流出第一通道的流體引導到渦流室內，以引起出大致切向的流動。該裝置還包括用于地下井中的向下鉆進工具、渦流組件、流體控制系統以及定位在向下鉆進工具內的可動的流體分流器。一種自主控制地下井中流體流動的方法，流體的密度隨時間推移而變化，該方法包括以下步驟:使流體流過流體控制系統的主流體通道；使來自主流體通道的流體流入渦流組件，該渦流組件具有通向渦流室的第一和第二流動入口 ；使流體流過流體控制系統的控制通道，該控制通道用于在流體流出主流體通道并流入渦流室的入口時控制流體流動；以及使定位在控制通道內的可動的流體分流器響應于流體密度變化而移動，所述流體分流器移動而限制流過控制通道的流體流動。
[0085]對于使用自主的流動控制裝置來控制流體流動以及其應用的描述，可見于以下的美國專利和專利申請，出于所有目的，本文由此引入各個專利的全部內容:12/10/2009提交的授予Schultz的美國專利申請系列N0.12/635612，其題為“流體流動控制裝置”；4/29/2010提交的Dykstra的美國專利申請系列N0.12/770568，其題為“使用可動的流體分流器組件控制流體流動的方法和裝置” ；2/4/2010提交的Dykstra的美國專利申請系列N0.12/700685，其題為“帶有倚賴路徑的阻力系統的自主向下鉆進流體選擇方法和裝置”；3/30/2010提交的Syed的美國專利申請系列N0.12/750476，其題為“控制向下鉆進流體流量的管形嵌入的管嘴組件”;6/2/2010提交的Dykstra的美國專利申請系列N0.12/791993，其題為“基于地下井中可變阻力流動的流體特性的流動路徑控制” ;6/2/2010提交的Fripp的美國專利申請系列N0.12/792095，其題為“地下井中傳播壓力脈動的交替的流動阻力增加和降低” ;6/2/2010提交的Fripp的美國專利申請系列N0.12/792117，其題為“用于地下井中的可變流動阻力系統”;6/2/2010提交的授予Dykstra的美國專利申請系列N0.12/792146，其題為“帶有可變地阻抗地下井中流動的誘發循環的結構的可變流動阻力系統” ；9/10/2010提交的授予Dykstra的美國專利申請系列N0.12/879846，其題為“用于地下井中系列構造的可變流動阻力器” ；8/27/2010提交的Holderman的美國專利申請系列N0.12/869836，其題為“用于地下井中的可變流動阻力器”；12/2/2010提交的授予Dykstra的美國專利申請系列N0.12/958625，其題為“使用壓力開關引導流體流動的裝置”；12/21/2010提交的授予Dykstra的美國專利申請系列N0.12/974212，其題為“帶有誘發和阻礙流體旋轉流動的流體引導器的出口組件” ；12/31/2010提交的Schultz的美國專利申請系列N0.12/983144，其題為“用于地下井的橫向流流體振蕩器”；12/31/2010提交的Jean-Marc Lopez的美國專利申請系列N0.12/966772，其題為“具有倚賴方向的流動阻力器的向下鉆進流體流動控制系統和方法”；12/31/2010提交的Schultz的美國專利申請系列N0.12/983153，其題為“用于地下井的流體振蕩器(包括渦流)”;4/11/2011提交的Fripp的美國專利申請系列N0.13/084025，其題為“用于自主閥的主動控制”;4/8/2011提交的Fripp的美國專利申請系列N0.61/473，700，其題為“用于自主閥的可移動流體選擇器”；4/8/2011提交的授予Fripp的美國專利申請系列N0.61/473，699，其題為“用于自主閥的粘滯開關”;以及5/3/2011提交的授予Fripp的美國專利申請系列N0.13/100006，其題為“離心式流體分離器”。
[0086]盡管本發明參照說明性的實施例進行了描述，但該描述不被認為有限制意義。本【技術領域】內技術人員參照本描述后將會明白到說明性實施例的各種修改和組合，以及本發明的其它實施例。因此，附后的權利要求書要包括任何如此的修改或實施例。
【權利要求】
1.一種用以自主地控制地下井中流體流動的裝置，流體的密度隨時間推移而變化，該裝置包括:渦流組件，其具有渦流室、渦流出口以及進入渦流室的第一流動入口和第二流動入Π ；流體控制系統，其具有第一流體通道和第二通道，流出第一和第二通道的流體被引導到渦流組件內；以及定位在第二通道內的可動的流體分流器，流體分流器因流體密度變化而移動，所述流體分流器響應于流體密度變化而移動，以限制通過第二通道的流體流動。
2.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第二通道用于當流體流出第一流體通道時引導流體流動。
3.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述流體控制系統還包括第三通道，以及定位在第三通道內的可動的流體分流器。
4.如權利要求3所述的裝置，其特征在于，當流體流出第一流體通道而流入渦流組件時，所述第二和第三通道用于引導流體流動。
5.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述流體控制系統還包括第三通道，以及可在第一和第二控制通道之間移動的可動的流體分流器。
6.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述可動的流體分流器圍繞流體分流器的縱向軸線轉動。
7.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述可動的流體分流器圍繞流體分流器的徑向軸線樞轉。
8.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述可動的流體分流器包括浮動元件，所述浮動元件不附連到通道的壁上。
9.如權利要求8所述的裝置，其特征在于，所述可動的流體分流器包括至少一個浮球。
10.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述可動的流體分流器具有預選的有效密度，并在預選密度的流體中浮起。
11.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述流體分流器在第一和第二位置之間移動，其中，所述流體分流器通過偏置構件朝向第一位置偏置。10.如權利要求11所述的裝置，其特征在于，所述偏置構件是配重。11.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述流體分流器在第一位置和第二位置之間移動，在第一位置中，流體分流器限制流體流過第二通道，而在第二位置中，流體通過第二通道的流動不受限制。
12.如權利要求6所述的裝置，其特征在于，所述流體分流器轉到多個旋轉角，其中，流體流動的限制與所述流體分流器的旋轉角相關。
13.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，通過第一流動入口的流體流動引起渦流室中大致螺旋形的流動。
14.如權利要求13所述的裝置，其特征在于，通過第二流動入口的流體流動引起渦流室中大致徑向的流動。
15.如權利要求13所述的裝置，其特征在于，當所述可動的流體分流器具有比流體低的有效密度時，流出第一流體通道的流體被引導到渦流組件的第一流動入口內。
16.如權利要求15所述的裝置，其特征在于，當所述可動的流體分流器具有比流體高的有效密度時，流出第一流體通道的流體被引導到渦流組件的第二流動入口內。
17.如權利要求15所述的裝置，其特征在于，當所述可動的流體分流器具有比流體低的有效密度時，所述可動的流體分流器限制流體流過第二通道。
18.如權利要求17所述的裝置，其特征在于，當所述可動的流體分流器具有比流體高的有效密度時，所述可動的流體分流器限制流體流過第二通道。
19.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括用于地下井中的向下鉆進工具、渦流組件、流體控制系統，以及定位在向下鉆進工具內的可動的流體分流器。
20.一種自主地控制地下井中流體流動的方法，流體的密度隨時間推移而變化，該方法包括以下步驟: 使流體流過流體控制系統的主流體通道；使來自主流體通道的流體流入渦流組件，該渦流組件具有通向渦流室的第一和第二流動入口 ；使流體流過流體控制系統的控制通道，該控制通道用于在流體流出主流體通道并流入渦流組件的入口時控制流體流動；以及使定位在控制通道內的可動的流體分流器響應于流體密度變化而移動，所述流體分流器移動而限制流過控制通道的流體流動。
【文檔編號】E21B34/08GK103732854SQ201180069624
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2011年11月11日 優先權日:2011年11月11日
【發明者】M·L·夫瑞普, J·D·戴克斯特拉, O·德杰瑟斯 申請人:哈里伯頓能源服務公司