CN111173483A - 分时注水管柱及分时注水方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种分时注水管柱及分时注水方法，该分时注水管柱包括室内控制系统、井口控制柜、液控管线、油管、液控分层封隔器和液控配水装置，所述液控分层封隔器和所述液控配水装置具有多个，每个液控分层封隔器将其对应的液控配水装置坐封在不同的油层，所述液控配水装置为地面分阶梯打压，实现不同油层配水器的开关，该井口控制柜监测记录油层的注入量，并远传给该室内控制系统，同时动态监测该液控管线的压力,确保压力在合理范围内，该室内控制系统通过有线或者无线的方式控制该井口控制柜。该分时注水管柱及分时注水方法根据地面打压情况，开启相对应的配水装置，地面流量装置计量注入层的流量，实现注水井的分层间歇注入。
Description
技术领域
本发明涉及石油开采井下注水管柱技术领域，特别是涉及到一种分时注水管柱及分时注水方法。
背景技术
胜利、大庆等油田都已经进入特高含水开发期，油水井各油层的层间矛盾越来越突出，注水入沿着高渗层突进，一定程度上影响了低渗透层剩余油的开发程度。目前常用的同心、偏心测调一体化技术以及智能注水测调技术，均不能有效调节大压差注水井。为更好的满足大压差注水井的分注需求，实现该类油藏的有效动用，采用分层分时轮注工艺技术，该工艺单段时间内水流速度、注水强度均变化较小，能够实现平稳有效注入，达到高效驱油的效果。同时，该技术不需要单独下入测调仪器，配注过程较为简单。
在申请号为201610803185.9的中国申请中公开了一种轮注智能配注器，该配注器包括电控单元、驱动单元、开关控制单元、监测单元、供电单元以及控制器，这种轮注智能配注器通过井下电池提供电源，通过控制内部的调节阀，自动按照预置轮注周期执行动作，实现注水层交替注水的自动切换。但是由于受到井下供电电量的限制，该配水装置开关循环次数受到限制，不能满足长期多轮次的分时分注需求。
在申请号为201711101998.4的中国申请中公开了一种缆控配水装置，该装置控制电缆与地面控制箱连接，地面控制箱通过设定的程序和指令，微处理器控制调节电机活动，在流量控制装置的配合下，完成分层分时配水。该装置虽然能够解决井下供电的问题，但是也需要大量的微电元器件，元器件工作寿命与工作温度矛盾越来越突出，同时该装置需要单独下入控制电缆，作业成本较高。为此我们发明了一种新的分时注水管柱及分时注水方法，解决了以上技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种借助目前液控分层封隔器的控制管线，通过地面控制实现该装置的开关动作，根据地面打压情况，开启相对应的配水装置，地面流量装置计量注入层的流量，实现注水井的分层间歇注入的分时注水管柱及分时注水方法。
本发明的目的可通过如下技术措施来实现：分时注水管柱，该分时注水管柱包括室内控制系统、井口控制柜、液控管线、油管、液控分层封隔器和液控配水装置，所述液控分层封隔器和所述液控配水装置均位于该油管上，并具有多个，每个液控分层封隔器将其对应的液控配水装置坐封在不同的油层，所述液控配水装置为地面分阶梯打压，实现不同油层配水器的开关，所述液控分层封隔器和所述液控配水装置通过该液控管线连接于该井口控制柜，该井口控制柜监测记录油层的注入量，并远传给该室内控制系统，同时动态监测该液控管线的压力,确保压力在合理范围内，该室内控制系统通过有线或者无线的方式控制该井口控制柜。
本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：
所述的液控分层封隔器的坐封压力均小于液控配水装置的开启压力。
该分时注水管柱还包括井下安全阀、反洗阀和丝堵，该井下安全阀位于该油管的上端，实现该油管内部流体的安全控制，该丝堵位于该油管的底端，辅助该油管下入，该反洗阀位于该丝堵上端的该油管内，实现该油管与套管反洗时的连通。
该液控配水装置包括活塞套、柱塞、连接杆、弹簧、外套、滑套、中心管、阻力装置和下接头，该阻力装置包括阻力环、球座、阻力球、小弹簧和弹簧座，该中心管与该活塞套内部螺纹连接，该滑套与该连接杆螺纹连接，该柱塞与该连接杆活动连接，共同置于该活塞套内，该外套与该活塞套螺纹连接，该弹簧置于该外套及该滑套的环形空间中，该阻力球、该球座、该小弹簧和该弹簧座共同置于该下接头内部，该下接头与该中心管内外螺纹连接。
该液控配水装置还包括上接头，该上接头配钻液控管线接头以及液压传递通道；该活塞套配钻液压传递通道。
该液控配水装置还包括垫片、密封体和阻力环，该垫片与该弹簧一起置于该外套及该滑套的环形空间中，该密封体与该外套螺纹连接，该滑套的下端设置该阻力环，该阻力环外部喷涂摩擦阻力材料。
该中心管、该滑套以及该密封体上设置注水口；该下接头周向上设置多个径向孔，便于放置该球座。
该液控配水装置还包括聚四氟乙烯和O圈，该分时注水管柱的密封连接处采用该聚四氟乙烯及该O圈组合密封。
本发明的目的也可通过如下技术措施来实现：分时注水方法，该分时注水方法采用分时注水管柱，对于三层注水，包括：步骤1，下入该分时注水管柱后，室内控制系统通过井口控制柜打压至6MPa，完成液控分层封隔器坐封；步骤2，继续提高液控压力至7-8MPa，第一级液控配水装置滑套完全开启，同时第一级液控配水装置的阻力球将滑套暂时锁紧，该阻力装置的控制压力控制在±1MPa内，也就说液控压力在6-9MPa范围内波动，不影响滑套的开关，此时完成第一层配水装置的单层注入；步骤3，当需要第二层注水时，继续提高液控压力至11-12MPa，第一级液控配水装置的滑套开始突破阻力球的锁紧，继续下移至第一级液控配水装置的下接头的台阶面，第一级液控配水装置关闭，第二级液控配水装置开启，同样该阻力装置的控制压力控制在±1MPa内，即液控压力在10-13MPa范围内波动，不影响第二级液控配水装置的滑套的开关，此时完成第二层配水装置的单层注入；步骤4，当需要第三层注水时，继续提高液控压力至15-16MPa，第二级液控配水装置的滑套开始突破阻力球的锁紧，继续下移至第二级液控配水装置的下接头的台阶面，第二级液控配水装置关闭，此时第一级液控配水装置依然在关闭状态，而第三级液控配水装置开启，同样该阻力装置的控制压力控制在±1MPa内，即液控压力在14-17MPa范围内波动，不影响第三级液控配水装置的滑套的开关，此时完成第三层配水装置的单层注入，而此时第一层以及第二层配水装置都在关闭状态；步骤5，地面泄压后，第一级液控配水装置、第二级液控配水装置和第三级液控配水装置在弹簧力作用下，恢复至工作初位，第一级液控配水装置、第二级液控配水装置和第三级液控配水装置全部关闭，三个液控分层封隔器也解封，重复以上步骤，重新进行新一轮的分时分注。
本发明中的分时注水管柱及分时注水方法，采用地面液压控制+地面流量直读的方式，工作方式简单，数据较为可靠；液控配水装置的活塞采用双柱塞的形式，开启压力稳定，控制较为灵敏，避免开启过程中爬坡现象；液控配水装置以及液控分层装置采用地面液压驱动方式，不受供电、井斜等影响，性能较为可靠；液控配水装置通过弹簧与阻力球组合控制方式，能够较好的区别各装置滑套驱动的压力范围；分时分注方法能够间接的完成分层封隔器的验封功能；该分时注水管柱及分时注水方法借助液控分层封隔器的液控管线，无需额外增加作业材料，节省施工成本。
附图说明
图1为本发明的分时注水管柱的一具体实施例的结构图；
图2为本发明的一具体实施例中液控配水装置上半部分的结构图；
图3为本发明的一具体实施例中液控配水装置下半部分的结构图；
图4为本发明的一具体实施例中液控配水装置工作曲线示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合附图所示，作详细说明如下。
如图1所示，图1为本发明的分时注水管柱的结构图。该分时注水管柱包括室内控制系统1、井口控制柜2、液控管线3、井下安全阀4、油管5、液控分层封隔器6、液控配水装置7、反洗阀8、丝堵9等组成。所述的井下安全阀4、液控分层封隔器6、液控配水装置7、反洗阀8以及丝堵9由所述的油管5连接，所述的液控分层封隔器6以及液控配水装置7均由液控管线3连接，所述的液控管线3连接于所述的井口控制柜2，所述的室内控制系统1能够通过有线或者无线的方式直接控制井口控制柜2。
所述的井口控制柜2能够监测记录该层的注入量，并远传给室内控制系统1，同时能够动态监测该液控管线3的压力，确保压力在合理范围内；
所述的液控分层封隔器6压力均小于液控配水装置7的开启压力。
所述的液控分层封隔器6实现分层，每个层位安装一个液控配水装置7；
如图2和图3所示，所述的液控配水装置7包括上接头701、活塞套702、柱塞703、连接杆704、垫片705、弹簧706、外套707、滑套708、中心管709、聚四氟乙烯710、O圈711、密封体712、阻力环713、球座714、阻力球715、小弹簧716、弹簧座717、下接头718等组成，所述的上接头701与所述的活塞套702螺纹连接，所述的中心管709与活塞套702内部螺纹连接，所述的滑套708与所述的连接杆704螺纹连接，所述的柱塞703与连接杆704活动连接，共同置于活塞套702内，所述的外套707与活塞套702螺纹连接，所述的垫片705及弹簧706置于外套707及滑套708的环形空间中，所述的密封体712与外套707螺纹连接，所述的阻力球715、球座714、小弹簧716、弹簧座717共同置于下接头718内部，下接头718与中心管709内外螺纹连接。
所述的上接头701配钻液控管线接头以及液压传递通道；
所述的活塞套702配钻液压传递通道；
该装置的密封连接处采用所述聚四氟乙烯710及O圈711组合密封的方式，不管对于静密封还是动密封，防止高压液体剪切胶圈，提高O圈711的密封性能；
所述的中心管709、滑套708以及密封体712上设置注水口；
所述的滑套708下端设置所述的阻力环713，阻力环713外部喷涂摩擦阻力材料；
所述的下接头718周向上设置多个径向孔，便于放置所述的球座714；
根据不同的开启压力，每个液控配水装置7内部设置不同大小的弹簧以及阻力部件；
如图4所示，现场施工时，将井下安全阀4、液控分层封隔器6、液控配水装置7、反洗阀8、丝堵9通过油管5下至合适位置，液控管线3穿越井口至井口控制柜2，井口控制柜2通过有线或者无线方式连接于室内控制系统1，正常注水(以3层注水为例)时，室内控制系统1通过井口控制柜2打压至6MPa，完成液控分层封隔器6坐封，继续提高液控压力至7-8MPa，第一级液控配水装置7滑套完全开启，同时阻力球将滑套暂时锁紧，该阻力装置(阻挡滑套活动过度，从而形成多种压力控制台阶)的控制压力可以控制在±1MPa内，也就说液控压力在6-9MPa范围内波动，不影响滑套的开关，此时完成第一层配水装置的单层注入，当需要第二层注水时，继续提高液控压力至11-12MPa，第一级液控配水装置滑套开始突破阻力球的锁紧，继续下移至下接头的台阶面，第一级液控配水装置关闭，第二级液控配水装置开启，同样该阻力装置的控制压力可以控制在±1MPa内，也就说液控压力在10-13MPa范围内波动，不影响滑套的开关，此时完成第二层配水装置的单层注入，当需要第三层注水时，继续提高液控压力至15-16MPa，第二级液控配水装置滑套开始突破阻力球的锁紧，继续下移至下接头的台阶面，第二级液控配水装置关闭，此时第一级液控配水装置依然在关闭状态，而第三级液控配水装置开启，同样该阻力装置的控制压力可以控制在±1MPa内，也就说液控压力在14-17MPa范围内波动，不影响滑套的开关，此时完成第三层配水装置的单层注入，而此时第一层以及第二层配水装置都在关闭状态。地面泄压后，三个配水装置在弹簧力作用下，能够恢复至工作初位，配水装置全部关闭，封隔器也解封，重复以上步骤，重新进行新一轮的分时分注。每层的配水都将在最大排量下实现注水，其目的以最快速度达到增油效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，非用以限定本发明的专利范围，其他运用本发明专利精神的等效变化，均应俱属本发明的专利范围。
Claims (9)
1.分时注水管柱，其特征在于，该分时注水管柱包括室内控制系统、井口控制柜、液控管线、油管、液控分层封隔器和液控配水装置，所述液控分层封隔器和所述液控配水装置均位于该油管上，并具有多个，每个液控分层封隔器将其对应的液控配水装置坐封在不同的油层，所述液控配水装置为地面分阶梯打压，实现不同油层配水器的开关，所述液控分层封隔器和所述液控配水装置通过该液控管线连接于该井口控制柜，该井口控制柜监测记录油层的注入量，并远传给该室内控制系统，同时动态监测该液控管线的压力,确保压力在合理范围内，该室内控制系统通过有线或者无线的方式控制该井口控制柜。
2.根据权利要求1所述的分时注水管柱，其特征在于，所述的液控分层封隔器的坐封压力均小于液控配水装置的开启压力。
3.根据权利要求1所述的分时注水管柱，其特征在于，该分时注水管柱还包括井下安全阀、反洗阀和丝堵，该井下安全阀位于该油管的上端，实现该油管内部流体的安全控制，该丝堵位于该油管的底端，辅助该油管下入，该反洗阀位于该丝堵上端的该油管内，实现该油管与套管反洗时的连通。
4.根据权利要求1所述的分时注水管柱，其特征在于，该液控配水装置包括活塞套、柱塞、连接杆、弹簧、外套、滑套、中心管、阻力装置和下接头，该阻力装置包括阻力环、球座、阻力球、小弹簧和弹簧座，该中心管与该活塞套内部螺纹连接，该滑套与该连接杆螺纹连接，该柱塞与该连接杆活动连接，共同置于该活塞套内，该外套与该活塞套螺纹连接，该弹簧置于该外套及该滑套的环形空间中，该阻力球、该球座、该小弹簧和该弹簧座共同置于该下接头内部，该下接头与该中心管内外螺纹连接。
5.根据权利要求4所述的分时注水管柱，其特征在于，该液控配水装置还包括上接头，该上接头配钻液控管线接头以及液压传递通道；该活塞套配钻液压传递通道。
6.根据权利要求4所述的分时注水管柱，其特征在于，该液控配水装置还包括垫片、密封体和阻力环，该垫片与该弹簧一起置于该外套及该滑套的环形空间中，该密封体与该外套螺纹连接，该滑套的下端设置该阻力环，该阻力环外部喷涂摩擦阻力材料。
7.根据权利要求4所述的分时注水管柱，其特征在于，该中心管、该滑套以及该密封体上设置注水口；该下接头周向上设置多个径向孔，便于放置该球座。
8.根据权利要求4所述的分时注水管柱，其特征在于，该液控配水装置还包括聚四氟乙烯和O圈，该分时注水管柱的密封连接处采用该聚四氟乙烯及该O圈组合密封。
9.分时注水方法，其特征在于，该分时注水方法采用权利要求1所述的分时注水管柱，对于三层注水，包括：
步骤1，下入该分时注水管柱后，室内控制系统通过井口控制柜打压至6MPa，完成液控分层封隔器坐封；
步骤2，继续提高液控压力至7-8MPa，第一级液控配水装置滑套完全开启，同时第一级液控配水装置的阻力球将滑套暂时锁紧，该阻力装置的控制压力控制在±1MPa内，也就说液控压力在6-9MPa范围内波动，不影响滑套的开关，此时完成第一层配水装置的单层注入；
步骤3，当需要第二层注水时，继续提高液控压力至11-12MPa，第一级液控配水装置的滑套开始突破阻力球的锁紧，继续下移至第一级液控配水装置的下接头的台阶面，第一级液控配水装置关闭，第二级液控配水装置开启，同样该阻力装置的控制压力控制在±1MPa内，即液控压力在10-13MPa范围内波动，不影响第二级液控配水装置的滑套的开关，此时完成第二层配水装置的单层注入；
步骤4，当需要第三层注水时，继续提高液控压力至15-16MPa，第二级液控配水装置的滑套开始突破阻力球的锁紧，继续下移至第二级液控配水装置的下接头的台阶面，第二级液控配水装置关闭，此时第一级液控配水装置依然在关闭状态，而第三级液控配水装置开启，同样该阻力装置的控制压力控制在±1MPa内，即液控压力在14-17MPa范围内波动，不影响第三级液控配水装置的滑套的开关，此时完成第三层配水装置的单层注入，而此时第一层以及第二层配水装置都在关闭状态；
步骤5，地面泄压后，第一级液控配水装置、第二级液控配水装置和第三级液控配水装置在弹簧力作用下，恢复至工作初位，第一级液控配水装置、第二级液控配水装置和第三级液控配水装置全部关闭，三个液控分层封隔器也解封，重复以上步骤，重新进行新一轮的分时分注。
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