CN105201473A - 多油层深部调剖注入装置及其实现油层深部调剖的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的是多油层深部调剖注入装置及其实现油层深部调剖的方法，这种多油层深部调剖注入装置包括地面注入系统和注入井，地面注入系统包括至少两个储罐，每个储罐连接至搅拌罐，搅拌罐内安装齿轮轴，齿轮轴上安装搅拌齿轮；搅拌罐通过井口装置连接主流油管；主流油管位于注入井的上端，主流油管中部连接有单管封隔器，主流油管尾部形成三个分流油管，其中一个分流油管位于主流油管的中心，主流油管与三个分流油管间设置有封管阀，封管阀由左封管阀和右封管阀对称安装构成；三个分流油管分别伸入到浅油层、中油层、深油层中，每个分流油管还安装有偏心配注器。本发明可实现多油层同时调剖，提高了调剖剂的注入效果。

Description

多油层深部调剖注入装置及其实现油层深部调剖的方法

技术领域

本发明涉及油田开发采油技术，具体涉及多油层深部调剖注入装置及其实现油层深部调剖的方法。

背景技术

油田在注水开发并经过多年发展后，大部分层段会处于高含水或特高含水期开发阶段。该阶段水驱采收率低，油井含水高，注入水沿高渗透层窜流，低渗透层却因很少受到注入水波及仍具有开发潜力。较低的注入水波及效率极大限制了采收率的提高。

针对此开采现状问题，现有注采工艺提出了深部调剖技术：通过调剖管柱向地层注入调剖剂，调剖剂会先进入高渗层并凝固、封堵地层，从而使注入水流经低渗层，以改善水驱效果，提高注入水的波及效率。

例如，一份授权公告号为CN2381781Y的专利中，公开了一种分层注水调剖管柱，属采油工具。分层注水调剖管柱由封隔器、偏心配水器组成，封隔器为上、下两级，在上级封隔器的上方紧连有上级偏心配水器，在下级封隔器的上方紧连有下级偏心配水器。分层注水调剖管柱技能实现分层注水，又能在专用堵塞器和密封段的作用下，可以不上作业就可实现分层调剖，节约两次作业费用。但是该管柱结构只适用于两层段分层注水，在复杂地层中的使用范围较小。因其专用堵塞器中缺少搅拌装置，而不能满足二元及以上复合驱调驱剂的注入，难以保证注入效果。

另一份授权公告号为CN202325451U的专利中，公开了一种稠油细分层调剖管柱，包括平衡阀、分流开关、调剖封隔器：平衡阀顶部连接有外部油管，其底部连接有固定油管：分流开关顶部及底部分别连接有固定油管：第一调剖封隔器及第二调剖封隔器，分别与所述分流开关顶部及底部的固定油管连接，第一调剖封隔器顶部与平衡阀底部的固定油管连接：丝堵经由一固定油管与第二调剖封隔器的底部连接；外部油管、平衡阀、第一调剖封隔器及分流开关内部相互连通。借此，此装置能够实现特定油层独立调剖作业。但是该管柱结构只能对单一层段进行调剖作业，不能满足多层段同时调堵。在深油层中，调剖剂从井口到达地层时粘度会发生变化，其性能相比井口处较差，该调剖管柱对此并没有提出应对方法。

已有专利只是单独描述调剖剂的性能或者调剖管柱的用途，对整个调剖工艺并没有做出系统阐述。由于上述调剖方案中适用范围小，在地层注入处缺少搅拌装置，使得现有技术中公开的井下调剖装置不能满足复杂地层的注入需求。

发明内容

本发明的一个目的是提供多油层深部调剖注入装置，这种多油层深部调剖注入装置用于解决现有技术中公开的井下调剖装置不能满足复杂地层的注入需求的问题，本发明的另一个目的是多油层深部调剖注入装置实现油层深部调剖的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种多油层深部调剖注入装置包括地面注入系统和注入井，地面注入系统包括至少两个储罐，每个储罐均通过管线连接至搅拌罐，搅拌罐内安装齿轮轴，齿轮轴上安装搅拌齿轮，齿轮轴从搅拌罐中伸出的一端连接传动机构，传动机构连接电动机，搅拌罐内设置有液位计；搅拌罐设置有出口，出口通过井口装置连接主流油管；主流油管位于注入井的上端，主流油管中部连接有单管封隔器，主流油管尾部形成三个分流油管，其中一个分流油管位于主流油管的中心，主流油管与三个分流油管间设置有封管阀，封管阀由左封管阀和右封管阀对称安装构成；三个分流油管分别伸入到浅油层、中油层、深油层中，每个分流油管的末端安装筛管和丝堵，每个分流油管还安装有偏心配注器，偏心配注器位于筛管上方；浅油层之上的三个分流油管通过三管封隔器固定，中油层处的两个分流油管通过双管封隔器固定，深油层处的一个分流油管通过另一个单管封隔器固定；左封管阀和右封管阀均包括电动机绞车装置、钢丝绳、转轴、阀板和弹性胶套，阀板与转轴铰接，转轴固定于主流油管的内壁上，阀板的上端面与下端面分别固定钢丝绳，两根钢丝绳分别与相应的电动机绞车装置连接，弹性胶套通过销钉镶嵌于阀板的边缘，左封管阀的阀板和右封管阀的阀板均为弧形的，对称安装并并环绕在中心的分流油管外；封管阀连接井口油管分流器。

上述方案中偏心配注器包括壳体，壳体的上、下端具有内螺纹，壳体内安装有搅拌器和粘度计，水嘴处设置有流量控制板，电动机安装在壳体内，电动机连接传动齿轮，传动齿轮连接堵孔板升降器，堵孔板升降器的另一端连接堵孔板，堵孔板与流量控制板滑动连接；堵孔板升降器包括弹簧和伸缩杆，伸缩杆外侧包有可伸缩防腐蚀材料制作的螺纹形软管，伸缩杆的一端连接弹簧，伸缩杆的另一端与堵孔板活动连接；水嘴外设置有水嘴护塞，流量控制板上设置有流量孔，流量孔控制器控制电动机。

上述方案中中心的分流油管顶部设置能对接且流入通道方向相反的上、下两个单向阀，上单向阀连接钢丝绳，该钢丝绳的上端与井口处的缠绕装置连接。提升钢丝绳时，分离上单向阀和下单向阀，开启中心的分流油管；下落钢丝绳时，对接上单向阀和单向阀，关闭中心的分流油管，实现对中心的分流油管的开启和关闭。

上述方案中偏心配注器上端、偏心配注器下端均与分流油管螺纹连接。

上述方案中每个分流油管外侧设置有从井口绕轴线方向一直到相应的偏心配注器处的电缆，该电缆外侧包有绝缘、防腐、且具有较好伸缩性能的材料。

上述方案中搅拌罐的两侧固定有支架，齿轮轴固定在支架上。

上述多油层深部调剖注入装置实现油层深部调剖的方法：

步骤1：配制调剖剂；根据油层地层性质，配制调剖剂。

（1）选取配方；

（2）根据配方配制聚合物溶液；

（3）根据配方配制交联剂；

步骤2：组装地面注入系统、注入井和采出液回收系统的各部件；

步骤3：固定井下管柱；

注入井中开启三个分流油管；向管柱结构中注入液压介质，当管柱中压力达到第一压力值时，使三管封隔器、双管封隔器、两个单管封隔器顺利坐封，当管柱中压力继续升高到第二压力值时会使水嘴护塞开启；

步骤4：根据工况实际要求，开启分流通道，并注入调剖剂；

三个分流油管满足不同层位同时调剖，分别完成所在管路的浅层调剖，所在管路的中层调剖，所在管路的深层调剖；

步骤5：监测井下调剖剂注入情况并适当调配；

把粘度显示仪的数值和预设值进行比较，若大于预设值则开启搅拌器对调剖剂进行搅拌，以达到良好注入效果；

注入调剖剂并观察一段时间后，根据从采出井得到的采出液计算出采收率，和未注调剖剂前的采收率比较后判断是否增加调剖剂注入量，若增加则通过流量孔控制器开启更多孔数。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明地面和井下设置双搅拌系统，防止了调剖剂的各组分因性质不同而沉淀，提高了调剖剂的注入效果；三个分流油管的设计满足了多层段同时调剖的需求，解决现有技术中公开的井下调剖装置不能满足复杂地层的注入需求的问题，可实现多油层同时调剖，提高深部调剖效率，减少了经济支出。

2、本发明偏心配注器的设计实现了井下流量可地面控制，提高了装置的自动化程度。

附图说明

图1是本发明多油层深部调剖注入装置的结构示意图；

图2是本发明中封管阀的示意图；

图3是本发明中偏心配注器的结构示意图；

图4是本发明中分流油管与电缆的关系图；

图5是本发明中流量控制板的结构示意图；

图6是本发明中油管分流器的示意图；

图7是本发明中流量孔控制器的示意图；

图8是本发明中封管阀的俯视图；

图9是本发明多油层深部调剖注入装置第二种实施方式的示意图；

图10是图9中封管阀的示意图；

图11是图9中油管分流器的示意图。

图中：1储罐、2进料口、3采样口、4电子流量计、5搅拌罐、6搅拌齿轮、7齿轮轴、8支架、9液位计、10传动齿轮、11电动机、12井口装置、13套管、14主流油管、15分流油管、16单管封隔器、17封管阀、18浅油层、19中油层、20深油层、21双管封隔器、22三管封隔器、23偏心配注器、24丝堵、25电缆、26上单向阀、27引导管、29壳体、30搅拌器、31粘度计、32流量控制板、33电动机、34传动齿轮、35弹簧、36伸缩杆、37软管、38堵孔板、39水嘴护塞；40电动铰车装置；41钢丝绳；42转轴；43阀板；44弹性胶套；45销钉；46索环。

具体实施方式

下面对本发明作进一步的说明：

如图1所示，这种多油层深部调剖注入装置包括地面注入系统和注入井，地面注入系统包括至少两个储罐1，本实施方式中储罐1为二个，储罐1上部设置有进料口2，在进料口2处设置有阀门，储罐1下部设置有采样口3，在采样口3处设置有阀门。每个储罐1均通过管线连接至搅拌罐5，管线上安装有出口阀和电子流量计4，搅拌罐5的两侧固定有支架8，搅拌罐5内安装齿轮轴7，齿轮轴7固定在支架上8，齿轮轴7上安装搅拌齿轮6，齿轮轴7从搅拌罐5中伸出的一端连接传动机构，传动机构连接电动机11，传动机构由传动齿轮10通过传送带连接构成，电动机11通过带动传动齿轮10旋转，进而带动齿轮轴7使搅拌罐5内的搅拌齿轮6旋转，达到搅拌混合介质，使其能充分反应的目的。搅拌罐5内设置有液位计9。

搅拌罐5设置有出口，井口装置12和贯穿整个井深结构的套管13连接，在套管13内部还有和井口装置12连接的主流油管14；主流油管14位于注入井的上端，主流油管14中部连接有单管封隔器16，单管封隔器16采用Y341封隔器，该封隔器能固定主流油管14，使主流油管14处于井筒中间，并创造良好密封空间。主流油管14尾部形成三个分流油管15，主流油管14与三个分流油管15间设置有封管阀17，封管阀由左封管阀和右封管阀对称安装构成；三个分流油管15分别伸入到浅油层18、中油层19、深油层20中，每个分流油管15的末端安装筛管和丝堵24，每个分流油管15还安装有偏心配注器23，偏心配注器23位于筛管上方；浅油层18之上的三个分流油管15通过三管封隔器22固定，中油层19处的两个分流油管15通过双管封隔器21固定，深油层20处的一个分流油管15通过另一个单管封隔器16固定；所述三管封隔器22、双管封隔器21、单管封隔器16用于固定三个分流油管15，给各个管路创造良好密封空间，防止层间窜流。

参阅图2，左封管阀和右封管阀均包括电动机绞车装置40、钢丝绳41、转轴42、阀板43和弹性胶套44，阀板43与转轴42铰接，转轴42固定于主流油管14的内壁上，阀板43的上端面与下端面分别设置有索环46，通过索环46分别固定钢丝绳41，两根钢丝绳41分别与相应的电动机绞车装置（即阀板之上的电动机绞车装置和阀板之下的电动机绞车装置）连接，弹性胶套44通过销钉45镶嵌于阀板43的边缘，起到密封作用和形变缓冲作用。左封管阀的阀板和右封管阀的阀板均为弧形的，对称安装并并环绕在中心的分流油管外，两个阀板43旋转时可将中心的分流油管两侧的两个分流油管开启或关闭；封管阀连接井口油管分流器。封管阀由井口油管分流器控制，油管分流器设置在井口控制室中，该分流器表盘指针所指位置即为封管阀阀板到达位置，一般只用表盘上部分。电动机绞车装置外部为密封材料，为整个封管阀提供动力，可使阀板和弹性胶套做顺时针、逆时针转动，从而打开或关闭相应的油管。

油管分流器如图6所示，可双向开启各油管，在井口控制室设置有对应三个位置的油管分流器，即分别与三个分流油管15相对应。井口控制室还设置有流量孔控制器，流量孔控制器如图7所示。

参阅图3，偏心配注器23包括壳体29，壳体29的上、下端具有内螺纹，偏心配注器23上端、偏心配注器23下端均与分流油管15螺纹连接。壳体29内安装有搅拌器30和粘度计31，水嘴处设置有流量控制板32，流量控制板32如图5所示，流量板上设置有两排大小一致的孔，第一排孔与第二排孔交错设置；电动机33安装在壳体29内，电动机33连接传动齿轮34，传动齿轮34连接堵孔板升降器，堵孔板升降器的另一端连接堵孔板38，堵孔板38与流量控制板32滑动连接；堵孔板升降器包括弹簧35和伸缩杆36，伸缩杆36外侧包有可伸缩防腐蚀材料制作的螺纹形软管37，伸缩杆36的一端连接弹簧35，伸缩杆36的另一端与堵孔板38活动连接；水嘴外设置有水嘴护塞39，流量控制板32上设置有流量孔，流量孔控制器控制电动机33。参阅图4，每个分流油管15外侧设置有从井口绕轴线方向一直到相应的偏心配注器23处的电缆25，该电缆25外侧包有绝缘、防腐、且具有较好伸缩性能的材料。

粘度计31可测试介质到达该层段时的粘度，如果粘度大于预设值，可开启搅拌器30，使混合介质反应充分。电动机33带动传动齿轮34控制堵孔板升降器的堵孔板38，进而控制水嘴处流量控制板32的流出孔数。堵孔板升降器中弹簧35用于控制伸缩杆36。水嘴护塞39用于防止水嘴在下入过程中受到破损，在井筒中憋压到一定值时可被顶开，露出水嘴。地面流量孔控制器可根据不同档位控制电动机33以不同频率运转，进而控制堵孔板升降器。在该偏心配注器23中的电动机33以上区域为密封区域。

图9提供了本发明多油层深部调剖注入装置第二种实施方式的示意图，该实施方式中封隔阀与油管分流器与第一种实施方式不同，其它结构均相同。如图8所示，本实施方式中封隔阀的中心的分流油管顶部设置能对接且流入通道方向相反的上、下两个单向阀，上单向阀26连接钢丝绳，该钢丝绳的上端与井口处的缠绕装置连接，该钢丝绳位于井口装置下部和中心的分流油管的部位设置有引导管27，钢丝绳在引导管27内。油管分流器中的升降按钮用于开启中心的分流油管，升即为提升钢丝绳，提升钢丝绳时，分离上单向阀和下单向阀，开启中心的分流油管；降即为下落钢丝绳，下落钢丝绳时，对接上单向阀和单向阀，关闭中心的分流油管，实现对中心的分流油管的开启和关闭。本实施方式实现了对三个分流油管的开启和关闭，中心分流油管两侧的分流油管开启关闭与第一种实施方式相同。

上述多油层深部调剖注入装置实现油层深部调剖的方法：

某区块地质特征：

该区块存在三个砂岩组，油层发育较差，储层条带性明显，局部连片的厚油层规模小，进行规模性三次采油的可能性小。水驱阶段在完成配注方案的前提下，注入压力低于区块平均注入压力；油层内吸水差异很大，有特高吸水段，相对吸水量占全井的40%～60%以上，而且吸水厚度较小，只占全层的1/3左右；油水井间油层为多段多韵律沉积的河道砂体，油层内非均质性严重，渗透率级差在8以上，有大孔道存在。

根据此区块具体地质特征，划分调剖井组，试用本发明油层深部调剖工艺进行多层段深部调剖作业。

一、配制调剖剂；根据油层地层性质，配制调剖剂：

（1）优选所得配方：0.3%聚丙烯酰胺（分子量：1200万）+0.04%交联剂（CrCl₃）；

（2）根据配方配制聚合物；

（3）根据配方配制交联剂。

步骤2：组装地面注入系统、注入井和采出液回收系统的各部件。

步骤3：固定井下管柱：

注入井中，在井口控制室控制电动弹簧闸17到3档，开启三个分流油管15。向管柱结构中注入液压介质，当管柱中压力达到4—5MPa时，使三管封隔器22、双管封隔器21、两个单管封隔器16顺利坐封。当管柱中压力继续升高到6—7MPa时会使水嘴护塞39开启。

步骤4：根据工况实际要求，开启分流通道，并注入调剖剂：

将配制好的聚合物和交联剂分别注入到两个储罐1中，打开储罐1外部阀门开关，将聚合物和交联剂分别注入到搅拌罐5中，开启电动机11，带动搅拌齿轮6运转，使聚合物和交联剂充分反应。在采样口采集所注聚合物，测其粘度。在搅拌罐5的采样口采集混合物，测其粘度，直至达到预设值。当达到预设值后，注入至井下管柱结构。

因该区块为三层砂岩组，每一层均含有油层，所以采用三条管路齐开的注入方式。在井口控制室控制油管分流器到3档，进而带动电动弹簧闸17立到支撑板28上，开启三条流入通道。将流量孔控制器设在3档。

三条管路开启后，开启搅拌罐5外部的阀门开关，使其注入注入井。

步骤5：监测井下调剖剂注入情况并适当调配：

记录粘度显示仪的数据，和从搅拌罐5采集的混合物的粘度比较后发现粘度显示仪的数据较大。开启搅拌器对偏心配注器23中的液体搅拌剪切，根据粘度显示仪的数据调整搅拌器转数以使粘度和预设值相同。

注入调剖剂并观察一段时间后，根据从采出井得到的采出液计算出采收率，和未注调剖剂前的采收率比较后发现其采收率出现增长，则继续增加调剖剂注入量。通过流量孔控制器开启更多孔数，加大向地层中的注入量。当注入量增加到一定程度后，采收率增长缓慢，则达到了临界注入孔数，可适当关闭一些流量孔。

该油层深部调剖工艺实施后对高渗地层有效封堵，增大了低渗层的波及体积，调整了吸水剖面，改善了油水流度比，大幅提高了采收率。为油田增产提供了一种有效方法。

Claims (7)

1.一种多油层深部调剖注入装置，其特征在于：这种多油层深部调剖注入装置包括地面注入系统和注入井，地面注入系统包括至少两个储罐（1），每个储罐（1）均通过管线连接至搅拌罐（5），搅拌罐（5）内安装齿轮轴（7），齿轮轴（7）上安装搅拌齿轮（6），齿轮轴（7）从搅拌罐（5）中伸出的一端连接传动机构，传动机构连接电动机（11），搅拌罐（5）内设置有液位计（9）；搅拌罐（5）设置有出口，出口通过井口装置（12）连接主流油管（14）；主流油管（14）位于注入井的上端，主流油管（14）中部连接有单管封隔器（16），主流油管（14）尾部形成三个分流油管（15），主流油管（14）与三个分流油管（15）间设置有封管阀（17），封管阀（17）由左封管阀和右封管阀对称安装构成；三个分流油管（15）分别伸入到浅油层（18）、中油层（19）、深油层（20）中，每个分流油管（15）的末端安装筛管和丝堵（24），每个分流油管（15）还安装有偏心配注器（23），偏心配注器（23）位于筛管上方；浅油层（18）之上的三个分流油管（15）通过三管封隔器（22）固定，中油层（19）处的两个分流油管（15）通过双管封隔器（21）固定，深油层（20）处的一个分流油管（15）通过另一个单管封隔器（16）固定；左封管阀和右封管阀均包括电动机绞车装置（40）、钢丝绳（41）、转轴（42）、阀板（43）和弹性胶套（44），阀板（43）与转轴（42）铰接，转轴（42）固定于主流油管（14）的内壁上，阀板（43）的上端面与下端面分别固定钢丝绳（41），两根钢丝绳（41）分别与相应的电动机绞车装置（40）连接，弹性胶套（44）通过销钉（45）镶嵌于阀板（43）的边缘，左封管阀的阀板和右封管阀的阀板均为弧形的，对称安装并并环绕在中心的分流油管外；封管阀（17）连接井口油管分流器，由井口控制室的油管分流器控制，井口控制室还设置有流量孔控制器。

2.根据权利要求1所述的多油层深部调剖注入装置，其特征在于：所述的偏心配注器（23）包括壳体（29），壳体（29）的上、下端具有内螺纹，壳体（29）内安装有搅拌器（30）和粘度计（31），水嘴处设置有流量控制板（32），电动机（33）安装在壳体（29）内，电动机（33）连接传动齿轮（34），传动齿轮（34）连接堵孔板升降器，堵孔板升降器的另一端连接堵孔板（38），堵孔板（38）与流量控制板（32）滑动连接；堵孔板升降器包括弹簧（35）和伸缩杆（36），伸缩杆（36）外侧包有可伸缩防腐蚀材料制作的螺纹形软管（37），伸缩杆（36）的一端连接弹簧（35），伸缩杆（36）的另一端与堵孔板（38）活动连接；水嘴外设置有水嘴护塞（39），流量控制板（32）上设置有流量孔，流量孔控制器控制电动机（33）。

3.根据权利要求2所述的多油层深部调剖注入装置，其特征在于：所述的偏心配注器（23）上端、偏心配注器（23）下端均与分流油管（15）螺纹连接。

4.根据权利要求3所述的多油层深部调剖注入装置，其特征在于：所述的每个分流油管（15）外侧设置有从井口绕轴线方向一直到相应的偏心配注器（23）处的电缆（25），该电缆（25）外侧包有绝缘、防腐、且具有较好伸缩性能的材料。

5.根据权利要求4所述的多油层深部调剖注入装置，其特征在于：所述的搅拌罐（5）的两侧固定有支架（8），齿轮轴（7）固定在支架（8）上。

6.根据权利要求5所述的多油层深部调剖注入装置，其特征在于：所述的中心的分流油管顶部设置能对接且流入通道方向相反的上、下两个单向阀，上单向阀（26）连接钢丝绳，该钢丝绳的上端与井口处的缠绕装置连接。

7.一种权利要求5或6所述的多油层深部调剖注入装置实现油层深部调剖的方法，其特征在于：所述的多油层深部调剖注入装置实现油层深部调剖的方法：

步骤1：配制调剖剂；根据油层地层性质，配制调剖剂；

（1）选取配方；

（2）根据配方配制聚合物溶液；

（3）根据配方配制交联剂；

步骤2：组装地面注入系统、注入井和采出液回收系统的各部件；

步骤3：固定井下管柱；

注入井中开启三个分流油管；向管柱结构中注入液压介质，当管柱中压力达到4—5MPa时，使三管封隔器（22）、双管封隔器（21）、两个单管封隔器（16）顺利坐封，当管柱中压力继续升高到第二压力值时会使水嘴护塞（39）开启；

步骤4：根据工况实际要求，开启分流通道，并注入调剖剂；

三个分流油管满足不同层位同时调剖，分别完成所在管路的浅层调剖，所在管路的中层调剖，所在管路的深层调剖；

步骤5：监测井下调剖剂注入情况并适当调配；

把粘度显示仪的数值和预设值进行比较，若大于预设值则开启搅拌器（30）对调剖剂进行搅拌，以达到良好注入效果；

注入调剖剂并观察一段时间后，根据从采出井得到的采出液计算出采收率，和未注调剖剂前的采收率比较后判断是否增加调剖剂注入量，若增加则通过流量孔控制器开启更多孔数。