本發(fā)明涉及油田中控制流體流入油管的調(diào)節(jié)閥。更具體地，涉及一系列基于旋流理論，用于改善油田控水和控氣效果的流量調(diào)節(jié)閥。該系列調(diào)節(jié)閥可至少用于提高水平井水、氣控制能力。

背景技術(shù)：

油田工作人員為了獲得更多的原油產(chǎn)量以及更大的原油采收率，采取了一系列措施進(jìn)行增產(chǎn)。例如：向地層注入能量(注水、注氣)，或由初期的直井開采發(fā)展為水平井開采，到后期的多分支水平井、叢式井開采等。這些措施通過減緩地層壓力下降速度，增加產(chǎn)層泄油面積，在一定程度上能夠增加油井產(chǎn)油量以及提高原油采收率。但這也使原有的一些問題更加嚴(yán)重，比如水、氣更早形成水錐、氣錐，更早突破油層，造成油井水淹或氣淹。水平井段生產(chǎn)壓差不均勻、滲透率分布不均勻易造成水平井中存在嚴(yán)重不均勻流動剖面，而這不均勻流動剖面則是加重水淹、氣淹的主要原因。

為此，在旋流理論基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種井底自力式流量調(diào)節(jié)閥，該調(diào)節(jié)閥帶有可動構(gòu)件，可以更好的控制油藏流體流入生產(chǎn)管柱中，延長油井壽命，提高原油產(chǎn)量及采收率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種井底自力式流量調(diào)節(jié)閥，該調(diào)節(jié)閥可以延遲油井見水、見氣時(shí)間，減弱趾跟效應(yīng)，且水、氣突破后，調(diào)節(jié)閥能夠繼續(xù)工作，進(jìn)一步有效地控制不期望流體，不期望流體視油藏具體情況而定，可以是水、也可以是氣體。

一個(gè)實(shí)施方案中，一種井底自力式流量調(diào)節(jié)閥，其特征在于，它包括：閥體(1a)、取壓板(2a)、封包(3)、活動蓋(4a)四部分。閥體(1a)上設(shè)有偏心旋流室入口(101)、旋流室出口(103)，偏心旋流室入口(101)使流體沿閥體(1a)內(nèi)壁切向流入旋流室(102)，并在旋流室(102)內(nèi)旋轉(zhuǎn)；取壓板(2a)固定在閥體(1a)上，在取壓板(2a)中心位置設(shè)有導(dǎo)壓孔(201)，導(dǎo)壓孔(201)用于獲取旋流室(102)內(nèi)流體壓力，該壓力對活動蓋(4a)產(chǎn)生向上的推力；封包(3)用于連接閥體(1a)和活動蓋(4a)，并對活動蓋(4a)提供彈力。

所述活動蓋(4a)上表面受到油藏流體向下的作用力，活動蓋(4a)受力不均時(shí)會上下運(yùn)動，在向下運(yùn)動過程中，會遮擋偏心旋流室入口(101)，使流體流量減少。

另一個(gè)實(shí)施方案中，一種井底自力式流量調(diào)節(jié)閥，其特征在于，它包括：閥體(1b)、取壓板(2b)、封包(3)、活動蓋(4b)四部分。閥體(1b)上設(shè)有偏心旋流室入口(101)、旋流室出口(103)，偏心旋流室入口(101)使流體沿閥體(1b)內(nèi)壁切向流入旋流室(102)，并在旋流室(102)內(nèi)旋轉(zhuǎn)；取壓板(2b)固定在閥體(1b)上，并在取壓板(2b)中心位置設(shè)有導(dǎo)壓孔(201)，導(dǎo)壓孔(201)用于獲取旋流室(102)內(nèi)流體壓力，該壓力對活動蓋(4b)產(chǎn)生向上的推力；封包(3)用于連接閥體(1b)和活動蓋(4b)，并對活動蓋(4b)提供彈力；活動蓋(4b)下表面安裝的關(guān)閉構(gòu)件(401a)可以跟隨活動蓋(4b)一起上下運(yùn)動。

所述活動蓋(4b)上表面同樣也受到油藏流體向下的作用力，其上下表面受力不均時(shí)會產(chǎn)生上下運(yùn)動。

所述關(guān)閉構(gòu)件(401a)下端為圓錐體，向下運(yùn)動時(shí)封堵旋流室出口(103)，并使流體流量減小。

又一個(gè)實(shí)施方案中，一種井底自力式流量調(diào)節(jié)閥，其特征在于，它包括：閥體(1c)、取壓板(2c)、密封圈(203)、彈簧(301)四部分。閥體(1c)上設(shè)有偏心旋流室入口(101)、旋流室出口(103)，流體穿過偏心旋流室入口(101)和取壓板(2c)偏心入口進(jìn)入旋流室(102)，并在旋流室(102)內(nèi)旋轉(zhuǎn)；取壓板(2c)設(shè)在閥體內(nèi)部，可以上下運(yùn)動，在取壓板(2c)中心位置設(shè)有導(dǎo)壓孔(201)，且取壓板(2c)與閥體(1c)之間由密封圈(203)密封；彈簧(301)兩端分別接在閥體(1c)頂端下表面和取壓板(2c)上表面。

所述取壓板(2c)偏心入口與偏心旋流室入口(101)工作前正對齊，取壓板(2c)在上下運(yùn)動過程中，其偏心入口與偏心旋流室入口(101)對齊度減小，從而流體流量減小。

所述彈簧(301)可以使取壓板(2c)只發(fā)生上下運(yùn)動，而不發(fā)生旋轉(zhuǎn)。

又一個(gè)實(shí)施方案中，一種井底自力式流量調(diào)節(jié)閥，其特征在于，它包括：閥體(1d)、取壓板(2d)、密封圈(203)、彈簧(301)四部分。閥體(1d)上設(shè)有偏心旋流室入口(101)、旋流室出口(103)，偏心旋流室入口(101)使流體沿閥體(1d)內(nèi)壁切向流入旋流室(102)，并在旋流室(102)內(nèi)旋轉(zhuǎn)；取壓板(2d)設(shè)在閥體內(nèi)部，可以上下運(yùn)動，其中心位置設(shè)有導(dǎo)壓孔(201)，導(dǎo)壓孔(201)中間安裝的關(guān)閉構(gòu)件(401b)可以跟隨取壓板(2d)一起上下運(yùn)動，且取壓板(2d)與閥體(1d)之間由密封圈(203)密封；彈簧(301)兩端分別接在閥體(1d)頂端下表面和取壓板(2d)上表面。

所述關(guān)閉構(gòu)件(401b)不完全封堵導(dǎo)壓孔(201)，能夠允許流體通過導(dǎo)壓孔(201)。

所述關(guān)閉構(gòu)件(401b)下端呈倒圓錐體，向上運(yùn)動時(shí)封堵旋流室出口(103)，進(jìn)而使流體流量減小。

再一個(gè)實(shí)施方案中，一種井底自力式流量調(diào)節(jié)閥，其特征在于，它包括：閥體(1e)、取壓板(2e)、彈性薄膜(5)三部分。閥體(1e)上設(shè)有偏心旋流室入口(101)、旋流室出口(103)，偏心旋流室入口(101)使流體沿閥體(1e)切向流入旋流室(102)，并在旋流室(102)內(nèi)旋轉(zhuǎn)；取壓板(2e)設(shè)在閥體(1e)上方，在取壓板(2e)中心位置設(shè)有導(dǎo)壓孔(201)；腔體(202)與旋流室(102)之間由彈性薄膜(5)隔開。

所述彈性薄膜(5)能夠上下擺動，向下擺動時(shí)能夠封堵旋流室出口(103)。

本發(fā)明利用流體特性(如粘度)變化時(shí)，流體在旋流室(102)會產(chǎn)生不同的壓力，根據(jù)不同的壓力來驅(qū)動可動構(gòu)件運(yùn)動。

本發(fā)明所具有的優(yōu)點(diǎn)：能夠根據(jù)流入調(diào)節(jié)閥內(nèi)流體速度自動識別流體類型，當(dāng)通過調(diào)節(jié)閥的是不期望流體時(shí)，可動構(gòu)件發(fā)生運(yùn)動，關(guān)閉偏心旋流室入口(101)或旋流室出口(103)，減少不期望流體流量；當(dāng)通過期望流體時(shí)，可動構(gòu)件運(yùn)動微弱，對偏心旋流室入口(101)和旋流室出口(103)沒有影響，期望流體流量減少較微弱。

附圖說明

圖1是流體完整旋流示意圖。

圖2是流體旋流時(shí)被截開示意圖。

圖3是本發(fā)明一種井底自力式流量調(diào)節(jié)閥的第一實(shí)施方式剖面圖。

圖4是本發(fā)明一種井底自力式流量調(diào)節(jié)閥的第二實(shí)施方式剖面圖。

圖5是本發(fā)明一種井底自力式流量調(diào)節(jié)閥的第三實(shí)施方式剖面圖。

圖6是本發(fā)明一種井底自力式流量調(diào)節(jié)閥的第四實(shí)施方式剖面圖。

圖7是本發(fā)明一種井底自力式流量調(diào)節(jié)閥的第五實(shí)施方式剖面圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合各附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

油藏流體壓力p3是流體未進(jìn)入旋流室(102)之前的壓力，作用在活動蓋(4a、4b)或彈性薄膜(5)上表面，方向向下。旋流面壓力p1是流體進(jìn)入旋流室(102)高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，旋轉(zhuǎn)面的壓力，如圖1所示。旋流流體截面壓力p2是取壓板(2a-1)沿任意水平面截開旋流流體時(shí)的壓力，如圖2所示。流體經(jīng)過偏心旋流室入口(101)會有壓力損失，所以p3大于p2、p1，而根據(jù)旋流理論，p2大于p1，綜合為：p3>p2>p1。

圖3是本發(fā)明的第一種實(shí)施方式示意圖。一種井底自力式流量調(diào)節(jié)閥，它包括：閥體(1a)、取壓板(2a)、封包(3)、活動蓋(4a)四部分。流體從偏心旋流室入口(101)沿著閥體(1a)內(nèi)壁切向進(jìn)入旋流室(102)后，在旋流室(102)里發(fā)生旋轉(zhuǎn)，旋流面壓力p1經(jīng)過導(dǎo)壓孔(201)被傳到腔體(202)內(nèi)，并作用在活動蓋(4a)下表面，而油藏流體p3作用在活動蓋(4a)上表面，在旋流室(102)旋轉(zhuǎn)后的流體會經(jīng)旋流室出口(103)排出。封包(3)用于連接閥體(1a)和活動蓋(4a)，防止流體未經(jīng)旋流室(102)而直接進(jìn)入腔體(202)的同時(shí)，還對活動蓋(4a)提供彈力?；顒由w(4a)在向上的彈力、向上的壓力p1、向下的壓力p3、向下的重力四種作用力下會發(fā)生上下運(yùn)動。當(dāng)流體是粘度較大的原油時(shí)，p1較大，壓差△pa＝p3-p1較小，活動蓋(4a)向下運(yùn)動位移小，不遮擋偏心旋流室入口(101)，對原油流量不影響；當(dāng)流體是粘度較小的水或氣時(shí)，p1較小，壓差△pa＝p3-p1較大，活動蓋(4a)向下運(yùn)動較大，并遮擋旋流室入口(101)，使水、氣流量減小。

圖4是本發(fā)明的第二種實(shí)施方式示意圖。一種井底自力式流量調(diào)節(jié)閥，它包括：閥體(1b)、取壓板(2b)、封包(3)、活動蓋(4b)四部分。流體從偏心旋流室入口(101)沿著閥體(1b)內(nèi)壁切向進(jìn)入旋流室(102)后，在旋流室(102)里發(fā)生旋轉(zhuǎn)，旋流面壓力p1經(jīng)過導(dǎo)壓孔(201)被傳到腔體(202)內(nèi)，并作用在活動蓋(4b)下表面，而油藏流體壓力p3作用在活動蓋(4b)上表面，在旋流室(102)旋轉(zhuǎn)后的流體會經(jīng)旋流室出口(103)排出。封包(3)用于連接閥體(1b)和活動蓋(4b)，防止流體未經(jīng)旋流室(102)而直接進(jìn)入腔體(202)的同時(shí)，還對活動蓋(4b)提供彈力。活動蓋(4b)下表面安裝有關(guān)閉構(gòu)件(401a)，其穿過導(dǎo)壓孔(201)到達(dá)旋流室(102)，下端呈圓錐體，并可以跟隨活動蓋(4b)上下運(yùn)動?；顒由w(4b)在向上的彈力、向上的壓力p1、向下的壓力p3、向下的重力以及關(guān)閉構(gòu)件(401a)重力多種作用力下會發(fā)生上下運(yùn)動。當(dāng)流體是粘度較大的原油時(shí)，p1較大，壓差△pa＝p3-p1較小，關(guān)閉構(gòu)件(401a)跟隨活動蓋(4b)向下運(yùn)動位移小，不封堵旋流室出口(103)，對原油流量不影響；當(dāng)流體是粘度較小的水或氣時(shí)，p1較小，壓差△pa＝p3-p1較大關(guān)閉構(gòu)件(401a)跟隨活動蓋(4b)向下運(yùn)動較大，并封堵旋流室出口(103)，使水、氣流量減小。

圖5是本發(fā)明的第三種實(shí)施方式示意圖。一種井底自力式流量調(diào)節(jié)閥，它包括：閥體(1c)，取壓板(2c)，密封圈(203)，彈簧(301)四部分。流體從偏心旋流室入口(101)和取壓板(2c)偏心入口進(jìn)入旋流室(102)后，在旋流室(102)里發(fā)生旋轉(zhuǎn)，旋流流體截面壓力p2作用在取壓板(2c)下表面，方向向上，而旋流面壓力p1經(jīng)過導(dǎo)壓孔(201)被傳到腔體(202)里，并作用在取壓板(2c)上表面，方向向下，在旋流室(102)旋轉(zhuǎn)后的流體會經(jīng)旋流室出口(103)排出。密封圈(203)安裝在取壓板(2c)外側(cè)，防止旋流室(102)內(nèi)流體沿閥體(1c)內(nèi)壁進(jìn)入腔體(202)內(nèi)。彈簧(301)兩端分別接在閥體(1c)頂端下表面和取壓板(2c)上表面，除了能夠?qū)θ喊?2c)產(chǎn)生向下的彈力，還能防止取壓板(2c)發(fā)生旋轉(zhuǎn)錯(cuò)位。取壓板(2c)在向上的壓力p2、向下的彈力、向下的壓力p1、向下的重力多種作用力下會發(fā)生上下運(yùn)動，當(dāng)流體是粘度較大的原油時(shí)，作用在取壓板(2c)下表面的p2較小，而p1不會太小，壓差△pb＝p2-p1較小，取壓板(2c)向上運(yùn)動位移小，偏心旋流室入口(101)與偏心入口對齊度高，不影響原油流量；當(dāng)流體是粘度較小的水或氣時(shí)，作用在取壓板(2c)下表面的p2較大，而p1較小，壓差△pb＝p2-p1較大，取壓板(2c)向上運(yùn)動位移大，偏心旋流室入口(101)與偏心入口對齊度降低，水、氣流量減小。

圖6是本發(fā)明第四種實(shí)施方式示意圖。一種井底自力式流量調(diào)節(jié)閥，它包括：閥體(1d)，取壓板(2d)，密封圈(203)，彈簧(301)四部分。流體從偏心旋流室入口(101)沿著閥體(1d)切向進(jìn)入旋流室(102)后，在旋流室(102)里發(fā)生旋轉(zhuǎn)，旋流流體截面壓力p2作用在取壓板(2d)下表面，方向向上，而旋流面壓力p1經(jīng)過導(dǎo)壓孔(201)被傳到腔體(202)里，并作用在取壓板(2d)上表面，在旋流室(102)旋轉(zhuǎn)后的流體會經(jīng)旋流室出口(103)排出。密封圈(203)安裝在取壓板(2d)外側(cè)，防止旋流室(102)內(nèi)流體沿閥體(1d)內(nèi)壁進(jìn)入腔體(202)內(nèi)。彈簧(301)兩端分別接在閥體(1d)頂端下表面和取壓板(2d)上表面，并能夠?qū)θ喊?2d)產(chǎn)生向下的彈力。關(guān)閉構(gòu)件(401b)安裝在取壓板(2d)下表面，其下端呈倒圓錐體位于旋流室出口(103)下方，并可以跟隨取壓板(2d)上下運(yùn)動。取壓板(2d)在向上的壓力p2、向下的彈力、向下的壓力p1、向下的重力及關(guān)閉構(gòu)件(401b)重力多種作用力下會發(fā)生上下運(yùn)動，當(dāng)流體是粘度較大的原油時(shí)，作用在取壓板(2d)下表面的p2較小，而p1也不會太小，壓差△pb＝p2-p1較小，關(guān)閉構(gòu)件(401b)跟隨取壓板(2d)向上運(yùn)動位移小，不封堵旋流室出口(103)，對原油流量影響較??；當(dāng)流體是粘度較小的水或氣時(shí)，作用在取壓板(2d)下表面的p2變大，而p1減小，壓差△pb＝p2-p1較大，關(guān)閉構(gòu)件(401b)跟隨取壓板(2d)向上運(yùn)動較大，并封堵旋流室出口(103)，使水、氣流量減小。

圖7是本發(fā)明第五種實(shí)施方式示意圖。一種井底自力式流量調(diào)節(jié)閥，它包括：閥體(1e)，取壓板(2e)，彈性薄膜(5)三部分。流體從偏心旋流室入口(101)沿著閥體(1e)內(nèi)壁切向進(jìn)入旋流室(102)后，在旋流室(102)里發(fā)生旋轉(zhuǎn)，旋流流體截面壓力p2作用在彈性薄膜(5)下表面，方向向上，在旋流室(102)旋轉(zhuǎn)后的流體會經(jīng)旋流室出口(103)排出。取壓板(2e)蓋在閥體(1e)上方，其中心位置設(shè)有導(dǎo)壓孔(201)，油藏流體壓力p3經(jīng)過導(dǎo)壓孔(201)導(dǎo)入腔體(202)，作用在彈性薄膜(5)上，方向向下。彈性薄膜(5)在向上的壓力p2、向下的壓力p3兩種作用力下，會發(fā)生上下擺動，當(dāng)流體是粘度較大的原油時(shí)，p2較大，壓差△pc＝p3-p2較小，彈性薄膜(5)向下擺動較小，不封堵旋流室出口(103)；當(dāng)流體是粘度較小的水或氣時(shí)，p2較小，壓差△pc＝p3-p2較大，彈性薄膜(5)向下擺動較大，封堵旋流室出口(103)，使水、氣流量減小。