CN113153239A - 一种自控制产液量的分采器及管柱 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种自控制产液量的分采器及管柱，涉及石油生产中分层采油技术领域，该自控制产液量的分采器具有壳体，在壳体内分别开设有侧向进液通道和上下贯通的过流通道，侧向进液通道内设置有上流量控制阀，过流通道内设置有下流量控制阀，壳体内还设置有控制单元，上流量控制阀和下流量控制阀分别与控制单元电连接，控制单元接受分别控制上流量控制阀的流量和下流量控制阀的流量。本发明提出的自控制产液量的分采器及管柱能在不起出管柱的情况下改变各层的产液量。
Description
技术领域
本发明涉及石油生产中分层采油技术领域，特别涉及一种自控制产液量的分采器及管柱。
背景技术
在多个油层同时开发的条件下，由于储层非均值性差异，各层之前产液量会发生互相干扰。为此，各大油田都采用分层采油工艺来缓解层间矛盾，提高油层纵向动用程度。分层采油工艺是用封隔器将油井内所有油层分开成若干段，每段油层对应着一个配产器，通过配产器里的油嘴控制其产液量，保持油井高效稳产。但是，随着油井生产一段时间，各层之间的产液量发生变化又会出现新的矛盾，导致产油下降。目前的解决办法需要将整个管柱起出去重新更换配产器里的油嘴来调整各层的产液量。但是这种解决方法具有很大的缺陷，一旦生产后期含水上来，还需要将整个管柱再次起出，下入找堵水管柱再进行找水和堵水，如此重复起下管柱，施工繁琐，周期长，成本高，严重影响采油生产和开发效果。
有鉴于此，本发明人根据多年从事本领域和相关领域的生产设计经验，经过反复试验设计出一种自控制产液量的分采器及管柱，以期解决现有技术存在的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自控制产液量的分采器及管柱，能在不起出管柱的情况下改变各层的产液量。
为达到上述目的，本发明提出一种自控制产液量的分采器，具有壳体，其中，在所述壳体内分别开设有侧向进液通道和上下贯通的过流通道，所述侧向进液通道内设置有上流量控制阀，所述过流通道内设置有下流量控制阀，所述壳体内还设置有控制单元，所述上流量控制阀和所述下流量控制阀分别与所述控制单元电连接，所述控制单元接受分别控制所述上流量控制阀的流量和所述下流量控制阀的流量。
如上所述的自控制产液量的分采器，其中，所述壳体上还设置有用于测量所述侧向进液通道流量的上流量计和用于测量所述过流通道流量的下流量计，所述上流量计和所述下流量计分别与所述控制单元电连接。
如上所述的自控制产液量的分采器，其中，所述上流量控制阀包括对应配合的上阀座和上活塞，所述下流量控制阀包括对应配合的下阀座和下活塞，所述壳体内还安装有驱动组件，所述驱动组件与所述控制单元电连接并能分别控制所述上活塞运动和所述下活塞运动。
如上所述的自控制产液量的分采器，其中，所述驱动组件包括电机、传动轴、上联轴器和下联轴器，所述电机与所述控制单元电连接，所述传动轴安装于所述电机的输出轴，所述传动轴通过所述上联轴器连接所述上活塞并驱动所述上活塞运动，所述传动轴通过所述下联轴器连接所述下活塞并驱动所述下活塞运动。
如上所述的自控制产液量的分采器，其中，所述传动轴和所述上联轴器之间设置有上离合器，所述传动轴和所述下联轴器之间设置有下离合器，所述上联轴器通过所述上离合器与所述传动轴联动，所述下联轴器通过所述下离合器与所述传动轴联动。
如上所述的自控制产液量的分采器，其中，所述壳体内还开设有上存液槽和下存液槽，素数上存液槽与所述侧向进液通道的进液口相连，所述下存液槽与所述过流通道的进液口相连，所述壳体内还安装有压力计，所述压力计与所述控制单元电连接并分别测量所述上存液槽的液压和所述下存液槽的液压。
如上所述的自控制产液量的分采器，其中，所述压力计上设置有两个传压孔，两个所述传压孔分别与所述上存液槽和所述下存液槽相连通。
如上所述的自控制产液量的分采器，其中，所述壳体为竖直设置的柱状体，所述侧向液通道的进液口开设于所述壳体的侧壁上，所述侧向液通道的出液口开设于所述壳体的顶端，所述过流通道的进液口开设于所述壳体的底端，所述过流通道的出液口开设于所述壳体的顶端。
如上所述的自控制产液量的分采器，其中，所述控制单元包括电池和控制电路，所述控制电路分别与所述上流量控制阀和所述下流量控制阀电连接，所述电池71为所述控制电路供电。
本发明还提出一种自控产液量的管柱，其中，所述管柱包括由上至下顺序连接的分采器、封隔器和筛管，所述分采器为如权利要求1至9中任意一项所述的分采器。
与现有技术相比，本发明具有以下特点和优点：
本发明提出的自控制产液量的分采器及管柱安装在抽油泵下方，封隔器将井下分隔为上、下两个油层，分采器内的侧向进液通道和过流通道可以分别对应上述两个油层，通过上流量控制阀可以调节侧向进液通道的流量进而控制上层产液量的大小，通过下流量控制阀可以控制过流通道的流量进而控制下层产液量的大小，通过一个分采器即可完成分别控制两层的产液量，减少了施工作业量，提高了油藏动态开发效果。
附图说明
在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。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实施本发明。
图1为本发明提出的自控制产液量的分采器的结构示意图；
图2为本发明提出的自控制产液量的管柱的结构示意图；
图3为本发明提出的自控制产液量的分采器另一实施例的结构示意图。
附图标记说明：
100、分采器； 10、壳体；
11、侧向进液通道； 12、过流通道；
13、上存液槽； 14、下存液槽；
20、上流量控制阀； 30、下流量控制阀；
40、上流量计； 50、下流量计；
60、驱动组件； 61、电机；
62、传动轴； 63、上联轴器；
64、下联轴器； 65、上离合器；
66、下离合器； 71、电池；
72、控制电路； 80、压力计；
81、传压孔； 200、封隔器；
300、筛管； 400、抽油泵；
500、抽油杆。
具体实施方式
结合附图和本发明具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本发明的细节。但是，在此描述的本发明的具体实施方式，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变形，这些都应被视为属于本发明的范围。
如图1所示，本发明提出的自控制产液量的分采器100具有壳体10，在壳体10内开设有侧向进液通道11和上下贯通的过流通道12，侧向进液通道11内设置有上流量控制阀20，过流通道内12设置有下流量控制阀30，壳体10内还设置有控制单元，上流量控制阀20和下流量控制阀30分别与控制单元电连接，控制单元接受分别控制上流量控制阀20的流量和下流量控制阀30的流量。
本发明还提出一种本发明还提出一种自控产液量的管柱，该管柱包括由上至下顺序连接的分采器100、封隔器200和筛管300，分采器100为如上所述的分采器100。
本发明提出的自控制产液量的分采器及管柱安装在抽油泵下方，封隔器200将井下分隔为上、下两个油层，分采器100内的侧向进液通道11和过流通道12可以分别对应上述两个油层，通过上流量控制阀20可以调节侧向进液通道11的流量进而控制上层产液量的大小，通过下流量控制阀30可以控制过流通道12的流量进而控制下层产液量的大小，通过一个分采器即可完成分别控制两层的产液量，减少了施工作业量，提高了油藏动态开发效果。
在本发明一个可选的例子中，壳体10还设置有用于测量侧向进液通道11流量的上流量计40和用于测量过流通道12流量的下流量计50，上流量计40和下流量计50分别与控制单元电连接。这样，控制单元可以根据上流量计40的测量结果自动调节上流量控制阀20而控制上层产液量的大小，控制单元可以根据下流量计50的测量结果自动调节下流量控制阀30而控制下层产液量的大小。并且控制单元将上、下油层产液量的调节至适宜大小后，可保持上述产液量恒定不变。
在一个可选的例子中，上流量计40安装在侧向进液通道11的上部，下流量计50安装在壳体10的下端。
在本发明一个可选的例子中，壳体10为竖直设置的柱状体，侧向进液通道11和过流通道12互不相通，侧向进液通道11的侧向进液口开设于壳体10的侧壁上，侧向进液通道11的出液口开设于壳体10的顶端，过流通道12的下进液口开设于壳体10的底端，过流通道12的出液口开设于壳体10的顶端。这样，上层的原油可以通过侧向进液通道11向上流动而被抽油泵抽走，下层的原油可以通过过流通道12向上流动而被抽油泵抽走。
在本发明一个可选的例子中，上流量控制阀30包括对应配合的上阀座和上活塞，下流量控制阀50包括对应配合的下阀座和下活塞，壳体内还安装有驱动组件60，驱动组件60与控制单元电连接并能分别控制上活塞运动和下活塞运动。具体的，驱动组件60控制上活塞朝向上阀座运动，通过上活塞和上阀座之间的距离控制上流量控制阀20的流量，当上活塞完全坐封在上阀座上后，上流量控制阀20关闭，侧向进液通道11隔断，实现对上层的堵水作业；同样的，驱动组件60控制下活塞朝向下阀座运动，通过下活塞和下阀座之间的距离控制下流量控制阀30的流量，当下活塞完全坐封在下阀座上后，下流量控制阀30关闭，过流通道12隔断，实现对下层的堵水作业。在一个可选的例子中，驱动组件60包括电机61、传动轴62、上联轴器63和下联轴器64，电机61与控制单元电连接，传动轴62连接于电机61的输出轴，传动轴62通过上联轴器63连接上活塞并驱动上活塞运动，传动轴62通过下联轴器64连接下活塞并驱动下活塞运动。
在一个可选的例子中，传动轴62竖直设置，电机61安装在传动轴62的顶端。
进一步的，传动轴62和上联轴器63之间设置有上离合器65，传动轴62和下联轴器64之间设置有下离合器66，上联轴器63通过上离合器64与传动轴62联动，下联轴器64通过下离合器66与传动轴62联动。
在本发明另一个可选的例子中，如图3所示，上流量控制阀20包括上阀座、第一上活塞和第二上活塞，第一上活塞位于第二上活塞上方并与第二上活塞具有间隔，第一上活塞和第二上活塞之间通过连杆固定连接，第一上活塞和第二上活塞均能与上阀座密封配合，驱动组件60与第二上活塞连接并驱动第二上活塞向上移动，下流量控制阀30包括下阀座、第一下活塞和第二下活塞，第一下活塞位于第二下活塞下方并与第二下活塞具有间隔，第一下活塞和第二下活塞之间通过连杆固定连接，第一下活塞和第二下活塞分别能与下阀座密封配合，驱动组件60与第二下活塞连接并驱动第二下活塞向下移动。驱动组件60包括电机61、传动轴62、上联轴器63和下联轴器64，电机61与控制单元电连接，传动轴62连接于电机61的输出轴，传动轴62通过上联轴器63连接第二上活塞并驱动第二上活塞运动，传动轴62通过下联轴器64连接第二下活塞并驱动第二下活塞运动。进一步的，传动轴62竖直设置，电机61安装在传动轴62的顶端。进一步的，传动轴62和上联轴器63之间设置有上离合器65，传动轴62和下联轴器64之间设置有下离合器66，上联轴器63通过上离合器64与传动轴62联动，下联轴器64通过下离合器66与传动轴62联动。在本实施例中，电机61正转带动传动轴62正转，此时传动轴62与下离合器66脱开与上离合器65抱紧，这样传动轴62带动上联轴器63上下运动推动第二上活塞向上运动，第二上活塞带动第一上活塞向上运动，第一上活塞逐渐接近上阀座直至将上阀座完全封闭，进而逐渐减少上流量控制阀20的流量，之后，如果使电机61继续正转，则第一上活塞继续向上运动逐渐远离上阀座，上流量控制阀20的流量便逐渐增加，当第一上活塞和第二上活塞之间的连杆移动至上阀座内时，上流量控制阀20重新处于完全打开的位置；但需要再次降低上流量控制阀20的流量时，使电机61继续正转，第二上活塞逐渐封闭上阀座，上流量控制阀20的流量再次降低。电机61反转带动传动轴62反转，此时传动轴62与上离合器65脱开与下离合器66抱紧，这样传动轴62带动下联轴器64上下运动推动第二下活塞运动，进而调节下流量控制阀30的流量，其过程和原理与上流量调节阀20相似，不再赘述。在本发明一个可选的例子中，控制单元包括电池71和控制电路72(电路控制结构)，控制电路72分别与电机1、上流量计40和下流量计50电连接，电池71为电机61和控制电路72供电。
在本发明一个可选的例子中，壳体10内还开设有上存液槽13和下存液槽14，上存液槽13与侧向进液口相连，下存液槽14与下进液口相连，壳体内还安装有压力计80，压力计80与控制单元电连接并分别测量上存液槽13和下存液槽14内的液压。上存液槽13内的压力为上部油层(上层)的压力，下存液槽14内的压力为下部油层(下层)的压力，这样，通过压力计80便可分别测得上部油层的压力和下部油层的压力，通过分析两个油层的压力数值，便可确定出水位置。
在本发明一个可选的例子中，压力计80上设置有两个传压孔81，两个传压孔81分别与上存液槽13和下存液槽14相连通。
在本发明一个可选的例子中，壳体10的顶端设有用于连接的上接头，壳体10的底端设有用于连接的下接头。
现结合图1、图2详细说明本发明提出的自控制产液量的分采器及管柱的具体使用过程：
如图1和图2所示，分采器100根据地质需求先在地面设置好各层的产液量，整个管柱从下至上一次连接筛管300、封隔器200、分采器100和抽油泵400，然后将管柱作业下井，要求分采器100和筛管300下到位置分别对应着上部油层(上层)和下部油层(下层)，最后下入抽油杆500进行生产。
在本实施例中，控制单元能够对上流量控制阀20和下流量控制阀30进行单向的流量调节，即控制单元能够将上流量控制阀20和下流量控制阀30的流量逐渐调小直至关闭。
首先上流量计40将测得的流量通过信号传递给控制电路72，控制电路72控制电机61运转，电机61正转带动传动轴62正转，此时传动轴62与下离合器66脱开与上离合器65抱紧，这样传动轴62带动上联轴器63上下运动推动上活塞运动，进而调节上流量控制阀20的流量，直到上流量计3测得的流量满足上层产液需求。
上层调节完毕后，开始调节下层。同理，下流量计50将测得的流量通过信号传递给控制电路72，控制电路72控制电机61运转，电机61反转带动传动轴62反转，此时传动轴62与上离合器65脱开与下离合器66抱紧，这样传动轴62带动下联轴器64上下运动推动下活塞运动，进而调节下流量控制阀30的流量，直到下流量计50测得的流量满足下层产液需求。
当油井生产后期见水后，此时，关井停止生产一段时间，上存液槽13、下存液槽14里灌满了对应油层的液体，压力计80会感知井底压力逐渐上升，同时，控制电路72就会控制电机61正反转推动上活塞关闭上流量控制阀20、下活塞关闭下流量控制阀30。
已知上存液槽13、下存液槽14的高度都为1米，原油的密度大约为0.8g/cm3，水的密度为1g/cm3，其里面的液体压力就是个固定值。当压力超过0.9MPa时，说明对应油层的液体含水较高，该层进液孔道(侧向进液通道11或过流通道12)会一直关闭；当压力小于0.9MPa时，说明对应油层含水较少，该层进液孔道(侧向进液通道11或过流通道12)便可以保持打开状态，此时，完成了找水和堵水工作，再开井进行生产。
本发明提出的自控制产液量的分采器及管柱设置有上流量计40和下流量计50，通过其测得的上、下两层流量自动调节两个油层的产液量，适应于分层采油井。
本发明提出的自控制产液量的分采器及管柱安装有内含双孔道压力计80，通过井下压力变化可以自动完成找水和堵水。
本发明提出的自控制产液量的分采器及管柱该结构简单，使得整个分层注采油艺简单，调配起来方便可靠。
针对上述各实施方式的详细解释，其目的仅在于对本发明进行解释，以便于能够更好地理解本发明，但是，这些描述不能以任何理由解释成是对本发明的限制，特别是，在不同的实施方式中描述的各个特征也可以相互任意组合，从而组成其他实施方式，除了有明确相反的描述，这些特征应被理解为能够应用于任何一个实施方式中，而并不仅局限于所描述的实施方式。
Claims (10)
1.一种自控制产液量的分采器，具有壳体，其特征在于，在所述壳体内分别开设有侧向进液通道和上下贯通的过流通道，所述侧向进液通道内设置有上流量控制阀，所述过流通道内设置有下流量控制阀，所述壳体内还设置有控制单元，所述上流量控制阀和所述下流量控制阀分别与所述控制单元电连接，所述控制单元接受分别控制所述上流量控制阀的流量和所述下流量控制阀的流量。
2.如权利要求1所述的自控制产液量的分采器，其特征在于，所述壳体上还设置有用于测量所述侧向进液通道流量的上流量计和用于测量所述过流通道流量的下流量计，所述上流量计和所述下流量计分别与所述控制单元电连接。
3.如权利要求1所述的自控制产液量的分采器，其特征在于，所述上流量控制阀包括对应配合的上阀座和上活塞，所述下流量控制阀包括对应配合的下阀座和下活塞，所述壳体内还安装有驱动组件，所述驱动组件与所述控制单元电连接并能分别控制所述上活塞运动和所述下活塞运动。
4.如权利要求3所述的自控制产液量的分采器，其特征在于，所述驱动组件包括电机、传动轴、上联轴器和下联轴器，所述电机与所述控制单元电连接，所述传动轴安装于所述电机的输出轴，所述传动轴通过所述上联轴器连接所述上活塞并驱动所述上活塞运动，所述传动轴通过所述下联轴器连接所述下活塞并驱动所述下活塞运动。
5.如权利要求4所述的自控制产液量的分采器，其特征在于，所述传动轴和所述上联轴器之间设置有上离合器，所述传动轴和所述下联轴器之间设置有下离合器，所述上联轴器通过所述上离合器与所述传动轴联动，所述下联轴器通过所述下离合器与所述传动轴联动。
6.如权利要求1所述的自控制产液量的分采器，其特征在于，所述壳体内还开设有上存液槽和下存液槽，所述上存液槽与所述侧向进液通道的进液口相连，所述下存液槽与所述过流通道的进液口相连，所述壳体内还安装有压力计，所述压力计与所述控制单元电连接并分别测量所述上存液槽的液压和所述下存液槽的液压。
7.如权利要求6所述的自控制产液量的分采器，其特征在于，所述压力计上设置有两个传压孔，两个所述传压孔分别与所述上存液槽和所述下存液槽相连通。
8.如权利要求1所述的自控制产液量的分采器，其特征在于，所述壳体为竖直设置的柱状体，所述侧向液通道的进液口开设于所述壳体的侧壁上，所述侧向液通道的出液口开设于所述壳体的顶端，所述过流通道的进液口开设于所述壳体的底端，所述过流通道的出液口开设于所述壳体的顶端。
9.如权利要求1所述的自控制产液量的分采器，其特征在于，所述控制单元包括电池和控制电路，所述控制电路分别与所述上流量控制阀和所述下流量控制阀电连接，所述电池为所述控制电路供电。
10.一种自控产液量的管柱，其特征在于，所述管柱包括由上至下顺序连接的分采器、封隔器和筛管，所述分采器为如权利要求1至9中任意一项所述的分采器。
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