CN107288579A - 一种水平井自动控水阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水平井自动控水阀，它主要包括阀底座1、阀盖6两部分。阀底座1有四个相同的单元：I、II、III、IV，每个单元都有相同结构的导流槽，导流槽利用如下原理进行控水：(1)油水存在密度差，油水混相旋转时会分离；(2)流体在导流槽中流动会产生沿程摩阻。具体解释以阀底座1中单元I为例：当油水混相通过入口2流入一级导流槽3，会通过旋转分离成油水单相，其中油相直接沿出口5流出，水相会沿着二级导流槽4继续流动一段距离后才沿出口5流出，这样就增加了水相的沿程摩阻，达到控水目的。本发明的有益效果是：没有活动部件，适用于出砂井；同时能增加高含水率产区的渗流阻力，达到均衡产液剖面、提高采收率的目的。

Description

一种水平井自动控水阀

技术领域

本发明涉及一种水平井自动控水阀，属于油气田开发的技术领域。

背景技术

目前薄层油藏、底水油藏、裂缝性油藏及海洋浅水和深水油气藏主要是通过水平井、大位移井进行开采，但由于油气藏的非均质性、趾跟效应和环空流影响，使得产液剖面不均衡，从而导致油气藏过早见水，最终缩短油气井寿命并降低油藏产量。

ICD(Inflow Control Device)是一种用来平衡水平井筒流入动态的完井新工具，通过在基管和环空之间产生额外的附加压力降，进而调节水平段的砂面压力分布，使水平段各段的砂面压降发生改变，进而获得相对均衡的注采剖面。目前，国内外有三种主要类型ICD：孔板/喷嘴式(节流型)，螺旋通道式(摩擦型)，混合式(节流型和摩擦型的结合)。孔板/喷嘴式ICD采用复合孔板或喷嘴来控制平衡流动所需的压差，每个流入控制器都由很多直径和流动特性已知的孔板或喷嘴构成，通过打开的喷嘴数目来控制压降。螺旋通道式ICD是由一定直径和长度的螺旋通道组成，通过改变直径和通道数目来获得某个流速下的额定压差。混合式ICD由端板组成，端板上有导流槽，相邻端板上的导流槽成90°相位，通过设置导流槽尺寸和端板数目来调节所需压差。这三种ICD都属于被动型控制器，需在下井之前设计好附加压差损失，下井后不能变动，而实际储层中沿井筒的产液量是不断变化的，这就限制了工具的使用并使作业更复杂。而本发明不需要提前测井获取产液剖面产水量，只需提前将整套并联的自动控水阀下入井中，就能根据含水率大小自动的调节产水剖面，达到均衡产液剖面的作用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种安装方便、受温度及压力影响小的能均衡产液剖面的自动控水装置，适用于非均质性强的边/底水油藏。

本发明的目的通过以下技术方案来实现。

一种水平井自动控水阀，它主要包括阀底座1、阀盖6两部分。阀底座1有四个相同的单元：I、II、III、IV，每个单元都有相同结构的导流槽。

以单元I为例：一级导流槽3是角度为90°圆形，一级导流槽3的末端分支为二级导流槽4以及出口5；当油水混相通过入口2流入一级导流槽3，会通过旋转分离成油水单相，其中油相直接沿出口5流出，水相会沿着二级导流槽4继续流动一段距离后才沿出口5流出，这样就增加了水相的沿程摩阻，达到控水目的。

根据本发明优选的，所述的一种水平井自动控水阀中单元I的入口2与出口5都是圆形，且半径相同。

根据本发明优选的，所述的一种水平井自动控水阀的导流槽共分为二级，以单元I为例，一级导流槽3为90°的圆形，二级导流槽4分为三部分，A部分为弧度为30°的圆形，且与一级导流槽3共圆心，B部分为半圆，C部分为直线形，C部分末端直接连接出口5。

根据本发明优选的，所述的一种水平井自动控水阀的阀盖6是活动的，能完整扣在阀底座1上。

本发明具有以下优点：

1、没有活动部件，安装方便，且不受温度压力的影响，适用于出砂井；

2、仅依靠运动流体自身动能、流动路径、流体性质对油水进行自动分离分流，增大水相的流动阻力，限制水的产出从而控制产液剖面、提高油藏采收率；

3、本装置适用于水已突破的水平井、大斜度井、渗透率已知或未知的井、边水/底水/夹水层油藏，相对于需提前测井的被动控水装置操作更加方便。

附图说明

图1为本发明的阀底座俯视结构示意图。

图2为本发明的阀底座单元I中流体流线示意图。

图3为本发明的阀盖仰视结构示意图。

图中，1-阀底座，2-入口，3-一级导流槽，4-二级导流槽，5-出口，6-阀盖，7-单元II入口，8-单元III入口，9-单元IV入口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述，本发明的保护范围不局限于以下所述：

如图1、图2所示，一种水平井自动控水阀，它主要包括阀底座1、阀盖6两部分。阀底座1有四个相同的单元：I、II、III、IV，每个单元都有相同结构的导流槽，导流槽利用如下原理进行控水：(1)油水存在密度差，油水混相旋转时会分离；(2)流体在导流槽中流动会产生沿程摩阻。

实施例1：

具体解释以图1中的单元I为例：当油水混相通过入口2流入一级导流槽3，因为水相密度比油相大，会通过旋转分离成油水单相，如图2所示，水相主要集中在一级导流槽3的外侧，油相主要集中在一级导流槽3的内侧，且越接近出口5，油水混相分离的越充分；最后油相直接沿出口5流出，水相会沿着二级导流槽4继续流动一段距离后才沿出口5流出，这样就增加了水相的沿程摩阻，而油相不受影响，从而达到控水目的。

所述的一种水平井自动控水阀的入口2与出口5都是圆形，且半径相同，能保证液体的顺利通过。

所述的一种水平井自动控水阀没有任何的活动部件，不会因为井筒出砂而出现堵塞，所以适用于出砂严重的任何产水的水平井。

实施例2：

具体解释以图1以及图3为例：如图1所示，阀底座1有4个相同的单元：I、II、III、IV，每个单元都能起到一定的控水作用，四个单元集中在一起，控水效果会更佳，即一种水平井自动控水阀能在井筒单位面积内起到更佳的控水效果，且适用于产液量大的井。

所述的一种水平井自动控水阀是薄片状，能贴在油管的表面，所以不会影响油管的安装及油管尺寸的选择。

所述的一种水平井自动控水阀的阀盖6是活动的，能完整扣在阀底座1上，修井的时候，也能直接取下阀盖6，从而检查导流槽是否出现磨损。

Claims (5)

1.本发明涉及一种水平井自动控水阀，它主要包括阀底座1、阀盖6两部分。阀底座1有四个相同的单元：I、II、III、IV，每个单元都有相同结构的导流槽；以单元I为例，一级导流槽3是角度为90°圆形，一级导流槽3的末端分支为二级导流槽4以及出口5。

当油水混相通过入口2流入一级导流槽3，会通过旋转分离成油水单相，其中油相直接沿出口5流出，水相会沿着二级导流槽4继续流动一段距离后才沿出口5流出，这样就增加了水相的沿程摩阻，达到控水目的。

2.根据权利要求1所述的一种水平井自动控水阀，其特征在于，所述的二级导流槽4宽度为一级导流槽3的一半。

3.根据权利要求1所述的一种水平井自动控水阀，其特征在于，所述的二级导流槽4光滑连接一级导流槽3，并光滑连接出口5；其中二级导流槽4的A部分为弧度为30°的圆形，且与一级导流槽3共圆心，B部分为半圆，C部分为直线形。

4.根据权利要求1所述的一种水平井自动控水阀，其特征在于，所述的入口2与出口5为圆形，且半径相同。

5.根据权利要求1所述的一种水平井自动控水阀，其特征在于，所述的阀底座1及阀盖6是薄片状，阀盖6是活动的，能完整扣在阀底座1上，阀底座1能安装在油管的表面，且不会影响油管的安装及油管尺寸的选择。