CN217632385U - 可调式迷宫流道控流筛管 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可调式迷宫流道控流筛管，包括：液控滑套机构、迷宫式流入控制器和筛管本体。筛管外布置有液控管线，由井口经液控管线向液控滑套机构每打一次压，则旋转滑套回转一个角度，从而改变迷宫流道开通的通孔数，即实现控流筛管开度的调节，亦可将其完全关闭。如果井口多次打压，则可循环式调节筛管开度。每口水平井的生产管柱配置2至6根液控管线，每根液控管线控制1至3根筛管，通常与盲管、管外封隔器配合使用，可井口调控最长300米的水平投产段流入剖面，进行实时找水、控水和堵水作业。

Description

可调式迷宫流道控流筛管

技术领域

本实用新型涉及石油开采技术领域中的水平井防砂筛管控流能力的实时调整，特别涉及一种可调式迷宫流道控流筛管。

背景技术

水平井被广泛应用于薄层、阶梯层等复杂油层的开采，许多目标层位表现出较强的底水特征。在开采过程中，由于存在油层非均质性和“跟-趾效应”影响，水平油藏投产段无法做到均衡供液，会引导油层底水非均匀上升。导致水平井见水时间早，产液含水率上升过快。生产效益受到严重负面影响。

为解决上述问题，国内外相关领域专家学者开发出诸多水平井堵水和控水技术，其中，带流入控制器筛管完井技术应用最为广泛。该技术首次于上世纪90 年代由NorskHydro公司在挪威北海的Troll油田使用，应用结果表明流入控制器显著提高了大位移水平井的日产油量。到目前为止，流入控制器主要有4种类型，其特点和缺点包括：

（1）常规型流入控制器（ICD），相关专利如201020046771.1。其结构简单，工作可靠性高，但工具入井后节流开度不可调，针对油和水的控流强度不具备选择性，当底水突破后，ICD几乎失去控流能力，且无法关闭水淹井段；

（2）自调节式流入控制器（AICD），相关专利如201810538577.6、201811243515.9和201610890102.4。AICD拥有特殊旋流流道，针对不同粘度流体具备不同控流强度。然而根据现场应用效果，AICD在过流流体含水率小于60%工况下可发挥良好功效，若含水率过高，则控流能力显著降低，且无法关闭水淹井段；

（3）常规型流入控制阀（ICV）。即具备完全关闭功能的流入控制器，以应对局部井段产液含水率过高的工况，其开闭状态由地面人工操控。操控方式分为两种：连续油管端部连接专用开关工具入井操控，相关专利如201710294013.8和201710559000.9，缺点是需要停泵之后上作业措施，工作量较大，操控耗时较长，未实现商业化应用；建立地面与井下通讯系统，根据井下传感器反馈信息作出调整方案，实时操控流入控制器的开度和开闭状态，属于智能完井技术范畴，相关专利如US20190145248A1（无线通讯）和US20160170417A1（井下电缆有线通讯），缺点是地面、地下配套设备较为复杂，价格昂贵，目前国内暂无应用；

（4）自调节式流入控制阀（AICV）。主要分为两种：AICD和ICV集成，相关专利如201410638607.2，ICV部件通过专用开关工具入井操控，实现阀开闭功能，AICD部件专门负责控流，缺点是操控ICV工作量大，作业成本高原因未实现商业化应用；在控制阀内设置阀片和弹簧，通过阀片两侧流压和弹簧伸缩作用，自动调节阀开度，在流入流体粘度极低工况下可实现阀关闭，相关专利如201080054908.0和US20120872，缺点是阀片和弹簧是持续运动部件，其长期工作易材料疲劳导致可靠性不高。

为此，针对目前筛管技术性能的不足，提出一种新型控流筛管技术，并与之集成的流入控制阀工艺。其具备可实时调控，工作可靠性高以及结构简单等优点的新型控流筛管工艺技术。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术中的不足，提供一种可调式迷宫流道控流筛管。

由井口经液控管线向液控滑套机构打液压，打一次压可以调节一次筛管的开度，亦可将其完全关闭，通过多次打压循环式调节筛管流通能力，从而实现井口调控水平井投产段流入剖面，进行实时找水、控水和堵水作业。

其技术方案如下：

一种可调式迷宫流道控流筛管，主要由上接头1、液控管线2、通液螺栓3、开关机构外套4、密封胶圈5、动作活塞6、压缩弹簧7、滑轨销钉8、旋转滑套9、定位销钉10、迷宫流道11、迷宫流道外套12、筛管中心管13、中心导管14、防砂毡网15、外保护管16和下接头17组成。

上接头1一侧加工有一带内螺纹的凸台104，在下部台阶上加工有一个与凸台104连通的通孔105。液控管线(2)可通过通液螺栓(3)安装于凸台104上，液控管线(2)可贴附在生产管柱外壁延伸至井口。开关机构外套4与上接头1螺纹紧固连接，动作活塞6安装于上接头1和开关机构外套4环空之间，其内孔安装一压缩弹簧7，其下部安装有旋转滑套9。滑轨销钉8插装于动作活塞6的通孔61内，其内端插入旋转滑套9的滑轨槽91内，此端可以在此槽内滑行运动。另一端插入开关机构外套4的滑动内槽43内，此端可以在此槽内做轴向运动。迷宫流道11于开关机构外套4下螺纹42紧固连接，其定位孔116与开关机构外套4的通孔44同轴时安装定位销钉10。安装销钉可使得迷宫流道11的通孔阵列112与旋转滑套9的某列的通孔阵列96相对应。迷宫流道11下部安装筛管组件（含筛管中心管13、防砂毡网15、外保护管16），中心导管14、安装于筛管中心管13的内孔处。筛管中心管13下部安装下接头17。

当井口向液控管线2注入高压液体，液体通过通液螺栓3内孔301进入上接头1的通孔105进入动作活塞6上表面并推动其克服压缩弹簧7作用力下行。由于滑轨销钉8安装于动作活塞6的通孔31内所以同时下行，因其外端受动作机构外套4之滑动内槽43的约束，所以动作活塞6只有轴向移动唯一自由度。初始滑轨销钉8内侧端位于旋转滑套9楔形轨道槽91内的顶端a处，活塞下行过程中，滑轨销钉8作用于轨道槽91的槽壁c上，迫使旋转滑套9回转一个角度。当活塞6下行到下死点时，滑轨销钉8内侧端位于轨道槽91底端b处。井口泄压后，动作活塞6受压缩弹簧7作用力上行。回程过程中，滑轨销钉8作用于轨道槽91的槽壁d上，迫使旋转滑套9再次回转一个角度，滑轨销钉8轨道槽91内的下一顶端a′处，完成一个转角动作。本例一个转角动作，旋转滑套9回转60°。在旋转滑套9回转之前，迷宫流道11的通孔阵列112与旋转滑套9的通孔阵列96相互对正并沟通。当旋转滑套9回转以后，迷宫流道11的通孔阵列112与旋转滑套9的通孔阵列95相互对正并沟通。由于通孔阵列95的孔数比通孔阵列96少一个，使得油层产出流体在迷宫流道内流动的有效长度增加，筛管开度相应减小，其控流强度随之增大。以此类推，井口每打一次液压，旋转滑套9就回转一个角度，对正沟通的孔数依次递减，筛管开度则依次减小，当旋转至通孔阵列95与通孔阵列92之间的位置时，由于该位置无孔，使得筛管完全关闭。如果继续打压，筛管开度则回到通孔阵列96对正沟通时的初始状态，从而实现循环式调节筛管的开度。每口水平井的生产管柱可配置2至6根液控管线，每根液控管线可控制1至3根筛管，井口设置集成控制面板，通过打液压方式实时操控筛管节流开度。如果将本实用新型与盲管、封隔器配合使用，可实时调控最大长度为300米的水平投产段流入剖面。

本实用新型的有益效果是：

相比ICD，本实用新型可在生产过程中调节筛管开度，适应不同生产阶段的控流要求；相比ICD和AICD，本实用新型可将筛管完全关闭，具备在局部井段水淹之后实施堵水作业的能力；相比入井操控式ICV和AICV，本实用新型可在不停泵持续生产条件下方便快捷地操控筛管开度，实现实时找水、控水和堵水作业；相比国外同类ICV产品，本实用新型无需复杂且昂贵的电气化井下操控系统、通讯系统和传感系统，其结构简单可靠，使用成本低廉。本实用新型非常适合国内东部老油田水平井产油量低，产液含水率高，细粒固相颗粒含量高的作业工况。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图

图2为本实用新型所提供的上接头结构示意图

图3为本实用新型所提供的液控管线结构示意图

图4为本实用新型所提供的通液螺栓结构示意图

图5为本实用新型所提供的开关机构外套结构示意图

图6为本实用新型所提供的动作活塞结构示意图

图7为本实用新型所提供的旋转滑套结构示意图

图8为本实用新型所提供的迷宫流道结构示意图

图9为本实用新型所提供的迷宫流道外套结构示意图

图10为本实用新型所提供的筛管中心管结构示意图

图11为本实用新型所提供的中心导管结构示意图

图12为本实用新型所提供的外保护管结构示意图

图13为本实用新型所提供的下接头结构示意图

图14为本实用新型所提供的水平井筒筛管集合配置示意图

图中：

1-上接头，2-液控管线，3-通液螺栓，4-开关机构外套，5-密封胶圈，6-动作活塞，7-压缩弹簧，8-滑轨销钉，9-旋转滑套，10-定位销钉，11-迷宫流道，12-迷宫流道外套，13-筛管中心管，14-中心导管，15-防砂毡网，16-外保护管，17-下接头，104-凸台，105-通孔，102-外螺纹，41-内螺纹，61-通孔，43-滑动内槽，42-内螺纹，114-外螺纹。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。

实施例一：

可调式迷宫流道控流筛管，包括上接头1、液控管线2、通液螺栓3、开关机构外套4、动作活塞6、压缩弹簧7、滑轨销钉8、旋转滑套9、定位螺钉10、迷宫流道11、迷宫流道外套12、筛管中心管13、中心导管14、防砂毡网15、外保护管16、下接头17组成。

上接头1为一回转体，外侧加工一带内螺纹的凸台104，在下部台阶上加工有一个与凸台104连通的通孔105。

液控管线2通过通液螺栓3安装在该凸台上，其外螺纹102与开关机构外套4的内螺纹41紧固连接。

动作活塞6安装于上接头1与开关机构外套4之间并呈滑动配合，压缩弹簧7安装于上接头1和动作活塞6的环空内，两个滑轨销钉8分别安装于动作活塞6的通孔61内，滑轨销钉8的内端插入旋转滑套9的滑轨槽91内的顶端a处，另一端处于开关机构外套4的滑动内槽43内，开关机构外套4下部内螺纹42与迷宫流道11的上部外螺纹114紧固连接，其内孔与旋转滑套9的下部筒轴呈滑动配合，定位螺钉10安装于开关机构外套4的通孔44和迷宫流道11的定位孔116同轴处。

迷宫流道11的螺纹115与迷宫流道外套12的上螺纹121紧固连接，迷宫流道外套12的下螺纹122与筛管中心管13的内螺纹131紧固连接，筛管中心管13的内螺纹132与中心导管14的外螺纹141紧固连接，中心导管14的外螺纹134与下接头17的内螺纹171紧固连接，防砂毡网15缠绕在筛管中心管13外围，外保护管16套在防砂毡网15外围，密封胶圈5分别安装在上接头1的密封槽103和动作活塞6的密封槽62和63内。

如图2，上接头1为一回转体，上端加工有标准石油锥形内螺纹101，中部加工有平式外螺纹102和一个密封圈槽103，外侧加工一带内螺纹的凸台104，在下部台阶上加工有一个与凸台104连通的通孔105。

如图3，液控管线2为一细长高压管线，端部为一环空结构201。

如图4，通液螺栓3为一空心螺杆，加工有通孔301。

如图5，开关机构外套4为一回转体，上下两端分别加工有内螺纹41、44，内侧加工有2条相互180°的滑槽43，下部加工有定位通孔44。

如图6，动作活塞6为一回转体，上部加工有外密封槽62和内密封槽63，下部加工有相对应的通孔61。

如图7，旋转滑套9为一回转体，上部外侧加工有若干连续的楔形轨道槽91（本例为6组，相互间隔60°），下部筒壁上加工有围绕轴心相对于楔形轨道槽91的5组通孔阵列92～96，数目1～5个依次递增。

如图8，迷宫流道11为一回转体，外侧加工有环形迷宫流道111，一侧加工有通孔阵列112，通孔阵列112两侧各加工有若干流道通槽113，上部分别加工有外螺纹114、115，上部加工有定位内螺纹116，顶端加工有一个凹台117。

如图9，迷宫流道外套12为一回转体，上部加工有内螺纹121，下部加工有外螺纹122。

如图10，筛管中心管13为一回转体，上部加工有内螺纹131、132，上部凹台台阶处径向加工有若干通孔133，下部加工有外螺纹134，回转体筒壁加工有通孔阵列135。

如图11，中心导管14为一回转体，上部加工有外螺纹141。

如图12，外保护管16为一薄璧筒，筒身加工有通孔阵列161。

如图13，下接头17为一带有标准石油公扣的回转体，上部加工有内螺纹171

实施例二：

请参阅图1-14，一种可调式迷宫流道控流筛管，包括上接头、液控管线、通液螺栓、开关机构外套、密封胶圈、动作活塞、压缩弹簧、滑轨销钉、旋转滑套、定位销钉、迷宫流道、迷宫流道外套、筛管中心管、中心导管、防砂毡网、外保护管和下接头。

所述上接头、开关机构外套、迷宫流道外套、外保护管和下接头自上而下顺次螺纹连接。

如图2所示，上接头端部加工有环台，环台一侧加工有一中空带内螺纹的凸台，环台下端面上加工有一个与凸台连通的通孔。

如图3所示，液控管线端部设有环形接头，环形接头呈圆环形，中部为通孔，围绕通孔开设有环槽，环槽与液控管线的管路连通。

如图4所示，通液螺栓一端加工有外螺纹，另一端加工有螺帽，内部中空，螺帽和外螺纹之间留有一端光滑外壁，所述光滑外壁上开设有通孔，光滑外壁与所述环形接头中部的通孔间隙配合。

通液螺栓穿过所述环形接头中部的通孔与所述凸台的内螺纹螺纹连接，液控管线通过环形接头内的环槽、开设于光滑外壁的通孔与通液螺栓内部的中空连通；液控管线另一端可通过管柱直接延伸至井口。

如图5所示，开关机构外套与上接头螺纹紧固连接，动作活塞安装于上接头和开关机构外套环空之间，其内孔安装一压缩弹簧，其下部安装有旋转滑套。

滑轨销钉插装于动作活塞的通孔内，其内端插入旋转滑套的滑轨槽内，此端可以在此槽内滑行运动；其外端插入开关机构外套的滑动内槽内，此端可以在此槽内做轴向运动。

迷宫流道与开关机构外套下螺纹紧固连接，其定位孔与开关机构外套的通孔同轴时安装定位销钉。安装销钉可使得迷宫流道的通孔阵列与旋转滑套的某列的通孔阵列相对应。迷宫流道下部安装筛管组件（含筛管中心管、防砂毡网、外保护管），中心导管、安装于筛管中心管的内孔处。筛管中心管下部安装下接头。

本实用新型的目的是这样来达到的：

当井口向液控管线注入高压液体，液体通过通液螺栓内孔进入上接头的通孔进入动作活塞上表面并推动其克服压缩弹簧作用力下行。由于滑轨销钉安装于动作活塞的通孔内所以同时下行，因其外端受动作机构外套之滑动内槽的约束，所以动作活塞只有轴向移动唯一自由度。初始滑轨销钉内侧端位于旋转滑套楔形轨道槽内的顶端a处，活塞下行过程中，滑轨销钉作用于轨道槽的槽壁c上，迫使旋转滑套回转一个角度。当活塞下行到下死点时，滑轨销钉内侧端位于轨道槽底端b处。井口泄压后，动作活塞受压缩弹簧作用力上行返程。回程过程中，滑轨销钉作用于轨道槽的槽壁d上，迫使旋转滑套再次回转一个角度，完成一个动作。本例完成一个动作，旋转滑套回转一个角度。在旋转滑套回转之前，迷宫流道的通孔阵列与旋转滑套的通孔阵列相互对正并沟通。当旋转滑套回转以后，迷宫流道的通孔阵列与旋转滑套的通孔阵列相互对正并沟通。由于通孔阵列的孔数比通孔阵列少一个，使得流体在迷宫流道内流动的有效长度增加，筛管开度相应减小，其控流强度随之增大。以此类推，井口每打一次液压，旋转滑套便回转一个角度，对正沟通的孔数依次递减，筛管开度则依次减小，转到通孔阵列和通孔阵列之间的无孔位置时完全关闭。如果继续打压，筛管开度则回到通孔阵列对正沟通时的初始状态，从而实现循环式调节筛管的开度。

更进一步地，每口水平井的生产管柱可配置至根入井液控管线，每根液控管线可控制至根筛管，井口设置集成控制面板，通过打液压方式实时操控筛管节流开度。打压方式分为两种：向不同的液控管线打压，调节井下生产管柱各个部位的控流强度；向同一根液控管线多次打压，循环式调节对应控流筛管的控流强度。如果将控流筛管与盲管、封隔器配合使用，可实时调控最大长度为米的水平投产段流入剖面。在实际生产过程中，如果应用井位产液含水率显著上升，则首先考虑降低位于跟端和高渗透率层段筛管的节流开度，亦可将其完全关闭。如果产液含水率仍持续快速上升，则考虑依次调节其它井段筛管的节流开度，反复尝试，逐段找水、控水，直至有效控制产液含水率。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (13)

1.可调式迷宫流道控流筛管，包括上接头(1)、液控管线(2)、通液螺栓(3)、开关机构外套(4)、动作活塞(6)、压缩弹簧(7)、滑轨销钉(8)、旋转滑套(9)、定位螺钉、迷宫流道（11）、迷宫流道外套(12)、筛管中心管(13)、中心导管(14)、防砂毡网(15)、外保护管(16)、下接头(17)组成，其特征是：上接头(1)为一回转体，外侧加工一带内螺纹的凸台(104)，在下部台阶上加工有一个与凸台(104)连通的通孔，液控管线(2)通过通液螺栓(3)安装在该凸台(104)上，其外螺纹与开关机构外套(4)的内螺纹紧固连接，动作活塞(6)安装于上接头(1)与开关机构外套(4)之间并呈滑动配合，压缩弹簧(7)安装于上接头(1)和动作活塞(6)的环空内，两个滑轨销钉(8)分别安装于动作活塞(6)的通孔内，滑轨销钉(8)的内端插入旋转滑套(9)的滑轨槽内的顶端a处，另一端处于开关机构外套(4)的滑动内槽(43)内，开关机构外套(4)下部内螺纹与迷宫流道（11）的上部外螺纹紧固连接，其内孔与旋转滑套(9)的下部筒轴呈滑动配合，定位螺钉安装于开关机构外套(4)的通孔和迷宫流道（11）的定位孔同轴处，迷宫流道（11）的螺纹与迷宫流道外套(12)的上螺纹紧固连接，迷宫流道外套(12)的下螺纹与筛管中心管(13)的内螺纹紧固连接，筛管中心管(13)的内螺纹与中心导管(14)的外螺纹紧固连接，中心导管(14)的外螺纹与下接头(17)的内螺纹紧固连接，防砂毡网(15)缠绕在筛管中心管(13)外围，外保护管(16)套在防砂毡网(15)外围，密封胶圈(5)分别安装在上接头(1)的密封槽和动作活塞(6)的密封槽和内。

2.根据权利要求1所述的可调式迷宫流道控流筛管，其特征是：上接头（1）为一回转体，上端加工有标准石油锥形内螺纹，中部加工有平式外螺纹和一个密封圈槽，外侧加工一带内螺纹的凸台(104)，在下部台阶上加工有一个与凸台(104)连通的通孔。

3.根据权利要求2所述的可调式迷宫流道控流筛管，其特征是：液控管线(2)为一细长高压管线，端部为一环空结构。

4.根据权利要求3所述的可调式迷宫流道控流筛管，其特征是：通液螺栓(3)为一空心螺杆，加工有通孔。

5.根据权利要求4所述的可调式迷宫流道控流筛管，其特征是：开关机构外套(4)为一回转体，上下两端分别加工有内螺纹，内侧加工有2条相互180°的滑动内槽（43），下部加工有定位通孔。

6.根据权利要求5所述的可调式迷宫流道控流筛管，其特征是：动作活塞(6)为一回转体上部加工有外密封槽和内密封槽，下部加工有相对应的通孔。

7.根据权利要求6所述的可调式迷宫流道控流筛管，其特征是：旋转滑套(9)为一回转体，上部外侧加工有若干连续的楔形轨道槽，下部筒壁上加工有围绕轴心相对于楔形轨道槽的5组通孔阵列，数目1～5个依次递增。

8.根据权利要求7所述的可调式迷宫流道控流筛管，其特征是：迷宫流道(11)为一回转体，外侧加工有环形迷宫流道，一侧加工有通孔阵列，通孔阵列两侧各加工有若干流道通槽，上部分别加工有外螺纹，上部加工有定位内螺纹，顶端加工有一个凹台。

9.根据权利要求8所述的可调式迷宫流道控流筛管，其特征是：迷宫流道外套(12)为一回转体，上部加工有内螺纹，下部加工有外螺纹。

10.根据权利要求9所述的可调式迷宫流道控流筛管，其特征是：筛管中心管(13)为一回转体，上部加工有内螺纹，上部凹台台阶处径向加工有若干通孔，下部加工有外螺纹，回转体筒壁加工有通孔阵列。

11.根据权利要求10所述的可调式迷宫流道控流筛管，其特征是：中心导管(14)为一回转体，上部加工有外螺纹。

12.根据权利要求11所述的可调式迷宫流道控流筛管，其特征是：外保护管(16)为一薄璧筒，筒身加工有通孔阵列。

13.根据权利要求1所述的可调式迷宫流道控流筛管，其特征是：下接头(17)为一带有标准石油公扣的回转体，上部加工有内螺纹。

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