流入控制装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种流入控制装置，它包括：中心管，其管壁开设有通孔；套设在中心管外的壳体；导流机构，其位于环形空间内，用于将环形空间分成第一空间和第二空间，导流机构内部开设有用于连通所述第一空间和第二空间的第一通道以及用于连通第二空间与通孔的第二通道；调节部件，调节部件能在第二空间中沿轴向滑动并将所述第二空间分成第一腔体和第二腔体，调节部件与中心管形成用于连通第一腔体和第二腔体的流动通道；限位机构，能抵住调节部件；锁紧盘，其连接于壳体下端。本发明可实现对流入流体黏度的自动响应，从而调整流体的流入流量，实现平衡水平井流动剖面，达到稳产增产控水的目的。
【专利说明】流入控制装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及油田水平井控水【技术领域】，特别涉及一种流入控制装置。
【背景技术】
[0002] 先进的钻井技术已经让水平井成为开发油藏，特别是非常规油藏的首要设计类 型。水平井可以增加产层的泄油面积，是一种提高采油效率、增加可采储量的重要技术手 段。然而，水平井同时也存在一个严重的问题一不均匀的流动剖面，这通常是由于沿着水 平段油藏的不均匀压差和各个地层压力以及渗透率分布不均匀造成的。不均匀的流动剖面 会导致过早的水气突破、滤网堵塞、防砂井侵蚀，这将会严重的降低井的寿命和生产能力。
[0003] 为了消除这个问题，人们逐渐地在生产水平井中使用流入控制装置（Inflow Control Devices，简称I⑶）。I⑶作为完井设备的一部分可以控制和优化单井或者整个油 藏的动态特征，它是一种节流装置，通过在井底增加一个附加的压降来平衡流动，作用是平 衡沿井筒长度的流动而不管位置和渗透率的变化，使得整个井筒长度对总产量都有贡献从 而优化原油采收率。ICD其产生压降的机理是运用摩擦或节流，最常用的两种ICD类型是 螺线孔道型ICD和油嘴/孔板型ICD。螺线孔道型ICD使流体通过预先设计好的螺旋通道 或弯曲通道，由于摩擦作用产生流动阻力，从而产生一个附加压降。孔板/油嘴型ICD使 流体流过若干结构尺寸预先设置好的喷嘴孔板，通过节流作用产生附加压降。不同类型的 ICD的机械设计是不同的，这些ICD的潜在原理是相同的，即利用附加的压降来使水平井的 流入量重新分布。但这些ICD没有可动的部件，是不可以调整的，它是装在完井设施中的固 定不变的装置，其根据最初的油藏条件和模拟预测的油藏性能来确定，所以说，ICD是消极 的控制流动，一旦在井筒中装好了，这些装置会在整个井的生产寿命中始终如一的发挥其 作用，除非把整个完井装置都取回。而油藏的状态是动态变化的，流体粘度，密度，速度都会 随着时间而产生改变，所以固定的ICD不能适应这些动态的变化，从而导致水平井会产生 流动的不平衡，进而对生产效率产生负面影响。
【发明内容】
[0004] 为了克服现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供了一种流入控 制装置，其能够自动平衡井内的压力分布，有效的控制油水流入量。
[0005] 本发明的具体技术方案是：
[0006] -种流入控制装置，其特征在于，它包括：中心管，呈中空圆管状，其管壁开设有通 孔；壳体，其套设在所述中心管外，所述壳体与所述中心管之间形成环形空间；导流机构， 其位于所述环形空间内，用于将所述环形空间分成第一空间和第二空间，所述导流机构内 部开设有用于连通所述第一空间和所述第二空间的第一通道以及用于连通所述第二空间 与所述通孔的第二通道；调节部件，其位于所述第二空间中，所述调节部件能在所述第二空 间中沿轴向滑动并将所述第二空间分成第一腔体和第二腔体，所述调节部件与所述中心管 形成用于连通所述第一腔体和所述第二腔体的流动通道；限位机构，能抵住所述调节部件， 所述调节部件与所述限位机构相抵时，所述调节部件与所述第二腔体的底壁具有间隙；锁 紧盘，其连接于壳体下端，用于对环形空间的下部进行封堵。
[0007] 优选地，所述锁紧盘与所述壳体之间设有阀座部件、单向阀阀体、单向阀弹簧，所 述锁紧盘与所述阀座部件上开设有用于将所述第二腔体与外界相连通的流道，所述流道中 设有所述单向阀阀体与所述单向阀弹簧，所述单向阀阀体能自上而下开启。
[0008] 优选地，所述流道包括所述阀座部件与所述锁紧盘内部形成坚直通道、所述阀座 部件与所述锁紧盘接触处形成横向通道，所述坚直通道与所述横向通道相交连通，所述坚 直通道内设有单向阀阀体，所述单向阀阀体外套设有单向阀弹簧，所述单向阀弹簧与所述 锁紧盘相抵，所述单向阀阀体打开时，所述坚直通道与所述横向通道连通第二腔体与外界。
[0009] 优选地，所述锁紧盘通过紧固螺钉与所述阀座部件相连接。
[0010] 优选地，所述壳体的上端连接有防砂筛管。
[0011] 优选地，所述调节部件呈环形，所述调节部件和所述壳体之间设有密封胶圈。
[0012] 优选地，所述导流机构呈圆环形，所述导流机构内的所述第一通道和所述第二通 道为多条沿所述导流机构的轴向中心环向分布的通道。
[0013] 优选地，开设在所述中心管上的所述通孔位于所述中心管的同一横截面上，所述 通孔与所述第二通道相一一对应连通。
[0014] 优选地，所述中心管外壁面嵌有用于固定所述导流机构的轴用弹性挡圈，所述壳 体内壁面嵌有孔用弹性挡圈，所述孔用弹性挡圈与所述导流机构之间设有套筒。
[0015] 本发明采用以上结构方案，具有以下优点：
[0016] 1、本发明实现了对流入流体黏度的自动响应，可以根据流入流体的黏度自动调节 开口大小，实现平衡水平井流动剖面，避免水平井内产生流动不平衡，控制水锥及气锥的发 生，从而实现稳产增产控水的目的。
[0017] 2、本发明可以对装置内部流道进行正洗，清除沉砂，从而提高使用寿命。
【专利附图】
【附图说明】
[0018] 在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范 围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并 不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，可 以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。
[0019] 图1为本发明初始状态的结构示意图。
[0020] 图2为装有本发明的水平井完井管柱示意图。
[0021] 图3为本发明在生产中的流道示意图。
[0022] 图4为本发明正洗流道示意图。
[0023] 以上附图标记的标记说明：
[0024] 1、水平井完井管柱；2、流入控制装置；3、中心管；31、通孔；4、防砂筛管；5、壳体； 6、孔用弹性挡圈；7、套筒；8、轴用弹性挡圈；9、导流机构；91、第一通道；92、第二通道；10、 调节部件；101、上表面；102、下表面；11、密封胶圈；12、弹簧；13、限位销钉；14、第二腔体； 15、阀座部件；16、单向阀阀体；17、单向阀弹簧；18、紧固螺钉；19、锁紧盘；20、生产流道； 21、第一正洗流道；22、第二正洗流道；23、坚直通道；24、横向通道；25、流动通道；26、第一 腔体；27、第二空间；28、第一空间。
【具体实施方式】
[0025] 结合附图和本发明【具体实施方式】的描述，能够更加清楚地了解本发明的细节。但 是，在此描述的本发明的【具体实施方式】，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解 成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变 形，这些都应被视为属于本发明的范围。
[0026] 图1为本发明流入控制装置2在初始状态的结构示意图，如图1所示。本发明提 出的一种流入控制装置2,它包括：中心管3,呈中空圆管状，其管壁开设有通孔31 ;壳体5， 其套设在中心管3外，壳体5与中心管3之间形成环形空间；导流机构9,其位于环形空间 内，用于将环形空间分成第一空间28和第二空间27,导流机构9内部开设有用于连通所述 第一空间28和第二空间27的第一通道91以及用于连通第二空间27与通孔31的第二通 道91 ;调节部件10,其位于第二空间27中，调节部件10能在第二空间27中沿轴向滑动并 将所述第二空间27分成第一腔体26和第二腔体14,调节部件10与中心管3形成用于连通 第一腔体26和第二腔体14的流动通道25 ;限位机构，能抵住调节部件10,调节部件10与 限位机构相抵时，调节部件10与第二腔体14的底壁具有间隙；锁紧盘19,其连接于壳体5 下端，用于对环形空间的下部进行封堵。
[0027] 具体而言，中心管3在其径向横截面上均匀环向开设有一个或一个以上的通孔 31。导流机构9呈圆环状，导流机构9的内壁与中心管3紧密贴合，导流机构9的外壁与壳 体5的内壁紧密贴合，保证导流机构9将环形空间分隔成第一空间28和第二空间27时，导 流机构9与壳体5、中心管3壁面之间的密封。导流机构9中存在连通第一空间28和第二 空间27的第一通道91，该第一通道91可以为开设在导流机构9内部的一条或一条以上的 通道，当第一通道91为多条通道时，它可以均匀的沿导流机构的轴向中心环向分布，以保 证外部流体可以均匀流进该第一通道91。导流机构9中还设有连通第一空隙26和通孔31 的第二通道92,该第二通道92也是为开设在导流机构9内部的一条或一条以上的通道，环 向排布设置于导流机构9上，通道位置和数量可与中心管3上开设的通孔31相对应，使得 通孔与第二通道一一对应相连通，从而保证第一腔体26与中心管3内部相连通。
[0028] 在导流机构9下部设置有调节部件10,调节部件10可在第二空间27中上下移动， 导流机构9与调节部件10之间存在第一腔体26,调节部件10呈圆环形，调节部件10的外 壁与壳体5内壁紧贴，调节部件10的内壁与中心管3外壁之间存在空隙，形成一个流动通 道25,以保证流体能够经该流动通道25流入调节部件10下部的第二腔体14。
[0029] 锁紧盘19呈圆环状，与壳体5以螺纹相连接，用以对壳体5进行固定并密封环形 空间的下端。在第二腔体14中设有限位机构，限位机构可以为一限位销钉13,限位销钉13 的一端可以与壳体5或锁紧盘19或中心管3相固定，限位销钉13的另一端伸出部分抵住 调节部件10,必须存在一个伸出部分是为了保证无论调节部件10上下移动到任何程度，第 二腔体14总存在一个最小体积。在流入控制装置2工作时，该最小体积使得第二腔体14 内总会充有流体，该流体可以传递压力并且该压力会随着流体黏度的变化而改变，以此使 得调节部件在第二空间中自己上下调节，从而改变流体流量。
[0030] 本发明的工作原理如下：
[0031] 参照图2所示，本发明流入控制装置2为井下使用，具体安装于水平井完井管柱I 中水平段的油管之间，其安装个数根据实际情况决定。
[0032] 图3为本发明流入控制装置2在生产中的流道示意图。流入控制装置2在井下工 作开始时，第一空间28、第一通道91、第一腔体26、第二通道92和通孔31相连通形成如图 3所示的生产流道20。流体从第一空间28流入，经第一通道91后，填充满第一腔体26、流 动通道25和第二腔体14,最终通过第二通道92和通孔31流入中心管3内。
[0033] 在这之后，当油藏的条件发生动态变化时，流体粘度、密度、速度都会随着时间而 改变。当流体变成高粘度流体（例如大部分为原油）通过生产流道20时，由于高粘度流体 的高粘度性，流体与生产流道20中的壁面摩擦力增大，导致流体流速下降，流体的体积流 量也随之下降。根据伯努利原理，压力势能、动能、重力势能以及摩擦能量损失的和为常数， 即
[0034]
【权利要求】
1. 一种流入控制装置，其特征在于，它包括： 中心管，呈中空圆管状，其管壁开设有通孔； 壳体，其套设在所述中心管外，所述壳体与所述中心管之间形成环形空间； 导流机构，其位于所述环形空间内，用于将所述环形空间分成第一空间和第二空间，所 述导流机构内部开设有用于连通所述第一空间和所述第二空间的第一通道以及用于连通 所述第二空间与所述通孔的第二通道； 调节部件，其位于所述第二空间中，所述调节部件能在所述第二空间中沿轴向滑动并 将所述第二空间分成第一腔体和第二腔体，所述调节部件与所述中心管形成用于连通所述 第一腔体和所述第二腔体的流动通道； 限位机构，能抵住所述调节部件，所述调节部件与所述限位机构相抵时，所述调节部件 与所述第二腔体的底壁具有间隙； 锁紧盘，其连接于壳体下端，用于对环形空间的下部进行封堵。
2. 根据权利要求1所述的流入控制装置，其特征在于：所述锁紧盘与所述壳体之间设 有阀座部件、单向阀阀体、单向阀弹簧，所述锁紧盘与所述阀座部件上开设有用于将所述第 二腔体与外界相连通的流道，所述流道中设有所述单向阀阀体与所述单向阀弹簧，所述单 向阀阀体能自上而下开启。
3. 根据权利要求2所述的流入控制装置，其特征在于，所述流道包括所述阀座部件与 所述锁紧盘内部形成坚直通道、所述阀座部件与所述锁紧盘接触处形成横向通道，所述坚 直通道与所述横向通道相交连通，所述坚直通道内设有单向阀阀体，所述单向阀阀体外套 设有单向阀弹簧，所述单向阀弹簧与所述锁紧盘相抵，所述单向阀阀体打开时，所述坚直通 道与所述横向通道连通第二腔体与外界。
4. 根据权利要求2所述的流入控制装置，其特征在于，所述锁紧盘通过紧固螺钉与所 述阀座部件相连接。
5. 根据权利要求1所述的流入控制装置，其特征在于，所述壳体的上端连接有防砂筛 管。
6. 根据权利要求1所述的流入控制装置，其特征在于，所述调节部件呈环形，所述调节 部件和所述壳体之间设有密封胶圈。
7. 根据权利要求1所述的流入控制装置，其特征在于，所述导流机构呈圆环形，所述导 流机构内的所述第一通道和所述第二通道为多条沿所述导流机构的轴向中心环向分布的 通道。
8. 根据权利要求1所述的流入控制装置，其特征在于，开设在所述中心管上的所述通 孔位于所述中心管的同一横截面上，所述通孔与所述第二通道相一一对应连通。
9. 根据权利要求1所述的流入控制装置，其特征在于，所述中心管外壁面嵌有用于固 定所述导流机构的轴用弹性挡圈，所述壳体内壁面嵌有孔用弹性挡圈，所述孔用弹性挡圈 与所述导流机构之间设有套筒。
【文档编号】E21B21/10GK104314530SQ201410549508
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月16日 优先权日:2014年10月16日
【发明者】刘合, 裴晓含, 郑立臣, 俞佳庆, 高扬 申请人:中国石油天然气股份有限公司