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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201410756770.9 (22)申请日 2014.12.11 E21B 43/12(2006.01) E21B 34/06(2006.01) (71)申请人中国石油天然气股份有限公司 地址 100007 北京市东城区东直门北大街9 号中国石油大厦 (72)发明人李大建 甘庆明 吕亿明 王百 牛彩云 李亚洲 朱洪征 崔文昊 罗有刚 常莉静 (74)专利代理机构西安吉盛专利代理有限责任 公司 61108 代理人张培勋 (54) 发明名称 一种水平井自动控水装置 (57) 摘要 本发明提供了一种水平井自动控水装置，包 括中心管和固定套设在。
2、中心管外部的防砂管，防 砂管的管壁上开设有多个用于液体通过的过流 孔，中心管的管壁上开设有多个安装孔，安装孔内 固定设有控水阀，安装孔为通孔；控水阀的轴向 中心贯设有流体通道，流体通道包括进液通道、与 进液通道底部连通的出液通道，进液通道内设有 遇水膨胀、遇油收缩的第一阀球，出液通道内设有 单流阀阀球。该水平井自动控水装置，实现高含 水水平井找堵水治理一体化，有效弥补了目前主 体水平井找、堵水技术的不足，缩短了高含水水平 井找、堵水治理措施周期，提高了控水措施效率， 为水平井规模高效开发提供了新的技术手段与保 障。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利。
3、申请 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 (10)申请公布号 CN 104453800 A (43)申请公布日 2015.03.25 CN 104453800 A 1/1页 2 1.一种水平井自动控水装置，其特征在于：包括中心管（6）和固定套设在中心管（6）外 部的防砂管（4），防砂管（4）的管壁上开设有多个用于液体通过的过流孔（401），中心管（6） 的两端分别是用于与油管连接的上接头（1）和下接头（7），中心管（6）的管壁上开设有多个 安装孔，所述安装孔内固定设有控水阀（5），安装孔为通孔； 所述控水阀（5）的轴向中心贯设有流体通道，流体通道包括进液通道、与进液通道底部 连通的出液通道，。
4、所述进液通道的直径大于出液通道的直径，进液通道内设有遇水膨胀、遇 油收缩的第一阀球（503），出液通道内设有单流阀阀球（506），且所述的进液通道设置在靠 近防砂管（4）的一端。 2.如权利要求1所述的一种水平井自动控水装置，其特征在于：所述进液通道由第一 进液通道（501）和设置在第一进液通道（501）底端与第一进液通道（501）连通的球形通道 （502）组成，第一阀球（503）位于球形通道（502）内，且球形通道（502）的直径大于第一进 液通道（501）的直径。 3.如权利要求1所述的一种水平井自动控水装置，其特征在于：所述出液通道由第一 出液通道（504）和设置在第一出液通道（504）。
5、顶端与第一出液通道（504）连通的第二出液 通道（505）组成，单流阀阀球（506）位于第一出液通道（504）内，且第二出液通道（505）与 球形通道（502）连通，第二出液通道（505）的直径小于第一出液通道（504）。 4.如权利要求1所述的一种水平井自动控水装置，其特征在于：所述控水阀（5）的上端 嵌有环形结构的上压帽（507），上压帽（507）的中心为第一进液通道（501），控水阀（5）的下 端嵌有环形结构的下压帽（508），下压帽（508）的中心为第一出液通道（504）； 所述上压帽（507）、下压帽（508）分别与控水阀（5）同轴。 5.如权利要求1所述的一种水平井自动控水装置，其。
6、特征在于：所述防砂管（4）的两端 分别连接有防砂管压环（2），防砂管（4）与中心管（6）通过设置在防砂管压环（2）上的铆钉 （3）连接。 6.如权利要求5所述的一种水平井自动控水装置，其特征在于：所述控水阀（5）通过丝 扣与中心管（6）固定连接。 7.如权利要求1所述的一种水平井自动控水装置，其特征在于：所述第一阀球（503）为 树脂阀球。 8.如权利要求1所述的一种水平井自动控水装置，其特征在于：所述控水阀（5）为26 个。 9.如权利要求8所述的一种水平井自动控水装置，其特征在于：所述控水阀（5）沿中心 管（6）的轴向对称设置有两排。 权 利 要 求 书CN 104453800 A 1/4。
7、页 3 一种水平井自动控水装置 技术领域 0001 本发明属于油田采油技术领域，具体涉及一种水平井自动控水装置。 背景技术 0002 目前，高含水水平井治理，主要是开展水平井找水、水平井堵水措施，或者对底水 油藏针对性开展调流控水筛管等控水完井管柱，但这些措施一般存在施工周期长、控水效 率低的问题，无法满足目前水平井的大规模高效开发，尤其是针对套管完井、低产水平井的 治理，目前仍没有高效率的治理措施与方法。 0003 水平井找水具有代表性的手段主要有产液剖面测井找水、中子氧活化测试找水以 及分段生产测试找水。 0004 水平井产液剖面测井找水技术，受到涡轮流量计启动排量、水平井层段层流等因 素。
8、的影响，测试精度较低，同时针对低渗透油藏低产液水平井，技术适应性尚有待提高； 中子氧活化测试找水技术对水平井产液量要求高，对日产液10m 3 /d以下井测试时，测 不到峰值，无法进行解释，该技术同样无法在低渗透油藏、小流量水平井中应用； 为了有效解决低产液水平井找水技术问题，研究形成了水平井分段生产测试找水技 术，通过逐段生产、含水化验确定出水层段，对水平井产液量要求较低，但是该技术在多段 改造水平井上找水应用时，找水周期长（平均30-40天/井），降低了水平井找水措施效率。 0005 水平井堵水主要有化学堵水、机械封隔器卡堵水。 0006 截至目前，针对水平井化学堵水，由于不同油藏、不同完井。
9、方式水平井对化学堵剂 要求苛刻，目前在堵剂研发方面，尚未出现成熟的堵剂产品，尤其是针对低渗透油藏，水平 井化学堵剂仍处于研发试验阶段。 0007 水平井机械封隔器卡堵水相对简单，目前已研制出水平井机械堵水配套桥塞、封 隔器，技术相对成熟，但针对套管完井水平井机械卡堵水措施由于出水层段压力较高，堵水 后常常发生套管外水绕流问题，导致水平井机械卡堵水有效期短，堵水效果降低。 0008 专利申请号为200920173016公开了“一种水平井分段控水的采油管柱”，该水平 井分段控水的采油管柱主要由筛管管柱和油管管柱组成，油管管柱在筛管管柱内，通过尾 管悬挂封隔器将筛管管柱悬挂在油层套管的下端，筛管管柱。
10、是有筛管和盲管连接成，并在 筛管和盲管中间连接有24组遇水遇油膨胀封隔器，在遇水遇油膨胀封隔器内固定有分层 密封筒，在筛管管柱的下端部连接有洗井密封筒、洗井循环阀和洗井引鞋，油管管柱自上而 下是油管连接有插入式密封器，插入式密封器下端连接油管，油管的下部连接有带孔管，在 带孔管的下端连接有油管和丝堵。该水平井分段控水的采油管柱主要是针对裸眼完井水平 井，通过水平井段开采压力平衡控制，实现控水，但该控水管柱复杂，其技术适应性有限。 0009 因此，从目前高含水水平井治理技术调研情况看，水平井找水技术以及水平井堵 水技术均存在一定局限性，技术成熟度、适应性尚有待提高；同时采用找、堵水相结合的方 式。
11、进行高含水水平井控水增油时，措施周期较长、效率降低，已无法满足目前水平井规模开 发的技术需要。 说 明 书CN 104453800 A 2/4页 4 发明内容 0010 本发明的目的是通过发明一种水平井自动控水装置，将水平井找水、堵水作业有 机结合，形成水平井找、堵水一体化技术；利用水平井自动控水装置对层段产液含水情况自 动判识，调节控制层段产液进入油管的通道，实现自动抑制高含水层段、有效释放低含水层 段的目的，提高高含水水平井控水措施效率、效果。 0011 为此，本发明提供了一种水平井自动控水装置，包括中心管和固定套设在中心管 外部的防砂管，防砂管的管壁上开设有多个用于液体通过的过流孔，中心。
12、管的两端分别是 用于与油管连接的上接头和下接头，中心管的管壁上开设有多个安装孔，所述安装孔内固 定设有控水阀，安装孔为通孔； 所述控水阀的轴向中心贯设有流体通道，流体通道包括进液通道、与进液通道底部连 通的出液通道，所述进液通道的直径大于出液通道的直径，进液通道内设有遇水膨胀、遇油 收缩的第一阀球，出液通道内设有单流阀阀球，且所述的进液通道设置在靠近防砂管的一 端。 0012 所述进液通道由第一进液通道和设置在第一进液通道底端与第一进液通道连通 的球形通道组成，第一阀球位于球形通道内，且球形通道的直径大于第一进液通道的直径。 0013 所述出液通道由第一出液通道和设置在第一出液通道顶端与第一出。
13、液通道连通 的第二出液通道组成，单流阀阀球位于第一出液通道内，且第二出液通道与球形通道连通， 第二出液通道的直径小于第一出液通道。 0014 所述控水阀的上端嵌有环形结构的上压帽，上压帽的中心为第一进液通道，控水 阀的下端嵌有环形结构的下压帽，下压帽的中心为第一出液通道； 所述上压帽、下压帽分别与控水阀同轴。 0015 所述防砂管的两端分别连接有防砂管压环，防砂管与中心管通过设置在防砂管压 环上的铆钉连接。 0016 所述控水阀通过丝扣与中心管固定连接。 0017 所述第一阀球为树脂阀球。 0018 所述控水阀为26个。 0019 所述控水阀沿中心管的轴向对称设置有两排。 0020 本发明的有。
14、益效果：本发明提供的这种水平井自动控水装置，实现高含水水平井 找堵水治理一体化，有效弥补了目前主体水平井找、堵水技术的不足，缩短了高含水水平井 找、堵水治理措施周期，提高了控水措施效率，为水平井规模高效开发提供了新的技术手段 与保障。 0021 以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。 附图说明 0022 图1是水平井自动控水装置的剖视图。 0023 图2是水平井自动控水装置的安装示意图。 0024 图3是防砂管的示意图。 0025 图4是防砂管和中心管的剖视图。 说 明 书CN 104453800 A 3/4页 5 0026 图5是控水阀的示意图。 0027 附图标记说明：1、上接头；2、防。
15、砂管压环；3、铆钉；4、防砂管；401、过流孔；5、控 水阀；501、第一进液通道；502、球形通道；503、第一阀球；504、第一出液通道；505、第二出 液通道；506、单流阀阀球；507、上压帽；508、下压帽；6、中心管；7、下接头；8、射孔段；9、封 隔器；10、水平井自动控水装置；11、丝堵。 具体实施方式 0028 以下将结合附图对该水平井自动控水装置作进一步详细的说明。 0029 实施例1： 本发明提供了一种水平井自动控水装置，如图1所示，包括中心管6和固定套设在中 心管6外部的防砂管4，如图3所示，防砂管4的管壁上开设有多个用于液体通过的过流孔 401，中心管6的两端分别是用。
16、于与油管连接的上接头1和下接头7，中心管6的管壁上开设 有多个安装孔，所述安装孔内固定设有控水阀5，安装孔为通孔；所述控水阀5的轴向中心 贯设有流体通道，流体通道包括进液通道、与进液通道底部连通的出液通道，所述进液通道 的直径大于出液通道的直径，进液通道内设有遇水膨胀、遇油收缩的第一阀球503，出液通 道内设有单流阀阀球506，且所述的进液通道设置在靠近防砂管4的一端。 0030 具体的，水平井自动控水装置10通过丝扣与油管连接，即上接头1和下接头7分 别通过丝扣与油管连接，如图2所示，水平井自动控水装置10安装在射孔段8上，依据水平 井射孔段8数、见水特点，配套不同数量的封隔器9，为了避免高。
17、压出水层段对低压生产层 段的抑制或倒灌，封隔器9将水平井段封隔为不同的生产层段，每一生产层段对应放置一 套水平井自动控水装置10，即每相邻的两个封隔器9之间的油管上安装有一套水平井自动 控水装置10，最左端的封隔器9的左侧，安装有一套水平井自动控水装置10，最右端的封隔 器9和丝堵11之间，安装有一套水平井自动控水装置10。 0031 需要指出的是，生产层段的产液由防砂管4上的过流孔401进入控水阀5，具体 的是，当水平井生产层段为高含水层段时，产层产液进入控水阀5的进液通道，与第一阀球 503充分接触，第一阀球503遇水膨胀，关闭进液通道，阻止了产液进入出液通道，进一步 有效阻止对应生产层段。
18、产水进入油管；当水平井生产层段为低含水层段时，产层产液与第 一阀球503充分接触后，第一阀球503遇油收缩，打开进液通道，使产层产液通过第一阀球 503，流入出液通道，并流经出液通道内的单流阀阀球506，最终进入中心管6内，各生产层 段产液进入水平井自动控水装置10的中心管6后，在水平井井段油管内汇合，由抽油泵举 升至地面。第一阀球503根据各层段的产液含水情况，发生不同比例的膨胀或者收缩，控制 层段产液由进液通道到出液通道之间液流通道的开度。 0032 该水平井自动控水装置，将水平井找水、堵水作业有机结合，形成水平井找、堵水 一体化技术；利用控水装置对层段产液含水情况自动判识，调节控制层段产。
19、液进入油管的 通道，实现自动抑制高含水层段、有效释放低含水层段的目的，提高含水水平井控水措施效 率、效果。 0033 实施例2： 在实施例1的基础上，需要特别说明的是，如图4和图5所示，所述进液通道由第一进 液通道501和设置在第一进液通道501底端与第一进液通道501连通的球形通道502组成， 说 明 书CN 104453800 A 4/4页 6 第一阀球503位于球形通道502内，且球形通道502的直径大于第一进液通道501的直径。 所述出液通道由第一出液通道504和设置在第一出液通道504顶端与第一出液通道504连 通的第二出液通道505组成，单流阀阀球506位于第一出液通道504内，且。
20、第二出液通道 505与球形通道502连通，第二出液通道505的直径小于第一出液通道504。 0034 具体的，生产层段的产液由防砂管4上的过流孔401进入控水阀5，具体的是，当水 平井生产层段为高含水层段时，产层产液进入控水阀5的第一进液通道501，接着进入球形 通道502，球形通道502内设有第一阀球503，产液与第一阀球503充分接触，第一阀球503 遇水膨胀，关闭进液通道，阻止了产液进入出液通道，进一步有效阻止对应生产层段产水进 入油管；当水平井生产层段为低含水层段时，产层产液与第一阀球503充分接触后，第一阀 球503遇油收缩，打开进液通道，使产层产液通过第一阀球503，流入第二出液通。
21、道505，接 着流入第一出液通道504，并流经第一出液通道504内的单流阀阀球506，最终进入中心管6 内，各生产层段产液进入水平井自动控水装置10的中心管6后，在水平井井段油管内汇合， 由抽油泵举升至地面。第一阀球503根据各层段的产液含水情况，发生不同比例的膨胀或 者收缩，控制层段产液由进液通道到出液通道之间液流通道的开度。 0035 实施例3： 在实施例1的基础上，为了固定第一阀球503和单流阀阀球506，以及方便组装，所述 控水阀5的上端嵌有环形结构的上压帽507，上压帽507的中心为第一进液通道501，控水 阀5的下端嵌有环形结构的下压帽508，下压帽508的中心为第一出液通道504。
22、；所述上压 帽507、下压帽508分别与控水阀5同轴。 0036 实施例4： 在实施例1的基础上，为了固定防砂管4，所述防砂管4的两端分别连接有防砂管压环 2，防砂管4与中心管6通过设置在防砂管压环2上的铆钉3连接。控水阀5通过丝扣与中 心管6固定连接。 0037 实施例5： 在实施例1的基础上，需要特别说明的是，所述第一阀球503为树脂阀球，单流阀阀球 506为普通的钢制球，另外，如图4所示，所述控水阀5为26个，且控水阀5沿中心管6的 轴向对称设置有两排。 0038 本发明提供的这种水平井自动控水装置，实现高含水水平井找堵水治理一体化， 有效弥补了目前主体水平井找、堵水技术的不足，缩短了高含水水平井找、堵水治理措施周 期，提高了控水措施效率，为水平井规模高效开发提供了新的技术手段与保障。 0039 以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡 是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。 说 明 书CN 104453800 A 1/1页 7 图1 图2 图3 图4 图5 说 明 书 附 图CN 104453800 A 。