底水油藏水平井AICD完井控水装置的制作方法

本实用新型涉及石油天然气开采技术领域，尤其涉及一种底水油藏水平井AICD完井控水装置。

背景技术：

AICD(Autonomous Inflow Control Devices)是一种能够对流入流体进行自动控制以缓解底水锥进(原始状态下，底水块状油、气藏的油水或气水按重力关系分布，当油、气井投产后，油、气层内部由于油、水或气、水重力差的影响，使原为水平状态的油水界面或气水界面变形成丘状锥起，叫做水锥。随着采油、气速度增大，水锥不断上升，突破进入井底，造成油水或气水同产，使油、气产量减少，这种底水随采油、气呈锥形纵向推进的过程，叫做底水锥进。)从而达到油田控水保油效果的装置。水平井(在钻到目的层部位时，井段斜度超过85度，其水平距离超过目的层厚度10倍的井叫水平井。)广泛运用于底水油藏、薄层油藏、海洋浅水和深水油气藏等开采过程，水平井与直井相比具有巨大的优势，极大改善了油气田的开发经济性。但是长水平井的生产剖面通常难以均衡推进，易在油井高渗层段、裂缝处过早见水。在底水(在油/气藏中，整个含油/气边界/缘范围内的油/气层底部都有托着油/气的水叫底水。)油藏的开发过程中，一旦出现底水脊进，将大大地缩短油藏的无水采油期。同时，水平井的含水率加快上升，出现底水脊进并突破，而底水突破后的堵水作业十分困难，严重影响了水平井产能优势的体现和开采综合效益的实现，成为了制约水平井高效开发底水油藏的关键难题，如果不及时处理或者处理不当，严重的话可能被迫关井。我国大部分水平井开发的底水油藏已经处于中高含水期，生产井随含水升高而产量迅速下降。针对这一难题，国内外研发了多种流入结构的控水装置(ICD)，包括喷嘴型、迷宫型、螺旋通道型等结构，但被动式的ICD存在流动阻力等级恒定、见水/气失效等问题。

现有技术中存在一种密度敏感型AICD(2006年S.L.Crow等人最早设计得出)，该装置由膨胀橡胶、配重块、密度敏感片、重力环和重力环平衡块组成。重力环上设有流入通道，在产油过程中如果气量过大时，由于气体浮力较小，密度敏感片向下关闭，气体不能进入流入通道，从而限制气体产出。当粘度敏感阀倒置时，可以限制水的产出。当产水过多时，密度敏感片受浮力影响向上关闭，水不能进入流入通道，当水锥退去，密度敏感片向下打开，AICD重新开始产油。该装置内存在运动部件，在长时间使用后可能会出现运动部件失效等问题，由于油藏生产实际情况复杂且考虑到经济效益，原则上不允许随时更换失效的运动部件，该装置的使用寿命受到限制。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种底水油藏水平井AICD完井控水装置，以克服现有技术的缺陷。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种底水油藏水平井AICD完井控水装置，克服现有技术中存在的控水装置见水气易失效、使用寿命短等问题，该装置能有效控制底水脊进，实现水平井入流平衡，延长油井的见水时间，从而延长油井使用年限。

本实用新型的目的是这样实现的，一种底水油藏水平井AICD完井控水装置，所述底水油藏水平井AICD完井控水装置包括圆柱型壳体，所述圆柱型壳体包括圆柱侧壁，所述圆柱侧壁的轴向两端分别封闭设置一端板，所述圆柱侧壁上沿切向设置至少一个流体流入结构，各所述流体流入结构包括沿所述圆柱侧壁的切向设置的入口管，各所述入口管的出口端连通设置沿所述圆柱侧壁的切向设置的主流道，各所述入口管的出口端还连通设置沿所述圆柱侧壁的径向设置的支流道，所述入口管、所述主流道和所述支流道构成Y型流道；所述圆柱型壳体的轴向一端中心处连通设置一喷嘴。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述主流道与所述支流道的横截面直径呈相同设置。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述主流道与所述支流道之间的夹角呈60°。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述流体流入结构数量为3个，3个所述流体流入结构沿周向均匀间隔设置。

由上所述，本实用新型提供的底水油藏水平井AICD完井控水装置具有如下有益效果：

本实用新型的底水油藏水平井AICD完井控水装置，基于Y型流道平衡惯性力原理、Y型流道粘滞力原理及离心力分离原理，惯性力大、粘滞力小的水由切向的主流道流进圆柱型壳体并在其内部高速旋转并产生较高压降，惯性力小、粘滞力大的油由径向的支流道经最短路径直接流向喷嘴，其压降低于水的压降，油快速产出，底水油藏水平井AICD完井控水装置有效限制了水的产出，从而使水平井实现入流平衡，控制底水脊进，延长油井的见水时间，从而延长油井的使用年限。

附图说明

以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中：

图1：为本实用新型的底水油藏水平井AICD完井控水装置的结构示意图。

图2：为本实用新型的底水油藏水平井AICD完井控水装置的俯视图。

图3：为本实用新型的底水油藏水平井AICD完井控水装置的工作状态示意图。

图中：

100、底水油藏水平井AICD完井控水装置；

1、圆柱型壳体；

11、圆柱侧壁；12、端板；

2、流体流入结构；

21、入口管；22、主流道；23、支流道；

3、喷嘴；

90、地层；91、井孔；92、水平井基管；93、封隔器。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。

如图1、图2、图3所示，本实用新型提供一种底水油藏水平井AICD完井控水装置100，包括圆柱型壳体1，圆柱型壳体1包括圆柱侧壁11，圆柱侧壁11的轴向两端分别封闭设置一端板12，圆柱侧壁11上沿切向设置至少一个流体流入结构2，各流体流入结构2包括沿圆柱侧壁11的切向设置的入口管21，各入口管21的出口端连通设置沿圆柱侧壁11的切向设置的主流道22，各入口管21的出口端还连通设置沿圆柱侧壁11的径向设置的支流道23，入口管21、主流道22和支流道23构成Y型流道；圆柱型壳体1的轴向一端中心处连通设置一喷嘴3，喷嘴3的出口与水平井基管92(现有技术)连通设置。如图3所示，在实际使用中，地层90内设置水平的井孔91，井孔91内设置水平井基管92，底水油藏水平井AICD完井控水装置100设置于水平井基管92的指端封隔器93远离根端的一侧，底水油藏水平井AICD完井控水装置100。

本实用新型的底水油藏水平井AICD完井控水装置100，基于Y型流道平衡惯性力原理、Y型流道粘滞力原理以及离心力分离原理，主流道22构成水流入圆柱型壳体1的主要通道，油水混合物中惯性力大、粘滞力小的水由切向的主流道流进圆柱型壳体，相对于轴向一端中心处的喷嘴有一个很大的转动惯量，水随其不断接近喷嘴而产生高速旋转，水在圆柱型壳体内高速旋转并产生较高压降；支流道23构成油流入圆柱型壳体1的主要通道，惯性力小、粘滞力大的油由径向的支流道流进圆柱型壳体，相对于轴向一端中心处的喷嘴的转动惯量几乎为零，油经最短路径直接流向喷嘴，其压降低于水的压降，油快速产出。

通过油水二者在惯性力和粘滞力上的差别，结合离心力分离原理，水流过底水油藏水平井AICD完井控水装置100的压降大于油流过底水油藏水平井AICD完井控水装置100时的压降，底水油藏水平井AICD完井控水装置100有效限制了水的产出，从而使水平井实现入流平衡，控制底水脊进，延长油井的见水时间，从而延长油井的使用年限。

进一步，主流道22与支流道23的横截面直径呈相同设置，使得油和水的流入压强基本保持一致。

进一步，如图2所示，主流道22与支流道23之间的夹角α呈60°。主流道22与支流道23之间的夹角α可以根据实际情况进行调节，60°为最佳的夹角度数。

在本实用新型的一具体实施例中，流体流入结构2数量为3个，3个流体流入结构2沿周向均匀间隔设置。

对底水油藏水平井AICD完井控水装置100的设计模型进行流体数值模拟分析与计算，得出速度云图和压力云图，用于理论研究。分析的工况分为三种，第一是在纯油的条件下，取油的粘度分别为1、20、50、70(单位：MPa.s),验证不同粘度下油的流速与压降之间的关系；第二是在纯水条件下，取水的密度分别为1000、900、800、700(单位：kg/m2)，验证不同密度下水的流速与压降的关系；第三是在油水混合的条件下，含水率分别20％、40％、60％、80％，验证不同含水率下油水混合相的流速与压降的关系。

将纯油和纯水的速度云图对比，纯水进入圆柱型壳体比纯油进入圆柱型壳体的速度快，而且纯水产生较大的惯性力进而在圆柱型壳体内高速旋转，油的粘滞力较大，速度变化较慢，而在喷嘴处速度增加；对纯油和纯水的压力云图对比，纯水从入口到喷嘴的压降大于纯油的，说明水在圆柱型壳体内高速旋转时产生了附加压降；根据油水混合相对应的速度云图和压力云图时，水主要从切向的主流道进入，然后在圆柱型壳体内产生高速旋转，油主要从径向的支流道进入，经最短的路径到达喷嘴，水产生的压降大于油产生的压降，故底水油藏水平井AICD完井控水装置100能有效控制水的产出。

由上所述，本实用新型提供的底水油藏水平井AICD完井控水装置具有如下有益效果：

本实用新型的底水油藏水平井AICD完井控水装置，基于Y型流道平衡惯性力原理、Y型流道粘滞力原理及离心力分离原理，惯性力大、粘滞力小的水由切向的主流道流进圆柱型壳体并在其内部高速旋转并产生较高压降，惯性力小、粘滞力大的油由径向的支流道经最短路径直接流向喷嘴，其压降低于水的压降，油快速产出，底水油藏水平井AICD完井控水装置有效限制了水的产出，从而使水平井实现入流平衡，控制底水脊进，延长油井的见水时间，从而延长油井的使用年限。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。