CN207144911U - 可开关调流控水装置及其控水完井采油管柱 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种可开关调流控水装置及其控水完井采油管柱，该可开关调流控水装置包括：外管；中心管；所述中心管的管壁上设有通入其内部的流体通孔；控水机构；所述控水机构具有旋流腔室、进流口、出流口、以及第一通道；所述旋流腔室的与所述中心管径向垂直的截面形状为圆形且中心线与径向平行；所述出流口位于所述旋流腔室的中心线上；所述第一通道将所述进流口与所述旋流腔室连通；所述第一通道通入所述旋流腔室内并使得输入所述旋流腔室的流体形成旋流；开关组件；所述开关组件能够对所述流体通孔向所述中心管内输送流体进行开闭控制。该可开关调流控水装置能在不动管柱的情况下实现不同生产层的打开或关闭。

Description

可开关调流控水装置及其控水完井采油管柱

技术领域

本实用新型涉及油田完井技术领域，尤其涉及一种可开关调流控水装置及其控水完井采油系统。

背景技术

调流控水技术被引入到油田采油系统中后，通常设置用来控制地层流体的流入速度，典型做法是利用隔离封隔器将油井进行分段完井，在每个筛管节点上安放用于控制地层流体的流入速度的调流控水装置，通过增加附加压差，限制高渗段产量，均衡流入剖面，延缓边水和底水锥进现象，最终提高油井的总产量。

但是，现有技术中的调流控水装置只能通过不同的结构和完井参数设计实现对不同地层流体流入速度进行控制，总体上功能单一，虽然可以在一定程度上防止边底水锥进，实现均衡流入剖面，但是如果出现所控制层位产出中含水大幅上升，此时控水装置可能无法起到预期的效果。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种可开关调流控水装置及其控水完井采油系统，以能够对地层流体产生附加压差，限制高渗段产量，均衡流入剖面，又能在不动管柱的情况下实现不同生产层的打开或关闭，无需起下作业或进行管柱作业。

为实现上述目的，本实用新型提供的技术方案如下：

一种可开关调流控水装置，包括：

外管；

套设于所述外管内的中心管；所述中心管的管壁上设有通入其内部的流体通孔；

设置于所述外管与所述中心管之间的控水机构；所述控水机构具有旋流腔室、进流口、出流口、以及第一通道；所述旋流腔室的与所述中心管径向垂直的截面形状为圆形且中心线与径向平行；所述出流口连通所述旋流腔室和所述流体通孔；所述出流口位于所述旋流腔室的中心线上；所述第一通道将所述进流口与所述旋流腔室连通；所述第一通道的长度方向与所述中心管的轴向平行；所述第一通道通入所述旋流腔室内并使得输入所述旋流腔室的流体形成旋流；

设置于所述中心管内的开关组件；所述开关组件能够对所述流体通孔向所述中心管内输送流体进行开闭控制。

优选的，所述进流口位于所述控水机构的上端且位于所述第一通道的延长线上；所述第一通道沿与所述旋流腔室相切方向通入所述旋流腔室内。

优选的，所述控水机构上还设有连通所述进流口和所述旋流腔室的第二通道；所述第二通道沿直线延伸；所述第二通道与所述第一通道之间的夹角为锐角。

优选的，所述第一通道的横截面积小于所述第二通道的横截面积。

优选的，所述旋流腔室内还设有整流结构；所述整流结构包括沿所述出流口周向均匀排布的多个整流板。

优选的，所述控水机构具有相背对的外贴合面和内贴合面；所述出流口位于所述内贴合面上；所述内贴合面为平面，以与所述中心管的外壁贴合，所述外贴合面为圆弧表面，以与所述外管的内壁贴合。

优选的，所述中心管的外壁上设有安装所述控水机构的容纳槽；所述流体通孔设置于所述容纳槽的底壁上；所述内贴合面与所述容纳槽的底壁贴合，并且所述出流口与所述流体通孔相对齐连通；所述进流口位于所述容纳槽外。

优选的，所述开关组件具有层位采油通道和串通采油通道；所述串通采油通道将所述开关组件沿所述中心管轴向贯通；所述层位采油通道与所述流体通孔相连通；所述开关组件能控制所述层位采油通道与所述中心管内部的通断。

优选的，所述开关组件包括单向阀、开关阀、以及控制所述开关阀的控制机构；所述单向阀与所述层位采油通道相连通，所述单向阀仅允许来自所述层位采油通道流体向所述开关阀流动；所述开关阀能对流体的流出进行开关。

优选的，所述单向阀包括阀座、以及第一阀芯；所述阀座的下端为封堵状态，所述层位采油通道与所述阀座内部相通；所述第一阀芯位于所述阀座的上端将所述阀座的上端封堵；所述第一阀芯能被沿所述阀座的下端至所述阀座的上端的作用力打开；

所述开关组件包括连接所述阀座上端的外壳套、以及位于所述外壳套内的第二阀芯；所述第二阀芯能沿所述中心管轴向滑动；所述外壳套的壁上设有将所述外壳套内外连通的排出通孔；所述第二阀芯具有将所述排出通孔封堵的第一位置以及打开所述排出通孔的第二位置。

优选的，所述控制机构包括压力计、处理器、驱动机构；所述压力计与所述处理器相连接；所述压力计用于测量所述中心管内的流体压力；所述处理器根据所述压力计测量的流体压力通过所述驱动机构驱动所述第二阀芯动作。

优选的，所述中心管外在所述外管的上方还套设有筛管；所述筛管的下端连接所述外管的上端。

优选的，所述中心管的外壁上设有多个矩形凸起结构；所述矩形凸起结构的长度方向与所述中心管的轴向平行；多个所述矩形凸起结构沿所述中心管的周向均匀排布；相邻两个矩形凸起结构之间形成入流凹槽；所述中心管在所述入流凹槽下方设有多个缓流槽；所述缓流槽沿所述中心管周向的宽度大于所述入流凹槽的宽度，且多个所述缓流槽与多个所述入流凹槽沿所述中心管轴向一一对齐；每个所述缓流槽中设有一个所述控水机构。

优选的，所述缓流槽的靠近所述入流凹槽的端部设有多个沿周向排布的凸起块。

一种控水完井采油管柱，包括：

能下入套管内的油管；所述油管的上端设有悬挂封隔器；所述油管在所述悬挂封隔器的下方设有多个隔离封隔器；所述隔离封隔器用于将所述套管与所述油管之间的油套环空密封分隔；

如上任一所述的可开关调流控水装置；每相邻两个所述隔离封隔器之间的油管上串联有一个所述可开关调流控水装置。

有益效果：

综上所述，该可开关调流控水装置通过设有控水机构、开关组件，不仅能够根据流体流量自动调节所产生的附加阻力，减小油层非均质性的影响，均衡流入剖面，而且能够实现在不动管柱情况下，通过地面注水打压的方式打开或关闭开关组件，灵活实现不同生产层的打开或关闭，无需起下作业或进行管柱作业，该可开关调流控水装置不仅结构简单，制造成本低，而且具有广泛应用价值。同时，该可开关调流控水装置6的适用场景广泛，既可以用于油井的自动控制，也可以用于气井的自动控制。

参照后文的说明和附图，详细公开了本实用新型的特定实施方式，指明了本实用新型的原理可以被采用的方式。应该理解，本实用新型的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本实用新型的实施方式包括许多改变、修改和等同。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型一种实施方式提供的可开关调流控水装置结构示意图；

图2是图1的剖面图；

图3是图1的控水机构俯视图；

图4是图3的A-A剖面图；

图5是本实用新型一种实施方式提供的控水完井采油管柱结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

为防止油井的边底水锥进，抑制产水层段出水，克服油井过早见水的问题，提高产油量，如图1至图5所示，本实用新型一种实施方式提供一种可开关调流控水装置6，包括：外管13；套设于所述外管13内的中心管14；中心管14的管壁上设有通入其内部的流体通孔36；设置于所述外管13与所述中心管14之间的控水机构12；所述控水机构12具有旋流腔室15、进流口20、出流口16、以及第一通道18；所述旋流腔室15的与所述中心管14径向垂直的截面形状为圆形且中心线与径向平行；所述出流口16连通所述旋流腔室15和所述流体通孔36；所述出流口16位于所述旋流腔室15的中心线上；所述第一通道18将所述进流口20与所述旋流腔室15连通；所述第一通道18的长度方向与所述中心管14的轴向平行；所述第一通道18通入所述旋流腔室15内并使得输入所述旋流腔室15的流体形成旋流；设置于所述中心管14内的开关组件；所述开关组件能够对所述流体通孔36向所述中心管14内输送流体进行开闭控制。

在使用本实施方式的可开关调流控水装置6时，如图5所示，将该可开关调流控水装置6串联在油管4上(具体的，中心管14的上下两端分别连接油管4)，并位于两个隔离封隔器5之间，开关组件的初始状态可以为打开状态，流体通孔36可向中心管14内输送(地层)流体，即，控水结构与中心管14内部相通。其中，两个隔离封隔器5对应一个生产层，每个生产层对应一个可开关调流控水装置6，以实现不同生产层的调流控水。

在生产过程中，地层流体进入中心管14与外管13之间的环空，再经控水机构12的进流口20经第一通道18进入旋流腔室15，地层流体在旋流腔室15内形成高速旋流，地层流体在旋流过程中向旋流腔室15中心的出流口16螺旋流动，根据动量守恒定律，经过旋流腔室15高速旋转加速后的流体经过中心的出流口16时会产生较高的节流阻力，如此可以对地层流体产生附加压差，限制高渗段产量，均衡流入剖面。

当可开关调流控水装置6所对应的生产层的产出液含水量大幅度上升时，该可开关调流控水装置6无法在起到控水效果时，可以通过开关组件对所述流体通孔36向所述中心管14内输送流体进行关闭，即阻断流体通孔36向中心管14内输送流体，从而将相应的生产层关闭，抑制该生产层的出水过多问题，提高油井寿命和采收率。同时，该可开关调流控水装置6的适用场景广泛，既可以用于油井的自动控制，也可以用于气井的自动控制。

需要说明的是，该可开关调流控水装置6可以适用于竖井，也可以适用于水平井。本申请中所描述的“上、下”位置关系，为相对于井口的位置关系。其中，二者中靠近井口为上，远离井口为下，当然，在竖井中上下方向即为竖直方向，在水平井中可以为相对于井口的位置关系确定上下位置关系。

在本实施方式中，中心管14的上下两端可以与油管4串联，中心管14内用于生产层的产液(地层流体)流入并输送至地面。中心管14的轴向可以为中心管14的长度方向。外管13固定套设于中心管14外，所述外管13与所述中心管14之间形成有与外管13的外部相通的流体通道。该流体通道能够输入地层流体，同时，外管13与中心管14之间可以安装控水机构12，控水机构12的进流口20与流体通道相通。如此，地层流体经流体通道可以进入控水机构12的进流口20，并顺次进入控水机构12的内部。

在该实施方式中，外管13可以螺纹连接于中心管14外，并对外管13内的各个部件形成保护作用。外管13与中心管14的螺纹连接部位位于控水机构12的下方。外管13与中心管14的连接部位可以具有密封结构(比如密封圈)，以防止进入流体通道的流体发生泄漏而无法进入控水机构12内。

进一步地，所述中心管14外在所述外管13的上方还套设有筛管7；所述筛管7的下端连接所述外管13的上端。外管13与中心管14之间的流体通道通过筛管7与外部连通，以输入地层流体。该筛管7可以对流入的地层流体进行过滤，如此能够起到防砂和保护该装置的作用。外管13的上端设有对接接口8，以与筛管7的下端连接并且保证筛管7内的流体不外流。

考虑到地层流体经储层、筛管7进入后其流动状态复杂，为便于调控以及顺利进入控水机构12的进流口20中，所述中心管14的外壁上设有多个矩形凸起结构9；所述矩形凸起结构9的长度方向与所述中心管14的轴向平行。多个所述矩形凸起结构9沿所述中心管14的周向均匀排布；相邻两个矩形凸起结构9之间形成入流凹槽。所述中心管14在所述入流凹槽下方设有多个缓流槽11。所述缓流槽11沿所述中心管14周向的宽度大于所述入流凹槽的宽度，且多个所述缓流槽11与多个所述入流凹槽沿所述中心管14轴向一一对齐。每个所述缓流槽11中设有一个所述控水机构12。

其中，经过筛管7后的地层流体在入流凹槽的引导下流动方向均被整流成沿中心管14轴向流动，确保流入控水机构12的流体状态保持稳定，以便对流体入流调节。同时，为防止流速过快，由于缓流槽11的槽宽大于入流凹槽，流体经入流凹槽进入缓流槽11时流速会降低，从而使得流体状态更加稳定。所述矩形凸起结构9还可以对外管13的内壁进行支撑。

为更好地调整流体状态，所述缓流槽11的靠近所述入流凹槽的端部设有多个沿周向排布的凸起块10。多个凸起块10安装于缓流槽11的入流口位置，流体经入流凹槽进入缓流槽11时被多个凸起块10阻挡整流，进行一次减速。多个凸起块10可以形状相同，也可以不同，具体的，凸起块10可以为矩形凸起块10。其中，容纳槽及控水机构12沿中心管14轴向位于多个凸起块10的下方，并位于缓流槽11沿沿周向宽度的中间位置。与上述矩形凸起结构9相似，凸起块10同样可以对外管13的内壁支撑。

在控水机构12中，所述进流口20位于所述控水机构12的上端且位于所述第一通道18的延长线上。如此，地层流体进入进流口20后可以依据惯性进入第一通道18中，进而可以快速进入旋流腔室15中形成旋流。流体经第一通道18进入旋流腔室15中形成旋流，其中，该第一通道18为直道，所述第一通道18可以沿与所述旋流腔室15相切方向通入所述旋流腔室15内。如此，第一通道18排出的流体经旋流腔室15的外缘进入旋流腔室15中，并向旋流腔室15中心的出流口16高速旋转运动，并在出流口16处形成较高的节流阻力。

在控水机构12中，旋流腔室15整体为圆盘结构，该旋流腔室15与中心管14的径向垂直。其中，旋流腔室为近似圆盘形，旋流腔室的光洁度和平整度要求较高。具体的，旋流腔室的内壁的平整度低于±0.001mm，表面粗糙度低于0.00016mm。

在旋流腔室15的中心位置设置所述出流口16(被中心线穿过)，旋流腔室15可以为扁圆柱结构，也可以设有出流口16的侧表面为锥面，如此，旋流腔室15的深度(或厚度)从外缘向中心逐渐加深，具体的，该锥面度数可以小于5度。出流口16被旋流腔室15的中心线穿过，位于旋流腔室15的侧表面的中心位置，出流口16的直径选取范围为1mm-4mm，具体的可以根据油田情况灵活选取指定。出流口16形成喷嘴构造，为具有较佳的节流效果，出流口16的锥度的选取范围为20±5度。

考虑到一般地层流体中不仅含有原油，而且通常含有水，为根据所控制的对应生产层位流体流量和物性的变化(比如原油和水的含量比例)，能够在不同的流量和物性下提供不同的阻力压降，具有更加的广泛的适用性。

基于地层流体中原油的粘性较大，而水的惯性较大，所述控水机构12上还可以设有连通所述进流口20和所述旋流腔室15的第二通道19。所述第二通道19沿直线延伸；所述第二通道19与所述第一通道18之间的夹角为锐角。可以看出，由于进流口20位于第一通道18的延长线上，该第二通道19相当于一分支通道，地层流体中惯性力大的流体(水)会在惯性作用下进入第一通道18中，再进入旋流腔室15，并在旋流腔室15中进行高速旋转，根据动量守恒定律，经过旋流腔室15旋转加速后再经出流口16产生较高的节流阻力，如此抑制该生产层中水的产出量。

同时，粘性力大的流体(油)会有一部分流体沿着第二通道19进入旋流腔室15，其中，通过第二通道19进入旋流腔室15的流体和经第一通道18进入旋流腔室15的流体在旋流腔室15中碰撞减速，无法形成高速旋转，进而生成的节流阻力较小，利于原油的产出。

通过设有第一通道18和第二通道19，可以使得该控水机构12自动适应流体的物性，根据具体的流体流量和物性提供不同的阻力压降，具有较强的适用性。如此使得该可开关调流控水装置6可以具有流体识别、流体转换和流体限制的作用，该可开关调流控水装置6基于预先估计的地层流体流动设计，可以根据流体组分及其性质自主地调节流体的流动。

在本实施方式中，所述第二通道19也可以大致沿与所述旋流腔室15相切方向通入所述旋流腔室15内。为更好地利用油的粘性力大于水的粘性力这一特点，更好地区分地层流体水和油所行走的通道，所述第一通道18的横截面积小于所述第二通道19的横截面积，如此，地层流体中粘性力大的部分流体(油)更偏向于进入第二通道19中，并在流出出流口16时具有较小的节流阻力，更易针对性的排出，提升产油量。考虑到，第一通道18和第二通道19通常为圆柱形通道，具体的，第一通道18的直径可以小于第二通道19的直径。

考虑到储层中通常含有天然气等气体，气体夹杂在地层流体中进入控水机构12中，地层流体经第一通道18进入旋流腔室15中后气体相较于液体难以在旋流腔室15中形成旋流，而会直接向出流口16移动，从而干扰液体的旋流状态，降低控水机构12的附加阻力效果，为避免气体的干扰，所述旋流腔室15内还设有整流结构；所述整流结构包括沿所述出流口16周向均匀排布的多个整流板17。在该整流板17的作用下，气体向出流口16运动时被整流板17遮挡，抑制气体向出流口16移动，从而降低气体对液体旋流的影响。具体的，如图4所示，整流板17可以为弧形板。4个整流板17沿出流口16周向均匀分布，并将出流口16包围，相邻2个整流板17之间的间隙供流体穿过进入出流口16。

在本实施方式中，控水机构12的结构如图3、图4所示，所述控水机构12(沿中心管14径向)具有相背对的外贴合面29和内贴合面34。所述出流口16位于所述内贴合面34上。其中，所述内贴合面34为平面，以与所述中心管14的外壁贴合，所述外贴合面29为圆弧表面，以与所述外管13的内壁贴合。在本实施方式中，控水机构12可以为分体构造，比如通过一矩形块体和具有所述圆弧表面的盖体沿径向盖合形成。

具体的，为方便控水机构12的安装，所述中心管14的外壁上设有安装所述控水机构12的容纳槽；所述流体通孔36设置于所述容纳槽的底壁上。所述内贴合面34与所述容纳槽的底壁贴合，并且所述出流口16与所述流体通孔36相对齐连通；所述进流口20位于所述容纳槽外。

在本实施方式中，考虑到当该生产层的产出液中含水率大幅度上升，控水机构12无法再起到很好的控水效果时为避免影响其他生产层的产油工作，该可开关调流控水装置6还设有开关组件。所述开关组件能够对所述流体通孔36向所述中心管14内输送流体进行开闭控制。在初始状态下，开关组件为打开状态，流体通孔36与中心管14内部相通并能向中心管14内部输送地层流体。当该生产层的产出液中含水率大幅度上升时关闭该开关组件，从而阻挡流体通孔36向中心管14内输送流体。该开关组件在中心管14内可以同心设置，也可以偏心设置，本申请并不作具体限定。

在本实施方式中，为避免干扰上下层位之间的原油开采，所述开关组件具有层位采油通道27和串通采油通道28。所述串通采油通道28将所述开关组件沿所述中心管14轴向贯通，如此，该串通采油通道28可以将上下层位连通，开关组件的开关状态不影响上下生产层的采油。所述层位采油通道27与所述流体通孔36相连通；所述开关组件能控制所述层位采油通道27与所述中心管14内部的通断。开关组件通过控制层位采油通道27与中心管14内部的通断，从而控制地层流体是否流入中心管14内部。

具体的，所述开关组件包括单向阀、开关阀、以及控制所述开关阀的控制机构；所述单向阀与所述层位采油通道27相连通，所述单向阀仅允许来自所述层位采油通道27流体向所述开关阀流动；所述开关阀能对流体的流出进行开关。通过设有该单向阀可以避免流体倒流，避免对其他层段的流体在油管4中的输送产生影响。

在本实施方式中，所述单向阀包括阀座35、以及第一阀芯21；所述阀座35的下端为封堵状态，所述层位采油通道27与所述阀座35内部相通。所述第一阀芯21位于所述阀座35的上端将所述阀座35的上端封堵；所述第一阀芯21能被沿所述阀座35的下端至所述阀座35的上端的作用力打开。

所述开关组件包括连接所述阀座35上端的外壳套32、以及位于所述外壳套32内的第二阀芯22；所述第二阀芯22能沿所述中心管14轴向滑动；所述外壳套32的壁上设有将所述外壳套32内外连通的排出通孔33；所述第二阀芯22具有将所述排出通孔33封堵的第一位置以及打开所述排出通孔33的第二位置。

如图2所示，为便于开关组件的安装，开关组件具有开关外壳31以及基座30。阀座35安装于基座30上，开关外壳31和基座30通过螺纹连接于中心管14内。阀座35安装于基座30上并被基座30将阀座35的下端封堵。层位采油通道27开设于基座30上，并在壁厚方向将基座30贯通。串通采油通道28沿轴向将基座30贯通。开关外壳31与外壳套32之间形成有环空，外壳套32上的排出通孔33与该环空相通，从而与中心管14内部相通。

其中，所述外套壳与阀座35之间形成有供第一阀芯21移动的空间，第二阀芯22位于第一阀芯21及其移动空间的上方。第一阀芯21可以为阀球，阀座35内可以设有连接第一阀芯21的弹性件(比如圆柱弹簧)，该弹性件施加弹性力(优选为拉力)使得第一阀芯21位于第一位置，当控水机构12的出流口16经层位连通通道输送液体进入阀座35内后，阀座35内的流体顶抵第一阀芯21直至第一阀芯21离开阀座35打开。

在优选的实施方式中，开关组件可以根据中心管14内的流体压力控制所述流体通孔36(或所述层位连通通道)与所述中心管14内部的通断。具体的，所述控制机构包括压力计26、处理器24、驱动机构23；所述压力计26与所述处理器24相连接；所述压力计26用于测量所述中心管14内的流体压力；所述处理器24根据所述压力计26测量的流体压力通过所述驱动机构23驱动所述第二阀芯22动作。如此，为实现开关组件的开关控制，可以在井外注水打压使得油管4(中心管14)中的压力达到开关组件的开启压力或关闭压力，从而实现控水工作的井外控制。

如图2所示，该开关组件还可以具有电源25，该电源25为所述处理器24、压力计26、驱动机构23供应电能，具体的，该电源25可以为电池。其中，压力计26安装于电源25的上方，电池安装于处理器24的上方，处理器24安装于驱动机构23的上方。驱动机构23可以为电机，该电机可以通过连杆机构带动第二阀芯22上下滑动。为具有较佳的使用寿命，避免流体腐蚀，该控水机构12以及开关组件的外表面(至少与流体接触的表面)采用具有高耐冲蚀性的金属材质。

综上所述，该可开关调流控水装置6通过设有控水机构12、开关组件，不仅能够根据流体流量自动调节所产生的附加阻力，减小油层非均质性的影响，均衡流入剖面，而且能够实现在不动管柱情况下，通过地面注水打压的方式打开或关闭开关组件，灵活实现不同生产层的打开或关闭，无需起下作业或进行管柱作业，该可开关调流控水装置6不仅结构简单，制造成本低，而且具有广泛应用价值。

请参阅图5，本实用新型另一种实施方式还提供一种控水完井采油管柱，该控水完井采油管柱包括：能下入套管2内的油管4；所述油管4的上端设有悬挂封隔器1；所述油管4在所述悬挂封隔器1的下方设有多个隔离封隔器5；所述隔离封隔器5用于将所述套管2与所述油管4之间的油套环空密封分隔；如上任一实施方式所述的可开关调流控水装置6；每相邻两个所述隔离封隔器5之间的油管4上串联有一个所述可开关调流控水装置6。

其中，悬挂封隔器1可以起到悬挂整个完井采油管柱的作用。隔离封隔器5将下部的套管2(机抽管柱)和采油管柱(油管4)隔离开，并分隔形成多个储层分段(生产层)。该控水完井采油管柱可以在先期完井的套管2内下入该控水完井采油管柱。并在该控水完井采油管柱内部打压使得多级隔离封隔器5坐封，再通过丢手工具丢手管柱。该控水完井管柱可以根据后期生产和修井要求起出井筒。

该控水完井采油管柱还可以设有多个扶正器3，该扶正器3可以在套管2内将该控水完井采油管柱扶正居中。所述控水完井采油管柱通过多个隔离封隔器5将井筒分为若干井段，从而将储层分为多个生产层，每个生产层对应一可开关调流控水装置6，从而实现分段控水以及完井投产。

本文引用的任何数字值都包括从下限值到上限值之间以一个单位递增的下值和上值的所有值，在任何下值和任何更高值之间存在至少两个单位的间隔即可。举例来说，如果阐述了一个部件的数量或过程变量(例如温度、压力、时间等)的值是从1到90，优选从20到80，更优选从30到70，则目的是为了说明该说明书中也明确地列举了诸如15到85、22到68、43到51、30到32等值。对于小于1的值，适当地认为一个单位是0.0001、0.001、0.01、0.1。这些仅仅是想要明确表达的示例，可以认为在最低值和最高值之间列举的数值的所有可能组合都是以类似方式在该说明书明确地阐述了的。

除非另有说明，所有范围都包括端点以及端点之间的所有数字。与范围一起使用的“大约”或“近似”适合于该范围的两个端点。因而，“大约20到30”旨在覆盖“大约20到大约30”，至少包括指明的端点。

披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。

多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。

应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照所附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。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为发明人没有将该主题考虑为所公开的实用新型主题的一部分。

Claims (15)

1.一种可开关调流控水装置，其特征在于，包括：

外管；

套设于所述外管内的中心管；所述中心管的管壁上设有通入其内部的流体通孔；

设置于所述外管与所述中心管之间的控水机构；所述控水机构具有旋流腔室、进流口、出流口、以及第一通道；所述旋流腔室的与所述中心管径向垂直的截面形状为圆形且中心线与径向平行；所述出流口连通所述旋流腔室和所述流体通孔；所述出流口位于所述旋流腔室的中心线上；所述第一通道将所述进流口与所述旋流腔室连通；所述第一通道的长度方向与所述中心管的轴向平行；所述第一通道通入所述旋流腔室内并使得输入所述旋流腔室的流体形成旋流；

设置于所述中心管内的开关组件；所述开关组件能够对所述流体通孔向所述中心管内输送流体进行开闭控制。

2.如权利要求1所述的可开关调流控水装置，其特征在于：所述进流口位于所述控水机构的上端且位于所述第一通道的延长线上；所述第一通道沿与所述旋流腔室相切方向通入所述旋流腔室内。

3.如权利要求2所述的可开关调流控水装置，其特征在于：所述控水机构上还设有连通所述进流口和所述旋流腔室的第二通道；所述第二通道沿直线延伸；所述第二通道与所述第一通道之间的夹角为锐角。

4.如权利要求3所述的可开关调流控水装置，其特征在于：所述第一通道的横截面积小于所述第二通道的横截面积。

5.如权利要求1所述的可开关调流控水装置，其特征在于：所述旋流腔室内还设有整流结构；所述整流结构包括沿所述出流口周向均匀排布的多个整流板。

6.如权利要求1所述的可开关调流控水装置，其特征在于：所述控水机构具有相背对的外贴合面和内贴合面；所述出流口位于所述内贴合面上；所述外贴合面为圆弧表面，以与所述外管的内壁贴合。

7.如权利要求6所述的可开关调流控水装置，其特征在于：所述中心管的外壁上设有安装所述控水机构的容纳槽；所述流体通孔设置于所述容纳槽的底壁上；所述内贴合面与所述容纳槽的底壁贴合，并且所述出流口与所述流体通孔相对齐连通；所述进流口位于所述容纳槽外；所述内贴合面为平面。

8.如权利要求1-7任一所述的可开关调流控水装置，其特征在于：所述开关组件具有层位采油通道和串通采油通道；所述串通采油通道将所述开关组件沿所述中心管轴向贯通；所述层位采油通道与所述流体通孔相连通；所述开关组件能控制所述层位采油通道与所述中心管内部的通断。

9.如权利要求8所述的可开关调流控水装置，其特征在于：所述开关组件包括单向阀、开关阀、以及控制所述开关阀的控制机构；所述单向阀与所述层位采油通道相连通，所述单向阀仅允许来自所述层位采油通道流体向所述开关阀流动；所述开关阀能对流体的流出进行开关。

10.如权利要求9所述的可开关调流控水装置，其特征在于：所述单向阀包括阀座、以及第一阀芯；所述阀座的下端为封堵状态，所述层位采油通道与所述阀座内部相通；所述第一阀芯位于所述阀座的上端将所述阀座的上端封堵；所述第一阀芯能被沿所述阀座的下端至所述阀座的上端的作用力打开；

所述开关组件包括连接所述阀座上端的外壳套、以及位于所述外壳套内的第二阀芯；所述第二阀芯能沿所述中心管轴向滑动；所述外壳套的壁上设有将所述外壳套内外连通的排出通孔；所述第二阀芯具有将所述排出通孔封堵的第一位置以及打开所述排出通孔的第二位置。

11.如权利要求10所述的可开关调流控水装置，其特征在于：所述控制机构包括压力计、处理器、驱动机构；所述压力计与所述处理器相连接；所述压力计用于测量所述中心管内的流体压力；所述处理器根据所述压力计测量的流体压力通过所述驱动机构驱动所述第二阀芯动作。

12.如权利要求11所述的可开关调流控水装置，其特征在于：所述中心管外在所述外管的上方还套设有筛管；所述筛管的下端连接所述外管的上端。

13.如权利要求9-12任一所述的可开关调流控水装置，其特征在于：所述中心管的外壁上设有多个矩形凸起结构；所述矩形凸起结构的长度方向与所述中心管的轴向平行；多个所述矩形凸起结构沿所述中心管的周向均匀排布；相邻两个矩形凸起结构之间形成入流凹槽；所述中心管在所述入流凹槽下方设有多个缓流槽；所述缓流槽沿所述中心管周向的宽度大于所述入流凹槽的宽度，且多个所述缓流槽与多个所述入流凹槽沿所述中心管轴向一一对齐；每个所述缓流槽中设有一个所述控水机构。

14.如权利要求13所述的可开关调流控水装置，其特征在于：所述缓流槽的靠近所述入流凹槽的端部设有多个沿周向排布的凸起块。

15.一种控水完井采油管柱，其特征在于，包括：

能下入套管内的油管；所述油管的上端设有悬挂封隔器；所述油管在所述悬挂封隔器的下方设有多个隔离封隔器；所述隔离封隔器用于将所述套管与所述油管之间的油套环空密封分隔；

如权利要求1-14任一所述的可开关调流控水装置；每相邻两个所述隔离封隔器之间的油管上串联有一个所述可开关调流控水装置。