CN102979473A - 油田注水井分层脉冲增压解堵装置及其方法 - Google Patents

Abstract

一种油田注水井分层脉冲增压解堵装置及其方法，该装置安装至注水干线、高压注水管线及注水井上；该装置包括：增压箱，设有高压腔及低压腔，所述高压腔及低压腔之间设有活塞，且分别经由第一进水管线及第二进水管线与所述注水干线连通；所述高压腔经由一高压管线与所述高压注入管线连通，与所述注水井的连通；低压注入管线，其第一端与所述低压腔连通，其第二端与所述注水井的套管阀门连接；所述高压注入管线、第一进水管线、第二进水管线、高压管线及低压注入管线上分别依次设有第一、第二、第三、第四及第五单向止回阀；所述第一单向止回阀与所述油管阀门之间设有压力表。本发明能够对单独注水井内的低吸水层进行增压解堵处理，改善吸水剖面。

Description

油田注水井分层脉冲增压解堵装置及其方法

技术领域

本发明涉及到一种对油田注水井小层进行脉冲增压解堵工艺技术，尤其是涉及一种对单独注水井内的低吸水层进行增压解堵处理，改善吸水剖面的油田注水井分层脉冲增压解堵装置及其方法。

背景技术

辽河油田锦州采油厂锦16块2003年不吸水厚度占射孔井段30.4％，2009年上升到53.6％，锦99块2003年不吸水厚度占34.1％，2009年上升到54.3％。为提高吸水层的厚度，就要增加低渗透层吸水量，可采取封堵高渗透层(注水井调剖)、增压注水、低渗透层解堵三种方法。

注水井调剖和其余两种方法的原理不同，这里将不进行对比。而关于增压注水和低渗透层解堵这两种方法，现有的一些技术中都进行了不同结构的实施，但是，在实施过程中都不同程度地存在一些问题，使注水井的解堵作业并不顺利。如下所述的现有技术：

现有技术1：油田注水自动增压泵，申请号为01140026.9，该技术介绍了一种注水井增压泵，因其需要低压注水管网作为辅助，它的实施，会向低压井注入大量不需要的水，造成注水系统紊乱，使之难以实现。

现有技术2：一种调压注水泵，申请号为96249259.0，原理和缺点和上面专利基本相同，实施困难。

现有技术3：油田注水增压水轮泵，申请号为96228470.X；现有技术方4：井中增压注水法及其装置，申请号为89100282.0；现有技术5：压力脉冲油井注水装置，申请号为200610005334.3；现有技术6：增压注水装置，申请号为201010114436.5；上述现有技术3-6，均需外加动力装置，才能实现注水井增注，工艺复杂，成本高。

所以，针对现有的注水井解堵作业来说，十分迫切的就是研究和开发一宗低成本、解堵效果显著的注水井解堵技术。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种油田注水井分层脉冲增压解堵装置及其方法，对单独注水井内的低吸水层进行增压解堵处理，改善吸水剖面。

本发明的技术解决方案是：

一种油田注水井分层脉冲增压解堵装置，其中，该油田注水井分层脉冲增压解堵装置能够对单独注水井内的低吸水层进行增压解堵处理，改善吸水剖面，该装置安装至注水干线、高压注水管线及注水井上；该装置包括：

增压箱，设有高压腔及低压腔，所述高压腔及低压腔之间设有活塞，且分别经由第一进水管线及第二进水管线与所述注水干线连通；所述高压腔经由一高压管线与所述高压注入管线连通，与所述注水井的连通；

低压注入管线，其第一端与所述低压腔连通，其第二端与所述注水井的套管阀门连接；

所述高压注入管线、第一进水管线、第二进水管线、高压管线及低压注入管线上分别依次设有第一、第二、第三、第四及第五单向止回阀；所述第一单向止回阀与所述油管阀门之间设有压力表。

上述的油田注水井分层脉冲增压解堵装置，其中，所述高压管线与所述高压注入管线的连接点位于所述第一单向止回阀与所述油管阀门之间。

上述的油田注水井分层脉冲增压解堵装置，其中，所述活塞位于所述高压腔及低压腔两端面的面积比为1∶4。

上述的油田注水井分层脉冲增压解堵装置，其中，该装置设有多个并列设置的所述增压箱。

上述的油田注水井分层脉冲增压解堵装置，其中，该装置还包括一非差压式解封的封隔器，该封隔器下入至设定的油层深度座封。

一种油田注水井分层脉冲增压解堵方法，其中，该方法采用如上述权利要求1中所述的油田注水井分层脉冲增压解堵装置进行解堵；该方法包括：

a、关闭所有单向止回阀、油管阀门及套管阀门，将所述油田注水井分层脉冲增压解堵装置安装至一注水井上，并将所述第一进水管线及第二进水管线与所述注水干线连接，将所述高压管线与所述高压注入管线连接，将上述低压注入管线与所述套管阀门连接；

b、打开所述第一单向止回阀、油管阀门及套管阀门，对注水井进行试注，读取压力表的压力值M1；

c、启动所述油田注水井分层脉冲增压解堵装置对注水井进行增压注水，并读取所述装置工作过程中的压力表的压力值M；

d、当所述压力值M增大至一最大值M2后开始回落，继续采用所述油田注水井分层脉冲增压解堵装置对注水井增压注水，直至所述压力值M回落至一压力值M3，且压力值M3＜M1，停止所述油田注水井分层脉冲增压解堵装置的增压注水。

上述的油田注水井分层脉冲增压解堵方法，其中，步骤c中还包括油田注水井分层脉冲增压解堵装置操作步骤：

c1、同时打开第二单向止回阀及第五单向止回阀，向所述高压腔中注水，并将低压腔中的水排至套管环空中，使活塞向所述低压腔方向移动至最大位移；

c2、关闭第二单向止回阀及第五单向止回阀，同时打开第三单向止回阀及第四单向止回阀，向所述低压腔中注水，推动活塞向所述高压腔方向移动至最大位移，所述高压腔向所述高压注入管线注入增压水；

c3、关闭第三单向止回阀及第四单向止回阀；

c4、循环执行c1、c2、c3。

上述的油田注水井分层脉冲增压解堵方法，其中，所述油田注水井分层脉冲增压解堵装置的活塞位于所述高压腔及低压腔两端面的面积比为1∶4。

上述的油田注水井分层脉冲增压解堵方法，其中，在步骤a中还包括：所述油田注水井分层脉冲增压解堵装置包括多个并列设置的所述增压箱。

上述的油田注水井分层脉冲增压解堵方法，其中，该方法在步骤a之前，还包括将一非差压式解封的封隔器下入至设定的油层深度座封，对指定油层进行注水。

由以上说明得知，本发明确实具有如下的优点：

该油田注水井分层脉冲增压解堵装置能够对单独注水井内的低吸水层进行增压解堵处理，改善吸水剖面：

1、成本低，装置可重复使用。

2、工艺简单，操作方便，无需外接动力。

3、脉冲解堵优于持续增注解堵。

4、增压压力可调，使用范围广。

附图说明

图1为本发明的油田注水井分层脉冲增压解堵装置的结构示意图。

主要元件标号说明：

本发明：

1：高压注入管线           2：第一进水管线          3：第二进水管线

11：第一单向止回阀         21：第二单向止回阀       31：第三单向止回阀

4：第四单向止回阀          5：第五单向止回阀         6：高压腔

7：活塞                  8：低压腔               9：增压箱

10：压力表               11：高压管线              12：低压注入管线

13：油管                 14：套管

具体实施方式

本发明的一种油田注水井分层脉冲增压解堵装置，安装至注水干线、高压注水管线及注水井上；所述高压注入管线，其第一端与一注水干线连通，其第二端与一注水井的油管阀门连接；该油田注水井分层脉冲增压解堵装置该装置包括：增压箱、低压注入管线；所述增压箱设有高压腔及低压腔，所述高压腔及低压腔之间设有活塞，且分别经由第一进水管线及第二进水管线与所述注水干线连通；所述高压腔经由一高压管线与所述高压注入管线连通，与所述注水井的连通；所述低压注入管线其第一端与所述低压腔连通，其第二端与所述注水井的套管阀门连接；所述高压注入管线、第一进水管线、第二进水管线、高压管线及低压注入管线上分别依次设有第一、第二、第三、第四及第五单向止回阀；所述第一单向止回阀与所述油管阀门之间设有压力表。通过本发明的油田注水井分层脉冲增压解堵装置，采用脉冲增压解堵方式，无需外接增压动力，结构简单，有效增加注水井低渗透层的吸水量，增加驱油体积，提高采收率。

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

请参见图1所示，为本发明的油田注水井分层脉冲增压解堵装置较佳实施例的结构示意图。如图所示，较佳的，本发明的油田注水井分层脉冲增压解堵装置，安装至所述注水干线、高压注水管线及注水井上；所述高压注入管线1其第一端与一注水干线连通，其第二端与一注水井的油管13阀门连接；在常用的注水井上所设有的注水干线能够提供一定压力的注入水，同时对应每一注水井，均设有与注水井的油管13连接的高压注入管线1，用以持续的增压注水。该油田注水井分层脉冲增压解堵装置该装置包括：

增压箱，该增压箱设有高压腔6及低压腔8，所述高压腔6及低压腔8之间设有活塞7，且分别经由第一进水管线2及第二进水管线3与所述注水干线连通；所述高压腔6经由一高压管线11与所述高压注入管线1连通，并与所述注水井的连通；所述高压腔6与第一进水管线2连通，并且由第一进水管线2引入的来自注水干线上的水对该高压腔6进行填充，而所述低压腔8与第二进水管线3连通，并且由第二进水管线3引入的来自注水干线上的水对该低压腔8进行填充；该增压箱内形成的活塞7结构，通过设置低压腔8的活塞7端面大于高压腔6一侧的活塞7端面，实现通过轮流经由第一进水管线2和第二进水管线3进行注水而使活塞7来回移动，并使高压腔6一侧的水获得以活塞7两端面面积比成反比的压力大小，以此得到高压水，并将高压水输送至注水井内进行注水解堵作业。

低压注入管线12，其第一端与所述低压腔8连通，其第二端与所述注水井的套管阀门连接；低压注入管线12从能够从低压腔8引出低压腔8内的水，并将其输送至注水井内。本发明较佳的是将低压水引入注水井的套管14环空内。

如上所述的高压注入管线1、第一进水管线2、第二进水管线3、高压管线11及低压注入管线12上分别依次设有第一、第二、第三、第四及第五单向止回阀5；本发明通过对各单向止回阀的顺序控制，控制增压箱向高压注入管线1内输送高压水，并将低压水通过低压注入管线12输送至注水井的低压套管14内。为了更好的监控脉冲注水解堵的压力，所述第一单向止回阀11与所述油管13阀门之间设有压力表10，用以判断解堵的效率和结果。

本发明的油田注水井分层脉冲增压解堵装置，较佳的实施例中，所述高压管线11与所述高压注入管线1的连接点位于所述第一单向止回阀11与所述油管13阀门之间，借此更好的保证高压水在输送过程中能够完全进入所要注入水的注水井中。

如上所述的油田注水井分层脉冲增压解堵装置，较佳的，所述活塞7位于所述高压腔6及低压腔8两端面的面积比为1∶4。通过差异化的端面面积设置，使活塞7两侧的水压比相应的变化，使用1∶4的比例，在满足注入水压要求的前提下，还能够使增压箱的大小与注水量的大小接近一个最佳的数值。减小增压箱的体积能够有效减少该装置所占用的空间，还能在使用过程中使操作人员安装和拆卸更为容易和方便。

为了满足不同注水井现场的实际需求，根据注入水压力和水量的需求的不同，较佳的，本发明的油田注水井分层脉冲增压解堵装置设有多个并列设置的所述增压箱。具体的，通过将多个增压箱的第一进水管线2、第二进水管线3、高压管线11及低压注入管线12并列连接，使多个增压箱同时工作，并且同时向高压注入管线1中注入高压水，以适应不同注水井的需求。同时也可以经由多个增压箱的设置，来达到单个增压箱小型化的效果，在安装过程中也可以通过对多个增压箱的简单组装而降低作业强度。

如上所述的本发明的油田注水井分层脉冲增压解堵装置，其较佳的实施例中，该装置还包括一非差压式解封的封隔器，该封隔器下入至设定的油层深度座封。该非差压式解封的封隔器用以当要对嘴上吸水层进行解堵时，将该非差压式解封的封隔器下入指定高度，并将高压注入管线1接在油套环空，低压注入管线12接在油管13上引入低压油层。

本发明的一种油田注水井分层脉冲增压解堵的方法，其较佳实施例中，采用如上所述的油田注水井分层脉冲增压解堵装置进行解堵；该方法包括：

a、关闭所有单向止回阀、油管13阀门及套管阀门，将所述油田注水井分层脉冲增压解堵装置安装至一注水井上，并将所述第一进水管线2及第二进水管线3与所述注水干线连接，将所述高压管线11与所述高压注入管线1连接，将上述低压注入管线12与所述套管阀门连接。

在连接所述解堵装置前，关闭所有阀门防止液体渗漏；在连接所述装置的过程中只需要将第一进水管线2和第二进水管线3分别与注水干线连接，同时将高压管线11与原有的高压注入管线1连接，而用以排出低压水的抵押注入管线与套管阀门连接即可，过程简单，操作方便。

b、打开所述第一单向止回阀11、油管13阀门及套管阀门，对注水井进行试注，读取压力表10的压力值M1。

连接好所述解堵装置后，在开始进行脉冲增压解堵作业前，首先打开第一单向止回阀11、油管13阀门及套管阀门，并通过压力表10读取压力读数，借此能够通过常用的直接注水方式进行注水，并测量注水后的压力值M1；借此，能够得知通过直接注水而无法解堵的压力值的大小。

c、启动所述油田注水井分层脉冲增压解堵装置对注水井进行增压注水，并读取所述装置工作过程中的压力表10的压力值M；即启动该油田注水井分层脉冲增压解堵装置对指定油层进行脉冲增压解堵作业，依序控制各所述阀门的开启和关闭，并通过阀门的开启和关闭分别引入注水干线中的水至增压箱内，由于增压箱的活塞7两侧轮流受到注入水的作用，活塞7来回活动，并通过活塞7不同面积的端面的作用，使高压腔6能够通过高压管线11及高压注入管线1向油管13中以脉冲的形式间歇地注入高压水；形成如打气筒的注入增压模式。

d、当所述压力值M增大至一最大值M2后开始回落，继续采用所述油田注水井分层脉冲增压解堵装置对注水井增压注水，直至所述压力值M回落至一压力值M3，且压力值M3＜M1，停止所述油田注水井分层脉冲增压解堵装置的增压注水。

在该步骤中，油管13内注入水的所述压力值M会随着增压装置不断的注入而提升；由于低渗透层的封堵压力一般是有一定的极限的，当所述压力值M到达低渗透层的封堵压力的最大值M2后，低渗透层解堵成功，并且不断的扩大解堵范围，而导致低渗透层释放压力的速度要大于增压箱提供的压力提高速度，故油管13内的压力值M在到达最大值M2后会随之下降；为了保证解堵的效果，所述油田注水井分层脉冲增压解堵装置继续工作，直至压力值M下降至一压力值M3，且该压力值M3＜M1，则可以基本表明该低渗透层的增压解堵作业有效完成，即可以停止所述油田注水井分层脉冲增压解堵装置。

如上所述的油田注水井分层脉冲增压解堵的方法，其较佳的实施例中，步骤c中还包括油田注水井分层脉冲增压解堵装置操作步骤：

c1、同时打开第二单向止回阀21及第五单向止回阀5，向所述高压腔6中注水，使活塞7向所述低压腔8方向移动至最大位移，并将低压腔8中的水排至套管14环空中；借此，能将高压腔6中注满水，并将活塞7一直推至靠近低压腔8一侧的最大位移位置，若此时低压腔8中有水，则能够将低压腔8中的存水压送至套管14中，由油套环空进行泄压。

c2、关闭第二单向止回阀21及第五单向止回阀5，同时打开第三单向止回阀31及第四单向止回阀4，向所述低压腔8中注水，推动活塞7向所述高压腔6方向移动至最大位移，所述高压腔6向所述高压注入管线1注入增压水；在步骤c1完成后，高压腔6中注满了水，并且低压腔8为最小空间位置，此时，关闭第二单向止回阀21，停止向高压腔6中注水，同时打开第三单向止回阀31并关闭第五单向止回阀5，开始向高压腔6中注水，停止向低压注入管线12中注水；同时打开第四单向止回阀4，使高压腔6中的水能够输送至高压注入管线1中；通过向低压腔8中注水，使增压箱的活塞7向高压腔6方向移动，由于活塞7于低压腔8方向的端面较大，故能够在挤压高压腔6中的水时，使高压腔6中的水产生较高的压力强度，并挤压至高压注入管线1中，为油管13中提供高压注水。直至活塞7移动至靠近低压腔8一端的最大位移处，完成一次增压箱的高压注水作业。

c3、关闭第三单向止回阀31及第四单向止回阀4；完成所述高压腔6的水输送至油管13中之后，随即关闭所述第三单向止回阀31及第四单向止回阀4，不再往低压腔8中注入水，同时高压腔6与所述高压注入管线1之间封隔开，以准备高压腔6中进行蓄水作业。

此时即完成了一个脉冲注水作业周期。

较佳的，在完成一个脉冲注水作业的同时，可以保持持续向高压注入管线1注水，防止压力下降过快，影响解堵效果。

c4、循环执行步骤c1、c2、c3。通过不断的循环执行上述3个步骤，所述油田注水井分层脉冲增压解堵装置即可以不停地执行增压注水作业，向油管13中注入高压水。

上述阀门开启与关闭的控制，只是本发明的油田注水井分层脉冲增压解堵的方法的其中一种较佳的实施例而已。其具体的也可以是一直保持第二单向止回阀21常开等控制方式进行，并不以此为限。

如上所述的油田注水井分层脉冲增压解堵的方法，其较佳的实施例中，所述油田注水井分层脉冲增压解堵装置的活塞7位于所述高压腔6及低压腔8两端面的面积比为1∶4。通过差异化的端面面积设置，使活塞7两侧的水压比相应的变化，使用1∶4的比例，在满足注入水压要求的前提下，还能够使增压箱的大小与注水量的大小接近一个最佳的数值。减小增压箱的体积能够有效减少该装置所占用的空间，还能在使用过程中使操作人员安装和拆卸更为容易和方便。

如上所述的油田注水井分层脉冲增压解堵的方法，较佳的，在步骤a中还包括：所述油田注水井分层脉冲增压解堵装置包括多个并列设置的所述增压箱。具体的，通过将多个增压箱的第一进水管线2、第二进水管线3、高压管线11及低压注入管线12并列连接，使多个增压箱同时工作，并且同时向高压注入管线1中注入高压水，以适应不同注水井的需求。同时也可以经由多个增压箱的设置，来达到单个增压箱小型化的效果，在安装过程中也可以通过对多个增压箱的简单组装而降低作业强度。较佳的，可以增设2～5组增压箱。

如上所述的油田注水井分层脉冲增压解堵的方法，其较佳的实施方式中，该方法在步骤a之前，还包括将一非差压式解封的封隔器下入至设定的油层深度座封，对指定油层进行注水。该非差压式解封的封隔器用以当要对嘴上吸水层进行解堵时，将该非差压式解封的封隔器下入指定高度，并将高压注入管线1接在油套环空，低压注入管线12接在油管13上引入低压油层。

注水井由于长期注水，形成了一些高吸水层，这些吸水层，吸水压力偏低。一般分注措施也难以解决层间矛盾，大多情况下都弃之不用，或用调剖剂进行封堵。本发明通过上述油田注水井分层脉冲增压解堵装置及其方法，经由所述各个具体的实施例，利用液压增压原理，通过变径活塞7将注水压力提高1.05-5倍，强行对低渗透层进行增压解堵。同时，本发明利用这些低压吸水层，作为泄压通道，完成对低渗透层的增压解堵。实施时，可以利用原井管柱，也可以重新下入符合设计要求的管柱。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种油田注水井分层脉冲增压解堵装置，其特征在于，一高压注入管线，其第一端与一注水干线连通，其第二端与一注水井的油管阀门连接；该油田注水井分层脉冲增压解堵装置安装至所述注水干线、高压注水管线及注水井上；该装置包括：

增压箱，设有高压腔及低压腔，所述高压腔及低压腔之间设有活塞，且分别经由第一进水管线及第二进水管线与所述注水干线连通；所述高压腔经由一高压管线与所述高压注入管线连通，与所述注水井的连通；

低压注入管线，其第一端与所述低压腔连通，其第二端与所述注水井的套管阀门连接；

所述高压注入管线、第一进水管线、第二进水管线、高压管线及低压注入管线上分别依次设有第一、第二、第三、第四及第五单向止回阀；所述第一单向止回阀与所述油管阀门之间设有压力表。

2.如权利要求1所述的油田注水井分层脉冲增压解堵装置，其特征在于，所述高压管线与所述高压注入管线的连接点位于所述第一单向止回阀与所述油管阀门之间。

3.如权利要求1所述的油田注水井分层脉冲增压解堵装置，其特征在于，所述活塞位于所述高压腔及低压腔两端面的面积比为1∶4。

4.如权利要求1所述的油田注水井分层脉冲增压解堵装置，其特征在于，该装置设有多个并列设置的所述增压箱。

5.如权利要求1所述的油田注水井分层脉冲增压解堵装置，其特征在于，该装置还包括一非差压式解封的封隔器，该封隔器下入至设定的油层深度座封。

6.一种油田注水井分层脉冲增压解堵的方法，其特征在于，该方法采用如上述权利要求1或2中所述的油田注水井分层脉冲增压解堵装置进行解堵；该方法包括：

a、关闭所有单向止回阀、油管阀门及套管阀门，将所述油田注水井分层脉冲增压解堵装置安装至一注水井上，并将所述第一进水管线及第二进水管线与所述注水干线连接，将所述高压管线与所述高压注入管线连接，将上述低压注入管线与所述套管阀门连接；

b、打开所述第一单向止回阀、油管阀门及套管阀门，对注水井进行试注，读取压力表的压力值M1；

c、启动所述油田注水井分层脉冲增压解堵装置对注水井进行增压注水，并读取所述装置工作过程中的压力表的压力值M；

d、当所述压力值M增大至一最大值M2后开始回落，继续采用所述油田注水井分层脉冲增压解堵装置对注水井增压注水，直至所述压力值M回落至一压力值M3，且压力值M3＜M1，停止所述油田注水井分层脉冲增压解堵装置的增压注水。

7.如权利要求6所述的油田注水井分层脉冲增压解堵的方法，其特征在于，步骤c中还包括油田注水井分层脉冲增压解堵装置操作步骤：

c1、同时打开第二单向止回阀及第五单向止回阀，向所述高压腔中注水，使活塞向所述低压腔方向移动至最大位移，并将低压腔中的水排至套管环空中；

c2、关闭第二单向止回阀及第五单向止回阀，同时打开第三单向止回阀及第四单向止回阀，向所述低压腔中注水，推动活塞向所述高压腔方向移动至最大位移，所述高压腔向所述高压注入管线注入增压水；

c3、关闭第三单向止回阀及第四单向止回阀；

c4、循环执行步骤c1、c2、c3。

8.如权利要求6所述的油田注水井分层脉冲增压解堵的方法，其特征在于，所述油田注水井分层脉冲增压解堵装置的活塞位于所述高压腔及低压腔两端面的面积比为1∶4。

9.如权利要求6所述的油田注水井分层脉冲增压解堵的方法，其特征在于，在步骤a中还包括：所述油田注水井分层脉冲增压解堵装置包括多个并列设置的所述增压箱。

10.如权利要求6所述的油田注水井分层脉冲增压解堵的方法，其特征在于，该方法在步骤a之前，还包括将一非差压式解封的封隔器下入至设定的油层深度座封，对指定油层进行注水。

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