CN105164368A - 用于油井中的井下产水控制的设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及控制油井中的井下采出液。更具体地说，本发明涉及控制井下的水和压力。本发明提供了控制采出液和压力的设备以及使用该设备来控制采出液和压力的方法。

Description

用于油井中的井下产水控制的设备

发明人：穆罕默德N.努因-梅希迪(MohamedN.Noui-Mehidi)

技术领域

本发明涉及控制油井中的井下采出液。更具体地说，本发明涉及控制井下的水和压力。

背景技术

对石油生产和生产优化而言，井下的水控制和管理以及压力平衡是重要的。需要能够起到压力平衡和水控制这两种作用的可靠设备。

对油井的寿命而言，井下的产水控制至关重要。非常重要的是，控制油井中的每个区域中的产水量以及平衡钻井孔中的压力，以避免急剧的水位降落。减少产水能够防止生产设备受到腐蚀作用和劣化。因此，减少产水将有助于通过避免腐蚀相关的问题来提高生产系统的寿命。

控制井下的产水还允许更好的生产优化并提高油井的寿命。由于井下的水控制能够防止诸如侧钻等修井操作，因此收益和成本是巨大的。

发明内容

本发明涉及控制油井中的井下采出液。更具体地说，本发明涉及控制井下的水和压力。

在一个方面中，本发明提供一种能够控制钻井孔的井下区域中的圆形管道中的压力和采出液的设备。该设备包括圆形管道，该圆形管道在其下侧具有至少一个管道孔口。管道孔口是可操作的以允许采出液经由孔口流动到圆形管道中。圆形管道的内部存在倾斜壁部。倾斜壁部具有相对于倾斜壁部定位在不同水平高度的多个流量控制部件。流量控制部件均具有带有内腔的壳体以及位于壳体的内腔中的浮力元件。浮力元件在内腔中与采出液的密度相关地竖直移动。每个壳体均具有下壳体孔口和上壳体孔口。管道孔口与倾斜壁部之间具有空间。

在另一个方面中，本发明提供了一种在油井的水平区段中使用该设备的方法。方法包括允许采出液流过管道孔口并进入空间。方法还包括允许采出液进入倾斜壁部上的定位在最下方的流量控制部件的壳体的内腔。在进入内腔时，采出液与流量控制部件的浮力元件接触并将浮力元件推动到与采出液的密度相关的位置。浮力元件的位置的范围在壳体的内腔的下壳体孔口与上壳体孔口之间，使得当浮力元件被推动至其在内腔中的最高位置时，断开上壳体孔口的流体连通。

附图说明

图1示出了能够控制圆形管道中的压力和采出液的设备的竖直截面的实施例。

具体实施方式

尽管出于说明的目的，以下详细描述包含了许多具体细节，但应理解的是，本领域的普通技术人员将认识到，基于下述细节的许多实例、变型和改变落入本发明的范围和精神之内。因此，在不损失任何一般性且不对要求保护的本发明施加限制的情况下，对本文所述且在附图中提供的本发明的示例性实施例进行描述。

在一个方面中，本发明提供一种能够控制钻井孔的井下区域中的圆形管道中的压力和采出液的设备。该设备包括圆形管道，该圆形管道在其下侧具有至少一个管道孔口。管道孔口是可操作的以允许采出液经由孔口流动到圆形管道中。圆形管道的内部存在倾斜壁部。倾斜壁部具有相对于倾斜壁部定位在不同水平高度的多个流量控制部件。流量控制部件均具有带有内腔的壳体以及位于壳体的内腔中的浮力元件。浮力元件在内腔中与采出液的密度相关地竖直移动。每个壳体均具有下壳体孔口和上壳体孔口。管道孔口与倾斜壁部之间具有空间。

浮力元件响应于流过圆形管道的采出液的密度而上下移动。一般来说，采出液可能包括水和油。在大多数情况下，在油与水之间形成有区分油和水的界面。由于重力，随着采出液中的含水量的增加，油与水之间的界面(水平的)向上移动。在一些实施例中，随着采出液中的水量的增加，油水界面与倾斜壁部上的流动控制部件接触。在一些实施例中，浮力元件具有与该区域中的水的密度大约相等的密度，并且浮力元件将向上移动并封闭上壳体孔口。同样地，随着采出液中的含水量的减少，具有与区域中的水的密度大约相等的密度的浮力元件将向下移动，因此，打开上壳体孔口。浮力元件在流量控制部件的壳体中的移动由此允许控制水的流入。在浮力元件因水的移动而已经密封了所有流量控制部件的上壳体孔口之后，系统将完全封闭。

在一些实施例中，浮力元件具有根据井下区域中的水的密度选定的密度。在一些实施例中，浮力元件具有根据井下区域中的油的密度所选的密度。因此，在一些实施例中，浮力元件可以由具有与井下区域中的水的密度相似的密度的任意材料制成。在其他实施例中，浮力元件可以由具有与井下区域中的油的密度相似的密度的任意材料制成。在其他实施例中，浮力元件可以由具有合适的体积质量比以匹配所需密度的材料制成，例如由轻金属制成。

浮力元件可以具有多种形状和尺寸。在一些实施例中，浮力元件是球形的。一般来说，将根据孔口的形状选择浮力元件的形状。例如，如果孔口是圆形的，则浮力元件可以是球形的或呈子弹的形状，使得圆形孔口能够被浮力元件封闭或密封。在进一步的实施例中，浮力元件具有锥形形状或椭圆形状。孔口的形状将与浮力元件的形状对应，使得孔口可以被浮力元件密封。

壳体可以具有多种形状和尺寸。在一些实施例中，壳体是圆柱形的。在进一步的实施例中，内腔是圆柱形的。在一些实施例中，壳体和内腔由相同材料制成。一般来说，壳体的形状可以是在将密封用的浮力元件保持在内腔中的同时允许流体通流的任意形状。一般来说，壳体的直径应比浮力元件稍大，以允许浮力元件在壳体中自由地移动。在一些实施例中，壳体被焊接到倾斜壁部上。在其他实施例中，壳体与管道材料一起铸造。

流量控制部件可以具有多种形状和尺寸。在一些实施例中，所有流量控制部件具有相同的尺寸。在进一步的实施例中，流量控制部件具有变化的尺寸。本领域的技术人员应该理解如何根据井下条件、所需的水调节和压力调节来选择流量控制部件的数量和尺寸的合适的组合。

流量控制部件在侧壁上可以具有多种物理布置。在一些实施例中，倾斜壁部具有三个以上的流量控制部件。在进一步的实施例中，所有流量控制部件处于不同的水平高度。在替代实施例中，至少两个流量控制部件处于相同的水平高度。

流量控制部件布置为可以控制设备的井下区域中的流体的流动。在一些实施例中，流量控制部件沿着倾斜壁部位于各水平高度，使得设备是可操作的以对进入井下区域中的圆形管道的水的控制进行优化。

流量控制部件布置为可以控制设备的井下区域中的压力。在一些实施例中，流量控制部件能够引起压力的整体改变，以便在设备的井下区域中调节钻井孔的压力。在进一步的实施例中，在圆形管道中使压力平衡。

在一些实施例中，浮力元件允许通过设计孔口尺寸对来自钻井中的某个区域的采出液进行控制，所设计的孔口尺寸能够产生沿着钻井分布的压差(压降)，从而得到压力分布图。该效果与通常用于钻井中平衡钻井孔压力的常规流入控制装置(“ICD”)类似。在进一步的实施例中，浮力元件的存在将通过产生进一步控制钻井生产率的额外压降来防止从钻井的区域中产生过量的水。

图1示出了设备的一个实施例的竖直截面。在该特定的竖直截面中，设备包括圆形管道100，圆形管道100在其下侧120具有至少一个管道孔口110。管道孔口110允许采出液经由孔口流动到圆形管道中。在圆形管道100内部存在倾斜壁部130。倾斜壁部130具有相对于倾斜壁部130定位在不同水平高度的多个流量控制部件140。流量控制部件140均具有带有内腔160的壳体150以及位于壳体150的内腔160中的浮力元件170。浮力元件170在内腔160中与采出液的密度相关地竖直移动。每个壳体150均具有下壳体孔口180和上壳体孔口190。管道孔口与倾斜壁部之间具有空间200。

在另一个方面中，本发明提供了一种在油井的水平区段中使用该设备的方法。方法包括允许采出液流过管道孔口并进入空间。该方法还包括允许采出液进入倾斜壁部上的定位在最下方的流量控制部件的壳体的内腔。在进入内腔时，采出液与位于最下方水平高度的流量控制部件的浮力元件接触并推动浮力元件进入与采出液的密度相关的位置。浮力元件的位置的范围在壳体的内腔的下壳体孔口与上壳体孔口之间，使得当浮力元件被推动至其在内腔中的最高位置时，断开上壳体孔口的流体连通。

在一些实施例中，该方法还可以包括允许采出液进入倾斜壁部上的定位在更上方的流量控制部件的下壳体孔口的步骤。然后，采出液与定位在更上方的流量控制部件的浮力元件接触。浮力元件向上移动，并且是可操作的以封闭或密封倾斜壁部上的定位在更上方的流量控制部件的上壳体孔口。

在进一步的实施例中，该方法还可以包括如下步骤：通过封闭沿着倾斜壁部定位的所有流量控制部件的所有壳体的上壳体孔口来调整井下区域中的水的流入。

在其他实施例中，该方法还包括调节井下区域中的压力。

在进一步的实施例中，该方法还包括优化井下区域的生产率的步骤。在一些实施例中，该方法还包括提高井下区域的生产质量的步骤。例如，在本发明的一些实施例中，从本发明得到的有益之处在于：产生沿着钻井的受控压降，以实现均衡压力并最大程度地允许平稳的油层贫化。在本发明的一些实施例中，浮力元件将防止在钻井的特定区域中充满了水时或在某个井区发生水突破时产生过量的水。

在一些实施例中，将要使用该设备的区域是亲水区在钻井中是已知的任意储层。在进一步的实施例中，将要使用该设备的区域包括亲水区在钻井中是已知的碳酸盐岩储层。

虽然已经详细描述了本发明，但应理解的是，在不脱离本发明的原理和范围的情况下，可以对本发明进行各种修改、替换和改变。因此，本发明的范围应由下述权利要求及其合适的法律等同内容限定。

除非上下文另有明确说明，否则单数形式“一个”、“一种”和“该”包括复数对象。

“可选择的”或“可选择地”指的是：随后描述的事件或情况可能发生或可能不发生。描述包括事件或环境发生的情况和不发生的情况。

在引用了专利和公开的本申请的全文中，除了当这些参考文献与本文做出的陈述发生矛盾时之外，这些参考文献的全部公开内容旨在以引用方式并入本申请，以便更充分地描述本发明所属领域的现有技术状态。

如本文和所附权利要求书中所使用的，词语“包括”、“具有”和“包含”以及它们的所有语法变体均旨在具有不排除其它要素或步骤的开放、非限制性的意思。

Claims (18)

1.一种能够控制钻井孔的井下区域中的圆形管道中的压力和采出液的设备，所述设备包括：

圆形管道，其包括位于所述圆形管道下侧的至少一个管道孔口，所述管道孔口是可操作的以允许采出液经由所述管道孔口流入到所述圆形管道中；

倾斜壁部，其位于所述圆形管道的内部，所述倾斜壁部具有相对于所述倾斜壁部定位在不同水平高度的多个流量控制部件；

所述流量控制部件均具有带有内腔的壳体以及位于所述壳体的所述内腔中的浮力元件，使得所述浮力元件在所述内腔中与所述采出液的密度相关地竖直移动；

每个壳体均具有下壳体孔口和上壳体孔口；

并且所述管道孔口与所述倾斜壁部之间设置有空间。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述浮力元件具有根据所述井下区域中的水的密度而选定的密度。

3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述浮力元件具有根据所述井下区域中的油的密度而选定的密度。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中，所述浮力元件是球形的。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中，所述壳体是圆柱形的。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的设备，其中，所述流量控制部件具有相同的尺寸。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的设备，其中，所述流量控制部件具有变化的尺寸。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的设备，其中，所述流量控制部件沿着所述倾斜壁部位于各水平高度，使得所述设备是可操作的以对进入所述井下区域中的所述圆形管道的水的控制进行优化。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的设备，其中，所述流量控制部件能够引起压力的整体改变，以便在所述设备的井下区域中调节所述钻井孔的压力。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的设备，其中，所述倾斜壁部具有三个以上的流量控制部件。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的设备，其中，所述流量控制部件处于不同的水平高度。

12.根据权利要求1至10中任一项所述的设备，其中，至少两个流量控制部件处于相同的水平高度。

13.一种在油井的水平区段中使用根据权利要求1至12中任一项所述的设备的方法，所述方法包括如下步骤：

允许采出液流过所述管道孔口并进入所述空间；

允许所述采出液进入所述倾斜壁部上的定位在最下方的流量控制部件的所述壳体的所述内腔中，所述采出液与位于所述最下方水平高度的所述流量控制部件的所述浮力元件接触，并将所述浮力元件推动到与所述采出液的密度相关的位置；

所述位置的范围在所述壳体的所述内腔的所述下壳体孔口与所述上壳体孔口之间，使得当所述浮力元件被推动至所述浮力元件在所述内腔中的最高位置时，断开所述上壳体孔口的流体连通。

14.根据权利要求11所述的方法，其中，所述方法还包括如下步骤：

所述采出液进入所述倾斜壁部上的定位在更上方的流量控制部件的所述下壳体孔口；

所述采出液与所述定位在更上方的流量控制部件的所述浮力元件接触；

所述浮力元件向上移动并且是可操作的以封闭所述倾斜壁部上的所述定位在更上方的流量控制部件的所述上壳体孔口。

15.根据权利要求13或14所述的方法，其中，所述方法还包括如下步骤：

通过封闭沿着所述倾斜壁部定位的所有流量控制部件的所有壳体的所述上壳体孔口来调节所述井下区域中的水的流入。

16.根据权利要求13至15中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括如下步骤：

调节所述井下区域中的压力。

17.根据权利要求13至16中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括如下步骤：

优化井下区域的生产率。

18.根据权利要求13至17中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括如下步骤：

提高井下区域的生产质量。