CN105756628A - 一种控水限流装置 - Google Patents

Abstract

一种控水限流装置，该控水限流装置包括：基管，其管壁上分别设置有油过流槽和水过流孔，该油过流槽靠近该基管的入口端，该水过流孔靠近该基管的出口端；外护套，套装在该基管外，该外护套与该基管同轴设置，该外护套和该基管之间具有一环形空间，该外护套的前端设置有双层式滤砂沟槽及防砂过滤网；自适应调控器，对应该油过流槽和水过流孔设置在该环形空间内，并分别具有油流动通道和水流动通道，对油和水进行分流调控，该自适应调控器相对于该油过流槽分别具有一初始位置和一工作位置；以及流量控制器，对应该自适应调控器安装在该基管的入口端并与该外护套连接，用于根据油井产量调节油井液体的流入量，以实现自适应式流量调节。

Description

一种控水限流装置

技术领域

本发明涉及一种石油天然气开采领域的控水限流装置，特别是一种自适应复合控水限流装置。

背景技术

石油天然气井的可开采层段较长，尤其是在长水平井段，由于油气藏分布不均，产生不均匀的生产层段，在开采一段时间后，因地质及流体等综合因素影响，易引起井筒内出水现象，若要实现各水平生产层段均衡生产，必须进行有效控水。针对油田控水的研究层出不穷，主要概括为利用限流机理控水及利用摩阻机理控水两种类型，利用这两种机理进行控水的装置已在油田进行使用，在使用过程中发现，限流机理控水易发生腐蚀和堵塞现象；摩擦机理控水对流体粘度变化较敏感，导致使用性较差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的上述缺陷，提供一种控水限流装置，以自动调流控水，克服被动式控水不能根据油藏情况变化进行调节的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种控水限流装置，其中，包括：

基管，其管壁上分别设置有油过流槽和水过流孔，所述油过流槽靠近所述基管的入口端，所述水过流孔靠近所述基管的出口端；

外护套，套装在所述基管外，所述外护套与所述基管同轴设置，所述外护套和所述基管之间具有一环形空间；该外护套的前端设置有双层式滤砂沟槽及防砂过滤网；

自适应调控器，对应所述油过流槽和水过流孔设置在所述环形空间内，并分别对应于所述油过流槽和水过流孔具有油流动通道和水流动通道，对油和水进行分流调控，所述自适应调控器相对于所述油过流槽分别具有一初始位置和一工作位置；以及

流量控制器，对应所述自适应调控器安装在所述基管的入口端并与所述外护套连接，用于根据油井产量调节油井液体的流入量，以实现自适应式流量调节。

上述的控水限流装置，其中，所述自适应调控器包括：

介质选择器，套装在所述基管和所述外护套之间，对应于所述油过流槽设置并相对于所述油过流槽分别具有一初始位置和工作位置，所述介质选择器在所述环形空间内分割出所述油流动通道和所述水流动通道；

弹性复位件，安装在所述基管上并抵靠所述介质选择器，用于所述介质选择器从所述工作位置到所述初始位置的复位；以及

水流减速器，对应于所述水过流孔安装在所述基管上，用于对通过所述介质选择器的水流进行限流减速。

上述的控水限流装置，其中，所述弹性复位件包括弹簧和弹簧挡板，所述弹簧和弹簧挡板分别套装在所述基管上，所述弹簧的两端分别抵靠在所述弹簧挡板和所述介质选择器上。

上述的控水限流装置，其中，所述水流减速器为多个交错设置的旋流板或旋流柱，所述旋流板或旋流柱分别交错安装在所述基管的外圆周面和所述外护套的内壁上。

上述的控水限流装置，其中，所述流量控制器包括：

降压减速盘，为环形槽结构，所述降压减速盘的环形槽处开有过流孔，所述降压减速盘设置在所述基管的前端；

支撑导流盘，对应于所述粘度控制阀安装在所述基管上并与所述外护套连接，所述支撑导流盘的盘面上设置有多个过流孔；以及

均衡盘，对应于所述支撑导流盘安装在所述基管上并能相对于所述支撑导流盘旋转，所述均衡盘上对应于所述过流孔设置有多个导流孔，旋转所述均衡盘调整所述导流孔与所述支撑导流盘的过流孔的对正数以调节所述油井液体的流入量，实现自适应式流量调节。

上述的控水限流装置，其中，所述支撑导流盘和/或所述均衡盘上设置有调节盘。

本发明的技术效果在于：

本发明的控水限流装置可以装在筛管上，也可以设置在盲管，甚至油管上，通过限流机理及利用流体粘度特性实现油、水的有效限流，能根据油藏特征进行流入量调节，同时自动选择油、水以设置不同的流动通道，使油和水进行高效分流调控，可根据油井产量大小自动调节流入孔的数量，对低产井及高产井开放不同数量的流入通道，实现自适应式流量调节；地层流体经筛管防砂过滤后，流入自适应复合控水限流装置，从而实现限水、稳油生产。本发明避免了现有技术中单纯依靠限流机理或单纯依靠摩擦机理进行控水的缺陷，综合利用限流机理及摩擦机理进行自动调流控水，解决了被动式控水不能根据油藏情况变化进行调节的问题。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为本发明一实施例的管柱安装示意图；

图2为本发明一实施例的控水限流装置结构示意图(初始位置)；

图3为本发明一实施例的控水限流装置结构示意图(工作位置)。

其中，附图标记

1长水平井段

2防砂控水筛管3封隔器

4控水限流装置

41基管

411油过流槽

412水过流孔

42外护套

421双层式滤砂沟槽

422防砂过滤网

43环形空间

44自适应调控器

441介质选择器

442弹性复位件

4421弹簧

4422弹簧挡板

443水流减速器

444油流动通道

445水流动通道

45流量控制器

451支撑导流盘

4511过流孔

452均衡盘

4512导流孔

453调节盘

454降压减速盘

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：

参见图1，图1为本发明一实施例的管柱安装示意图。本发明的控水限流装置可以装在筛管上，也可以设置在盲管，甚至油管上，本实施例中，以防砂控水筛管2为例，安装在石油天然气开采的长水平井段1，每一所述防砂控水筛管2的末端均安装有控水限流装置4。因该防砂控水筛管2的其他部分组成、结构、工作原理、连接或安装方式以及封隔器3的结构、安装方式及功用等均为较成熟的现有技术，本发明的控水限流装置4在其他诸如盲管、油管上的安装与在防砂控水筛管2上的安装类似，故在此不做赘述，下面仅对本发明的控水限流装置4予以详细说明。

参见图2及图3，图2为本发明一实施例的控水限流装置4结构示意图(初始位置)，图3为本发明一实施例的控水限流装置4结构示意图(工作位置)。本发明的控水限流装置4，安装在防砂控水筛管2上，包括：

基管41，其管壁上分别设置有油过流槽411和水过流孔412，所述油过流槽411靠近所述基管41的入口端，所述水过流孔412靠近所述基管41的出口端，其中，油流入孔的开孔数量由流入外护套42与基管41的环形空间43内的流量自适应调节，实现高产井油流入孔释放多，低产井油流入孔释放少，基管41后端的水过流孔412设置在旋流板的下方，孔径小，孔数少；基管41中端的油过流槽411设置在介质选择器441最大压缩位置的上方；

外护套42，套装在所述基管41外，所述外护套42与所述基管41同轴设置，所述外护套42和所述基管41之间具有一环形空间43，该外护套42的前端设置有双层式滤砂沟槽421及防砂过滤网422；

自适应调控器44，对应所述油过流槽411和水过流孔412设置在所述环形空间43内，即自适应调控器44设置在所述流量控制器45后部的外护套42与基管41的环形空间43内，并分别对应于所述油过流槽411和水过流孔412具有油流动通道444和水流动通道445，对油和水进行分流调控，所述自适应调控器44相对于所述油过流槽411分别具有一初始位置(参见图2)和一工作位置(参见图3)；以及

流量控制器45，对应所述自适应调控器44安装在所述基管41的入口端并与所述外护套42连接，用于根据油井产量调节油井液体的流入量，以实现自适应式流量调节。

其中，所述自适应调控器44包括：

介质选择器441，套装在所述基管41和所述外护套42之间，该介质选择器441例如可以是一粘度选择阀，对应于所述油过流槽411设置并相对于所述油过流槽411分别具有一初始位置和工作位置，所述介质选择器441的下端部圆周上开设有滤砂槽，介质选择器441的阀芯为亲水疏油介质，过滤介质外侧表面设有薄护套；

弹性复位件442，安装在所述基管41上并抵靠所述介质选择器441，用于所述介质选择器441从所述工作位置到所述初始位置的复位；以及

水流减速器443，对应于所述水过流孔412安装在所述基管41上，用于对通过所述介质选择器441的水流进行限流减速。

本实施例中，所述弹性复位件442包括弹簧4421和弹簧挡板4422，所述弹簧4421和弹簧挡板4422分别套装在所述基管41上，所述弹簧4421的两端分别抵靠在所述弹簧挡板4422和所述介质选择器441上，所述弹簧挡板4422可为三片或四片圆周均布，弹簧挡板4422的中部可开设滤砂槽。

本实施例中，所述水流减速器443为多个交错设置的旋流板或旋流柱，所述旋流板或旋流柱分别交错安装在所述基管41的外圆周面和所述外护套42的内壁上。例如，旋流板一部分设置在外护套42内侧，一部分设置在中心管外圆周，外侧旋流板与基管41之间有过流间隙，内侧旋流板与外护套42之间有过流间隙，旋流板沿内、外圆周环绕至少各三圈。

其中，所述流量控制器45设置在所述外护套42的前端，包括：

降压减速盘454，为环形槽结构盘，所述降压减速盘454的环形槽处开有过流孔，所述降压减速盘454设置在所述基管41的前端；

支撑导流盘451，对应于所述粘度控制阀安装在所述基管41上并与所述外护套42连接，所述支撑导流盘451的盘面上设置有多个过流孔4511，例如，支撑导流盘451设置在外护套42与基管41的环形空间43内，支撑导流盘451的前端面圆周均布过流孔4511，支撑导流盘451的外圆周上可设有调节盘453；以及

均衡盘452，对应于所述支撑导流盘451安装在所述基管41上并能相对于所述支撑导流盘451旋转，所述均衡盘452上对应于所述过流孔4511设置有多个导流孔4512，旋转所述均衡盘452调整所述导流孔4512与所述过流孔4511的对正数以调节所述油井液体的流入量，实现自适应式流量调节。其中，所述支撑导流盘451和/或所述均衡盘452的外圆周上可设置有调节盘453。可旋转均衡盘452设置在基管41与外护套42的环形空间43的前端部，可旋转均衡盘452的径向圆周均布导流孔4512，地层流体由导流孔4512进入外护套42与基管41的环形空间43。

安装时，将控水限流装置4设置在防砂控水筛管2上，安装在井下管柱内，如图1所示，地层之间有封隔器3进行封隔，实现分段开采，根据地层油藏特征，设置不同数量的控水限流装置4于防砂控水筛管2，地层流体经防砂控水筛管2防砂作用后，流入控水限流装置4，进行控水、稳温生产。带有控水限流装置4的管串下入到水平井段，地层流体经筛管防砂过滤后，通过流量控制器45，流量控制器45根据地层产量大小设置可旋转均衡盘452与支撑导流盘451上所对齐的流入孔孔数，均衡控制流入基管41及外护套42环空的流量，使流量高的井流入孔多，流量低的井流入孔少，使产量高的地层流体尽可能多地流入生产管柱中，以均衡地层压力，防止底水锥进。经过均衡限流的流体，进入控水限流装置4的外护套42与基管41之间的环形空间43内，流至自动自适应调控器44的介质选择器441，水很容易地通过介质选择器441继续沿环空流动，经过弹簧4421、弹簧4421挡板4422后，流至旋流板，由于旋流板的阻挡作用，流速放慢，最后经基管41上的水流入孔缓慢流入基管41的管柱内。而油由于粘度大，大部分油不能通过介质选择器441，油压挤压并推动介质选择器441，介质选择器441后移并挤压弹簧4421，使基管41上的油流入孔露出，油经过油流入孔流入基管41内，从而实现自适应式限流控水作用。

本实施例中，外护套42的外壁冲压成槽型桥或弓型桥，在槽型桥或弓型桥的两侧缝隙处有滤砂沟槽，外护套42的内壁上加装防砂过滤网，形成另一道防砂过滤通道；基管41的前端及后端分别设有油流入口及水流入口；外护套42与基管41之间的中下端环空安装流量控制器45。地层混合液经外护套42的的外层滤砂沟槽滤砂后，进入外护套42的内层的防砂过滤网，经过再次过滤后，流入外护套42的与中心基管41之间的环形空间43，液体经介质选择器441后，大部分油不能通过介质选择器441，经基管41前端的孔流入基管41的管柱内，水经过介质选择器441，继续在环形空间43流动，经尾端流量控制器45的层层阻挡限流后，由基管41上的小孔缓慢流入基管41的管柱内。

本发明采用带有防砂、滤砂功能的双层外护套42，即保护了装置免受冲蚀、又增强了装置的防砂、滤砂功能；流量控制器45可降低水的流速，延缓水流入生产管柱的时间、增强油的流动。具有流量控制功能，在保证高产井产量高的同时，有效地将油、水进行智能分流限制，使油更多地流入中心生产管柱，使水缓慢而少量流入中心管柱，从而实现抑制水流，增大油流的作用，使含水量高的井获得较高的油产量。具体具有如下优点：

A、将流量控制器45设置在自适应复合控水限流装置4流入端，可根据油井产量的大小调节流入孔的数量，从而根据油井产量进行自适应稳油、控水生产；

B、经稳流控制后，混合流体进入自动自适应调控器44，自动自适应调控器44根据流体流量大小，自动调节油流入孔数量，实现高产井流入孔多，低产井流入孔少的自适应调节，平衡地层压力，抑制底水锥进；

C、自适应复合控水限流装置4，在基管41上开设小而少的水流入孔的同时，加入旋流板，延缓水的流速；

D、将自适应复合控水限流装置4设置在防砂筛管上，先防砂，再控水，实现防砂、控水双作用，对生产中、后期的油井，防砂控水筛管2可以高效抑制水产量，提高油产量。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种控水限流装置，安装在防砂控水筛管上，其特征在于，包括：

基管，其管壁上分别设置有油过流槽和水过流孔，所述油过流槽靠近所述基管的入口端，所述水过流孔靠近所述基管的出口端；

外护套，套装在所述基管外，所述外护套与所述基管同轴设置，所述外护套和所述基管之间具有一环形空间，该外护套的前端设置有双层式滤砂沟槽及防砂过滤网；

自适应调控器，对应所述油过流槽和水过流孔设置在所述环形空间内，并分别对应于所述油过流槽和水过流孔具有油流动通道和水流动通道，对油和水进行分流调控，所述自适应调控器相对于所述油过流槽分别具有一初始位置和一工作位置；以及

流量控制器，对应所述自适应调控器安装在所述基管的入口端并与所述外护套连接，用于根据油井产量调节油井液体的流入量，以实现自适应式流量调节。

2.如权利要求1所述的控水限流装置，其特征在于，所述自适应调控器包括：

介质选择器，套装在所述基管和所述外护套之间，对应于所述油过流槽设置并相对于所述油过流槽分别具有一初始位置和工作位置，所述介质选择器在所述环形空间内分割出所述油流动通道和所述水流动通道；

弹性复位件，安装在所述基管上并抵靠所述介质选择器，用于所述介质选择器从所述工作位置到所述初始位置的复位；以及

水流减速器，对应于所述水过流孔安装在所述基管上，用于对通过所述介质选择器的水流进行限流减速。

3.如权利要求2所述的控水限流装置，其特征在于，所述弹性复位件包括弹簧和弹簧挡板，所述弹簧和弹簧挡板分别套装在所述基管上，所述弹簧的两端分别抵靠在所述弹簧挡板和所述介质选择器上。

4.如权利要求2或3所述的控水限流装置，其特征在于，所述水流减速器为多个交错设置的旋流板或旋流柱，所述旋流板或旋流柱分别交错安装在所述基管的外圆周面和所述外护套的内壁上。

5.如权利要求2或3所述的控水限流装置，其特征在于，所述流量控制器包括：

降压减速盘，为环形槽结构盘，所述降压减速盘的环形槽处开有过流孔，所述降压减速盘设置在所述基管的前端；

支撑导流盘，对应于所述粘度控制阀安装在所述基管上并与所述外护套连接，所述支撑导流盘的盘面上设置有多个过流孔；以及

均衡盘，对应于所述支撑导流盘安装在所述基管上并能相对于所述支撑导流盘旋转，所述均衡盘上对应于所述过流孔设置有多个导流孔，旋转所述均衡盘调整所述导流孔与所述过流孔的对正数以调节所述油井液体的流入量，实现自适应式流量调节。

6.如权利要求4所述的控水限流装置，其特征在于，所述流量控制器包括：

降压减速盘，为环形槽结构盘，所述降压减速盘的环形槽处开有过流孔，所述降压减速盘设置在所述基管的前端；

支撑导流盘，对应于所述粘度控制阀安装在所述基管上并与所述外护套连接，所述支撑导流盘的盘面上设置有多个过流孔；以及

均衡盘，对应于所述支撑导流盘安装在所述基管上并能相对于所述支撑导流盘旋转，所述均衡盘上对应于所述过流孔设置有多个导流孔，旋转所述均衡盘调整所述导流孔与所述过流孔的对正数以调节所述油井液体的流入量，实现自适应式流量调节。

7.如权利要求5所述的控水限流装置，其特征在于，所述支撑导流盘和/或所述均衡盘上设置有调节盘。

8.如权利要求6所述的控水限流装置，其特征在于，所述支撑导流盘和/或所述均衡盘上设置有调节盘。