CN108138557A - 一种控水管柱及其自动流入控制限流器和流入控制装置 - Google Patents
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Abstract
一种控水管柱及其自动流入控制限流器(33)和流入控制装置(3)，该控水管柱包括流入控制装置(3)，该流入控制装置(3)包括中心管(32)、外护套(31)和自动流入控制限流器(33)，该外护套(31)与该中心管(32)的外壁之间具有用于液体流通的环形空间(34)，该外护套(31)包括过滤部(314)和限流部(315)，该过滤部(314)的套体壁上设置有过滤机构(313)；自动流入控制限流器(33)安装在该中心管(32)的管壁上，包括同轴设置的中空的内圆柱(3312)、外圆柱(3311)、上盖(3313)、下盖(333)和浮筒(332)，该内圆柱(3312)的中心孔为流体流入孔(335)，下盖(333)与该外圆柱(3311)的下端可拆卸连接，并与该上盖(3313)及该外圆柱(3311)共同围合成一容置空间(336)，该下盖(333)上设有流体流出孔(334)，该下盖(333)的内表面与该内圆柱(3312)的底端面之间具有用于液体流通的间隙，浮筒(332)活动套装在该内圆柱(3312)外并能沿该内圆柱(3312)的轴线自由移动。该控水管柱和智能流入控制装置，将被动控水变为主动控水，根据液体的密度自动控制液体的流量，达到控水稳油的效果。
Description
本发明涉及油气田水平井控水技术，特别是一种控水管柱及其自动流入控制限流器和流入控制装置。
水平井因产液量高，生产压差小，流动阻力小等优点，得到大量开发应用。水平井具有流动产液剖面不均衡的特点，随着开采时间的延长，这种不均衡流动剖面会导致过早见水，降低井的寿命，影响井的生产能力。
现有水平井控水技术普遍采用先找水再控水的方式，但是这种方式在生产状态下进行，施工工艺复杂，技术要求高、工序多，作业难度大。而且所采用的控水方式多为被动式控水，这些控水方式在一旦发生水锥进时，就会失效。
发明公开
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的上述缺陷，提供一种控水管柱及其自动流入控制限流器和流入控制装置，能根据流体特征自动控制流体的流量，平衡流入剖面，实现简单、易操作的主动控水、稳油生产。
为实现上述目的，本发明提供了一种自动流入控制限流器，其中，包括：
本体，包括中空的内圆柱、外圆柱和上盖，所述内圆柱和外圆柱同轴设置在所述上盖上，所述内圆柱的中心孔为流体流入孔，所述外圆柱的外圆周面上设置有用于连接的螺纹；
下盖，与所述外圆柱的下端可拆卸连接，并与所述上盖及所述外圆柱共同围合成一容置空间，所述内圆柱位于所述容置空间内，所述下盖上设有流体流出孔，所述下盖的内表面与所述内圆柱的底端面之间具有用于液体流通的间隙；以及
浮筒，设置在所述容置空间内，包括互相连接的端盖和套筒，所述套筒活动套装在所述内圆柱外并能沿所述内圆柱的轴线自由移动，所述端盖平行于所述上盖并位于所述套筒靠近所述下盖的一端。
上述的自动流入控制限流器，其中，所述间隙等于所述浮筒的最大位移距
离。
上述的自动流入控制限流器，其中，所述上盖与所述外圆柱相对一侧的表面上设置有用于安装或拆卸的工具固定孔。
上述的自动流入控制限流器，其中，所述工具固定孔为沉头盲孔。
上述的自动流入控制限流器，其中，所述上盖、内圆柱和所述外圆柱为一体成型结构。
为了更好地实现上述目的，本发明还提供了一种流入控制装置，其中，包括：
中心管，为中空的圆柱管；
外护套，包括互相连接的套体和两套端，所述外护套通过所述两套端套装在所述中心管上并与所述中心管同轴设置，所述套体与所述中心管的外壁之间具有用于液体流通的环形空间，所述套体包括过滤部和限流部，所述过滤部的套体壁上设置有过滤机构；以及
自动流入控制限流器，为上述权利要求1-5中任意一项所述的自动流入控制限流器，安装在所述中心管的管壁上，所述中心管的管壁上对应于所述限流部交错设置有多个安装孔，流入所述环形空间的液体通过所述自动流入控制限流器进入所述中心管内，所述自动流入控制限流器根据油气井产量自动调节流入所述中心管的流体流量。
上述的流入控制装置，其中，所述安装孔为螺纹孔，所述自动流入控制限流器通过所述外圆柱的螺纹与所述安装孔连接，所述上盖的外缘上设置有密封结构。
上述的流入控制装置，其中，所述过滤机构为双层防砂过滤结构，所述过滤部的套体壁外层设置带有滤砂沟槽的防砂过滤网，所述过滤部的套体壁内层设置多层金属纤维致密筛网。
为了更好地实现上述目的，本发明还提供了一种控水管柱，用于水平井的控水及稳油生产，其中，包括：
主管柱，安装在水平井的油井管柱内，所述油井管柱与所述主管柱的环空内设置有膨胀封隔器；以及
至少一组流入控水管柱，包括顺序连接的流入控制装置、筛管和盲管，所述流入控制装置与所述主管柱连接，所述流入控制装置为上述权利要求6-8
中任意一项所述的流入控制装置。
上述的控水管柱，其中，所述流入控水管柱为顺序连接的多组，每组所述多组流入控水管柱的盲管与所述油井管柱之间均设置有膨胀封隔器。
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。
附图简要说明
图1为本发明一实施例的控水管柱示意图；
图2为本发明一实施例的流入控制装置结构示意图；
图3为本发明一实施例的自动流入控制限流器结构示意图。
其中，附图标记
1 主管柱
2 膨胀封隔器
3 流入控制装置
31 外护套
311 套体
312 套端
313 过滤机构
314 过滤部
315 限流部
32 中心管
33 自动流入控制限流器
331 本体
3311 外圆柱
3312 内圆柱
3313 上盖
3314 工具固定孔
332 浮筒
333 下盖
334 流出孔
335 流入孔
336 容置空间
34 环形空间
4 筛管
5 盲管
10 油井管柱
实现本发明的最佳方式
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控水管柱示意图。本发明的控水管柱，用于水平井的自动调节式控水及稳油生产，包括：主管柱1，安装在水平井的油井管柱10内，所述油井管柱10与所述主管柱1的环空内设置有膨胀封隔器2；以及至少一组流入控水管柱，包括顺序连接的流入控制装置3、筛管4和盲管5，所述流入控制装置3与所述主管柱1连接，本实施例中，所述流入控水管柱可以根据实际生产情况设置为顺序连接的多组，每组所述多组流入控水管柱的盲管5与所述油井管柱10之间均设置有膨胀封隔器2。因该控水管柱的其他组成、结构、相互之间的位置关系、连接关系及其功能等均为较成熟的现有技术，故在此不做赘述，下面仅对本发明的流入控制装置3及其自动流入控制限流器33予以详细说明。
参见图2，图2为本发明一实施例的流入控制装置结构示意图。本发明的流入控制装置3，包括：中心管32，为中空的圆柱管；外护套31，包括互相连接的套体311和两套端312，所述外护套31通过所述两套端312套装固定在所述中心管32上并与所述中心管32同轴设置，例如该外护套31可通过两套端312焊接在所述中心管32上，所述套体311与所述中心管32的外壁之间具有用于液体流通的环形空间34，流体经过外护套31上的过滤机构313过滤后，流入环形空间34，所述套体311包括过滤部314和限流部315，所述过滤部314的套体壁上设置有过滤机构313，形成自动控水限流装置的防砂过滤通道，本实施例中，所述过滤机构313优选为双层防砂过滤结构，所述过滤部314的套体壁外层设置带有滤砂沟槽的防砂过滤网，所述过滤部314的套体壁内层设置多层金属纤维致密筛网，可以过滤掉流体中的细砂粒，防止砂粒流入
AICD内；以及自动流入控制限流器33，安装在所述中心管32的管壁上，所述中心管32的管壁上对应于所述限流部315交错设置有多个安装孔，流入所述环形空间34的液体通过所述自动流入控制限流器33进入所述中心管32内，所述自动流入控制限流器33根据油气井产量自动调节流入所述中心管32的流体流量。本实施例中，所述安装孔优选为螺纹孔，所述自动流入控制限流器33通过所述外圆柱3311的螺纹与所述安装孔连接，所述上盖3313的外缘上设置有密封结构，例如密封槽，该密封槽内安装密封垫圈。
参见图3，图3为本发明一实施例的自动流入控制限流器结构示意图。本发明的自动流入控制限流器33(即Autonomous inflow control device，简称AICD)，包括：本体331，包括中空的内圆柱3312、外圆柱3311和上盖3313，所述内圆柱3312和外圆柱3311同轴设置在所述上盖3313上，所述内圆柱3312的中心孔为流体流入孔335，所述外圆柱3311的外圆周面上设置有用于连接的螺纹；下盖333，与所述外圆柱3311的下端可拆卸连接，并与所述上盖3313及所述外圆柱3311共同围合成一容置空间336，所述内圆柱3312位于所述容置空间336内，所述下盖333上设有流体流出孔334，所述下盖333的内表面与所述内圆柱3312的底端面之间具有用于液体流通的间隙；以及浮筒332，设置在所述容置空间336内，包括互相连接的端盖和套筒，所述套筒活动套装在所述内圆柱3312外并能沿所述内圆柱3312的轴线自由移动，所述端盖平行于所述上盖3313并位于所述套筒靠近所述下盖333的一端。
其中，所述间隙优选等于所述浮筒332的最大位移距离，即浮筒332的端盖的底面与内圆柱3312的端面齐平，浮筒332的套筒长度与内圆柱3312的高度相等。另外，所述上盖3313与所述外圆柱3311相对一侧的表面上设置有用于安装或拆卸的工具固定孔3314，所述工具固定孔3314优选为沉头盲孔。所述上盖3313、内圆柱3312和所述外圆柱3311优选为一体成型结构。
可根据油藏地质特征及油井出水情况，采用控水软件计算出某层段所需的控水限流装置的数量，并布局筛管4、盲管5、流入控制装置3的位置及数量，按照控水工艺软件计算的自动流入控制限流器33的安装位置及安装数量，对应设置中心管32上安装孔的位置和数量，并组装流入控制装置3，然后安装控水管柱，即将主管柱1、膨胀封隔器2、流入控制装置3、盲管5和筛管4等进行连接并下入油井管柱10内，以最优化的方法完成控水工艺的施工。
将本发明的流入控制装置3连接在水平井的控水管柱上，地层中的流体经过外层外护套31上的防砂过滤机构313过滤掉细砂粒后，流体流入外护套31与中心管32的环形空间34内，当流体流至自动流入控制限流器33(AICD)时，因自动流入控制限流器33上设有流入孔335，流体经过内圆柱3312上的流入孔335流至自动流入控制限流器33的内部容置空间336，自动流入控制限流器33对不同密度、不同粘度的流体有不同的控制作用，当混合流体注入自动流入控制限流器33后，其中密度小、粘度高的油会使浮筒332上浮，而使下盖333上的流出孔334全部处于最大开启状态，流体顺畅流出；而混合流体中的水使浮筒332下沉，下盖333上的流出孔334处于最小开启状态，流体大部分无法顺畅通过，因此密度小、粘度高的油由下盖333上的流出孔334流入中心管32内，然后通过举升方式被采集至地面。自动流入控制限流器33可自动“开源”油的流入，而“节流”了水的流入，从而起到稳油控水的作用。
本发明结构简单，工艺性好，施工简单、高效，可有效起到防砂、控水、稳油的作用，均衡产液剖面，实现了自动式稳油控水生产，改变了被动式控水的局面，使得控水由被动控制变为主动调节，同时流入控制装置将流体经过层层过滤后，再流入自动流入控制限流器，减少了砂堵的可能性，解决了现有技术的水平井在开发过程中出现的底水锥进甚至水淹的问题。
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。
工业应用性
本发明是一种主动式控水方式，通过简单的控水管柱及智能流入控制装置，将被动控水变成主动控水，根据液体的粘度和密度自动控制液体的流量，实现了对油的开源及对水的节流作用。其有益效果如下：
(1)本发明的自动流入控制限流器，为自动式控水装置，无须任何动力及人工干预，可根据流体的粘度、密度等性能特点，自动实现流量的控制，“开源”粘度大、密度低的流体，“节流”粘度小、密度高的流体；
(2)本发明的控水管柱，结构简单，便于下入和起出，一次入井即可实现控制产层流量，均衡流动剖面并提高产油量；
(3)本发明确定AICD限流装置安装位置及安装数量的方法以及布置管串连接方式的方法，为根据油藏特征，由软件自动计算得出AICD限流装置的数量及位置的精确布置，以实现抑制高含水层产量，降低含水率，提油增效的目的。
Claims (10)
- 一种自动流入控制限流器，其特征在于，包括：本体，包括中空的内圆柱、外圆柱和上盖，所述内圆柱和外圆柱同轴设置在所述上盖上，所述内圆柱的中心孔为流体流入孔，所述外圆柱的外圆周面上设置有用于连接的螺纹；下盖，与所述外圆柱的下端可拆卸连接，并与所述上盖及所述外圆柱共同围合成一容置空间，所述内圆柱位于所述容置空间内，所述下盖上设有流体流出孔，所述下盖的内表面与所述内圆柱的底端面之间具有用于液体流通的间隙；以及浮筒，设置在所述容置空间内，包括互相连接的端盖和套筒，所述套筒活动套装在所述内圆柱外并能沿所述内圆柱的轴线自由移动，所述端盖平行于所述上盖并位于所述套筒靠近所述下盖的一端。
- 如权利要求1所述的自动流入控制限流器，其特征在于，所述间隙等于所述浮筒的最大位移距离。
- 如权利要求1或2所述的自动流入控制限流器，其特征在于，所述上盖与所述外圆柱相对一侧的表面上设置有用于安装或拆卸的工具固定孔。
- 如权利要求3所述的自动流入控制限流器，其特征在于，所述工具固定孔为沉头盲孔。
- 如权利要求1、2或4所述的自动流入控制限流器，其特征在于，所述上盖、内圆柱和所述外圆柱为一体成型结构。
- 一种流入控制装置，其特征在于，包括：中心管，为中空的圆柱管；外护套，包括互相连接的套体和两套端，所述外护套通过所述两套端套装在所述中心管上并与所述中心管同轴设置，所述套体与所述中心管的外壁之间具有用于液体流通的环形空间，所述套体包括过滤部和限流部，所述过滤部的套体壁上设置有过滤机构；以及自动流入控制限流器，为上述权利要求1-5中任意一项所述的自动流入控制限流器，安装在所述中心管的管壁上，所述中心管的管壁上对应于所述限流部交错设置有多个安装孔，流入所述环形空间的液体通过所述自动流入控制限 流器进入所述中心管内，所述自动流入控制限流器根据油气井产量自动调节流入所述中心管的流体流量。
- 如权利要求6所述的流入控制装置，其特征在于，所述安装孔为螺纹孔，所述自动流入控制限流器通过所述外圆柱的螺纹与所述安装孔连接，所述上盖的外缘上设置有密封结构。
- 如权利要求6或7所述的流入控制装置，其特征在于，所述过滤机构为双层防砂过滤结构，所述过滤部的套体壁外层设置带有滤砂沟槽的防砂过滤网，所述过滤部的套体壁内层设置多层金属纤维致密筛网。
- 一种控水管柱，用于水平井的控水及稳油生产，其特征在于，包括：主管柱，安装在水平井的油井管柱内，所述油井管柱与所述主管柱的环空内设置有膨胀封隔器；以及至少一组流入控水管柱，包括顺序连接的流入控制装置、筛管和盲管，所述流入控制装置与所述主管柱连接，所述流入控制装置为上述权利要求6-8中任意一项所述的流入控制装置。
- 如权利要求9所述的控水管柱，其特征在于，所述流入控水管柱为顺序连接的多组，每组所述多组流入控水管柱的盲管与所述油井管柱之间均设置有膨胀封隔器。
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