CN103883295A - 一种并联式流入控制盒及并联式流入控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种并联式流入控制盒及并联式流入控制装置，该并联式流入控制盒能够自动识别不同性质的流体，即当通过并联式分流器（8）的流体为油相时，倾向于流入限流管路（9），沿径向进入圆盘形的限流器（10）后直接从出口流出，流道长度较短，流动阻力较小；而当通过并联式分流器（8）的流体为水相时，倾向于流入摩阻管路（11），沿切向进入圆盘形的限流器（10），旋转数次后从出口流出，流道长度较长，流动阻力较大。这样该并联式流入控制装置能够抑制水相的快速进入，从而可以保证油气井长期稳产。

Description

一种并联式流入控制盒及并联式流入控制装置

技术领域

本发明涉及改善油田开发效果的装置，具体的是一种并联式流入控制盒，还是一种含有该并联式流入控制盒的并联式流入控制装置。

背景技术

在长水平井中，由于“跟端效应”和/或储层非均质性的影响，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（挪威海德鲁）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，可归纳为被动式流入控制装置（PICD）和自适应流入控制装置（AICD）。其中，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。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，现有的AICD也存在着结构复杂，适用性不强等缺点。

发明内容

为了解决现有技术中自适应流入控制装置结构复杂适用性不强的技术问题。本发明提供了一种并联式流入控制盒及并联式流入控制装置，该并联式流入控制盒及并联式流入控制装置能够识别流体类型并根据流体性质自动调整其通过装置的流动阻力：未见水前，装置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，出水层段的流动受到抑制，从而保证油气井长期稳产。

本发明为解决其技术问题采用的技术方案是：一种并联式流入控制盒，包括并联式分流器和空心的限流器；并联式分流器含有限流管路和摩阻管路，限流管路为过流面积膨胀收缩交替设置的管路，摩阻管路为弯曲设置的管路，限流管路的出口和摩阻管路的出口均与限流器连通；液体能够流经限流管路和摩阻管路后进入限流器并从限流器的出口排出。

限流器为圆柱形，限流器设置在所述并联式流入控制盒的中央。

液体能够流经限流管路后沿着限流器的径向进入限流器内。

液体能够流经摩阻管路后沿着限流器的切向进入限流器内。

限流管路由多个过流面积交替膨胀收缩的直管连接组成。

摩阻管路由多个弯接头与直管连接组成。

限流器的周围均匀分布有多个并联式分流器。

一种并联式流入控制装置，包括基管，基管的外表面设有至少上述的并联式流入控制盒，基管的外表设有与并联式流入控制盒相匹配的流入控制室，流入控制室设有与限流器的出口相对应的孔眼。

基管外套设有依次连接的上部外套、防砂筛管和下部外套，上部外套、防砂筛管和下部外套与基管的外表面之间形成环形空间，并联式流入控制盒设置在该环形空间内。

上部外套的上端与基管密封连接，上部外套的下端与防砂筛管固定连接，下部外套的上端与防砂筛管固定连接，下部外套的下端与基管密封连接。

本发明的有益效果是：在油井未见水前，本发明所述的并联式流入控制盒及并联式流入控制装置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，使水平井筒上的流入剖面足够均匀；一旦发生见水，本发明还能够自动进行识别，改变流体在限流器中两并联管路（限流管路和摩阻管路）的比例，并调整其进入限流器的方式，使得流动阻力显著增大，从而抑制出水层段的流动，保证油气井长期稳产。即当通过并联式分流器的流体为油相时，倾向于流入限流管路，沿径向进入圆盘形的限流器后直接从出口流出，流道长度较短，流动阻力较小；而当通过并联式分流器的流体为水相时，倾向于流入摩阻管路，沿切向进入圆盘形的限流器，旋转数次后从出口流出，流道长度较长，流动阻力较大。

附图说明

下面结合附图对本发明所述的并联式流入控制盒及并联式流入控制装置作进一步详细的描述。

图1是该并联式流入控制盒的结构示意图。

图2是该并联式流入控制装置的结构示意图。

图3是基管的结构示意图。

其中1.外螺纹段，2.基管，3.上部外套，4.流入控制室，41.孔眼，5.防砂筛管，6.下部外套，7.并联式流入控制盒，8.并联式分流器，9.限流管路，91.限流管路的入口，92.限流管路的出口，10.限流器，102.限流器的出口，11.摩阻管路，111.摩阻管路的入口，112.摩阻管路的出口，12.导流道。

具体实施方式

下面结合附图对本发明所述的并联式流入控制盒作进一步详细的说明。一种并联式流入控制盒，包括并联式分流器8和空心的限流器10；并联式分流器8含有限流管路9和摩阻管路11，限流管路9为过流面积膨胀收缩交替设置的管路，摩阻管路11为弯曲设置的管路，限流管路的出口92和摩阻管路的出口112均与限流器10连通，并联式流入控制盒7设有用于液体进入并联式流入控制盒7内部的导流道12，限流管路的入口91和摩阻管路的入口11均与并联式流入控制盒7的导流道12连通，并联式流入控制盒7外部的液体能够通过导流道12进入限流管路9和摩阻管路11，液体能够流经限流管路9和摩阻管路11后进入限流器10并从限流器的出口102排出，如图1所示。

所述的限流管路9由一系列过流面积交替膨胀收缩的管路串联而成，如图1中，限流管路9含有三个粗管两个细管，其阻力主要为局部水头损失，其阻力大小与管路的分段数、管径有关。所述的摩阻管路11通过弯接头、绕圈等方式延长管路长度，摩阻管路11由多个弯接头与直管连接组成，如图1中，摩阻管路11含有三个弯接头和四个直管连接而成，其阻力主要为沿程水头损失，阻力大小与管路的长度有关。根据流体进入圆盘形限流器10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10的尺寸有关。该并联式流入控制盒7能够根据流体性质的不同，使流体在限流管路9和摩阻管路11中的流动阻力不同，从而自动调整流体在限流管路9和摩阻管路11中分流的比例。

本发明的工作原理是利用并联式流入控制盒对不同性质（粘度、密度）的流体进行识别并产生不同的限流阻力。其中，限流器10为空心的圆柱形，限流器10设置在所述并联式流入控制盒7的中央。如图1所示，限流管路的出口92朝向限流器10的径向，液体能够流经限流管路9后沿着限流器10的径向进入限流器10内。摩阻管路的出口112朝向限流器10的切向，液体能够流经摩阻管路11后沿着限流器10的切向进入限流器10内。限流器10的周围均匀分布有多个并联式分流器8。限流管路9的长度小于摩阻管路11的长度。

具体来说，当粘度较小密度较大的流体通过并联式流入控制盒7时，流体能够流经限流管路9和摩阻管路11后进入限流器10，但并联式分流器8中的摩阻管路11对该流体的阻力小于限流管路9对该流体的阻力，所以流体更倾向于流入摩阻管路11，并沿切向进入圆盘形限流器10后产生高速旋流，将在限流器10中旋转数次后从限流器的出口102流出，近似做近心运动，流道长度较长，流动阻力较大；当粘度较大密度较小的流体通过并联式流入控制盒7时，流体能够流经限流管路9和摩阻管路11后进入限流器10，但并联式分流器8中的摩阻管路11对该流体的阻力大于限流管路9对该流体的阻力，所以流体更倾向于流入限流管路9，然后沿径向进入限流器10后直接从限流器的出口102流出，此时流道长度较短，流动阻力较小。如该并联式流入控制盒7对水的阻力大，该并联式流入控制盒7对油的阻力小。同时，在存在多个并联型分流器8的情况下，若流体沿径向进入限流器10，由于其流向相反，将相互抵消；若流体沿切向进入限流器10，由于其流向相同，将相互掺杂，并促进旋流的发展。

一种并联式流入控制装置，包括基管2，基管2的外表面设有至少一个上述的并联式流入控制盒7，基管2的外表设有与并联式流入控制盒7的限流器的出口102相对应的孔眼41。限流器的出口102与孔眼41对应连接，流体能够从限流器10内通过孔眼41进入到基管2内，如图2和图3所示。

基管2外套设有依次连接的上部外套3、防砂筛管5和下部外套6，上部外套3、防砂筛管5和下部外套6的内径均大于基管2的外径，上部外套3、防砂筛管5和下部外套6与基管2的外表面之间形成环形空间，并联式流入控制盒7设置在该环形空间内。上部外套3的上端与基管2密封连接，上部外套3的下端与防砂筛管5焊接，下部外套6的上端与防砂筛管5焊接，下部外套3的下端与基管2密封连接。

基管2的外表面设有用于安装并联式流入控制盒7的流入控制室4，控制室4大小和形状与并联式流入控制盒7相匹配，孔眼41设置在流入控制室4内。基管2与相连接的油管通过端部的外螺纹段1连接。

该并联式流入控制装置的工作过程是，流体可以从该并联式流入控制装置的外部进入上部外套3、防砂筛管5和下部外套6与基管2的外表面之间形成的环形空间，然后再进入并联式流入控制盒7内部的导流道12，然后根据流体粘度的不同，自动调节流体通过限流管路9或摩阻管路11的比例，汇集于限流器10内，根据此比例关系以不同的方式在限流器中流动，最终沿出口流出进入基管2内。

以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案之间、技术方案与技术方案之间均可以自由组合使用。

Claims (10)

1.一种并联式流入控制盒，其特征在于，所述并联式流入控制盒包括并联式分流器（8）和空心的限流器（10）；

并联式分流器（8）含有限流管路（9）和摩阻管路（11），限流管路（9）为过流面积膨胀收缩交替设置的管路，摩阻管路（11）为弯曲设置的管路，限流管路的出口（92）和摩阻管路的出口（112）均与限流器（10）连通；

液体能够流经限流管路（9）和摩阻管路（11）后进入限流器（10）并从限流器的出口（102）排出。

2.根据权利要求1所述的并联式流入控制盒，其特征在于：限流器（10）为圆柱形，限流器（10）设置在所述并联式流入控制盒（7）的中央。

3.根据权利要求2所述的并联式流入控制盒，其特征在于：液体能够流经限流管路（9）后沿着限流器（10）的径向进入限流器（10）内。

4.根据权利要求2所述的并联式流入控制盒，其特征在于：液体能够流经摩阻管路（11）后沿着限流器（10）的切向进入限流器（10）内。

5.根据权利要求1所述的并联式流入控制盒，其特征在于：限流管路（9）由多个过流面积交替膨胀收缩的直管连接组成。

6.根据权利要求1所述的并联式流入控制盒，其特征在于：摩阻管路（11）由多个弯接头与直管连接组成。

7.根据权利要求1所述的并联式流入控制盒，其特征在于：限流器（10）的周围均匀分布有多个并联式分流器（8）。

8.一种并联式流入控制装置，其特征在于：所述并联式流入控制装置包括基管（2），基管（2）的外表面设有至少一个权利要求1～7中任意一项所述的并联式流入控制盒（7），基管（2）的外表设有与并联式流入控制盒（7）相匹配的流入控制室（4），流入控制室（4）设有与限流器的出口（102）相对应的孔眼（41）。

9.根据权利要求8所述的并联式流入控制装置，其特征在于：基管（2）外套设有依次连接的上部外套（3）、防砂筛管（5）和下部外套（6），上部外套（3）、防砂筛管（5）和下部外套（6）与基管（2）的外表面之间形成环形空间，并联式流入控制盒（7）设置在该环形空间内。

10.根据权利要求9所述的并联式流入控制装置，其特征在于：上部外套（3）的上端与基管（2）密封连接，上部外套（3）的下端与防砂筛管（5）固定连接，下部外套（6）的上端与防砂筛管（5）固定连接，下部外套（3）的下端与基管（2）密封连接。

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