CN105089570B - 用于采油系统的控水装置 - Google Patents

Abstract

本发明的用于采油系统的控水装置，包括基管、管套、节流件，节流件包括节流件本体；设置在节流件本体上的弧形的进液通道，其用于接受地层流体，在进液通道的入口端和出口端之间设置有节流喷嘴；与进液通道的出口端相连的进水通道，用于接受地层流体中的水；设置在进液通道的径向内部的排出口；进油通道，其与节流喷嘴相连通，以便将地层流体中的油输送到排出口中。由于该节流件是通过油、水之间的粘性及密度的物性差异分流油和水的，因此该控水装置具备识别地层流体及主动控制的能力，达到区别控液的目的，进而提高控水效率。

Description

用于采油系统的控水装置

技术领域

本发明涉及一种用于采油系统的控水装置。

背景技术

在采油系统中通常需要通过控水装置控制地层流体的流入速度，以满足生产需要。现有技术中应用的控水装置一股以油嘴型控水装置为主。但是，油或水流进油嘴型控水装置时，两者流经的通道相同，这样会导致油嘴型控水装置的控水针对性较差。

因此，如何解决控水装置控水针对性差的问题，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种可以提高控水效率的控水装置。

本发明的用于采油系统的控水装置，包括节流件，所述节流件包括：节流件本体；设置在所述节流件本体上的弧形的进液通道，其用于接受地层流体，并且在所述进液通道的入口端和出口端之间设置有节流喷嘴；与所述进液通道的出口端相连的进水通道，其用于接收地层流体中的水；设置在所述进液通道的径向内部的排出口；进油通道，其与所述节流喷嘴相连通，以便将地层流体中的油输送到所述排出口中。

在一个实施例中，所述进水通道的外壁面为由至少一个弧形部分构成的弧形外壁面，其与进液通道的外壁面光滑连接。

在一个实施例中，所述进水通道的外壁的一端与所述进液通道的外壁光滑连接，另一端与所述进液通道的内壁光滑连接，从而构造成大致成圆形的环形腔，并且所述节流喷嘴与所述环形腔连通，所述排出口位于所述环形腔的中部。

在一个实施例中，所述进液通道设有多个，并围绕所述环形腔的周向均匀地分布。

在一个实施例中，所述进液通道的宽度沿入口端至出口端方向逐渐减小。

在一个实施例中，所述节流喷嘴为贯穿所述进液通道的内壁的开口。

在一个实施例中，所述节流件本体为板状，所述节流件本体的上表面设有能形成所述进液通道、所述进水通道及所述进油通道的凸起。

在一个实施例中，在所述环形腔内设有至少一个环形挡板，所述环形挡板设有缺口，其构造成使得油通过所述缺口流入所述排出口。

在一个实施例中，在所述环形腔内设有多个彼此同心的环形挡板，相邻两个环形挡板上的缺口与所述排出口的连线所成夹角的角度与油的粘性大小成反比。

在一个实施例中，还包括环形管件，其中多个所述节流件沿所述环形管件的周向设置在所述环形管件上，并且各节流件的排出口均与所述环形管件的内部空间连通。

在一个实施例中，相对的两个节流件的排出口与所述环形管件上同一端部之间的距离相等，而相邻的两个流件的排出口与所述环形管件上同一端部之间的距离不等。

在一个实施例中，所述节流件通过设置在所述环形管件上的多个突起定位，并且地层流体从相邻两个突起之间的缝隙流入所述节流件。

在一个实施例中，所述节流件上设有用于遮挡各通道，从而使地层流体从所述进液通道的入口流入的上盖。

相对于现有技术，本发明的用于采油系统的控水装置包括节流件。节流件包括节流件本体、进液通道、进油通道、进水通道、节流喷嘴和排出口。进液通道的形状为弧形，设置在节流件本体上，并用于接受地层流体。进水通道与进液通道的出口端相连，用于接受地层流体中的水。排出口设置在进液通道的径向内部。节流喷嘴设在进液通道的入口端和出口端之间。进油通道通过节流喷嘴与进液通道连通，并与排出口连通，以便将地层流体中的油输送到排出口。由于水的粘性小、密度大，而油的粘性大、密度小，因此水的惯性大，而油的惯性小。当地层流体在进液通道内流动时，进液通道的外壁对油的阻力较大，对水的阻力较小。这样，油会通过节流喷嘴流入进油通道，而水会沿着进液通道流入进水通道，从而使得油、水能够通过不同的通道流出，进而方便单独针对水进行控制。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。在图中：

图1为本发明中的节流件的结构示意图；

图2为本发明中的节流件的俯视图；

图3为本发明中的上盖的结构示意图；

图4为本发明中的管套的结构示意图；

图5为本发明的控水装置的使用状态示意图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例描绘。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

如图1及图2所示，本发明提供的用于采油系统的控水装置包括节流件。节流件包括节流件本体1及分别设置在节流件本体1上的进液通道2、进水通道、进油通道、节流喷嘴11及排出口6。

节流件本体1的形状可以为板状。在一个例子中，节流件本体1可以为弧形板，以节省安装空间。另外，节流件本体1也可以为平板，以方便加工。在节流件本体1上设置凸起以形成各个通道。通过这样设置，可以方便加工，省时省力。凸起的高度可以根据进入节流件的流体流量的大小及流体的含水率具体设定。在节流件本体1上设置通孔形成排出口6，以方便加工。本领域技术人员容易根据进入节流件流体的流量确定排出口6的大小和数量。

在一个具体实施例中，节流件本体1由两个环形槽分割为三部分。位于节流件本体1最内侧的为第一部分，与第一部分相邻的为第二部分，位于最外侧的为第三部分。第一部分用于设置排出口6及各个通道。在第二部分和第三部分之间设置环形槽，这样在将第三部分焊接在固定件上时，可以减少因第三部分温度过高，导致第二部分和第一部分产生形变的现象。

进液通道2的形状设为弧形。当地层流体在进液通道内流动时，进液通道的外壁对油的阻力较大，而对水的阻力较小。这样，油会通过节流喷嘴11流入进油通道，而水会沿着进液通道流入进水通道，从而使得油、水分别通过不同的路径流出。由于该节流件是通过油、水之间的粘性及密度的物性差异分离油和水的，因此该控水装置可以提高油、水的控制针对性，从而可以提高控水效率。此外，进液通道2的宽度沿入口端至出口端方向逐渐减小。如此设置，具有增加沿程阻力的作用，可以减少高粘地层流体的流入量。另外，还可以增加油和水的流速差，从而进一步提高油、水的分流效果。

进油通道通过设置在进液通道2上的节流喷嘴11与进液通道2连通，以方便油从节流喷嘴11流入进油通道。并且进油通道与排出口6连通，当油流入进液通道2后，再从排出口6流出。其中，节流喷嘴11为贯穿进液通道2的内壁上的开口。

进水通道与进液通道2的出口连通，以便水能够从进液通道2流入进水通道。在一个实施例中，进水通道的外壁面为由至少一个弧形部分构成的弧形外壁面，其与进液通道2的外壁面光滑连接。其中，进水通道的外壁面是指水流入进水通道时，直接与进水通道的外壁5接触的面。进液通道2的外壁面是指地层流体流入进液通道2时，直接与进液通道2的外壁4接触的面。如此设置，可以使水所流经的路径变长，而且可以使水的节流压差大幅提升，从而进一步提升控水能力。

当然，在进液通道2的外壁面和进水通道的外壁面连接处，还可以设置一段分别与进水通道的外壁面和进液通道2的外壁面相切的平面。以进一步提高进入进水通道的地层流体的切向速度，进而进一步增大水在节流件中的流动阻力。

在一个实施例中，节流件本体1的第一部分设有多个进液通道2。进水通道的外壁面的一端与进液通道2的外壁面光滑连接，另一端与另一个进液通道2的内壁3光滑连接。从而构成大致成圆形的环形腔12。当水从进液通道2流入环形腔12后，能够沿进水通道的外壁5以及进液通道2的内壁3流动。如此设置，结构简单，而且可以促使水在环形腔12中高速旋转流动，迫使水在经过大量的旋转后流出节流件。进液通道2设有多个，且沿环形腔12的周向均匀分布。这样，可以防止水流入进水通道后，因摩擦阻力造成水的流动速度减缓，进而导致油、水分流效果变差的现象发生。。

当环形腔12中的水较少时，其对油的阻力较小。这样，当油从节流喷嘴11流出后，会直接沿直线流入排出口6中。当环形腔12中的水较多时，其对油的阻力较大。这样，当油从节流喷嘴11流出后，会与水一起绕着环形腔12的腔壁流动。在流动的过程中，密度较大的水在外侧旋转，而密度相对较小的油会向中心流动，直至流入排出口6中。

由于油从节流喷嘴11流入环形腔12后，会在旋转过程中逐渐靠近环形腔12的中部。因此，将排出口6设置在环形腔12的中部位置上。当油流经进节流喷嘴11后，直接从环形腔12流入排出口6。

进一步地，在环形腔12内设有至少一个环形挡板7，以进一步增强水在环形腔12内的旋转流动，延缓水从环形腔12中流入到节流件的排出口6中。在环形挡板7上开设缺口，以使油能够流入排出口6。当设有多个同心的环形挡板7时，距离进液通道2最近的环形挡板7上的缺口与进液通道2的内壁3上的缺口相对，以减小环形挡板7对油的阻力。而相邻两个环形挡板7上的缺口与节流件的排出口6的连线所成夹角的角度与油的粘性成反比。即，油的粘性越大，则所成夹角的角度越小。这样，可以对油起一定的缓存作用，减少同时流入排出口6的液体量，从而延缓底水锥进，延长含水采油期。而且对含水油井、老井的开采、控制含水量较高油井的产量，以及因高水而停产的油井的恢复等起到较好的作用。

如图3所示，在一个实施例中，在节流件本体1的第一部分的上方设置上盖8。上盖8扣在凸起上方，其侧壁能够与第二部分的内侧壁贴合。这样，可以防止地层流体从通道的其他位置流入各通道。

该控水装置还包括用于设置节流件的环形管件。如此设置，可以先在生产线上将节流件组装在环形管件上，待需要使用控水装置时，直接将环形管件设在管路上即可。将节流件安装在环形管件上时，节流件的排出口均与环形管件的内部空间连通。

如图4所示，在一个实施方式中，环形管件为能够套设在管路外侧的管套9。在管套9上沿其周向设有多个节流件，以增加地层流体的流入总量。管套9上设有突起10，在节流件本体1的第三部分上设有用于设置突起10的通孔。通过突起10和通孔定位节流件。将节流件固定在管套9上时，管套9上的突起10凸出于节流件本体1的第三部分，使得地层流体通过管套9上相邻两个突起10之间的缝隙流入节流件的进液通道2。这样，能够对地层流体的流入起到整理和限流的作用，防止流入节流件的地层流体过多、流速过高，从而影响节流件的节流，进而影响延缓底水锥进。

并且将节流件固定在管套9上时，各节流件的排出口6与管套9上同一端部之间的距离不等。这样，油从各个排出口6流出时，对管路内壁的冲击力能够相互抵消一部分，从而减少对管路的冲蚀。

如图5所示，当需要使用控水装置时，将管套9套设在基管13上。在节流件的外部设有外套14。外套14的一端密封固定在基管13上。地层流体通过外套14和节流件之间的缝隙流入节流件。设置外套14时，可以使外套14的长度长于节流件，以能够在外套14和节流件之间设置用于容纳地层流体的容纳腔15。这样，能够对地层流体起缓存作用，进一步增强控水装置的控水效果。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (9)

1.一种用于采油系统的控水装置，包括节流件，所述节流件包括：

节流件本体；

设置在所述节流件本体上的弧形的进液通道，其用于接受地层流体，并且在所述进液通道的入口端和出口端之间设置有节流喷嘴；

与所述进液通道的出口端相连的进水通道，其用于接受地层流体中的水；进液通道的宽度沿入口端至出口端方向逐渐减小；

设置在所述进液通道的径向内部的排出口；

进油通道，其与所述节流喷嘴相连通，以便将地层流体中的油输送到所述排出口中；

还包括环形管件，其中，多个所述节流件沿所述环形管件的周向设置在所述环形管件上，并且各节流件的排出口均与所述环形管件的内部空间连通；

相对的两个节流件的排出口与所述环形管件上同一端部之间的距离相等，而相邻的两个节流件的排出口与所述环形管件上同一端部之间的距离不等；

所述节流件上设有用于遮挡各通道，从而使地层流体从所述进液通道的入口流入的上盖。

2.根据权利要求1所述的控水装置，其特征在于，所述进水通道的外壁面为由至少一个弧形部分构成的弧形外壁面，其与进液通道的外壁面光滑连接。

3.根据权利要求1或2所述的控水装置，其特征在于，所述进水通道的外壁的一端与所述进液通道的外壁光滑连接，另一端与所述进液通道的内壁光滑连接，从而构造成大致成圆形的环形腔，并且所述节流喷嘴与所述环形腔连通，所述排出口位于所述环形腔的中部。

4.根据权利要求3所述的控水装置，其特征在于，所述进液通道设有多个，并围绕所述环形腔的周向均匀地分布。

5.根据权利要求1所述的控水装置，其特征在于，所述节流喷嘴为贯穿所述进液通道的内壁的开口。

6.根据权利要求1所述的控水装置，其特征在于，所述节流件本体为板状，所述节流件本体的上表面设有能形成所述进液通道、所述进水通道及所述进油通道的凸起。

7.根据权利要求4所述的控水装置，其特征在于，在所述环形腔内设有至少一个环形挡板，所述环形挡板设有缺口，其构造成使得油通过所述缺口流入所述排出口。

8.根据权利要求7所述的控水装置，其特征在于，在所述环形腔内设有多个彼此同心的环形挡板，相邻两个环形挡板上的缺口与所述排出口的连线所成夹角的角度与油的粘性大小成反比。

9.根据权利要求1所述的控水装置，其特征在于，所述节流件通过设置在所述环形管件上的多个突起来定位，并且地层流体从相邻两个突起之间的缝隙流入所述节流件。