Выходной узел с отклонителем флюида, перенаправляющим флюид по двум или более каналам

Авторы патента:


Выходной узел с отклонителем флюида, перенаправляющим флюид по двум или более каналам
Выходной узел с отклонителем флюида, перенаправляющим флюид по двум или более каналам
Выходной узел с отклонителем флюида, перенаправляющим флюид по двум или более каналам

 


Владельцы патента RU 2548694:

Халлибертон Энерджи Сервисез, Инк. (US)

Выходной узел предназначен для направления и регулирования расхода потока. Выходной узел содержит впуск флюида; выходную камеру; выпуск флюида, расположенный внутри выходной камеры, и отклонитель флюида, при этом отклонитель флюида соединен с впуском флюида и выходной камерой, причем флюид имеет возможность протекать от впуска флюида через отклонитель в выходную камеру и при этом форму отклонителя флюида выбирают таким образом, чтобы он имел возможность перенаправлять текущий от впуска флюид в первый флюидный канал, во второй флюидный канал или в оба канала в разных комбинациях, причем первый и второй флюидный каналы расположены внутри выходной камеры. В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения отклонитель флюида выполнен с возможностью перенаправлять текущий от впуска флюид в первый флюидный канал с возрастанием по мере уменьшения вязкости или плотности флюида или по мере увеличения расхода флюида, а также отклонитель флюида выполнен с возможностью перенаправлять текущий от впуска флюид во второй флюидный канал с возрастанием по мере увеличения вязкости или плотности флюида или по мере уменьшения расхода флюида. Технический результат - повышение точности распределения потоков. 2 н. и 20 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Выходной узел включает в себя отклонитель флюида, имеющий такую геометрическую форму, что отклонитель флюида имеет возможность перенаправлять текущий от впуска флюид в первый флюидный канал, во второй флюидный канал или в оба канала в разных комбинациях. В соответствии с одним из вариантов осуществления отклонитель перенаправляет текущий от впуска флюид в первый флюидный канал с возрастанием по мере уменьшения вязкости или плотности флюида или по мере увеличения расхода флюида и перенаправляет текущий от впуска флюид во второй флюидный канал с возрастанием по мере увеличения вязкости или плотности флюида или по мере уменьшения расхода флюида. Выходной узел может быть использован для регулирования расхода флюида. Согласно одному из вариантов осуществления выходной узел используют в подземном пласте.

Раскрытие изобретения

[0002] В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения выходной узел содержит впуск флюида; выходную камеру; выпуск флюида, расположенный внутри выходной камеры, и отклонитель флюида, отличающийся тем, что отклонитель флюида соединен с впуском флюида и выходной камерой, причем обеспечена возможность протекания флюида от впуска флюида, через отклонитель флюида и в выходную камеру, при этом форма отклонителя флюида выбрана таким образом, чтобы он имел возможность перенаправлять флюид от впуска флюида в первый флюидный канал, во второй флюидный канал или в оба канала в разных комбинациях, причем первый и второй флюидные каналы расположены внутри выходной камеры.

[0003] В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения отклонитель флюида выполнен с возможностью перенаправления флюида, текущего от впуска флюида в первый флюидный канал, возрастающего по мере уменьшения вязкости или плотности флюида или по мере увеличения расхода флюида, а также отклонитель флюида выполнен с возможностью перенаправления флюида, текущего от впуска флюида во второй флюидный канал, возрастающего по мере увеличения вязкости или плотности флюида или по мере уменьшения расхода флюида.

Краткое описание чертежей

[0004] Отличительные признаки и преимущества некоторых вариантов осуществления станут более понятны при их рассмотрении с сопроводительными чертежами. Чертежи не должны пониматься в качестве ограничивающих какие-либо из предпочтительных вариантов осуществления изобретения.

[0005] Фиг. 1 схематически изображает выходной узел в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения.

[0006] Фиг. 2 схематически изображает выходной узел в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения.

[0007] Фиг. 3 иллюстрирует один из методов количественного определения величины несоосности впуска и выпуска флюида.

Осуществление изобретения

[0008] Выражения «содержать», «иметь», «включать в себя» и все их грамматические вариации используются здесь в открытом и неограничивающем смысле, не исключающем дополнительных элементов или этапов.

[0009] Следует понимать, что используемые здесь выражения «первый», «второй», «третий», присвоены условно и предназначены просто для того, чтобы отличать друг от друга два или более каналов, направляющих и т.д., в зависимости от обстоятельств, и не указывают на какую-либо конкретную ориентацию или последовательность. Кроме того, следует понимать, что само по себе использование термина «первый» не требует обязательного существования чего-либо «второго», а само по себе использование термина «второй» не требует существования чего-либо «третьего» и т.д.

[0010] Используемым здесь термином «флюид» называется имеющее дисперсионную среду вещество, способное течь и принимать форму вмещающего его контейнера при тестировании вещества при температуре 71°F (22°C) и давлении, равном одной атмосфере «атм» (0,1 мегапаскаль (МПа)). Флюид может быть жидкостью или газом. Гомогенный флюид имеет только одну фазу, а гетерогенный флюид имеет больше одной отличаемой фазы. Одним из физических свойств флюида является его плотность. Плотностью является масса единицы объема вещества, обычно выражаемая в фунтах на галлон (ppg) или в килограммах на кубическим метр (кг/м3). У разных флюидов плотность может быть различной. Например, плотность дистиллированной воды составляет примерно 1000 кг/м3; в то время как плотность сырой нефти составляет примерно 865 кг/м3. Другим физическим свойством флюида является его вязкость. В настоящем контексте «вязкость» флюида является диссипативной характеристикой потока флюида, к которой, среди прочего, относится кинематическая вязкость, сдвиговая прочность, предел текучести, поверхностное напряжение, вязкопластичность и тиксотропность. Вязкость может быть выражена как (сила×время)/площадь. Например, вязкость можно выразить как (дина×секунда)/см2 (в единицах, обычно называемых пуаз (П)), или в паскаль/секунда (Па/с). Однако ввиду того что материал, имеющий вязкость 1 П, является относительно вязким материалом, чаще вязкость выражают в сантипуазах (сП), которые равны 1/100 П.

[0011] В природе углеводороды в виде нефти и газа встречаются в некоторых подземных пластах. Подземный пласт, содержащий нефть или газ, иногда называется коллектором. Коллектор может располагаться под поверхностью суши или на расстоянии от берега. Коллекторы обычно располагаются на глубине от нескольких сотен футов (коллекторы неглубокого залегания) до нескольких десятков тысяч футов (коллекторы сверхглубокого залегания). Для добычи газа или нефти в коллекторе или рядом с коллектором пробуривают скважину.

[0012] Скважина, помимо прочего, может включать в себя нефтяную, газовую, водяную добычные скважины или нагнетательную скважину. Флюид часто нагнетают в добычную скважину в ходе строительства или в ходе вызова притока. Называемый здесь термином «скважина» объект включает в себя по меньшей мере один ствол скважины. Ствол скважины может включать в себя вертикальные, наклонные и горизонтальные участки и может быть прямым, изогнутым или разветвленным. Используемый здесь термином «ствол скважины» включает в себя любые обсаженные и любые необсаженные открытые участки ствола скважины. Призабойная зона является окружающими ствол скважины подземным материалом и породой подземного пласта. Используемый здесь термин «скважина» также включает в себя призабойную зону.

[0013] В ходе добычи обычно вместе с желательными флюидами добываются и нежелательные флюиды. Например, вода (нежелательный флюид) может быть добыта вместе с нефтью или газом (желательными флюидами). В другом случае нежелательными флюидом может быть газ, а желательным флюидом может быть нефть. Еще в одном примере желательным флюидом может быть газ, а нежелательными флюидами - вода и нефть. С практической точки зрения добыча нежелательного флюида должна быть как можно меньшей.

[0014] В методах добычи с воздействием на пласт через нагнетательную скважину может осуществляться заводнение. Заводнение представляет собой закачку в коллектор воды с целью вытеснения нефти или газа, оставшихся недобытыми в ходе первичной добычи. Вода из нагнетательной скважины физически вытесняет часть оставшихся в коллекторе нефти или газа по направлению к добычной скважине. При добыче с воздействием на пласт в коллектор могут закачивать также пар, углекислый газ, кислоты или другие флюиды.

[0015] Кроме того, что при вторичной разработке добывается нежелательный флюид, проблемой также может стать то, что расход флюида из подземного пласта в ствол скважины будет больше, чем нужно. Для нагнетательной скважины к потенциальным проблемам методов добычи с воздействием на пласт можно отнести неэффективность извлечения флюида вследствие переменной проницаемости в подземном пласте и различий в расходах флюида из нагнетательной скважины в подземный пласт. Для преодоления некоторых из этих проблем может быть полезным регулятор флюида.

[0016] Регулятор флюида может быть использован с целью переменного ограничения расхода флюида. Регулятор флюида может быть также использован для регулирования добычи флюида по некоторым физическим свойствам флюида, например по его плотности или вязкости.

[0017] Обладающий новизной выходной узел включает в себя отклонитель флюида, геометрическая форма которого позволяет ему перенаправлять текущий от впуска флюид в два или более каналов. Перенаправление движения флюида может быть осуществлено, по меньшей мере, по вязкости, плотности и/или расходу флюида.

[0018] Выходной узел может быть использован в качестве регулятора флюида. Области применения выходного узла не ограничиваются применением на нефтяных месторождениях. Соответственно, другие области, где может найти применение выходной узел, включают, среди прочего, трубопроводы, химические заводы, нефтеперерабатывающие заводы, пищевую промышленность и автомобили.

[0019] В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения выходной узел содержит: впуск флюида; выходную камеру; выпуск флюида, расположенный внутри выходной камеры; отклонитель флюида, отличающийся тем, что отклонитель флюида соединен с впуском флюида и выходной камерой, причем обеспечена возможность протекания флюида от впуска флюида через отклонитель флюида и в выходную камеру, при этом форма отклонителя флюида выбрана таким образом, чтобы он имел возможность перенаправлять флюид от впуска флюида в первый флюидный канал, во второй флюидный канал или в оба канала в разных комбинациях, причем первый и второй флюидные каналы расположены внутри выходной камеры.

[0020] В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения отклонитель флюида выполнен с возможностью перенаправления флюида, текущего от впуска флюида в первый флюидный канал, возрастающего по мере уменьшения вязкости или плотности флюида или по мере увеличения расхода флюида, а также отклонитель флюида выполнен с возможностью перенаправления флюида, текущего от впуска флюида во второй флюидный канал, возрастающего по мере увеличения вязкости или плотности флюида или по мере уменьшения расхода флюида.

[0021] Флюид может быть гомогенным флюидом или гетерогенным флюидом.

[0022] На фиг. 1 схематически изображен выходной узел 100 в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения. На фиг. 2 схематически изображен выходной узел 100 в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения. Выходной узел 100 включает в себя впуск 110 флюида, отклонитель 120 флюида и выходную камеру 160. Отклонитель 120 флюида соединен с впуском 110 флюида и выходной камерой 160. Впуск 110 флюида может быть функционально соединен с выходной камерой 160. К примеру, впуск 110 флюида может быть соединен с выходной камерой 160 через отклонитель 120 флюида. Флюид имеет возможность протекать от впуска 110 через отклонитель 120 в выходную камеру 160. Выходная камера 160 может включать в себя вход 161 выходной камеры. Вход 161 выходной камеры может быть расположен в месте соединения отклонителя 120 с выходной камерой 160. При этом при протекании флюида от впуска 110 в направлении d флюид затем может протекать через отклонитель 120 и попадать в выходную камеру 160 через вход 161 выходной камеры.

[0023] Впуск 110 может иметь разнообразную геометрическую форму, позволяющую флюиду протекать через него. К примеру, впуск 110 может иметь трубчатую, прямоугольную, пирамидальную или сложную геометрическую форму. Впусков флюида может быть несколько. Например, может иметься второй впуск (не показан). Впуски могут быть расположены параллельно. В соответствии с осуществлением все дополнительные впуски воссоединяются с впуском 110 в точке ниже по потоку от отклонителя 120. Таким образом, весь флюид, протекающий через дополнительные впуски, воссоединится с флюидом, протекающим через впуск 110. Воссоединенные флюиды затем могут течь в направлении d к отклонителю 120.

[0024] Отклонитель 120 может иметь разнообразные геометрические формы и их сочетания. Например, отклонитель 120 может иметь криволинейные стенки, прямолинейный стенки и их сочетания. Отклонитель 120 может включать в себя прямолинейные секции, криволинейные секции, угловые секции и сочетания вышеперечисленного. Отклонитель 120 может иметь трубчатую, прямоугольную, пирамидальную или сложную геометрическую форму. В соответствии с одним из вариантов осуществления геометрическую форму отклонителя 120 выбирают таким образом, чтобы он был способен перенаправлять текущий от впуска 110 флюид в первый флюидный канал 131, во второй флюидный канал 141 или в оба канала в разных комбинациях, причем первый флюидный канал 131 и второй флюидный канал 141 расположены внутри выходной камеры 160. В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения отклонитель 120 флюида все больше перенаправляет текущий от впуска 110 флюид в первый флюидный канал 131 по мере снижения вязкости или плотности флюида или по мере повышения расхода флюида и все больше перенаправляет текущий от впуска 110 флюид во второй флюидный канал 141 по мере повышения вязкости или плотности флюида или по мере снижения расхода флюида. В соответствии с еще одним осуществлением изобретения отклонитель 120 имеет такую форму, что все больше перенаправляет текущий от впуска 110 флюид в первый флюидный канал 131 по мере снижения вязкости или плотности флюида или по мере повышения расхода флюида и все больше перенаправляет текущий от впуска 110 флюид по второму каналу 141 по мере повышения вязкости или плотности флюида или по мере снижения расхода флюида. Для перенаправления флюида могут использоваться и габаритные размеры отклонителя 120 и его геометрическая форма.

[0025] В соответствии с одним из вариантов осуществления, показанным на фиг. 1, текущий по первому каналу 131 флюид может попадать в выходную камеру 160 через вход 161 выходной камеры в первом направлении d1, а флюид, текущий по второму каналу 141, может попадать в выходную камеру 160 во втором направлении d2. Как видно на фиг. 1, первое направление d1 может быть направлением, тангенциальным относительно радиуса выпуска 150 флюида. При этом флюид, попадая в выходную камеру 160 в первом направлении d1 по первому каналу 131, может течь вращательно вокруг внутренней части выходной камеры 160. Также видно, что второе направление d2 может быть направлением, радиальным к выпуску 150 флюида. При этом флюид, попадая в выходную камеру 160 во втором направлении d2, потечет через выходную камеру 160 относительно прямо.

[0026] Далее приводится пример одной возможной конструкции узла и его использования в соответствии с вариантом осуществления, показанным на фиг. 1. Выходной узел 100 может быть сконструирован таким образом, чтобы более вязкий или более плотный флюид стремился течь внутри выходной камеры 160 аксиально (например, во втором направлении d2), в то время как менее вязкий или менее плотный флюид стремился течь по выходной камере 160 во вращательном направлении (например, в первом направлении d1). К примеру, при разработке нефтегазовых месторождений желательным для добычи флюидом может быть нефть; нежелательными же для добычи флюидами могут быть вода или газ. Приняв значение расхода постоянным, так как нефть более вязкая и более плотная, чем и вода, и газ, систему можно построить таким образом, чтобы нефть стремилась течь по второму каналу 141 во втором направлении d2. Если вместе с нефтью в добычу начнет попадать вода и/или газ, общая вязкость и плотность гетерогенного флюида понизятся относительно вязкости и плотности чистой нефти. По мере снижения вязкости и плотности флюид все больше начнет течь по первому каналу 131 в первом направлении d1. Согласно данному примеру узел может быть разработан таким образом, чтобы ограничивать добычу менее плотных и менее вязких воды и/или газа и способствовать добыче более плотной и более вязкой нефти.

[0027] В соответствии с другим вариантом осуществления, показанным на фиг. 2, первое направление d1 может быть направлением, радиальным к выпуску 150 флюида. При этом флюид, попадая в выходную камеру 160 в первом направлении d1, потечет через выходную камеру 160 относительно прямо. Также видно, что второе направление d2 может быть направлением, тангенциальным к радиусу выпуска 150 флюида. При этом флюид, попадая в выходную камеру 160 во втором направлении d2 по второму каналу 141, может течь во вращательном направлении вокруг внутренней части выходной камеры 160.

[0028] Далее приводится пример одной возможной конструкции узла и его использования в соответствии с вариантом осуществления, показанным на фиг. 2. Выходной узел 100 может быть сконструирован таким образом, чтобы более вязкий или более плотный флюид стремился течь во вращательном направлении вокруг выходной камеры 160 (например, во втором направлении d2), в то время как менее вязкий или менее плотный флюид стремился течь аксиально по выходной камере 160 (например, в первом направлении d1). К примеру, при разработке нефтегазовых месторождений желательным для добычи флюидом может быть газ; нежелательным же для добычи флюидом может быть вода. Приняв значение расхода постоянным, так как газ менее вязкий и менее плотный, чем вода, систему можно построить таким образом, что газ будет стремиться течь по первому каналу 131 в первом направлении d1. Если вместе с газом в добычу начнет попадать вода, общая вязкость и плотность гетерогенного флюида повысятся относительно вязкости и плотности чистого газа. По мере повышения вязкости и плотности флюид все больше начнет течь по второму каналу 141 во втором направлении d2. Согласно данному примеру узел может быть разработан таким образом, чтобы ограничивать добычу более плотной воды и способствовать добыче менее плотного и более вязкого газа.

[0029] Выходной узел 100 также включает в себя выпуск 150 флюида, расположенный внутри выходной камеры 160. Предпочтительно, чтобы выпуск 150 располагался вблизи центра выходной камеры 160. В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения флюид, текущий в направлении, аксиальном к выпуску 150, будет течь по направлению к выпуску 150. При этом флюид сможет покинуть выходной узел 100 через выпуск 150. В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения флюид, текущий во вращательном направлении, обогнет выпуск 150. При увеличении объема текущего во вращательном направлении флюида будет повышаться величина обратного давления в системе. И, наоборот, при увеличении текущего аксиально флюида величина обратного давления в системе будет понижаться. Используемый здесь термин «обратное давление в системе» означает перепад давления между впуском 110 и выпуском 150 флюида.

[0030] В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения по мере того как флюид все больше будет течь во вращательном направлении вокруг выходной камеры 160, будет повышаться сопротивление потоку флюида через выходную камеру 160. В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения по мере того как флюид все больше будет течь во вращательном направлении вокруг выпуска 150, будет повышаться сопротивление потоку флюида через выпуск 150 флюида.

[0031] В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения по мере того как флюид все больше будет течь через выходную камеру 160 в направлении, аксиальном выпуску 150, будет снижаться сопротивление потоку флюида через выходной узел 100. В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения по мере того как флюид все больше будет течь через выходную камеру 160 в направлении, аксиальном к выпуску 150, будет снижаться сопротивление потоку флюида через выпуск 150. Таким образом, флюид, попадающий в выходную камеру 160 аксиально (по сравнении с флюидом, попадающим вращательно), может ждать следующее: аксиальное протекание через выходную камеру 160; меньшее сопротивление потоку через выходную камеру 160; меньшее обратное давление в системе; меньшее сопротивление выходу через выпуск 150.

[0032] Выходной узел 100 также может включать в себя более одного выпуска флюида (не показаны). Имеющиеся в выходном узле 100 несколько выпусков флюида могут иметь различное расположение. К примеру, все выпуски флюида могут быть расположены вблизи центра выходной камеры 160. Еще одним примером может быть расположение одного или нескольких выпусков флюида вблизи центра, а одного или нескольких выпусков флюида - вблизи периферии выходной камеры 160. Предпочтительно, чтобы по меньшей мере один из выпусков флюида (например, выпуск 150) был расположен вблизи центра выходной камеры 160. При этом по меньшей мере часть флюида, текущего вблизи центра, сможет покидать выходной узел 100 через выпуски, расположенные вблизи центра выходной камеры 160. Кроме того, если выходная камера 160 будет включать в себя один или несколько выпусков, расположенных вблизи периферии выходной камеры, тогда по меньшей мере часть флюида, протекающего вблизи периферии, сможет покидать выходной узел 100 через периферийные выпуски.

[0033] Выходной узел 100 также может содержать первую направляющую 132 флюида, а также может содержать вторую направляющую 142 флюида. Размер и геометрическая форма направляющих 132/142 может быть выбрана так, чтобы помогать флюиду продолжать свое течение по первому каналу 131 и/или второму каналу 141. Расположение направляющих 132/142 может быть рассчитано таким образом, чтобы помогать флюиду продолжать свое течение по первому каналу 131 и/или второму каналу 141. Размер, геометрическая форма и/или расположение первой направляющей 132 могут быть выбраны так, чтобы помогать флюиду течь во вращательном направлении или аксиально относительно выпуска 150. К примеру, согласно фиг. 1, размер, геометрическая форма и/или расположение первой направляющей 132 подобраны таким образом, чтобы любой флюид, текущий по первому каналу 131, обтекал бы выходную камеру 160 во вращательном направлении (например, в первом направлении d1). Согласно другому примеру, показанному на фиг. 2, размер, геометрическая форма и/или расположение первой направляющей 132 подобраны таким образом, что любой флюид, текущий по первому каналу 131, протекал бы внутри выходной камеры 160 аксиально (например, в первом направлении d1).

[0034] Размер, геометрическая форма и/или расположение второй направляющей 142 могут быть выбраны так, чтобы помогать флюиду течь относительно выпуска 150 вращательно или аксиально. К примеру, согласно фиг. 1 размер, геометрическая форма и/или расположение второй направляющей 142 подобраны таким образом, что любой флюид, текущий по второму каналу 141, течет внутри выходной камеры 160 аксиально (например, в первом направлении d2). Согласно другому примеру, согласно фиг. 2, размер, геометрическая форма и/или расположение второй направляющей 142 подобраны таким образом, что любой флюид, текущий по второму каналу 141, обтекает выходную камеру 160 вращательно (например, во втором направлении d2). Само собой разумеется, что может иметься более одного первого каналу 131, а также более одной первой направляющей 132. Также может иметься более одного второго канала 141, а также более одной второй направляющей 142. Если имеется более одной первой направляющей 132, то первые направляющие не обязательно должны быть одинаковы по размеру или геометрической форме. Если имеется более одной второй направляющей 142, то вторые направляющие не обязательно должны быть одинаковы по размеру или геометрической форме. Кроме того, в каждом конкретном выходном узле 100 можно использовать направляющие 132/142 различной геометрической формы.

[0035] При сравнении фиг. 1 и фиг. 2 можно видеть, что флюид, обладающий большей вязкостью, большей плотностью или меньшим расходом, будет стремиться течь по второму каналу 141, а флюид, обладающий меньшей вязкостью, меньшей плотностью или большим расходом, будет стремиться течь по первому каналу 131. Вязкость, плотность или расход, при которых флюид переключается с одного канала на другой канал (то есть точку переключения), можно задавать. К примеру, заданной точкой переключения может быть плотность 800 кг/м3. Согласно данному примеру флюид с плотностью меньше 800 кг/м3 будет стремиться течь по первому каналу 131. По мере того как плотность флюида в процессе роста будет приближаться к 800 кг/м3, флюид начнет переключаться с одного канала на другой и все больше течь по второму каналу 141. Следует понимать, что точка достижения точки переключения не приведет к тому, что все 100% флюида потекут по другому каналу. Напротив, по мере того как величина свойства флюида или его расхода будет подниматься или снижаться к точке переключения, флюид только начнет все больше течь по другому каналу. Впуск 110 флюида также может содержать смещающую секцию. Смещающая секция может включать в себя прямолинейные участки, криволинейные участки, угловые участки или сочетания вышеперечисленного. Смещающая секция может быть сконструирована таким образом, чтобы при протекании флюида через впуск 110 по направлению к отклонителю 120 флюид смещался бы к первому каналу 131 или ко второму каналу 142.

[0036] Как видно при сопоставлении фиг. 1 с фиг. 2, выходной узел 100 может быть сконструирован таким образом, чтобы, в одном случае, текущий по первому каналу 131 флюид протекал в выходной камере 160 вращательно, а в другом случае, текущий по первому каналу 131 флюид протекал в выходной камере 160 аксиально. Кроме того, конструкция выходного узла 100 может быть такой, чтобы, в одном случае, текущий по второму каналу 141 флюид протекал в выходной камере 160 аксиально, а в другом случае, текущий по второму каналу 141 флюид протекал в выходной камере вращательно. Такие вариации можно использовать для способствования добыче желательного флюида, в зависимости от специфики конкретного случая работы. Например, вариации можно использовать для способствования добыче желательного флюида, имеющего другие, чем у нежелательного флюида, вязкость и плотность.

[0037] В соответствии с одним из вариантов осуществления впуск 110 флюида не находится на одной оси с выпуском 150 флюида. Как видно из рассмотрения фиг. 3, впуск 110 может быть несоосным выпуску 150 на некоторую величину. Величина несоосности может быть различной. Величина несоосности может быть количественно определена по длине катета b. Длина катета b может быть найдена построением прямоугольного треугольника. Катет b образуется между вершиной угла C и вершиной угла A, а отрезок c является гипотенузой. Прямоугольный треугольник включает в себя катет а, проходящий от выпуска 150 на вершине угла B вниз до вершины угла C. Величина угла C составляет 90°, но величины углов A и B могут варьироваться. Вершина угла А расположена в нужной точке на оси X. Ось X является центральной осью впуска 110, идущей параллельно направлению d потока флюида, и также может быть тангенциальной к участку наружности выходной камеры 160. В соответствии с одним из вариантов осуществления катет а параллелен оси X. Однако независимо от геометрической формы (например, криволинейной, угловой или прямолинейной) впуска 110 в нужной точке, то есть и от формы оси X, катет а проходит вниз от вершины угла B, образуя прямой угол C.

[0038] Величину несоосности можно использовать, чтобы помогать перенаправлению флюида в первый флюидный канал 131 или второй флюидный канал 141. Кроме того, величину несоосности можно использовать для задания точки переключения потока флюида. К примеру, по мере уменьшения величины несоосности флюид может все больше течь во второй флюидный канал 141. И, напротив, по мере увеличения величины несоосности флюид может все больше течь в первый флюидный канал 131. Для перенаправления потока флюида по определенной траектории можно использовать величину несоосности саму по себе или в сочетании с геометрической формой отклонителя 120 флюида.

[0039] В соответствии с одним из вариантов осуществления отклонитель флюида все больше перенаправляет текущий от впуска флюид в первый флюидный канал по мере уменьшения вязкости или плотности флюида или по мере увеличения расхода флюида и все больше перенаправляет текущий от впуска флюид во второй флюидный канал по мере увеличения вязкости или плотности флюида или по мере уменьшения расхода флюида. Геометрическая форма выходной камеры 160 также может быть разработана таким образом, чтобы, работая совместно с геометрической формой отклонителя 120 флюида, в зависимости от вышеуказанных свойств флюида, помогать флюиду все больше течь в первый флюидный канал 131 или во второй флюидный канал 141. Кроме того, размер, геометрическая форма направляющих 132/142 также могут быть разработаны таким образом, чтобы вместе с геометрической формой выходной камеры 160 и геометрической формой отклонителя 120 способствовать достижению вышеуказанных результатов. Кроме того, величина несоосности может быть выбрана таким образом, чтобы она работала совместно с геометрической формой выходной камеры 160, геометрической формой отклонителя 120 флюида и/или размером, геометрической формой и месторасположением направляющих 132/142.

[0040] Компоненты выходного узла 100 могут быть выполнены из разнообразных материалов. К пригодным материалам, среди прочего, относятся, металлы, например сталь, алюминий, титан и никель; сплавы; пластики; композиционные материалы, например армированные волокном фенопласты; керамические материалы, например карбид вольфрама, карбид борона, синтетические алмазы или корунд; эластомерные материалы; и разложимые материалы.

[0041] Выходной узел 100 может быть использован везде, где требуется переменное ограничение или регулирование расхода флюида. В соответствии с одним из вариантов осуществления выходной узел 100 используется в подземном пласте. В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения подземный пласт пронизывается стволом по меньшей мере одной скважины. Преимущество использования выходного узла 100 в подземном пласте 20 состоит в том, что он может помочь регулированию расхода флюида. Другое преимущество состоит в том, что выходной узел 100 может помочь решению проблемы добычи гетерогенного флюида. Например, если желательным для добычи флюидом является нефть, то выходной узел 100 может быть сконструирован таким образом, что когда вместе с нефтью в выходной узел 100 попадет вода, выходной узел сможет уменьшить расход выходящего через выпуск 150 флюида, использовав эффект уменьшения вязкости флюида. Универсальность выходного узла 100 позволяет решать конкретные проблемы конкретного подземного пласта.

[0042] Таким образом, настоящее изобретение хорошо подходит для достижения целей и преимуществ как указанных, так и внутренне ему присущих. Раскрытые выше варианты осуществления приведены только для иллюстрации, так как настоящее изобретение может быть модифицировано и реализовано различными, но эквивалентными методами, очевидными для специалистов в данной области техники, вооруженных изложенными здесь идеями. Кроме того, детали показанных здесь конструкции или дизайна не ограничиваются ничем, кроме как приводимой ниже формулой изобретения. Соответственно, является несомненным то, что раскрытые выше конкретные примеры осуществления могут быть изменены, скомбинированы или модифицированы и все такие вариации не выходят за пределы объема и сущности настоящего изобретения. Хотя составы и способы описываются как «содержащие», «имеющие в своем составе» или «включающие в себя» разнообразные компоненты или этапы, составы и способы могут «состоять существенно из» или «состоять из» разнообразных компонентов и этапов. Во всех случаях когда указывается численный диапазон с верхним и нижним пределами, при этом, в частности, указывается любое численное значение или любой поддиапазон в пределах этого диапазона. В частности, каждый указываемый здесь диапазон численных значений (описываемый как «от примерно а до примерно b», или, эквивалентно, «приблизительно от а до b», или эквивалентно, «приблизительно a-b») следует понимать как обозначающий каждое численное значение и диапазон, заключенные внутри более широкого диапазона значений. Кроме того, термины в формуле изобретения имеют простое и обычное значение, если заявителем патента явно и четко не заявлено иное. Кроме того, использованные в формуле изобретения неопределенные артикли «a» или «an» понимают как обозначающие один или несколько из тех элементов, которые вводят с помощью этих артиклей. В случае каких-либо расхождений в использовании слова или термина в данной спецификации и в одном или нескольких патентных документах, которые могут быть включены в эту спецификацию путем ссылки, правильными считаются дефиниции, согласующиеся с настоящей спецификацией.

1. Выходной узел, содержащий:
впуск флюида;
выходную камеру;
выпуск флюида, расположенный внутри выходной камеры, и
отклонитель флюида,
при этом отклонитель флюида соединен с впуском флюида и выходной камерой, причем обеспечена возможность протекания флюида от впуска флюида через отклонитель флюида и в выходную камеру, причем обеспечена возможность беспрепятственного протекания флюида через отклонитель флюида,
при этом форма отклонителя флюида выбрана таким образом, чтобы он имел возможность перенаправлять флюид от впуска флюида в первый флюидный канал, во второй флюидный канал или в оба канала в разных комбинациях, причем первый и второй флюидные каналы расположены внутри выходной камеры,
при этом предусмотрено протекание флюида, который течет по первому флюидному каналу, внутри выходной камеры в первом направлении, а флюида, который течет по второму флюидному каналу, - внутри выходной камеры во втором направлении,
причем первое направление является вращательным вокруг выпуска флюида, а второе направление является аксиальным к выпуску флюида,
при этом обеспечено протекание флюида с большей вязкостью, большей плотностью или меньшим расходом во втором направлении, а флюида с меньшей вязкостью, меньшей плотностью или большим расходом - в первом направлении.

2. Узел по п. 1, отличающийся тем, что флюид является гомогенным флюидом или гетерогенным флюидом.

3. Узел по п. 1, отличающийся тем, что выпуск флюида функционально соединен с выходной камерой через отклонитель флюида.

4. Узел по п. 1, отличающийся тем, что выходная камера также содержит вход выходной камеры.

5. Узел по п. 4, отличающийся тем, что вход выпускной камеры расположен в месте соединения отклонителя флюида с выходной камерой.

6. Узел по п. 1, отличающийся тем, что выпуск флюида имеет трубчатую, прямоугольную, пирамидальную или сложную геометрическую форму.

7. Узел по п. 1, отличающийся тем, что отклонитель флюида содержит прямолинейные секции, криволинейные секции, угловые секции и сочетания вышеперечисленного.

8. Узел по п. 1, отличающийся тем, что отклонитель флюида выполнен с возможностью перенаправления флюида, текущего от впуска флюида в первый флюидный канал, возрастающего по мере уменьшения вязкости или плотности флюида или по мере увеличения расхода флюида.

9. Узел по п. 1, отличающийся тем, что отклонитель флюида выполнен с возможностью перенаправления флюида, текущего от впуска флюида во второй флюидный канал, возрастающего по мере увеличения вязкости или плотности флюида или по мере уменьшения расхода флюида.

10. Узел по п. 1, отличающийся тем, что обеспечено протекание флюида, который течет в аксиальном направлении, к выпуску флюида.

11. Узел по п. 1, отличающийся тем, что обеспечено протекание флюида, который течет по вращательному направлению, вокруг выпуска флюида.

12. Узел по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно содержит первую направляющую флюида и/или вторую направляющую флюида.

13. Узел по п. 12, отличающийся тем, что размер и форма первой и/или второй направляющей флюида выбраны таким образом, чтобы способствовать флюиду продолжать течь по первому флюидному каналу и/или по второму флюидному каналу.

14. Узел по п. 1, отличающийся тем, что впуск флюида не находится на одной оси с выпуском флюида.

15. Узел по п. 1, отличающийся тем, что обеспечена возможность его использования в подземном пласте.

16. Выходной узел, содержащий:
впуск флюида;
выходную камеру;
выпуск флюида, расположенный внутри выходной камеры, и
отклонитель флюида,
при этом отклонитель флюида соединен с впуском флюида и выходной камерой, причем обеспечена возможность протекания флюида от впуска флюида через отклонитель флюида и в выходную камеру, причем обеспечена возможность беспрепятственного протекания флюида через отклонитель флюида,
при этом форма отклонителя флюида выбрана таким образом, чтобы он имел возможность перенаправлять флюид от впуска флюида в первый флюидный канал, во второй флюидный канал или в оба канала в разных комбинациях, причем первый и второй флюидные каналы расположены внутри выходной камеры,
при этом предусмотрено протекание флюида, который течет по первому флюидному каналу, внутри выходной камеры в первом направлении, а флюида, который течет по второму флюидному каналу, - внутри выходной камеры во втором направлении,
причем первое направление является аксиальным к выпуску флюида, а второе направление является вращательным вокруг выпуска флюида,
при этом обеспечено протекание флюида с большей вязкостью, большей плотностью или меньшим расходом во втором направлении, а флюида с меньшей вязкостью, меньшей плотностью или большим расходом - в первом направлении.

17. Узел по п. 16, отличающийся тем, что отклонитель флюида выполнен с возможностью перенаправления флюида, текущего от впуска флюида в первый флюидный канал, возрастающего по мере уменьшения вязкости или плотности флюида или по мере увеличения расхода флюида.

18. Узел по п. 16, отличающийся тем, что отклонитель флюида выполнен с возможностью перенаправления флюида, текущего от впуска флюида во второй флюидный канал, возрастающего по мере увеличения вязкости или плотности флюида или по мере уменьшения расхода флюида.

19. Узел по п. 16, отличающийся тем, что обеспечено протекание флюида, который течет в аксиальном направлении, к выпуску флюида.

20. Узел по п. 16, отличающийся тем, что обеспечено протекание флюида, который течет по вращательному направлению, вокруг выпуска флюида.

21. Узел по п. 16, отличающийся тем, что дополнительно содержит первую направляющую флюида и/или вторую направляющую флюида.

22. Узел по п. 21, отличающийся тем, что размер и форма первой и/или второй направляющей флюида выбраны таким образом, чтобы способствовать флюиду продолжать течь по первому флюидному каналу и/или по второму флюидному каналу.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области гидротехники и может быть использовано для пропуска жидкостей, нефтепродуктов, газа и гидросмесей. Способ включает придание вращательного движения потоку в трубопроводе и увеличение скорости потока вдоль его продольной оси.

Способ и устройство предназначены для транспортировки газообразных и жидких продуктов по трубопроводам. Способ заключается в том, что создают избыточное давление транспортируемого продукта на входе в трубопровод и при этом продукту при помощи активаторов вращения, расположенных внутри трубопровода, придают вращательное движение на всем протяжении трубопровода, при этом активаторы вращения располагают в стыках трубопроводов.

Изобретение относится к устройствам для закручивания потока жидкости или газа и изменения направления движения их потоков. .

Изобретение относится к устройству для изменения направления протекающей в трубопроводе среды и может быть подключено перед подлежащим калибровке расходомером. .

Изобретение относится к системе выпрямления потока текучей среды посредством выпрямляющего устройства на участке трубопровода. .

Изобретение относится к энергетике, в частности к области производства тепловой и электрической энергии на тепловых и атомных электростанциях, и может быть использовано в трубопроводах с двухфазными потоками.

Изобретение относится к ракетно-космической технике, а именно к устройствам сброса компонентов из ракетных разгонных блоков. .

Изобретение относится к области гидродинамики. .

Группа изобретений касается криволинейного канала, относящегося к гидравлической машине, а также распределительного узла для рабочего колеса турбины Пелтона и гидравлической машины, содержащей такой криволинейный канал. Криволинейный канал (2) предназначен для направления потока. Криволинейный канал (2) оснащен ребрами (8), закрепленными на его внутренней стенке (22) и содержащими отверстия. Группа изобретений направлена на максимизацию кинетической энергии потока в канале и кинетической энергии водяной струи на выходе канала. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к транспортировке текучих сред по трубопроводам и может быть использовано в устройствах воздействия на поток текучей среды в трубопроводе. Завихритель содержит цилиндрический корпус, внутри которого концентрично установлены три лопатки треугольной формы. Лопатки закреплены по большому катету на стержне, расположенном на оси корпуса, и закреплены в основании. Основание выполнено в виде кольца с перемычками. Основание установлено на выходе корпуса. На стержне закреплен обтекатель с ребрами, а сам корпус со стороны обтекателя выполнен конусным. Боковая поверхность конуса и ребра обтекателя параллельны. Между обтекателем и основанием концентрично оси закреплена конусообразная спираль. Каждая лопатка вдоль большого катета по малому катету изогнута по радиусу и закреплена на перемычке основания, изогнутой по тому же радиусу. Изгибы лопаток и наклоны витков спирали к оси направлены в противоположные стороны. Технический результат - повышение эффективности перемешивания потока текучей среды, при снижении гидравлического сопротивления и повышении выравнивания скоростей потока по сечению трубопровода. 1 ил.

Изобретение относится к средствам воздействия на поток текучей среды в трубах или каналах и может быть использовано в оборудовании газовой, нефтяной, химической, энергетической, металлургической и угольной промышленности. Износостойкий крутоизогнутый отвод содержит входную, выходную и центральную криволинейную части с углом изгиба от 45° до 180°. Внутри отвода вдоль оси кривизны между плоскостями торцов входной и выходной части установлена лопатка с заостренными кромками и шириной не более диаметра условного прохода отвода. Лопатка имеет поверхность отрицательной Гауссовой кривизны. Крепление лопатки внутри отвода вблизи торцов входной и выходной части выполнено неподвижным и обтекаемым. Лопатка выполнена из стойкого в рабочей среде моно- или полиматериала. Технический результат: устранение сосредоточенного воздействия загрязненного механическими примесями потока среды на стенку отвода и повышение износостойкости отвода. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение представляет собой клапан и поверхности управления потоком для продвижения ламинарного потока через клапан и предназначено для проведения испытаний труб. Первый клапанный элемент имеет ось и первую поверхность седла с сужающимся контуром, обращенным аксиально вниз по потоку. Второй клапанный элемент имеет вторую поверхность седла с сужающимся контуром, обращенным аксиально вверх по потоку. Второй клапанный элемент имеет закрытое положение, в котором вторая поверхность седла упирается в первую поверхность седла, и имеет открытое положение, в котором вторая поверхность седла расположена на расстоянии аксиально ниже по потоку от первой поверхности седла. Второй клапанный элемент дополнительно имеет терминальный концевой участок, выполненный в виде носового конуса. Носовой конус может быть расположен полностью ниже по потоку от второй поверхности седла и может иметь полость с дренажным отверстием. 6 н. и 14 з.п. ф-лы, 12 ил.
Наверх