CN103806881A - 一种分叉流道式自适应流入控制装置 - Google Patents
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Abstract
一种分叉流道式自适应流入控制装置，包括相互连接的基管、上部外套、防砂筛管、下部外套和流入控制盒，能够自动识别流体类型并根据流体自身性质自动调整流动阻力等级，未见水前，对流体具有一定的阻力，能够抵消跟端效应和储层非均质性的影响，使沿水平井筒流入剖面均匀；一旦发生见水，流动阻力将显著增加，从而抑制出水层段的流动，保证油气井长期稳产。
Description
技术领域
本发明涉及一种改善油田开发效果的装置，具体涉及一种分叉流道式自适应流入控制装置。
背景技术
在长水平井中，由于跟端效应或储层非均质性的影响，跟端效应是由于水平井两端控制的油藏泄流面积大，导致水平井两端壁面流速高于水平井中间段，使两端过早见水/气的现象，油井在某些位置的产量要远远高于其他位置，从而产生的不均匀生产剖面可能会引起井筒在这些位置过早见水/气。一旦发生锥进，由于其他位置的流动受到限制，油井产量将显著降低。为了消除这种不平衡现象，常用方法有分段射孔与变密度射孔完井，中心管完井等。但这些方法对流入剖面的调控能力有限，难以保证生产剖面足够均匀。
上世纪90年代早期，Norsk Hydro公司最先研发了流入控制装置（ICDs），并于1998年首次成功应用于Troll油田。截止2013年，国内外已相继研发出不同类型的ICDs，如Schlumberger的FloRite系列ICD、Weatherford的FloReg ICD、Baker Hughes的Equalizer系列ICD、Halliburton的EquiFlow ICD、冀东油田的调流控水筛管、Baker Hughes的平衡板式AICD、Statoil的RCP Valve和Halliburton的EquiFlow AICD等。
前5种均属于被动式流入控制装置（PICD），通过均衡入流来延缓见水/气，然而，一旦水/气相发生锥进，由于其粘度较低，将完全占满油井，并抑制油相的流动，致使ICD失效，降低油井产量。后3种为自适应流入控制装置（AICD），一旦发生见水/气，该装置将自动识别并显著增大阻力，从而抑制水/气相的流动，保证油井长期稳产。然而，平衡片式AICD和RCP都含活动件，且只能控制气锥；EquiFlow AICD结构复杂，目前只含2个尺寸，适用性不强。
发明内容
为了克服现有技术中的不足，本发明提供了一种分叉流道式自适应流入控制装置，它能够自动识别流体类型并根据流体自身性质自动调整流动阻力等级，未见水前，对流体具有一定的阻力，能够抵消跟端效应和储层非均质性的影响，使沿水平井筒流入剖面均匀；一旦发生见水，流动阻力将显著增加，从而抑制出水层段的流动，保证油气井长期稳产。
本发明的目的是以如下方式实现的：一种分叉流道式自适应流入控制装置，包括基管、上部外套、防砂筛管、下部外套和分叉式流入控制盒，其特征在于：基管两端与相连接的油管通过端部螺纹段连接，基管的内径与油管的内径相同，基管上预置有流入控制腔室，流入控制盒镶嵌在其中，流入控制腔室中央设有与流入控制盒背部喷嘴相匹配的孔眼，上部外套、防砂筛管和下部外套三者通过焊接连接，上部外套和下部外套靠近防砂筛管一端内表面与基管外表面形成中空腔，远离防砂筛管一端与基管外表面密封。
所述的流入控制盒由分流器和带有喷嘴的圆盘型限流器组成。
所述的自适应流入控制装置的圆盘型限流器可与一个或多个分流器相连接。
本发明的有益效果：在油井未见水前，本发明对流体具有一定的阻力，能够抵消跟端效应和储层非均质性的影响，使沿水平井筒流入剖面均匀；一旦发生见水，本发明能够自动识别出水相流体，改变其通过分叉型分流器的比例，并调整其进入限流器的方式，显著增加流动阻力等级（FRR），从而抑制出水层段的流动，保证油气井长期稳产。即油相流体通过分叉型分流器时容易转向，沿径向进入圆盘型限流器，流道长度较短，FRR较小；而水相流体通过分叉型分流器时不易转向，将沿切向进入圆盘型限流器，流道长度较长，FRR较大。（FRR数值上等于环空流量30m3/D的水相流过ICD结构所产生的压降大小，单位为Bar）。
附图说明
图1 为本发明的分叉流道式自适应流入控制装置示意图。
图2 为本发明的基管示意图。
图3 为本发明的外套和防砂筛管示意图。
图4 为本发明的分叉式流入控制盒示意图。
具体实施方式
下面结合附图对发明内容作进一步说明：参照图1-图4所示，分叉流道式自适应流入控制装置，包括基管2、上部外套3、防砂筛管6、下部外套7和分叉式流入控制盒8，其特征在于：基管2两端与相连接的油管通过端部螺纹段1连接，基管2的内径与油管的内径相同，基管2上预置有流入控制腔室4，流入控制盒8镶嵌在其中，腔室中央有与流入控制盒8背部喷嘴11相匹配的孔眼5作为流体向基管2中流动的通道，上部外套3、防砂筛管6和下部外套7三者通过焊接连接，上部外套3和下部外套7靠近防砂筛管6一端内表面与基管2外表面形成中空腔，中空腔作为流体从油套环空向流入控制盒8流动的通道，远离防砂筛管6一端与基管2外表面密封。所述的流入控制腔室4中央的孔眼5大小根据实际流体流量来确定。所述的防砂筛管6尺寸依据防砂级别进行设计。所述的自适应流入控制装置根据流体性质的不同，通过分流器10来控制流体分流的比例，分流情况与分流器10的个数、尺寸、分叉角有关。所述的自适应流入控制装置根据流体进入圆盘型限流器12的方式不同，会产生不同的限流作用，所产生的流动阻力大小与圆盘形限流器12的尺寸有关。所述的自适应流入控制装置的圆盘型限流器12可与一个或多个分流器10相连接，流体从入口9进入后，经分流器10进入圆盘型限流器12，最终从喷嘴11处流出，从而对流体类型进行识别并产生不同的流动阻力。
本发明的工作原理是流体通过防砂筛管6进入到中空腔，然后通过入口9进入流入控制装置，并利用分叉流道式流入控制盒8对流体进行识别并产生不同的限流阻力，该设计包含了分流器10和圆盘型限流器12，根据流体性质的不同利用分流器10来控制流体分流的比例，根据流体进入限流器12的方式不同利用圆盘型限流器12产生不同的限流作用，结合这两种流体动态技术对流体进行识别并产生不同的限流阻力。具体来说，当粘度较小的流体通过分流器10时，流体不易发生转向，将保持原有流动方向，并沿切向进入圆盘型限流器12后产生高速旋流，将在限流器12中旋转数次后流出，近似做近心运动，产生一个很大的扰流阻力；当粘度较大的流体通过分流器10时，流体容易发生转向，并沿径向进入圆盘型限流器12后直接从喷嘴11喷入基管2，而几乎没有限流阻力。同时，在存在多个分流器10的情况下，若流体沿径向进入限流器12，由于其流向相反，将相互抵消；若流体沿切向进入限流器12，由于其流向相同，将相互掺杂，并促进旋流的发展。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种分叉流道式自适应流入控制装置，包括基管（2）、上部外套（3）、防砂筛管（6）、下部外套（7）和分叉式流入控制盒（8），其特征在于：基管（2）两端与相连接的油管通过端部螺纹段（1）连接，基管（2）的内径与油管的内径相同，基管（2）上预置有流入控制腔室（4），流入控制盒（8）镶嵌在其中，流入控制腔室（4）中央设有与流入控制盒（8）背部喷嘴相匹配的孔眼（5），上部外套（3）、防砂筛管（6）和下部外套（7）三者通过焊接连接，上部外套（3）和下部外套（7）靠近防砂筛管（6）一端内表面与基管（2）外表面形成中空腔，远离防砂筛管（6）一端与基管（2）外表面密封。
2. 根据权利要求1所述的分叉流道式自适应流入控制装置，其特征在于所述的流入控制盒（8）由分流器（10）和带有喷嘴的圆盘型限流器（12）组成。
3. 根据权利要求1或2所述的分叉流道式自适应流入控制装置，其特征在于所述的自适应流入控制装置的圆盘型限流器（12）可与一个或多个分流器（10）相连接。
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