CN112780236A - 稳油控水装置及稳油控水管柱 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种稳油控水装置及稳油控水管柱，属于油气田采油技术领域。本公开通过在管体上设置至少一个阀嘴，而阀嘴包括外套、浮爪和底托，当管体外的流体的含油量较高时，由于油的粘度高、流速慢，使得外套外部的流体的动能较小，势能较大，浮爪受到的进液孔侧的流体压力较大，浮爪被向内推动，为流体留出更大的空间，使流体通道的过液面积增大；反之，在管外流体的含水量较高时，浮爪被向外推动，使流体通道的过液面积减小。上述装置在安装到井内前无需预先设置参数，而是可以根据井内流体的含油量高低自动调节流体流量，有效避免油井生产过程中产生水锥，从而实现增油降水、提高采油效率的目的。
Description
技术领域
本公开涉及油气田采油技术领域，特别涉及一种稳油控水装置及稳油控水管柱。
背景技术
在底水油藏(油层下方有水层的油井)的开采过程中，油井经常发生底水锥进状况，也即是，油层下方的水流在油井的生产端处呈现锥体的形状，水锥的顶部正对生产端处，而油层则分布在锥体的外围，造成生产端处的油的含量减少，而底水的含量增加，随着底水油藏的开采的时间越久，底水形成的水锥越靠近生产端，油井开采得到的油越来越少，而底水越来越多。因此需要使用稳油控水装置来控制进入管柱内的油水比例，提高采油效率。
目前常使用的稳油控水装置主要由调流控水筛管组成，调流控水筛管是设置在完井管柱上的可调节各分段流压的限流装置，调流控水筛管上的筛孔密度和筛孔大小都不同，需要根据预测的产液剖面(水平面上油水的位置和比例关系)，在地面上调节好调流控水筛管的分布，使得富油位置的调流控水筛管的筛孔的孔径较大，富水位置的调流控水筛管的筛孔的孔径较小，达到稳油控水的目的。
现有的稳油控水装置在进入油井之前，其调流控水筛管的位置已固定，由于底水锥进，底水油藏的产液剖面不断变化，每个调流控水筛管的进液孔处的油水比例不断变化，使得完井管柱上的调流控水筛管的分布方式无法适应产液剖面的状态的变化，导致稳油控水的效果差，采油效率低。
发明内容
本公开实施例提供了一种稳油控水装置及稳油控水管柱，能够解决现有的稳油控水装置进行稳油控水的效果差，采油效率低的问题。该技术方案如下：
一方面，提供了一种稳油控水装置，该装置包括：管体和至少一个阀嘴；
该管体的壁上设有至少一个通孔，每个该阀嘴可拆卸地连接在一个该通孔内；
每个该阀嘴包括：外套、浮爪和底托；
该外套具有凹形的内腔以及与该内腔连通的进液孔；
该底托位于该外套的内腔中，该外套与该底托之间形成浮腔，该底托上设有与该浮腔连通的出液孔；
该浮爪位于该浮腔中，能够在流体的压力作用下移动；
该进液孔、该浮腔和该出液孔形成流体通道。
在一种可能设计中，该内腔的顶壁具有凹弧面；
该浮爪的顶端具有与该凹弧面适配的凸弧面。
在一种可能设计中，该底托的顶端设有环形的扶正腔；
该浮爪的底端设有多个扶正柱，多个该扶正柱伸入该扶正腔中，能够在该扶正腔中移动。
在一种可能设计中，该外套的内壁和该底托之间通过螺纹连接。
在一种可能设计中，该底托的底端凸出于该外套的内腔。
在一种可能设计中，该外套的外壁和该通孔之间通过螺纹连接；
该外套的内壁和外壁上的螺纹方向相反。
在一种可能设计中，该外套的外壁的顶部设有环状的凸起；
该通孔的顶部的内径与该凸起的外径适配。
在一种可能设计中，该管体的第一端具有内螺纹，第二端具有外螺纹；
多根该管体能够基于该内螺纹和该外螺纹串接。
一方面，提供了一种稳油控水管柱，包括至少一个上述的稳油控水装置，以及多根油管、密封组件、多根筛管、多根套管；
至少一个该稳油控水装置和多根该油管连接，形成内管柱；
多根该筛管和多根该套管连接，形成外管柱；
该外管柱套装在该内管柱的外部，该密封组件位于该内管柱和该外管柱之间。
在一种可能设计中，该密封组件包括：密封悬挂器和封隔器。
通过在管体上设置至少一个阀嘴，而阀嘴包括外套、浮爪和底托，当管体外的流体的含油量较高时，由于油的粘度高、流速慢，使得外套外部的流体的动能较小，势能较大，浮爪受到的进液孔侧的流体压力较大，浮爪被向内推动，为流体留出更大的空间，使流体通道的过液面积增大；反之，在管外流体的含水量较高时，浮爪被向外推动，使流体通道的过液面积减小。上述装置在安装到井内前无需预先设置参数，而是可以根据井内流体的含油量高低自动调节流体流量，有效避免油井生产过程中产生水锥，从而实现增油降水、提高采油效率的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本公开实施例提供的一种稳油控水装置的结构示意图；
图2是本公开实施例提供的一种阀嘴2的结构示意图；
图3是本公开实施例提供的一种阀嘴2的工作状态示意图；
图4是本公开实施例提供的一种阀嘴2的工作状态示意图；
图5是本公开实施例提供的一种稳油控水管柱的结构示意图。
附图中各零件标号说明如下：
1-管体；
2-阀嘴；
21-外套；
211-进液孔；
22-浮爪；
221-扶正柱；
23-底托；
231-出液孔，232-扶正腔；
24-浮腔；
3-油管；
4-密封组件；
41-密封悬挂器，42-封隔器；
5-筛管；
6-套管。
具体实施方式
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。
图1是本公开实施例提供的一种稳油控水装置的结构示意图，图2是本公开实施例提供的一种阀嘴2的结构示意图，请参见图1和图2，该装置包括：管体1和至少一个阀嘴2；该管体1的壁上设有至少一个通孔，每个该阀嘴2可拆卸地连接在一个该通孔内；每个该阀嘴2包括：外套21、浮爪22和底托23；该外套21具有凹形的内腔以及与该内腔连通的进液孔211；该底托23位于该外套21的内腔中，该外套21与该底托23之间形成浮腔24，该底托23上设有与该浮腔24连通的出液孔231；该浮爪22位于该浮腔24中，能够在流体的压力作用下移动；该进液孔211、该浮腔24和该出液孔231形成流体通道。
下面对该装置的工作原理进行详述：
将该装置安装于油井的采油管柱上，该采油管柱可以是沿竖直方向、水平方向或者倾斜方向，本实施例对此不作限定。该装置外部充满由油水混合物组成的流体，在采油过程中，流体通过该流体通道由管柱外流入管柱中，进而继续流动至井上，完成采油。
具体地，图3是本公开实施例提供的一种阀嘴2的工作状态示意图，请参见图3，当管体1外的流体的含油量较高时，由于油的粘度高、流速慢，根据流体的物理性质，外套21外部的流体的动能较小，势能较大，浮爪22受到的进液孔211侧的流体压力较大，浮爪22被向内推动，为流体留出更大的空间，使流体通道的过液面积增大；进一步地，在流体的含油量超过第一预设阈值时，浮爪22被推到与底座相抵的位置，浮腔24的空间完全用于流体通过，流体通道的过液面积达到最大。其中，该第一预设阈值可以根据实际需要进行设置，例如，该第一预设阈值可以是70％-80％，本实施例对此不作限定。
反之，图4是本公开实施例提供的一种阀嘴2的工作状态示意图，请参见图4，在管外流体的含水量较高时，浮爪22被向外推动，使流体通道的过液面积减小，进一步地，当流体的含油量低于第二预设阈值时，该浮爪22被推到与外套21相抵的位置，进液孔211被完全封堵，流体通道完全不能过液。其中，该第二预设阈值可以根据实际需要进行设置，例如，该第二预设阈值可以是10％-20％，本实施例对此不作限定。
通过在管体1上设置至少一个阀嘴2，而阀嘴2包括外套21、浮爪22和底托23，当管体1外的流体的含油量较高时，由于油的粘度高、流速慢，使得外套21外部的流体的动能较小，势能较大，浮爪22受到的进液孔211侧的流体压力较大，浮爪22被向内推动，为流体留出更大的空间，使流体通道的过液面积增大；反之，在管外流体的含水量较高时，浮爪22被向外推动，使流体通道的过液面积减小。上述装置在安装到井内前无需预先设置参数，而是可以根据井内流体的含油量高低自动调节流体流量，有效避免油井生产过程中产生水锥，从而实现增油降水、提高采油效率的目的。
下面对该装置各部分结构及工作原理进行详述：
在一种可能设计中，该内腔的顶壁具有凹弧面；该浮爪22的顶端具有与该凹弧面适配的凸弧面。
其中，该凹弧面和该凸弧面之间可保持更紧密地贴合，保证该装置在工作过程中的密封性，并且可以降低流体的流动对工作面的冲蚀破坏，提高该装置的使用寿命。
在一种可能设计中，该底托23的顶端设有环形的扶正腔232；该浮爪22的底端设有多个扶正柱221，多个该扶正柱221伸入该扶正腔232中，能够在该扶正腔232中移动。
该扶正腔232和该扶正柱221配合，使得浮爪22在上下移动的过程中始终保持相对居中，该扶正柱221可以是通过焊接等方式连接在该浮爪22的底端，也可以是与该浮爪22一体成型的，本实施例对此不作限定。
进一步地，该底托23的高度小于该浮腔24的高度，因此，在该装置的工作过程中，该扶正柱221始终处于该扶正腔232中，进一步避免该浮爪22在水平方向移动幅度过大，从而提高该装置的稳定性。
在一种可能设计中，该外套21的内壁和该底托23之间通过螺纹连接。便于拆卸，而且便于控制螺纹段旋入的长度，从而控制浮腔24的体积，从而控制浮爪22的移动范围。该移动范围与含油量相配合，保证含油量在第一预设阈值时，该浮腔24完全打开；含油量在第二预设阈值时，浮腔24被完全关闭。
在一种可能设计中，该底托23的底端凸出于该外套21的内腔。便于灵活掌握该底托23深入该外套21内的长度，从而控制浮腔24的体积，也便于通过该凸出于该外套21的内腔的部分来旋拧该底托23。
进一步地，该底托23的底端还可以设有便于旋拧该底托23的结构，例如，底端面上可以设有正多边形凹槽，以便通过正多边形扳手即可旋转该底托23。
在一种可能设计中，该外套21的外壁和该通孔之间通过螺纹连接；该外套21的内壁和外壁上的螺纹方向相反。螺纹连接较为灵活，便于拆卸，通过将该外套21的内壁和外壁上的螺纹方向设置为相反的方向，使得两者之间的旋转不会互相影响，避免在将该外套21从通孔中拆卸时旋松了外套21与底托23之间的连接。
在一种可能设计中，该外套21的外壁的顶部设有环状的凸起；该通孔的顶部的内径与该凸起的外径适配。该环状凸起与该通孔之间的配合用于将该外套21卡装在该通孔中适当的位置。该凸起和外套21的外壁的螺纹之间还设有退刀槽，以便加工。
进一步地，该环状的凸起上还可以设置有用于增大摩擦力的纹路，便于操作人员通过握持该具有纹路的凸起将该外套21旋入该通孔中。
在一种可能设计中，该管体1的第一端具有内螺纹，第二端具有外螺纹；多根该管体1能够基于该内螺纹和该外螺纹串接。管体1的直径可以是与油管3的直径一致，以便在相连的多根油管3之间可以插入若干的该稳油控水装置，形成进油的管道。
图5是本公开实施例提供的一种稳油控水管柱的结构示意图，请参见图5，该一种稳油控水管柱包括至少一个上述的稳油控水装置，以及多根油管3、密封组件4、多根筛管5、多根套管6；至少一个该稳油控水装置和多根该油管3连接，形成内管柱；多根该筛管5和多根该套管6连接，形成外管柱；该外管柱套装在该内管柱的外部，该密封组件4位于该内管柱和该外管柱之间。
该管柱应用于分层采油过程中，该密封组件4起到分层的作用。使用该密封组件4可以对该内管柱和外管柱之间的空间，以及该外管柱外部的空间进行封堵，以使封堵面的远离生产端的一侧的流体无法再被抽上来。
具体地，筛管5上具有用于使流体通过的小孔，其孔径的大小可以根据需要设定。根据储层不同位置油水比例的不同，同一个管柱上的不同位置的筛管5上的小孔的孔径可以不同，例如，在含油量高的位置，可以设置直径较大的小孔，从而提高采油速度以及总体上提高采出的液体的油水比例；反之，在含油量较低的位置，可以设置直径较小的小孔，从而提高采油的液体的油水比例。
进一步地，该稳油控水装置的数量和位置可以根据需求设计，例如，可以是每个油层设置2-10个，本实施例对此不作限定。该筛管5与稳油控水装置的位置相互错开，从而避免流体支架冲蚀该装置，提高装置的使用寿命。
在一种可能设计中，该密封组件4包括：密封悬挂器41和封隔器42。其中，该密封悬挂器41用于将支撑该内管柱并对内管柱和外管柱之间的空间进行密封。该封隔器42为具有弹性的密封元件，能够用于封隔内管柱和外管柱之间的环形空间，以及该外管柱外部的空间，从而隔绝产层，以控制产液量以及保护井下工具。
基于上述稳油控水管柱，采油过程可以是：将内管柱和外管柱安装在井内，在抽油机的作用下，油层中的流体通过筛管5流入内管柱和外管柱之间的环形空间，再通过稳油控制装置流入内管柱的内部，最终产出至地面。
上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本公开的可选实施例，在此不再一一赘述。
本公开实施例提供的装置，通过在管体1上设置至少一个阀嘴2，而阀嘴2包括外套21、浮爪22和底托23，当管体1外的流体的含油量较高时，由于油的粘度高、流速慢，使得外套21外部的流体的动能较小，势能较大，浮爪22受到的进液孔211侧的流体压力较大，浮爪22被向内推动，为流体留出更大的空间，使流体通道的过液面积增大；反之，在管外流体的含水量较高时，浮爪22被向外推动，使流体通道的过液面积减小。上述装置在安装到井内前无需预先设置参数，而是可以根据井内流体的含油量高低自动调节流体流量，有效避免油井生产过程中产生水锥，从而实现增油降水、提高采油效率的目的。
进一步地，通过将外套21的内腔顶壁和底托23的顶壁设置为适配的弧面，使两个弧面可保持更紧密地贴合，并且可以降低流体的流动对工作面的冲蚀破坏，提高该装置的使用寿命。
上述仅为本公开的较佳实施例，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种稳油控水装置，其特征在于，所述装置包括：管体(1)和至少一个阀嘴(2)；
所述管体(1)的壁上设有至少一个通孔，每个所述阀嘴(2)可拆卸地连接在一个所述通孔内；
每个所述阀嘴(2)包括：外套(21)、浮爪(22)和底托(23)；
所述外套(21)具有凹形的内腔以及与所述内腔连通的进液孔(211)；
所述底托(23)位于所述外套(21)的内腔中，所述外套(21)与所述底托(23)之间形成浮腔(24)，所述底托(23)上设有与所述浮腔(24)连通的出液孔(231)；
所述浮爪(22)位于所述浮腔(24)中，能够在流体的压力作用下移动；
所述进液孔(211)、所述浮腔(24)和所述出液孔(231)形成流体通道。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述内腔的顶壁具有凹弧面；
所述浮爪(22)的顶端具有与所述凹弧面适配的凸弧面。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述底托(23)的顶端设有环形的扶正腔(232)；
所述浮爪(22)的底端设有多个扶正柱(221)，多个所述扶正柱(221)伸入所述扶正腔(232)中，能够在所述扶正腔(232)中移动。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述外套(21)的内壁和所述底托(23)之间通过螺纹连接。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述底托(23)的底端凸出于所述外套(21)的内腔。
6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述外套(21)的外壁和所述通孔之间通过螺纹连接；
所述外套(21)的内壁和外壁上的螺纹方向相反。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述外套(21)的外壁的顶部设有环状的凸起；
所述通孔的顶部的内径与所述凸起的外径适配。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述管体(1)的第一端具有内螺纹，第二端具有外螺纹；
多根所述管体(1)能够基于所述内螺纹和所述外螺纹串接。
9.一种稳油控水管柱，其特征在于，包括至少一个如权利要求1-8任一项所述的稳油控水装置，以及多根油管(3)、密封组件(4)、多根筛管(5)、多根套管(6)；
至少一个所述稳油控水装置和多根所述油管(3)连接，形成内管柱；
多根所述筛管(5)和多根所述套管(6)连接，形成外管柱；
所述外管柱套装在所述内管柱的外部，所述密封组件(4)位于所述内管柱和所述外管柱之间。
10.根据权利要求9所述的管柱，其特征在于，所述密封组件(4)包括：密封悬挂器(41)和封隔器(42)。
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