CN202914035U

CN202914035U - 水平井自适应均衡控制阀

Info

Publication number: CN202914035U
Application number: CN 201220605377
Authority: CN
Inventors: 李海涛; 阳明君; 杨进先; 龙刚
Original assignee: Southwest Petroleum University
Current assignee: Southwest Petroleum University
Priority date: 2012-11-16
Filing date: 2012-11-16
Publication date: 2013-05-01
Anticipated expiration: 2022-11-16

Abstract

本实用新型公开了水平井自适应均衡控制阀，它包括基管（1）和控制阀外环套（3）、控制阀阀座（4）和筛管（5），控制阀外环套（3）与控制阀阀座（4）之间设有密闭腔室A（6），控制阀阀座（4）内设有腔室B（7），密闭腔室A（6）与腔室B（7）之间安装有节流器（2），节流器（2）包括由波纹管（15）、充气腔室壳体（19）和由气门芯（16）密封的充气孔（22）形成的封包，阀杆（13）的一端固设于波纹管（15）的密封板（23）上，阀球（12）固设于阀杆（13）另一端的端部。本实用新型的有益效果是：可均衡产液剖面，延迟气/水突破，消除趾跟效应，消除环空流影响，延长油气井生产寿命，有利于提高水平井控制储层的采收率。

Description

水平井自适应均衡控制阀

技术领域

本实用新型涉及一种用于石油、天然气开采的自适应控水工具，特别是一种水平井自适应均衡控制阀。

背景技术

由于水平井和大位移井等复杂结构井具有许多直井所无法比拟的优点，是目前薄层油藏、底水油藏、裂缝性油藏、稠油油藏以及海洋浅水和深水油气藏的主要开采手段，我国三大石油公司正以每年几百口水平井的速度增长。但由于油气藏的非均质性、趾跟效应和环空流影响，使得产液剖面不均衡而导致油气藏过早见水，最终缩短油气井寿命并降低油气井的盈利能力。目前国内外控制的主要方法：常规完井（分段完井+变完井参数）、半智能完井（分段完井+ICD控制）、智能完井（分段完井+ICV控制）、DWS双管完井技术、中心管完井技术、特殊完井技术，其中半智能完井（分段完井+ICD控制）是主要实现产业剖面均衡的控制完井方式。流入控制器（简称ICD，Inflow Control Device）是特为沿水平井筒获得流入物动态平衡所开发的水平井完井新工具。国外流动环路试验和随后的现场经验证实，流入控制器具有通过延长流入高峰期从而达到延长油气井生产寿命、减少水锥量以及提高采收率的功能。目前，国内外有三种主要类型ICD：孔板/喷嘴式（节流型），螺旋通道式（摩擦型），以及混合式设计（节流型和摩擦型的结合），这三种ICD通过不同的方式产生压降。

孔板/喷嘴式ICD采用复合孔板或喷嘴来产生流动平衡所需的压差。每个流入控制器都由很多已知直径和流动特性的孔板或喷嘴构成，通过减少或打开喷嘴数来获得不同的压降值。螺旋通道式ICD是由最早的曲径式ICD改进而来，该流入控制器由一定直径和长度的螺旋通道组成，通过预设直径和通道数来获得特定流速下的额定压差。混合式ICD是一种新型ICD，这种类型的ICD是由许多带流槽的端板组成，相邻端板上的流槽成90°相位，通过设置端板数和流槽尺寸来产生所需压差。

这三种ICD均是在下入井之前根据水平井产液剖面设计好附加压差损失，下井以后不能更改，更不能根据储层生产动态进行自我调节，属于被动型调流控制器。由于储层中流体沿井筒的产液贡献是不断变化的，并且测井获得的渗透率资料也不一定十分准确。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种可均衡产液剖面、延迟气/水突破、消除趾跟效应、消除环空流影响、延长油气井生产寿命、适用于非均质性强的边/底水油气藏的水平井自适应均衡控制阀。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：水平井自适应均衡控制阀，它包括基管、节流器和套装于基管外部并依次连接的控制阀外环套、控制阀阀座和筛管，筛管同基管间隙配合，控制阀外环套和控制阀阀座均与基管过盈配合，控制阀外环套与控制阀阀座之间设有密闭腔室A，控制阀阀座内设有与筛管连通的腔室B，密闭腔室A与腔室B之间为控制阀阀座的端板，基管上设有进水孔，进水孔与密闭腔室A连通，节流器安装于端板上，节流器上设有进水口和出水口，进水口位于腔室B内，出水口位于密闭腔室A内。

所述的节流器包括阀球、阀杆、弹簧、波纹管、气门芯和依次紧密连接的节流器外环套、节流器阀座、充气腔室壳体和充气腔室右端盖，进水口和出水口设于节流器阀座上，充气腔室壳体内设有充气腔室，充气腔室右端盖内设有充气孔，充气孔与充气腔室连通，充气孔内安装有气门芯，波纹管安装于节流器阀座内，波纹管的一端固定连接于充气腔室壳体的端面上，且波纹管与充气腔室壳体的充气腔室连通，波纹管的另一端设有密封板，弹簧套装于波纹管的外部，弹簧的一端抵压于充气腔室壳体的端面上，弹簧的另一端抵压于密封板上，阀杆的一端固设于密封板上，阀杆的另一端经出水口伸出节流器阀座，阀球固设于阀杆伸出节流器阀座一端的端部。

所述的端板上沿基管的圆周方向安装有一个、两个、三个或多个节流器。

所述的充气孔末端外侧的充气腔室右端盖上还安装有丝堵。

所述的控制阀外环套与控制阀阀座之间采用焊接连接。

所述的节流器外环套与节流器阀座间、节流器阀座与充气腔室壳体间和充气腔室壳体与充气腔室右端盖间均通过螺纹连接。

本实用新型具有以下优点：本实用新型是可以在井下根据产液剖面自动调节节流压差的主动型控制工具，大大提高了水平井注采剖面的均衡控制效果，有利于提高水平井控制储层的采收率。

本实用新型可均衡产液剖面，延迟气/水突破，消除趾跟效应，消除环空流影响，延长油气井生产寿命。

本实用新型在阀体中设置有节流器，节流器中的封包和弹簧根据流量大小自动调节阀口开度，实现自适应控制阀节流，该结构不仅适用于常规采油控制工具适用的的渗透率已知的地层，尤其是适用于渗透率未知的地层，控水效果将远远好于被动型控水工具。

附图说明

图1 为本实用新型的结构示意图

图2 为本实用新型的节流器的结构示意图

图中，1-基管，2-节流器，3-控制阀外环套，4-控制阀阀座，5-筛管，6-密闭腔室A，7-腔室B，8-端板，9-进水孔，10-进水口，11-出水口，12-阀球，13-阀杆，14-弹簧，15-波纹管，16-气门芯，17-节流器外环套，18-节流器阀座，19-充气腔室壳体，20-充气腔室右端盖，21-充气腔室，22-充气孔，23-密封板，24-丝堵。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的描述，本实用新型的保护范围不局限于以下所述：

如图1所示，水平井自适应均衡控制阀，它包括基管1、节流器2和套装于基管1外部并依次连接的控制阀外环套3、控制阀阀座4和筛管5，筛管5同基管1间隙配合，控制阀外环套3和控制阀阀座4均与基管1过盈配合，所述的控制阀外环套3与控制阀阀座4之间采用焊接连接，控制阀外环套3与控制阀阀座4之间设有密闭腔室A6，密闭腔室A6由控制阀外环套3、控制阀阀座4和基管1围成，控制阀阀座4内设有与筛管5连通的腔室B7，腔室B7由控制阀阀座4和基管1形成，密闭腔室A6与腔室B7之间为控制阀阀座4的端板8，基管1上设有进水孔9，进水孔9与密闭腔室A6连通，节流器2安装于端板8上，节流器2上设有进水口10和出水口11，进水口10位于腔室B7内，出水口11位于密闭腔室A6内。

如图2所示，所述的节流器2包括阀球12、阀杆13、弹簧14、波纹管15、气门芯16和依次紧密连接的节流器外环套17、节流器阀座18、充气腔室壳体19和充气腔室右端盖20，进水口10和出水口11设于节流器阀座18上，充气腔室壳体19内设有充气腔室21，充气腔室右端盖20将充气腔室21的右端密封，充气腔室右端盖20内设有充气孔22，充气孔22与充气腔室21连通，充气孔22内安装有气门芯16，波纹管15安装于节流器阀座18内，波纹管15的一端固定连接于充气腔室壳体19的端面上，且波纹管15与充气腔室壳体19的充气腔室21连通，波纹管15的另一端设有密封板23，从而波纹管15的内部空间、充气腔室壳体19的充气腔室21和由气门芯16密封的充气腔室右端盖20的充气孔22共同形成了密闭的、填充有气体的封包，密封板23与波纹板的端面紧密连接，弹簧14套装于波纹管15的外部，弹簧14的一端抵压于充气腔室壳体19的端面上，弹簧14的另一端抵压于密封板23上，阀杆13的一端固设于密封板23上，阀杆13的另一端经出水口伸出节流器阀座，阀球固设于阀杆13伸出节流器阀座一端的端部。

可根据实际需要在端板8上沿基管1的圆周方向安装一个、两个、三个或多个节流器2。

所述的充气孔22末端外侧的充气腔室右端盖20上还安装有丝堵24，可以起到对气门芯16的密封保护作用，提高了装置的稳定性和适应恶劣工作环境的能力。

所述的节流器外环套17与节流器阀座18间、节流器阀座18与充气腔室壳体19间和充气腔室壳体19与充气腔室右端盖20间均通过螺纹连接。

本实用新型的工作过程如下：储层流体流过筛管5，流入控制阀阀座4的腔室B7后再由节流器2的进水口10进入节流器阀座18内部，后由节流器阀座18的出水口11流出进入控制阀的密闭腔室A6，再由进水孔9进入基管1。节流器2中的弹簧14和波纹管15会根据封包中的压力以及节流器2内外流体的压差自动伸长或缩短，进而通过带动阀杆13及阀杆13端部的阀球12运动，实现对阀口开度的调节，达到节流的目的。

Claims

1.水平井自适应均衡控制阀，其特征在于：它包括基管（1）、节流器（2）和套装于基管（1）外部并依次连接的控制阀外环套（3）、控制阀阀座（4）和筛管（5），筛管（5）同基管（1）间隙配合，控制阀外环套（3）和控制阀阀座（4）均与基管（1）过盈配合，控制阀外环套（3）与控制阀阀座（4）之间设有密闭腔室A（6），控制阀阀座（4）内设有与筛管（5）连通的腔室B（7），密闭腔室A（6）与腔室B（7）之间为控制阀阀座（4）的端板（8），基管（1）上设有进水孔（9），进水孔（9）与密闭腔室A（6）连通，节流器（2）安装于端板（8）上，节流器（2）上设有进水口（10）和出水口（11），进水口（10）位于腔室B（7）内，出水口（11）位于密闭腔室A（6）内，

所述的节流器（2）包括阀球（12）、阀杆（13）、弹簧（14）、波纹管（15）、气门芯（16）和依次紧密连接的节流器外环套（17）、节流器阀座（18）、充气腔室壳体（19）和充气腔室右端盖（20），进水口（10）和出水口（11）设于节流器阀座（18）上，充气腔室壳体（19）内设有充气腔室（21），充气腔室右端盖（20）内设有充气孔（22），充气孔（22）与充气腔室（21）连通，充气孔（22）内安装有气门芯（16），波纹管（15）安装于节流器阀座（18）内，波纹管（15）的一端固定连接于充气腔室壳体（19）的端面上，且波纹管（15）与充气腔室壳体（19）的充气腔室（21）连通，波纹管（15）的另一端设有密封板（23），弹簧（14）套装于波纹管（15）的外部，弹簧（14）的一端抵压于充气腔室壳体（19）的端面上，弹簧（14）的另一端抵压于密封板（23）上，阀杆（13）的一端固设于密封板（23）上，阀杆（13）的另一端经出水口（11）伸出节流器阀座（18），阀球（12）固设于阀杆（13）伸出节流器阀座（18）一端的端部。

2.根据权利要求1所述的水平井自适应均衡控制阀，其特征在于：所述的端板（8）上沿基管（1）的圆周方向安装有一个、两个、三个或多个节流器（2）。

3.根据权利要求1所述的水平井自适应均衡控制阀，其特征在于：所述的充气孔（22）末端外侧的充气腔室右端盖（20）上还安装有丝堵（24）。

4.根据权利要求1所述的水平井自适应均衡控制阀，其特征在于：所述的控制阀外环套（3）与控制阀阀座（4）之间采用焊接连接。

5.根据权利要求1所述的水平井自适应均衡控制阀，其特征在于：所述的节流器外环套（17）与节流器阀座（18）间、节流器阀座（18）与充气腔室壳体（19）间和充气腔室壳体（19）与充气腔室右端盖（20）间均通过螺纹连接。