超疏水性流动控制装置制造方法及图纸

提供了一种井筒子组件，所述井筒子组件包括具有朝向生产管路的生产流动路径的装置。所述生产流动路径可以包括超疏水性涂层，用于限制朝向所述生产管路的不希望流体的生产。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开大体上涉及用于井筒的流动控制装置，并且更具体地说(尽管不一定是排他性地)涉及一种具有可以影响流体流动的超疏水性表面的流动控制装置。
技术介绍
各种装置可以被安装在横穿含烃地下地层的井中。一些装置控制在地层与管路(诸如生产或注入管路)之间的流体的流量。这些装置的实例是能够控制进入管路中的各种流体的流量的流动控制装置。附图说明图1是根据一个方面的具有螺旋形流动控制装置的井系统的示意图，所述螺旋形流动控制装置具有可以包括超疏水性材料的功能化表面。图2是根据一个方面的围绕管柱定位的螺旋形流动控制装置的立体图。图3是根据一个方面的图2的包括超疏水性材料的螺旋形流动控制装置的端视图。图4是根据一个方面的描绘了具有较高浓度的希望流体的流体接触螺旋形流动控制装置的涂覆有超疏水性材料的内壁的实例的横截面视图。图5是根据一个方面的描绘了具有较高浓度的不希望流体的流体接触螺旋形流动控制装置的涂覆有超疏水性材料的内壁的实例的横截面视图。图6是根据一个方面的在液体的液滴与具有超疏水性材料的固体表面之间的接触角的实例的侧视图。图7是根据一个方面的井系统的具有砾石充填的部分的截面视图，所述砾石充填包括涂覆有超疏水性材料的支撑剂。具体实施方式某些方面和特征涉及具有涂覆有超疏水性材料的表面的流动控制装置，所述装置能够控制在地层与管路之间的流体的流量。表面上的超疏水性材料能够改变与所述表面接触的流体的速度剖面。例如，具有较高浓度的所需或所希望流体(诸如油)的流体能够沿着超疏水性涂覆的表面在较高的速度下流动。具有较高浓度的不需要或不希望流体(诸如天然气或水)的流体能够沿着超疏水性涂覆的表面在较低的速度下流动。根据一些方面的流动控制装置可以包括具有管路的螺旋形流动控制装置，所述管路具有涂覆有超疏水性材料的内表面。一些流体(诸如油)可以具有高表面张力。与在油和管路的未涂覆内表面之间的接触角相比，高表面张力能够增加在超疏水性涂覆的内表面与油之间的接触角。与油和未涂覆内表面之间的表面接触相比，增加的接触角产生油与超疏水性涂覆的内表面之间的较少的表面接触。在超疏水性涂覆的内表面与油之间的减少的表面接触能够减少沿着超疏水性涂覆的内表面流动的油所经受的摩擦阻力。当摩擦阻力减小时，沿着超疏水性涂覆的内表面流动的油的速度剖面可以增加。当摩擦阻力减小时，沿着超疏水性涂覆的内表面流动的具有较高浓度油的流体的速度剖面也可以增加。具有较高浓度油的流体的速度剖面上的增加能够促进通过螺旋形流动控制装置的内径的那种流体(以及因此油)的生产。其他流体可以具有比油更低的表面张力。例如，天然气可以几乎不具有表面张力。天然气的低表面张力可以引起天然气的大表面区域接触管路的超疏水性涂覆的内表面。在天然气与超疏水性涂覆的内表面之间的大表面区域的接触可以引起沿着超疏水性涂覆的内表面流动的天然气经受在其与超疏水性涂覆的内表面之间的高摩擦阻力，这可以引起天然气经受较高的流阻。较高的流阻可以降低在超疏水性涂覆的内表面上流动的天然气的速度。具有较高浓度天然气的流体当其沿着超疏水性涂覆的内表面流动时还可以经受速度上的减小。具有较高浓度天然气的流体的较低速度可以抑制或限制通过螺旋形流动控制装置的流体(以及因此天然气)的生产。其他流体(诸如水)当它们流动通过螺旋形流动控制装置时也可以经受限制或促进。例如，可以改变具有涂覆有超疏水性材料的内表面的螺旋形流动控制装置的特征以限制其他流体(诸如水)的流动。例如，可以改变螺旋形流动装置的管子的尺寸以更大地限制第一类型的流体(诸如天然气)并较少地限制第二类型的流体(诸如水或蒸汽)。根据一些方面的流动控制装置可以包括具有涂覆有超疏水性材料的支撑剂的砾石充填组件。与和未涂覆的支撑剂的表面区域接触相比，一些流体(诸如油)可以经受与支撑剂的超疏水性涂覆的表面的更低的表面区域接触。当流体穿过涂覆的这些支撑剂朝向生产管路时，表面区域接触上的减少可以引起油的和具有较高浓度油的流体的速度剖面增加。具有较高浓度油的流体的速度上的增加能够促进朝向生产管路的流体的生产。与在其他流体(诸如天然气)和未涂覆支撑剂之间的摩擦阻力相比，所述其他流体可以经受在其与支撑剂的超疏水性涂覆的表面之间的摩擦阻力上的增加。当流体穿过涂覆的支撑剂朝向生产管路时，摩擦阻力上的增加可以引起天然气的和具有较高浓度天然气的流体的速度剖面减少。具有较高浓度天然气的流体的速度上的减少可以抑制朝向生产管路的流体的生产。超疏水性材料可以是在超过一百五十度的接触角下防水的材料。超疏水性还可以被称为荷叶效应。超疏水性材料可以包括纳米复合材料。超疏水性材料的实例可以包括氧化锰聚苯乙烯、氧化锌聚苯乙烯、沉淀碳酸钙、碳纳米管结构以及基于二氧化硅的纳米涂层。给出这些说明性实例来将读者引至本文所讨论的一般主题，并且不意图限制公开概念的范围。以下部分参考附图描述了各种另外的实施方案和实例，其中相同的数字指示相同的元件，并且指向性说明被用于描述说明性实施方案但是如同所述说明性实施方案其不应当被用于限制本专利技术。图1描绘了根据某些方面的具有螺旋形流动控制装置114的井系统100，所述螺旋形流动控制装置114在螺旋形流动控制装置114的内壁中包括超疏水性材料。井系统100包括孔，所述孔是延伸穿过各种地球岩层的井筒102。井筒102具有基本竖直部分104和基本水平部分106。基本竖直部分104和基本水平部分106可以包括在基本竖直部分104的上部部分处胶合的套管柱108。基本水平部分106延伸穿过含烃地下地层110。管柱112从地面延伸到井筒102中。管柱112可以提供用于地层流体从基本水平部分106行进到地面的管道。在邻近地层110的各种生产层段(interval)中的螺旋形流动控制装置114和生产管状部116被围绕管柱112定位。在每个生产管状部116的每一侧上是封隔器118，所述封隔器118可以提供管柱112与井筒102的壁之间的流体密封。每一对邻近的封隔器118可以限定生产层段。螺旋形流动控制装置114可以允许在生产的流体的体积和组成上的控制。流入生产管状部116的地层流体可以包括超过一种类型的流体，诸如天然气、油、水、蒸汽和二氧化碳。如本文所使用的“天然气”意味着在室温与室压下以气相存在和在井下环境中以液相或气相存在的烃类(和不同量的非烃类)的混合物。蒸汽和二氧化碳可以被用作引起烃类流体朝向生本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种井筒子组件，其包括：具有朝向生产管路的生产流动路径的装置，其中所述生产流动路径包括超疏水性涂层，用于限制朝向所述生产管路的不希望流体的生产。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种井筒子组件，其包括：
具有朝向生产管路的生产流动路径的装置，其中所述生产流动路径包括
超疏水性涂层，用于限制朝向所述生产管路的不希望流体的生产。
2.如权利要求1所述的井筒子组件，其中所述不希望流体与希望流体相
比具有较高浓度的水或天然气或蒸汽中的至少一种。
3.如权利要求1所述的井筒子组件，其中所述装置是包括螺旋形生产流
动路径的流动控制装置。
4.如权利要求3所述的井筒子组件，其中所述超疏水性涂层被覆盖在所
述螺旋形生产流动路径的表面上。
5.如权利要求1所述的井筒子组件，其中所述超疏水性涂层具有与水滴
的超过一百五十度的接触角。
6.如权利要求1所述的井筒子组件，其中所述超疏水性涂层包括以下中
的至少一种：氧化锰聚苯乙烯、氧化锌聚苯乙烯、沉淀碳酸钙、碳纳米管结
构以及基于二氧化硅的纳米涂层。
7.如权利要求1所述的井筒子组件，其中所述超疏水性涂层可操作用于
增加沿着所述生产流动路径流动的具有较高浓度油的流体的速度。
8.如权利要求1所述的井筒子组件，其中所述装置包括具有多种支撑剂
的砾石充填，所述多种支撑剂具有包括所述超疏水性涂层的外表面，并且其
中所述生产流动路径是由所述多种支撑剂之间的空间限定的。
9.如权利要求1所述的井筒子组件，其中所述装置是防砂筛管组件的部
分。
10.一种井筒子组件，其包括：
定位在生产管路外部的管子，所述管子具有包括超疏水性材料的内壁，
用于限制朝向所述生产管路的不希望流体的生产。
11.如权利要求10所述的井筒子组件，其中所述管...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢克·威廉·霍尔德曼，让马克·洛佩斯，赵亮，M·L·夫瑞普，
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