用于流动控制装置的功能化表面制造方法及图纸

可包括壁的内部区域上的功能化表面的流动控制装置。功能化表面可包括能够影响在壁的流路中流动的流体的亲水和/或疏水材料，以有助于由该流动控制装置进行流体选择。即使当多种流体的不同的油水混合物的密度和粘度相同时，利用功能化表面，这些流体也可在流动控制装置中被切换。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于流动控制装置的功能化表面
本专利技术通常涉及在表面上具有功能化材料的流动控制装置，该表面被构造为影响地下地层中的钻孔内的流体流动，更具体地(虽然并非排他性地)涉及可影响流体流动的流动控制装置中的亲水和/或疏水材料。
技术介绍
多种装置可被安装在贯穿含烃地层的井中。某些装置控制地层和管路之间的流体的流速，管路例如为生产管或注入管。这类装置的一示例是自主阀，自主阀可选择流体或以其它方式控制各种流体进入管路的流速。自主阀可基于流体的相对粘度在期望流体和非期望流体之间进行选择。例如，具有较高的非期望流体(例如水和天然气)浓度的流体可具有特定的粘度，自主阀响应于该粘度沿一个方向引导该非期望流体，以限制该非期望流体进入管路的流速。自主阀可包括切换机构；该切换机构例如位于流量比率控制装置中，且可包括能够基于粘度选择流体的涡流组件。流量比率控制组件可包括两个通道。每个通道可包括细管，这些细管被构造成基于流体的粘度来限制流体的流动。例如，第一通道中的一个管可比第二通道中的第二个管细，并且被构造成与具有不同的相对粘度的流体相比，对具有特定的相对粘度的流体限制更多。第二管则可对流体提供相对恒定的阻力，而与流体的粘度无关。经由第一通道(例如处于涡流组件的切向上的通道)进入涡流组件的流体，可被引起在该涡流组件中旋转，且被限制离开该涡流组件中的出口开口。经由第二通道(例如处于涡流组件的径向上的通道)进入涡流组件的流体则可被允许通过出口开口离开而没有任何限制或没有许多限制。尽管这种自主阀对满足井下的期望流体选择很有效，但仍希望有能够更大程度地有助于流体切换的装置。【专利技术内容】本专利技术的某些方案和实施例涉及至少一种位于壁的内部区域上的材料。这种材料可有助于例如将流过流路的流体引导到流动控制装置的切换机构。—个方案涉及一种能够被设置于井眼中的组件。该组件包括疏水材料和亲水材料。疏水材料位于壁的内部区域的第一部分上。亲水材料位于该壁的内部区域的第二部分上。另一方案涉及一种能够被设置于井眼中的流动控制装置。该流动控制装置包括壁的内部区域以及切换机构。该壁的内部区域包括在其上具有亲水材料的部分。切换机构在流动控制装置的流路中位于该部分之后。另一方案涉及一直能够被设置于井眼中的流动控制装置。该流动控制装置包括壁的内部区域以及切换机构。该壁的内部区域包括在其上具有疏水材料的部分。切换机构在该流动控制装置的流路中位于该部分之后。所述这些示例性的方案不限制或限定本专利技术，而是提供示例以帮助理解该申请所公开的专利技术概念。在回顾整个申请之后，本专利技术的其它方案、优点以及特征将变得明显。【附图说明】图1为根据本专利技术的一实施例的具有可包括功能化表面的流动控制装置的井系统的示意图。图2为根据本专利技术的一实施例的筛和具有包括亲水或疏水材料的功能化表面的流动控制装置的侧面剖视图。图3为根据本专利技术的一实施例的包括亲水材料和疏水材料的流动控制装置和具有较大浓度的第一类型流体的流体流动的剖面顶视图。图4示出根据本专利技术的一实施例的图3的具有较大浓度的第二类型流体的流体流动的流动控制装置。图5为根据本专利技术的一实施例的在壁上具有疏水材料或亲水材料的壁的侧面剖视图。图6为根据本专利技术的一实施例的在壁上具有成图案的疏水材料和亲水材料的壁的侧面剖视图。图7为根据本专利技术的一实施例的壁上具有材料的流动控制装置的剖面顶视图，该材料能够响应于被施加在材料上的刺激。【具体实施方式】某些方案和实施例涉及壁的内部区域的功能化表面。使用该表面的一部分上的至少一种疏水材料或亲水材料，该表面可被功能化。功能化表面可有助于引导流体流动通过流路，例如到达流动控制装置的切换机构。例如，即使当多种流体的不同的油水混合物的密度和粘度相同时，也可利用功能化表面，使流体可在组件中被切换。疏水材料可为排斥含有高浓度水的流体的材料。亲水材料可为可与含有高浓度水的流体结合的材料，由此可产生该材料吸引含有高浓度水的流体的效果。在某些实施例中，疏水材料可吸引含有高浓度油或其它烃类物质的流体，亲水材料可排斥含有高浓度油或其它烃类物质的流体。亲水材料的示例包括氧化铝、硅化合物，例如氧化硅、尼龙以及平滑的Teflon?。疏水材料的示例包括具有酒精的尼龙、变形Teflon? (textured Teflon? )、娃油、金属表面(该金属表面可为不同于金属氧化物的金属表面)、以及变形金属表面(textured metalsurface)。在某些实施例中，疏水材料可通过将极性化合物或浙青质(asphaltenes)嵌入组件的内壁中的结构基质(structuralmatrix)来产生。例如,那些包括硫、石墨以及煤炭的表面可变为疏水材料。[0021 ] 在某些实施例中，壁可包括位于壁的一侧的亲水材料和位于该壁的相对侧的疏水材料。含有较高浓度的水的流体可由于这些材料而流过一流路。至少一种材料的存在可改变流体的速度分布。例如，流体可被吸引到包括亲水材料的那一侧，使得流体以较高速度在壁的相对侧上流动。在流路中处于该材料之后的切换机构可利用速度分布的变化，将更多流体从流动控制装置中的一个通道引导到另一通道。在其它实施例中，疏水材料和亲水材料可在壁的内部区域上被图案化，例如被设置成疏水材料和亲水材料的相邻部分彼此交替。根据流体的特性，图案化材料可影响流经该图案化材料的流体的速度分布，或以其它方式影响流经该图案化材料的流体流动。该特性可包括流体流动中的水或其它类型流体的相对浓度。根据某些实施例的材料可被设置在壁上的能够对刺激有反应的内部区域中，当该材料在井眼中要永久性地或临时性地改变为疏水材料和/或亲水材料时提供这种刺激。例如，某些材料可被设置于井眼内的壁中，当暴露于某种频率或颜色的光时，该材料可在一定时长改变为亲水材料。材料可响应于其它刺激，例如电能或电压、以及被引入流路内的化学品。可反应于刺激从而变为亲水材料的材料的示例包括功能化螺卩比喃铁(sp i ropyran sferro)流体和功能化醌。可反应于刺激从而变为疏水材料的材料的示例包括偶氮苯和功能化偶氮苯(巯基终止)。可反应于刺激从而变为亲水材料和/或疏水材料的其它材料的示例包括自组装单分子层(self-assembled monolayer)、形状记忆聚合物、轮烧、索烃、DNA单分子层、以及肽单分子层(peptide monolayer)。这些说明性的示例用于向读者介绍此处所讨论的总体主题，而不是旨在限制所公开的本专利技术的范围。下面的部分参照【附图说明】多个附加的实施例和示例，其中，类似的附图标记表示类似的元件，方向性说明用于说明示例性的实施例，但这种说明不应被用来限制本专利技术。图1示出根据本专利技术的某些实施例的具有腔的井系统100，该腔具有流动控制装置，该流动控制装置包括位于壁的内部区域中的疏水材料和/或亲水材料。井系统100包括钻孔，该钻孔是延伸穿过各地球地层的井眼102。井眼102具有基本竖直段104和基本水平段106。基本竖直段104和基本水平段106可包括套管柱108，套管柱108在基本竖直段104的上部以水泥固结。基本水平段106延伸穿过含烃地层110。管柱112从地面延伸到井眼102内。管柱112可设有用于地层流体从基本水平段106行进到地面的管道。与地层110相邻的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种能够被设置于井眼中的组件，所述组件包括：疏水材料，位于壁的内部区域的第一部分上；以及亲水材料，位于所述壁的内部区域的第二部分上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种能够被设置于井眼中的组件，所述组件包括: 疏水材料，位于壁的内部区域的第一部分上；以及 亲水材料，位于所述壁的内部区域的第二部分上。2.根据权利要求1所述的组件，其中，所述壁适于被设置在流路中处于流动控制装置的切换机构之前。3.根据权利要求2所述的组件，其中，所述疏水材料或所述亲水材料中的至少其中之一适于基于流过所述流路的流体的至少一个特性，来增加所述壁的内部区域的一部分的表面粗糙度。4.根据权利要求2所述的组件，其中，所述疏水材料或所述亲水材料中的至少其中之一适于在流体通过所述流路流到所述切换机构期间，引起流过所述流路的流体振荡，以引起流体的压差增加。5.根据权利要求4所述的组件，其中，所述疏水材料或所述亲水材料中的至少其中之一适于通过改变流过所述流路的流体的速度分布，来引起流过所述流路的流体振荡。6.根据权利要求2所述的组件，其中，所述切换机构适于被设置在涡流组件与所述壁的内部区域的所述第一部分和所述第二部分之间，所述切换机构包括多个通道，所述多个通道提供通向所述涡流组件的多个单独流路。7.根据权利要 求1所述的组件，其中，以下至少其中之一: 位于所述壁的内部区域的所述第一部分上的第一材料被构造为，响应于在井眼中被施加到所述第一材料的刺激而变成所述疏水材料；或 位于所述壁的内部区域的所述第二部分上的第二材料被构造为，响应于在井眼中被施加到所述第二材料的所述刺激而变成所述亲水材料。8.根据权利要求7所述的组件，其中，所述刺激包括以下其中之一: 光； 电能；或 化学品。9.根据权利要求1所述的组件，其中，所述第一部分和所述第二部分在所述壁的内部区域呈图案形式。10.根据权利要求1所述的组件，其中，所述第一部分位于所述壁的内部区域的与所述第二部分相对的一侧。11.一种适...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·L·夫瑞普，迈克尔·T·佩尔蒂埃，詹森·D·戴克斯特拉，
申请(专利权)人：哈利伯顿能源服务公司，
类型：发明
国别省市：美国;US