CN212716548U - 一种自动流入控水装置 - Google Patents

Abstract

一种自动流入控水装置，该自动流入控水装置包括：基管；自适应内流控制机构，安装在该基管上，包括自适应内流控制器和自适应外套，该自适应内流控制器上设置有用于连通该基管内外的通道，对应流经该自适应内流控制器的流体粘度不同，调整该通道的开度以自动限制流量；流入控制机构，套装在该基管上并与该自适应外套连接；增产流入控制机构，安装在该基管上，包括增产套筒和增产流入控制器，该增产流入控制器上设置有用于连通该基管内外的增产通道，根据生产压差或设定指定开启压差，控制开启或关闭该增产通道；以及流体注入单向流动器，用于保障从井口注入的液体只能单方向从该基管内流入地层。

Description

一种自动流入控水装置

技术领域

本实用新型涉及一种水平井控水技术，特别是一种可增产可注液的自动流入控水装置。

背景技术

在现在的石油、天然气开采过程中，水平井因产液量高，生产压差小，流动阻力小等优点，得到大量开发应用。水平井具有流动产液剖面不均衡的特点，随着开采时间的延长，这种不均衡流动剖面会导致过早见水，降低井的寿命，影响井的生产能力。

现有水平井控水技术采用两种方式:一种是先找水再控水的被动控水方式，这种方式在生产状态下进行，施工工艺复杂，技术要求高、工序多，作业难度大。一旦发生水锥进时，这种控水方式就会失效；第二种是采用流入控制工具控水，通过防砂过滤和节流调节延长水平井段均衡压降，能够抑制底水和边水水脊运动不均衡的现象，从而发挥整个水平段的生产能力、延长水平井的寿命。但有些技术必须事先得到油井数据来设计并进行现场的调节，受到结构限制，这些控水技术难以实现整个周期的控水。

在部分油气田应用中，需要前期进行高效控水，后期可进行高产提液控水，同时后期还能进行注酸增产作业，目前现有的自动流入控水筛管不能实现综合提产的目标，后期也不能有效注酸增产或注水等操作，因此不能最大化提高生产效率。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的上述缺陷，提供一种可增产可注液的自动流入控水装置。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种自动流入控水装置，其中，包括：

基管，一端通过油管与地面连通，所述基管串联的管柱另一端安装用于引导管柱下入并密封的引鞋；

自适应内流控制机构，包括自适应内流控制器和自适应外套，所述自适应内流控制器安装在所述基管上，所述自适应外套对应于所述自适应内流控制器套装在所述基管外，所述自适应内流控制器上设置有用于连通所述基管内外的通道，对应流经所述自适应内流控制器的流体粘度不同，调整所述通道的开度以自动限制流量；

流入控制机构，套装在所述基管上并与所述自适应外套连接；

增产流入控制机构，包括增产套筒和增产流入控制器，所述增产流入控制器安装在所述基管上，所述增产套筒对应于所述增产流入控制器套装在所述基管上并与所述流入控制机构连接，所述增产流入控制器上设置有用于连通所述基管内外的增产通道，所述增产流入控制器根据生产压差或设定指定开启压差，控制开启或关闭所述增产通道；以及

流体注入单向流动器，用于保障从井口注入的液体只能单方向从所述基管内流入地层。

上述的自动流入控水装置，其中，还包括用于防砂的筛管，安装在所述基管上。

上述的自动流入控水装置，其中，所述流体注入单向流动器安装在所述基管或所述筛管上。

上述的自动流入控水装置，其中，所述自适应内流控制器包括阀体和安装在所述阀体内的碟片，所述通道设置在所述阀体上，对应流经所述阀体的流体粘度不同，调整所述碟片与所述阀体的相对位置以控制所述通道的开度。

上述的自动流入控水装置，其中，所述流入控制机构包括支撑导流盘、可旋转的均衡盘和锁紧螺母，所述支撑导流盘上设置有过流槽和导流管，所述均衡盘上相应设置有节流孔，通过旋转所述均衡盘调节所述节流孔与所述导流管的相对位置以控制所述过流槽的过流量，所述锁紧螺母用于锁紧所述均衡盘。

上述的自动流入控水装置，其中，所述节流孔上设置有钨合金油嘴。

上述的自动流入控水装置，其中，所述增产流入控制器包括阀体、浮动碟片、条件控制阀和增产外壳，所述浮动碟片设置在所述阀体内，所述增产外壳安装在所述阀体上，所述条件控制阀设置在所述增产外壳与所述阀体之间，所述增产外壳上设置有与所述阀体连通的增产通孔。

上述的自动流入控水装置，其中，所述阀体包括上壳、下壳和外壳，所述上壳和下壳分别安装在所述外壳上，所述浮动碟片设置在所述上壳和下壳之间，所述上壳设置有上通孔，所述下壳设置有下通孔，所述增产通孔、上通孔和下通孔共同形成所述增产通道。

上述的自动流入控水装置，其中，所述增产套筒和筛管之间还设置有流入调节环。

本实用新型的有益功效在于：

本实用新型针对现有技术的缺陷，生产全周期可控水可增产可注液，能根据流体特征自动控制流体的流入，平衡产液剖面，实现简单、易操作的主动控水、稳油生产,其控水增油作用覆盖了整个油井的生产周期，同时后期能根据作业者要求，提高产液量，也可以注酸增产，无需增产可自动关闭增产通道。

以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述，但不作为对本实用新型的限定。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的井下管柱设置示意图；

图2为本实用新型一实施例的自动流入控水装置结构示意图(常规限流状态)；

图3为本实用新型一实施例的自动流入控水装置结构示意图(增产限流状态)；

图4本实用新型一实施例的自动流入控水装置结构示意图(注液状态)；

图5本实用新型一实施例的增产流入控制器结构示意图。

其中，附图标记

1 地面

2 油管

3 顶部封隔器

4 井眼

5 自动流入控水装置

51 基管

52 自适应内流控制机构

521 自适应外套

522 自适应内流控制器

53 流入控制机构

54 增产流入控制机构

541 增产套筒

542 增产流入控制器

5421 条件控制阀

5422 增产外壳

5423 上壳

5424 浮动碟片

5425 下壳

5426 外壳

55 流体注入单向流动器

56 流入调节环

57 筛管

6 中间封隔器

7 引鞋

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的结构原理和工作原理作具体的描述：

参见图1及图2，图1为本实用新型一实施例的井下管柱设置示意图，图2为本实用新型一实施例的自动流入控水装置5结构示意图(常规限流状态)。本实用新型的自动流入控水装置5可增产可注液，是多根连接在一起，组合下入到井内，整个管柱通过油管2与地面1连通，顶部封隔器3和中间封隔器6 (如裸眼封隔器或连续封隔体)根据井况把井眼4分成多段，引鞋7引导管柱下入并密封。该自动流入控水装置5包括：基管51，一端通过油管2与地面1 连通，所述基管51的另一端安装用于引导管柱下入并密封的引鞋7；自适应内流控制机构52(是核心部分，即Autonomous inflow control device，简称AICD)，包括自适应内流控制器522和自适应外套521，所述自适应内流控制器522嵌入安装在所述基管51上，是连通管内与管外流体的通道，所述自适应外套521对应于所述自适应内流控制器522套装在所述基管51外，所述自适应内流控制器522上设置有用于连通所述基管51内外的通道，依据伯努力方程中流体动态压力与局部压力损失之和恒定的原理，对应流经所述自适应内流控制器522的流体粘度不同的变化，通过控制阀体内碟片的开度调整所述通道的开度以自动限制流量，主体结构以钨碳硬质合金等耐磨进行加工制造，具有耐温、耐压、抗腐蚀的优点。可根据油藏信息及产能目标更改AICD数量；流入控制机构53，套装在所述基管51上并与所述自适应外套521连接；增产流入控制机构54，包括增产套筒541和增产流入控制器542，所述增产流入控制器542安装在所述基管51上，所述增产套筒541对应于所述增产流入控制器542套装在所述基管51上并与所述流入控制机构53连接，所述增产流入控制器542上设置有用于连通所述基管51内外的增产通道，所述增产流入控制器542根据生产压差或设置指定开启压差，控制开启或关闭所述增产通道；以及流体注入单向流动器55，用于保障从井口注入的液体只能单方向从所述基管51内部流向外部，进入地层，是一种单向流动阀，生产时可自动关闭。从井口注入的流体可以是酸液，也可以是水等流体，实现解堵或注水调剖等功能。其中，自适应内流控制器522、增产流入控制器542和流体注入单向流动器55 的数量和在基管51上的位置可以根据需要设置，并不限于图示位置，即其数量可根据需求增减，相互之间的位置也可以互换。

本实施例中，还可包括用于防砂的筛管57，安装在所述基管51上。筛管 57包括套装在基管51上的过滤套筒。过滤套筒包括外保护套、过滤套和内保护套。过滤套由多层过滤网组成，过滤网孔眼尺寸可根据地层实际资料设置，并按一定规律排布以满足各种油藏要求。如果该井不需要防砂，该筛管57可以不安装。其中，所述流体注入单向流动器55可安装在所述基管51或所述筛管57上，可根据作业要求改变流体注入单向流动器55数量。该流体注入单向流动器55可以安装在包括过滤段的多个位置。所述增产套筒541和筛管57 之间还可设置有流入调节环56。所述自适应内流控制器522包括阀体和安装在所述阀体内的碟片，所述通道设置在所述阀体上，对应流经所述阀体的流体粘度不同，调整所述碟片与所述阀体的相对位置以控制所述通道的开度。所述流入控制机构53(ICD)包括支撑导流盘、可旋转的均衡盘和锁紧螺母，所述支撑导流盘上设置有过流槽和导流管，所述均衡盘上相应设置有节流孔，通过旋转所述均衡盘调节所述节流孔与所述导流管的相对位置以控制所述过流槽的过流量，所述锁紧螺母用于锁紧所述均衡盘。所述节流孔上可设置有钨合金油嘴。作业前可根据需要旋转均衡盘调节堵孔数量来控制筛管57过流量，然后用锁紧螺母锁紧均衡盘。

参见图2-图4，图2为本实用新型一实施例的自动流入控水装置5结构示意图(常规限流状态)，图3为本实用新型一实施例的自动流入控水装置5 结构示意图(增产限流状态)，图4本实用新型一实施例的自动流入控水装置 5结构示意图(注液状态)。常规限流生产时，其流入路径为，地层流体流经筛管57的过滤套(不防砂地层可以不设置筛管57)，经过筛管57过滤后的流体进入流入调节环56，再流经增产套筒541，再通过流入控制机构53，再进入自适应外套521内腔，经过自适应内流控制器522调控后进入基管51内部，最后流出到地面1。当需要增产的时候，通过提高生产压差或其它方式打开增产流入控制机构54，流体从自适应内流控制器522和增产流入控制器542 两个位置进入基管51内部，然后生产到地面1。根据需求提高产能。当需要向地层注液时，其注液路径为，地面1液体经过注入管柱进入流体注入单向流动器55，然后再流经筛管57的过滤套，挤入到地层，完成注入操作。

参见图5，图5本实用新型一实施例的增产流入控制器542结构示意图。增产流入控制器542可与自适应内流控制器522结构相同，不同在于增产流入控制器542流入孔径较大，产能较高，并且能根据生产压差或其它控制条件调节AICD开关。例如，加工增产流入控制器542时可以设定指定开启压差，当生产压力大于开启压差，该增产流入控制器542可打开，进行自动流入控制状态，能提高油井产液能力。当生产压力小于开启压力时，该增产流入控制器 542自动关闭。可根据油藏信息及产能目标更改增产流入控制器542数量。本实施例的所述增产流入控制器542包括阀体、浮动碟片5424、条件控制阀5421 和增产外壳5422，所述浮动碟片5424设置在所述阀体内，所述增产外壳5422 安装在所述阀体上，所述条件控制阀5421设置在所述增产外壳5422与所述阀体之间，是一种弹性变形元件，本实施例是弹性复位圆盘，不限于图示结构，也可以是弹簧复位结构等其它根据条件变化的结构，所述增产外壳5422上设置有与所述阀体连通的增产通孔，条件控制阀5421呈打开状态时，流体通过该增产通孔的开孔处流入。受到外压条件下，该弹性复位圆盘变形，与增产外壳5422通孔的入口端脱离，保持增产流入控制器542呈打开状态，当外压条件撤销以后，弹性复位圆盘复原，与增产外壳5422通孔的入口端结合密封，保持增产流入控制器542呈关闭状态。增产外壳5422与条件控制阀5421共同作用，决定增产流入控制器542打开或关闭。其中，所述阀体包括上壳5423、下壳5425和外壳5426，所述上壳5423和下壳5425分别安装在所述外壳5426上，所述浮动碟片5424设置在所述上壳5423和下壳5425之间，浮动碟片5424 是AICD流量控制元件，根据流体粘度性质特征等，调整碟片位置可限制流体流入。所述上壳5423设置有上通孔，所述下壳5425设置有下通孔，所述增产通孔、上通孔和下通孔共同形成所述增产通道。正常情况下，该条件控制阀 5421与增产外壳5422处于密封状态，流体不能流入。当受到压力或其它条件变化时，条件控制阀5421会变形，与增产外壳5422脱离，流体可自增产外壳5422的通孔进入增产流入控制器542内部。该增产流入控制器542具有大流量通道，具有一定的AICD限流作用。

本实用新型的自动流入控水装置5可进行整个油井的生产周期内的控水，其中图2-图4中的虚线箭头所指分别是对应生产状态时流体的流向，该控水装置在常规限流生产时(参见图2)，地层流体通过流入调节环56，进入增产流入控制机构54的增产套筒541与基管51之间的流道，通过流入控制机构 53自动流入自适应内流控制机构52，并通过自适应内流控制器522调控后进入基管51内部后流出到地面1；在增产生产时(参见图3)，通过提高生产压差或其它方式打开增产流入控制机构54，流体可经过筛管57的过滤(不防砂地层可以去掉筛管57)，流入调节环56，进入所述增产流入控制机构54的增产套筒541与所述基管51之间的流道，提高生产压差可以打开所述增产流入控制机构54的增产流入控制器542，流体通过所述增产流入控制器542进入所述基管51内并流出到地面1；流体同时自所述增产套筒541与基管51之间的流道通过所述流入控制机构53流入所述自适应内流控制机构52，并通过所述自适应内流控制器522进入所述基管51内部后流出到地面1，并可在增大产能的同时控水；在需要向地层注液时(参见图4)，流体通过所述基管51 注入到流体注入单向流动器55，由所述流体注入单向流动器55流经所述流入调节环56，并通过筛管57的过滤套挤入到地层，完成注入操作。

本实用新型具有以下优点：

1.该控水装置的控水功能覆盖了整个油井的生产周期，包括油井生产早期和生产中后期，提高了地层原油采收率；

2.该控水装置可根据应用需求，进行后期增产措施，满足日产大于20000 桶/天，无需高产时，增产流入装置自动关闭，普通AICD控水筛管无法实现该产能目标；

3.该控水装置可根据实际应用需求，实现后期注酸注水等作业。

当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种自动流入控水装置，其特征在于，包括：

基管，一端通过油管与地面连通，所述基管串联管柱的另一端安装用于引导管柱下入并密封的引鞋；

自适应内流控制机构，包括自适应内流控制器和自适应外套，所述自适应内流控制器安装在所述基管上，所述自适应外套对应于所述自适应内流控制器套装在所述基管外，所述自适应内流控制器上设置有用于连通所述基管内外的通道，对应流经所述自适应内流控制器的流体粘度不同，调整所述通道的开度以自动限制流量；

流入控制机构，套装在所述基管上并与所述自适应外套连接；

增产流入控制机构，包括增产套筒和增产流入控制器，所述增产流入控制器安装在所述基管上，所述增产套筒对应于所述增产流入控制器套装在所述基管上并与所述流入控制机构连接，所述增产流入控制器上设置有用于连通所述基管内外的增产通道，所述增产流入控制器根据生产压差或设定指定开启压差，控制开启或关闭所述增产通道；以及

流体注入单向流动器，所述流体注入单向流动器保障从井口注入的液体只能单方向从所述基管内流入地层。

2.如权利要求1所述的自动流入控水装置，其特征在于，还包括用于防砂的筛管，安装在所述基管上。

3.如权利要求2所述的自动流入控水装置，其特征在于，所述流体注入单向流动器安装在所述基管或所述筛管上。

4.如权利要求1、2或3所述的自动流入控水装置，其特征在于，所述自适应内流控制器包括阀体和安装在所述阀体内的碟片，所述通道设置在所述阀体上，对应流经所述阀体的流体粘度不同，调整所述碟片与所述阀体的相对位置以控制所述通道的开度。

5.如权利要求1、2或3所述的自动流入控水装置，其特征在于，所述流入控制机构包括支撑导流盘、可旋转的均衡盘和锁紧螺母，所述支撑导流盘上设置有过流槽和导流管，所述均衡盘上相应设置有节流孔，通过旋转所述均衡盘调节所述节流孔与所述导流管的相对位置以控制所述过流槽的过流量，所述锁紧螺母用于锁紧所述均衡盘。

6.如权利要求5所述的自动流入控水装置，其特征在于，所述节流孔上设置有钨合金油嘴。

7.如权利要求1、2或3所述的自动流入控水装置，其特征在于，所述增产流入控制器包括阀体、浮动碟片、条件控制阀和增产外壳，所述浮动碟片设置在所述阀体内，所述增产外壳安装在所述阀体上，所述条件控制阀设置在所述增产外壳与所述阀体之间，所述增产外壳上设置有与所述阀体连通的增产通孔。

8.如权利要求7所述的自动流入控水装置，其特征在于，所述阀体包括上壳、下壳和外壳，所述上壳和下壳分别安装在所述外壳上，所述浮动碟片设置在所述上壳和下壳之间，所述上壳设置有上通孔，所述下壳设置有下通孔，所述增产通孔、上通孔和下通孔共同形成所述增产通道。

9.如权利要求2或3所述的自动流入控水装置，其特征在于，所述增产套筒和筛管之间还设置有流入调节环。

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