[发明专利]一种智能流入控气装置及方法

说明书

本发明公开了一种智能流入控气装置。装置主要由流动室、导压孔、入口油嘴、封包、锯齿型可动构件、关闭结构组成。可以根据油井实际生产要求，设定允许通过入口油嘴的最大气量Q_max。当通过气量Q不超过设定的最大气量Q_max时，装置正常工作；当气量Q达到设定最大气量Q_max时，装置关闭，不再允许流体通过。该装置工作原理为气体在入口油嘴中的流量达到最大气量Q_max时，气体在入口油嘴中达到临界流动；入口油嘴前端压力P₁与后端压力P₂之比为临界压力比，由临界压力比控制该装置关闭。本发明可运用在气顶油藏以及注气生产的直井、水平井、斜井中，能够及时关闭超过规定气量的气体流动通道，增加油田经济效益，提高油藏采收率。

技术领域

本发明涉及油井控气技术领域。更具体而言，本发明涉及可至少被用于提高气顶油藏和注气生产油藏气体流量控制能力的装置及方法。

背景技术

目前国内能够自喷开采的油田大都已经被开发，剩下一些难以开采的油藏，这些油藏大多都需要采用注入能量的方式进行开发，例如注入气体。在向油藏注气的过程中，由于气体与地层原油物理性质相差大(例如气的密度、粘度低)，使得气体相对于地层原油更容易流动。进一步在油层中发生气锥、气窜现象，比原油更易流入井筒而被采出。气体大量产出的同时，井口注入压力会升高，甚至有可能超过原来设计的安全压力，给生产带来风险。

传统的流入控制装置(Inflow Control Devices简称ICD)，在气体快到达井筒时，能够延缓油井见气时间，但油井一旦见气，装置就不再有效果。这样在注入井和生产井，或气顶和生产井之间会产生一条气体快速通道，使气体从注入井、气顶流入生产井被直接采出，产油量急剧下降。注入气或气顶气不能继续向油层下方驱替，驱油面积减少，波及系数降低，最终导致油藏采收率低。

针对上诉传统ICD在气体突破后不再起作用的问题，后续研究者对ICD进行了改进。研究了几种自动流入控制装置(Auto Inflow Control Devices简称AICD)。例如：浮动圆盘型AICD、平衡片型AICD^[1]。这些AICD，一般是根据油气粘度差异大，油气在流过装置时会产生不同的压差，并且气的压差大于油的压差。利用这个附加压差，在生产时油比气更容易通过装置。比如浮动圆盘型AICD依据伯努利方程中流体动态压力与局部压力损失之和恒定的理论，流经装置的不同流体粘度变化影响装置内圆盘的开度。当相对粘度较高的油流经装置时，圆盘开度较大；当相对粘度较低的气流经装置时，圆盘因粘度变化引起的压降自动减小开度。而平衡片型AICD利用阿基米德原理，根据油、气之间的密度差异来控制平衡片的开启和关闭，该浮片型AICD目前仅处在室内研究阶段，还未在现场进行应用。

油井见气后，上述AICD不能及时关闭，处于一种打开、关闭的循环中，产量会忽高忽低，无法保持稳定生产。针对这些装置不能解决有效封堵超过规定气量的流动通道，以及不能及时关闭问题，设计了一种智能流入控气装置，该装置至少适用于自带气顶与注气生产的直井、斜井、定向井、水平井。

参考文献：[1]梁丹，康晓东，杨俊茹，王旭东.水平井控气技术在海上气顶油藏应用研究[J].石油化工高等学校学报，2017，(01):49-53.

发明内容

本发明针对现有AICD不能有效关闭气体突破油藏后流道问题，提供一种智能流入控气装置。该装置可以有效地控制流入气体。

智能流入控气装置部件组成特征，主要包括：流动室，所述室有一个入口和一个出口，入口与第一流动通道相连，出口与油管相连；腔体，其安装在所述室内部，将流动室分为第二流动通道和腔体内部；导压孔，其为所述腔体顶部开的两个孔；入口油嘴，其为所述腔体下部开的两个圆孔；封包，其安装在所述腔体内部，将腔体内部分为上下两部分；弹簧，其在所述封包内，两端分别连接所述腔体顶部下壁面和所述封包底板上表面；锯齿型可动构件，其安装在封包底板下表面，并可以随封包底板移动；关闭结构，其安装在所述腔体内壁面。