CN109751020A - 一种水平井智能分层注水与分层采油管柱及工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水平井智能分层注水与分层采油管柱及工艺方法，本发明管柱包括管柱以及套接在管柱内的油管，所述管柱和油管之间形成环空注水间隙，所述油管内侧向内依次固定有抽油泵、用于控制油管通断的开关和底阀，底阀螺纹连接在油管的最下端，开关和底阀之间的油管上还设置有多组封隔器以及与每个封隔器匹配的智能开关器，开关与位于地面的地面控制器电信号连接。一趟管柱实现分段注水和分段采油，电缆控制开关开启或关闭，实现分层注水和分层采油的智能转换，满足水平井吞吐多段分注，对超低渗致密油开发具有重要意义。

Description

一种水平井智能分层注水与分层采油管柱及工艺方法

技术领域

本发明涉及油田精细多级分注技术领域，尤其是涉及一种水平井智能分层注水与分层采油管柱及工艺方法。

背景技术

在油田致密油开发过程中，由于采用准自然能量开采导致地层能量严重亏空,前期开展了水平井笼统注水吞吐试验,只提高了单层的采出程度，而整体的采出程度相对较低。后期通过吸水剖面测试显示，部分水平井笼统注水吸水剖面矛盾突出，存在层段吸水不均现象，不能达到预期的注水效果。为了更好的发挥水平井开发潜能，国内外相关领域均开展了水平井分段注水的探索，分注段数2-3段，大多采用连续油管测试，测试成本高、工艺复杂，同时研究发现后期测试调配困难、不能进行地层压降测试等配套测试，导致无法保证致密油开发水平井吞吐采油效果。为了探索致密油合理的能量补充方式，油藏上提出了多段分注的开发方式，开展了水平井吞吐多段分注试验，研发了水平井智能分段注水工艺技术，但是该工艺注水过程需要下入注水管柱，然后注水过程完成后关井憋压，闷完井需要采油时需将注水管柱起出，然后下入采油管柱，程序较为繁琐。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种水平井智能分层注水与分层采油管柱及工艺方法，实现水平井不动管柱分层注水和分层采油的相互转换。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种水平井智能分层注水与分层采油管柱，包括管柱以及套接在管柱内的油管，所述管柱和油管之间形成环空注水间隙，所述油管内侧向内依次固定有抽油泵、用于控制油管通断的开关和底阀，底阀螺纹连接在油管的最下端，开关和底阀之间的油管上还间隔设置有多个水平井封隔器和多个智能开关器，开关与位于地面的地面控制器电信号连接。

所述水平井封隔器为两个分别是水平井封隔器一和水平井封隔器二，所述智能开关器为两个分别是智能开关器一和智能开关器二；所述管柱由竖直井段和水平井段组合固定形成L 形结构，其中抽油泵和开关位于竖直井段管柱内，水平井封隔器一、水平井封隔器二、智能开关器一和智能开关器二均位于水平井段管柱内。

所述水平井段管柱内沿远离竖井井段的方向依次固定有水平井封隔器一、智能开关器一、水平井封隔器二和智能开关器二，其中水平井封隔器一、智能开关器一、水平井封隔器二和智能开关器二采用油管依次连接。

所述水平井封隔器一前方设置有扶正器一，水平井封隔器二前方设置有扶正器二。

所述智能开关器一和智能开关器二通过蓄电池供电。

所述开关下端还螺纹连接有筛管；所述开关是电动开关，开关通过电缆与地面控制器电信号连接。

所述电缆通过油管外预置电缆的方式与油管连接，电缆一端与开关电信号连接，电缆另一端与地面控制器电信号连接。

所述开关控制油管断开时，水平井的环空注水间隙形成环空注水注上段、油管内注中段以及下段分层环空注水通道；开关控制油管开通时，油管是分层采油通道。

所述多个智能开关器均用智能配水器替代，所述筛管和靠近筛管的一个智能配水器之间设置有过电缆安全接头，每个智能配水器通过贯穿过电缆安全接头的电缆与地面控制器电信号连接或间隔设置的多个水平井封隔器和多个智能开关器均通过贯穿过电缆安全接头的电缆与地面控制器电信号连接。

一种水平井智能分层注水与分层采油管柱的工艺方法，具体包括如下步骤：

下入管柱：筛管下端与扶正器一、水平井封隔器一、智能开关器一、扶正器二、水平井封隔器二、智能开关器二、底阀采用油管连接，筛管上端与电动开关采用丝扣连接，开关与油管采用管外预置电缆方式连接至井口，引出井口的电缆与地面控制器连接，抽油泵在油管内下入，位置在开关上面；

注水过程：通过电缆控制开关状态，当电缆控制开关关闭时，水平井从环空注水间隙环空注水注上段、油管内注中段及下段的分层注水工艺过程；

采油过程：当电缆控制开关开启时，实现水平井从油管分层采油的工艺过程；

起出管柱：首先起出采油泵，然后拆卸注水井口，依次起出电缆、开关、筛管、扶正器一、水平井封隔器一、智能开关器一、扶正器二、水平井封隔器二、智能开关器二、底阀。

本发明的有益效果如下：

1、一趟管柱实现分段注水和分段采油；

2、电缆控制开关开启或关闭，实现分层注水和分层采油的智能转换；

3、满足水平井吞吐多段分注，对超低渗致密油开发具有重要意义。

4、每段注入水量、压力、温度等数据可以实时上传，实时生单层吸水指示曲线、压力恢复曲线、地层压力等曲线，实现分段注采远程监测及控制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中说需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，其中：

图1是本发明的分层注水管柱结构示意图；

图2是本发明的分层采油管柱结构示意图。

图中：1、地面控制器；2、电缆；3、抽油泵；4、开关；5、筛管；6、扶正器一；6-1、扶正器二；7、水平井封隔器一；7-1、水平井封隔器二；8、智能开关器一；8-1、智能开关器二；9、底阀。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。

实施例1

一种水平井智能分层注水与分层采油管柱，包括管柱以及套接在管柱内的油管，其特征在于：所述管柱和油管之间形成环空注水间隙，所述油管内侧向内依次固定有抽油泵3、用于控制油管通断的开关4和底阀9，底阀9螺纹连接在油管的最下端，开关4和底阀9之间的油管上还间隔设置有多个水平井封隔器和多个智能开关器，开关4与位于地面的地面控制器1电信号连接。

本发明可一趟管柱实现分段注水和分段采油，通过控制开关4开启或关闭，实现分层注水和分层采油的智能转换，可以满足水平井吞吐多段分注，对超低渗致密油开发具有重要意义。抽油泵3在油管内下入，开关4位于抽油泵3下面，开关4用于控制油管的通断，地面控制器1控制开关4关闭时，油管断开，水平井从环空注水间隙环空注水注上段、油管内注中段及下段的分层注水工艺过程；地面控制器1控制开关4开启时，油管开通，实现水平井从油管分层采油的工艺过程，最终实现水平井不动管柱智能分层注水与分层采油的相互转换。

实施例2

如图1、图2所示，它是在实施例1的基础上改进，所述水平井封隔器为两个分别是水平井封隔器一7和水平井封隔器二7-1，所述智能开关器为两个分别是智能开关器一8和智能开关器二8-1；所述管柱由竖直井段和水平井段组合固定形成L 形结构，其中抽油泵3和开关4位于竖直井段管柱内，水平井封隔器一7、水平井封隔器二7-1、智能开关器一8和智能开关器二8-1均位于水平井段管柱内。

所述水平井段管柱内沿远离竖井井段的方向依次固定有水平井封隔器一7、智能开关器一8、水平井封隔器二7-1和智能开关器二8-1，其中水平井封隔器一7、智能开关器一8、水平井封隔器二7-1和智能开关器二8-1采用油管依次连接。水平井封隔器一7、水平井封隔器二7-1为K341-95型水平井专用封隔器，采用大通道设计，为可洗井封隔器，确保反洗井排量要求。

所述水平井封隔器一7前方设置有扶正器一6，水平井封隔器二7-1前方设置有扶正器二6-1。扶正器属固井工具，它制造简单，结构美观，牢固耐用，扶正力大，克服了原焊接式扶正器易发生脱焊的不足，是一种能保证钻井固井质量的扶正器。

所述智能开关器一8和智能开关器二8-1通过蓄电池供电。下井前可以在地面上对智能开关器进行预设置，一般是将智能开关的时间或者是周期设定好，实现井下分段定时开启关闭水嘴，智能开关器一8和智能开关器二8-1下井后会按照预设的程序进行智能开关,实现智能分层注水或分层采油过程。

实施例3

如图1、图2所示，它是在实施例1的基础上改进，所述开关4下端还螺纹连接有筛管5。在石油钻采作业中，筛管5是一种重要的器材，常采用先期完井或采油防砂。目前，使用较多的筛管是绕丝筛管和割缝筛管。

所述开关4是电动开关，开关4通过电缆2与地面控制器1电信号连接。电动开关4是具有开启和关闭功能的一种设备，通过地面控制器1设置，电缆2控制电动开关4状态，可以实现定时注采转换。

所述电缆2通过油管外预置电缆的方式与油管连接，电缆2一端与开关4电信号连接，电缆2另一端与地面控制器1电信号连接。

所述开关4控制油管断开时，水平井的环空注水间隙形成环空注水注上段、油管内注中段以及下段分层环空注水通道；开关4控制油管开通时，油管是分层采油通道。

所述地面控制器1具有设置周期时间功能，周期时间用于定时切换开关4，开关4开启时，油管开通形成分层采油通道；开关4关闭时，油管断开形成分层环空注水通道。按照管柱设计要求进行下井作业，完井后，在地面给地面控制器1设置开关4开启和关闭的时间周期，通过电缆2给开关4供电，实现水平井一趟管柱分层注水和分层采油定周期相互转换。

所述抽油泵3是杆式泵。杆式泵是适用于下泵深度大、产量低的井上的泵产品，在检泵上，杆式泵是比较方便的，不需起油管，将抽油杆起出就可以将泵取出了。

实施例4

它是在实施例1或实施例2的基础上改进，所述多个智能开关器均用智能配水器替代，所述筛管5和靠近筛管5的一个智能配水器之间设置有过电缆安全接头，每个智能配水器通过贯穿过电缆安全接头的电缆2与地面控制器1电信号连接或间隔设置的多个水平井封隔器和多个智能开关器均通过贯穿过电缆安全接头的电缆2与地面控制器1电信号连接。

使用时，水平井封隔器为两个分别是水平井封隔器一7和水平井封隔器二7-1，所述智能开关器为两个分别是智能开关器一8和智能开关器二8-1,智能开关器一8和智能开关器二8-1均用智能配水器一8和智能配水器二8-1替代，具有分段流量自动测调的功能，满足水平井各段的精细达标注水。其中过电缆安全接头固定在筛管5和智能开关器一8之间，智能配水器一8和智能配水器二8-1均通过贯穿过电缆安全接头的电缆2与地面控制器1电信号连接，或者是采用油管依次连接的水平井封隔器一7、智能配水器一8、水平井封隔器二7-1和智能配水器二8-1均通过贯穿过电缆安全接头的电缆2与地面控制器1电信号连接。

所述智能开关器一8和智能开关器二8-1是通过电缆2供电控制配注器开关，具有分层流量自动测调功能，可以实现分层、选层注水及分层、选层采油。智能开关器一8和智能开关器二8-1内部设计有小型化流量计，可以测量出可调水嘴处的流量，然后与预设地质配注量进行对比，当计算出的流量与地质配注相差在误差范围外时，自动执行水嘴调节过程，确保分层注水量长期达到分层配注要求。

实施例5

本发明的工艺方法如下：

下入管柱：筛管5下端与扶正器一6、水平井封隔器一7、智能开关器一8、扶正器二6-1、水平井封隔器二7-1、智能开关器二8-1、底阀9采用油管连接，筛管5上端与电动开关4采用丝扣连接，开关4与油管采用管外预置电缆2方式连接至井口，引出井口的电缆2与地面控制器1连接，抽油泵3在油管内下入，位置在开关4上面。

注水过程：通过电缆2控制开关4状态，当电缆2控制开关4关闭时，水平井从环空注水间隙环空注水注上段、油管内注中段及下段的分层注水工艺过程。

采油过程：当电缆2控制开关4开启时，实现水平井从油管分层采油的工艺过程。

起出管柱：首先起出采油泵，然后拆卸注水井口，依次起出电缆2、开关4、筛管5、扶正器一6、水平井封隔器一7、智能开关器一8、扶正器二6-1、水平井封隔器二7-1、智能开关器二8-1、底阀9。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“第一”、“ 第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。

Claims (10)

1.一种水平井智能分层注水与分层采油管柱，包括管柱以及套接在管柱内的油管，其特征在于：所述管柱和油管之间形成环空注水间隙，所述油管内侧向内依次固定有抽油泵（3）、用于控制油管通断的开关（4）和底阀（9），底阀（9）螺纹连接在油管的最下端，开关（4）和底阀（9）之间的油管上还间隔设置有多个水平井封隔器和多个智能开关器，开关（4）与位于地面的地面控制器（1）电信号连接。

2.根据权利要求1所述的一种水平井智能分层注水与分层采油管柱，其特征在于：所述水平井封隔器为两个分别是水平井封隔器一（7）和水平井封隔器二（7-1），所述智能开关器为两个分别是智能开关器一（8）和智能开关器二（8-1）；所述管柱由竖直井段和水平井段组合固定形成L 形结构，其中抽油泵（3）和开关（4）位于竖直井段管柱内，水平井封隔器一（7）、水平井封隔器二（7-1）、智能开关器一（8）和智能开关器二（8-1）均位于水平井段管柱内。

3.根据权利要求2所述的一种水平井智能分层注水与分层采油管柱，其特征在于：所述水平井段管柱内沿远离竖井井段的方向依次固定有水平井封隔器一（7）、智能开关器一（8）、水平井封隔器二（7-1）和智能开关器二（8-1），其中水平井封隔器一（7）、智能开关器一（8）、水平井封隔器二（7-1）和智能开关器二（8-1）采用油管依次连接。

4.根据权利要求3所述的一种水平井智能分层注水与分层采油管柱，其特征在于：所述水平井封隔器一（7）前方设置有扶正器一（6），水平井封隔器二（7-1）前方设置有扶正器二（6-1）。

5.根据权利要求3所述的一种水平井智能分层注水与分层采油管柱，其特征在于：所述智能开关器一（8）和智能开关器二（8-1）通过蓄电池供电。

6.根据权利要求1或2所述的一种水平井智能分层注水与分层采油管柱，其特征在于：所述开关（4）下端还螺纹连接有筛管（5）；所述开关（4）是电动开关，开关（4）通过电缆（2）与地面控制器（1）电信号连接。

7.根据权利要求6所述的一种水平井智能分层注水与分层采油管柱，其特征在于：所述电缆（2）通过油管外预置电缆的方式与油管连接，电缆（2）一端与开关（4）电信号连接，电缆（2）另一端与地面控制器（1）电信号连接。

8.根据权利要求1或6所述的一种水平井智能分层注水与分层采油管柱，其特征在于：所述开关（4）控制油管断开时，水平井的环空注水间隙形成环空注水注上段、油管内注中段以及下段分层环空注水通道；开关（4）控制油管开通时，油管是分层采油通道。

9.根据权利要求1或5所述的一种水平井智能分层注水与分层采油管柱，其特征在于：所述多个智能开关器均用智能配水器替代，所述筛管（5）和靠近筛管（5）的一个智能配水器之间设置有过电缆安全接头，每个智能配水器通过贯穿过电缆安全接头的电缆（2）与地面控制器（1）电信号连接或间隔设置的多个水平井封隔器和多个智能开关器均通过贯穿过电缆安全接头的电缆（2）与地面控制器（1）电信号连接。

10.一种水平井智能分层注水与分层采油管柱的工艺方法，其特征在于：具体包括如下步骤：

下入管柱：筛管下端与扶正器一、水平井封隔器一、智能开关器一、扶正器二、水平井封隔器二、智能开关器二、底阀采用油管连接，筛管上端与电动开关采用丝扣连接，开关与油管采用管外预置电缆方式连接至井口，引出井口的电缆与地面控制器连接，抽油泵在油管内下入，位置在开关上面；

注水过程：通过电缆控制开关状态，当电缆控制开关关闭时，水平井从环空注水间隙环空注水注上段、油管内注中段及下段的分层注水工艺过程；

采油过程：当电缆控制开关开启时，实现水平井从油管分层采油的工艺过程；

起出管柱：首先起出采油泵，然后拆卸注水井口，依次起出电缆、开关、筛管、扶正器一、水平井封隔器一、智能开关器一、扶正器二、水平井封隔器二、智能开关器二、底阀。