CN109339748A - 一种适用于海上油田的水聚分注装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于海上油田分层注聚技术领域，公开了一种适用于海上油田的水聚分注装置，该装置主要由上接头、外筒、下接头和中部调节轴组成，形成中心注入通道和桥式注入通道，分别作为注水通道和注聚通道；两个通道采用密封结构隔离，互不干涉，分别对应连接注水口和注聚口；利用测调工具控制中部调节轴轴向移动改变不同介质的注入通道，实现注水口、注聚口的开启、关闭及注入量控制，实现聚合物、水不同介质的分层注入和注入量调节。本发明配合多管配注工艺能够实现同井多层段水聚分注和注入量调节，解决海上油田注聚井层段不同、注入介质不同、注入量不同的问题，可用于海上油田井下多层段分质分量注入，大大提高海上油田的驱油效果，降低生产成本。

Description

一种适用于海上油田的水聚分注装置

技术领域

本发明属于海上油田分层注聚技术领域，具体的说，是涉及一种可实现注聚井的水聚不同介质分层注入的装置。

背景技术

聚合物驱是海上油田实现“增产、高产”的重要技术手段，目前海上油田采用的单介质注聚工艺正逐步由笼统注入、多管分注等工艺向单管分层注聚测调工艺转变，测调、监测手段正逐步由机械化向半自动化、自动化转变，实现了层间精细注入，减小层间非均质性影响，提高配注效率。然而油田开采阶段不同，注聚井存在不同介质分层段同时注入的需求，目前针对该需求海上油田注聚井多采用多管分层注入，地面调节配注量，分层段数受限，无法满足注聚井多层段水、聚分层测调注入，严重影响注聚井水、聚分注效率。

公开号为CN2923998，公开日为2007年7月18日的实用新型专利，公开了一种适用于石油开发井下设备设计领域的“分层注聚配注器”，该实用新型设置有内部活动配注芯和外部固定部件两部分，配注芯由锥管和细长管组成，细长管外置有若干环形切槽，与外部固定部件形成环形连续扩缩管结构，实现降压和保粘，通过调整配注芯的长度改变配注量，可实现二层以上分层注聚配注工作的分层注聚，保粘率≥95％，配注调节量20～200m³/d。

公开号为CN101705812B，公开日为2013年1月23日的发明专利，公布了一种“大排量单管分层注聚配注方法及其注入装置”，该发明公布的是一种大排量单管分层注聚装置，同时还公开了一种大排量单管分层注聚注配注方法，该装置设置有由分层配注芯子和内工作筒内的环形螺旋降压槽组成的环形螺旋降压管道，可实现降压和保粘，可根据地层配注量需求不同，钢丝投捞不同内通径的配注芯子，实现配注量的调节，保粘率≥85％，最大配注量≤400m3/d。

公开号为CN106837275A，公开日为2017年6月13日的发明专利申请，公开了“一种大排量单管分层注聚可调装置”，包括测调工具导入机构、注入量调节机构和聚合物降压保粘机构；测调工具导入机构具有导向作用和定位功能；注入量调节机构具有可螺旋升降配注芯体，调节聚合物降压保粘机构注入量大小的作用；聚合物降压保粘机构具有降压、保粘特性的梭形波配注流道；配注芯体有足够的内通径保证剖面测试等作业的开展，同时分层注聚测调工作筒内具有桥式通道，在当前层进行测试作业时，不影响其余层的聚合物注入，具有注入量大、保粘性好、注入量可调的特性。

公开号为CN1900479A，公开日：2007年1月24日的发明专利申请，，公开了一种“聚合物驱同井分质注聚的方法”，根据油层非均质性，利用聚合物驱多管分注管柱，投捞堵塞器控制单层注入或停注，实现同井不同渗透层交替注入不同分子量聚合物，解决层间矛盾问题，可实现同井不同地层不同分质量聚合物注入。

综上所述，目前海上油田注聚井单一介质分层测调注入满足分层注聚调配需求，但针对同井多介质不同层段分层测调注入工艺技术仍停留在多管注入、地面调节的层次，无法满足实施监测、多层段分注的需求，影响注聚井水聚分注配注效率。

发明内容

本发明旨在解决同井不同层段注入介质需求不同、注入量需求不同的技术问题，提供了一种适用于海上油田的水聚分注装置，可实现聚合物、水不同介质分层测调注入，提高注聚井水聚分注效率，降低作业成本，实现海上油田的增产增注。

本发明通过以下的技术方案予以实现：

一种适用于海上油田的水聚分注装置，包括由上到下依次密封连接的上接头、外筒、下接头，所述外筒内部通过螺纹连接有中部调节轴；

所述上接头、所述中部调节轴、所述下接头均设置有中心通道和桥式通道，所述外筒设置有桥式通道，所述中部调节轴的中心通道分别与所述上接头的中心通道和所述下接头的中心通道密封连接；

所述上接头的中心通道、所述中部调节轴的中心通道、所述下接头的中心通道依次连通构成中心注入通道；所述上接头的桥式通道、所述外筒的桥式通道、所述下接头的桥式通道依次连通构成桥式注入通道；所述中部调节轴的桥式通道也构成所述桥式注入通道；所述中心注入通道和所述桥式注入通道通过设置密封彼此隔离，互不连通；

所述中部调节轴设置有中心通道连通孔和桥式通道连通孔，所述外筒设置有中心通道连通孔和桥式通道连通孔；所述中部调节轴的中心通道连通孔与所述外筒的中心通道连通孔构成中心通道注入口，所述中心通道注入口与所述中心注入通道连通；所述中部调节轴的桥式通道连通孔与所述外筒的桥式通道连通孔构成桥式通道注入口，所述桥式通道注入口与所述桥式注入通道连通；所述中心通道注入口与所述桥式通道注入口轴向错位设置，所述中心通道注入口打开时所述桥式通道注入口为关闭状态，所述桥式通道注入口打开时所述中心通道注入口为关闭状态；所述中心通道注入口两侧、所述桥式通道注入口两侧均设置有动密封结构；

所述中部调节轴沿螺纹转动并产生轴向位移过程中，切换所述中心通道注入口和所述桥式通道注入口的开闭，并调节所述中心通道注入口或所述桥式通道注入口的开度大小，实现井下分层注入和井下注入量调节。

进一步地，所述上接头的中心通道内部设置有定位结构，所述定位结构设置有用于流体导入的导流通道，并且设置有与配套测调工具相配合的定位面和防转槽。

进一步地，所述中部调节轴的中心通道内部设置有调节结构，该调节结构用于与配套测调工具配合，使测调工具带动所述中心调节轴沿螺纹转动并产生轴向位移。

进一步地，所述上接头的上部内侧、所述下接头的下部外侧均设置有油管扣连接结构；所述上接头的中心通道的连接面、所述下接头的中心通道的连接面均设置有无螺纹插接密封结构。

进一步地，所述外筒和所述中部调节轴相连接的螺纹均为梯形螺纹。

进一步地，所述中部调节轴在对应于所述外筒的桥式通道连通孔位置设置有内、外双层结构，以形成轴向贯通的所述调节轴桥式通道。

进一步地，所述中心注入通道和所述桥式注入通道用于注入不同介质。

更进一步地，所述中心注入通道作为注水通道，所述中心通道注入口作为注水口；所述桥式注入通道作为注聚通道，所述桥式通道注入口作为注聚口。

更进一步地，所述桥式注入通道作为注水通道，所述桥式通道注入口作为注水口；所述中心注入通道作为注聚通道，所述中心通道注入口作为注聚口。

本发明的有益效果是：

(一)本发明的适用于海上油田的水聚分注装置，可在海上油田注聚井分层注入中，根据油藏地质需求在不同层位注入不同介质、不同注入量，满足注聚井多层段水、聚合物分层测调注入需求，弥补现有海上注聚工艺在水聚分注技术工艺存在的不足，提高海上油田注聚工艺应用的范围，为海上注聚工艺的推广提供有利的技术支持；

(二)本发明的适用于海上油田的水聚分注装置，该装置配合多管注入工艺可实现多层段的水、聚分层注入，可解决海上油田注聚井多层段水、聚测调注入困难的问题；

(三)本发明的适用于海上油田的水聚分注装置，可在分层注入过程中配套测调工具，实现井下参数监测，实时调配地层注入量，一趟电缆作业可完成所有层位调配，提高注聚井不同地层不同介质配注效率，降低作业成本，实现增产增注。

附图说明

图1是本发明一种实施方式的水聚分注装置的结构示意图；

图2是图1中A-A的剖示图；

图3是图1中B-B的剖示图；

图4是图1中C-C的剖示图；

图5是图1中D-D的剖示图；

图6是本发明一种实施方式的中部调节轴的结构示意图；

图7是本发明一种实施方式的水聚分注装置的液体流向图。

上述图中：1、上接头；2、外筒，3、中心通道注入口；4、桥式通道注入口，5、下接头；6、定位结构；7、调节结构，8、中部调节轴；9、防转槽；10、导流通道，11、定位面，12、上接头桥式通道；13、外筒桥式通道；14、调节轴桥式通道；15、下接头桥式通道。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及效果，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

如图1所示，本发明的一种实施方式公开了一种适用于海上油田的水聚分注装置，该装置主要涉及海上油田注聚工艺，可根据注聚井的地质油藏需求，在海上油田注聚井分层注入中对于每一层段上下串接，实现海上油田注聚井的多层段水、聚介质的分层注入和调节。该装置主要由上接头1、外筒2、下接头5和中部调节轴8组成，形成中心注入通道和桥式注入通道两大注入通道，分别作为注水通道和注聚通道；两个通道采用密封结构隔离，互不干涉，分别对应连接注水口和注聚口；利用测调工具控制中部调节轴8轴向移动改变不同介质的注入通道，实现注水口、注聚口的开启、关闭及注入量控制，实现聚合物、水不同介质的分层注入和注入量调节两大功能。

上接头1上部设置有油管扣，用于与多管注入管柱外管或多管短节外管的螺纹扣连接，并形成密封。上接头1下部设置有外螺纹，用于与外筒2连接，同时该外螺纹上方设置有密封圈，使上接头1与外筒2之间形成密封。结合图2所示，上接头1设置有轴向贯通的上接头桥式通道12和中心通道，上接头1的中心通道上部内侧用于与多管注入管柱内管或多管短节内管插接连接并形成密封，其连接面设置为无螺纹插接密封结构，该密封可通过设置在上接头1的中心通道内侧的密封圈实现。

结合图2所示，上接头1的中心通道内部在无螺纹插接密封结构下方设置有定位结构6，该定位结构6设置有防转槽9、导流通道10和定位面11。导流通道10使定位结构6轴向贯通，用于流体导入。防转槽9和定位面11均与测调工具配合，定位面11使测调工具轴向定位，防转槽9使测调工具卡紧，防止其发生旋转。

外筒2上部设置有内螺纹，用于与上接头1固定连接；下部设置有内螺纹，用于与下接头5固定连接。结合图3所示，外筒2设置有轴向贯通的外筒桥式通道13和中心通道，外筒2的中心通道内侧设置有梯形螺纹，用于与中部调节轴8配合连接。外筒2在其梯形螺纹下方径向均布有内外贯通的中心通道连通孔，用于与中部调节轴8的中心通道连通孔配合形成中心通道注入口3，外筒2的中心通道连通孔与外筒桥式通道13不连通。外筒2在其注水孔下方径向均布有内外贯通的桥式通道连通孔，用于与中部调节轴8的桥式通道连通孔配合形成桥式通道注入口4，外筒2的桥式通道连通孔与外筒桥式通道13相连通。

下接头5上部设置有用于与外筒2连接的外螺纹，同时该外螺纹下方设置有密封圈，使下接头5与外筒2之间形成密封。下接头5下部设置有油管扣，用于与多管短节外管的螺纹扣连接，并形成密封。结合图4所示，下接头5设置有轴向贯通的下接头桥式通道15和中心通道，下接头5的中心通道下部外侧用于多管短节内管插接连接并形成密封，其连接面设置为无螺纹插接密封结构，该密封可通过设置在下接头5的中心通道外侧的密封圈实现。

中部调节轴8设置在外筒2内部，中部调节轴8设置有轴向贯通的中心通道，其中心通道上端插入上接头1的中心通道下端并与上接头1形成密封，其中心通道下端插入下接头5的中心通道上端并与下接头5形成密封。中部调节轴8外侧设置有梯形螺纹，用于与外筒2配合连接。结合图5和图6所示，中部调节轴8在对应于外筒2的桥式通道连通孔位置设置有内、外双层结构，以形成轴向贯通的调节轴桥式通道14。中部调节轴8在其梯形螺纹下方径向均布有内外贯通的中心通道连通孔，用于与外筒2的中心通道连通孔配合形成中心通道注入口3，中部调节轴8的中心通道连通孔与调节轴桥式通道14之间密封。中部调节轴8在其下部的外层结构径向均布有内外贯通的桥式通道连通孔，用于与外筒2的桥式通道连通孔配合形成桥式通道注入口4，中部调节轴8的桥式通道连通孔与调节轴桥式通道14相连通。

中部调节轴8上部设置有调节结构7，该调节结构7依据滑槽脱扣原理设计，调节结构7设置有调节槽，调节槽为径向均布且轴向延伸的长方形通孔，该长方形通孔轴向两端均设置有滑槽，两个滑槽可使测调工具的调节臂在滑槽位置转动时发生滑脱，并且只允许单向滑脱，上部的滑槽设置在调节槽的长方形开孔上部左侧，下部的滑槽设置在调节槽的长方形开孔下部右侧。由此调节结构7可与配套测调工具配合，测调工具下入井下与上接头1内部的定位结构6对接后，测调工具的调节臂插入在调节结构7的调节槽内，控制测调工具的调节臂转动，可带动中心调节轴8沿外筒2的梯形螺纹转动并产生轴向位移，调节轴8在轴向向上发生位移到梯形螺纹终点时，测调工具的调节臂沿调节槽下部右侧滑槽脱出，调节轴8在轴向向下发生位移到梯形螺纹终点时，测调工具的调节臂沿调节槽上部左侧滑槽脱出。

结合图7所示，上接头1、外筒2、下接头5和中部调节轴8构成水聚分注装置的两个介质注入通道，即中心注入通道和桥式注入通道，可完成不同介质注入和井下注入量调节。中心注入通道由上接头1的中心通道(其中包括定位结构6的导流通道10)、中部调节轴8的中心通道、下接头5的中心通道依次连通构成，并且与中心通道注入口3连通。桥式注入通道由上接头桥式通道12、外筒桥式通道13、下接头桥式通道15依次连通构成，并且与桥式通道注入口4连通；其中外筒桥式通道13与调节轴桥式通道14连通。中心注入通道和桥式注入通道通过设置密封完全隔离，互不连通。中心通道注入口3与桥式通道注入口4轴向错位设置，并且中心通道注入口3打开时桥式通道注入口4为关闭状态，桥式通道注入口4打开时中心通道注入口3为关闭状态。同时，中心通道注入口3两侧、桥式通道注入口4两侧均设置有动密封结构，确保全开和全关，动密封结构设置在中部调节轴8和外筒2之间。

也就是说，中部调节轴8的中心通道连通孔与外筒2的中心通道连通孔位置对应使中心注入通道与外部地层连通时，中部调节轴8的桥式通道连通孔与外筒2的桥式通道连通孔位置相错使桥式注入通道与外部地层封闭；同理，中部调节轴8的桥式通道连通孔与外筒2的桥式通道连通孔位置对应使桥式注入通道与外部地层连通时，中部调节轴8的中心通道连通孔与外筒2的中心通道连通孔位置相错使中心注入通道与外部地层封闭。由此，一种适用于海上油田的水聚分注装置具有一轴双开关水嘴结构，通过控制测调工具可同时控制中心通道注入口3、桥式通道注入口4的打开或关闭，实现水聚分注一体式调节。

在本发明的一种实施方式中，可以是中心注入通道作为注水通道，中心通道注入口3作为注水口；桥式注入通道作为注聚通道，桥式通道注入口4作为注聚口。在本发明的另一种实施方式中，可以是桥式注入通道作为注水通道，桥式通道注入口4作为注水口；中心注入通道作为注聚通道，中心通道注入口3作为注聚口。另外，中心通道注入口3和桥式通道注入口4的上下位置也可以调换，只要实现中心注入通道和桥式注入通道分别与中心通道注入口3和桥式通道注入口4连通即可，具体设置方式可根据实际工艺进行优选。

当下入测调工具调节中部调节轴8时，中部调节轴8在外筒2内部轴向移动，实现不同介质注入通道的切换及注入量的调节。中部调节轴8单向移动到其与外筒2梯形螺纹连接的极限位置时，测调工具与调节结构7脱离，此时中心通道注入口3全开或桥式通道注入口4全开，并且根据调节圈数设计移动，可调节中心通道注入口3或桥式通道注入口4的开度大小。

本发明一种实施方式的水聚分注装置，现场施工作业时，该装置随多管分注管柱下入目的层位，多管注入管柱内管与该装置上接头1的中心通道插封连接，多管注入管柱外管与上接头1外部油管扣连接。多管注入管柱内管注入水、外管注入聚合物，可经该装置中心注入通道和桥式注入通道将水、聚合物分别注入对应地层。需要进行注入通道切换和注入量调节时，需下入电缆和配套测调工具，测调工具与定位结构6和调节结构7对接，调节注入通道切换和中心通道注入口3/桥式通道注入口4大小，实现注聚井多层段水、聚分注。

调节地层注入量时，带电缆配套测调工具下入井下与该装置上接头1内部的定位结构6对接，配套测调工具调节臂插入在中部调节轴8内部调节结构7的调节槽内，配套测调工具的调节臂转动，可带动中心调节轴8沿外筒2的梯形螺纹转动并产生轴向位移，改变中心调节轴8的中心通道连通孔和外筒2的中心通道连通孔、中心调节轴8的桥式通道连通与外筒2的桥式通道连通孔的对应位置，达到控制中心通道注入口3和桥式通道注入口4的开度大小目的，实现地层注入量的调节。

根据不同地层的注入介质需求，对不同地层进行水、聚合物注入，通过控制配套测调工具转动，实现不同注入介质通道的切换。如图7所示的状态，此时中心通道注入口3全开、桥式通道注入口4全关，通过配套测调工具可带动中部调节轴8轴向移动，改变中心通道注入口3和桥式通道注入口4的密封面，可切换为中心通道注入口3全关、桥式通道注入口4的全开。

在本发明的一种实施方式中，正常液体注入过程，水流经上接头1中心通道流入，流经定位机构6和调节结构7后，一部分流体流经中部调节轴8、下接头5直接注入下一层，另一部分流体由中心通道注入口3注入地层，实现地层注水。聚合物由上接头桥式通道12流入，流经外筒桥式通道13和调节轴桥式通道14后，一部分聚合物沿下接头桥式通道15注入下一地层，一部分流体经桥式通道注入口4注入地层，实现地层注聚。

具体现场测调作业工程中，首先应根据地质油藏需求确定地层注入介质、注入量，然后下入配套测调工具，利用测调工具与该装置对接，实现注入通道选取、注入量的调节。注入通道选取过程中，首先利用测调工具将中部调节轴8任意单方向调至极限位置，此时桥式通道注入口4全开或中心通道注入口3全开；然后反向调节中心调节轴8，依据调节圈数设计可依次选取中心通道注入口3全开、中心通道注入口3和桥式通道注入口4均关、桥式通道注入口4全开，或依次选取桥式通道注入口4全开、桥式通道注入口4和中心通道注入口3均关、中心通道注入口3全开。调节地层注入量时，可在选取注入通道的基础上，根据地层需求调节中部调节轴8，依据调节圈数设计在桥式通道注入口4全开到中心通道注入口3和桥式通道注入口4均关的调节量程内，调节地层聚合物注入量，在中心通道注入口3和桥式通道注入口4均关到中心通道注入口3全开的调节量程内，调节地层水的注入量。

尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种适用于海上油田的水聚分注装置，其特征在于，包括由上到下依次密封连接的上接头、外筒、下接头，所述外筒内部通过螺纹连接有中部调节轴；

所述上接头、所述中部调节轴、所述下接头均设置有中心通道和桥式通道，所述外筒设置有桥式通道，所述中部调节轴的中心通道分别与所述上接头的中心通道和所述下接头的中心通道密封连接；

所述上接头的中心通道、所述中部调节轴的中心通道、所述下接头的中心通道依次连通构成中心注入通道；所述上接头的桥式通道、所述外筒的桥式通道、所述下接头的桥式通道依次连通构成桥式注入通道；所述中部调节轴的桥式通道也构成所述桥式注入通道；所述中心注入通道和所述桥式注入通道通过设置密封彼此隔离，互不连通；

所述中部调节轴设置有中心通道连通孔和桥式通道连通孔，所述外筒设置有中心通道连通孔和桥式通道连通孔；所述中部调节轴的中心通道连通孔与所述外筒的中心通道连通孔构成中心通道注入口，所述中心通道注入口与所述中心注入通道连通；所述中部调节轴的桥式通道连通孔与所述外筒的桥式通道连通孔构成桥式通道注入口，所述桥式通道注入口与所述桥式注入通道连通；所述中心通道注入口与所述桥式通道注入口轴向错位设置，所述中心通道注入口打开时所述桥式通道注入口为关闭状态，所述桥式通道注入口打开时所述中心通道注入口为关闭状态；所述中心通道注入口两侧、所述桥式通道注入口两侧均设置有动密封结构；

所述中部调节轴沿螺纹转动并产生轴向位移过程中，切换所述中心通道注入口和所述桥式通道注入口的开闭，并调节所述中心通道注入口或所述桥式通道注入口的开度大小，实现井下分层注入和井下注入量调节。

2.根据权利要求1所述的一种适用于海上油田的水聚分注装置，其特征在于，所述上接头的中心通道内部设置有定位结构，所述定位结构设置有用于流体导入的导流通道，并且设置有与配套测调工具相配合的定位面和防转槽。

3.根据权利要求1所述的一种适用于海上油田的水聚分注装置，其特征在于，所述中部调节轴的中心通道内部设置有调节结构，该调节结构用于与配套测调工具配合，使测调工具带动所述中心调节轴沿螺纹转动并产生轴向位移。

4.根据权利要求1所述的一种适用于海上油田的水聚分注装置，其特征在于，所述上接头的上部内侧、所述下接头的下部外侧均设置有油管扣连接结构；所述上接头的中心通道的连接面、所述下接头的中心通道的连接面均设置有无螺纹插接密封结构。

5.根据权利要求1所述的一种适用于海上油田的水聚分注装置，其特征在于，所述外筒和所述中部调节轴相连接的螺纹均为梯形螺纹。

6.根据权利要求1所述的一种适用于海上油田的水聚分注装置，其特征在于，所述中部调节轴在对应于所述外筒的桥式通道连通孔位置设置有内、外双层结构，以形成轴向贯通的所述调节轴桥式通道。

7.根据权利要求1所述的一种适用于海上油田的水聚分注装置，其特征在于，所述中心注入通道和所述桥式注入通道用于注入不同介质。

8.根据权利要求7所述的一种适用于海上油田的水聚分注装置，其特征在于，所述中心注入通道作为注水通道，所述中心通道注入口作为注水口；所述桥式注入通道作为注聚通道，所述桥式通道注入口作为注聚口。

9.根据权利要求7所述的一种适用于海上油田的水聚分注装置，其特征在于，所述桥式注入通道作为注水通道，所述桥式通道注入口作为注水口；所述中心注入通道作为注聚通道，所述中心通道注入口作为注聚口。