CN107476787A - 一种水平井完井浮阀式控水筛管 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种钻井采油设备，尤其是涉及一种水平井完井浮阀式控水筛管。该水平井完井浮阀式控水筛管,包括中空的基管、第一支撑盘、第二支撑盘、筛网和节流器，节流器导通或截断筛网通道和基管中心通道；节流器包括过流盘和密封盘，过流盘沿圆周方向上设有若干均匀分布的过流孔，密封盘的浮阀安装槽内均设有阀体，阀体靠过流盘的一端设有阀片，阀体另一端设有弹簧。当有底水进入筛网通道时，节流器上下游出现瞬时压力变化，弹簧推动阀体运动，减少底水进入基管中心通道内；阀片与过流盘之间设有弧形通道，阀片与阀体之间设有直线通道，使得阀片两侧也形成压力差，进一步带动阀体运动，使得阀体运动更加迅速，调节更加灵活，调节时间更短。
Description
技术领域
本发明涉及一种钻井采油设备，尤其是涉及一种水平井完井浮阀式控水筛管。
背景技术
在水平井的开发过程中，随着开发到后期，愈来愈多的油藏出现了过早出水，出水量日益增高，致使大量油井水淹严重，甚至被迫停产。如何控制水平井底水向油层的均匀脊进，已成为油田开发中长期面临的技术难题。
针对底水油藏普遍存在底水锥进的问题，国内外已经形成了许多控水、堵水技术。于20世纪90年代被提出来用来解决水平井水突破问题的ICD流量控制技术,由于其具有的优点，已经开始广泛应用于各大油田。ICD具有许多优点，例如优化生产；延缓水推进；降低底层出砂甚至进一步造成堵塞或冲蚀的风险；均衡水平井的生产剖面，特别是在非均质和裂缝性油层中，这种油藏容易导致过早水突破，降低最终采收率；改善洗井效果；减小由钻井引起地层伤害的影响。
在现阶段研究中，控水筛管采用ICD技术，能够有效的延缓见水时间，在ICD技术基础上对其进行改进，利用流体力学原理，加入曲线型通道使其产生压差，在发生底水脊进的时候能够更快的进行控水。现有的产品中，其结构较复杂，使用过程中，底水脊进后，反应较为迟缓，使用效果不是很理想。
发明内容
为解决以上问题，本发明提供一种水平井完井浮阀式控水筛管，该筛管结构简单，反应速度快，能有效避免较高的瞬时压力造成底水脊进而进入生产管柱，降低采油过程中的见水时间，提高采收率。
本发明采用的技术方案是：一种水平井完井浮阀式控水筛管,包括中空的基管，及套设在基管外壁上的第一支撑盘和第二支撑盘，以及设置在第一支撑盘和第二支撑盘之间的筛网和节流器，所述筛网和节流器沿液流方向依次套设在基管外壁上，其特征在于：所述筛网与基管之间设有筛网通道，所述节流器增大或减小筛网通道和基管中心通道之间的过流面积；
所述节流器包括沿液流方向依次套设在基管外壁上的过流盘和密封盘，所述过流盘一端抵靠在筛网上，另一端抵靠在密封盘的一个端面上，所述密封盘的另一端面抵靠在第一支撑盘上，所述过流盘沿圆周方向上设有若干均匀分布的过流孔；所述密封盘内圈沿圆周方向上设有若干均匀分布的内齿，相邻所述内齿之间形成凹陷的浮阀安装槽，所述浮阀安装槽内均设有阀体，所述阀体内端面与基管外壁贴合，所述阀体靠过流盘的一端设有阀片，所述阀片与过流孔相对应，所述阀片与过流盘之间设有弧形通道，所述阀片与阀体之间设有直线通道，所述阀体另一端设有弹簧，所述弹簧的一端安装在阀体的弹簧安装孔内，另一端安装在第一支撑盘上；所述基管上设有若干节流通道，所述阀体在浮阀安装槽内运动，增大或减小筛网通道和基管中心通道之间的过流面积。
作为优选，所述阀体外端面和两侧端面均与浮阀安装槽贴合，下端面与基管外壁之间设有阀体通道，后端面封堵阀体通道和基管中心通道，两侧面前端均设有阀片安装孔；所述阀片通过阀片安装孔安装在阀体上，所述阀片前端面为弧形面，与过流盘和基管外壁围合成弧形通道，后端面为平面，与阀体和基管外壁围合成直线通道。
作为优选，所述过流孔、阀体和节流通道的数量和位置一一对应。
作为优选，所述基管外壁上设有若干用于限制过流盘安装位置的限位凸台。
作为优选，所述第一支撑盘、基管、密封盘和过流盘之间形成密封。
作为优选，所述第二支撑盘、基管、过流盘和筛网之间形成密封。
本发明取得的有益效果是：通过通筛网通道与基管中心通道之间设置节流器，当有底水进入筛网通道时，节流器上下游出现瞬时压力变化，弹簧推动阀体运动，减少筛网通道内流入基管中心通道中的含水石油，减少底水进入基管中心通道内；通过在阀体前端设置阀片，阀片与过流盘之间设有弧形通道，阀片与阀体之间设有直线通道，使得阀片两侧也形成压力差，进一步带动阀体运动，使得阀体运动更加迅速，调节更加灵活，调节时间更短。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1的全剖视图；
图3为图2的A处局部放大图；
图4为基管结构视图；
图5为密封盘的结构示意图；
图6为阀体的结构示意图；
图7为图6的剖视图；
图8为阀片的结构示意图；
图9为过流盘的结构示意图；
图10为图9的侧视图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作更进一步的说明。
如图1所示，本发明的一种水平井完井浮阀式控水筛管,包括中空的基管1、第一支撑盘2、第二支撑盘3、节流器4和筛网5，结合图4所示，基管1作为抽取石油的管道，中间为中空的结构，设有基管中心通道11作为石油通过的通道，两端设有螺纹14，能够方便多节基管1安装或拆卸；第一支撑盘2、第二支撑盘3、节流器4和筛网5均套设在基管1的外壁上，第一支撑盘2通过焊接件21固定在基管1的下游(根据石油实际流通的方向设定)，第二支撑盘3固定在基管1的上游，节流器4和筛网5由下游向上游依次设置在第一支撑盘2和第二支撑盘3之间，筛网5用于过滤石油的沙粒、碎石块等杂质，防止管道堵塞，筛网5呈桶状并采用不锈钢材质，在筛网5上设置有矩形筛孔，筛网5与基管1外壁之间设有筛网通道51；节流器4用于调节控制筛管内外部压力变化(即调节控制筛网通道51与基管中心通道11之间的压力变化)，当发生底水脊进时，节流器4上下游出现瞬时压力变化，节流器4减小筛网通道51流入到基管中心通道11内的液体流量，防止脊水进入到基管中心通道11内，降低石油开采率。设计时，基管1与筛网5之间形成筛网通道51的截面积大于节流器4内部的通流面积，且石油本身不能被压缩，因此在压力瞬时增大时，节流器4能够抵消部分流量的变化，避免局部油水界面升高而造成部分底水通过筛网5进入基管1内，从而控制生产后期的见水时间来降低原油中的含水率
结合图2-3所示，节流器4包括沿液流方向依次套设在基管外壁上的过流盘41和密封盘42，过流盘41一端抵靠在筛网5上，另一端抵靠在密封盘42的一个端面上，密封盘42的另一端面抵靠在第一支撑盘2上，过流盘41沿圆周方向上设有若干均匀分布的过流孔411(图中沿圆周方向上均匀分布有四个过流孔)，每个过流孔411均与筛网通道51连通；结合图5，密封盘42内圈沿圆周方向上设有若干均匀分布的内齿421，相邻内齿421之间形成凹陷的浮阀安装槽422，图中的密封盘42内圈共设有四个内齿421，四个内齿421相互之间形成四个浮阀安装槽422，每个浮阀安装槽422内均设有阀体43，结合图6-7所示，阀体43外端面及两侧端面均与浮阀安装槽422内壁贴合，下端面与基管1外壁贴合，且下端面上游中间与基管1外壁之间设有阀体通道431，后端面截断阀体通道431和基管中心通道11，两侧面前端均设有阀片安装孔433，阀片44通过阀片安装孔433安装在阀体上，结合图8所示，阀片44前端面为弧形面441，与过流盘41和基管1外壁围合成弧形通道46，后端面为平面442，与阀体43和基管1外壁围合成直线通道47。阀体43后端设有弹簧安装孔432，弹簧安装孔432安装有弹簧45，弹簧45的一端安装在弹簧安装孔432内，另一端安装在第一支撑盘2上。基管1上设有若干(圆周方向均匀分布有四个)节流通道12，过流孔411、阀体43和节流通道12的数量和位置一一对应。安装时，第一支撑盘2、基管1、密封盘42和过流盘41之间形成密封，第二支撑盘3、基管1、过流盘41和筛网5之间形成密封，为方便安装，在基管1外壁上设有若干用于限制过流盘41安装位置的限位凸台13，如图9-10，限位凸台13用于抵住过流盘41的内圈前端，过流盘41的外圈设有安装凸台412，安装凸台412的两端面分别与筛网5和密封盘42配合，保证过流盘41的安装位置更为精确，从而保证整个节流器4安装更为准确和方便。
本发明的筛管进入井下服役之前，由于弹簧45自身的张力对阀体43有推动作用，使阀体43封堵住基管1上的节流通道12。筛管进入井下服役后，原油经由筛网5矩形筛孔，进入筛网9与基管1外壁之间的腔体空间(即筛网通道51)，经由过流盘41的过流孔411进入节流器4中，在节流器4内，原油在阀体43的进口处经过阀片44时，分流到直线通道47与弧线通道46中，并在阀体43下游的出口处汇；筛管外壁压力大于管道内压，压差推动阀体43进而压缩弹簧45，阀体43的下侧阀体通道431与基管1外壁的节流通道12开始导通，原油经由节流通道12进入基管1的基管中心通道11中。当原油被采集到一定的程度后，含水率逐渐提高，产生水锥现象，水流进基管1，此时过流孔411处由于水的进入，流速增大，节流器4外侧局部压力减小，局部压差随之减小，弹簧45由之前的压缩状态逐渐拉伸，对阀体43产生推力，与此同时，在阀片43两侧的直线通道47与弧线通道46处，由流体力学理论得到，直线通道47处的压力大于弧线通道46的压力，且随着水锥的产生，此处的压差增大，带动阀体42至过流盘41进口处，在弹簧45自身的张力与阀片43压差的作用下，推动阀体42运动使节流通道12逐渐减小。此处液体流向别段石油管道，局部压力逐渐增大直至管道压差达到平衡，推动阀体42压缩弹簧45过流通道增大，原油进入基管1内。
Claims (6)
1.一种水平井完井浮阀式控水筛管,包括中空的基管(1)，及套设在基管(1)外壁上的第一支撑盘(2)和第二支撑盘(3)，以及设置在第一支撑盘(2)和第二支撑盘(3)之间的筛网(5)和节流器(4)，所述筛网(5)和节流器(4)沿液流方向依次套设在基管(1)外壁上，其特征在于：所述筛网(5)与基管(1)之间设有筛网通道(51)，所述节流器(4)增大或减小筛网通道(51)和基管中心通道(11)之间的过流面积；
所述节流器(4)包括沿液流方向依次套设在基管(1)外壁上的过流盘(41)和密封盘(42)，所述过流盘(41)一端抵靠在筛网(5)上，另一端抵靠在密封盘(42)的一个端面上，所述密封盘(42)的另一端面抵靠在第一支撑盘(2)上，所述过流盘(41)沿圆周方向上设有若干均匀分布的过流孔(411)；所述密封盘(42)内圈沿圆周方向上设有若干均匀分布的内齿(421)，相邻所述内齿(421)之间形成凹陷的浮阀安装槽(422)，所述浮阀安装槽(422)内均设有阀体(43)，所述阀体(43)内端面与基管(1)外壁贴合，所述阀体(42)靠过流盘(41)的一端设有阀片(44)，所述阀片(44)与过流孔(411)相对应，所述阀片(44)与过流盘(41)之间设有弧形通道(46)，所述阀片(44)与阀体(43)之间设有直线通道(47)，所述阀体(43)另一端设有弹簧(45)，所述弹簧(45)的一端安装在阀体(43)的弹簧安装孔(432)内，另一端安装在第一支撑盘(2)上；所述基管(1)上设有若干节流通道(12)，所述阀体(43)在浮阀安装槽(422)内运动，增大或减少筛网通道(51)和基管中心通道(11)之间的截流面积。
2.根据权利要求1所述的水平井完井浮阀式控水筛管，其特征在于：所述阀体(43)外端面和两侧端面均与浮阀安装槽(422)贴合，下端面与基管(1)外壁之间设有阀体通道(431)，后端面封堵阀体通道(431)和基管中心通道(11)，两侧面前端均设有阀片安装孔(433)；所述阀片(44)通过阀片安装孔(433)安装在阀体(43)上，所述阀片(44)前端面为弧形面(441)，与过流盘(41)和基管(1)外壁围合成弧形通道(46)，后端面为平面(442)，与阀体(43)和基管(1)外壁围合成直线通道(47)。
3.根据权利要求1或2所述的水平井完井浮阀式控水筛管，其特征在于：所述过流孔(441)、阀体(43)和节流通道(12)的数量和位置一一对应。
4.根据权利要求3所述的水平井完井浮阀式控水筛管，其特征在于：所述基管(1)外壁上设有若干用于限制过流盘(41)安装位置的限位凸台(13)。
5.根据权利要求3所述的水平井完井浮阀式控水筛管，其特征在于：所述第一支撑盘(2)、基管(1)、密封盘(42)和过流盘(41)之间形成密封。
6.根据权利要求5所述的水平井完井浮阀式控水筛管，其特征在于：所述第二支撑盘(3)、基管(1)、过流盘(41)和筛网(5)之间形成密封。
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