專利名稱：水平井自適應(yīng)均衡控制閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于石油、天然氣開采的自適應(yīng)控水工具，特別是一種水平井自適應(yīng)均衡控制閥。
背景技術(shù)：
由于水平井和大位移井等復(fù)雜結(jié)構(gòu)井具有許多直井所無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，是目前薄層油藏、底水油藏、裂縫性油藏、稠油油藏以及海洋淺水和深水油氣藏的主要開采手段，我國三大石油公司正以每年幾百口水平井的速度增長。但由于油氣藏的非均質(zhì)性、趾跟效應(yīng)和環(huán)空流影響，使得產(chǎn)液剖面不均衡而導(dǎo)致油氣藏過早見水，最終縮短油氣井壽命并降低油氣井的盈利能力。目前國內(nèi)外控制的主要方法常規(guī)完井(分段完井+變完井參數(shù))、半智能完井(分段完井+ICD控制)、智能完井(分段完井+ICV控制)、DWS雙管完井技術(shù)、中心管完井技術(shù)、特殊完井技術(shù)，其中半智能完井(分段完井+ICD控制)是主要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)剖面均衡的控制完井方式。流入控制器(簡稱I⑶，Inflow Control Device)是特為沿水平井筒獲得流入物動態(tài)平衡所開發(fā)的水平井完井新工具。國外流動環(huán)路試驗(yàn)和隨后的現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)證實(shí)，流入控制器具有通過延長流入高峰期從而達(dá)到延長油氣井生產(chǎn)壽命、減少水錐量以及提高采收率的功能。目前，國內(nèi)外有三種主要類型ICD :孔板/噴嘴式(節(jié)流型)，螺旋通道式(摩擦型)，以及混合式設(shè)計(jì)(節(jié)流型和摩擦型的結(jié)合)，這三種I⑶通過不同的方式產(chǎn)生壓降?？装?噴嘴式ICD采用復(fù)合孔板或噴嘴來產(chǎn)生流動平衡所需的壓差。每個(gè)流入控制器都由很多已知直徑和流動特性的孔板或噴嘴構(gòu)成，通過減少或打開噴嘴數(shù)來獲得不同的壓降值。螺旋通道式ICD是由最早的曲徑式ICD改進(jìn)而來，該流入控制器由一定直徑和長度的螺旋通道組成，通過預(yù)設(shè)直徑和通道數(shù)來獲得特定流速下的額定壓差?；旌鲜絀CD是一種新型ICD，這種類型的ICD是由許多帶流槽的端板組成，相鄰端板上的流槽成90°相位，通過設(shè)置端板數(shù)和流槽尺寸來產(chǎn)生所需壓差。這三種I⑶均是在下入井之前根據(jù)水平井產(chǎn)液剖面設(shè)計(jì)好附加壓差損失，下井以后不能更改，更不能根據(jù)儲層生產(chǎn)動態(tài)進(jìn)行自我調(diào)節(jié)，屬于被動型調(diào)流控制器。由于儲層中流體沿井筒的產(chǎn)液貢獻(xiàn)是不斷變化的，并且測井獲得的滲透率資料也不一定十分準(zhǔn)確。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種可均衡產(chǎn)液剖面、延遲氣/水突破、消除趾跟效應(yīng)、消除環(huán)空流影響、延長油氣井生產(chǎn)壽命、適用于非均質(zhì)性強(qiáng)的邊/底水油氣藏的水平井自適應(yīng)均衡控制閥。本實(shí)用新型的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)水平井自適應(yīng)均衡控制閥，它包括基管、節(jié)流器和套裝于基管外部并依次連接的控制閥外環(huán)套、控制閥閥座和篩管，篩管同基管間隙配合，控制閥外環(huán)套和控制閥閥座均與基管過盈配合，控制閥外環(huán)套與控制閥閥座之間設(shè)有密閉腔室A，控制閥閥座內(nèi)設(shè)有與篩管連通的腔室B，密閉腔室A與腔室B之間為控制閥閥座的端板，基管上設(shè)有進(jìn)水孔，進(jìn)水孔與密閉腔室A連通，節(jié)流器安裝于端板上，節(jié)流器上設(shè)有進(jìn)水口和出水口，進(jìn)水口位于腔室B內(nèi)，出水口位于密閉腔室A內(nèi)。所述的節(jié)流器包括閥球、閥桿、彈簧、波紋管、氣門芯和依次緊密連接的節(jié)流器外環(huán)套、節(jié)流器閥座、充氣腔室殼體和充氣腔室右端蓋，進(jìn)水口和出水口設(shè)于節(jié)流器閥座上，充氣腔室殼體內(nèi)設(shè)有充氣腔室，充氣腔室右端蓋內(nèi)設(shè)有充氣孔，充氣孔與充氣腔室連通，充氣孔內(nèi)安裝有氣門芯，波紋管安裝于節(jié)流器閥座內(nèi)，波紋管的一端固定連接于充氣腔室殼體的端面上，且波紋管與充氣腔室殼體的充氣腔室連通，波紋管的另一端設(shè)有密封板，彈簧套裝于波紋管的外部，彈簧的一端抵壓于充氣腔室殼體的端面上，彈簧的另一端抵壓于密封板上，閥桿的一端固設(shè)于密封板上，閥桿的另一端經(jīng)出水口伸出節(jié)流器閥座，閥球固設(shè)于閥桿伸出節(jié)流器閥座一端的端部。所述的端板上沿基管的圓周方向安裝有一個(gè)、兩個(gè)、三個(gè)或多個(gè)節(jié)流器。所述的充氣孔末端外側(cè)的充氣腔室右端蓋上還安裝有絲堵。所述的控制閥外環(huán)套與控制閥閥座之間采用焊接連接。所述的節(jié)流器外環(huán)套與節(jié)流器閥座間、節(jié)流器閥座與充氣腔室殼體間和充氣腔室殼體與充氣腔室右端蓋間均通過螺紋連接。本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)本實(shí)用新型是可以在井下根據(jù)產(chǎn)液剖面自動調(diào)節(jié)節(jié)流壓差的主動型控制工具，大大提高了水平井注采剖面的均衡控制效果，有利于提高水平井控制儲層的采收率。本實(shí)用新型可均衡產(chǎn)液剖面，延遲氣/水突破，消除趾跟效應(yīng)，消除環(huán)空流影響，延長油氣井生產(chǎn)壽命。本實(shí)用新型在閥體中設(shè)置有節(jié)流器，節(jié)流器中的封包和彈簧根據(jù)流量大小自動調(diào)節(jié)閥口開度，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)控制閥節(jié)流，該結(jié)構(gòu)不僅適用于常規(guī)采油控制工具適用的的滲透率已知的地層，尤其是適用于滲透率未知的地層，控水效果將遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于被動型控水工具。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖圖2為本實(shí)用新型的節(jié)流器的結(jié)構(gòu)示意圖圖中，1-基管，2-節(jié)流器，3-控制閥外環(huán)套，4-控制閥閥座，5-篩管，6-密閉腔室A, 7-腔室B, 8-端板，9-進(jìn)水孔，10-進(jìn)水口，11-出水口，12-閥球，13-閥桿，14-彈簧，15-波紋管，16-氣門芯，17-節(jié)流器外環(huán)套，18-節(jié)流器閥座，19-充氣腔室殼體，20-充氣腔室右端蓋，21-充氣腔室，22-充氣孔，23-密封板，24-絲堵。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步的描述，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不局限于以下所述如圖1所示，水平井自適應(yīng)均衡控制閥，它包括基管1、節(jié)流器2和套裝于基管I外部并依次連接的控制閥外環(huán)套3、控制閥閥座4和篩管5，篩管5同基管I間隙配合，控制閥外環(huán)套3和控制閥閥座4均與基管I過盈配合，所述的控制閥外環(huán)套3與控制閥閥座4之間采用焊接連接，控制閥外環(huán)套3與控制閥閥座4之間設(shè)有密閉腔室A6，密閉腔室A6由控制閥外環(huán)套3、控制閥閥座4和基管I圍成，控制閥閥座4內(nèi)設(shè)有與篩管5連通的腔室B7，腔室B7由控制閥閥座4和基管I形成，密閉腔室A6與腔室B7之間為控制閥閥座4的端板8，基管I上設(shè)有進(jìn)水孔9，進(jìn)水孔9與密閉腔室A6連通，節(jié)流器2安裝于端板8上，節(jié)流器2上設(shè)有進(jìn)水口 10和出水口 11，進(jìn)水口 10位于腔室B7內(nèi)，出水口 11位于密閉腔室A6內(nèi)。如圖2所示，所述的節(jié)流器2包括閥球12、閥桿13、彈簧14、波紋管15、氣門芯16和依次緊密連接的節(jié)流器外環(huán)套17、節(jié)流器閥座18、充氣腔室殼體19和充氣腔室右端蓋20，進(jìn)水口 10和出水口 11設(shè)于節(jié)流器閥座18上，充氣腔室殼體19內(nèi)設(shè)有充氣腔室21，充氣腔室右端蓋20將充氣腔室21的右端密封，充氣腔室右端蓋20內(nèi)設(shè)有充氣孔22，充氣孔22與充氣腔室21連通，充氣孔22內(nèi)安裝有氣門芯16，波紋管15安裝于節(jié)流器閥座18內(nèi)，波紋管15的一端固定連接于充氣腔室殼體19的端面上，且波紋管15與充氣腔室殼體19的充氣腔室21連通，波紋管15的另一端設(shè)有密封板23，從而波紋管15的內(nèi)部空間、充氣腔室殼體19的充氣腔室21和由氣門芯16密封的充氣腔室右端蓋20的充氣孔22共同形成了密閉的、填充有氣體的封包，密封板23與波紋板的端面緊密連接，彈簧14套裝于波紋管15的外部,彈簧14的一端抵壓于充氣腔室殼體19的端面上,彈簧14的另一端抵壓于密封板23上，閥桿13的一端固設(shè)于密封板23上，閥桿13的另一端經(jīng)出水口伸出節(jié)流器閥座，閥球固設(shè)于閥桿13伸出節(jié)流器閥座一端的端部?？筛鶕?jù)實(shí)際需要在端板8上沿基管I的圓周方向安裝一個(gè)、兩個(gè)、三個(gè)或多個(gè)節(jié)流器2。所述的充氣孔22末端外側(cè)的充氣腔室右端蓋20上還安裝有絲堵24，可以起到對氣門芯16的密封保護(hù)作用，提高了裝置的穩(wěn)定性和適應(yīng)惡劣工作環(huán)境的能力。所述的節(jié)流器外環(huán)套17與節(jié)流器閥座18間、節(jié)流器閥座18與充氣腔室殼體19間和充氣腔室殼體19與充氣腔室右端蓋20間均通過螺紋連接。本實(shí)用新型的工作過程如下儲層流體流過篩管5，流入控制閥閥座4的腔室B7后再由節(jié)流器2的進(jìn)水口 10進(jìn)入節(jié)流器閥座18內(nèi)部，后由節(jié)流器閥座18的出水口 11流出進(jìn)入控制閥的密閉腔室A6，再由進(jìn)水孔9進(jìn)入基管I。節(jié)流器2中的彈簧14和波紋管15會根據(jù)封包中的壓力以及節(jié)流器2內(nèi)外流體的壓差自動伸長或縮短，進(jìn)而通過帶動閥桿13及閥桿13端部的閥球12運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)對閥口開度的調(diào)節(jié)，達(dá)到節(jié)流的目的。
權(quán)利要求1.水平井自適應(yīng)均衡控制閥，其特征在于:它包括基管(I)、節(jié)流器(2)和套裝于基管(I)外部并依次連接的控制閥外環(huán)套(3)、控制閥閥座(4)和篩管(5)，篩管(5)同基管(I)間隙配合，控制閥外環(huán)套(3)和控制閥閥座(4)均與基管(I)過盈配合，控制閥外環(huán)套(3)與控制閥閥座(4)之間設(shè)有密閉腔室A (6)，控制閥閥座(4)內(nèi)設(shè)有與篩管(5)連通的腔室B (7)，密閉腔室A (6)與腔室B (7)之間為控制閥閥座(4)的端板(8)，基管(I)上設(shè)有進(jìn)水孔(9)，進(jìn)水孔(9)與密閉腔室A (6)連通，節(jié)流器(2)安裝于端板(8)上，節(jié)流器(2)上設(shè)有進(jìn)水口( 10 )和出水口( 11)，進(jìn)水口( 10 )位于腔室B (7)內(nèi)，出水口(11)位于密閉腔室A (6)內(nèi)，所述的節(jié)流器(2)包括閥球(12)、閥桿(13)、彈簧(14)、波紋管(15)、氣門芯(16)和依次緊密連接的節(jié)流器外環(huán)套(17)、節(jié)流器閥座(18)、充氣腔室殼體(19)和充氣腔室右端蓋(20),進(jìn)水口(10)和出水口( 11)設(shè)于節(jié)流器閥座(18)上，充氣腔室殼體(19)內(nèi)設(shè)有充氣腔室(21)，充氣腔室右端蓋(20)內(nèi)設(shè)有充氣孔(22)，充氣孔(22)與充氣腔室(21)連通，充氣孔(22)內(nèi)安裝有氣門芯(16)，波紋管(15)安裝于節(jié)流器閥座(18)內(nèi)，波紋管(15)的一端固定連接于充氣腔室殼體(19)的端面上，且波紋管(15)與充氣腔室殼體(19)的充氣腔室(21)連通，波紋管(15)的另一端設(shè)有密封板(23)，彈簧(14)套裝于波紋管(15)的外部，彈簧(14)的一端抵壓于充氣腔室殼體(19)的端面上,彈簧(14)的另一端抵壓于密封板(23)上，閥桿(13)的一端固設(shè)于密封板(23)上，閥桿(13)的另一端經(jīng)出水口(11)伸出節(jié)流器閥座(18)，閥球(12)固設(shè)于閥桿(13)伸出節(jié)流器閥座(18)—端的端部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水平井自適應(yīng)均衡控制閥，其特征在于:所述的端板(8)上沿基管(I)的圓周方向安裝有一個(gè)、兩個(gè)、三個(gè)或多個(gè)節(jié)流器(2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水平井自適應(yīng)均衡控制閥，其特征在于:所述的充氣孔(22)末端外側(cè)的充氣腔室右端蓋(20)上還安裝有絲堵(24)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水平井自適應(yīng)均衡控制閥，其特征在于:所述的控制閥外環(huán)套(3)與控制閥閥座(4)之間采用焊接連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水平井自適應(yīng)均衡控制閥，其特征在于:所述的節(jié)流器外環(huán)套(17)與節(jié)流器閥座(18)間、節(jié)流器閥座(18)與充氣腔室殼體(19)間和充氣腔室殼體(19)與充氣腔室右端蓋(20)間均通過螺紋連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了水平井自適應(yīng)均衡控制閥，它包括基管(1)和控制閥外環(huán)套(3)、控制閥閥座(4)和篩管(5)，控制閥外環(huán)套(3)與控制閥閥座(4)之間設(shè)有密閉腔室A(6)，控制閥閥座(4)內(nèi)設(shè)有腔室B(7)，密閉腔室A(6)與腔室B(7)之間安裝有節(jié)流器(2)，節(jié)流器(2)包括由波紋管(15)、充氣腔室殼體(19)和由氣門芯(16)密封的充氣孔(22)形成的封包，閥桿(13)的一端固設(shè)于波紋管(15)的密封板(23)上，閥球(12)固設(shè)于閥桿(13)另一端的端部。本實(shí)用新型的有益效果是可均衡產(chǎn)液剖面，延遲氣/水突破，消除趾跟效應(yīng)，消除環(huán)空流影響，延長油氣井生產(chǎn)壽命，有利于提高水平井控制儲層的采收率。
文檔編號E21B34/08GK202914035SQ20122060537
公開日2013年5月1日 申請日期2012年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月16日
發(fā)明者李海濤, 陽明君, 楊進(jìn)先, 龍剛 申請人:西南石油大學(xué)