WO2018232687A1 - 一种复合式控水限流装置及其筛管 - Google Patents

Abstract

公开了一种复合式控水限流装置及其筛管。该复合式控水限流装置包括复合式控水筛管，该复合式控水筛管包括：基管（1）；自适应内流控制装置（3），安装在所述基管上，用于所述基管的管内与管外流体的流通通道，根据不同流体的粘度变化控制所述流通通道的开度以自动限制流量；流量控制装置（4），安装在所述基管上并与所述自适应内流控制装置相邻设置，用于控制所述基管的过流量；以及筛管，与所述基管螺纹连接且同轴设置，所述筛管与所述基管的内径相同。该复合式控水限流装置及其筛管能根据流体特征自动控制流体的流量，平衡流入剖面，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整个油井的生产周期。

Description

一种复合式控水限流装置及其筛管 技术领域

本发明涉及一种控水限流装置，特别是一种复合式控水限流装置及其筛管。

背景技术

在石油、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。但上述技术必须事先得到油井数据来设计并进行现场的调节，另外一些自动控水技术流入控制较为单一，难以实现整个周期的控水。

发明公开

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的缺陷，提供一种复合式控水限流装置及其筛管，能根据流体特征自动控制流体的流量，平衡流入剖面，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整个油井的生产周期。

为实现上述目的，本发明提供了一种一种复合式控水筛管，其中，包括：

基管；

自适应内流控制装置，安装在所述基管上，用于所述基管的管内与管外流体的流通通道，根据不同流体的粘度变化控制所述流通通道的开度以自动限制流量；

流量控制装置，安装在所述基管上并与所述自适应内流控制装置相邻设 置，用于控制所述基管的过流量；以及

筛管，与所述基管螺纹连接且同轴设置，所述筛管与所述基管的内径相同。

上述的复合式控水筛管，其中，所述自适应内流控制装置为浮筒式结构，通过根据不同流体的粘度变化控制所述浮筒的开度自动限制流量。

上述的复合式控水筛管，其中，所述自适应内流控制装置为钨碳硬质合金件。

上述的复合式控水筛管，其中，所述流量控制装置包括：

支撑导流盘，所述支撑导流盘上开有过流槽和导流管；

可旋转的均衡盘，与所述支撑导流盘连接，所述均衡盘上设置有节流孔与所述过流槽和导流管配合，根据需要旋转所述均衡盘调节所述节流孔的堵孔数量以控制所述基管的过流量，并用锁紧螺母锁紧所述均衡盘。

上述的复合式控水筛管，其中，所述节流孔上安装有钨合金油嘴。

上述的复合式控水筛管，其中，所述筛管包括：

本体；以及

过滤套筒，包括顺序套装的外保护套、过滤套和内保护套，所述过滤套包括多层依次叠置的过滤网，所述过滤网的孔眼尺寸根据油藏要求设置。

上述的复合式控水筛管，其中，所述内保护套、外保护套和所述过滤网均为防酸防腐材料件。

上述的复合式控水筛管，其中，所述过滤套筒的两端分别与所述流量控制装置和所述本体的定位台阶焊接，通过所述过滤网的流体经所述流量控制装置后，通过所述自适应内流控制装置流入所述基管内。

上述的复合式控水筛管，其中，所述过滤套筒通过一支撑盘固定在所述本体上。

为了更好地实现上述目的，本发明还提供了一种复合式控水限流装置，包括复合式控水筛管，其中，所述复合式控水筛管为上述的复合式控水筛管。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图简要说明

图1为本发明一实施例的结构示意图；

图2为本发明一实施例的自适应内流控制装置和流量控制装置的局部放大图；

图3为本发明的复合式控水筛管在生产早期控水示意图；

图4为本发明的复合式控水筛管在生产中后期控水示意图。

其中，附图标记

1 基管

2 锁紧螺母

3 自适应内流控制装置

4 流量控制装置

  41 支撑导流盘

  42 均衡盘

  43 过流槽

  44 导流管

  45 节流孔

5 过滤套筒

6 支撑盘

7 接箍

8 本体

实现本发明的最佳方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：

参见图1，图1为本发明一实施例的结构示意图。本发明的复合式控水限流装置，包括复合式控水筛管，其中，复合式控水筛管包括：基管1；自适应内流控制装置3，安装在所述基管1上，用于所述基管1的管内与管外流体的唯一流通通道，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，根据流经阀体不同流体的粘度变化控制阀体内浮筒的开度来控制所述流通通道的开度以自动限制流量；流量控制装置4，安装在所述基管1上并与所述自适应内流控制装置3相邻设置，用于控制所述基管1的过流量；以及筛管，与所述基管1螺纹连接且同轴设置，所述筛管与所述基管1的内径相同。所述筛管包括：本体8；以及过滤套筒5，包括顺序套装的外保护套、过滤套和内 保护套，所述过滤套包括多层依次叠置的过滤网，所述过滤网的孔眼尺寸根据油藏要求设置。所述内保护套、外保护套和所述过滤网均为SS304、SS316或更高级别的防酸防腐材料件。所述过滤套筒5的两端分别与所述流量控制装置4和所述本体8的定位台阶焊接，通过所述过滤网的流体经所述流量控制装置4后，通过所述自适应内流控制装置3流入所述基管1内。所述过滤套筒5通过一支撑盘6固定在所述本体8上。所述本体8末端还安装有接箍7。

参见图2，图2为本发明一实施例的自适应内流控制装置3和流量控制装置4的局部放大图。其中，所述自适应内流控制装置3优选为浮筒式结构，通过根据不同流体的粘度变化控制所述浮筒的开度自动限制流量。所述自适应内流控制装置3优选为钨碳硬质合金件，具有耐温、耐压、抗腐蚀的优点。所述流量控制装置4包括：支撑导流盘41，所述支撑导流盘41上开有过流槽43和导流管44；可旋转的均衡盘42，与所述支撑导流盘41连接，所述均衡盘42上设置有节流孔45与所述过流槽43和导流管44配合，作业前可根据需要旋转所述均衡盘42调节所述节流孔45的堵孔数量以控制所述基管1的过流量，并用锁紧螺母锁紧所述均衡盘42。其中，所述节流孔45上优选安装有钨合金油嘴。

基管1和筛管本体8之间通过螺纹连接。组装时，先将自适应内流控制装置3组装完成，从一端依次装入流量控制装置4、自适应内流控制装置3和锁紧螺母2；然后在筛管本体8上组装支撑盘6和过滤套筒5；再将自适应内流控制装置3与筛管通过螺纹连接起来。自适应内流控制装置3的基管1上带有公扣螺纹，公扣螺纹和接箍7起着连接上下管柱的作用；支撑盘6起着固定过滤套筒5的作用，携砂流体经过过滤套筒5的过滤，将砂砾过滤在筛管外部，不含砂砾的流体经过流量控制装置4，进行过流限制，流体再通过自适应内流控制装置3进行过流限制，再进入装置本体8里，跟随管柱提升到井口。

参见图3及图4，单个复合式控水筛管只能对流体进行流入的限制，经过对地层分析后设计的整个管串才能实现平衡流入剖面。通过对井筒的地层进行物性分析，得出地层油水剖面以及各段的渗透率、压力、含水等信息，然后根据数据设置流量控制装置4的流道数量，控制流体流入的流量，调节油水剖面，防止局部底水或边水锥进，这是早期通过控制流体流量的方式平衡流入剖面(参见图3)。中晚期，由于局部井段可能已经见水，流量控制装置4也难以 见效，这时候自适应内流控制装置3会根据流体性质进行启动或者关闭，见水后，自适应内流控制装置3关闭，这样能提高其它层位油的采收率。

本发明的控水原理充分体现了全寿命设计理念，其控水增油作用力求覆盖了整个油井的生产周期，根据本发明的特点，该装置的控水机理结合油井的生产周期可划分为两个控水阶段。第一个控水阶段即油井生产早期，根据油气藏实际数据，运用数值模拟软件设计流量控制装置4上的孔板数量，合理控制各段的生产压差，维持油水界面平衡，防止早期水窜，延缓边水、底水的锥进，实现早期控液的目的，同时弥补自适应内流控制装置3前期控液能力不足的缺陷。第二个控水阶段即油井生产中后期，油井的不同生产段含水程度高低不同，浮筒式自适应内流控制装置3内可根据生产段含水程度高低(即流体的综合粘度)的不同，改变浮筒的开启程度，从而达到自动控水的节流效果。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明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发明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发明所附的权利要求的保护范围。

工业应用性

本发明与常规控水限流装置的控水筛管相比，复合式控水限流装置早期限流效果强，中后期可根据流体粘度的变化自动抑水，其控水增油作用覆盖了整个油井的生产周期。

复合式控水限流装置的过滤部分采用整体套筒形式，具有渗透性好、强度高、抗变形能力强、抗腐蚀性好的特点。

复合式控水限流装置过滤部分的台阶和基管先用内六角螺栓固紧连接，然后再用表面焊接，这种特殊的工艺，不仅能有效地防止在下井过程中可能造成基管和过滤介质之间的滑脱，同时也保证了整根筛管的同心度，提高了筛管强度和下入安全性。内保护套采用桥式结构，环空泄流面积，改变油流通道，防止过滤介质沉砂，解决筛管堵塞，而且将过滤介质作成套筒形式，直接套在基管上并固定在台阶上，在套筒和基管之间留出环形空间，使筛管在渗透过程中形成管流，极大提高筛管的渗透能力和油井采收率。

复合式控水限流装置拥有独特的浮筒式自适应内流控制装置，可以根据流体的粘度变化，自动限制流体流动。

复合式控水限流装置的核心部件采用钨合金加工制造，具有耐温、耐压、抗腐蚀的优点，尤其是限速装置经特殊工艺硬化处理，可防止流体砂粒冲击和腐蚀，使用寿命长。

复合式控水限流装置对水平井具有良好的适应性，安装方便、程序简单。

复合式控水限流装置工艺先进，针对性强，根据油气藏实际数据，运用数值模拟软件设计流量控制装置上的节流孔数，合理控制各段的生产压差，维持油水界面平衡，防止早期水窜，延缓边水、底水的锥进，实现早期控液的目的。生产中后期，浮筒式自适应内流控制装置可根据流体粘度的变化自动抑水。

Claims (10)

1. 一种复合式控水筛管，其特征在于，包括：

   基管；

   自适应内流控制装置，安装在所述基管上，用于所述基管的管内与管外流体的流通通道，根据不同流体的粘度变化控制所述流通通道的开度以自动限制流量；

   流量控制装置，安装在所述基管上并与所述自适应内流控制装置相邻设置，用于控制所述基管的过流量；以及

   筛管，与所述基管螺纹连接且同轴设置，所述筛管与所述基管的内径相同。
2. 如权利要求1所述的复合式控水筛管，其特征在于，所述自适应内流控制装置为浮筒式结构，通过根据不同流体的粘度变化控制所述浮筒的开度自动限制流量。
3. 如权利要求2所述的复合式控水筛管，其特征在于，所述自适应内流控制装置为钨碳硬质合金件。
4. 如权利要求1、2或3所述的复合式控水筛管，其特征在于，所述流量控制装置包括：

   支撑导流盘，所述支撑导流盘上开有过流槽和导流管；

   可旋转的均衡盘，与所述支撑导流盘连接，所述均衡盘上设置有节流孔与所述过流槽和导流管配合，根据需要旋转所述均衡盘调节所述节流孔的堵孔数量以控制所述基管的过流量，并用锁紧螺母锁紧所述均衡盘。
5. 如权利要求4所述的复合式控水筛管，其特征在于，所述节流孔上安装有钨合金油嘴。
6. 如权利要求1、2、3或5所述的复合式控水筛管，其特征在于，所述筛管包括：

   本体；以及

   过滤套筒，包括顺序套装的外保护套、过滤套和内保护套，所述过滤套包括多层依次叠置的过滤网，所述过滤网的孔眼尺寸根据油藏要求设置。
7. 如权利要求6所述的复合式控水筛管，其特征在于，所述内保护套、外保护套和所述过滤网均为防酸防腐材料件。
8. 如权利要求7所述的复合式控水筛管，其特征在于，所述过滤套筒的两端分别与所述流量控制装置和所述本体的定位台阶焊接，通过所述过滤网的流体经所述流量控制装置后，通过所述自适应内流控制装置流入所述基管内。
9. 如权利要求6所述的复合式控水筛管，其特征在于，所述过滤套筒通过一支撑盘固定在所述本体上。
10. 一种复合式控水限流装置，包括复合式控水筛管，其特征在于，所述复合式控水筛管为上述权利要求1～9中任意一项所述的复合式控水筛管。

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