CN112796732A - 一种新型水平井智能分相控液装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型水平井智能分相控液装置，它包括端盖(1)和阀基体(2)，阀基体(2)上设置有2个进液口(A(3)、B(17))，3个出液口(A(7)、B(25)、C(16))，各级流通通道。本发明装置不含运动部件，通过双Y型分相流道设计，结合流体之间的特性差异对流入的流体进行双重分相，达到分相目的；经分相后进入控制流道的目标受控流体经多级发散分流，使得目标受控流体产生较大的压力损耗实现对其流动限制，达到控液的目的。其有益效果是：作为一种油气藏保护性开发装置，在解决油气藏产液剖面不均问题上可有效实现不同流体分相，实现对目标受控流体的流动控制，达到均衡产液剖面、提高水平井控制储层采收率的目的。

Description

一种新型水平井智能分相控液装置

技术领域

本发明涉及油气田开发技术领域一种用于石油与天然气开采的分相控液工具，特别是一种新型水平井智能分相控液装置。

背景技术

随着对油气田开发程度的加深，尤其是近些年对低渗透油气藏、致密气藏、页岩气藏等非常规油气藏的大力开发和深入研究，高温、深井、裂缝、海上油气井控水堵技术以及排水采气技术也逐渐成为研究的重点，但油气藏受非均质性、跟趾效应以及环空流等因素的影响，使得产液剖面不均衡，最终缩短油气井寿命并降低油气藏产量。

水平井智能液控技术属于油气田开发工程中油气藏水平井智能液控的技术研究领域，该技术可通过液体控制实现油气藏均衡开采，同时也是一项控液稳产的保护性开发技术，其核心部件是智能控液装置。目前使用的流体流动自动控制装置主要通过油、水、气等的物性特征差异(密度和粘度差异)来实现对油气井的智能化控制，但流动阻力等级相对较低，需要寻求一种分相效果更明显、对目标液体的流动阻力等级更高的智能分相控液装置。

因此，针对上述问题，设计有一种能够增加异相流体的分相效果，增大分相后目标受控流体压降的智能分相控液装置，可以更好的均衡油气藏产液剖面，加强油气藏管理，延长油气井寿命，提高采收率。

发明内容

本发明目的在于克服现有液控装置流动阻力等级相对较低，分相后目标受控流体压降较低的缺点，提供一种新型水平井智能分相控液装置，能够结合目前水平井智能液控技术的优点，进一步有效解决油气藏产液剖面不均影响采收率等方面的问题，通过设计实现双重分相，多级发散分流控液的多功能流道，大幅提高分相效果，增加分相后目标受控流体的压降，充分发挥智能分相液控技术作为一项保护性开发技术的潜能。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种新型水平井智能分相控液装置，它包括：端盖和阀基体，端盖与阀基体同轴心配合，并通过螺纹进行连接；阀基体包括2个进液口，3个出液口，以及多级流通通道，阀基体通过呈槽式结构的多级流通通道将进液口A、B与出液口A、B、C连通。其中进液口A、进液口B分设于阀基体中心轴两对角侧，端盖与阀基体连接处开设的两开口槽即为两进液口，出液口A、出液口B、出液口C轴向贯通且位于同一水平轴线上。多级流通通道包括主流道A、B，第一分相流道A、B，第二分相流道A、B；其中主流道A、B分别包含发散流道主挡块及多个发散流道挡块、发散流道外直流道、发散流道弯流道、发散流道内直流道，并分别由发散流道A、B连通；第一分相流道A、B分别包含多个收敛流道挡块、收敛流道内直流道、收敛流道弯流道、收敛流道外直流道，并分别由第一收敛流道A、B连通；第二分相流道A、B分别包含多个收敛流道挡块、收敛流道内直流道、收敛流道弯流道、收敛流道外直流道，并分别由第二收敛流道A、B连通。

优选地，主流道A、B由三部分组成，第一部分为直流道，沿阀基体圆周切线方向呈直流槽式分布；中间部分为旋流道，沿阀基体圆周弧线槽式分布，主要实现目标受控流体充分旋流；第三部分为液控流道，由呈近似弧型的发散流道A、B连通发散流道外直流道、发散流道弯流道、发散流道内直流道的槽式方式分布，主要实现对目标受控流体进行流动控制；三部分之间相互连通；主流道A、B来液方向为直流道与进液口A、B连通，去液方向为液控流道与出液口C连通；由这三部分组成的主流道A、B构成远程流道。

优选地，第一分相流道A来液方向与主流道A的直流道部分呈Y型连通，第一分相流道A内部第一收敛流道A呈直线型流道；第二分相流道A来液方向与主流道A的旋流道部分也呈Y型连通，第二分相流道A内部第二收敛流道A呈弧型流道；第一分相流道A与第二分相流道A去液方向共同与出液口A贯通。同样地，第一分相流道B来液方向与主流道B的直流道部分呈Y型连通，第一分相流道B内部的第一收敛流道B呈直线型流道；第二分相流道B(20)与主流道B的旋流道部分呈Y型连通，第二分相流道B内部的第二收敛流道B呈弧型流道；第一分相流道B与第二分相流道B去液方向共同与出液孔B贯通。第一分相流道A、B与第二分相流道A、B相对于主流道A、B构成近程流道。

优选地，发散流道主挡块位于主流道A、B的旋流道与液控流道过渡处，侧边呈弧形与流道内侧边近似平行，来液方向端边线为沿垂线方向定下端点逆时针旋转一定角度确定的斜线，使目标受控流体遇发散流道主挡块后发散分流，起到初步分流作用。

优选地，发散流道挡块位于主流道A、B的液控流道，分设于发散流道A、B两侧，整体由半圆弧、长方形和直角三角形组合拉伸得到的体结构；发散流道A、B外侧边、圆弧边、内侧边分别与发散流道外直流道、发散流道弯流道、发散流道内直流道平行。其中，发散流道外直流道路径比发散流道内直流道路径更长；流体沿发散流道弯流道流动会与沿发散流道A、B流动的流体交汇，并产生涡流，在进一步发散分流的同时产生更大的压力损耗，进一步起到液控作用。

优选地，收敛流道挡块位于第一分相流道A、B和第二分相流道A、B，分设于第一收敛流道A、B和第二收敛流道A、B两侧，整体构型与发散流道挡块构型相同，收敛流道挡块外侧边、圆弧边、内侧边分别与收敛流道外直流道、收敛流道弯流道、收敛流道内直流道平行。其中，收敛流道外直流道、收敛流道弯流道、收敛流道内直流道的连通所构成的分布与发散流道外直流道、发散流道弯流道、发散流道内直流道的连通所构成的分布方向相反，起到的作用也相反。

优选地，主流道A、B适于在流动方向上产生的分流比第一分相流道A、B，第二分相流道A、B在流动方向上的分流效果更明显。此外，主流道A、B的液控流道发散分流作用更大，压力损耗更大，液控效果更明显。

优选地，主流道A、B适于在流动方向上产生的压力损耗比第一分相流道A、B，第二分相流道A、B在流动方向上产生的压力损耗更大。

优选地，主流道A、B与第一分相流道A、B，第二分相流道A、B都呈Y型方式连通，对流入的不同流体起双重分相作用。

本发明的有益效果：本发明的新型水平井智能分相控液装置作为一种油气藏保护性开发装置，可有效解决油气藏产液剖面不均影响采收率等方面的问题。

1、该装置不含运动部件，主流道A、B与第一分相流道A、B，第二分相流道A、B都呈Y型方式连通，对流入的不同流体起双重分相作用，可有效将异相流体进行分相；

2、进入主流道A、B的目标控制液体遇到发散流道主挡块后发散分流，起到初步分流作用；

3、发散流道外直流道路径比发散流道内直流道路径更长，进入沿发散流道弯流道的水的流动会与沿发散流道A、B流动的目标受控流体交汇，并产生涡流，在进一步发散分流的同时产生更大的压力损耗。

通过上述设计，结合流体之间的特性差异，实现双分相，多级发散分流，从而可以大幅度增加分相效果，增加分相后目标受控流体的压降，其液控效果和阻力等级远远好于其他液控工具。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1沿A-A截面的剖视图。

图3为本发明阀基体结构示意图。

图中，1-端盖，2-阀基体，3-进液口A，4-主流道A，5-第一分相流道A，6-第一收敛流道A，7-出液口A，8-第二分相流道A，9-第二收敛流道A，10-发散流道主挡块，11-发散流道挡块，12-发散流道外直流道，13-发散流道弯流道，14-发散流道内直流道，15-发散流道A，16-出液口C，17-进液口B，18-主流道B，19-第一分相流道B，20-第二分相流道B，21-收敛流道挡块，22-收敛流道内直流道，23-收敛流道弯流道，24-收敛流道外直流道，25-出液口B，26-第一收敛流道B，27-第二收敛流道B，28-发散流道B。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1-图2所示，本发明实施例提供了一种新型水平井智能分相控液装置，其可以包括：端盖1和阀基体2；端盖1与阀基体2同轴心配合，并通过螺纹进行连接；阀基体2包括2个进液口A3、B17，3个出液口A7、B25、C16，以及多级流通通道4、5、6、8、9、12、13、14、15、18、19、20、22、23、24、26、27、28；其中进液口A3、进液口B17分设于阀基体2中心轴两对角侧，端盖1与阀基体2连接处开设的两开口槽即为两进液口，出液口A7、出液口B25、出液口C16轴向贯通且位于同一水平轴线上。

如图3所示，阀基体2通过呈槽式结构的多级流通通道将进液口A3、B17与出液口A7、B25、C16连通，其中，多级流通通道4、5、6、8、9、12、13、14、15、18、19、20、22、23、24、26、27、28包括主流道A4、B18，第一分相流道A5、B19，第二分相流道A8、B20。主流道A4、B18分别包含发散流道主挡块10及多个发散流道挡块11、发散流道外直流道12、发散流道弯流道13、发散流道内直流道14，并分别由发散流道A15、B28连通；第一分相流道A5、B19分别包含多个收敛流道挡块21、收敛流道内直流道22、收敛流道弯流道23、收敛流道外直流道24，并分别由第一收敛流道A6、B26连通；第二分相流道A8、B20分别包含多个收敛流道挡块21、收敛流道内直流道22、收敛流道弯流道23、收敛流道外直流道24，并分别由第二收敛流道A9、B27连通。

如图3所示，主流道A4、B18分三部分组成，第一部分为直流道，沿阀基体2圆周切线方向呈直流槽式分布；中间部分为旋流道，沿阀基体2圆周弧线槽式分布，主要实现所需控制的目标液体充分旋流；第三部分为液控流道，由呈近似弧型的发散流道A15、B28连通发散流道外直流道12、发散流道弯流道13、发散流道内直流道14的槽式分布方式，主要实现对所需控制的目标流体进行流动控制；三部分之间相互连通；主流道A4、B18来液方向为直流道与进液口A3、B17连通，去液方向为液控流道与出液口C16连通，三部分组成的主流道A4、B18构成远程流道。

如图3所示，第一分相流道A5来液方向与主流道A4的直流道部分呈Y型连通，第一分相流道A5内部第一收敛流道A6呈直线型流道，第二分相流道A8来液方向与主流道A4的旋流道部分呈Y型连通，第二分相流道A8内部第二收敛流道A9呈弧型流道，第一分相流道A5与第二分相流道A8去液方向共同与出液口A7贯通；第一分相流道B19来液方向主流道B18直流道部分呈Y型连通，第一分相流道B19内部第一收敛流道B26呈直线型流道，第二分相流道B20与主流道B18的旋流道部分呈Y型连通，第二分相流道B20内部第二收敛流道B27呈弧型流道，第一分相流道B19与第二分相流道B20去液方向共同与出液孔B25贯通；第一分相流道A5、B19与第二分相流道A8、B20构成近程流道。

发散流道主挡块10位于主流道A4、B18旋流道部分与液控流道部分过渡处，侧边呈弧形与流道内侧边近似平行，来液方向端边线为沿垂线方向定下端点逆时针旋转一定角度确定的斜线，使目标受控流体遇所述发散流道主挡块10后发散，起到初步分流作用。

发散流道挡块11位于主流道A4、B18的液控流道，分设于发散流道A15、B28两侧，整体由半圆弧、长方形和直角三角形组合拉伸得到的体结构；发散流道A15、B28外侧边、圆弧边、内侧边分别与发散流道外直流道12、发散流道弯流道13、发散流道内直流道14平行；其中，发散流道外直流道12路径比发散流道内直流道14路径更长；流体沿所述发散流道弯流道13流动会与沿发散流道A15、B28流动的流体交汇，并产生涡流，在进一步发散分流的同时产生更大的压力损耗。

收敛流道挡块21位于所述第一分相流道A5、B19和第二分相流道A8、B20，分设于第一收敛流道A6、B26和第二收敛流道A9、B27两侧，整体构型发散流道挡块11构型相同，收敛流道挡块21外侧边、圆弧边、内侧边分别与所述收敛流道外直流道24、收敛流道弯流道23、收敛流道内直流道22平行；其中所述收敛流道外直流道24、收敛流道弯流道23、收敛流道内直流道22的连通所构成的分布与发散流道外直流道12、发散流道弯流道13、发散流道内直流道14的连通所构成的分布方向相反，起到的作用也相反。

主流道A4、B18适于在流动方向上产生的分流比第一分相流道A5、B19，第二分相流道A8、B20在流动方向上的分流效果更明显；主流道A4、B18的液控流道的发散分流作用更大，压力损耗更大，液控效果更明显。

主流道A4、B18适于在流动方向上产生的压力损耗比第一分相流道A5、B19，第二分相流道A8、B20在流动方向上产生的压力损耗更大。

主流道A4、B18与第一分相流道A5、B19，第二分相流道A8、B20都呈Y型方式连通，对流入的不同流体起双分相作用。

具体解释以图3中的A侧流道为例，本发明工作过程如下：储层异相的流体通过进液口A3进入主流道A4，由于主流道A4的直流道与第一分相流道A5呈Y型方式连通，主流道A4的旋流道与第二分相流道A8也呈Y型方式连通，加之不同相流体特性差异，流体在主流道A4的直流道与第一分相流道A5交汇处开始第一次分相，非受控流体进入第一分相流道A5并沿第一收敛流道A6进入出液口A7；其余部分流体在主流道A4的旋流道与第二分相流道A8交汇处开始第二次分相，剩余非受控流体以及后续流入非受控流体进入第二分相流道A8并沿第二收敛流道A9进入出液口A7。而目标受控流体会沿进入主流道A4的直流道快速流入主流道A4的旋流道进行充分旋流，继续流入主流道A4的液控流道，经过发散流道主挡块10后目标受控流体进行第一次发散分流，一部分流入发散流道外直流道12后随即进入发散流道弯流道13并沿路径流向发散流道内直流道14，一部分分散到发散流道A15，两部分目标受控流体发生交汇，产生涡流，此外会受发散流道挡块11作用继续进行多次发散分流，最后流入出液口C16。目标受控流体进入主流道A4的旋流道和液控流道后的旋流以及多级发散分流，使得目标受控流体产生较大的压力损耗，所受压降也大大增加，从而实现有效液控作用。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的和区别类似的对象，两者之间并不存在先后顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多级”的含义是两个或两个以上。

此外，“直线型”、“弧型”等术语并不表示要求部件绝对直线或圆弧，而是可以稍微弯曲或弯曲。如“直线”仅仅是指其方向相对“曲线”而言更加规则，并不是表示该结构一定要完全直，而是可以稍微弯曲。

虽然本文所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本文而采用的实施方式，并非用以限定本文。任何本文所属领域内的技术人员，在不脱离本文所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本文的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (9)

1.一种新型水平井智能分相控液装置，其特征在于：它包括端盖(1)和阀基体(2)；所述端盖(1)与阀基体(2)同轴心配合，并通过螺纹进行连接；所述阀基体(2)包括2个进液口(A(3)、B(17))，3个出液口(A(7)、B(25)、C(16))，以及多级流通通道(4、5、6、8、9、12、13、14、15、18、19、20、22、23、24、26、27、28)；其中所述进液口A(3)、进液口B(17)分设于阀基体(2)中心轴两对角侧，所述端盖(1)与阀基体(2)连接处开设的两开口槽即为两进液口，所述出液口A(7)、出液口B(25)、出液口C(16)轴向贯通且位于同一水平轴线上；

所述多级流通通道包括主流道(A(4)、B(18))，第一分相流道(A(5)、B(19))，第二分相流道(A(8)、B(20))；其中所述主流道(A(4)、B(18))分别包含发散流道主挡块(10)及多个发散流道挡块(11)、发散流道外直流道(12)、发散流道弯流道(13)、发散流道内直流道(14)，并分别由发散流道(A(15)、B(28))连通；所述第一分相流道(A(5)、B(19))分别包含多个收敛流道挡块(21)、收敛流道内直流道(22)、收敛流道弯流道(23)、收敛流道外直流道(24)，并分别由第一收敛流道(A(6)、B(26))连通；所述第二分相流道(A(8)、B(20))分别包含多个收敛流道挡块(21)、收敛流道内直流道(22)、收敛流道弯流道(23)、收敛流道外直流道(24)，并分别由第二收敛流道(A(9)、B(27))连通；

所述阀基体(2)通过多级流通通道(4、5、6、8、9、12、13、14、15、18、19、20、22、23、24、26、27、28)呈槽式将进液口(A(3)、B(17))与出液口(A(7)、B(25)、C(16))连通。

2.根据权利要求1所述的新型水平井智能分相控液装置，其特征在于，所述主流道(A(4)、B(18))分三部分组成，第一部分为直流道，沿阀基体(2)圆周切线方向呈直流槽式分布；中间部分为旋流道，沿阀基体(2)圆周弧线槽式分布，主要实现目标受控流体充分旋流；第三部分为液控流道由呈近似弧型的发散流道(A(15)、B(28))连通发散流道外直流道(12)、发散流道弯流道(13)、发散流道内直流道(14)的槽式分布方式，主要实现对目标受控流体进行流动控制；所述直流道、旋流道、液控流道之间相互连通；主流道(A(4)、B(18))来液方向为直流道与进液口(A(3)、B(17))连通，去液方向为控液流道与出液口C(16)连通，由所述三部分组成的主流道(A(4)、B(18))构成远程流道。

3.根据权利要求1所述的新型水平井智能分相控液装置，其特征在于，所述第一分相流道A(5)来液方向与权利要求2所述主流道A(4)直流道呈Y型连通，所述第一分相流道A(5)内部第一收敛流道A(6)呈直线型流道，所述第二分相流道A(8)来液方向与权利要求2所述主流道A(4)旋流道呈Y型连通，所述第二分相流道A(8)内部第二收敛流道A(9)呈弧型流道，所述第一分相流道A(5)与第二分相流道A(8)去液方向共同与出液口A(7)贯通；所述第一分相流道B(19)来液方向与权利要求2所述主流道B(18)直流道呈Y型连通，所述第一分相流道B(19)内部第一收敛流道B(26)呈直线型流道，所述第二分相流道B(20)与权利要求2所述主流道B(18)旋流道呈Y型连通，所述第二分相流道B(20)内部第二收敛流道B(27)呈弧型流道，所述第一分相流道B(19)与第二分相流道B(20)去液方向共同与出液孔B(25)贯通；所述第一分相流道(A(5)、B(19))与第二分相流道(A(8)、B(20))构成近程流道。

4.根据权利要求1所述的新型水平井智能分相控液装置，其特征在于，所述发散流道主挡块(10)位于所述主流道(A(4)、B(18))在权利要求2的旋流道与控液流道过渡处，侧边呈弧形与流道内侧边近似平行，来液方向端边线为沿垂线方向定下端点逆时针旋转一定角度确定的斜线，使流体遇所述发散流道主挡块(10)后发散，起到初步分流作用。

5.根据权利要求1所述的新型水平井智能分相控液装置，其特征在于，所述发散流道挡块(11)位于主流道(A(4)、B(18))在权利要求2的控液流道，分设于发散流道(A(15)、B(28))两侧，整体由半圆弧、长方形和直角三角形组合拉伸得到的体结构；所述发散流道(A(15)、B(28))外侧边、圆弧边、内侧边分别与所述发散流道外直流道(12)、发散流道弯流道(13)、发散流道内直流道(14)平行；其中，所述发散流道外直流道(12)路径比所述发散流道内直流道(14)路径更长；流体沿所述发散流道弯流道(13)流动会与沿所述发散流道(A(15)、B(28))流动的流体交汇，并产生涡流，在进一步发散分流的同时产生更大的压力损耗。

6.根据权利要求1所述的新型水平井智能分相控液装置，其特征在于，所述收敛流道挡块(21)位于所述第一分相流道(A(5)、B(19))和第二分相流道(A(8)、B(20))，分设于第一收敛流道(A(6)、B(26))和第二收敛流道(A(9)、B(27))两侧，整体构型与权利要求5所述发散流道挡块(11)构型相同，收敛流道挡块(21)外侧边、圆弧边、内侧边分别与所述收敛流道外直流道(24)、收敛流道弯流道(23)、收敛流道内直流道(22)平行；其中所述收敛流道外直流道(24)、收敛流道弯流道(23)、收敛流道内直流道(22)的连通所构成的分布与权利要求5所述发散流道外直流道(12)、发散流道弯流道(13)、发散流道内直流道(14)的连通所构成的分布方向相反，起到的作用也相反。

7.根据权利要求1所述的新型水平井智能分相控液装置，其特征在于，所述主流道(A(4)、B(18))适于在所述流动方向上产生的分流比所述第一分相流道(A(5)、B(19))，第二分相流道(A(8)、B(20))在所述流动方向上的分流效果更明显；所述主流道(A(4)、B(18))在权利要求2的控液流道的发散分流作用更大，增加目标受控流体的压降。

8.根据权利要求1所述的新型水平井智能分相控液装置，其特征在于，所述主流道(A(4)、B(18))适于在所述流动方向上产生的压力损耗比所述第一分相流道(A(5)、B(19))，第二分相流道(A(8)、B(20))在所述流动方向上产生的压力损耗更大。

9.根据权利要求1所述的新型水平井智能分相控液装置，其特征在于，所述主流道(A(4)、B(18))与第一分相流道(A(5)、B(19))，第二分相流道(A(8)、B(20))都呈Y型方式连通，对流入的不同流体起双重分相作用。

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