CN104389553B - 自动相选择控制阀 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了自动相选择控制阀，它包括基管（1），基管（1）外部套装端盖（2）、外环套（3）和筛管（4），外环套（3）与基管（1）之间安装旋流节流器（5），旋流节流器（5）的下端盖（7）设置有分离腔室（10）和储水腔室（12），分离腔室（10）的侧壁上设置有连通储水腔室（12）的水喷嘴（13），基管（1）上设置有连通分离腔室（10）和储水腔室（12）的油喷嘴（14）和出水口（15）的基管出液口（16）。本发明的有益效果是：能够区分流体、使油水能够自动分流，限制水的产出，均衡剖面、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，适用于非均质性强的边/底水油藏。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于石油开采的自动控水工具，特别是一种旋流型自动相选择控制阀。
背景技术
水平井作为油气田开发的一项先进技术，广泛应用于薄层油藏、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。水平井开发是通过扩大油层泄油面积提高油井产量和油田开发经济效益，由于水平段很长，在开发均质单一的油层时，井筒摩阻和不均衡压差的存在，使得水平段两端采液强度高，中间采液强度低，导致水平井各段的贡献率非常不平衡，随着开采时间的推移，水平井的漏斗效应愈加明显，在水平段始端压力梯度最大处形成水脊或气脊，造成底水或气顶锥进；在开发非均质多油层油藏时，由于层间矛盾突出，更会加剧底水或气顶锥进，使水平井的优势不能够充分发挥，造成资源浪费和资金浪费。对于底水油藏水平井开发更是存在此类问题，底水脊进导致含水上升速度快中低含水采油期短的现象普遍存在，已成为制约水平井生产的瓶颈。针对目前我国底水油藏水平井面临的技术难题和现实问题，研制以控制产液剖面为目的的控制阀具有重大实际意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种能够区分流体、限制水的产出、均衡剖面、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/底水油藏的自动相选择控制阀。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：自动相选择控制阀，它包括基管，基管外部沿从前到后的方向依次套装有端盖、外环套和筛管，端盖与基管紧密连接，外环套的前端与端盖的后端紧密连接，筛管的前端与外环套的后端连接，外环套与基管之间的间隙内安装有旋流节流器，
所述的旋流节流器包括上端盖和下端盖，下端盖设置有进液口A和与进液口A连通的预旋流道，位于预旋流道围成的圆形腔体内，沿周向分布有多个分离腔室，分离腔室的进液口B位于预旋流道内，且进液口B的开口方向与此处预旋流道内流体的流向相反，分离腔室的侧壁和预旋流道的侧壁围成储水腔室，分离腔室的侧壁上设置有连通分离腔室和储水腔室的水喷嘴，分离腔室的底部设置有连通分离腔室与下端盖下端的油喷嘴，储水腔室的底部设置有连通储水腔室和下端盖下端的出水口；上端盖与下端盖之间为过盈配合；
旋流节流器的外表面分别与基管的外壁和外环套的内壁紧密贴合，基管上设置有连通基管内部空间和旋流节流器的油喷嘴及出水口的基管出液口。
所述的外环套与基管之间的间隙内沿基管圆周方向安装有一个或多个旋流节流器。
所述的下端盖设置有一个或多个进液口A。
所述的预旋流道呈螺旋形或环形。
本发明具有以下优点：
本发明的能够区分流体、使油水能够自动分流，限制水的产出，均衡剖面、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，适用于非均质性强的边/底水油藏。
本发明没有运动部件，仅根据流体性质和流动路径对油水进行自动分流，并且限制水的产出，大大提高了流入控制器的可靠性，也提高了水平井产液剖面的均衡控制效果，更有利于提高水平井控制储层的采收率。
本发明在工具中设置有旋流节流器，旋流节流器中有油水分离腔室，实现自动调节油水的产出，该结构不仅适合用于水没突破的油井，尤其适用于水已突破的油井，控水效果将远远好于其他控水工具。
附图说明
图1 为本发明的结构示意图
图2 为本发明的旋流节流器的一种结构示意图
图3 为本发明的旋流节流器下端盖的一种结构示意图
图4为图2沿A-A截面的剖视图
图5为本发明的旋流节流器的另一种结构示意图
图6为本发明的旋流节流器下端盖的另一种结构示意图
图7为图5沿B-B截面的剖视图
图中，1-基管，2-端盖，3-外环套，4-筛管，5-旋流节流器，6-上端盖，7-下端盖，8-进液口A，9-预旋流道，10-分离腔室，11-进液口B，12-储水腔室，13-水喷嘴，14-油喷嘴，15-出水口，16-基管出液口，17-控制腔室。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的描述，本发明的保护范围不局限于以下所述：
如图1所示，自动相选择控制阀，它包括基管1，基管1外部沿从前到后的方向依次套装有端盖2、外环套3和筛管4，端盖2与基管1紧密连接，本实施中，端盖2与基管1焊接连接，且端盖2的圆筒形内壁与基管1的外表面间设置有密封圈，外环套3的前端与端盖2的后端紧密连接，筛管4的前端与外环套3的后端连接，外环套3与基管1之间的间隙内安装有旋流节流器5。
如图2、图3、图4、图5、图6、图7所示，所述的旋流节流器5包括上端盖6和下端盖7，下端盖7设置有进液口A8和与进液口A8连通的预旋流道9，预旋流道9呈圆弧形，从而引导进入预旋流道9的流体做圆弧形轨迹的流动，位于预旋流道9围成的圆形腔体内，沿周向分布有多个分离腔室10，所述分离腔室10的进液口B11位于预旋流道9内，且进液口B11的开口方向与此处预旋流道9内流体的流向相反，即进液口B11与预旋流道9内流体的流向相反，预旋流道9内流体切向进入进液口B11，分离腔室10的内壁的截面为螺旋线形，从而引导进入分离腔室10的流体仍是做圆弧形轨迹的流动，分离腔室10的侧壁和预旋流道9的侧壁围成储水腔室12，分离腔室10的侧壁上设置有连通分离腔室10和储水腔室12的水喷嘴13，分离腔室10的底部设置有连通分离腔室10与下端盖7下端的油喷嘴14，油喷嘴14贯穿下端盖7，连通下端盖7下部的外部空间和分离腔室10，储水腔室12的底部设置有连通储水腔室12和下端盖7下端的出水口15，出水口15贯穿下端盖7，连通下端盖7下部的外部空间和储水腔室12；上端盖6覆盖于下端盖7的上部，且上端盖6与下端盖7之间为过盈配合，上端盖6与下端盖7之间密封良好，从而使得预旋流道9仅通过进液口A8与外部连通、分离腔室10仅通过油喷嘴14与外部连通、储水腔室12仅通过出水口15与外部连通。
如图1所示，旋流节流器5的下端盖7的外表面与基管1的外壁间紧密贴合，保证良好密封；旋流节流器5的上端盖6的外表面与外环套3的内壁紧密贴合，保证良好密封；基管1上设置有连通基管1内部空间和旋流节流器5的油喷嘴14及出水口15的基管出液口16。
外环套3与基管1之间的间隙内沿基管1圆周方向安装有一个或多个旋流节流器5。
所述的端盖2的后端具有一个外径减小的圆柱形连接部，外环套3的前端套装于端盖2后端的圆柱形连接部，外环套3的内表面与端盖2后端的圆柱形连接部的外表面间为过盈配合，且外环套3的内表面与端盖2后端的圆柱形连接部的外表面间设置有密封圈。
所述的外环套3的后端设置有用于安装筛管4的凹槽，筛管4的前端安装于外环套3后端的凹槽内。
外环套3与旋流节流器5、基管1、筛管4围成控制腔室17。
所述的下端盖7设置有一个或多个进液口A8。如图2、图3所示，所述的下端盖7设置有一个进液口A8，且进液口A8位于下端盖7的中部。也可如图5、图6所示，所述的下端盖7设置两个进液口A8，两个进液口A8分设于下端盖7的两侧，且两个进液口A8均与预选流道相切。
所述的预旋流道9呈螺旋形或环形。如图3所示，所述的预旋流道9呈螺旋形；也可如图6所示，预旋流道9呈环形。
本发明的工作过程如下：储层流体通过筛管4流入控制腔室17后再由旋流节流器5的进液口A8进入预旋流道9，液体在预旋流道9内得到充分预旋后由分离腔室10的进液口B11进入分离腔室10。当井筒水未突破时，油通过油喷嘴14和水喷嘴13节流后直接通过基管出液口16流入基管1。当水突破后，油水混合液体在离心力的作用下分成水层和油层，其中水沿分离腔室10壁面流动，并且从分离腔室10的水喷嘴13流出，实现第一次节流，节流后水的流速降低，减速水从分离腔室10的水喷嘴13流出后进入储水腔室12，最后通过出水口15第二次节流后通过基管出液口16流进基管1，油仅通过油喷嘴14一次节流后通过基管出液口16进入基管1，由于油的节流次数较水少，油节流后的流速较水节流后的流速高，因此产油速度较产水速度快，达到了限制水生产的目的。
Claims (4)
1.自动相选择控制阀，其特征在于：它包括基管（1），基管（1）外部沿从前到后的方向依次套装有端盖（2）、外环套（3）和筛管（4），端盖（2）与基管（1）紧密连接，外环套（3）的前端与端盖（2）的后端紧密连接，筛管（4）的前端与外环套（3）的后端连接，外环套（3）与基管（1）之间的间隙内安装有旋流节流器（5），
所述的旋流节流器（5）包括上端盖（6）和下端盖（7），下端盖（7）设置有进液口A（8）和与进液口A（8）连通的预旋流道（9），位于预旋流道（9）围成的圆形腔体内，沿周向分布有多个分离腔室（10），分离腔室（10）的进液口B（11）位于预旋流道（9）内，且进液口B（11）的开口方向与此处预旋流道（9）内流体的流向相反，分离腔室（10）的侧壁和预旋流道（9）的侧壁围成储水腔室（12），分离腔室（10）的侧壁上设置有连通分离腔室（10）和储水腔室（12）的水喷嘴（13），分离腔室（10）的底部设置有连通分离腔室（10）与下端盖（7）下端的油喷嘴（14），储水腔室（12）的底部设置有连通储水腔室（12）和下端盖（7）下端的出水口（15）；上端盖（6）与下端盖（7）之间为过盈配合；
旋流节流器（5）的外表面分别与基管（1）的外壁和外环套（3）的内壁紧密贴合，基管（1）上设置有连通基管（1）内部空间和旋流节流器（5）的油喷嘴（14）及出水口（15）的基管出液口（16）。
2.根据权利要求1所述的自动相选择控制阀，其特征在于：所述的外环套（3）与基管（1）之间的间隙内沿基管（1）圆周方向安装有一个或多个旋流节流器（5）。
3.根据权利要求1所述的自动相选择控制阀，其特征在于：所述的下端盖（7）设置有一个或多个进液口A（8）。
4.根据权利要求1所述的自动相选择控制阀，其特征在于：所述的预旋流道（9）呈螺旋形或环形。
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