本发明涉及油气开采技术领域，具体涉及一种毛细管控水短节。
背景技术：
在油气田开发过程中，油气井出水是一种较为普遍的现象，无论是油井、气井或者是一些非常规井都会出现不同程度的出水。特别是在油气田开采的中后期，含水量急剧上升，严重的导致油气井产生水淹而关井，并且油气井一旦见水就很难控制，这严重影响了油气井的产能。油气井出水还会带来一系列附加危害，例如在一些易出砂储层会极大地加剧油气井的出砂，导致储层出砂量剧增，严重时导致储层砂埋。另外油气井的产出水多为储层水，其中多含有一些矿物离子，大量的油气井出水会对井下管柱造成侵蚀。因此各个油田都迫切需要一套有效的控水稳油气技术。
目前油田应用的控水装置多为水水平井控水装置，如分段变密度筛管控水、中心管控水以及icd控水等。这些控水技术都存在一些缺点：一是不能很好地解决直井出水的问题，二是控水效果不理想。现有的控水装置只能定量限制井下混合流体的流入，在先期收集油藏地质数据，进行数据分析后设计控水装置的参数并将装置下入到预期位置进行控水。
技术实现要素：
针对现有设施和技术中所存在的上述问题的部分或者全部，本发明提出了一种毛细管控水短节。该装置不仅可以用于水平井也同样适用于直井。该装置在井中能显著增大水相进入井筒的阻力并且不阻止油相或者气相进入井筒，从而实现单井控水稳油气的目的。
为达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种毛细管控水短节，包括：
基管，在基管的上下端分别设有与油管或套管相连的外螺纹连接槽。
控水装置安装槽，在基管的外表面均匀布置四个安装控水装置的安装槽，控水装置安装槽的四周布置着四个与控水装置对应的安装孔。
控水装置，在控水装置中间有若干个超疏水毛细管通道以及控水装置四周与控水装置安装槽对应的安装孔。控水装置安装在基管上的控水装置安装槽上，整个控水短节安装在油管或套管上。
优选地，基管上下端的安装槽为与油管或套管相匹配的螺纹。
优选地，控水装置安装槽的大小与控水装置的大小相同。
优选地，安装槽的四周有四个与控水装置安装孔相对应的安装孔。
优选地，控水装置中间部位有若干个经过表面改性的毛细管通道，其表面水相润湿角可达150度以上。
优选地，控水装置的四周有四个与控水装置安装槽四周四个安装孔对应的安装孔。
优选地，基管的外径为80mm～280mm,管壁厚度为35mm～55mm，长度为40cm～90cm。
优选地，控水装置的高度为30cm～80cm，控水装置宽度为56.5cm～195.5cm，控水装置厚度为20mm～40mm。
优选地，控水装置安装槽的槽底为平面，槽深为22mm～42mm，可以确保控水装置顺利安装在安装槽上且低于基管。
如此，当水相进入控水装置时，由于毛细管阻力的存在会对水相流体产生与之流动方向相反的毛细管阻力，从而阻止水相通过控水装置进入井筒。
其中，一个毛细管通道对水相的毛细管阻力公式为：
其中：σ－两互不相溶的流体间的界面张力；θ－湿相对固体表面的润湿角；r－毛细管通道的半径。
当少量水是以液滴的形式进入控水装置时，由于贾敏效应产生的阻力会对液滴产生与之流动方向相反的阻力，从而阻止水相液滴通过控水装置进入井筒。
其中，一个水滴进入一个毛细管时需要克服的阻力公式为：
其中：σ－两互不相溶的流体间的界面张力；θ－湿相对固体表面的润湿角；r1－毛细管通道的半径；r2－水滴的半径。
一个水滴同时进入n个毛细管时需要克服的阻力公式为：
其中：σ－两互不相溶的流体间的界面张力；ri－第i个毛细管通道的半径；r－水滴的半径。
当一个水滴克服进入毛细管时的阻力，在毛细管中流动时，其左右的弯液面均为球面。由于水滴驱动力的关系，水滴右侧弯液面的曲率半径小于水滴左侧弯液面的曲率半径，所以水滴右侧弯液面的附加压力大于水滴左侧弯液面的附加压力，且两侧弯液面的附加压力方向相反。水滴右侧弯液面的附加压力由拉普拉斯方得：
其中：σ－两互不相溶流体间的界面张力；r1－水滴右侧弯液面的曲率半径；
水滴左侧弯液面的附加压力由拉普拉斯方程得：
其中：σ－两互不相溶流体间的界面张力；r2－水滴左侧弯液面的曲率半径。
整个水滴受到的附加压力方向与水滴运动方向相反，其公式为：
其中：σ－两互不相溶流体间的界面张力；r1－水滴右侧弯液面的曲率半径；
r2－水滴左侧弯液面的曲率半径。
当n个水滴克服了进入毛细管通道中的阻力，同时在同一个毛细管中通道流动时，其产生的附加压力是叠加的，且方向与水滴流动的方向相反。公式为：
其中：σ－两互不相溶流体间的界面张力；r1－水滴右侧弯液面的曲率半径(小)；r2－水滴左侧弯液面的曲率半径(大)。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明的毛细管控水短节不仅可以使用在水平井上也可以使用在直井控水中。本发明的毛细管控水短节在基管的上下端设置有与油管相连接的螺纹，安装方便。本发明的毛细管控水短节对水相产生很大的阻力却对油相或气相不产生阻力，从而能够有效地实现控水稳油气的目的。
附图说明
图1为本发明的一个实施例中毛细管控水短节的主视图；
图2为本发明的一个实施例中基管的主视图；
图3为本发明的一个实施例中控水装置的主视图；
图中：1－基管；2－控水装置安装槽；3－控水装置；4－扶正棱；5，8－安装孔；6－安装螺纹；7－毛细管通道。
具体实施方式
以下将结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
本发明毛细管控水短节下放油气井时，需要与油管或者套管相连接，且根据单个油气井可能产水的情况会同时下入多个毛细管控水短节。
如图1和图2所示，在本发明的一个实施例中，分别将四个控水装置3安装在基管1的四个控水装置安装槽2上。
具体的，控水装置安装槽2的槽底为平面，槽深为22mm～42mm，可以确保控水装置3顺利安装在控水装置安装槽2上且低于基管1。
具体的，基管1的外径为80mm～280mm,管壁厚度为35mm～55mm，长度为40cm～90cm。
具体的，如图3所示，控水装置3的高度为30cm～80cm，控水装置3的宽度为56.5cm～195.5cm，控水装置3的厚度为20mm～40mm。
具体的，如图3所示毛细管通道7的半径为0.1μm～1μm，毛细管通道7的长度为20mm～40mm。
进一步的，将基管1上下端的连接螺纹6与油管或者套管相连接，然后下放至油气井中。
具体的，基管1上下端的安装螺纹6均为行业标准，与油管或套管的螺纹相匹配，且强度均达到要求。
在本发明其中一个实施例中，当水相进入控水装置3时，由于毛细管阻力的存在会对水相流体产生与之流动方向相反的毛细管阻力，能够有效的阻止水相通过毛细管通道7进入到井筒中。
具体的，经过计算单个毛细管通道7可以对水相流体产生的阻力大概为0.126mpa～1.26mpa。
在本发明其中一个实例中，当少量水是以液滴的形式进入控水装置3时，由于贾敏效应产生的阻力会对液滴产生与之流动方向相反的阻力。这种毛细管阻力叠加起来数值是相当大的，能有效阻止水相液滴通过控水装置3进入井筒。
具体的，经过计算当一个半径为1mm的水滴通过一个毛细管通道7时需要克服的阻力为0.126mpa～1.26mpa。
具体的，经过计算当一个半径为1mm的水滴同时通过100个1μm的毛细管通道7时需要克服的阻力为12.63mpa；当一个半径为1mm的水滴同时通过100个0.1μm的毛细管通道7时需要克服的阻力为126.3mpa。
在本发明其中一个实例中，当水滴克服进入毛细管时的阻力，在毛细管通道7中流动时，毛细管通道7对水滴的阻力是叠加的。
具体的，经过计算当10个水滴克服进入同一毛细管通道7时的阻力，在同一毛细管通道7中流动时需要克服的阻力为0.377mpa～3.77mpa。
本发明的毛细管控水短节控水效果好，适用范围广，使用方便，与油管或套管相连接入井，可以同时应用与直井和水平井中。其中的核心部件控水装置充分利用了毛细管对水相产生的阻力，能够有效的控制水相流体进入井筒并且不影响油相和气相流入井筒，达到了控水稳油气的目的。
以上仅为本发明的实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此。对于本领域的技术人员在本发明构思的前提下做出的若干变形和改进都属于本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求书的保护范围为准。
1.一种毛细管控水短节，其特征在于，包括：基管(1)，所述基管(1)的上下端有用于安装在油管上的安装槽(6)。所述基管的表面有四个均匀分布的控水装置安装槽(2)，每个控水装置安装槽(2)用扶正棱(4)均匀隔开；控水装置安装槽(2)，所述控水控水装置安装槽(2)的四周有安装孔(5)；控水装置(3)，所述控水装置(3)安装在所述控水装置安装槽(2)内。
2.根据权利要求1所述的毛细管控水短节，其特征在于，所述基管(1)上下端的安装槽(6)为与油管或套管相匹配的螺纹。
3.根据权利要求1所述的毛细管控水短节，其特征在于，所述控水装置安装槽(2)的四周有四个与控水装置(3)上的安装孔(5)对应的安装孔(8)。
4.根据权利要求1所述的毛细管控水短节，其特征在于，所述控水装置(3)中间部位有若干个毛细管通道(7)。
5.根据权利要求4所述的毛细管控水短节，其特征在于，所述若干个毛细管通道(7)均经过表面改性，其表面水相润湿角可达150度以上。
6.根据权利要求1所述的毛细管控水短节，其特征在于，所述控水装置(3)的四周有四个与控水装置安装槽(2)四周的安装孔(8)对应的安装孔(5)。
7.根据权利要求1所述的毛细管控水短节，其特征在于，所述基管(1)的外径为80mm～280mm,管壁厚度为35mm～55mm，长度为40cm～90cm。
8.根据权利要求1所述的毛细管控水短节，其特征在于，所述控水装置(3)的高度为30cm～80cm，控水装置宽度为56.5cm～195.5cm，控水装置厚度为20mm～40mm。
9.根据权利要求4所述的毛细管控水短节，其特征在于，所述毛细管通道(7)的半径为0.1μm～1μm，所述毛细管通道(7)长度为20mm～40mm。
10.根据权利要求1所述的毛细管控水短节，其特征在于，所述控水装置安装槽(2)的槽底为平面，槽深为22mm～42mm，可以确保控水装置(3)顺利安装在控水装置安装槽(2)上且低于扶正棱(4)。
技术总结