本發(fā)明涉及控水，具體涉及基于流體密度差異的自動控水裝置。

背景技術(shù)：

1、水平井開采是近年來油氣藏優(yōu)先考慮的開采技術(shù)之一，在多類型油藏的開發(fā)過程中得到了廣泛應(yīng)用。隨著水平井技術(shù)的推廣與應(yīng)用，該技術(shù)也逐漸暴露出一些無法忽視的問題，由于地層各位置滲透率的非均質(zhì)性以及沿井筒流動方向存在壓力降，造成了水平井井筒流入剖面不均勻，易產(chǎn)生壓降漏斗，過早見水或見氣，造成產(chǎn)量的急劇下降，出現(xiàn)這類問題往往會嚴(yán)重影響油井的產(chǎn)油量和經(jīng)濟(jì)效益，嚴(yán)重時甚至可導(dǎo)致水平井暴性水淹，迫使油井關(guān)井，產(chǎn)生油井極大損失。

2、為平衡流體沿水平井井筒流動，延緩水突，近年來國內(nèi)外廣泛應(yīng)用的水平井新型控水完井方式主要包括：icd(inflowcontroldevice)控水完井、連續(xù)封隔體icd控水完井、aicd(automaticinflowcontroldevice)控水完井。icd控水閥產(chǎn)生的壓降大小在安裝前就已設(shè)計確定，除非重新完井作業(yè)，否則安裝后其控水強(qiáng)度不能再改變。連續(xù)封隔體icd控水是指在icd控水完井的基礎(chǔ)上，通過下入連續(xù)的封隔器以減少或消除環(huán)空流動及其對完井性能的不利影響。aicd控水閥可以根據(jù)井下流體情況自動調(diào)節(jié)其產(chǎn)生的附加壓降大小，能夠通過對低粘流體提供較大的附加壓降以實現(xiàn)控水目的。

3、目前國內(nèi)關(guān)于aicd的專利主要依靠高粘度的油在aicd中走更少的路徑，而低粘度的水會走更多的路徑來實現(xiàn)控水增油的功效。中國專利申請?zhí)枮?01610946014.1的aicd流道參數(shù)的設(shè)計方法和中國專利申請?zhí)枮?01811080478.4的一種aicd控水裝置都針對油水存在粘度差異時進(jìn)行了分離作用，但并未考慮油井后期出水量高會導(dǎo)致粘度差異不明顯的問題，且現(xiàn)有aicd在地層高速流體的作用下，壓降非常大。隨著油井生產(chǎn)，原始的油藏飽和度會下降，而水的飽和度相對較高，井底附近的水相對更容易被生產(chǎn)出來，基于流體粘度的aicd控水閥不能很好的工作，因此急需一種不依靠流體粘度差異以及流體壓降較小時也能正常工作的新型aicd。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、基于前述的現(xiàn)有技術(shù)對于油氣井后期油水粘度差異較小，aicd不能很好的進(jìn)行分離的缺陷，本發(fā)明實施例提供了一種基于流體密度選擇的自動控水裝置，其能根據(jù)油與水密度差異，產(chǎn)生壓降，促進(jìn)油和水的分離，增油控水效果較佳。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下的技術(shù)方案。

3、一種基于流體密度差異的自動控水裝置，包括：殼體、流體選擇器、生產(chǎn)閥、卸壓單向閥以及收集通道。這里以油水分離來舉例說明該裝置的功能，但該裝置不僅限于油水分離，而適用于任何具有密度差異的流體分離。

4、提出了基于流體密度差異的自動控水裝置的實施例，殼體存在一個流體進(jìn)入裝置的噴嘴，而殼體內(nèi)部被分為三個腔體，第一腔體上有一凸臺，其內(nèi)部可以通過螺紋方式連接流體選擇器，第一腔體有一個旁側(cè)流道連接第二腔體；通過螺栓連接方式固定生產(chǎn)閥的第二腔體，底部有一個生產(chǎn)閥出口連接收集通道，第二腔體與第三腔體間通過中央流道連接；通過螺紋等方式固定卸壓單向閥的第三腔體，通過底部單向閥出口連接收集通道。

5、進(jìn)一步的，提出了流體選擇器的實施例。流體旋轉(zhuǎn)器可繞中間軸徑向旋轉(zhuǎn)，流入的流體帶動葉輪旋轉(zhuǎn)，通過旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生向心加速度，這種向心加速度很容易達(dá)到重力加速度g的30倍以上，使得浮球受重力的影響可以忽略不計。

6、進(jìn)一步的，浮球的密度介于油和水之間，多個浮子可以根據(jù)有效密度而逐級設(shè)置，實現(xiàn)精準(zhǔn)調(diào)控進(jìn)入中間軸的流體。

7、進(jìn)一步的，浮球在低于自身密度的流體中朝靠近中間軸方向運(yùn)動，浮球在在高于自身密度的流體中朝遠(yuǎn)離中間軸方向運(yùn)動，浮球靠近或遠(yuǎn)離中間軸導(dǎo)致浮子通道打開數(shù)量不一樣，從而盡可能獲取所需要有效密度的流體。

8、進(jìn)一步的，在浮球通道與中間軸間設(shè)置一定寬度的槽，可以保證在旋轉(zhuǎn)的過程中，流體依然可以通過打開的浮球通道進(jìn)入中間軸內(nèi)部，保證了流量的穩(wěn)定性。

9、進(jìn)一步的，在中間軸上方連接中間管匯，進(jìn)入中間軸內(nèi)部的流體根據(jù)浮子通道打開情況匯入后續(xù)的生產(chǎn)閥底部。

10、進(jìn)一步的，在生產(chǎn)閥底部預(yù)留一個流道用來連接中間管匯，生產(chǎn)閥是一個用彈簧保持常閉狀態(tài)的閥門，閥門與收集通道通過閥門的打開與關(guān)閉來進(jìn)行所需要密度流體的收集。

11、進(jìn)一步的，當(dāng)流體是需要的有效密度的流體，比如油，此時浮球向中間軸移動，關(guān)閉浮球通道，中間管匯沒有流體通過，生產(chǎn)閥底部也沒有從中間管匯流入的流體，生產(chǎn)閥上下兩端產(chǎn)生壓力差，壓縮生產(chǎn)閥彈簧，使閥門打開，流體匯入收集通道。

12、進(jìn)一步的，當(dāng)流體是不需要的非有效密度的流體，比如水，此時浮球向遠(yuǎn)離中間軸方向移動，浮球通道打開，中間管匯有流體通過，生產(chǎn)閥底部接受到從中間管匯流入的流體，生產(chǎn)閥上下兩端壓力差差異較小，生產(chǎn)閥彈簧未被壓縮，閥門保持關(guān)閉狀態(tài)，流體沒有匯入輸油管道。

13、進(jìn)一步的，未匯入油管的流體，流向第三級卸壓單向閥，單向閥開度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于生產(chǎn)閥打開時開度，流體經(jīng)過單向閥少量匯入收集通道，保證生產(chǎn)閥關(guān)閉時整個裝置有多個卸壓口，保證正常工作。

14、本方法中用于實現(xiàn)流體密度區(qū)分的流體選擇器，除使用浮球外，還可采用方形浮塊、不規(guī)則浮塊等本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠想到的任意現(xiàn)有形狀。

15、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點和有益效果：

16、1、本發(fā)明通過流體沖擊葉輪軸承帶動流體選擇器旋轉(zhuǎn)，讓浮子依靠向心力以及流體密度不同在通道內(nèi)部移動，控制生產(chǎn)閥閥門的打開關(guān)閉，從而使所需要的流體進(jìn)入收集通道，不需要的流體緩慢或者少量進(jìn)入收集通道，填補(bǔ)了現(xiàn)有aicd技術(shù)的空白。

17、2、本發(fā)明的流體選擇器，浮子可以根據(jù)流體密度多級設(shè)置來精準(zhǔn)調(diào)控收集的流體，適用于井下流體密度差異多變以及水氣分離困難等領(lǐng)域，具有較強(qiáng)的適用性。

技術(shù)特征：

1.基于流體密度差異的自動控水裝置，其特征在于，該裝置包括殼體(1)，擋板(2)，流體選擇器(3)，中間管匯(4)，生產(chǎn)閥(5)，卸壓單向閥(6)和收集通道(7)，密封內(nèi)部裝置的擋板(2)通過螺栓固定于殼體(1)上方，殼體(1)內(nèi)部有三個腔體，流體選擇器(3)通過螺紋固定在第一腔體(12)上，生產(chǎn)閥(5)通過螺栓固定于第二腔體(15)內(nèi)部，中間管匯(4)連通流體選擇器(3)上端和生產(chǎn)閥(5)底部，卸壓單向閥(6)通過螺紋固定于第三腔體(18)內(nèi)部，生產(chǎn)閥(5)以及卸壓單向閥(6)底部連接的收集通道(7)用于收集流體。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于流體密度差異的自動控水裝置，其特征在于，所述的殼體(1)存在一個流體進(jìn)入裝置的噴嘴(11)，而殼體內(nèi)部被分為三個腔體，第一腔體(12)有一凸臺(13)，其內(nèi)部通過螺紋連接流體選擇器(3)，第一腔體(12)有一個旁側(cè)流道(14)連接第二腔體(15)；通過螺栓連接方式固定生產(chǎn)閥(5)的第二腔體(15)，底部有一個生產(chǎn)閥出口(16)連接收集通道(7)，第二腔體(15)與第三腔體(18)間通過中央流道(17)連接；通過螺紋方式固定卸壓單向閥(6)的第三腔體(18)，通過底部單向閥出口(19)連接收集通道(7)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于流體密度差異的自動控水裝置，其特征在于，所述的流體選擇器(3)由葉輪(31)、浮子通道(32)、具有內(nèi)部流道的軸體(33)、軸承(34)、浮子(35)、殼體(1)以及連接生產(chǎn)閥(5)的中間管匯(4)組成，葉輪(31)與軸承(34)安裝在具有內(nèi)部流道的軸體(33)上，讓流體帶動葉輪(31)旋轉(zhuǎn)，浮子(35)的密度介于所需要的流體和不需要流體密度之間，使得浮子有兩種工作狀態(tài)，當(dāng)浮子(35)向遠(yuǎn)離軸體方向的移動，浮子通道(32)被打開，流體進(jìn)入中間管匯(4)，當(dāng)浮子(35)向靠近軸體方向的移動，浮子通道(32)被關(guān)閉，流體禁止進(jìn)入中間管匯(4)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于流體密度差異的自動控水裝置，其特征在于，所述的生產(chǎn)閥(5)由生產(chǎn)閥閥座(51)、生產(chǎn)閥閥盤(52)、生產(chǎn)閥彈簧(53)以及收集通道(7)組成，根據(jù)流體選擇器浮子(35)打開浮子通道(32)數(shù)量不同導(dǎo)致進(jìn)入中間管匯(4)流體壓力不同，從而在生產(chǎn)閥閥盤(52)上下產(chǎn)生壓差，中間管匯(4)有流體進(jìn)入時，生產(chǎn)閥閥盤(52)上下兩端壓力變化不大，閥門保持常閉狀態(tài)，流體無法通過生產(chǎn)閥(5)進(jìn)入收集通道(7)，反之，中間管匯(4)無流體進(jìn)入時，生產(chǎn)閥閥盤(52)上下兩端產(chǎn)生壓差，導(dǎo)致生產(chǎn)閥彈簧(53)壓縮打開生產(chǎn)閥(5)，流體進(jìn)入收集通道(7)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于流體密度差異的自動控水裝置，主要解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的如何實現(xiàn)在地層流體粘度相似油藏中成功達(dá)到控水增油等問題。該裝置包括殼體和擋板，密封在殼體與擋板內(nèi)部的流體選擇器、生產(chǎn)閥和卸壓單向閥，以及最后流體匯入的收集通道。通過上述方案，本發(fā)明達(dá)到了利用地層流體帶動流體選擇器旋轉(zhuǎn)從而使生產(chǎn)閥在油液中打開，水中關(guān)閉的目的，實現(xiàn)了基于密度的控水增油效果，具有很高的實用和推廣價值。

技術(shù)研發(fā)人員：鐘林,張浩,王川,王國榮,邱順佐,王陽,張林鋒,邱軒,陳俊名,吳孟迪,張政
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西南石油大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9