CN109025977B - 一种低成本长效智能密码找水控水系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低成本长效智能密码找水控水系统及方法。主要由储层、井筒、筛管、封隔器、长效固体示踪剂、智能控水阀、控水短节、中心管、油管组成。油管上端接在井口，封隔器安装在井筒中部，中心管悬挂在悬挂器上，中心管水平段安装有控水短节和智能控水阀，长效固体示踪剂条和筛管一起安装在中心管周围。该系统及方法将示踪剂技术、AI控水短节技术以及中心管完井技术结合起来，设计成找水控水作业一体化，能够大大降低找水控水作业成本，避免找水时关井作业带来的附加影响，且长效固体示踪剂能够在井筒中工作三年，达到长效监测的目的。

Description

一种低成本长效智能密码找水控水系统及方法

技术领域

本发明涉及油气田开采技术领域。更具体的涉及一种低成本长效智能密码找水控水系统及方法，该系统及方法可至少用于长时间监测大斜度井、水平井，降低找水控水作业费用。

背景技术

大斜度井、水平井由于具有与储层接触面积大，少井高产等优点而被越来越多的油田所采用。但水平井井筒过长，使得井筒趾段与跟端之间生产压降相差较大，容易在井筒跟端形成水锥并突破地层，同时由于水平段储层岩性、孔隙度、渗透率、饱和度相差较大，也容易在高渗段形成水锥突破，含水上升快。因此，水平井开采过程中，井口一旦见水，则需要清楚的知道井筒哪个层段产水或哪几个层段产水，以及各个层段含水率分别是多少。此时，需要对井筒产出状态进行监测，并及时掌握水平井产液剖面。

目前在确定水平井出水层段，分析井筒产液剖面方面主要有以下三种方式：通过常规生产测井技术手段获得水平井动静态生产信息；通过建立水平井油藏渗流与井筒流动耦合半解析模型，预测水平井产液剖面；通过直接测试水平井温度分布和压力分布剖面，反演求取水平井产液剖面。目前这三种方法都存在各自的优缺点：第一种方法价格昂贵、成本高；第二种方法在建模过程中，简化了条件，预测结果有一定偏差；第三种方法国内正在研究当中，还不成熟，等待进一步完善。

为此，结合油田广泛用于监测注采井间连通性的示踪剂技术，AI控水短节技术以及中心管完井技术，设计一种低成本智能密码找水控水系统及方法。示踪剂技术中，示踪剂被创新性的制作成固体，下入井筒，示踪剂固体释放速率设计成与流体流量有关，在地层中存在三年以上，达到长效工作的效果；AI控水短节技术中，设计成智能控水阀和控水短节共同工作，该组合不需要下入电缆、电池设备，大大降低作业费用。

发明内容

本发明的目的在于为大斜度井、水平井提供一种低成本长效智能密码找水控水系统及方法，以实现对这两种井进行低成本长效找水并控水。

一个实施方案中，一种低成本长效智能密码找水控水系统，其特征在于，它包括：储层、井筒、筛管、长效固体示踪剂、中心管、封隔器、智能控水阀、控水短节、悬挂器、油管，悬挂器安装在井筒中部，中心管悬挂在悬挂器上，并与封隔器、控水短节、智能控水阀相连接，长效固体示踪剂连接在筛管上被一起安装在中心管外部，油管连接至井口。

所述中心管，根据储层渗透率、孔隙度、含油饱和度被封隔器分为若干层段，每个层段连接有一个控水短节、一个智能控水阀、两种长效固体示踪剂。

所述控水短节包含有控水短节开关，控水短节开关有全开、半开、关闭三个档位，下入井底时处于全开档位。

所述长效固体示踪剂在本实施方案中为长条状，安装在筛管内部作为完井设备一起下入井筒。

另一个实施方案中，一种低成本长效智能密码找水控水系统，其特征在于，它包括：储层、井筒、封隔器、中心管、控水短节、长效固体示踪剂、智能控水阀、悬挂器、油管，中心管悬挂在悬挂器上，中心管内部连接有控水短节、智能控水阀、长效固体示踪剂，中心管外部连接有封隔器，油管连接在井口。

所述长效固体示踪剂本实施方案中为块状，与智能控水阀、控水短节一起安装在中心管内部。

另一个实施方案中，一种低成本长效智能密码找水控水系统，其特征在于，它包括：储层、套管、筛管、中心管、封隔器、控水短节、智能控水阀、长效固体示踪剂、悬挂器、油管，油管上端连接在井口，悬挂器安装在井筒中部，中心管连接在悬挂器上，中心管内部安装有控水短节、智能控水阀、长效固体示踪剂，中心管外部设有封隔器、筛管、套管。

以上各实施例所述的长效固体示踪剂由高分子聚合物和示踪剂按照一定比例制作而成，分为油敏示踪剂和水敏示踪剂两种；油敏示踪剂对油敏感、对水为惰性，水敏示踪剂对水敏感、对油为惰性；用于新油井监测的水敏示踪剂表层涂有油溶性物质，以防止水敏性示踪剂被钻完井液中的水提前消耗，当新油井投入生产后，水敏示踪剂表层与原油接触，其表层油溶性物质被溶解掉；而用于老油井监测的水敏示踪剂表层则未涂油溶性物质。不同种类长效固体示踪剂与各自敏感性目标流体接触时，释放示踪剂，示踪剂释放速率设计成与目标流体流量有关，用于新油井监测的长效固体示踪剂能够正常工作六年，而用于老油井监测的长效固体示踪剂能够工作三年。每个层段使用互不干扰、不同种类的示踪剂。

以上各实施例所述的智能控水阀能够根据油水粘度、密度差异控水，其特征在于，它包括：流体入口、导流流道、分流口、第一流道、第二流道、汇流口、流体出口；导流流道为弯圆柱型用于加大油水流速差异，且导流流道与水平面的夹角在5度至45度，具体度数视油水粘度差异大小而定，油水粘度相差越大，夹角越小，油水粘度相差越小，夹角越大；第二流道为立体螺旋式用于对水实施附加压力，螺旋旋转半径从分流口到汇流口逐渐减小；流体出口设置成螺纹状。

一种低成本长效智能密码找水控水方法，包括以下步骤：

第一步：确认使用该系统的是新油井还是老油井，如果是新油井，则选择表层涂有油溶性物质的水敏示踪剂，如果是老油井，则选择表层未涂有油溶性物质的水敏示踪剂；

第二步：根据储层渗透率、孔隙度、含油饱和度进行合理划分层段，并确定下入的长效固体示踪剂种类及数量，确定各层段的密码；

第三步：对于新油井，直接将含有长效固体示踪剂、控水短节、智能控水阀的中心管下入井筒中，进行完井，需要防砂时，下入筛管，对于老油井，先起出原始完井管柱，再下入前述中心管进行完井；

第四步：不同完井方式中，流体流动路径根据流体流经长效固体示踪剂与控水短节的先后顺序被分为两种：第一种路径，储层各层段流体流入井筒，经过套管、筛管，与长效固体示踪剂接触，再经过控水短节、智能控水阀，汇聚在中心管内被采出；第二种路径，储层各层段流体流入井筒，依次流经控水短节、智能控水阀、长效固体示踪剂汇聚在中心管内而被采出；开井生产，根据设定的取样程序在井口进行取样，每次样品取两份；

第五步：记录产出液体积，检测样品中油敏示踪剂、水敏示踪剂种类以及每种示踪剂浓度，将各层段示踪剂密码对应起来，根据产出液体体积、示踪剂浓度计算示踪剂释放速率，对应找到各层段水流量、油流量，作出水平井产液剖面；

第六步：分析产液剖面，如果某个层段含水率超过60％，利用控水短节完全关闭该层段，使得该层段流量变为零，若含水率是40％-60％，则半关该层段控水短节以降低含水率；

第七步：老油井经过三年生产或新油井经过六年生产，所有示踪剂都被消耗掉，通过只打开某一个层段控水短节而关闭其余所有控水短节的方式来确定出水层段、各层段含水率，并再次执行第六步。

本发明所具有的优点：将特殊的示踪剂与高分子聚合物按照一定比例制作成长效固体示踪剂，与智能控水阀，中心管完井设备一起放入井底，以达到对井筒进行分段加密、监测产液剖面及控水的效果。该固体长效示踪剂能够工作三年，有效期长，即使三年后固体长效示踪剂失效，也可以通过控水短节进行分段开采，达到长效找水并控水的目的。

附图说明

图1是本发明一种低成本长效智能密码找水控水系统第一实施方式剖面图。

图2是本发明一种低成本长效智能密码找水控水系统第二实施方式剖面图。

图3是本发明一种低成本长效智能密码找水控水系统第三实施方式剖面图。

图4是长效固体示踪剂释放速率与目标流体流量关系图。

图5是本发明中智能控水阀立体图。

图6是本发明中智能控水阀剖面图。

以上附图各标记说明：

1、储层；2、井筒；3、筛管；4、长效固体示踪剂；5、中心管；6、控水短节；7、智能控水阀；8、封隔器；9、悬挂器；10、油管；11、井口；12、套管；71、流体入口；72、导流流道；73、分流口；74、第一流道；75、第二流道；76、汇流口；77、流体出口。

具体实施方式

下面结合各附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明一种低成本长效智能密码找水控水系统的第一种实施方式剖面图。它包括：储层1、井筒2、筛管3、长效固体示踪剂4、中心管5、控水短节6、智能控水阀7、封隔器8、悬挂器9、油管10、井口11，悬挂器9安装在井筒2中部，中心管5悬挂在悬挂器9上，并与封隔器8、控水短节6、智能控水阀7相连接，长效固体示踪剂4连接在筛管3上被一起安装在中心管5外部，油管10连接在井口11。流体从储层1出来，经过井筒2，穿过筛管3与长效固体示踪剂4接触，再从中心管5的孔道流经控水短节6、智能控水阀7进入中心管5内部，汇聚后从油管10流到井口11被采出。

所述中心管5，根据储层渗透率、孔隙度、含有饱和度被封隔器8分为多个层段，每个层段连接有一个控水短节6、一种智能控水阀7、两种长效固体示踪剂4。

所述控水短节6包含有控水短节开关，控水短节开关有全开、半开、关闭三个档位，下入井底时处于全开档位。

所述长效固体示踪剂4为长条状，安装在筛管3内部与完井设备一起下入井筒2。

图2是本发明一种低成本长效智能密码找水控水系统的第二种实施方式剖面图。它包括：储层1、井筒2、长效固体示踪剂4、中心管5、控水短节6、智能控水阀7、封隔器8、悬挂器9、油管10、井口11，油管10连接在井口11上，悬挂器9安装在井筒2中部，中心管5悬挂在悬挂器9上，中心管上连接有封隔器8、控水短节6、智能控水阀7、长效固体示踪剂4。储层1的流体从储层1经过井筒2，再经过中心管5的孔道依次流经控水短节6、智能控水阀7、长效固体示踪剂4进入中心管5内部，汇聚后再从油管10流到井口11被采出。

所述长效固体示踪剂4为块状，与智能控水阀7、控水短节6一起安装在中心管5内部。

图3是本发明一种低成本长效智能密码找水控水系统的第三种实施方式剖面图。它包括：储层1、套管12、筛管3、长效固体示踪剂4、中心管5、控水短节6、智能控水阀7、封隔器8、悬挂器9、油管10，油管10上端连接在井口11，中心管5连接在悬挂器9上，中心管5内部安装有控水短节6、智能控水阀7、长效固体示踪剂块4，中心管外部设有筛管3、套管12，套管12与储层1接触。流体从储层1穿过套管12、筛管3，再从中心管5的孔道依次流经控水短节6、智能控水阀7、长效固体示踪剂4进入中心管5内部，汇聚后再从油管10流到井口11被采出。

以上所述长效固体示踪剂4由高分子聚合物和示踪剂按照一定比例制作而成，分为油敏示踪剂和水敏示踪剂两种；油敏示踪剂对油敏感、对水为惰性，水敏示踪剂对水敏感、对油为惰性；用于新油井监测的水敏示踪剂表层涂有油溶性物质，以防止水敏性示踪剂被钻完井液中的水提前消耗，当新油井投入生产后，水敏示踪剂表层与原油接触，其表层油溶性物质被溶解掉；而用于老油井监测的水敏示踪剂表层则未涂油溶性物质。

图4是长效固体示踪剂释放速率趋势图。不同种类长效固体示踪剂4与各自敏感性目标流体接触时，释放示踪剂，示踪剂释放速率与目标流体流量有关，用于新油井监测的长效固体示踪剂4能够工作六年，而用于老油井监测的长效固体示踪剂能够工作三年。每个层段使用互不干扰、不同种类的示踪剂。

图5、图6分别是智能控水阀的立体图和剖面图。智能控水阀7，其特征在于，它包括：流体入口71、导流流道72、分流口73、第一流道74、第二流道75、汇流口76、流体出口77；导流流道72为弯圆柱型用于加大油水流速差异，且导流流道72与水平面的夹角在5度至45度之间，具体度数视油水粘度差异大小而定，油水粘度相差越大，夹角越小，油水粘度相差越小，夹角越大；第一流道74为圆柱型，位于智能控水阀7任意位置；第二流道75为立体螺旋式用于对水实施附加压力，螺旋旋转半径从分流口73到汇流口76逐渐减小；流体出口77设置成螺纹状。流体在智能控水阀7中的流动为：流体从流体入口71经导流流道72到达分流口73，流速较慢的原油进入第一流道74，流速较快的地层水进入第二流道75，实现分流，油水分流后在汇流口76汇集并从流体出口77流出。

一种低成本长效智能密码找水控水方法，包括以下步骤：

第一步：确认使用该系统的是新油井还是老油井，如果是新油井，则选择表层涂有油溶性物质的水敏示踪剂，如果是老油井，则选择表层未涂有油溶性物质的水敏示踪剂；

第二步：根据储层1孔隙度、渗透率、含油饱和度进行合理划分层段，并确定下入的长效固体示踪剂4种类及数量，确定各层段的密码；

第三步：对于新油井，直接将含有长效固体示踪剂4、控水短节6、智能控水阀7的中心管5下入井中，进行完井，需要防砂时，下入筛管3，对于老油井，先起出原始完井管柱，再下入前述中心管5进行完井；

第四步：不同完井方式中，流体流动路径根据流体流经长效固体示踪剂4与控水短节6的先后顺序被分为两种：第一种路径，储层1各层段流体流入井筒2，经过套管12、筛管3，与长效固体示踪剂4接触，再经过控水短节6、智能控水阀7，汇聚在中心管5内被采出；第二种路径，储层1各层段流体流入井筒2，依次流经控水短节6、智能控水阀7、长效固体示踪剂块4汇聚在中心管5内而被采出；开井生产，根据设定的取样程序在井口11进行取样，每次样品取两份；

第五步：记录产出液体积，检测样品中油敏示踪剂、水敏示踪剂种类以及每种示踪剂浓度，将各层段示踪剂密码对应起来，根据产出液体体积、示踪剂浓度计算示踪剂释放速率，对应找到各层段水流量、油流量，作出水平井产液剖面；

第六步：分析产液剖面，如果某个层段含水率超过60％，利用控水短节6完全关闭该层段，使得该层段流量变为零，若含水率介于40％-60％之间，则半关该层段控水短节6以降低含水率；

第七步：老油井经过三年生产或新油井经过六年生产，所有示踪剂都被消耗掉时，通过只打开某一个层段控水短节6而关闭其余所有控水短节6的方式来确定出水层段、各层段含水率，并再次执行第六步。

Claims (5)

1.一种低成本长效智能密码找水控水系统，其特征在于：它包括储层(1)、井筒(2)、筛管(3)、长效固体示踪剂(4)、中心管(5)、控水短节(6)、智能控水阀(7)、封隔器(8)、悬挂器(9)、油管(10)、井口(11)，悬挂器(9)安装在井筒(2)中部，中心管(5)悬挂在悬挂器(9)上，并与封隔器(8)、控水短节(6)、智能控水阀(7)相连接，长效固体示踪剂(4)连接在筛管(3)上被一起安装在中心管(5)外部，油管(10)连接在井口(11)，所述长效固体示踪剂(4)由高分子聚合物和示踪剂按照比例制作而成，其中用于新油井的水敏示踪剂表层涂有薄层油溶性物质，用于老油井监测的水敏示踪剂表层则未涂油溶性物质；不同种类长效固体示踪剂(4)与各自敏感性目标流体接触时，释放示踪剂，示踪剂释放速率与目标流体流量有关，用于新油井监测的长效固体示踪剂(4)能够正常工作六年，用于老油井监测的长效固体示踪剂能够工作三年；所述智能控水阀包括：流体入口(71)、导流流道(72)、分流口(73)、第一流道(74)、第二流道(75)、汇流口(76)、流体出口(77)；导流流道(72)为弯圆柱型用于加大油水流速差异，且导流流道(72)与水平面的夹角在5度至45度之间，具体度数视油水粘度差异大小而定，油水粘度相差越大，夹角越小，油水粘度相差越小，夹角越大；第一流道(74)为圆柱型，位于智能控水阀(7)任意位置；第二流道(75)为立体螺旋式用于对水实施附加压力，螺旋旋转半径从分流口(73)到汇流口(76)逐渐减小；流体出口(77)设置成螺纹状，流体在智能控水阀(7)中的流动为：流体从流体入口(71)经导流流道(72)到达分流口(73)，流速较慢的原油进入第一流道(74)，流速较快的地层水进入第二流道(75)，实现分流，油水分流后在汇流口(76)汇集并从流体出口(77)流出。

2.根据权利要求1所述的一种低成本长效智能密码找水控水系统，其特征在于：所述长效固体示踪剂(4)形状为长条状和块状。

3.根据权利要求1所述的一种低成本长效智能密码找水控水系统，其特征在于：所述中心管(5)根据储层(1)渗透率、孔隙度、含油饱和度被封隔器(8)分隔为多个层段，每个层段连接有一个控水短节(6)、一种智能控水阀(7)、两种长效固体示踪剂(4)。

4.根据权利要求1所述的一种低成本长效智能密码找水控水系统，其特征在于：所述控水短节(6)有全开、半开、关闭三个档位，刚开始下入井底时处于全开档位。

5.一种采用权利要求1-4任一项所述的低成本长效智能密码找水控水系统的找水控水方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步：确认使用该系统的是新油井还是老油井，如果是新油井则选择表层涂有油溶性物质的水敏示踪剂，如果是老油井，则选择表层未涂有油溶性物质的水敏示踪剂；

第二步：根据储层(1)物性参数孔隙度、渗透率、含油饱和度以及实际开采需要进行合理划分层段，并确定下入的长效固体示踪剂(4)种类及数量，确定各层段的密码；

第三步：对于新油井，直接将含有长效固体示踪剂(4)、控水短节(6)、智能控水阀(7)的中心管(5)下入井中，进行完井，若需要防砂时，下入筛管(3)，对于老油井，先起出原始完井管柱，再下入前述中心管(5)进行完井；

第四步：流体流动路径根据流体流经长效固体示踪剂(4)与控水短节(6)的先后顺序分为两种：第一种路径，储层(1)各层段流体流入井筒(2)，经过套管(12)、筛管(3)，与长效固体示踪剂(4)接触，再经过控水短节(6)、智能控水阀(7)，汇聚在中心管(5)内被采出；第二种路径，储层(1)各层段流体流入井筒(2)，依次流经控水短节(6)、智能控水阀(7)、长效固体示踪剂(4)汇聚在中心管(5)内而被采出；开井生产，根据设定的取样程序在井口(11)进行取样，每次样品取两份；

第五步：记录产出液体积，检测样品中油敏示踪剂、水敏示踪剂种类以及每种示踪剂浓度，将各层段示踪剂密码对应起来，根据产出液体体积、示踪剂浓度计算示踪剂释放速率，对应找到各层段水流量、油流量，作出水平井产液剖面；

第六步：分析产液剖面，如果某个层段含水率超标严重，利用控水短节(6)完全关闭该层段，使得该层段流量变为零，若只是轻微超标，则半关该层段控水短节(6)以降低含水率；

第七步：老油井经过三年生产或新油井经过六年生产，所有示踪剂都被消耗掉，通过只打开某一个层段控水短节(6)而关闭其余所有控水短节(6)的方式来确定出水层段、各层段含水率，并再次执行第六步。

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