[發明專利]一種自調流式噴管型流入控制裝置

有效

• 申請號: 201410006166.4
• 申請日: 2014-01-07
• 公開（公告）號: CN103726814A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發明（設計）人: 魏建光;趙法軍;李江濤;曾泉樹;劉達京;陳曦
• 申請（專利權）人: 東北石油大學
• 主分類號: E21B43/12
• 分類號: E21B43/12
• 代理公司: 大慶禹奧專利事務所 23208
• 代理人: 朱士文;楊曉梅

技術領域

本發明涉及一種改善油田開發效果的裝置，具體涉及一種自調流式噴管型流入控制裝置。

背景技術

在長水平井中，由于水平井筒中流動壓降的存在，使不同井筒位置生產壓差不同，導致油井跟端的產量通常要比趾端高得多，從而產生的不均勻生產剖面可能會引起井筒跟端處過早見水/氣。一旦發生錐進，由于趾端的流動受到限制，油井產量將顯著降低。為了消除這種不平衡現象，常用方法有分段射孔與變密度射孔完井，中心管完井等。但這些方法對流入剖面的調控能力有限，難以保證生產剖面足夠均勻。上世紀90年代早期，Norsk?Hydro公司最先引用了流入控制裝置（ICDs）技術，即在每個篩管節點上布置ICDs，ICDs將在井筒完井段上產生一個額外的壓降，通過平衡實際生產壓差，使得整個井段的流入剖面趨于均勻化，從而延緩水或氣發生錐進，提高油井總產量和最終采收率，該技術于1998年首次成功應用于Troll油田。截止2013年，國內外已相繼研發出不同類型的被動式ICDs，如Schlumberger的FloRite系列ICD、Weatherford的FloReg?ICD、Baker?Hughes的Equalizer系列ICD、Halliburton的EquiFlow?ICD、冀東油田的調流控水篩管等。

而現有的ICD可分為三個類型：噴嘴型、螺旋通道型和噴管型。它們分別利用不同的機理來保證流入剖面的均勻性，其中噴嘴型ICD為限流機理，螺旋通道型ICD為摩阻機理，而噴管型ICD則是在這兩種機理的共同作用下產生壓降的。

噴嘴型ICD用流體通過裝置時流道的收縮來產生節流壓降。從本質上來說，該方法使流體從較大區域流入一個小直徑噴嘴，從而產生了流動阻力。噴嘴型ICD的優點是結構簡單，且一旦鉆井過程中實時收集的信息表明需要改變流動阻力時，通過更換不同直徑的噴嘴便能立即對其進行調整。噴嘴型ICD的缺點是產生流動阻力的噴嘴直徑一般很小，故而特別容易受到高速流體顆粒的沖蝕和堵塞。

螺旋通道型ICD利用表面摩阻來產生一個相似的壓降，其設計思路是在油管上纏繞一圈或更多的流動通道。與利用噴嘴產生的瞬時壓降不同，這種設計在相對較長的區域產生分段式的壓降。因此，在同等的FRR下，其最小過流面積較大，而最大過流速度較小，在鉆井液循環過程中更能抵抗流體顆粒的沖蝕和堵塞。然而，螺旋通道型ICD對粘度很敏感，該性質會使得水/氣優先于油流動，從而使得井筒內過早見水/氣。

噴管型ICDs產生壓降的主要方式是在長噴管內限流。從本質上來說，該方法使流體從較大區域流入一較長的小直徑噴管，從而產生了流動阻力。和噴嘴相比，由于噴管一般較長，故而在同等的FRR下，其沿程阻力損失較大，而局部阻力損失較小。表現在結構上即最小過流面積較大，而最大過流速度較小，因此在鉆井液循環過程中，噴管型ICD更能抵擋流體顆粒的沖蝕和堵塞。和螺旋通道型ICD相比，沿程阻力損失在噴管型ICDs的壓降構成中所占比例較小，因此噴管型ICD對粘度較不敏感。

針對不同的儲層條件，通過延長或縮短噴管長度即可改變噴管型ICD的壓降構成，趨向于噴嘴型或螺旋通道型ICD的壓降構成，產生相似的流動特性，從而滿足不同儲層的需要。從這一點來說，噴管型ICD的適用性最強。

然而，由于噴管型ICD一旦下入油井之后，便無法調整其噴管長度，而這通常會使得其在低流量下阻力過大，高流量下阻力過小，難以保證流入剖面足夠均勻。且進行多級ICDs完井時，由于非均質地層中不同層段的儲層物性不同，所需的FRR不同，需要根據鉆井過程中測得的信息，在下入油井之前，對每一個噴管型ICD的結構參數進行優化，使其產生的FRR與該層段的儲層物性相適應，保證流入剖面足夠均勻，然而，這通常費時費力。

另外本發明中的流入控制裝置為通過機械結構設計和水動力學原理在完井段產生一個額外的壓降，平衡跟端效應或儲層非均質性引起的壓降，從而改變生產壓差，使沿水平井筒流入剖面趨于均勻；而水錐和脊進為在水平井生產過程中，由于跟端效應或儲層非均質性的影響，不同位置的生產壓差不同，流體在某一位置快速流動，從而使得生產剖面不均勻，出現提前見水或氣的現象。

發明內容

本發明的目的提供一種自調流式噴管型流入控制裝置，包括相互連接的基管、上部外套、下部外套、活動噴管和彈簧，能夠根據流量大小自動調整流動阻力等級，抵消跟端效應和儲層非均質性的影響，使沿水平井筒流入剖面均勻，減少氣水錐進，提高油井產量。

為了克服現有技術中的不足，本發明提供了一種自調流式噴管型流入控制裝置的解決方案，具體如下：