CN112855076A - 一种井底多级分流控水阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种井底多级分流控水阀，它包括阀盖(1)和阀体(2)，阀体(2)设置有2个进液口(3)，3个出液口(8、11、12)，并在表面开设主流道(4)、支流道(5)和分流流道(6、7、9、10)。本发明不含运动部件，通过设计有预分流流道和多级分流流道，利用不同流体自身特性差异实现对特定流体的分流流动限制。其有益效果是：作为一种油气藏保护性开发装置，在解决边/底水油藏以及水平井存在的非均质性问题方面可有效增加分流效果，增大水流压降，实现增油控水，在加强油气藏管理，保护性开发方面发挥巨大优势和潜力。

Description

一种井底多级分流控水阀

技术领域

本发明涉及油气田开发技术领域一种用于石油开采的控水工具，特别是一种井底多级分流控水阀。该系列分流控水阀可至少用于提高油藏水平井水控制能力。

背景技术

我国各大油田中边/底水油藏分布广泛且储量大，但边/底水在开采过程中不断向井筒非均匀推进，甚至突破进井筒，导致使油井见水时间提前，无水采油期大大缩短，油藏开发效果变差。

水平井作为目前开发油气藏，特别是非常规油气藏的最主要方式，可以实现更大的储集层接触面积和更小的压降。在均质储集层中，水平井生产中存在的“跟趾效应”会导致沿井筒的流量剖面分布不均；而在非均质储集层中，水平井流量剖面受储集层非均质性影响较大，在井跟部位或者高渗透区域会发生早期水侵，从而降低采收率。

水平井智能控水是一种保护性开发技术，该技术在降低运营成本方面，解决边/底水油藏、以及水平井存在的问题方面也发挥着巨大优势。目前水平井智能控水技术在油藏控水上的广泛应用，并且取得了较为显著的成果。

水平井智能控水技术的核心部件是智能控水阀，目前使用较多的控水阀为AICD控水阀，主要通过油、水、气的物性特征差异(密度和粘度差异)来实现对油井的智能化控制。但由于目前存在部分AICD控水阀油水分流效果差，分流后水流后压降小等问题，使得控水效果不明显。

因此，针对上述AICD控水阀在边/底水水平井中存在的问题，设计有一种能够增加油水分流效果，增大分流后水流后压降的分流控水阀，可以更好的加强油藏管理，延长油井寿命，提高油采收率。

发明内容

本发明目的在于克服现有AICD不能有效增加油水分流效果，增大分流后仍存在水流压降低的缺点，提供一种井底多级分流控水阀，能够结合目前水平井智能控水技术的优点，进一步有效解决边/底水油藏边底水脊进以及水平井受储集层非均质性影响较大等方面的问题，通过多级分流增加控水效果，同时增大分流后水流压降，尽可能的增加智能控水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：一种井底多级分流控水阀，它包括：阀盖和阀体，阀盖位于阀体上部，阀盖内侧周边包裹阀体凸台实现卡紧固定连接；阀体包括2个进液口，3个出液口，2个进液口分设于阀体对角侧，3个出液口分别轴向贯通，出液口C的圆截面圆心与阀体中轴线原点重合，出液口A和B分设于中轴线两侧。进液口与出液口之间通过分流流道连通，其中，阀体上表面开设的分流流道，为流体(油/水)经进液口沿分流流道到达出液口所流经的路径即形成本设计中阀体上表面的腔室，呈槽型构型；流体由进液口流入并沿分流流道流动直至各相应出液口。阀体设置有主流道，支流道和分流流道，其中，主流道轴线方向与阀体水平轴线方向一致，主流道来液方向与进液口连通，去液方向与支流道和受控型分流流道连通；支流道来液方向与主流道呈y型连通方式，去液方向支流道轴线方向与非受控型分流流道轴线方向一致。分流流道有受控型分流流道和非受控型分流流道，其中，受控型分流流道A和受控型分流流道B沿主流道方向切入阀体腔室内并呈环形分布，分别与出液口A和出液口B连通，支流道连通非受控型分流流道，非受控型分流流道A和非受控型分流流道B沿支流道方向分布，与出液口C连通。

优选地，流体沿所述受控型分流流道通过的流体分流流动路径比所述沿非受控型分流流道通过的流体流动路径更长，且所述受控型分流流道呈用于实现流体分流流动且受控的几何构型，所述非受控型分流流道呈用于实现流体流动非受控的几何构型。

优选地，受控型分流流道包括沿环形分布的受控型分流主流道和受控型分流支流道；非受控型分流流道包括沿径向分布的非受控型分流主流道和非受控型分流支流道。

优选地，受控型分流流道适于在流动方向上产生分流比非受控型分流流道流动方向上的分流效果更明显。

优选地，受控型分流流道适于在分流方向上产生压降比非受控型分流流道分流方向上的压降更大。

优选地，受控型分流流道内部有多个受控型分流流道挡块，呈用于沿流动方向分流的几何构型；非受控型分流流道内部有多个非受控型分流流道挡块，呈用于沿流动方向分流作用小于受控型分流流道挡块分流作用的几何构型。

优选地，主流道与支流道呈y型方式连通，对进液口流入的不同流体起预分流作用。

优选地，受控型分流流道的受控型分流主流道和受控型分流支流道呈多个y型结构贯穿连通的方式分布，起到进一步分流控制作用。

本发明的有益效果：本发明的井底多级分流控水阀作为一种油气藏保护性开发装置，在解决边/底水油藏以及水平井存在的问题方面都发挥着巨大优势，其既可用于边/底水油藏控水，同时可有效解决水平井非均质等问题。该装置不含运动部件，主流道与支流道呈y型方式连通，对进液口流入的不同流体起预分流作用，受控型分流流道的受控型分流主流道和受控型分流支流道呈多个y型结构贯穿连通的方式分布，起到进一步分流作用；受控型分流流道适于在分流方向上产生压降比非受控型分流流道分流方向上的压降更大，从而起到控制作用。通过自身结构分流特点，利用油/水两相之间的特性差异，可以起到很好的分流控水效果，其控水效果远远好于其他控水工具。

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为本发明的阀体结构示意图。

图4为本发明的第一实施方式剖面图。

图中，100-一种井底多级分流控水阀，1-阀盖，2-阀体，3-进液口，4-主流道，5-支流道，6-非受控型分流流道A，601-非受控型分流主流道A，602-非受控型分流支流道A，7-受控型分流流道A，701-受控型分流主流道，702-受控型分流支流道，8-出液口A，9-非受控型分流流道B，901-非受控型分流主流道B，902-非受控型分流支流道B，10-受控型分流流道B，101-受控型分流主流道B，102-受控型分流支流道B，11-出液口B，12-出液口C，13-受控型分流流道挡块，14-非受控型分流流道挡块。

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3所示，本发明实施例提供了一种井底多级分流控水阀，其可以包括：阀盖1和阀体2；阀盖1位于阀体2上部，阀盖1内侧周边包裹阀体2凸台实现卡紧固定连接，与阀体2过盈配合；阀体2包括2个进液口3，3个出液口8、11、12，2个进液口3分设于阀体对角侧，3个出液口8、11、12分别轴向贯通，出液口C12的圆截面圆心与阀体中轴线原点重合，出液口A8和B11分设于中轴线两侧。进液口3与出液口3之间通过分流流道6、7、9、10连通，其中，阀体上表面开设的分流流道6、7、9、10，为流体(油/水)经进液口3沿分流流道6、7、9、10到达出液口3所流经的路径即形成本设计中阀体上表面的腔室，呈槽型构型；流体由进液口3流入并沿分流流道6、7、9、10流动直至各相应出液口8、11、12。阀体设置有主流道4，支流道5和分流流道6、7、9、10，其中，主流道4轴线方向与阀体2水平轴线方向一致，主流道4来液方向与进液口3连通，去液方向与支流道5和受控型分流流道7、10连通；支流道5来液方向与主流道4呈y型连通方式，去液方向支流道5轴线方向与非受控型分流流道6、10轴线方向一致。分流流道有受控型分流流道7、10和非受控型分流流道6、9，其中，受控型分流流道A7和受控型分流流道B10沿主流道方向切入阀体腔室内并呈环形分布，分别与出液口A8和出液口B11连通，支流道5连通非受控型分流流道6、9，非受控型分流流道A6和非受控型分流流道B9沿支流道5方向分布，与出液口C12连通。

如图3所示，受控型分流流道7、10包括沿环形分布的受控型分流主流道701、101和受控型分流支流道702、102；非受控型分流流道6、9包括沿径向分布的非受控型分流主流道601、901和非受控型分流支流道602、902。

受控型分流流道7、10适于流动方向上产生分流比非受控型分流流道6、9流动方向上的分流效果更明显。

受控型分流流道7、10适于分流方向上产生压降比非受控型分流流道6、9分流方向上的压降更大。

如图3所示，受控型分流流道7、10内部有多个受控型分流流道挡块13，受控型分流流道挡块13呈用于沿流动方向分流的几何构型。

如图3所示，非受控型分流流道6、9内部有多个非受控型分流流道挡块14，非受控型分流流道挡块14呈用于沿流动方向分流作用小于受控型分流流道挡块(13)分流作用的几何构型。

流体经阀体2的进液口3沿分流流道6、7、9、10流动直至各相应出液口所形成的路径呈槽型构型方式进行连通。

主流道4与支流道5呈y型方式连通，对进液口3流入的不同流体起预分流作用；受控型分流流道7、10的受控型分流主流道701、101和受控型分流支流道702、102呈多个y型结构贯穿连通的方式分布，起到进一步分流控制作用。

如图4所示，本发明工作过程如下：储层流体(油/水)通过进液口3进入主流道4，由主流道4与支流道5呈y型方式连通，加之流体(油/水)特性差异，在主流道4与支流道5交汇点开始分流，一部分流体经主流道4沿切线方向流入受控型分流流道7、9，并经受控型分流主流道701、901和受控型分流支流道702、902进一步分流后流入出液口8、11，另一部分流体经支流道5沿支流道轴线方向流入非受控型分流流道6、10，并经非受控型分流主流道601、101和非受控型分流支流道602、102后流入出液口C12。

当流体为油/水时，油/水在主流道4与支流道5交汇点开始分流，由于水粘度低，导致其惯性力大，会经主流道4沿切线方向高速流入受控型分流流道7、9，并经受控型分流主流道701、901和受控型分流支流道702、902进一步分流，产生高的压降之后由出液口8、11流出；油粘度大，会经相对短路径支流道5沿支流道轴线方向流入非受控型分流流道6、10，并经非受控型分流主流道601、101和受控型分流支流道602、102后由出液口C12流出。

由于油在非受控型分流流道6、10中不会产生压降，而水在受控型分流流道7、9的受控型分流主流道701、901和受控型分流支流道702、902进一步分流作用下产生高的压降，因此给水的限制更多，可以抑制水的产出，因此井底多级分流控水阀能够根据流体性质自动调节流体的过阀压差，从而实现自动控水的目的。

Claims (8)

1.一种井底多级分流控水阀，其特征在于：它包括阀盖(1)和阀体(2)；所述阀盖(1)位于阀体(2)上部，阀盖(1)内侧周边包裹阀体(2)凸台实现卡紧固定连接；所述阀体(2)开设有轴向贯通的出液孔，所述阀体(2)上表面开设腔室，并在表面开设分流流道，所述阀体(2)设置有进液口(3)以及与进液口(3)连通的主流道(4)，主流道(4)轴线方向与阀体水平轴线方向一致，主流道(4)来液方向与进液口(3)连通，去液方向与支流道(5)和受控型分流流道(7)、(10)连通，所述受控型分流流道A(7)和受控型分流流道B(10)沿主流道(4)方向切入阀体(2)腔室内并呈环形分布，分别与出液口A(8)和出液口B(11)连通，所述支流道(5)来液方向与主流道(4)呈y型方式连通，去液方向连通非受控型分流流道(6)、(9)，支流道轴线(5)方向与非受控型分流流道(6)、(9)轴线方向一致，所述非受控型分流流道A(6)和非受控型分流流道B(9)沿支流道(5)方向分布，与出液口C(12)连通；

所述分流流道包括(6、7、9、10)设计成使得：流体沿所述受控型分流流道(7、10)通过的流体分流流动路径比所述沿非受控型分流流道(6、9)通过的流体流动路径更长，且所述受控型分流流道(7、10)呈用于实现流体分流流动且受控的几何构型，所述非受控型分流流道(6、9)呈用于实现流体流动非受控的几何构型。

2.根据权利要求1所述的井底多级分流控水阀，其特征在于，受控型分流流道(7、10)包括沿环形分布的受控型分流主流道(701、101)和受控型分流支流道(702、102)；非受控型分流流道(6、9)包括沿径向分布的非受控型分流主流道(601、901)和非受控型分流支流道(602、902)。

3.根据权利要求1所述的井底多级分流控水阀，其特征在于，所述受控型分流流道(7、10)适于在所述流动方向上产生的分流比所述非受控型分流流道(6、9)所述流动方向上的分流效果更明显。

4.根据权利要求1所述的井底多级分流控水阀，其特征在于，所述受控型分流流道(7、10)适于在所述分流方向上产生压降比所述非受控型分流流道(6、9)所述分流方向上的压降更大。

5.根据权利要求1所述的井底多级分流控水阀，其特征在于，所述受控型分流流道(7、10)内部有多个受控型分流流道挡块(13)呈用于沿流动方向分流的几何构型和非受控型分流流道(6、9)内部有多个非受控型分流流道挡块(14)呈用于沿流动方向分流作用小于所述受控型分流流道挡块(13)分流作用的几何构型。

6.根据权利要求1所述的井底多级分流控水阀，其特征在于，所述流体经阀体(2)的进液口(3)沿分流流道(6、7、9、10)流动直至各相应出液口所形成的路径呈槽型构型方式进行连通。

7.根据权利要求1所述的井底多级分流控水阀，其特征在于，所述阀体(2)设置两个进液口(3)，分设于阀体(2)对角侧，设置三个出液口(8、11、12)，所述出液口C(12)圆截面圆心与阀体(2)中轴线圆心重合，所述出液口(8、11)分设于中轴线两侧。

8.根据权利要求1所述的井底多级分流控水阀，其特征在于，所述主流道(4)与支流道(5)呈y型方式连通，对进液口(3)流入的不同流体起预分流作用；所述受控型分流流道(7、10)的受控型分流主流道(701、101)和受控型分流支流道(702、102)呈多个y型结构贯穿连通的方式分布，起到进一步分流控制作用。

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