一种井底自力式流量调节阀的制作方法

本发明涉及油田中控制流体流入油管的调节阀。更具体地，涉及一系列基于旋流理论，用于改善油田控水和控气效果的流量调节阀。该系列调节阀可至少用于提高水平井水、气控制能力。

背景技术：

油田工作人员为了获得更多的原油产量以及更大的原油采收率，采取了一系列措施进行增产。例如：向地层注入能量(注水、注气)，或由初期的直井开采发展为水平井开采，到后期的多分支水平井、丛式井开采等。这些措施通过减缓地层压力下降速度，增加产层泄油面积，在一定程度上能够增加油井产油量以及提高原油采收率。但这也使原有的一些问题更加严重，比如水、气更早形成水锥、气锥，更早突破油层，造成油井水淹或气淹。水平井段生产压差不均匀、渗透率分布不均匀易造成水平井中存在严重不均匀流动剖面，而这不均匀流动剖面则是加重水淹、气淹的主要原因。

为此，在旋流理论基础上，设计了一种井底自力式流量调节阀，该调节阀带有可动构件，可以更好的控制油藏流体流入生产管柱中，延长油井寿命，提高原油产量及采收率。

技术实现要素：

本发明提供一种井底自力式流量调节阀，该调节阀可以延迟油井见水、见气时间，减弱趾跟效应，且水、气突破后，调节阀能够继续工作，进一步有效地控制不期望流体，不期望流体视油藏具体情况而定，可以是水、也可以是气体。

一个实施方案中，一种井底自力式流量调节阀，其特征在于，它包括：阀体(1a)、取压板(2a)、封包(3)、活动盖(4a)四部分。阀体(1a)上设有偏心旋流室入口(101)、旋流室出口(103)，偏心旋流室入口(101)使流体沿阀体(1a)内壁切向流入旋流室(102)，并在旋流室(102)内旋转；取压板(2a)固定在阀体(1a)上，在取压板(2a)中心位置设有导压孔(201)，导压孔(201)用于获取旋流室(102)内流体压力，该压力对活动盖(4a)产生向上的推力；封包(3)用于连接阀体(1a)和活动盖(4a)，并对活动盖(4a)提供弹力。

所述活动盖(4a)上表面受到油藏流体向下的作用力，活动盖(4a)受力不均时会上下运动，在向下运动过程中，会遮挡偏心旋流室入口(101)，使流体流量减少。

另一个实施方案中，一种井底自力式流量调节阀，其特征在于，它包括：阀体(1b)、取压板(2b)、封包(3)、活动盖(4b)四部分。阀体(1b)上设有偏心旋流室入口(101)、旋流室出口(103)，偏心旋流室入口(101)使流体沿阀体(1b)内壁切向流入旋流室(102)，并在旋流室(102)内旋转；取压板(2b)固定在阀体(1b)上，并在取压板(2b)中心位置设有导压孔(201)，导压孔(201)用于获取旋流室(102)内流体压力，该压力对活动盖(4b)产生向上的推力；封包(3)用于连接阀体(1b)和活动盖(4b)，并对活动盖(4b)提供弹力；活动盖(4b)下表面安装的关闭构件(401a)可以跟随活动盖(4b)一起上下运动。

所述活动盖(4b)上表面同样也受到油藏流体向下的作用力，其上下表面受力不均时会产生上下运动。

所述关闭构件(401a)下端为圆锥体，向下运动时封堵旋流室出口(103)，并使流体流量减小。

又一个实施方案中，一种井底自力式流量调节阀，其特征在于，它包括：阀体(1c)、取压板(2c)、密封圈(203)、弹簧(301)四部分。阀体(1c)上设有偏心旋流室入口(101)、旋流室出口(103)，流体穿过偏心旋流室入口(101)和取压板(2c)偏心入口进入旋流室(102)，并在旋流室(102)内旋转；取压板(2c)设在阀体内部，可以上下运动，在取压板(2c)中心位置设有导压孔(201)，且取压板(2c)与阀体(1c)之间由密封圈(203)密封；弹簧(301)两端分别接在阀体(1c)顶端下表面和取压板(2c)上表面。

所述取压板(2c)偏心入口与偏心旋流室入口(101)工作前正对齐，取压板(2c)在上下运动过程中，其偏心入口与偏心旋流室入口(101)对齐度减小，从而流体流量减小。

所述弹簧(301)可以使取压板(2c)只发生上下运动，而不发生旋转。

又一个实施方案中，一种井底自力式流量调节阀，其特征在于，它包括：阀体(1d)、取压板(2d)、密封圈(203)、弹簧(301)四部分。阀体(1d)上设有偏心旋流室入口(101)、旋流室出口(103)，偏心旋流室入口(101)使流体沿阀体(1d)内壁切向流入旋流室(102)，并在旋流室(102)内旋转；取压板(2d)设在阀体内部，可以上下运动，其中心位置设有导压孔(201)，导压孔(201)中间安装的关闭构件(401b)可以跟随取压板(2d)一起上下运动，且取压板(2d)与阀体(1d)之间由密封圈(203)密封；弹簧(301)两端分别接在阀体(1d)顶端下表面和取压板(2d)上表面。

所述关闭构件(401b)不完全封堵导压孔(201)，能够允许流体通过导压孔(201)。

所述关闭构件(401b)下端呈倒圆锥体，向上运动时封堵旋流室出口(103)，进而使流体流量减小。

再一个实施方案中，一种井底自力式流量调节阀，其特征在于，它包括：阀体(1e)、取压板(2e)、弹性薄膜(5)三部分。阀体(1e)上设有偏心旋流室入口(101)、旋流室出口(103)，偏心旋流室入口(101)使流体沿阀体(1e)切向流入旋流室(102)，并在旋流室(102)内旋转；取压板(2e)设在阀体(1e)上方，在取压板(2e)中心位置设有导压孔(201)；腔体(202)与旋流室(102)之间由弹性薄膜(5)隔开。

所述弹性薄膜(5)能够上下摆动，向下摆动时能够封堵旋流室出口(103)。

本发明利用流体特性(如粘度)变化时，流体在旋流室(102)会产生不同的压力，根据不同的压力来驱动可动构件运动。

本发明所具有的优点：能够根据流入调节阀内流体速度自动识别流体类型，当通过调节阀的是不期望流体时，可动构件发生运动，关闭偏心旋流室入口(101)或旋流室出口(103)，减少不期望流体流量；当通过期望流体时，可动构件运动微弱，对偏心旋流室入口(101)和旋流室出口(103)没有影响，期望流体流量减少较微弱。

附图说明

图1是流体完整旋流示意图。

图2是流体旋流时被截开示意图。

图3是本发明一种井底自力式流量调节阀的第一实施方式剖面图。

图4是本发明一种井底自力式流量调节阀的第二实施方式剖面图。

图5是本发明一种井底自力式流量调节阀的第三实施方式剖面图。

图6是本发明一种井底自力式流量调节阀的第四实施方式剖面图。

图7是本发明一种井底自力式流量调节阀的第五实施方式剖面图。

具体实施方式

下面结合各附图对本发明作进一步说明。

油藏流体压力p3是流体未进入旋流室(102)之前的压力，作用在活动盖(4a、4b)或弹性薄膜(5)上表面，方向向下。旋流面压力p1是流体进入旋流室(102)高速旋转时，旋转面的压力，如图1所示。旋流流体截面压力p2是取压板(2a-1)沿任意水平面截开旋流流体时的压力，如图2所示。流体经过偏心旋流室入口(101)会有压力损失，所以p3大于p2、p1，而根据旋流理论，p2大于p1，综合为：p3>p2>p1。

图3是本发明的第一种实施方式示意图。一种井底自力式流量调节阀，它包括：阀体(1a)、取压板(2a)、封包(3)、活动盖(4a)四部分。流体从偏心旋流室入口(101)沿着阀体(1a)内壁切向进入旋流室(102)后，在旋流室(102)里发生旋转，旋流面压力p1经过导压孔(201)被传到腔体(202)内，并作用在活动盖(4a)下表面，而油藏流体p3作用在活动盖(4a)上表面，在旋流室(102)旋转后的流体会经旋流室出口(103)排出。封包(3)用于连接阀体(1a)和活动盖(4a)，防止流体未经旋流室(102)而直接进入腔体(202)的同时，还对活动盖(4a)提供弹力。活动盖(4a)在向上的弹力、向上的压力p1、向下的压力p3、向下的重力四种作用力下会发生上下运动。当流体是粘度较大的原油时，p1较大，压差△pa＝p3-p1较小，活动盖(4a)向下运动位移小，不遮挡偏心旋流室入口(101)，对原油流量不影响；当流体是粘度较小的水或气时，p1较小，压差△pa＝p3-p1较大，活动盖(4a)向下运动较大，并遮挡旋流室入口(101)，使水、气流量减小。

图4是本发明的第二种实施方式示意图。一种井底自力式流量调节阀，它包括：阀体(1b)、取压板(2b)、封包(3)、活动盖(4b)四部分。流体从偏心旋流室入口(101)沿着阀体(1b)内壁切向进入旋流室(102)后，在旋流室(102)里发生旋转，旋流面压力p1经过导压孔(201)被传到腔体(202)内，并作用在活动盖(4b)下表面，而油藏流体压力p3作用在活动盖(4b)上表面，在旋流室(102)旋转后的流体会经旋流室出口(103)排出。封包(3)用于连接阀体(1b)和活动盖(4b)，防止流体未经旋流室(102)而直接进入腔体(202)的同时，还对活动盖(4b)提供弹力。活动盖(4b)下表面安装有关闭构件(401a)，其穿过导压孔(201)到达旋流室(102)，下端呈圆锥体，并可以跟随活动盖(4b)上下运动。活动盖(4b)在向上的弹力、向上的压力p1、向下的压力p3、向下的重力以及关闭构件(401a)重力多种作用力下会发生上下运动。当流体是粘度较大的原油时，p1较大，压差△pa＝p3-p1较小，关闭构件(401a)跟随活动盖(4b)向下运动位移小，不封堵旋流室出口(103)，对原油流量不影响；当流体是粘度较小的水或气时，p1较小，压差△pa＝p3-p1较大关闭构件(401a)跟随活动盖(4b)向下运动较大，并封堵旋流室出口(103)，使水、气流量减小。

图5是本发明的第三种实施方式示意图。一种井底自力式流量调节阀，它包括：阀体(1c)，取压板(2c)，密封圈(203)，弹簧(301)四部分。流体从偏心旋流室入口(101)和取压板(2c)偏心入口进入旋流室(102)后，在旋流室(102)里发生旋转，旋流流体截面压力p2作用在取压板(2c)下表面，方向向上，而旋流面压力p1经过导压孔(201)被传到腔体(202)里，并作用在取压板(2c)上表面，方向向下，在旋流室(102)旋转后的流体会经旋流室出口(103)排出。密封圈(203)安装在取压板(2c)外侧，防止旋流室(102)内流体沿阀体(1c)内壁进入腔体(202)内。弹簧(301)两端分别接在阀体(1c)顶端下表面和取压板(2c)上表面，除了能够对取压板(2c)产生向下的弹力，还能防止取压板(2c)发生旋转错位。取压板(2c)在向上的压力p2、向下的弹力、向下的压力p1、向下的重力多种作用力下会发生上下运动，当流体是粘度较大的原油时，作用在取压板(2c)下表面的p2较小，而p1不会太小，压差△pb＝p2-p1较小，取压板(2c)向上运动位移小，偏心旋流室入口(101)与偏心入口对齐度高，不影响原油流量；当流体是粘度较小的水或气时，作用在取压板(2c)下表面的p2较大，而p1较小，压差△pb＝p2-p1较大，取压板(2c)向上运动位移大，偏心旋流室入口(101)与偏心入口对齐度降低，水、气流量减小。

图6是本发明第四种实施方式示意图。一种井底自力式流量调节阀，它包括：阀体(1d)，取压板(2d)，密封圈(203)，弹簧(301)四部分。流体从偏心旋流室入口(101)沿着阀体(1d)切向进入旋流室(102)后，在旋流室(102)里发生旋转，旋流流体截面压力p2作用在取压板(2d)下表面，方向向上，而旋流面压力p1经过导压孔(201)被传到腔体(202)里，并作用在取压板(2d)上表面，在旋流室(102)旋转后的流体会经旋流室出口(103)排出。密封圈(203)安装在取压板(2d)外侧，防止旋流室(102)内流体沿阀体(1d)内壁进入腔体(202)内。弹簧(301)两端分别接在阀体(1d)顶端下表面和取压板(2d)上表面，并能够对取压板(2d)产生向下的弹力。关闭构件(401b)安装在取压板(2d)下表面，其下端呈倒圆锥体位于旋流室出口(103)下方，并可以跟随取压板(2d)上下运动。取压板(2d)在向上的压力p2、向下的弹力、向下的压力p1、向下的重力及关闭构件(401b)重力多种作用力下会发生上下运动，当流体是粘度较大的原油时，作用在取压板(2d)下表面的p2较小，而p1也不会太小，压差△pb＝p2-p1较小，关闭构件(401b)跟随取压板(2d)向上运动位移小，不封堵旋流室出口(103)，对原油流量影响较小；当流体是粘度较小的水或气时，作用在取压板(2d)下表面的p2变大，而p1减小，压差△pb＝p2-p1较大，关闭构件(401b)跟随取压板(2d)向上运动较大，并封堵旋流室出口(103)，使水、气流量减小。

图7是本发明第五种实施方式示意图。一种井底自力式流量调节阀，它包括：阀体(1e)，取压板(2e)，弹性薄膜(5)三部分。流体从偏心旋流室入口(101)沿着阀体(1e)内壁切向进入旋流室(102)后，在旋流室(102)里发生旋转，旋流流体截面压力p2作用在弹性薄膜(5)下表面，方向向上，在旋流室(102)旋转后的流体会经旋流室出口(103)排出。取压板(2e)盖在阀体(1e)上方，其中心位置设有导压孔(201)，油藏流体压力p3经过导压孔(201)导入腔体(202)，作用在弹性薄膜(5)上，方向向下。弹性薄膜(5)在向上的压力p2、向下的压力p3两种作用力下，会发生上下摆动，当流体是粘度较大的原油时，p2较大，压差△pc＝p3-p2较小，弹性薄膜(5)向下摆动较小，不封堵旋流室出口(103)；当流体是粘度较小的水或气时，p2较小，压差△pc＝p3-p2较大，弹性薄膜(5)向下摆动较大，封堵旋流室出口(103)，使水、气流量减小。