CN111287716A - 一种海上油田井下助流分层注水管柱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海上油田井下助流分层注水管柱，包括外管、内管、管锚、封隔器、Y接头三通结构、电潜泵、坐落接头和生产堵塞器，本装置设置有双层管结构，增加了过流通道，利用单井实现了实现了采水及分层注水的功能，为平台节约了井槽空间；通过电潜泵进行井下增压注水，调高了注水压力，减化了地面流程，减小了平台空间的利用；所设计的桥式边测边调工作筒，满足了双层管条件下的分层注水需求，保证了注水调配成功率。

Description

一种海上油田井下助流分层注水管柱

技术领域

本发明属于油田井下注采设备技术领域，具体来说涉及一种海上油田井下助流分层注水管柱。

背景技术

油田在开发过程中地层能量会逐步降低，造成地层压力下降，原油采出效率降低，为补充地层能量，需要对地层进行注水，以保证油田的稳产。分层注水技术可以利用一趟管柱实现多层有效的注水。

目前海上油田注入水主要来源于三个方面，海水淡化、水源井取水及产液分离水。水处理流程复杂，增压设备占地面积大，受限于平台空间，小平台无法实现水处理过程，需要从中心平台铺设复杂的高压水管网，以满足小平台注水井需求。

海上平台油井数量少，单井产量高，井槽数量有限。水源井、注入井的存在占用了大量的井位，影响开发井数量，从而降低了开发效率，因此需要寻找一种单井采、注新模式，并通过特殊结构设计，实现井下注水系统增压、注入量分层控制、调节等功能。

专利号为201721550626.5的实用新型专利公开了一种自流注水管柱，其管柱特点是利用地层能量，将临近水层的水对附近油层进行能量补充，该管柱无法实现分层调节注水及无法实现对注入水增压，当水层压力不足时，自流注水管柱功能无法实现。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种海上油田井下助流分层注水管柱，包括自下而上的双层管连接的带孔管，包括外管、内管、管锚、封隔器、Y接头三通结构、电潜泵、坐落接头和生产堵塞器；本发明利用电潜泵对水源层产出水进行增压，管柱正常工作时，通过堵塞器将上部管柱封住，采出地层水通过电潜泵增压，进行回注，补充地层能量；桥式边测边调工作筒能够实现注入水量的监测及分层注水的调节。该管柱优势为利用一口井实现了水井与分层注水井两口井的功能，节约了井位，同时减少了地面水处理流程及回注管线流程。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种海上油田井下助流分层注水管柱，包括外管、内管、管锚、封隔器、Y接头三通结构、电潜泵、坐落接头和生产堵塞器；

所述内管的下半部分通过管锚限位于外管内部，在内管的下半部分与外管之间形成有环空；

位于管锚上方的内管管段处设置有Y接头三通结构，Y接头三通结构连通内管的内部与外部，Y接头三通结构的入口处设置有电潜泵，所述内管位于Y接头三通结构上方的管段内设置有坐落接头，以及和坐落接头相配合的生产堵塞器；

所述外管上设置有若干数量的封隔器，将油层分隔为水源层和注水层，水源层可位于注水层的上方、下方或中间，在位于水源层内的外管上形成有进水孔，在位于所述水源层的外管(内管)上设置有桥式边测边调工作筒。

在上述技术方案中，所述桥式边测边调工作筒包括中间筒、上连接筒和下连接筒，

所述中间筒包括工作筒外管和工作筒内管，所述工作筒内管上下两端形成有长度长出工作筒外管一部分的上连接管头和下连接管头，所述工作筒内管和工作筒外管中段处形成有连通工作筒内管内部和工作筒外管外部的缺口作为出水口，所述工作筒内管内部设置有可沿工作筒内管上下调节位置的调节内管；

所述上连接筒与所述下连接筒具有相对称的结构，以下仅以上连接筒的结构为例进行说明，所述上连接筒的内部由上至下依次形成有相连通的上宽口槽、上窄口槽、下窄口槽和下宽口槽，所述上宽口槽、上窄口槽用于与上部的内管、外管相连接，其连接方式采用内插外拧，即内管插入至上窄口槽，外管与上宽口槽之间通过螺纹连接；同理地，所述下窄口槽、下宽口槽用于与工作筒外管、工作筒内管相连接，其连接方式也采用内插外拧的形式，即工作筒内管插入至下窄口槽，工作筒外管与下宽口槽之间通过螺纹连接；所述上宽口槽和下宽口槽之间形成有连通管，使外管、内管之间形成的环空与工作筒外管、工作筒内管之间形成的环空相连通。

所述桥式边测边调工作筒可实现：第一、来自水源层的水通过进水孔进入内管与外管之间形成的环空，水在桥式边测边调工作筒处可无阻碍的通过；第二、经过电潜泵加压的水通过内管到达桥式边测边调工作筒处经由出水口进入注水层；第三、通过调节内管与出水口之间的相对位置，调节出水量。

在上述技术方案中，所述上窄口槽与内管之间、以及下窄口槽与工作筒内管之间设置有密封圈。

在上述技术方案中，在所述内管位于管锚上方的管段处设置有安全阀，所述安全阀通过安全阀液控管线与控制装置相连。

本发明的优点和有益效果为：本装置设置有双层管结构，增加了过流通道，利用单井实现了实现了采水及分层注水的功能，为平台节约了井槽空间；通过电潜泵进行井下增压注水，调高了注水压力，减化了地面流程，减小了平台空间的利用；所设计的桥式边测边调工作筒，满足了双层管条件下的分层注水需求，保证了注水调配成功率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图(一)，水源层位于第一注水层、第二注水层的下方。

图2为本发明的结构示意图(二)，水源层位于第一注水层、第二注水层的中间。

图3为本发明的结构示意图(三)，水源层位于第一注水层、第二注水层的上方。

图4为桥式边测边调工作筒的结构示意图。

其中：1为安全阀液控管线，2为安全阀，3为电潜泵电缆，4为坐落接头，5为Y接头三通结构，6为电潜泵，7为定位封隔器，8为外管，9为第一桥式边测边调工作筒，10为第一插入封隔器，11为第二桥式边测边调工作筒，12为内管，13为第二插入封隔器，14为进水孔，15为生产堵塞器，16为管锚，17为上宽口槽，18为密封圈，19为上窄口槽，20为下窄口槽，21为连通管，22为下宽口槽，23为上连接管头，24为工作筒外管，25为工作筒内管，26为调节内管，27为出水口，28为中间筒，29为下连接筒；101为水源层，102为第一注水层，103为第二注水层。

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，可以根据以上附图获得其他的相关附图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。

实施例

如图所示，一种海上油田井下助流分层注水管柱，包括外管8、内管12、管锚16、封隔器(定位封隔器7、第一插入封隔器10和第二插入封隔器13)、Y接头三通结构5、电潜泵6、坐落接头4和生产堵塞器15；

所述内管的下半部分通过管锚限位于外管内部，在内管的下半部分与外管之间形成有环空；

位于管锚上方的内管管段处设置有Y接头三通结构，Y接头三通结构连通内管的内部与外部，Y接头三通结构的入口处设置有电潜泵，所述内管位于Y接头三通结构上方的管段内设置有坐落接头，以及和坐落接头相配合的生产堵塞器；

所述外管上设置有若干数量的封隔器(在本实施例中为简化为3个)，将油层分隔为水源层101，第一注水层102和第二注水层103，水源层位于第一注水层、第二注水层的下方，在位于水源层内的外管上形成有进水孔，在位于所述水源层的外管(内管)上设置有第一桥式边测边调工作筒9和第二桥式边测边调工作筒11。

上述管柱设有3层通道，即产水层通道A、回注水通道B和测试通道C。

上述井下助流分层注水管柱，正常工作时，水源层采出液经过进水孔14进入到通道A内部，采出水沿通道A经过第二插入密封13、第一插入密封10及定位封隔器7到达电潜泵6处。采出水经过电潜泵电潜泵加压，进入到Y接头三通结构5处，高压液体通过通道B，沿双层管结构内管12进入到第一注水层102和第二注水层103，通过第一桥式边测边调工作筒9和桥式边测边调工作筒11进行分层注水。当需要分层注水调配时，通过钢丝将生产堵塞器15捞出，通道C打开，下入调节测试仪器，分别对第一边测边调工作筒9和第二桥式边测边调工作筒11进行调节测试，直到配注量满足设计要求。分层测试调节完成后，将测试工具捞出，并重新投入生产堵塞器15密封通道C，管柱完成调配，采出液进入正常循环流程，转为正常注水模式。

本实施例中，以采集最底层水源层水源，补充上部两层注水层能量为例，助流分层注水管柱工作过程如下：

按照图1所示的顺序，将管柱进行连接，并将管柱坐封到位，插入密封与密封筒配合实现层间的封隔。

当水源层地层能量充足时，高压水源层水通过带孔管进入双层管的双层空间内，沿通道A，分别穿过两道插入密封、定位密封，进入定位密封上部环空内，通过电潜泵吸入口进入电潜泵内部，并通过中心管回注至注水层。整个过程中充分利用水源层地层能量，无需起泵即完成了水源层水对注水层能量的补充。

当水源层地层能量不足时，开启电潜泵，通过电潜泵的抽吸，降低了动液面高度，水源层水通过通道A进入定位密封上部环空，并补充环空动液面。井电潜泵增压的高压水分别通过桥式边测边调工作筒9，11，完成注水层的能量补充与注水量的调整。

桥式边测边调工作筒可以完成层间注水量的调整，当注水量不满足地质要求时，利用钢丝电缆，打开生产堵塞器15捞出，并下入测调仪器，首先进行下层桥式边测边调工作筒11的调整，根据注水量的地质要求，进行水嘴开关调节，直至满足条件。调整完成后电缆携带测调仪器上提，对上层桥式边测边调工作筒9进行调整，直至注水量满足地质要求。

图1所示的为水源层在注水层下部的状况，该布置方式为助流注水管柱中结构最复杂管柱，通过管柱的变形，可以得到采中层水补充上下注水层能量(图2)及采上层水补充下层注水层能量(图3)，其作用原理、工作流程与本实施例所述基本一致。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种海上油田井下助流分层注水管柱，其特征在于：包括外管、内管、管锚、封隔器、Y接头三通结构、电潜泵、坐落接头和生产堵塞器；

所述内管的下半部分通过管锚限位于外管内部，在内管的下半部分与外管之间形成有环空；

位于管锚上方的内管管段处设置有Y接头三通结构，Y接头三通结构连通内管的内部与外部，Y接头三通结构的入口处设置有电潜泵，所述内管位于Y接头三通结构上方的管段内设置有坐落接头，以及和坐落接头相配合的生产堵塞器；

所述外管上设置有若干数量的封隔器，将油层分隔为水源层和注水层，水源层可位于注水层的上方、下方或中间，在位于水源层内的外管上形成有进水孔，在位于所述水源层的外管和内管上设置有桥式边测边调工作筒。

2.根据权利要求1所述的一种海上油田井下助流分层注水管柱，其特征在于：所述桥式边测边调工作筒包括中间筒、上连接筒和下连接筒，

所述中间筒包括工作筒外管和工作筒内管，所述工作筒内管上下两端形成有长度长出工作筒外管一部分的上连接管头和下连接管头，所述工作筒内管和工作筒外管中段处形成有连通工作筒内管内部和工作筒外管外部的缺口作为出水口，所述工作筒内管内部设置有可沿工作筒内管上下调节位置的调节内管；

所述上连接筒与所述下连接筒具有相对称的结构，所述上连接筒的内部由上至下依次形成有相连通的上宽口槽、上窄口槽、下窄口槽和下宽口槽，所述上宽口槽、上窄口槽用于与上部的内管、外管相连接，所述下窄口槽、下宽口槽用于与工作筒外管、工作筒内管相连接；所述上宽口槽和下宽口槽之间形成有连通管。

3.根据权利要求2所述的一种海上油田井下助流分层注水管柱，其特征在于：所述上窄口槽与内管之间、以及下窄口槽与工作筒内管之间设置有密封圈。

4.根据权利要求1所述的一种海上油田井下助流分层注水管柱，其特征在于：在所述内管位于管锚上方的管段处设置有安全阀，所述安全阀通过安全阀液控管线与控制装置相连。

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