水平井过油气阻水装置
阅读说明：本技术 水平井过油气阻水装置 (Oil gas passing and water blocking device for horizontal well ) 是由 李海涛 崔小江 李颖 罗红文 聂松 于 2020-08-03 设计创作，主要内容包括：本发明公开了水平井过油气阻水装置。它主要包括：装置主体(29)、入口(1)、主流道(2)、第一圆台流道(4)、缓冲流道(6A)、第二圆台流道(7)、第三圆台流道(8)、第四圆台流道(9)、第五圆台流道(10)、切入流道(11)、外腔旋流道(12)、内腔旋流道(14)、第一分支流道(19)、第二分支流道(21)、第三分支流道(23)、出口(15)。该装置依据伯努利原理和Y型流道分流分相原理设计,既可用于低粘、超低粘原油井阻水,也可用于气井阻水；该装置同时适用于安装在新井用于地层水突破井筒前均衡流入剖面,和安装在老井用于地层水突破后大幅增加水的附加阻力,达到降低含水率,提高油气采收率的目的。(The invention discloses an oil gas passing water blocking device for a horizontal well. It mainly comprises: the device comprises a device main body (29), an inlet (1), a main runner (2), a first circular table runner (4), a buffer runner (6A), a second circular table runner (7), a third circular table runner (8), a fourth circular table runner (9), a fifth circular table runner (10), a cut-in runner (11), an outer cavity rotating runner (12), an inner cavity rotating runner (14), a first branch runner (19), a second branch runner (21), a third branch runner (23) and an outlet (15). The device is designed according to Bernoulli principle and Y-shaped flow channel flow dividing and phase splitting principle, and can be used for water blocking of low-viscosity and ultra-low-viscosity crude oil wells and water blocking of gas wells; the device is simultaneously suitable for being installed in a new well and used for balancing the inflow profile before stratum water breaks through a shaft, and is installed in an old well and used for greatly increasing the additional resistance of water after the stratum water breaks through, so that the purposes of reducing the water content and improving the oil gas recovery ratio are achieved.)
技术领域
本发明涉及石油行业油气田开发技术领域。具体的涉及水平井过油气阻水装置，该装置可用于水平气井控水、油井阻水，延长油气井寿命，提高油气采收率。
背景技术
得益于定向钻井技术的提升以及具备泄油面积大的优势，水平井完井被广泛应用在我国陆地油田、海上油田。但受层间、层内、完井段渗透率非均质性，避水高度不同，水脊形态的影响，边底水油气藏在采用水平井开发时，容易出现水脊现象，当生产层位某段地层水突破井筒时，油气井含水率会急剧上升，严重影响水平井开采效益并降低油田开发效果。因此，水平井开采前期需要均衡产出剖面，而后期需要采取相应控水措施降低含水率。自动流入控制装置由于能够依据流体性质差异自动识别流体，并对不期望流体产生的附加压降阻力远大于期望流体的附加力，其出现之后就受到石油从业者的青睐，并逐渐被完善。
目前，自动流入控制装置的应用报道仅适用于粘度大于10mpa.s原油的油井，当原油粘度小于10mpa.s时便不再适用，而我国海上部分油田原油粘度甚至低至0.3mpa.s，相关技术瓶颈的突破迫在眉睫；同时，我国气井开采过程中在水气比相对不高时，可以采用泡沫排水技术将井筒积水排出到井口，但当水气比过高时，泡排技术则由于成本大幅增加，不再适用。
因此，为了填补国内低粘、超低粘油井控水装置，气井控水装置方面空白，并降低开采成本，延长油井开采寿命，增加油气采收率，依据伯努利原理，Y型流道分流分相原理，流体密度、粘度性质差异设计了水平井过油气阻水装置。该装置既可用于低粘、超低粘原油井控水，也可用于气井控水；该装置可以同时适用于新井地层水突破井筒前均衡流入剖面，和老井地层水突破后大幅增加水的附加阻力，降低含水率。
发明内容
本发明的目的在于为气井以及低粘、超低粘油井提供水平井过油气阻水装置，以实现新井均衡产液剖面，老井降低含水率。
一种实施方案中，水平井过油气阻水装置，其特征在于，它包括：装置主体(29)、入口(1)、主流道(2)、第一圆台流道(4)、缓冲流道(6A)、第二圆台流道(7)、第三圆台流道(8)、第四圆台流道(9)、第五圆台流道(10)、切入流道(11)、外腔旋流道(12)、内腔旋流道(14)、第一分支流道(19)、第二分支流道(21)、第三分支流道(23)、出口(15)。
所述第一圆台流道(4)为变径圆柱体且设有第一圆台流道入口(3)和第一圆台流道出口(5)，第一圆台流道入口(3)直径大于第一圆台流道出口(5)直径。
所述缓冲流道(6A)为圆柱体或正方体，与第一圆台流道出口(5)正对相连。
所述第五圆台流道(10)出口与切入流道(11)切向相连，使流体沿切向进入外旋流流道(12)；切入流道(11)与外腔旋流流道(12)切向相连，使流体旋流加剧。
所述外腔旋流道(12)和内腔旋流道(14)之间设有三个旋流入口，分别是第一旋流入口(13)、第二旋流入口(24)、第三旋流入口(25)。
所述第一分支流道(19)设有第一分支流道入口(26)和第一分支流道出口(17)；第一分支流道(19)与主流道(2)夹角为18°，并设有直线圆柱流道和助力旋流流道(18)，助力旋流流道(18)为弯曲圆柱；助力旋流流道(18)出口即为第一分支流道出口(17)，第一分支流道出口(17)对着第一旋流入口(13)。
所述第二分支流道(21)设有第二分支流道入口(27)和第二分支流道出口(20)；第二分支流道(21)为直线圆柱流道，与主流道(2)夹角为15°；第二分支流道出口(20)对着第二旋流入口(24)。
所述第三分支流道(23)设有第三分支流道入口(28)和第三分支流道出口(22)；第三分支流道(23)为直线圆柱流道，与主流道(2)夹角为12°；第三分支流道出口(22)对着第三旋流入口(25)。
在另一个实施方案中，水平井过油气阻水装置，其特征在于，它主要包括：装置主体(29)、入口(1)、主流道(2)、第一圆台流道(4)、缓冲流道(6B)、第二圆台流道(7)、第三圆台流道(8)、第四圆台流道(9)、切入流道(11)、外腔旋流道(12)、内腔旋流道(14)、第一分支流道(19)、第二分支流道(21)、第三分支流道(23)、出口(15)。
所述缓冲流道(6B)为长方体，第一圆台流道出口(5)可以设置在长方体左面任意位置。
本发明能够根据流体的性质差异自动识别流体，大幅增加不期望流体(水)的附加压降阻力，而不影响期望流体(油、气)的生产；既适用于超低粘、低粘油藏水平井控水，也适用于气藏水平井控水，以达到新井均衡流入剖面，老井延长生产时间，提高油气采收率的目的。
附图说明
图1是本发明水平井过油气阻水装置第一实施方式剖面图。
图2是本发明水平井过油气阻水装置第一实施方式立体图。
图3是本发明水平井过油气阻水装置第二实施方式剖面图。
图4是本发明水平井过油气阻水装置第二实施方式立体图。
以上附图各标记说明：
1、入口；2、主流道；3、第一圆台流道入口；4、第一圆台流道；5、第一圆台流道出口；6A(6B)、缓冲流道；7、第二圆台流道；8、第三圆台流道；9、第四圆台流道；10、第五圆台流道；11、切入流道；12、外腔旋流道；13、第一旋流入口；14、内腔旋流道；15、出口；17、第一分支流道出口；18、助力旋流流道；19、第一分支流道；20、第二分支流道出口；21、第二分支流道；22、第三分支流道出口；23、第三分支流道；24、第二旋流入口；25、第三旋流入口；26、第一分支流道入口；27、第二分支流道入口；28、第三分支流道入口；29、装置主体。
具体实施方式
下面结合各附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明水平井过油气阻水装置第一实施方式剖面图。它包括：装置主体(29)、入口(1)、主流道(2)、第一圆台流道(4)、缓冲流道(6A)、第二圆台流道(7)、第三圆台流道(8)、第四圆台流道(9)、第五圆台流道(10)、切入流道(11)、外腔旋流道(12)、内腔旋流道(14)、第一分支流道(19)、第二分支流道(21)、第三分支流道(23)、出口(15)。
所述第一圆台流道(4)为变径圆柱体且设有第一圆台流道入口(3)和第一圆台流道出口(5)，第一圆台流道入口(3)直径大于第一圆台流道出口(5)直径。
所述缓冲流道(6A)为圆柱体或正方体，与第一圆台流道出口(5)正对相连。
所述第五圆台流道(10)出口与切入流道(11)切向相连，使流体沿切向进入外旋流流道(12)；切入流道(11)与外腔旋流流道(12)切向相连，使流体旋流加剧。
所述外腔旋流道(12)和内腔旋流道(14)之间设有三个旋流入口，分别是第一旋流入口(13)、第二旋流入口(24)、第三旋流入口(25)。
所述第一分支流道(19)设有第一分支流道入口(26)和第一分支流道出口(17)；第一分支流道(19)与主流道(2)夹角为18°，并设有直线圆柱流道和助力旋流流道(18)，助力旋流流道(18)为弯曲圆柱；助力旋流流道(18)出口即为第一分支流道出口(17)，第一分支流道出口(17)对着第一旋流入口(13)。
所述第二分支流道(21)设有第二分支流道入口(27)和第二分支流道出口(20)；第二分支流道(21)为直线圆柱流道，与主流道(2)夹角为15°；第二分支流道出口(20)对着第二旋流入口(24)。
所述第三分支流道(23)设有第三分支流道入口(28)和第三分支流道出口(22)；第三分支流道(23)为直线圆柱流道，与主流道(2)夹角为12°；第三分支流道出口(22)对着第三旋流入口(25)。
低粘度水从入口(1)进入装置后，由于惯性力作用，沿主流道(2)分别经第一圆台流道(4)、缓冲流道(6A)、第二圆台流道(7)、第三圆台流道(8)、第四圆台流道(9)、第五圆台流道(10)、切入流道(11)到达外腔旋流道(12)，在这个流动过程中，依据伯努利方程原理
油气从入口(1)进入装置后，由于粘滞力作用，一部分沿主流道(2)以及各圆台流道进入外腔旋流道(12)，该部分流量减小引起压力损失变小，另一部分沿三个分支流道进入外腔旋流道，沿程压力损失等减小；同时，经圆台流道进入外腔旋流道(12)的油气与经分支流道进入外腔旋流道(12)的角动量方向相反，相互抵消，油气不会在外腔旋流道(12)和内腔旋流道(14)中旋转，减小了旋流压降损失。因此，不期望流体(水)附加压力损失远大期望流体(油/气)的压力损失，使装置具备自动识别流体和过油气控水的功能。
为便于理解，本发明图1中仅示意性画出三个分支流道且定义每个分支流道与主流道(2)的夹角分别是18°，15°，12°；同时，仅第一分支流道(19)设有助力旋流流道(18)，不能以任何方式理解为对本发明分支流道数量、分支流道角度等运用细节的限制。图1中仅示意五个圆台流道的情况且五个圆台流道的尺寸参数均一致，同样不能理解为对本发明圆台流道的数量和尺寸参数的限定。因此，应当这样理解，以上实施例描述只是为了更加清楚的了解本发明，不限于实施例的任何细节，本行业技术人员可能基于本发明构想任意可能得实施例，都属于本发明的保护范围。
图3是本发明水平井过油气阻水装置第二实施方式剖面图。它包括：装置主体(29)、入口(1)、主流道(2)、第一圆台流道(4)、缓冲流道(6B)、第二圆台流道(7)、第三圆台流道(8)、第四圆台流道(9)、切入流道(11)、外腔旋流道(12)、内腔旋流道(14)、第一分支流道(19)、第二分支流道(21)、第三分支流道(23)、出口(15)。
所述缓冲流道(6B)为长方体，第一圆台流道出口(5)可以设置在长方体左面任意位置。
本发明第二实施例与第一实施例工作原理相同，同样能够大幅增加不期望流体(水)的附加压降，而对期望流体(油/气)限制较弱；不同点在于，缓冲流道(6B)为长方体，具备更大的缓冲空间，同时第一圆台流道(4)和第二圆台流道(7)分别连接在缓冲流道(6B)长方体左右两个面任意位置。
为便于理解，本发明图2中仅示意性画出四个圆台流道，三个缓冲流道的情况，同样不能理解为对本发明圆台流道和缓冲流道数量参数的限定。
本发明至少有益于气藏水平井阻水，低粘、超低粘油藏水平井阻水，用于提高油田开采效益。
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