CN113062711B - 一种多流道旋流自动控液装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种多流道旋流自动控液装置，涉及石油天然气开采技术领域。它包括阀盖(1)和阀体(2)，阀体(2)具有两个进液口(A(3)、B(4))、一个出液口(5)和多级流道；流道包括外旋流流道(6)、相切流道(7)、中间流道(8)和内旋流流道(9)。利用不同流体在流道中产生的惯性力不同，使得流体能够依次流经多级流道产生多次分流，并在各级流道形成多圈旋流导致目标受控流体产生较大的压力损耗。解决了油气藏产液剖面不均的问题，可实现自动控制不同流体的产出，满足水平井产液剖面均衡控制的要求，能有效降低水平井含水率，延长油气井见水时间，提高油气产量。

Description

一种多流道旋流自动控液装置

技术领域

本发明涉及石油天然气开采技术领域，尤其涉及一种多流道旋流自动控液装置。

背景技术

油气田开发中采用水平井进行开发能提高产能和采收率，但储层的非均质性可能会导致水平井生产的不均匀，并导致井筒部分早期水的突破，而含水量的升高会导致生产井产量迅速下降。在油气田的开发中，有些油气井见水很早，常见于开采不久甚至刚刚投产的阶段，导致油气井开采的效益大大降低。而为了达到水平井高效开采的目的，就需要实现单井中的多层控制，水平井及多分枝井中选择性的生产、注入以及对生产剖面进行实时优化，最终提高油气田采收率。为了消除这种非均质性对水平井生产的不良影响，提出了自动流入控制器(AICD)控水完井技术。该技术能较好满足水平井产液剖面均衡控制的要求，能有效降低水平井含水率，提高产量。相比于ICD控水完井技术，AICD控水完井技术不需要电缆、红外线等额外的控制，会依据流入流体的性质自动控制水的产出，大大地提高了流入控制器的可靠性。同传统的流入控制器控水技术相比，AICD控水技术在水平井井筒见水后，对产液剖面的均衡控制效果更强，能更大幅度的提高采收率。

因此，设计有一种设置多级流道，使得流体进行多次分相，提升目标受控流体的旋流次数，增加其压力损失的多流道旋流自动控液装置，加强油气藏的控水增产效果，延长油气井寿命，大幅提高水平井采收率。

发明内容

本发明的目的在于克服现有流入控制器分相效果不明显以及流体旋流不充分等缺点，提供一种多流道旋流自动控液装置，该装置设置有多级流道，流体经过装置会经过多次分相，大幅提高分相效果，并使得惯性力较大的目标受控流体充分旋流，产生较大的压力损失，控制受控流体的产出。

为达到上述目的，本发明采取以下技术方案：一种多流道旋流自动控液装置，它包括阀盖和阀体，阀体具有两个进液口、一个出液口和多级流道；流道包括外旋流流道、相切流道、中间流道和内旋流流道。

所述外旋流流道与相切流道内切；其中所述的相切流道设置于多个圆形挡板及流道挡板之间，并通过两种挡板之间形成的Y型外旋通道、中间通道与外旋流流道和中间流道连通；所述中间流道与相切流道外切，并通过内旋流挡板之间的Y型内旋通道与内旋流流道连通；所述内旋流流道与出液口连通，出液口位于内旋流流道中心位置。

所述阀体通过多级流道呈槽式将进液口与出液口连通，阀盖与阀体通过连接螺纹连接。

所述外旋流流道设于外旋流流道外壁与圆形挡板、流道挡板之间，具有较宽的流道供流体产生第一轮旋流。

所述相切流道设于圆形挡板与流道挡板之间，与外旋流流道内切；在外旋流流道中进行旋流的流体会经过第一次分流，沿切线方向通过圆形挡板与流道挡板之间形成的Y型外旋通道进入相切流道，使其容易在流道中产生第二轮旋流。

所述中间流道设于圆形挡板、流道挡板与内旋流挡板之间，与相切流道外切；在相切流道中进行旋流的流体会经过第二次分流，沿切线方向通过圆形挡板与流道挡板之间形成的Y型中间通道进入中间流道，使其容易在流道中产生第三轮旋流。

所述内旋流流道外壁为内旋流挡板，在中间流道中进行旋流的流体会经过第三次分流，沿切线方向通过内旋流挡板之间的Y型内旋通道进入内旋流流道，产生第四轮旋流并最终流向位于内旋流流道中心位置的出液口。

本发明中：外旋流流道与相切流道之间通过圆形挡板和流道挡板之间的外旋通道相连接，相切流道与中间流道通过圆形挡板和流道挡板之间的中间通道相连接，中间流道和内旋流流道通过内旋流挡板之间的内旋通道相连接，流经装置的流体会经过三级Y型通道产生三次分流。

综上所述，本发明提供的多流道旋流自动控液装置，通过设置多个互相连通的旋流流道，来诱导流体产生旋流从而产生较大的压力损耗，同时在不同的旋流流道之间均设置有Y型通道，具有一定的分流作用，雷诺数较高的受控流体(水)具有更强的惯性力，容易在旋流流道中发生旋流而不容易发生分流进入下一级流道，沿程压力损失大产出受到控制，与之相对的非受控流体(气、油)雷诺数较低，不容易在旋流流道中发生旋流所以较容易通过分流进入下一级流道，沿程压力损失小因而产出限制较小，进而实现分相的作用。

本发明与现有技术比较，具备以下有益效果：

1、本发明不含可活动部件，装置整体性较高，井下工作寿命较长；

2、与现有技术相比，设置有多条旋流流道，提高受控流体旋流路径距离和旋流次数；

3、与现有技术相比，设置有多组Y型通道，使得流体产生多次分流，增大异相流体之间的沿程压降比值，使得装置的分相效果更加明显。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助解释本发明，并不用于具体对本发明各部件的形状和比例尺寸进行限制。本领域的技术人员在本发明的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来对本发明进行实施。

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明阀体结构示意图。

图3为图1所示的多流道旋流自动控液装置沿A-A截面的剖视图。

图中，1-阀盖，2-阀体，3-进液口A，4-进液口B，5-出液口，6-外旋流流道，7-相切流道，8-中间流道，9-内旋流流道，10-圆形挡板，11-流道挡板，12-内旋流挡板，13-外旋流流道外壁，14-外旋通道，15-中间通道，16-内旋通道，17-连接螺纹。

具体实施方式

为了对本发明有更加清楚的理解，现结合附图对本发明进行说明，本发明的保护范围不局限于以下所述：

如图1、图2所示，一种多流道旋流自动控液装置，它包括阀盖1和阀体2，阀体2包括进液口A3、进液口B4、出液口5和多级流道；多级流道包括外旋流流道6、相切流道7、中间流道8和内旋流流道9；阀体2通过多级流道呈槽式将进液口A3、进液口B4与出液口5连通，阀盖1与阀体2通过连接螺纹17连接。

如图2所示，所述进液口A3、进液口B4分设于阀体2中心轴对称的两侧，相切于外旋流流道6；其中所述出液口5位于阀体2中心位置。

如图2所示，外旋流流道6与相切流道7内切；其中所述的相切流道7设置于多个圆形挡板10及流道挡板11之间，并通过两种挡板之间形成的Y型外旋通道14、中间通道15与外旋流流道6和中间流道8连通；所述中间流道与相切流道7外切，并通过内旋流挡板12之间的Y型内旋通道16与内旋流流道9连通；所述内旋流流道9与出液口5连通，出液口5位于内旋流流道9中心位置。

如图1、图2所示，所述阀体2通过多级流道呈槽式将进液口A3、B4与出液口5连通，阀盖1与阀体2通过连接螺纹14连接。

所述外旋流流道6设于外旋流流道外壁13与圆形挡板10、流道挡板11之间，具有较宽的流道供流体产生第一轮旋流。

所述相切流道7设于圆形挡板10与流道挡板11之间，与外旋流流道6内切；在外旋流流道6中进行旋流的流体会经过第一次分流，沿切线方向通过圆形挡板10与流道挡板11之间形成的Y型外旋通道14进入相切流道7，使其容易在流道中产生第二轮旋流。

所述中间流道8设于圆形挡板10、流道挡板11与内旋流挡板12之间，与相切流道7外切；在相切流道7中进行旋流的流体会经过第二次分流，沿切线方向通过圆形挡板10与流道挡板11之间形成的Y型中间通道15进入中间流道8，使其容易在流道中产生第三轮旋流。

所述内旋流流道9外壁为内旋流挡板12，在中间流道8中进行旋流的流体会经过第三次分流，沿切线方向通过内旋流挡板12之间的Y型内旋通道16进入内旋流流道9，产生第四轮旋流并最终流向位于内旋流流道9中心位置的出液口5。

本发明提供的工作过程如下：流体通过进液口A3、B4进入外旋流流道6，其具备的惯性力会导致流体沿着外旋流流道6进行旋流运动，又流体间物理性质存在差异，相比于受控流体，非受控流体所具备的惯性力不足以使其持续发生旋流，所以更加容易通过圆形挡板与流道挡板11形成的Y型外旋通道进入相切流道7，流体从而进行第一次分相；进入相切流道11的流体会受惯性力影响沿着相切流道11进行旋流运动，又流体间物理性质存在差异，相比于受控流体，非受控流体所具备的惯性力不足以使其持续发生旋流，所以更容易通过圆形挡板与流道挡板11形成的Y型中间通道进入中间旋流流道8；进入中间旋流流道8的流体会受惯性力影响沿着中间旋流流道8进行旋流运动，又流体间物理性质存在差异，相比于受控流体，非受控流体所具备的惯性力不足以使其持续发生旋流，所以更容易通过内旋流挡板12之间的Y型内旋通道进入内旋流流道9；进入内旋流流道9的液体会受惯性力影响产生旋流，最后通过出液口5流出多流道旋流自动控液装置；整个过程对于受控流体的流动进行多级控制，增大其沿程压力损失，加大了异相流体之间的压降差异，从而实现分相控液的目的。

需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有说明，“多级”、“多个”的含义是两个或两个以上。

需要说明的是：本发明中相切流道7与中间流道8之间的连接通道，是圆形挡板10与流道挡板11共同分隔而成的，由两个Y型通道连接而成的连接通道，具备与单独的Y型通道相同的分流作用。

以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制，通过上述描述，本领域技术人员可以实现拓展所提供示例过程之外的应用；因此，本说明范围不应参照上述描述来确定，而是应该参照前述权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。

Claims (1)

1.一种多流道旋流自动控液装置，其特征在于，包括：阀盖(1)和阀体(2)，阀体(2)包括进液口A(3)、进液口B(4)、出液口(5)和多级流道；多级流道包括外旋流流道(6)、相切流道(7)、中间流道(8)和内旋流流道(9)；

所述进液口A(3)、进液口B(4)分设于阀体(2)中心轴对称的两侧，相切于外旋流流道(6)；其中所述出液口(5)位于阀体(2)中心位置；

所述外旋流流道(6)与相切流道(7)内切；其中所述的相切流道(7)设置于多个圆形挡板(10)及流道挡板(11)之间，并通过两种挡板之间形成的Y型外旋通道(14)、中间通道(15)与外旋流流道(6)和中间流道(8)连通；所述中间流道与相切流道(7)外切，并通过内旋流挡板(12)之间的Y型内旋通道(16)与内旋流流道(9)连通；所述内旋流流道(9)与出液口(5)连通，出液口(5)位于内旋流流道(9)中心位置；

所述阀体(2)通过多级流道呈槽式将进液口A(3)、进液口B(4)与出液口(5)连通，阀盖(1)与阀体(2)通过连接螺纹(17)连接；

所述外旋流流道(6)设于外旋流流道外壁(13)与圆形挡板(10)、流道挡板(11)之间，具有较宽的流道供流体产生第一轮旋流；

所述相切流道(7)设于圆形挡板(10)与流道挡板(11)之间，与外旋流流道(6)内切；在外旋流流道(6)中进行旋流的流体会经过第一次分流，沿切线方向通过圆形挡板(10)与流道挡板(11)之间形成的Y型外旋通道(14)进入相切流道(7)，使其容易在流道中产生第二轮旋流；

所述中间流道(8)设于圆形挡板(10)、流道挡板(11)与内旋流挡板(12)之间，与相切流道(7)外切；在相切流道(7)中进行旋流的流体会经过第二次分流，沿切线方向通过圆形挡板(10)与流道挡板(11)之间形成的Y型中间通道(15)进入中间流道(8)，使其容易在流道中产生第三轮旋流；

所述内旋流流道(9)外壁为内旋流挡板(12)，在中间流道(8)中进行旋流的流体会经过第三次分流，沿切线方向通过内旋流挡板(12)之间的Y型内旋通道(16)进入内旋流流道(9)，产生第四轮旋流并最终流向位于内旋流流道(9)中心位置的出液口(5)。

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