CN114542009B - 一种可实现多级提液生产的自动分流稳压控水工具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可实现多级提液生产的自动分流稳压控水工具，主要由三大系统组成：控水系统，包括控水阀；自动分流稳压系统，包括若干级分流稳压阀、若干内筒、若干外筒、若干密封块、若干级弹簧以及若干基架；其他必要辅助系统，上阀盖、上入口、入口流道、下阀盖、内阀体、外阀体、出口流道、下出口、流道隔挡板。本发明在正常油气生产时，可以起到控水控油的作用；在后期需要进行提液生产时，能实现多级提液的同时稳定流经控水阀的压力，本发明结构简洁，作用原理简单，加工成本低，安装方便。
Description
技术领域
本申请涉及油气田开发技术领域，特别涉及一种可实现多级提液生产的自动分流稳压控水工具。
背景技术
水平井可以增加与储层的接触面积来增加产生的泄油面积，是边底水油气藏开发目前最为常规的手段，但油气生产过程中，水平井容易造成“跟趾效应”、边底水锥进等现象，严重时会直接造成油井报废。因此，近几年国内外广泛应用水平井控水完井技术。但是由于控水阀的节流特性，使得水平井控水完井在后期高含水阶段需要提液生产时遇到难题，当产液量增加，流经控水阀的流量增加，控水阀产生的压差急剧上升，一方面导致生产压差过小，无法正常提高采收率，另一方面过高的压差会造成地层破裂，造成储层损害。针对这一问题，亟需开发一种可以在水平井生产中后期进行提液生产时稳定压力的控水工具。
本发明设计的一种可实现多级提液生产的自动分流稳压控水工具，可以在正常生产时发挥控水增油的作用；在后期需要进行提液生产时，实现多级提液的同时稳定流经控水阀的压力。
发明内容
本发明针对现有工具所忽略的问题，提供一种可实现多级提液生产的自动分流稳压控水工具。该工具可以在正常生产时发挥控水增油的作用；在后期需要进行提液生产时，实现多级提液的同时稳定流经控水阀的压力。
一种可实现多级提液生产的自动分流稳压控水工具，其特征在于，包括：
控水系统，包括控水阀；
自动分流稳压系统，包括若干级分流稳压阀、若干内筒、若干外筒、若干密封块、若干级弹簧以及若干基架；所述若干具体数量至少为一，至多为四；内筒数量、外筒数量、密封块数量、弹簧数量以及基架数量与分流稳压阀数量保持一致；
其他必要辅助系统，上阀盖、上入口、入口流道、下阀盖、内阀体、外阀体、出口流道、下出口、流道隔挡板；
所述控水系统中的控水阀在水平方向贯穿内阀体，控水阀入口横截面是椭圆形，沿水平方向延伸一定长度；控水阀主流道横截面为平行于控水阀入口横截面的椭圆形，控水阀主流道横截面椭圆形的长轴长度和短轴长度从初始位置沿水平方向线性减小，延伸至内阀体边界，形成控水阀出口；椭圆形的长轴长度和短轴长度从大到小依次为：控水阀主流道初始位置横截面椭圆形、控水阀入口横截面椭圆形、控水阀出口横截面椭圆形；
所述自动分流稳压系统中的若干级分流稳压阀外观形状均与控水阀的外观形状一致；与控水阀相比，每一级分流稳压阀的主流道中都设置有密封块、基架、内筒、外筒以及弹簧；所述基架为长方体，基架宽度远小于所在分流稳压阀主流道横截面椭圆形的长轴长度，基架的上端连接在分流稳压阀的最高点，基架的下端连接在分流稳压阀的最低点；所述内筒右端焊接基架左端，内筒外部同心套装外筒，弹簧右端焊接在内筒左端，弹簧左端焊接在外筒右端；外筒左端焊接密封块；密封块封堵在分流稳压阀的入口；
所述其他必要辅助系统中的上入口沿上阀盖圆周方向展开，上入口前后对称成扇形分布，扇形角度小于180°，上入口高度小于上阀盖的厚度；下出口沿下阀盖圆周方向展开，下出口前后对称成扇形分布，扇形角度小于180°，下出口高度小于下阀盖的厚度；所述内阀体和外阀体由流道隔挡板连接；所述入口流道为由内阀体、外阀体、流道隔挡板以及上阀盖、下阀盖所形成的左侧空间；所述出口流道为由内阀体、外阀体以及流道隔挡板所形成的右侧空间；所述外阀体外设置螺纹结构。
所述若干内筒、若干外筒、若干密封块、若干级弹簧以及若干基架、上阀盖、下阀盖、内阀体、外阀体、流道隔挡板都是由耐酸碱腐蚀、耐高温、高硬度耐磨蚀的镍铬合金构成。
第一级分流稳压阀的主流道中设置第一级弹簧；第二级分流稳压阀的主流道中设置第二级弹簧；第三级分流稳压阀的主流道中设置第三级弹簧；第四级分流稳压阀的主流道中设置第四级弹簧；第二级弹簧长度、第三级弹簧长度、第四级弹簧长度与第一级弹簧长度相等；第二级弹簧弹性系数、第三级弹簧弹性系数、第四级弹簧弹性系数与第一级弹簧弹性系数两两不同，且弹性系数从小到大依次为：第一级弹簧弹性系数、第二级弹簧弹性系数、第三级弹簧弹性系数、第四级弹簧弹性系数。
所述上阀盖通过螺纹连接在内阀体上端；下阀盖通过螺纹连接在内阀体下端；控水阀位于内阀体内部上端，沿垂直方向向下依次分别是第一级分流稳压阀和第二级分流稳压阀(若存在)、第三级分流稳压阀(若存在)、第四级分流稳压阀(若存在)。
综上所述，本发明具有以下有益效果：正常油气生产时，可以起到控水控油的作用；在后期需要进行提液生产时，能实现多级提液的同时稳定流经控水阀的压力。该工具结构简洁，作用原理简单，加工成本低，安装方便。
附图说明
图1是本发明设置有二级分流稳压阀时的前视剖面图。
图2是本发明设置有二级分流稳压阀时的俯视图。
以上附图各标记说明：
1、上阀盖；2、上入口；3、入口流道；4、内筒；5、外筒；6、密封块；7、第一级弹簧；8、第二级弹簧；9、下阀盖；10、内阀体；11、外阀体；12、控水阀；13、出口流道；14、第一级分流稳压阀；15、基架；16、第二级分流稳压阀；17、下出口；18、流道隔挡板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
图1是本发明设置有二级分流稳压阀时的前视剖面图。
图2是本发明设置有二级分流稳压阀时的俯视图。
以下实施例仅说明设置有二级分流稳压阀时的结构，但本发明不局限于设置二级分流稳压阀，还可以设置一级分流稳压阀、三级分流稳压阀、四级分流稳压阀。
结合图1与图2看到，外阀体11外设置螺纹结构，用于与基管上开孔内螺纹连接，上阀盖1通过螺纹连接在内阀体10上端；下阀盖9通过螺纹连接在内阀体10下端；控水阀12位于内阀体10内部上端，沿垂直方向向下依次分别是第一级分流稳压阀14和第二级分流稳压阀16。上入口2沿上阀盖1圆周方向展开，上入口2前后对称成扇形分布，扇形角度小于180°，上入口2高度小于上阀盖1的厚度；下出口17沿下阀盖9圆周方向展开，下出口17前后对称成扇形分布，扇形角度小于180°，下出口17高度小于下阀盖9的厚度。
内阀体10和外阀体11由流道隔挡板18连接；入口流道3为由内阀体10、外阀体11、流道隔挡板18以及上阀盖1、下阀盖9所形成的左侧空间；出口流道13为由内阀体10、外阀体11流道隔挡板18以及上阀盖1、下阀盖9所形成的右侧空间。
控水阀12在水平方向贯穿内阀体10，控水阀12入口横截面是椭圆形，沿水平方向延伸一定长度；控水阀12主流道横截面为平行于控水阀入口横截面的椭圆形，控水阀12主流道横截面椭圆形的长轴长度和短轴长度从初始位置沿水平方向线性减小，延伸至内阀体10边界，形成控水阀12出口；椭圆形的长轴长度和短轴长度从大到小依次为：控水阀12主流道初始位置横截面椭圆形、控水阀12入口横截面椭圆形、控水阀12出口横截面椭圆形；
第一级分流稳压阀14的外观形状与控水阀12的外观形状一致；与控水阀12相比，第一级分流稳压阀14的主流道中设置有密封块6、基架15、内筒4、外筒5以及第一级弹簧7，基架15宽度远小于所在第一级分流稳压阀14主流道横截面椭圆形的长轴长度，基架15的上端连接在第一级分流稳压阀14的最高点，基架15的下端连接在第一级分流稳压阀14的最低点；内筒4右端焊接基架15左端，内筒4外部同心套装外筒5；第一级弹簧7右端焊接在内筒4左端，第一级弹簧7左端焊接在外筒5右端；外筒5左端焊接密封块6；密封块6封堵在第一级分流稳压阀14的入口。
第二级分流稳压阀16的外观形状与控水阀12的外观形状一致；第二级分流稳压阀16的主流道中设置有密封块6、基架15、内筒4、外筒5以及第二级弹簧8，基架15宽度远小于所在第二级分流稳压阀16主流道横截面椭圆形的长轴长度，基架15的上端连接在第二级分流稳压阀16的最高点，基架15的下端连接在第二级分流稳压阀16的最低点；内筒4右端焊接基架15左端，内筒4外部同心套装外筒5；第二级弹簧8右端焊接在内筒4左端，第二级弹簧8左端焊接在外筒5右端；外筒5左端焊接密封块6；密封块6封堵在第二级分流稳压阀16的入口。
第二级弹簧8长度与第一级弹簧7长度相等，第二级弹簧8弹性系数与第一级弹簧7弹性系数不同，且第一级弹簧7弹性系数小于第二级弹簧8弹性系数。
当生产压力小于能够压缩第一级弹簧7的压力时，流体从上入口2进入入口流道3内，然后依次流经控水阀12、出口流道13，最后通过下出口17流出，达到控水生产的目的。
由于第二级弹簧8的弹性系数大于第一级弹簧7的弹性系数，根据胡克定律，压缩第二级弹簧8所需要的压力压缩第一级弹簧7所需要的压力大于，因此当生产压力介于无法压缩第二级弹簧8的压力和能够压缩第一级弹簧7的压力之间时，第一级弹簧7被压缩，密封块6与第一级分流稳压阀14的入口分离，流体从上入口2进入入口流道3内，大部分流体通过控水阀12进入出口流道13，小部分流体通过第一级分流稳压阀14进入出口流道13，所有流体汇聚在出口流道13，最后通过下出口17流出。
当生产压力大于能够压缩第二级弹簧8的压力时，第一级弹簧7被压缩，密封块6与第一级分流稳压阀14的入口分离；第二级弹簧8被压缩，密封块6与第二级分流稳压阀16的入口分离；流体从上入口2进入入口流道3内，一部分流体通过控水阀12进入出口流道13，一部分流体通过第一级分流稳压阀14进入出口流道13，一部分流体通过第二级分流稳压阀16进入出口流道13，所有流体汇聚在出口流道13，最后通过下出口17流出。
因此，应当这样理解，以上实施例描述只是为了更加清楚的了解本发明，仅用于解释本发明，不限于实施例的任何细节。本行业技术人员可能基于本发明构想任意可能的实施例，这些都应属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种可实现多级提液生产的自动分流稳压控水工具，其特征在于，包括：
控水系统，包括控水阀；
自动分流稳压系统，包括若干级分流稳压阀、若干内筒、若干外筒、若干密封块、若干级弹簧以及若干基架；内筒数量、外筒数量、密封块数量、弹簧数量以及基架数量与分流稳压阀数量保持一致；内筒数量、外筒数量、密封块数量、弹簧数量、基架数量、分流稳压阀数量至少为一，至多为四；
其他必要辅助系统，上阀盖、上入口、入口流道、下阀盖、内阀体、外阀体、出口流道、下出口、流道隔挡板；
所述控水系统中的控水阀在水平方向贯穿内阀体，控水阀入口横截面是椭圆形，沿水平方向延伸一定长度；控水阀主流道横截面为平行于控水阀入口横截面的椭圆形，控水阀主流道横截面椭圆形的长轴长度和短轴长度从初始位置沿水平方向线性减小，延伸至内阀体边界，形成控水阀出口；椭圆形的长轴长度和短轴长度从大到小依次为：控水阀主流道初始位置横截面椭圆形、控水阀入口横截面椭圆形、控水阀出口横截面椭圆形；
所述自动分流稳压系统中的若干级分流稳压阀外观形状均与控水阀的外观形状一致；与控水阀相比，每一级分流稳压阀的主流道中都设置有密封块、基架、内筒、外筒以及弹簧；所述基架为长方体，基架宽度远小于所在分流稳压阀主流道横截面椭圆形的长轴长度，基架的上端连接在分流稳压阀的最高点，基架的下端连接在分流稳压阀的最低点；所述内筒右端焊接基架左端，内筒外部同心套装外筒，弹簧右端焊接在内筒左端，弹簧左端焊接在外筒右端；外筒左端焊接密封块；密封块封堵在分流稳压阀的入口；
所述其他必要辅助系统中的上入口沿上阀盖圆周方向展开，上入口前后对称成扇形分布，扇形角度小于180°，上入口高度小于上阀盖的厚度；下出口沿下阀盖圆周方向展开，下出口前后对称成扇形分布，扇形角度小于180°，下出口高度小于下阀盖的厚度；所述内阀体和外阀体由流道隔挡板连接；所述入口流道为由内阀体、外阀体、流道隔挡板以及上阀盖、下阀盖所形成的左侧空间；所述出口流道为由内阀体、外阀体、流道隔挡板以及上阀盖、下阀盖所形成的右侧空间；所述外阀体外设置螺纹结构。
2.根据权利要求1所述的一种可实现多级提液生产的自动分流稳压控水工具，其特征在于，所述若干内筒、若干外筒、若干密封块、若干级弹簧以及若干基架、上阀盖、下阀盖、内阀体、外阀体、流道隔挡板都是由耐酸碱腐蚀、耐高温、高硬度耐磨蚀的镍铬合金构成。
3.根据权利要求1所述的一种可实现多级提液生产的自动分流稳压控水工具，其特征在于，第一级分流稳压阀的主流道中设置第一级弹簧；第二级分流稳压阀的主流道中设置第二级弹簧；第三级分流稳压阀的主流道中设置第三级弹簧；第四级分流稳压阀的主流道中设置第四级弹簧；第二级弹簧长度、第三级弹簧长度、第四级弹簧长度与第一级弹簧长度相等；第二级弹簧弹性系数、第三级弹簧弹性系数、第四级弹簧弹性系数与第一级弹簧弹性系数两两不同，且弹性系数从小到大依次为：第一级弹簧弹性系数、第二级弹簧弹性系数、第三级弹簧弹性系数、第四级弹簧弹性系数。
4.根据权利要求1所述的一种可实现多级提液生产的自动分流稳压控水工具，其特征在于，所述上阀盖通过螺纹连接在内阀体上端；下阀盖通过螺纹连接在内阀体下端；控水阀位于内阀体内部上端，沿垂直方向向下依次分别是第一级分流稳压阀和第二级分流稳压阀、第三级分流稳压阀、第四级分流稳压阀。
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