CN106988712B - 单管柱多管式油田分层注水装置及其注水和反洗井方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单管柱多管式油田分层注水装置，包括分层注水管，分层注水管的外管体内置有至少三根相互独立的内管；内管从注水管金具接头伸出，其中一根内管作为控制内管，其它内管作为注水内管；注水管金具接头的下方至少设置有两个封隔器；相邻封隔器之间通过接管实现连接；各接管沿周向开设有多个注水管出水口，从而将接管与井道套管所形成的环腔与接管内腔相连通；各接管内腔分别对应一根注水内管，以使各注水内管能够独立对相应的接管内腔进行注水。本发明不仅简化了注水工艺，而且使注水量的调节更加简单，同时能够使各注水层的注水量分配更为合理，极大地提高的注水效率，降低注水作业的成本。本发明还公开了一种注水和反洗井方法。

Description

单管柱多管式油田分层注水装置及其注水和反洗井方法

技术领域

本发明涉及一种油田分层注水设备，具体涉及一种单管柱多管式油田分层注水装置。本发明还涉及一种分层注水方法和反洗井方法。

背景技术

油田注水是保持油层压力，实现油田高产稳产和改善油田开发效果的有效方法。由于大部分油田都是非均质多油层砂岩，各个油层在层间、平面和层内都有很大的差异性，这些差异对注水开采效果有很大影响，因此，油田注水多采用分层注水的方式，通过层间结构调整与层内结构调整实现对薄差层与厚油层的进一步挖潜，提高注水波及系数。

但是，现有的分层注水工艺采用配水器来分配各个油层的注水量，注水过程分为测调（即井下调水嘴）和注水两个步骤，注水作业复杂耗时，并且作业和测试成本昂贵。

另外，现有的注水方式需要下入测调仪器，分层测试的误差较大，无法精确反应地层压力，而且整个测试过程繁琐，测试效率低，掉卡仪器事故率较高；另一方面，地面调整堵塞器水嘴之后下到井底仍会产生附加误差，影响注水精度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种单管柱多管式油田分层注水装置，它可以实现对各注水层进行定向注水。

为解决上述技术问题，本发明单管柱多管式油田分层注水装置的技术解决方案为：

包括分层注水管1，分层注水管1的下端连接注水管金具接头2；所述分层注水管1的外管体11内置有至少三根相互独立的内管；内管从注水管金具接头2伸出，其中一根内管作为控制内管12，其它内管作为注水内管；注水管金具接头2的下方至少设置有两个封隔器；注水管金具接头2通过金具接管5连接封隔器；相邻封隔器之间通过接管实现连接；位于底部的封隔器连接接管；各接管沿周向开设有多个注水管出水口，从而将接管与井道套管所形成的环腔与接管内腔相连通；各接管内腔分别对应一根注水内管，以使各注水内管能够独立对相应的接管内腔进行注水；所述控制内管12穿过各封隔器，控制内管12开设有通向各封隔器的出口，以使控制内管12与各封隔器的内腔相连通。

所述控制内管12的底端设置有单向阀9。

所述各接管对应各注水层；井道套管对应各注水层的部位开设有扩眼孔，扩眼孔将接管与井道套管所形成的环腔与相应的注水层连通。

所述至少三根内管在分层注水管1的外管体11内沿周向分布。

所述位于底部的接管连接井底接管。

所述复合材料分层注水管1包括外管体11，外管体11的内腔设置有相互独立的控制内管12和至少两根注水内管13-1、13-2；外管体11的外壁设置有外管保护层15；控制内管12的外壁设置有内管保护层16，控制内管12的内壁设置有内衬层17；注水内管的外壁设置有注水内管保护层18，注水内管的内壁设置有注水内管内衬层19；外管体11内充填有支撑填料14。

所述控制内管12与注水内管的直径相同。

所述控制内管12设置于外管体11的内腔中心。

本发明还提供一种采用单管柱多管式油田分层注水装置的分层注水方法，其技术解决方案为，包括以下步骤：

采用分层注水管1；所述分层注水管1的外管体11内置有至少三根相互独立的内管，其中一根内管作为控制内管12，其它内管作为注水内管；各注水内管的入口端分别通过注水阀连接注水管线，各注水内管的出口端分别对应各接管的内腔；控制内管12的入口端通过液压控制阀连接液压管线，控制内管12的多个出口分别对应各封隔器的内腔，控制内管12的出口端设置有单向阀9；

打开所述液压控制阀并关闭控制内管12的单向阀9，液体进入分层注水管1的控制内管12，从控制内管12的出口分别进入各封隔器的内腔，各封隔器在内腔压力的作用下发生膨胀并与井道套管内壁接触，从而将各注水层封隔开；

分别打开各注水阀，水进入分层注水管1的各注水内管，从注水内管的出口端进入各接管的内腔，然后从接管的多个注水管出水口进入各注水层，从而实现分层注水。

本发明还提供一种采用单管柱多管式油田分层注水装置的反洗井方法，其技术解决方案为，包括以下步骤：

采用分层注水管1；所述分层注水管1的外管体11内置有至少三根相互独立的内管，其中一根内管作为控制内管12，其它内管作为注水内管；各注水内管的入口端分别通过注水阀连接排水管线，各注水内管的出口端分别对应各接管的内腔；控制内管12的入口端通过液压控制阀连接排水管线，控制内管12的多个出口分别对应各封隔器的内腔，控制内管12的出口端设置有单向阀9；

打开所述液压控制阀和各注水阀，打开控制内管12的单向阀9；然后从分层注水管1与井道套管所形成的环腔中注入冲洗水，冲洗水穿过封隔器自带的反洗通道，进入接管与井道套管所形成的环腔中；

冲洗水在环腔中分为两路，第一路经接管的多个注水管出水口进入接管内腔，最后从接管内腔对应的注水内管向上排出；

第二路穿过相邻封隔器自带的反洗通道，进入另一接管与井道套管所形成的环腔中，并经该接管的多个注水管出水口进入该接管内腔，最后从该接管内腔对应的注水内管向上排出；

位于底部的接管内腔中的冲洗水通过单向阀9从控制内管12向上排出。

本发明可以达到的技术效果是：

本发明在复合材料分层注水管内集成有多根注水内管，通过多根注水内管分别对各注水层进行定向注水，从而将水注入到对应的注水层。通过控制注水阀，即可对各注水层的注水量进行调节，且各注水层的注水量互不干扰。本发明不仅简化了注水工艺，而且使注水量的调节更加简单，同时能够使各注水层的注水量分配更为合理，极大地提高的注水效率，降低注水作业的成本。

本发明在注水过程中，只需调节各注水内管的注水阀，即可调节对各注水层的注水量，调节更加简便。由于各注水内管彼此独立，不存在水量分配的问题，注水操作更加灵活。

本发明在反洗井过程中，直接利用各注水内管及控制内管作为反洗通道，无需移动管柱，因此反洗井操作更加简便。

本发明的分层注水管的测调工艺在地面均可以完成，无需下入测试仪器，地面直接测试和调整流量，能够大大提高流量测试的精度。

附图说明

本领域的技术人员应理解，以下说明仅是示意性地说明本发明的原理，所述原理可按多种方式应用，以实现许多不同的可替代实施方式。这些说明仅用于示出本发明的教导内容的一般原理，不意味着限制在此所公开的发明构思。

结合在本说明书中并构成本说明书的一部分的附图示出了本发明的实施方式，并且与上文的总体说明和下列附图的详细说明一起用于解释本发明的原理。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是本发明单管柱多管式油田分层注水装置的示意图；

图2是本发明的复合材料分层注水管的示意图；

图3是本发明的反洗井过程的示意图；

图4是本发明的复合材料分层注水管的第二实施例的示意图；

图5是本发明的复合材料分层注水管的第三实施例的示意图。

图中附图标记说明：

1为复合材料分层注水管， 2为注水管金具接头，

3为第一封隔器， 4为第二封隔器，

5为金具接管， 6为第一接管，

7为第二接管， 9为单向阀，

11为外管体， 12为控制内管，

13为注水内管，

13-1为第一注水内管， 13-2为第二注水内管，

14为支撑填料， 15为外管保护层，

16为内管保护层， 17为内衬层，

18为注水内管保护层， 19为注水内管内衬层，

21为第一注水环腔， 22为第二注水环腔。

实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另外定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。

如图1所示，本发明单管柱多管式油田分层注水装置，包括复合材料分层注水管1，复合材料分层注水管1的下端连接注水管金具接头2，复合材料分层注水管1连接注水管金具接头2；

井道套管内设置有第一封隔器3和第二封隔器4；

注水管金具接头2通过金具接管5连接第一封隔器3；第一封隔器3通过第一接管6连接第二封隔器4；第二封隔器4通过第二接管7连接井底接管；井底接管内依次设置有单向阀、筛管、丝堵，此为现有技术，不再赘述；

第一接管6沿周向开设有多个第一注水管出水口；第二接管7沿周向开设有多个第二注水管出水口；

井道套管对应各注水层的部位开设有扩眼孔，扩眼孔将第一接管6与井道套管所形成的第一注水环腔21与第一注水层以及将第二接管7与井道套管所形成的第二注水环腔22与第二注水层连通；

如图2所示，复合材料分层注水管1包括外管体11，外管体11的内腔设置有控制内管12和两根注水内管13-1、13-2；

外管体11的外壁设置有外管保护层15；

控制内管12的外壁设置有内管保护层16，控制内管12的内壁设置有内衬层17；

注水内管的外壁设置有注水内管保护层18，注水内管的内壁设置有注水内管内衬层19；

外管保护层15和注水内管保护层18具有耐磨、耐腐蚀、耐酸碱、受压开裂稳定性好的特性；内衬层17和注水内管内衬层19具有抗结垢、抗结蜡、耐腐蚀、耐磨的特性；

外管体11内充填有支撑填料14。

优选地，控制内管12与注水内管13-1、13-2的直径相同；

优选地，控制内管12和两根注水内管13-1、13-2圆周均布于外管体11的内腔。

第一注水内管13-1的底端位于第一接管6的内腔；

第二注水内管13-2的底端位于第二接管7的内腔；

控制内管12穿过第一封隔器3和第二封隔器4，控制内管12的底端位于第二接管7的内腔，且控制内管12的底端设置有单向阀9；控制内管12位于第一封隔器3的部分开设有出口，以使控制内管12与第一封隔器3的内腔相连通；控制内管12位于第二封隔器4的部分开设有出口，以使控制内管12与第二封隔器4的内腔相连通。

本发明的分层注水方法如下：

复合材料分层注水管1的两根注水内管13-1、13-2的上端分别连接注水管线，控制内管12的上端连接液压管线；两根注水管线上分别设置有注水阀，液压管线上设置有液压控制阀；

如图1所示，打开液压控制阀并关闭单向阀9，液体进入复合材料分层注水管1的控制内管12，从控制内管12的出口分别进入第一封隔器3和第二封隔器4的内腔，第一封隔器3和第二封隔器4在内腔压力的作用下发生膨胀，第一封隔器3和第二封隔器4与井道套管内壁接触，从而将第一注水层和第二注水层封隔开；

分别打开注水阀，水进入复合材料分层注水管1的第一注水内管13-1，从第一注水内管13-1的底端出口进入第一接管6的内腔，然后从第一接管6的多个第一注水管出水口进入第一注水层；同时，水进入复合材料分层注水管1的第二注水内管13-2，从第二注水内管13-2的底端出口进入第二接管7的内腔，然后从第二接管7的多个第二注水管出水口进入第二注水层。

本发明的反洗井方法如下：

如图3所示，从复合材料分层注水管1与井道套管所形成的环腔中注入冲洗水，冲洗水穿过第一封隔器3自带的反洗通道，进入第一接管6与井道套管所形成的第一注水环腔21中；

冲洗水在第一注水环腔21中分为两路，一路经第一接管6的多个第一注水管出水口进入第一接管6的内腔，最后从第一注水内管13-1向上排出；另一路穿过第二封隔器4自带的反洗通道，进入第二接管7与井道套管所形成的第二注水环腔22中；第二注水环腔22中的冲洗水经第二接管7的多个第二注水管出水口进入第二接管7的内腔；

第二接管7的内腔中的冲洗水从第二注水内管13-2向上排出；打开单向阀9，第二接管7的内腔中的冲洗水通过单向阀9从控制内管12向上排出。

经过上述反洗井过程，能够依靠液体流速带走井道套管内壁、第一接管6的多个第一注水管出水口、第二接管7的多个第二注水管出水口以及各环腔内的泥砂和脏物；同时，环腔中的液体流动能够在井道套管的扩眼孔处产生负压，从而带走扩眼孔处累积的泥砂和脏物。

如图4所示为本发明的复合材料分层注水管1的第二实施例，外管体11的内腔设置有控制内管12和三个注水内管13；三个注水内管13圆周均布于外管体11的内腔；控制内管12设置于外管体11的内腔中心。

如图5所示为本发明的复合材料分层注水管1的第三实施例，外管体11的内腔设置有控制内管12和五个注水内管13；五个注水内管13圆周均布于外管体11的内腔；控制内管12设置于外管体11的内腔中心。

虽然在上文中详细说明了本发明的实施方式，但是对于本领域的技术人员来说显而易见的是，能够对这些实施方式进行各种修改和变化。但是，应理解，这种修改和变化都属于权利要求书中所述的本发明的范围和精神之内。而且，在此说明的本发明可有其它的实施方式，并且可通过多种方式实施或实现。

Claims (9)

1.一种单管柱多管式油田分层注水装置，其特征在于：包括分层注水管（1），分层注水管（1）的下端连接注水管金具接头（2）；

所述分层注水管（1）的外管体（11）内置有至少三根相互独立的内管；内管从注水管金具接头（2）伸出，其中一根内管作为控制内管（12），其它内管作为注水内管；

注水管金具接头（2）的下方至少设置有两个封隔器；注水管金具接头（2）通过金具接管（5）连接封隔器；相邻封隔器之间通过接管实现连接；位于底部的封隔器连接接管；

各接管沿周向开设有多个注水管出水口，从而将接管与井道套管所形成的环腔与接管内腔相连通；各接管内腔分别对应一根注水内管，以使各注水内管能够独立对相应的接管内腔进行注水；

所述控制内管（12）穿过各封隔器，控制内管（12）开设有通向各封隔器的出口，以使控制内管（12）与各封隔器的内腔相连通；

复合材料分层注水管（1）包括外管体（11），外管体（11）的内腔设置有相互独立的控制内管（12）和至少两根注水内管（13-1、13-2）；外管体（11）内充填有支撑填料（14）；

所述控制内管（12）的底端设置有单向阀（9）；所述控制内管（12）能够实现双向流动；

所述注水内管（13-1、13-2）能够实现双向流动。

2.根据权利要求1所述的单管柱多管式油田分层注水装置，其特征在于：所述各接管对应各注水层；井道套管对应各注水层的部位开设有扩眼孔，扩眼孔将接管与井道套管所形成的环腔与相应的注水层连通。

3.根据权利要求1所述的单管柱多管式油田分层注水装置，其特征在于：至少三根所述内管在分层注水管（1）的外管体（11）内沿周向分布。

4.根据权利要求1所述的单管柱多管式油田分层注水装置，其特征在于：位于底部的所述接管连接井底接管。

5.根据权利要求1所述的单管柱多管式油田分层注水装置，其特征在于：所述外管体（11）的外壁设置有外管保护层（15）；

所述控制内管（12）的外壁设置有内管保护层（16），控制内管（12）的内壁设置有内衬层（17）；

所述注水内管的外壁设置有注水内管保护层（18），注水内管的内壁设置有注水内管内衬层（19）。

6.根据权利要求1所述的单管柱多管式油田分层注水装置，其特征在于：所述控制内管（12）与注水内管的直径相同。

7.根据权利要求1所述的单管柱多管式油田分层注水装置，其特征在于：所述控制内管（12）设置于外管体（11）的内腔中心。

8.一种采用权利要求1-7任一项所述的单管柱多管式油田分层注水装置的分层注水方法，其特征在于，包括以下步骤：

采用分层注水管（1）；所述分层注水管（1）的外管体（11）内置有至少三根相互独立的内管，其中一根内管作为控制内管（12），其它内管作为注水内管；各注水内管的入口端分别通过注水阀连接注水管线，各注水内管的出口端分别对应各接管的内腔；控制内管（12）的入口端通过液压控制阀连接液压管线，控制内管（12）的多个出口分别对应各封隔器的内腔，控制内管（12）的出口端设置有单向阀（9）；

打开所述液压控制阀并关闭控制内管（12）的单向阀（9），液体进入分层注水管（1）的控制内管（12），从控制内管（12）的出口分别进入各封隔器的内腔，各封隔器在内腔压力的作用下发生膨胀并与井道套管内壁接触，从而将各注水层封隔开；

分别打开各注水阀，水进入分层注水管（1）的各注水内管，从注水内管的出口端进入各接管的内腔，然后从接管的多个注水管出水口进入各注水层，从而实现分层注水。

9.一种采用权利要求1-7任一项所述的单管柱多管式油田分层注水装置的反洗井方法，其特征在于，包括以下步骤：

采用分层注水管（1）；所述分层注水管（1）的外管体（11）内置有至少三根相互独立的内管，其中一根内管作为控制内管（12），其它内管作为注水内管；各注水内管的入口端分别通过注水阀连接排水管线，各注水内管的出口端分别对应各接管的内腔；控制内管（12）的入口端通过液压控制阀连接排水管线，控制内管（12）的多个出口分别对应各封隔器的内腔，控制内管（12）的出口端设置有单向阀（9）；

打开所述液压控制阀和各注水阀，打开控制内管（12）的单向阀（9）；然后从分层注水管（1）与井道套管所形成的环腔中注入冲洗水，冲洗水穿过封隔器自带的反洗通道，进入接管与井道套管所形成的环腔中；

冲洗水在环腔中分为两路，第一路经接管的多个注水管出水口进入接管内腔，最后从接管内腔对应的注水内管向上排出；

第二路穿过相邻封隔器自带的反洗通道，进入另一接管与井道套管所形成的环腔中，并经该接管的多个注水管出水口进入该接管内腔，最后从该接管内腔对应的注水内管向上排出；

位于底部的接管内腔中的冲洗水通过单向阀（9）从控制内管（12）向上排出。

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