申请/专利权人：中国石油化工股份有限公司;中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院

申请日：2015-09-24

公开（公告）日：2021-04-27

公开（公告）号：CN106555569B

主分类号：E21B34/08(20060101)

分类号：E21B34/08(20060101);E21B43/08(20060101);E21B34/06(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2021.04.27#授权;2017.05.03#实质审查的生效;2017.04.05#公开

摘要：本发明公开了一种控水工具，包括：包括中心管，中心管外固定套接有防砂筛套；与中心管的一端相连的基管，基管的外周壁上设置有流量控制装置；以及套接在基管外的外套，外套一端与基管固定连接，另一端与防砂筛套相连。其中，中心管、基管、防砂筛套与外套之间共同形成第一流道，中心管与基管连通形成有第二流道，第一流道通过流量控制装置与第二流道相连通。本发明的控水工具具有更小的外径的同时还能实现反向憋压，其结构简单、下入方便、可靠性高，沿井段全线布设，无需找水即可长期自动控制出水段液量，可长期自动控制出水段液量，达到阻水稳油，有效降低油井产液含水率的目的。

主权项：1.一种控水工具，包括：中心管，所述中心管外固定套接有防砂筛套，与所述中心管的一端相连的基管，所述基管的外周壁上设置有流量控制装置，以及套接在所述基管外的外套，所述外套一端与所述基管固定连接，另一端与所述防砂筛套相连，其中，所述中心管、所述基管、所述防砂筛套与所述外套之间共同形成第一流道，所述中心管与所述基管连通形成有第二流道，所述第一流道通过所述流量控制装置与所述第二流道相连通；所述基管的外周壁上开设有矩形槽，所述流量控制装置固定在所述矩形槽内；所述流量控制装置包括设置在所述矩形槽内的流量控制器，以及设置在所述基管上并且能够连通所述流量控制器与所述第二流道的通孔；所述流量控制装置为自适应流量控制装置，所述流量控制装置根据地层产液的性质自动调整对流体的阻力；所述通孔内固定有单向阀，所述单向阀包括阀体、阀芯和弹簧结构，所述单向阀可反向憋压，所述单向阀具有开启和关闭功能，所述单向阀的打开压力为0.025MPa；所述阀体的内壁上设置有凸台，所述凸台上设置斜坡面，所述阀芯上设置有锥形面，所述锥形面与所述斜坡面之间相配合形成密封；所述中心管的对应所述防砂筛套的外周壁上设置有多个凸起以支撑所述防砂筛套，所述凸起设置为间隔排列的筋条状；所述凸起设置成弹性凸起。

全文数据：控水工具技术领域[0001] 本发明涉及石油天然气开采领域，特别涉及一种控水工具。背景技术[0002] 从中国当前已开发油田的现状来看，石油的开采总体上已进入了高含水、高采出程度阶段。经过几十年的开采，主力老油田大多数已进入或是接近特高含水的开发后期，并且近几年的统计资料表明，全国油田还在进一步老化。但这些高含水老油田很多是主力油田，其产量占中国国内总产量的70%左右，仍居于举足轻重的地位，高含水油田还有很大的提高采收率空间。因此，提高高含水老油田的原油采收率是当前老油田开发的中心任务。然而，目前困扰开发工作的问题主要表现为由于含水大幅度增加，造成单井产量下降。[0003] 在现有技术中，一般采用找堵水技术作为前期治理高含水油井的主要手段，但随多轮次堵水增加，效果逐渐变差，单井增油量和堵水有效期都急剧下降，投入产出效益也变差。而采用可长期自动控制出水段液量的调流控水工具进行二次完井可以解决找堵水技术控水有效期短及控水效果差的问题。现有技术中的调流控水工具及完井管柱一方面直径过大，无法用于二次完井；另一方面工具内外联通，无法憋压，只能局限于与遇油遇水膨胀封隔器一起应用，应用范围受限。[0004] 针对上述技术存在的问题，在本领域中希望寻求一种外径较小以适用于二次完井的控水工具，该控水工具能够有效降低油井产液的含水率，从而解决现有技术的不足之处。发明内容[0005] 本发明针对现有技术的不足之处，提出了一种控水工具。[0006] 根据本发明提供的一种控水工具，包括中心管，中心管外固定套接有防砂筛套；与中心管的一端相连的基管，基套的外周壁上设置有流量控制装置；以及套接在基管外的外套，外套一端与基管固定连接，另一端与防砂筛套相连。其中，中心管、基管、防砂筛套与外套之间共同形成第一流道，中心管与基管连通形成有第二流道，第一流道通过流量控制装置与第二流道相连通。[0007] 本发明的控水工具在使用时，地层流体通过防砂筛套进入第一流道，随后通过流量控制装置进入第二流道。其中，流量控制装置为自适应流量控制装置，其可以根据地层产液的性质自动调整对流体的阻力，当地层产液含水率较高时，第一流道内会产生一个较高的附加压降，从而实现控水作用，即阻挡地层产液内的水进入第二流道；相反地，当地层产液含水率降低时，流量控制装置对流体的阻力又会自动变小，从而使地层产液内的油进入第二流道。本发明的控水工具的防砂筛套一方面用于控制控水工具的外径尺寸，另一方面可防止砂砾等异物进入控水工具。在满足防砂筛套的防砂效果的前提下，通过增加或减少防砂筛套的层数来具体控制防砂筛套处的厚度，从而实现对控水工具外径大小的控制。[0008] 在一些实施方案中，中心管的对应防砂筛套的外周壁上设置有多个凸起。该设置的凸起用于支撑防砂筛套，从而形成地层产液的流动通道，即形成第一流道。[0009] 在一些实施方案中，凸起设置成弹性凸起。在实现凸起自身的支撑作用的同时，将凸起设置成弹性凸起可实现控水工具外径的自调整。当控水工具进入尺寸较小的井眼时，其弹性凸起被压缩，从而使控水工具的外径减小，由此，该设置可使控水工具在某一特定条件下能够进入更小尺寸的井眼中。[0010] 在一些实施方案中，防砂筛套通过固定环固定在中心管上。优选地，该防砂筛套的两端均通过固定环固定在中心管上，其长度和厚度可根据实际需要具体设置。[0011] 在一些实施方案中，基管的外周壁上开设有矩形槽，流量控制装置固定在矩形槽内。流量控制装置固定在基管外周壁上的矩形槽内，使流量控制装置设置成内嵌于基管的形式，该设置避免了流量控制装置延伸出基管的外周而使流量控制装置占用更大的空间，从而影响控水工具的外径尺寸。因此，该设置进一步降低了控水工具的外径尺寸。[0012] 在一些实施方案中，流量控制装置包括设置在矩形槽内的流量控制器，以及设置在基管上并且能够连通流量控制器与第二流道的通孔。第一流道内的地层产液通过流量控制器后经通孔进入第二流道。在该方案中，流量控制器可通过地层产液的水、油比例自行调整水或油的通过，其能够尽可能地使油通过，而阻挡水的通过，从而通过的油由通孔进入第二流道以后便可流出地面。[0013] 在一些实施方案中，通孔内固定有单向阀。在该方案中，地层产液流入单向阀的进液口时，只需微小压力，即可形成单向阀与第二流道的连通；当封隔器坐封，反向加压时，压力将阀芯反向推至单向阀的进液口，使阀芯与阀体之间形成密封，从而使控水工具内压力升高，实现封隔器坐封。优选地，通孔与单向阀为螺纹连接，其可方便有效地实现单向阀的固定。[0014] 在一些实施方案中，筛套与外套通过管接头相连通。优选地，管接头两端与筛套和外套的连接均为螺纹连接，从而可方便筛套与外套的安装与拆卸。[0015] 在一些实施方案中，控水工具适用于井眼尺寸的最小值为4英寸。[0016] 与现有技术相比，本发明的控水工具具有以下优点:[0017] I外径较小，可下入4英寸及以上尺寸的井眼中；[0018] 2结构简单、便于安装与拆卸，方便下入；[0019] 3可配合使用液压式封隔器，并实现反向憋压，适用范围更广，更可靠；[0020] 4整体结构无活动部件，可靠性高；[0021] 5能够实现机械控水，无需其他化学用剂；[0022] 6可沿井段全线布设，无需找水，并且无需因新增出水点，而重复多次堵水；[0023] 7在任何出水位置都可实现自动控水，有效期更长。附图说明[0024] 在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中:[0025] 图1是根据本发明的控水工具的结构示意图；[0026] 图2是根据本发明的控水工具的单向阀的结构示意图。[0027] 在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。具体实施方式[0028] 下面将结合附图对本发明作进一步说明。[0029] 这里所介绍的细节是示例性的，并仅用来对本发明的实施例进行例证性讨论，它们的存在是为了提供被认为是对本发明的原理和概念方面的最有用和最易理解的描述。关于这一点，这里并没有试图对本发明的结构细节作超出于基本理解本发明所需的程度的介绍，本领域的技术人员通过说明书及其附图可以清楚地理解如何在实践中实施本发明的几种形式。[0030] 图1显示了根据本发明提供的控水工具100的结构示意图。该控水工具100包括中心管10，中心管10外固定套接有防砂筛套20;与中心管10的一端相连的基管30，基管30的外周壁上设置有流量控制装置50;以及套接在基管30外的外套40，外套40—端与基管30固定连接，另一端与防砂筛套20相连。其中，中心管10、基管30、防砂筛套20与外套40之间共同形成第一流道A，中心管10与基管30连通形成有第二流道B，第一流道A通过流量控制装置50与第二流道B相连通。[0031] 本发明的控水工具100在使用时，地层流体通过防砂筛套20进入第一流道A，随后通过流量控制装置50进入第二流道B。其中，流量控制装置50为自适应流量控制装置，其可以根据地层产液的性质自动调整对流体的阻力，当地层产液含水率较高时，第一流道A内会产生一个较高的附加压降，从而实现控水作用，即阻挡地层产液内的水进入第二流道B;相反地，当地层产液含水率降低时，流量控制装置50对流体的阻力又会自动变小，从而使地层产液内的油进入第二流道B。本发明的控水工具100的防砂筛套一方面用于控制控水工具100的外径尺寸，另一方面可防止砂砾等异物进入控水工具100。在满足防砂筛套20的防砂效果的前提下，通过增加或减少防砂筛套20的层数来具体控制防砂筛套20处的厚度，从而实现对控水工具100外径大小的控制。[0032] 根据本发明，中心管10的对应防砂筛套20的外周壁上设置有多个凸起21。该设置的凸起21用于支撑防砂筛套20，从而形成地层产液的流动通道，即形成部分第一流道A。优选地，凸起21可设置成间隔排列，还可设置成筋条状；中心管10根据井筒直径选用不同规格油管，最小可选用23人英寸的油管。[0033] 优选地，凸起21设置成弹性凸起。在实现凸起21自身的支撑作用的同时，将凸起21设置成弹性凸起可实现控水工具100外径的自调整。当控水工具100进入尺寸较小的井眼时，其弹性凸起21被压缩，从而使控水工具100的外径减小，由此，该设置可使控水工具100在某一特定条件下能够进入更小尺寸的井眼中。[0034] 如图1所示的实施例中，防砂筛套20通过固定环90固定在中心管10上。优选地，该防砂筛套20的两端均通过固定环90固定在中心管10上，其长度和厚度可根据实际需要具体设置。[0035] 根据本发明，基管30的外周壁上开设有矩形槽51，流量控制装置50固定在矩形槽51内。流量控制装置50固定在基管30外周壁上的矩形槽51内，使流量控制装置50设置成内嵌于基管30的形式，该设置避免了流量控制装置50延伸出基管30的外周而使流量控制装置50占用更大的空间，从而影响控水工具100的外径尺寸，因此，该设置进一步降低了控水工具100的外径尺寸。[0036] 如图1所示，流量控制装置50包括设置在矩形槽51内的流量控制器图中未示出，以及设置在基管30上并且能够连通流量控制器与第二流道B的通孔52。第一流道A内的地层产液通过流量控制器50后经通孔52进入第二流道B，在该方案中，流量控制器可通过地层产液的水、油比例自行调整水或油的通过，其能够尽可能地使油通过，而阻挡水的通过，从而通过的油由通孔52进入第二流道B以后便可流出地面。[0037] 结合图1和如图2所示，通孔52内固定有单向阀60。该单向阀60是地层产液流入基管30的最后通道，可反向憋压，以实现封隔器的打压座封。优选地，选取打开压力为0.025MPa的单向阀60，其结构简单，便于安装，可靠性高。如图2所示，单向阀60包括阀体61和阀芯62，地层产液流入单向阀60的进液口C时，只需微小压力，即可使阀芯62推动弹簧63，从而实现单向阀60与第二流道B的连通；当封隔器坐封，反向加压时，压力将阀芯62反向推至单向阀60的进液口C，阀芯62的锥形面621与阀体61之间形成密封，从而使控水工具100内压力升高，实现封隔器坐封。优选地，通孔52与单向阀60为螺纹连接，其可方便有效地实现单向阀60的固定。[0038] 如图1所示的实施例中，筛套20与外套40通过管接头70相连通。优选地，管接头70两端与筛套20和外套40的连接均为螺纹连接，从而可方便筛套20与外套40的安装与拆卸。[0039] 本发明的控水工具100具有更小的外径的同时还能实现反向憋压，其整体结构外径最小可为85_，本发明的控水工具100可用于局部见水或全井段见水的高含水井的二次完井，尤其适用于内通径4英寸及以上的井眼的二次控水完井。其结构简单、下入方便、可靠性高，沿井段全线布设，无需找水即可长期自动控制出水段液量，可长期自动控制出水段液量，达到阻水稳油，有效降低油井产液含水率的目的。[0040] 本发明的控水工具100还可以有效均衡产液剖面，提高高含水油井的开采效果及油田整体开发效益。例如，在油井生产的不同阶段作用效果如下:[0041] I井段局部被边、底水突破时:该阶段油井局部井段见水，见水井段的产液为油水混合物，本发明的控水工具100可在该井段产生较大的压差，从而大幅度抑制见水井段产液量，提高产油段产量，调整油相入流剖面，有效降低油井产液含水率。[0042] 2井段全部被边、底水突破时:该阶段油井各段的产液均为油水混合物，但由于地层的非均质性，各井段产液的含水率各不相同。此时，地层产液流经控水工具100时产生的流动压差随含水率的增加而大幅度增加，从而在高含水率井段产生较大的压差，降低该井段产液量，在含水率较低的井段产生较小的流动压差，小幅度降低该井段产液量，起到调整油相入流剖面的作用，从而有效的降低油井产液含水率。[0043] 应注意的是，前面所述的例子仅以解释为目的，而不能认为是限制了本发明。虽然已经根据示例性实施例对本发明进行了描述，然而应当理解，这里使用的是描述性和说明性的语言，而不是限制性的语言。在当前所述的和修改的所附权利要求的范围内，在不脱离本发明的范围和精神的范围中，可以对本发明进行改变。尽管这里已经根据特定的方式、材料和实施例对本发明进行了描述，但本发明并不仅限于这里公开的细节；相反，本发明可扩展到例如在所附权利要求的范围内的所有等同功能的结构、方法和应用。

权利要求：1.一种控水工具，包括:中心管，所述中心管外固定套接有防砂筛套，与所述中心管的一端相连的基管，所述基套的外周壁上设置有流量控制装置，以及套接在所述基管外的外套，所述外套一端与所述基管固定连接，另一端与所述防砂筛套相连，其中，所述中心管、所述基管、所述防砂筛套与所述外套之间共同形成第一流道，所述中心管与所述基管连通形成有第二流道，所述第一流道通过所述流量控制装置与所述第二流道相连通。2.根据权利要求1所述的控水工具，其特征在于，所述中心管的对应所述防砂筛套的外周壁上设置有多个凸起以支撑所述防砂筛套。3.根据权利要求2所述的控水工具，其特征在于，所述凸起设置成弹性凸起。4.根据权利要求1至3中任一项所述的控水工具，其特征在于，所述防砂筛套通过固定环固定在所述中心管上。5.根据权利要求1至4中任一项所述的控水工具，其特征在于，所述基管的外周壁上开设有矩形槽，所述流量控制装置固定在所述矩形槽内。6.根据权利要求5所述的控水工具，其特征在于，所述流量控制装置包括设置在所述矩形槽内的流量控制器，以及设置在所述基管上并且能够连通所述流量控制器与所述第二流道的通孔。7.根据权利要求6所述的控水工具，其特征在于，所述通孔内固定有单向阀。8.根据权利要求7所述的控水工具，其特征在于，所述通孔与所述单向阀为螺纹连接。9.根据权利要求1至8中任一项所述的控水工具，其特征在于，所述筛套与所述外套通过管接头相连通。10.根据权利要求1至9中任一项所述的控水工具，其特征在于，所述控水工具适用于井眼尺寸的最小值为4英寸。

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