CN105650312A - 一种新型水平井自动控水阀 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型水平井自动控水阀，它包括阀体(1)和阀芯(2)、阀盖(3)、密封圈(4)、弹簧(5)五个部分，阀体(1)与阀芯(2)通过间隙配合，阀芯(2)可在阀体(1)内上下运动。本发明利用不同流体离心力的不同，使阀芯上下运动，从而改变阀门的开度。其有益效果是：对于已见水的水平井，该自动控水阀能够减缓水的突破速度，延长水平井生产寿命，有利于提高水平井控制储层的采收率。

Description

一种新型水平井自动控水阀
技术领域
本发明属于油田采油技术领域，具体涉及一种新型水平井自动控水阀。
背景技术
目前底水油藏水平井已大量应用，由于油气藏的非均质性、趾跟效应等影响，使得产液剖面不均衡而导致油气藏过早见水，最终缩短油气井寿命并严重影响油气田采收率。
20世纪90年代出现的流量控制装置(InflowControlDevice,ICD)和井下流量控制阀(InflowControlValve,ICV)为更好地解决井下流量控制，实现均衡排液提供了一种新的途径。
但ICD属于一种被动控制装置，其尺寸在完井之前或在完井时就设定好了，一旦投入生产，就不能再进行调节。因此ICD设计和安装之前，必须彻底掌握油藏的情况，例如渗透率分布、相(油气水)饱和度分布等。如果这些信息不准确，ICD可能不会取得预期效果。ICV与其他井下流量控制装置相比，更适合于处理生产过程中由于油藏性质的不确定性所带来的影响，具有更加灵活的开发方式，在低渗地层中的适应性好，酸化/结垢处理能力强，控水效果好，能够实现非均质油藏或多分支井的最优生产。但ICV在长期使用的可靠性以及控制范围上相对于ICD差。
因此，设计一种能主动识别流体性质，并根据流体性质控制其开口大小的阀十分必要，这将加强底水油藏控水增油效果，大大提高水平井采收率和油田整体开发效益。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种可均衡产液剖面、延迟气/水突破、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/底水油气藏的水平井自动控水阀。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：水平井自动控水阀，其特征在于：它包括阀体(1)和阀芯(2)、阀盖(3)、密封圈(4)、弹簧(5)五个部分。阀体(1)上设有阀体偏心孔道(101)用于流体流入，出液孔(102)用于液体流入，定位条(103)用于防止阀芯(2)发生转动，上螺纹(104)用于连接阀盖(3)，下螺纹(105)用于连接中心管。阀芯(2)上设有阀芯偏心孔道(201)用于流体流入并产生旋流效果，出液口(202)用于流体流出并产生向上推力，定位槽(203)用于防止阀芯(2)发生转动，密封槽(204)用于放置密封圈，取压孔(205)用于获取流体压力并对阀芯(2)产生向下推力。阀盖(3)下部设有阀盖螺纹(301)，用于与阀体连接。弹簧(5)用于保证阀芯(2)处于工作位置。阀体(1)与阀芯(2)通过间隙配合，阀芯(2)可在阀体(1)内上下运动。
所述的阀体偏心孔道(101)与阀芯偏心孔道(201)在工作之前处于正对位置，并且孔道数量大于或等于1。
所述的阀体偏心孔道(101)与阀芯偏心孔道(201)的截面形状可以为圆形或者矩形。
所述的阀芯(2)的出液口(202)为锥形流道，液流靠离心力在出液口(202)处形成向上推力。
所述的取压孔(205)位于阀芯(2)顶部的正中心位置，大小根据实际情况确定，也可以不设置取压孔。
所述的阀芯(2)依靠液流旋转产生的离心力和液流中心的低压及弹簧弹力的共同作用下，做上下运动。
所述的弹簧(4)的弹力和阀芯的行程可根据阀盖的旋入程度进行调节。
附图说明
图1为本发明的结构示意图
图2为本发明阀体的结构示意图
图3为本发明阀芯的结构示意图
图4为本发明阀盖的结构示意图
图中，1-阀体，2-阀芯，3-阀盖，4-密封圈，5-弹簧，101-阀体偏心孔道，102-出液孔，103-定位条，104-上螺纹，105-下螺纹，201-阀芯偏心孔道，202-出液口，203-定位槽，204-密封槽，205-取压孔，301-阀盖螺纹。
具体实施方式
如图1所示，水平井自动控水阀，它包括阀体(1)和阀芯(2)、阀盖(3)、密封圈(4)、弹簧(5)五个部分。阀体(1)与阀芯(2)采用间隙配合，使得阀芯(2)能在阀体中上下移动。阀体(1)的定位条(103)与阀芯(2)的定位槽(203)配合，防止阀体(1)与阀芯(2)产生相对转动。阀芯(2)的密封槽(204)中放置有密封圈(4)，防止阀体(1)与阀芯(2)间孔隙中的流体蹿流至阀芯(2)顶部。弹簧(5)位于阀芯顶部，起定位作用，使阀芯(2)在纯油流动或流量较小的情况下不至于被顶起减小阀门开度。
如图3所示，阀芯(2)上设置的阀芯偏心孔道(201)使得流入的液体在阀芯(2)中快速旋转，离心力作用在锥形的出液口(202)时会对阀芯产生一个向上的作用力；同时当液体快速旋转时，旋流中心压力较低，低压通过取压孔(205)传递到阀芯顶部。
本发明的工作过程如下：储层流体经阀体偏心孔道(101)流入，此时阀体偏心孔道(101)与阀芯偏心孔道(201)正对，若流入流体为粘度较高的油，在一定的流入压差下，油的粘度较高，流速较缓，且油的密度较低，作用在锥形面上的离心力较小，由于旋流速度较低取压孔(205)处的压力不会太低，在弹簧和重力的共同作用下，阀芯位置保持不变，此时自动控水阀不工作；若流入流体为粘度较低的水，在一定压差下，水的粘度低，流速快，且水的密度较高，作用在锥形面上的离心力较大，同时旋流使得取压孔(205)处的压力更低，阀芯(2)受到向上的作用力大于向下的作用力，阀芯(2)上移，自动控水阀开度减小，从而实现控水的效果。在同种流体的情况下，流速不同也会造成阀门开度不同，因此在底水突破之前，该自动控水阀同样可作为ICD使用。
以上所述仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种新型水平井自动控水阀，其特征在于：它包括阀体(1)和阀芯(2)、阀盖(3)、密封圈(4)、弹簧(5)五个部分；阀体(1)上设有阀体偏心孔道(101)用于流体流入，出液孔(102)用于液体流入，定位条(103)用于防止阀芯(2)发生转动，上螺纹(104)用于连接阀盖(3)，下螺纹(105)用于连接中心管；阀芯(2)上设有阀芯偏心孔道(201)用于流体流入并产生旋流效果，出液口(202)用于流体流出并产生向上推力，定位槽(203)用于防止阀芯(2)发生转动，密封槽(204)用于放置密封圈，取压孔(205)用于获取流体压力并对阀芯(2)产生向下推力；阀盖(3)下部设有阀盖螺纹(301)，用于与阀体连接；弹簧(5)用于保证阀芯(2)处于工作位置。阀体(1)与阀芯(2)通过间隙配合，阀芯(2)可在阀体(1)内上下运动。
2.根据权利要求1所述的新型水平井自动控水阀，其特征在于：所述的阀体偏心孔道(101)与阀芯偏心孔道(201)在工作之前处于正对位置，并且孔道数量大于或等于1。
3.根据权利要求1所述的新型水平井自动控水阀，其特征在于：所述的阀体偏心孔道(101)与阀芯偏心孔道(201)的截面形状可以为圆形或者矩形。
4.根据权利要求1所述的新型水平井自动控水阀，其特征在于：所述的阀芯(2)的出液口(202)为锥形流道，液流靠离心力在出液口(202)处形成向上推力。
5.根据权利要求1所述的新型水平井自动控水阀，其特征在于：所述的取压孔(205)位于阀芯(2)顶部的正中心位置，大小根据实际情况确定，也可以不设置取压孔。
6.根据权利要求1所述的新型水平井自动控水阀，其特征在于：所述的阀芯(2)依靠液流旋转产生的离心力和取压孔(205)处液流中心的低压及弹簧弹力的共同作用下，做上下运动。
7.根据权利要求1所述的新型水平井自动控水阀，其特征在于：所述的弹簧(4)的弹力和阀芯的行程可根据阀盖的旋入程度进行调节。
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