一種用于油井的自適應式流入控制裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型為一種用于油井的自適應式流入控制裝置，包括外基管和穿設于外基管內部的內基管，外基管的一端開口，外基管的另一端與內基管的外壁的呈封閉連接，內基管的側壁上靠近外基管的另一端的位置設有貫通的透孔；外基管和內基管之間的環形空間中，且位于透孔與外基管的開口端之間平行間隔設置有多個周向設有缺口的環形卡板，環形卡板的外側壁與外基管的內壁密封連接，環形卡板的內側壁與內基管的外壁密封連接，缺口的周向兩側設置有能沿周向伸縮的遇水膨脹單元。該裝置能夠克服現有技術中存在的結構復雜、適用范圍小、易錐進失效等問題，該裝置結構簡單，有效防止錐進失效，適用范圍較廣。
【專利說明】
一種用于油井的自適應式流入控制裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及改善油田開發效果的裝置，尤其涉及一種用于油井的自適應式流入控制裝置。
【背景技術】
[0002]在長水平井中，由于“跟端效應”和/或儲層非均質性的影響，油井在某些位置的產量要遠遠高于其他位置，從而產生的不均勻生產剖面可能會引起井筒在這些位置過早見水/氣。一旦發生錐進，由于其他位置的流動受到限制，油井產量將顯著降低。為了消除這種不平衡現象，常用方法有分段射孔與變密度射孔完井、中心管完井等。但這些方法對流入剖面的調控能力有限，難以保證生產剖面足夠均勻。
[0003]上世紀90年代早期，NorskHydro(挪威海德魯)公司最先研發了流入控制裝置(ICDs)，并于1998年首次成功應用于Troll油田。截止2013年，國內外已相繼研發出不同類型的流入控制裝置(ICDs)，包括被動式流入控制裝置(PICD)和自適應流入控制裝置(AICD)。其中，被動式流入控制裝置(PICD)，通過均衡入流來延緩見水/氣，然而，一旦水/氣相發生錐進，由于其粘度較低，將完全占滿油井，并抑制油相的流動，致使流入控制裝置(ICDs)失效，降低油井產量。現有的自適應流入控制裝置(AICD)有平衡片式自適應流入控制裝置，其可動平衡片易出現故障，且不能有效控制水錐。還有一種EquiFlow? AICD，其利用流體慣性力和黏性力的平衡關系來改變流體通過裝置時的流道和阻力，不過黏度適用范圍小，需要針對不同儲層條件專門設計。同時，以上兩種自適應流入控制裝置(AICD)均存在結構復雜的問題。
[0004]由此，本發明人憑借多年從事相關行業的經驗與實踐，提出一種用于油井的自適應式流入控制裝置，以克服現有技術的缺陷。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型的目的在于提供一種用于油井的自適應式流入控制裝置，能夠克服現有技術中存在的結構復雜、適用范圍小、易錐進失效等問題，該裝置結構簡單，有效防止錐進失效，適用范圍較廣。
[0006]本實用新型的目的是這樣實現的，一種用于油井的自適應式流入控制裝置，所述用于油井的自適應式流入控制裝置包括外基管和穿設于所述外基管內部的內基管，所述外基管的一端開口，所述外基管的另一端與所述內基管的外壁的呈封閉連接，所述內基管的側壁上靠近所述外基管的另一端的位置設有貫通的透孔;所述外基管和所述內基管之間的環形空間中，且位于所述透孔與所述外基管的開口端之間平行間隔設置有多個周向設有缺口的環形卡板，所述環形卡板的外側壁與所述外基管的內壁密封連接，所述環形卡板的內側壁與所述內基管的外壁密封連接，所述缺口的周向兩側設置有能沿周向伸縮的遇水膨脹單元。
[0007]在本實用新型的一較佳實施方式中，所述遇水膨脹單元由遇水膨脹材料構成。
[0008]在本實用新型的一較佳實施方式中，所述外基管的內壁、所述缺口、所述內基管的外壁構成射流通道，相鄰的兩個所述環形卡板、所述外基管的內壁、所述內基管的外壁構成穩流通道，所述射流通道和所述穩流通道相互交替設置。
[0009]在本實用新型的一較佳實施方式中，各所述射流通道位于同一直線上。
[0010]在本實用新型的一較佳實施方式中，所述遇水膨脹單元膨脹擴張后，所述射流通道的過流面積縮小至初始過流面積的O?90%。
[0011]在本實用新型的一較佳實施方式中，所述穩流通道的軸向長度為所述射流通道的軸向長度的5倍。
[0012]在本實用新型的一較佳實施方式中，所述環形卡板的材質為不銹鋼。
[0013]在本實用新型的一較佳實施方式中，所述遇水膨脹單元通過橡膠元件設置于所述環形卡板的缺口的周向兩側。
[0014]在本實用新型的一較佳實施方式中，所述環形卡板的外壁上設有周向凹槽，所述周向凹槽內部設置有與所述外基管的內壁密封抵靠的密封膠條。
[0015]在本實用新型的一較佳實施方式中，所述外基管的一端的內壁與所述內基管的外壁之間形成流體環形入口。
[0016]由上所述，本實用新型提供的用于油井的自適應式流入控制裝置，基于射流原理和遇水膨脹材料漲縮原理，該裝置能夠識別流體類型并根據流體性質自動調整其通過裝置的流動阻力，內基管、外基管之間的環形空間中設有環形卡板，通過環形卡板上的狹窄缺口形成射流通道，并且在環形卡板的狹窄缺口的兩側設有遇水膨脹單元，未見水前，裝置對流體具有一定阻力，能夠抵消跟端效應和儲層非均質性的影響，見水后，流動阻力將顯著增加，出水層段的流動受到顯著抑制，保證油氣井長期穩產;該裝置結構簡單，成本投入低，適用流體范圍廣，有利于廣泛推廣使用。
【附圖說明】
[0017]以下附圖僅旨在于對本實用新型做示意性說明和解釋，并不限定本實用新型的范圍。其中:
[0018]圖1:為本實用新型的用于油井的自適應式流入控制裝置的等軸測剖視示意圖。
[0019]圖2:為本實用新型的用于油井的自適應式流入控制裝置的剖視示意圖。
[0020]圖3:為圖2中的A向不意圖。
[0021]圖4:為本實用新型的用于油井的自適應式流入控制裝置使用狀態示意圖。
[0022]圖中:100、用于油井的自適應式流入控制裝置；1、外基管；10、流體環形入口；11、端板；111、端板過孔;2、內基管；21、透孔;3、環形卡板;31、缺口；32、周向凹槽;33、密封膠條;4、遇水膨脹單元;51、射流通道;52、穩流通道;8、水平井;9、油管。
【具體實施方式】
[0023]為了對本實用新型的技術特征、目的和效果有更加清楚的理解，現對照【附圖說明】本實用新型的【具體實施方式】。
[0024]如圖1、圖2所示，本實用新型的用于油井的自適應式流入控制裝置100，包括外基管I和穿設于外基管I內部的內基管2，外基管I和內基管2同軸設置，外基管I的一端開口，夕卜基管I的另一端與內基管2的外壁的呈封閉連接，內基管2的兩端可連接油管9，或者與另一用于油井的自適應式流入控制裝置100的內基管相連接;在本實施方式中，外基管I的一端的內壁與內基管2的外壁之間形成流體環形入口 10，外基管I的另一端設置有與外基管2管體一體成型的端板11，端板11上設置有密封穿設內基管2的端板過孔111;內基管2的側壁上靠近外基管I的另一端的位置設有貫通的透孔21，水平井8中的液體經流體環形入口 10進入外基管I和內基管2之間的環形空間，最后經透孔21進入內基管2內部，再經與內基管2連接的油管9(現有技術)返回地面;外基管I和內基管2之間的環形空間中，且位于透孔21與外基管2的開口端之間平行間隔設置有多個周向設有缺口31的環形卡板3，在本實施方式中，環形卡板3的材質為不銹鋼;環形卡板3的外側壁與外基管I的內壁密封連接，環形卡板3的內側壁與內基管2的外壁密封連接，缺口 31的周向兩側(即環形卡板3的兩端)設置有能沿周向伸縮的遇水膨脹單元4。
[0025]進一步，如圖1、圖2、圖3所示，外基管I的內壁、缺口31、內基管2的外壁構成射流通道51，相鄰的兩個環形卡板3、外基管I的內壁、內基管2的外壁構成穩流通道52，射流通道51和穩流通道52相互交替設置。在本實施方式中，各射流通道51位于同一直線上，在一具體實施例中，穩流通道52的軸向長度為射流通道51的軸向長度的5倍，使得液體經過射流通道51后能充分穩定流速。
[0026]進一步，遇水膨脹單元4膨脹擴張后，射流通道51的過流面積縮小至初始過流面積的O?90 %。缺口 31的周向寬度尺寸為環形卡板3周長的5 %-20 %，確保射流通道51能夠形成有效形成液體射流，并滿足遇水膨脹單元4擴張減小射流通道51的過流面積的要求。當液體含水率為零或者很小時，液體經過流體環形入口 10進入外基管I和內基管2之間的環形空間，遇水膨脹單元4不發生膨脹，液體經由射流通道51后在穩流通道52內射流核很快消失，流動穩定，流動阻力較小；當液體含水率增大時，液體經過流體環形入口 10進入外基管I和內基管2之間的環形空間，遇水膨脹單元4發生膨脹，射流通道51面積縮小，形成連續射流，流動阻力較大；當液體含水率達到設定的臨界含水率時，液體經過流體環形入口 10進入外基管I和內基管2之間的環形空間，遇水膨脹單元4膨脹至射流通道51的缺口 31封閉，流動阻力無限大;達到臨界含水率缺口 31封閉之后，如果進入的儲層液體含水率下降，遇水膨脹單元4體積緩慢縮小，能夠使液體再次恢復流動。遇水膨脹單元4根據液體不同的含水率產生不同程度的膨脹，含水率越高，射流通道51的過流面積越小，液體流動阻力越大，這樣能夠有效抑制水相快速進入內基管2中，從而保證油氣井長期穩定。
[0027]進一步，如圖1、圖3所示，遇水膨脹單元4由遇水膨脹材料構成，例如遇水膨脹橡膠PZ-250，在一具體實施例中，其截面尺寸為30mm*20mm。遇水膨脹單元4通過橡膠元件(圖中未示出)設置于環形卡板3的缺口 31的周向兩側，在一具體實施例中，環形卡板3的缺口 31的周向兩側設有突出的細針，遇水膨脹單元4通過插入的方式固定;在另一具體實施例中，缺口 31的周向兩側設有卡槽，遇水膨脹單元4通過卡接固定。
[0028]進一步，環形卡板3與內基管2—體加工成型，環形卡板3也可以通過其他方式密封固定連接于內基管2的外壁上(例如焊接等)。
[0029]進一步，如圖2所示，環形卡板3的外壁上設有周向凹槽32，周向凹槽32內部設置有與外基管I的內壁密封抵靠的密封膠條33(也可以是環形密封圈)。密封膠條33確保環形卡板3與外基管I之間的密封，避免井內液體直接進入內基管2內部。
[0030]如圖4所示，本實用新型的用于油井的自適應式流入控制裝置100在使用時，一般是多個同時串接(各內基管可以相互串接或者通過油管連接)使用，水平井8產出液體經流體環形入口 10進入外基管I和內基管2之間的環形空間，環形卡板3的缺口31處的遇水膨脹單元4根據液體含水率的不同產生不同程度的膨脹，當液體含水率為零或者很小時，液體經過流體環形入口 10進入外基管I和內基管2之間的環形空間，遇水膨脹單元4不發生膨脹，液體經由射流通道51后在穩流通道52內射流核很快消失，流動穩定，流動阻力較小；當液體含水率增大時，液體經過流體環形入口 10進入外基管I和內基管2之間的環形空間，遇水膨脹單元4發生膨脹，射流通道51面積縮小，形成連續射流，流動阻力較大；當液體含水率達到設定的臨界含水率時，液體經過流體環形入口 10進入外基管I和內基管2之間的環形空間，遇水膨脹單元4膨脹至射流通道51的缺口 31封閉，流動阻力無限大;達到臨界含水率缺口31封閉之后，如果進入的儲層液體含水率下降，遇水膨脹單元4體積緩慢縮小，能夠使液體再次恢復流動。水平井8產出液體經過射流通道51和穩流通道52后經透孔21進入內基管2內部，再經與內基管2連接的油管9(現有技術)返回地面。
[0031]由上所述，本實用新型提供的用于油井的自適應式流入控制裝置，基于射流原理和遇水膨脹材料漲縮原理，該裝置能夠識別流體類型并根據流體性質自動調整其通過裝置的流動阻力，內基管、外基管之間的環形空間中設有環形卡板，通過環形卡板上的狹窄缺口形成射流通道，并且在環形卡板的狹窄缺口的兩側設有遇水膨脹單元，未見水前，裝置對流體具有一定阻力，能夠抵消跟端效應和儲層非均質性的影響，見水后，流動阻力將顯著增加，出水層段的流動受到顯著抑制，保證油氣井長期穩產;該裝置結構簡單，成本投入低，適用流體范圍廣，有利于廣泛推廣使用。
[0032]以上所述僅為本實用新型示意性的【具體實施方式】，并非用以限定本實用新型的范圍。任何本領域的技術人員，在不脫離本實用新型的構思和原則的前提下所作出的等同變化與修改，均應屬于本實用新型保護的范圍。
【主權項】
1.一種用于油井的自適應式流入控制裝置，其特征在于:所述用于油井的自適應式流入控制裝置包括外基管和穿設于所述外基管內部的內基管，所述外基管的一端開口，所述外基管的另一端與所述內基管的外壁的呈封閉連接，所述內基管的側壁上靠近所述外基管的另一端的位置設有貫通的透孔;所述外基管和所述內基管之間的環形空間中，且位于所述透孔與所述外基管的開口端之間平行間隔設置有多個周向設有缺口的環形卡板，所述環形卡板的外側壁與所述外基管的內壁密封連接，所述環形卡板的內側壁與所述內基管的外壁密封連接，所述缺口的周向兩側設置有能沿周向伸縮的遇水膨脹單元。2.如權利要求1所述的用于油井的自適應式流入控制裝置，其特征在于:所述遇水膨脹單元由遇水膨脹材料構成。3.如權利要求1所述的用于油井的自適應式流入控制裝置，其特征在于:所述外基管的內壁、所述缺口、所述內基管的外壁構成射流通道，相鄰的兩個所述環形卡板、所述外基管的內壁、所述內基管的外壁構成穩流通道，所述射流通道和所述穩流通道相互交替設置。4.如權利要求3所述的用于油井的自適應式流入控制裝置，其特征在于:各所述射流通道位于同一直線上。5.如權利要求3所述的用于油井的自適應式流入控制裝置，其特征在于:所述遇水膨脹單元膨脹擴張后，所述射流通道的過流面積縮小至初始過流面積的O?90%。6.如權利要求3所述的用于油井的自適應式流入控制裝置，其特征在于:所述穩流通道的軸向長度為所述射流通道的軸向長度的5倍。7.如權利要求1所述的用于油井的自適應式流入控制裝置，其特征在于:所述環形卡板的材質為不銹鋼。8.如權利要求1所述的用于油井的自適應式流入控制裝置，其特征在于:所述遇水膨脹單元通過橡膠元件設置于所述環形卡板的缺口的周向兩側。9.如權利要求1所述的用于油井的自適應式流入控制裝置，其特征在于:所述環形卡板的外壁上設有周向凹槽，所述周向凹槽內部設置有與所述外基管的內壁密封抵靠的密封膠條。10.如權利要求1所述的用于油井的自適應式流入控制裝置，其特征在于:所述外基管的一端的內壁與所述內基管的外壁之間形成流體環形入口。
【文檔編號】E21B43/32GK205591905SQ201620193401
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年3月14日
【發明人】汪志明, 趙麟, 曾泉樹, 王小秋
【申請人】中國石油大學(北京)