[发明专利]一种气井用自适应控水装置及其设计方法

说明书

本申请提供了一种气井用自适应控水装置，包括：长流道和短流道，所述长流道和所述短流道相连接并汇合至流槽；旋转控制腔，其与所述流槽相连通，且所述流槽与所述旋转控制腔的周向边缘相切；出口喷嘴，其设置在所述旋转控制腔的中心位置，且与所述旋转控制腔的端面相垂直。本申请的气井用自适应控水装置可有效实现稳气控水和稳油控水的效果，结构合理、无活动件、使用寿命长。

技术领域

本发明涉及油气勘探开发技术领域，更具体地，设计一种气井用自适应控水装置及其设计方法。

背景技术

水平井因其泄油面积大、波及系数高等优点而被广泛应用于边、底水油气藏的开发，并取得了较好的应用效果。为了保障油气田高效开发，我国自上世纪90 年代开始针对水平井技术持续开展探索与实践，应用范围不断拓宽，应用效果较为显著。但是，由于水平井生产中存在“跟趾效应”，并且受沿水平井筒地层物性变化等因素的影响，容易造成边底水过早侵入井筒，导致井筒大量出水，严重影响水平井的正常生产。因此，有效控水、治水已成为水平井开发中的一项亟需解决的技术难题。

国内外的研究及应用表明，采用水平井均衡产液剖面完井技术是提高水平井产量，延缓水侵的有效方法。从1994年开始，水平井调流控水完井技术开始逐步发展并应用。该技术是利用环空封隔器对水平井进行分段完井，并在每个筛管短节上安放一个或多个流入控制装置，通过调节附加压降，实现均衡流入剖面，延缓水侵，最终提高采收率。

目前最新发展的调流控水完井技术为可以自动识别流体的自适应控水完井技术，该技术的核心部件为自适应控水装置，目前的类型主要包括流道型装置、浮动盘型装置、遇水膨胀型装置等。但是，目前的自适应控水装置均是用于油藏稳油控水控气，无法实现控水稳气的功能，不能满足气藏稳气稳油控水的需求，目前现有技术中还未有可适用于气井的自适应控水装置及方法。

发明内容

针对上述现有技术中的问题，本申请提出了一种气井用自适应控水装置及其设计方法，用于解决上述全部或部分技术问题。

第一方面，本申请提供一种气井用自适应控水装置，包括：

长流道和短流道，所述长流道和所述短流道相连接并汇合至流槽；

旋转控制腔，其与所述流槽相连通，且所述流槽与所述旋转控制腔的周向边缘相切；

出口喷嘴，其设置在所述旋转控制腔的中心位置，且与所述旋转控制腔的端面相垂直。

在根据第一方面的一个实施方式中，所述长流道和所述短流道的数量相等且均为大于零的偶数，且每组所述长流道和所述短流道之间关于所述旋转控制腔的中心对称。

在根据第一方面的一个实施方式中，所述长流道和所述短流道的流道宽度之比为1.0～1.2:1，所述长流道和所述短流道的流道长度之比为3.7～4.5:1，所述长流道与所述短流道之间的夹角为30～45度。

在根据第一方面的一个实施方式中，所述流槽的宽度为1.6～3.0mm，所述流槽的出口尖角小于2.5度，所述流槽的方向构造为顺流体方向。

在根据第一方面的一个实施方式中，所述旋转控制腔室的直径为20～32mm，所述出口喷嘴的直径为1.6～4.5mm，且所述旋转控制腔的直径与所述出口喷嘴的直径之比为7～15:1。

在根据第一方面的一个实施方式中，所述气井用自适应控水装置的压降公式为：

式中，C_s为气井用自适应控水装置的阻力参数；ρ为流体密度；μ为流体粘度；m、n为拟合参数；Q为流入气井用自适应控水装置的流量；d为气井用自适应控水装置的等效出口直径。

在根据第一方面的一个实施方式中，所述气井用自适应控水装置的压降公式为：