低粘轻质原油控水稳油工具的制作方法

1.本发明涉及石油行业油气田开发技术领域，具体而言，涉及一种低粘轻质原油控水稳油工具。


背景技术：

2.受油藏层间、层内矛盾的影响，油井开发过程中容易出现产出剖面不均衡问题，导致油井含水率上升较快、过早水淹，很大程度上影响了经济收益，制约了油田开发效果。
3.为解决上述问题，石油行业相关从业者从机械稳油控水角度出发，基于原油和产出水之间的粘度差异，设计了适用于油水粘度相差较为明显的自动控水装置。但是对于原油粘度和地层水粘度相差较小时，油和水在控水装置中的过流压降较为近似，稳油控水效果甚微。例如某油田凝析油在地下条件下粘度仅为0.3cp，地层水在该条件下粘度为0.7cp，两者之间相差仅为0.4cp，常规的自动控水装置控水效果并不显著。目前市面上较为流行的自适应调流控水工具对低粘原油适应性相对较差。
4.有鉴于此，特提出本技术。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种低粘轻质原油控水稳油工具，该控水稳油工具根据原油和水的附加压降损失不同来自主分辨原油和水，以实现低粘原油的均衡产出剖面，降低老采油井含水率。
6.本发明的实施例是这样实现的：
7.低粘轻质原油控水稳油工具，包括内部形成有分离腔的工具主体，工具主体上开设有工具入口、水流道出口以及油流道出口，分离腔包括压降损失通道、油流道、水流道、引压通道以及低压腔室，压降损失通道的第一端与工具入口连通，压降损失通道的第二端与油流道和水流道形成交汇口，油流道与油流道出口连通，水流道与水流道出口连通，引压通道一端与压降损失通道的第一端连通，另一端连接有压敏组件，压敏组件的执行端连接有能够伸入至交汇口的流道切换组件；
8.其中，低压腔室与压降损失通道的第二端连通，压敏组件位于低压腔室内，以使压敏组件的触发端与执行端能够形成压差，从而带动流道切换组件变换姿态，使得压降损失通道的第二端选择性连通油流道或水流道。
9.在可选地实施方式中，压降损失通道包括由至少一段变径流道串联设置的变径流道组，变径流道组的入口一端形成压降损失通道的第一端，变径流道组的出口一端形成压降损失通道的第二端，变径流道组的入口一端至其出口一端的部分形成口径渐变的通道。
10.在可选地实施方式中，变径流道组的入口一端的口径大于其出口一端口径。
11.在可选地实施方式中，变径流道组中，每一变径流道具有变径流道入口和变径流道出口，首段位置的变径流道的变径流道入口形成变径流道组的入口，末段位置的变径流道的变径流道出口形成变径流道组的出口；变径流道入口的口径大于变径流道出口的口
径，变径流道入口至变径流道出口之间部分的最大口径大于变径流道入口的口径。
12.在可选地实施方式中，相邻变径流道中，上一段变径流道出口作为下一段变径流道入口。
13.在可选地实施方式中，相邻变径流道中，上一段变径流道入口至变径流道出口之间部分的最大口径大于下一段变径流道入口至变径流道出口之间部分的最大口径。
14.在可选地实施方式中，压降损失通道第一端的口径大于油流道出口的口径，油流道出口的口径大于或等于水流道出口的口径。
15.在可选地实施方式中，压敏组件包括平衡板、弹簧、连杆以及开关件，弹簧固定于平衡板与低压腔室内壁之间，平衡板远离弹簧的一端与引压通道的端部形成伸缩式密封连接，连杆铰接于平衡板与开关件之间，且连杆中部与交汇口穿设处的内壁形成密封连接，开关件在连杆的带动下能够有选择性地封堵油流道或水流道。
16.在可选地实施方式中，平衡板与引压通道的端部之间通过弹性封包连接。
17.在可选地实施方式中，水流道与水流道出口的之间设置有水旋流腔室，水流道的出口流向与水旋流腔室的入口相切，水流道出口位于水旋流腔室的旋流中心。
18.本发明实施例的有益效果是：
19.本发明实施例提供的低粘轻质原油控水稳油工具通过采用压降损失通道以及压敏组件的配合对油液进行分离，根据流体密度差异对原油和水产生不同的附加阻力，进一步根据原油和水的附加压降损失自主分辨原油和水，原油和水各自进入油流道、水流道，从而减少水的产出量，实现均衡产出剖面，降低老采油井含水率，延长新钻采油井无水采油期，最终提高原油产量。
20.总体而言，本发明实施例提供的低粘轻质原油控水稳油工具适用于低粘轻质原油采油井的控水稳油，能够降低老井含水率、延长老井生产寿命，均衡新井产出剖面、大幅延长无水产出期，达到最终提高原油采收率的目的。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
22.图1为本发明实施例提供的低粘轻质原油控水稳油工具水平剖面图；
23.图2为本发明实施例提供的低粘轻质原油控水稳油工具水流示意图；
24.图3为本发明实施例提供的低粘轻质原油控水稳油工具油流示意图。
25.图标：1、工具主体；101、工具入口；102、压降损失通道；2、引压通道；201、引压通道高压口；202、弹性封包；203、平衡板；204、弹簧；205、连杆；206、密封膜；207、开关件；208、低压腔室；3、第一变径流道；301、第一变径流道入口；4、第二变径流道；401、第二变径流道入口；5、油流道；501、油流道入口；502、低压腔室口；503、油流道过渡带；504、油流道出口；6、水流道；601、水流道入口；602、水流道切线口；603、水旋流腔室；604、水流道出口。
具体实施方式
26.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
27.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
29.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0030]“大致”、“基本”等用语旨在说明相关内容并不是要求绝对的精确，而是可以有一定的偏差。例如：“大致等于”并不仅仅表示绝对的相等，由于实际生产、操作过程中，难以做到绝对的“相等”，一般都存在一定的偏差。因此，除了绝对相等之外，“大致等于”还包括上述的存在一定偏差的情况。以此为例，其他情况下，除非有特别说明，“大致”、“基本”等用语均为与上述类似的含义。
[0031]
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0032]
实施例
[0033]
针对目前的自适应调流控水工具对低粘原油适应性相对较差，我们研究发现，由于水的可压缩性较小，地层条件下水的密度与地面条件下相比，变化不大，约为1050kg/m3，而粘度较低的原油通常质量较小，仅为750kg/m3，甚至更小，由此，水油之间密度差可达到300kg/m3。粘度较低的原油，通常来说密度也较小，可以通过油水密度差异初步识别流体，并借助油水粘度差异的辅助，进一步识别流体，最终达到控水稳油的目的。因此，为了解决低粘轻质油井产出剖面不均衡、含水上升快等老大难问题，本实施例基于油水密度差异、油水粘度差异设计了低粘轻质原油稳油控水工具，目的在于减少产水量、稳住产油量，最终降低含水率，提高原油采收率。
[0034]
具体请参阅图1，本实施例提供的一种低粘轻质原油控水稳油工具包括内部形成有分离腔的工具主体1，所述工具主体1上开设有工具入口101、水流道出口604以及油流道出口504，其中，工具入口101、水流道出口604以及油流道出口504均与分离腔连通，工具入口101作为混合油液的进入端口，水流道出口604以及油流道出口504分别作为水液和油液
的流出端口，混合油液在该分离腔内进行油水分离作业。
[0035]
具体地，所述分离腔包括压降损失通道102、油流道5、水流道6、引压通道2以及低压腔室208，即表示分离腔至少划分出压降损失通道102、油流道5、水流道6、引压通道2以及低压腔室208的空间，以上各空间的相对关系如下：所述压降损失通道102的第一端(油液入口端)与工具入口101连通，所述压降损失通道102的第二端(油液出口端)与油流道5和水流道6形成交汇口，即表示压降损失通道102与油流道5和水流道6形成三流交汇，为油液分离流动提供结构基础。
[0036]
所述油流道5与油流道出口504连通，用于导出油液；所述水流道6与水流道出口604连通，用于导出水液。所述引压通道2一端(引压通道高压口201)与压降损失通道102的第一端连通，另一端(引压通道低压口)连接有压敏组件，使得引压通道2的两端能够形成压差。所述压敏组件的执行端连接有能够伸入至交汇口的流道切换组件，以便于压敏组件在压差作用下带动执行端动作，从而触发在汇口的流道切换组件变换姿态，达到油液和水液物理分离的目的。具体而言，所述低压腔室208与压降损失通道102的第二端连通(通过低压腔室口502连通)，所述压敏组件位于低压腔室208内，以保证引压通道2两端的压差能够作用至压敏组件上，即使得所述压敏组件的触发端与执行端能够形成压差，从而带动流道切换组件变换姿态，使得压降损失通道102的第二端选择性连通油流道5或水流道6，完成油水物理分离的动作。
[0037]
通过以上技术方案，由于粘轻质原油由于密度小和惯性小，在流过压降损失通道102时，附加压降很小；而水由于密度大和惯性强，在流过压降损失通道102时，附加压降很大，水的过流压降远大于低粘轻质原油的过流压降，在压降损失通道102内产生了自动识别低粘轻质原油和水的功能，具备稳油控水性能，即达到根据流体密度差异对原油和水产生不同的附加阻力，进一步根据原油和水的附加压降损失自主分辨原油和水的目的。
[0038]
由上述内容可知，压降损失通道102主要是为了对油液和水液提供阻力，并由于压降损失的不同而进行自主分离，为了大幅对水增加额外阻力，而对原油的附加微小阻力，从而减少水的产出量，在一些实施方式中，所述压降损失通道102包括由至少一段变径流道串联设置的变径流道组，即表示变径流道组可以由多段变径流道串联而成，其中以整体而言，所述变径流道组的入口一端形成压降损失通道102的第一端，变径流道组的出口一端形成压降损失通道102的第二端，所述变径流道组的入口一端至其出口一端的部分形成口径渐变的通道，即表示该通道口径是渐变的，例如呈倾斜线或波浪线变化，目的是在于给流动的油液形成流动阻力。
[0039]
以形成波浪线变化的通道为例，能够给予流动的油液形成间隔的流动阻力，本实施例例如变径流道组包括两段变径流道，第一变径流道3和第二变径流道4，其中，第一变径流道3的第一变径流道入口301形成压降损失通道102的第一端，第二变径流道4的第二变径流道出口形成压降损失通道102的第二端。在此方案的基础上，所述变径流道组的入口一端的口径大于其出口一端口径，即第一变径流道入口301的口径大于第二变径流道出口的口径，此处的口径大小实质是指过流面积大小，能够形成混合油液流动时的节流效果。
[0040]
在以上方案的基础上，所述变径流道组中，每一变径流道具有变径流道入口和变径流道出口，首段位置的变径流道的变径流道入口形成变径流道组的入口，末段位置的变径流道的变径流道出口形成变径流道组的出口；所述变径流道入口的口径(此处的口径同
指上述过流面积，下同)大于变径流道出口的口径，所述变径流道入口至变径流道出口之间部分的最大口径大于变径流道入口的口径。
[0041]
以第一变径流道3和第二变径流道4为例，第一变径流道入口301大于第一变径流道出口的过流面积，且第一变径流道入口301至第一变径流道出口的中间渐变通道部分的最大过流面积大于第一变径流道入口301的过流面积。同样地，第二变径流道入口401大于第二变径流道出口的过流面积，且第二变径流道入口401至第二变径流道出口的中间渐变通道部分的最大过流面积大于第二变径流道入口401的过流面积，从而能够形成波浪线变化的通道。需要说明的是，中间渐变通道部分例如是所述第一变径流道3和第二变径流道4流道横截面面积(沿流动方向)先增大后减小的形式，附着阻力效果更显著。
[0042]
此外，相邻所述变径流道中，上一段变径流道出口作为下一段变径流道入口，即相邻变径流道采用直联的方式，例如所述第二变径流道入口401为第一变径流道出口，此时，第一变径流道入口301过流面积大于第二变径流道入口401过流面积，以形成逐级缩口节流的效果。在此基础上，上一段变径流道入口至变径流道出口之间部分的最大口径大于下一段变径流道入口至变径流道出口之间部分的最大口径，例如第一变径流道3中间流道的最大口径大于第二变径流道4中间流道的最大口径，以使得逐级缩口节流的效果更显著。可以理解的是，所述油流道入口501为第二变径流道出口，第二变径流道入口401过流面积大于油流道入口501过流面积。
[0043]
为了使经过压降损失通道102、油流道5以及水流道6整体上形成节流效果，所述压降损失通道102第一端的口径大于油流道出口504的口径，所述油流道出口504的口径大于或等于水流道出口604的口径，从而整体上形成由入口至出口的节流效果。
[0044]
在一些实施方式中，所述压敏组件包括平衡板203、弹簧204、连杆205以及开关件207，所述弹簧204固定于平衡板203与低压腔室208内壁之间，用于实现平衡板203受压后的往复移动(平衡板203上下表面所受合力不等于零时，会上下移动直到受力平衡)。所述平衡板203远离弹簧204的一端与引压通道2的端部(引压通道低压口)形成伸缩式密封连接，使得平衡板203相对引压通道2的端部具有相互靠近或远离的运动趋势，此运动中保证引压通道2内的密封性即可(保证压差形成可靠)，具体在一实施例中，所述平衡板203与引压通道2的端部之间通过弹性封包202(例如弹性波纹管)形成密封连接。
[0045]
所述连杆205铰接于平衡板203与开关件207之间，且连杆205中部与交汇口穿设处的内壁形成密封(通过密封膜206，密封膜205中心被连杆205穿透，与连杆205之间密封严实且随连杆205移动)连接，所述开关件207在连杆205的带动下能够有选择性地封堵油流道5或水流道6，以实现对应介质从匹配的油流道出口504或水流道出口604留出。
[0046]
具体而言，油流道5至油流道出口504之间形成有油流道过渡带503，用于实现油液流动的缓冲释能。此外，所述水流道6(例如为弧线状)与水流道出口604的之间设置有水旋流腔室603，所述水流道6的出口流向与所述水旋流腔室603的入口相切，即两者的交接处形成水流道切线口602，以使得水液从水流道入口601流入后能够以切线方向进入环形的水旋流腔室603形成旋流，以达到对惯性更大的水液充分缓冲释能的目的。所述水流道出口604位于水旋流腔室603的旋流中心，水旋流腔室603为向水流道出口604方向的下沉斜面，以便于水液充分缓冲后顺利能够流出。
[0047]
请参阅图2，水液从工具入口101进入压降损失通道102，随后流经第一变径流道3、
第二变径流道4。在流动过程中，由于水的密度大导致附加压力损失大，因此平衡板203上表面压力大于下表面压力，平衡板203向下运动，带动开关件207摆动，水流道入口601打开；水液从水流道入口601进入水流道6，并在水旋流腔室603大幅度旋流产生大的附加压力损失，最后从水流道出口604流出。整个过程对水产生两次附加压力损失，第一次为水流经第一变径流道3和第二变径流道4时，第二次为水流经旋流腔室603时，两次附加压力损失叠加，使水液在本稳油工具中产生较大的附加压降。
[0048]
请参阅图3，低粘轻质原油从工具入口101进入压降损失通道102，随后流经第一变径流道3和第二变径流道4到达油流道5。由于油的密度小，在流动过程中的附加压力损失也小。平衡板203上表面压力和下表面压力相差不大，平衡板203在弹簧204的弹力作用下向上运动，带动开关件207移动，水流道入口601关闭。最终，低粘轻质原油经油流道过渡带503直接流向油流道出口504，从稳油工具中流出。因此，本稳油工具对低粘轻质原油产生的附加压降很小。
[0049]
需要说明的是，地层产出流体中，水和低粘轻质原油是混合在一起形成乳状液，在地层温度压力条件下无法分开。此时，混合液的密度通常和混合液中水和油百分比相关，含水率越高，混合液密度越大，则混合液在经过第一变径流道3、第二变径流道4时的压力损失越大，则混合液更容易进入水流道6，并从水流道出口604流出。因此，混合液中水越多，混合液密度越大，产生的附加压降也就越大，从而利用本实施例提供的稳油工具，至少有益于低粘轻质原油的控水稳油，用于提高油田开发收益。
[0050]
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应当注意，在附图中所图示的结构或部件不一定按比例绘制，同时本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述，以避免不必要地限制本发明。

技术特征：
1.低粘轻质原油控水稳油工具，其特征在于，包括内部形成有分离腔的工具主体，所述工具主体上开设有工具入口、水流道出口以及油流道出口，所述分离腔包括压降损失通道、油流道、水流道、引压通道以及低压腔室，所述压降损失通道的第一端与所述工具入口连通，所述压降损失通道的第二端与所述油流道和所述水流道形成交汇口，所述油流道与所述油流道出口连通，所述水流道与所述水流道出口连通，所述引压通道一端与所述压降损失通道的第一端连通，另一端连接有压敏组件，所述压敏组件的执行端连接有能够伸入至所述交汇口的流道切换组件；其中，所述低压腔室与所述压降损失通道的第二端连通，所述压敏组件位于所述低压腔室内，以使所述压敏组件的触发端与执行端能够形成压差，从而带动流道切换组件变换姿态，使得所述压降损失通道的第二端选择性连通所述油流道或所述水流道。2.根据权利要求1所述的低粘轻质原油控水稳油工具，其特征在于，所述压降损失通道包括由至少一段变径流道串联设置的变径流道组，所述变径流道组的入口一端形成所述压降损失通道的第一端，所述变径流道组的出口一端形成所述压降损失通道的第二端，所述变径流道组的入口一端至其出口一端的部分形成口径渐变的通道。3.根据权利要求2所述的低粘轻质原油控水稳油工具，其特征在于，所述变径流道组的入口一端的口径大于其出口一端口径。4.根据权利要求3所述的低粘轻质原油控水稳油工具，其特征在于，所述变径流道组中，每一所述变径流道具有变径流道入口和变径流道出口，首段位置的所述变径流道的变径流道入口形成所述变径流道组的入口，末段位置的所述变径流道的变径流道出口形成所述变径流道组的出口；所述变径流道入口的口径大于所述变径流道出口的口径，所述变径流道入口至所述变径流道出口之间部分的最大口径大于变径流道入口的口径。5.根据权利要求4所述的低粘轻质原油控水稳油工具，其特征在于，相邻所述变径流道中，上一段所述变径流道出口作为下一段所述变径流道入口。6.根据权利要求5所述的低粘轻质原油控水稳油工具，其特征在于，相邻所述变径流道中，上一段所述变径流道入口至所述变径流道出口之间部分的最大口径大于下一段所述变径流道入口至所述变径流道出口之间部分的最大口径。7.根据权利要求1-6中任一项权利要求所述的低粘轻质原油控水稳油工具，其特征在于，所述压降损失通道第一端的口径大于所述油流道出口的口径，所述油流道出口的口径大于或等于所述水流道出口的口径。8.根据权利要求1所述的低粘轻质原油控水稳油工具，其特征在于，所述压敏组件包括平衡板、弹簧、连杆以及开关件，所述弹簧固定于所述平衡板与所述低压腔室内壁之间，所述平衡板远离所述弹簧的一端与所述引压通道的端部形成伸缩式密封连接，所述连杆铰接于所述平衡板与所述开关件之间，且所述连杆中部与所述交汇口穿设处的内壁形成密封连接，所述开关件在所述连杆的带动下能够有选择性地封堵油流道或所述水流道。9.根据权利要求8所述的低粘轻质原油控水稳油工具，其特征在于，所述平衡板与所述引压通道的端部之间通过弹性封包连接。10.根据权利要求1所述的低粘轻质原油控水稳油工具，其特征在于，所述水流道与所述水流道出口的之间设置有水旋流腔室，所述水流道的出口流向与所述水旋流腔室的入口
相切，所述水流道出口位于所述水旋流腔室的旋流中心。

技术总结
本发明公开了一种低粘轻质原油控水稳油工具，涉及石油行业油气田开发技术领域，它包括工具主体，工具主体上开设有工具入口、水流道出口以及油流道出口，工具主体包括压降损失通道、油流道、水流道、引压通道以及低压腔室，压降损失通道与工具入口连通，压降损失通道与油流道和水流道形成交汇口，引压通道与压降损失通道连通，另一端连接有压敏组件，压敏组件连接有能够伸入至交汇口的流道切换组件；低压腔室与压降损失通道的第二端连通，压敏组件带动流道切换组件变换姿态，使得压降损失通道选择性连通油流道或水流道。该控水稳油工具根据原油和水的附加压降损失不同来自主分辨原油和水，以实现低粘原油的均衡产出剖面，降低老采油井含水率。采油井含水率。采油井含水率。


技术研发人员：卢立泽 崔小江 米中荣 蒋利平 瞿建华 瞿祥云 成一 张健 肖勇 孙振龙 曹献平 武新民 赵星 王键 黄静 徐涛 张亮 孙宝 周长江 臧克一 邓祺 罗毅 郭松毅
受保护的技术使用者：成都北方石油勘探开发技术有限公司
技术研发日：2023.05.15
技术公布日：2023/8/14