CN113027394A - 井下自动流体控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种井下自动流体控制装置，包括流体控制模块、开关模块及感测模块。流体自感测流道的入口进入，并从出口离开，在流体流动过程中，分别对上游感测点、中游感测点、下游感测点进行压力检测，第一流阻器和第二流阻器对流体的粘度变化具有敏感性，且第一流阻器的粘度敏感性高于第二流阻器的粘度敏感性；根据流体的粘度，流过第一流阻器的流体的流动状态在层流和湍流之间转换，从而在下游感测点产生相应的压力值，根据上游感测点与下游感测点之间的压力差，控制开关模块在第一位置和第二位置之间切换。
Description
技术领域
本发明涉及油田的控水/控气技术，尤其涉及一种井下自动流体控制装置。
背景技术
现有的含烃地下岩层完井设备中，为了控制生产流体的流入，可设置流体控制装置，它通过感知流体粘度的大小来调节阀门的开关，以使粘度高的流体(油)流入，而让粘度低的流体(水或气)更少流入甚至阻止流入。现有的流体控制装置会导致流过的流体的流速过低或过快，若流速过低，会导致堵塞或者结垢，而若流速过快，会导致磨损等危险随之增加。
因此，需要一种井下自动流体控制装置，以在控制流体流入的基础上，提高装置的可靠性、安全性。
发明内容
基于上述问题，本发明提供了一种井下自动流体控制装置，其能够在控制流体流入的基础上，提高装置的可靠性、安全性。
为达成上述目的，本发明提供一种井下自动流体控制装置，包括流体控制模块、开关模块及感测模块；
流体控制模块内限定出主流道，主流道具有入口和出口，开关模块设置于流体控制模块内，并能够在第一位置和第二位置之间切换，处于第一位置时，主流道的入口被封闭，处于第二位置时，主流道的入口打开，并与出口连通，流体能够自主流道的入口进入主流道，并由出口离开；
感测模块包括感测流道、上游感测点、中游感测点、下游感测点、第一流阻器及第二流阻器；感测流道与主流道并列设置，感测流道具有入口和出口；第一流阻器和第二流阻器位于感测流道内，上游感测点用于感测感测流道的入口处的压力，下游感测点用于感测感测流道的出口处的压力，中游感测点位于第一流阻器与第二流阻器之间；
其中，流体自感测流道的入口进入，并从出口离开，在流体流动过程中，分别对上游感测点、中游感测点、下游感测点进行压力检测，第一流阻器和第二流阻器对流体的粘度变化具有敏感性，且第一流阻器的粘度敏感性高于第二流阻器的粘度敏感性；根据流体的粘度，流过第一流阻器的流体的流动状态在层流和湍流之间转换，从而在下游感测点产生相应的压力值，根据上游感测点与下游感测点之间的压力差，控制开关模块在第一位置和第二位置之间切换。
根据上述实施方式，第一流阻器为层流流阻器，第二流阻器为湍流流阻器。
根据上述实施方式，第一流阻器和第二流阻器均为层流流阻器。
根据上述实施方式，第一流阻器和第二流阻器为设置在控制流道内的多个小直径管路，或者为螺旋管。
根据上述实施方式，第一流阻器的管路的内径小于第二流阻器管路的内径。
根据上述实施方式，第一流阻器能够在层流和湍流之间转换。
根据上述实施方式，当进入感测流道的入口的流体的粘度相对较大时，第一流阻器的压力损失大于第二流阻器的压力损失，开关模块朝第二位置移动，使得主流道的入口打开，使得流体能够贯通井下自动流体控制装置；
其中，当进入感测流道的入口的流体的粘度相对较小时，第一流阻器的压力损失小于第二流阻器的压力损失，开关模块朝第一位置移动，使得主流道的入口关闭，使得流体无法进入井下自动流体控制装置。
根据上述实施方式，主流道与感测流道连通。
根据上述实施方式，主流道与感测流道不连通。
本发明相较于现有技术的有益效果在于：本发明的井下自动流体控制装置采用半桥设计，第一流阻器在层流(油)和湍流(水和气)之间转换，第二流阻器处于湍流状态或者湍流和层流的变换状态，从而降低了流体流过导致装置磨损和结垢的几率，提高装置的可靠性、安全性。
附图说明
图1为根据本发明实施例的井下自动流体控制装置的原理图。
图2为根据本发明实施例的井下自动流体控制装置的示意图，其中，开关模块处于第二位置。
图3为根据本发明实施例的井下自动流体控制装置的示意图，其中，开关模块处于第一位置。
图4为根据本发明实施例的井下自动流体控制装置的第一流阻器和第二流阻器的示意图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明更全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中，为了清晰，可能夸大了区域和层的厚度。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。
此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本发明的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本发明的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、材料等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本发明的主要技术创意。
井下自动流体控制装置包括流体控制模块10、开关模块20及感测模块。
流体控制模块10内限定出主流道11，主流道11具有入口111和出口112，开关模块20设置于流体控制模块10内，并能够在第一位置和第二位置之间切换，处于第一位置时，主流道11的入口111被封闭，处于第二位置时，主流道11的入口111打开，并与出口112连通，流体能够自主流道11的入口111进入主流道11，并由出口112离开。
感测模块包括感测流道31、上游感测点32、中游感测点33、下游感测点34、第一流阻器35及第二流阻器36。感测流道31与主流道11并列设置，感测流道31具有入口311和出口312。第一流阻器35和第二流阻器36位于感测流道31内，上游感测点32用于感测感测流道31的入口311处的压力，下游感测点34用于感测感测流道31的出口312处的压力。图1、2示出了井下自动流体控制装置的两种形式，其仅为示意，上游感测点32和下游感测点34的位置不限于此。
中游感测点33位于第一流阻器35与第二流阻器36之间。
其中，第一流阻器35和第二流阻器36均为粘度敏感流阻器。流体自感测流道31的入口进入，并从出口离开，在流体流动过程中，分别对上游感测点32、中游感测点33、下游感测点34进行压力检测，第一流阻器35和第二流阻器36对流体的粘度变化具有敏感性，且第一流阻器35的粘度敏感性高于第二流阻器36的粘度敏感性；根据流体的粘度，流过第一流阻器35的流体的流动状态在层流和湍流之间转换，从而在下游感测点产生相应的压力值，根据上游感测点与下游感测点之间的压力差，控制开关模块20在第一位置和第二位置之间切换。
其中，当进入感测流道31的入口的流体的粘度相对较大时，例如油，第一流阻器35的压力损失大于第二流阻器36的压力损失。因此，上游感测点的压力P1、下游感测点的压力P3不变，中游感测点的压力P2减小。因此，开关模块20朝第二位置移动，使得主流道11的入口打开，使得流体能够贯通井下自动流体控制装置。
其中，当进入感测流道31的入口的流体的粘度相对较小时，例如水(气，汽)，第一流阻器35的压力损失小于第二流阻器36的压力损失。因此，上游感测点的压力P1、下游感测点的压力P3不变，中游感测点的压力P2增大。因此，开关模块20朝第一位置移动，使得主流道11的入口关闭，使得流体无法进入井下自动流体控制装置。
即，第一流阻器35和第二流阻器36之间的测压口的压力P2会随流体的粘度而变化，高粘度时低压，低粘度时高压。此压力传导到主流道11的开关上来驱动主流道11开或者关。
其中，开关模块20可为阀，例如碟片阀，其相应于控制流道内产生的压力差而被驱动，从而在第一位置和第二位置之间切换。或者，开关模块20可为针式开关。
其中，第一流阻器35和第二流阻器36均为粘度敏感流阻器，其中，第一流阻器35的粘度敏感性高于第二流阻器36的粘度敏感性。
在一实施例中，第一流阻器35为层流流阻器，通过的流体的粘度较大时，例如油，则通过第一流阻器35后，流体呈现层流状态。并且，通过的流体的粘度较小时，例如水(气，汽)，则通过第一流阻器35后，流体呈现湍流状态。因此，通过第一流阻器35后的流体的流速相对较快，由此，会大大的减小结垢和堵塞的危险。
在一实施例中，第一流阻器35可使用简单的流道来构成，因此，根据进入的流体的粘度，呈现相应的流动状态。因此，本实施例中的第一流阻器35还具有结构简单可靠的优点。
因此，第一流阻器35可在层流(油)和湍流(水和气)之间转换。
第二流阻器36为湍流流阻器。绝大多数情况下，第二流阻器36能够导致通过的流体流成为湍流状态，在极少数情况下(如高粘度油)，第二流阻器36使得通过的流体流成为层流状态，具体情况视流体的粘度而定。第二流阻器36并非为喷嘴形式，由此避免经过第二流阻器36的流体速度过大，从而增加磨损。
第一流阻器35和第二流阻器36例如为设置在控制流道内的多个小直径管路，或者为螺旋管(如图3所示)等，形式不限于此，任意能够对流体的流态形成阻碍的各种障碍物形式均可适用。
综上，本案采用均对粘度敏感的第一流阻器35和第二流阻器36，使得流体的速度适中，磨损和结垢的几率减低。
第一流阻器可在层流(油)和湍流(水和气)之间转换，从而根据流体的粘度准确切换开关模块，尽可能避免水和气进入井下自动流体控制装置，从而减少水平油井里面的水和气的产量。因为水气会影响到油的产量，因而此项技术对于控制生产成本和增产来说非常有价值。
虽然已参照几个典型实施例描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。
Claims (9)
1.一种井下自动流体控制装置，包括流体控制模块、开关模块及感测模块；
流体控制模块内限定出主流道，主流道具有入口和出口，开关模块设置于流体控制模块内，并能够在第一位置和第二位置之间切换，处于第一位置时，主流道的入口被封闭，处于第二位置时，主流道的入口打开，并与出口连通，流体能够自主流道的入口进入主流道，并由出口离开；
感测模块包括感测流道、上游感测点、中游感测点、下游感测点、第一流阻器及第二流阻器；感测流道与主流道并列设置，感测流道具有入口和出口；第一流阻器和第二流阻器位于感测流道内，上游感测点用于感测感测流道的入口处的压力，下游感测点用于感测感测流道的出口处的压力，中游感测点位于第一流阻器与第二流阻器之间；
其中，流体自感测流道的入口进入，并从出口离开，在流体流动过程中，分别对上游感测点、中游感测点、下游感测点进行压力检测，第一流阻器和第二流阻器对流体的粘度变化具有敏感性，且第一流阻器的粘度敏感性高于第二流阻器的粘度敏感性；根据流体的粘度，流过第一流阻器的流体的流动状态在层流和湍流之间转换，从而在下游感测点产生相应的压力值，根据上游感测点与下游感测点之间的压力差，控制开关模块在第一位置和第二位置之间切换。
2.如权利要求1所述的井下自动流体控制装置，其特征在于，第一流阻器为层流流阻器，第二流阻器为湍流流阻器。
3.如权利要求1所述的井下自动流体控制装置，其特征在于，第一流阻器和第二流阻器均为层流流阻器。
4.如权利要求2所述的井下自动流体控制装置，其特征在于，第一流阻器和第二流阻器为设置在控制流道内的多个小直径管路，或者为螺旋管。
5.如权利要求4所述的井下自动流体控制装置，其特征在于，第一流阻器的管路的内径小于第二流阻器管路的内径。
6.如权利要求1所述的井下自动流体控制装置，其特征在于，第一流阻器能够在层流和湍流之间转换。
7.如权利要求1所述的井下自动流体控制装置，其特征在于，当进入感测流道的入口的流体的粘度相对较大时，第一流阻器的压力损失大于第二流阻器的压力损失，开关模块朝第二位置移动，使得主流道的入口打开，使得流体能够贯通井下自动流体控制装置；
其中，当进入感测流道的入口的流体的粘度相对较小时，第一流阻器的压力损失小于第二流阻器的压力损失，开关模块朝第一位置移动，使得主流道的入口关闭，使得流体无法进入井下自动流体控制装置。
8.如权利要求1所述的井下自动流体控制装置，其特征在于，主流道与感测流道连通。
9.如权利要求1所述的井下自动流体控制装置，其特征在于，主流道与感测流道不连通。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU208489U1 (ru) * | 2021-09-29 | 2021-12-21 | Общество с ограниченной ответственностью "НАБЕРЕЖНОЧЕЛНИНСКИЙ ТРУБНЫЙ ЗАВОД" | Устройство регулирования потока сред с отводным каналом |
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2019
- 2019-12-23 CN CN201911340881.0A patent/CN113027394A/zh active Pending
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| RU208489U1 (ru) * | 2021-09-29 | 2021-12-21 | Общество с ограниченной ответственностью "НАБЕРЕЖНОЧЕЛНИНСКИЙ ТРУБНЫЙ ЗАВОД" | Устройство регулирования потока сред с отводным каналом |
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