CN111335851A - 预压缩分层注气管柱实施方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种预压缩分层注气管柱实施方法，该实施方法包括：将至少一个第一封隔组件安装在油管上，将至少一个第二封隔组件安装在油管上，第一封隔组件设置在第二封隔组件的上方，通过第一封隔组件和第二封隔组件封隔多个油层，第一封隔组件包括固定装置和第一封隔器，第一封隔器通过固定装置固定在油管上；将多个注入结构间隔安装在油管上，且多个注入结构与多个油层对应设置；将安装了第一封隔组件、第二封隔组件以及注入结构后的油管放入油井的套管内。采用本发明提供的技术方案，解决了现有技术中的分层注气管柱实施方法因所需要的井下工具较多而导致容易发生漏失的技术问题。

Description

预压缩分层注气管柱实施方法

技术领域

本发明涉及油田井下注气技术领域，具体而言，涉及一种预压缩分层注气管柱实施方法。

背景技术

目前，分层管柱实施方法所安装的分层管柱结构由上至下包括：伸缩管、油管锚、第一封隔器组件、第一层配气器、第二封隔器组件、第二层配气器、第三封隔器组件、第三层配气器、单流阀。其中伸缩管用于注气过程中补偿管柱收缩，油管锚用于锚定油管防止封隔器蠕动解封，配气器用于分层注气井下节流，第一封隔组件、第二封隔组件和第三封隔组件为同一类型的封隔组件，单流阀用于封隔器坐封。

现有技术中的分层管柱实施方法中所采用的封隔组件仅具有分隔作用，而不具有锚定作用，因而采用这种封隔组件需要在油管上另外增设油管锚进行锚定。但是，这样会增加注气管柱结构的井下工具数量，使得管柱结构的价格较高，同时由于井下工具较多会使得漏点多，易发生漏失情况。

发明内容

本发明提供一种预压缩分层注气管柱实施方法，以解决现有技术中的解决了现有技术中的分层注气管柱实施方法因所需要的井下工具较多而导致容易发生漏失的技术问题。

本发明提供了一种预压缩分层注气管柱实施方法，该实施方法包括：将至少一个第一封隔组件安装在油管上，将至少一个第二封隔组件安装在油管上，第一封隔组件设置在第二封隔组件的上方，通过第一封隔组件和第二封隔组件封隔多个油层，第一封隔组件包括固定装置和第一封隔器，第一封隔器通过固定装置固定在油管上；将多个注入结构间隔安装在油管上，且多个注入结构与多个油层对应设置；将安装了第一封隔组件、第二封隔组件以及注入结构后的油管放入油井的套管内。

进一步地，在将第一封隔组件和第二封隔组件安装在油管上之前，实施方法还包括：根据油井深度和油管的预伸缩量确定油管的长度。

进一步地，根据油井深度和油管的预伸缩量确定油管的长度，第一封隔组件至油管的靠近井口的一端的管段为油管的第一管段，具体包括：根据油井深度、注气量以及注气压力确定第一管段的预伸缩量。

进一步地，在注水或注气作用下，油管的第一管段的轴向变形为L(s)：

其中，μ为泊松比，钢材取0.3；r_o为第一管段的外半径；r_i为第一管段的内半径；P_o为第一管段的环空压力；P_i为第一管段内的压力；s为第一管段的长度；在温度作用下，油管的第一管段的轴向变形为L₄(s)：

其中，T(s)为第一管段上的温度，T₀(s)为第一管段的初始温度，α为第一管段的材料的膨胀系数；油管的第一管段的预伸缩量为L：L＝L(s)+L₄(s)。

进一步地，将安装了第一封隔组件、第二封隔组件以及注入结构后的油管放入油井的套管内，具体包括：油管包括地下管段和预埋管段，将第一封隔组件、第二封隔组件以及注入结构安装在地下管段上；将地下管段放入套管内，预埋管段位于地面上方；将预埋管段放入在套管内。

进一步地，固定装置为卡瓦，通过卡瓦将第一封隔器安装在油管上。

进一步地，在执行将安装了第一封隔组件、第二封隔组件以及注入结构后的油管放入油井的套管内步骤之前，实施方法还包括：将封堵件安装在油管的远离井口的一端。

进一步地，油管包括多个顺次连通的连接段，相邻两个连接段之间通过密封结构进行密封。

进一步地，相邻两个连接段之间通过螺纹脂进行密封。

进一步地，每个油层内均设置有一个注入结构，封隔器的数量与注入结构的数量相同。

应用本发明的技术方案，采用本发明提供的预压缩分层注气管柱实施方法，由于第一封隔组件包括固定装置和第一封隔器，通过将第一封隔组件设置在第二封隔组件的上方，这样不仅能够起到分隔作用，还能够对第一封隔组件处的油管起到较好的锚定作用，因而不需要额外设置锚定件，减少了井下工件数量，进而减少了井下漏点的出现，避免了漏失现象。因此，采用本发明提供的预压缩分层注气管柱实施方法能够解决现有技术中的分层注气管柱实施方法因所需要的井下工具较多而导致容易发生漏失的技术问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了本发明提供的管柱结构在座封前的结构示意图；

图2示出了本发明提供的管柱结构全部下放至井内的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、油层；20、油管；30、第一封隔组件；40、第二封隔组件；50、注入结构；60、大四通；70、油管挂；80、采油树。

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一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。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。

如图1和图2所示，本发明实施例提供一种预压缩分层注气管柱实施方法，该实施方法包括：将至少一个第一封隔组件30安装在油管20上，将至少一个第二封隔组件40安装在油管20上，第一封隔组件30设置在第二封隔组件40的上方，通过第一封隔组件30和第二封隔组件40封隔多个油层10，第一封隔组件30包括固定装置和第一封隔器，第一封隔器通过固定装置固定在油管20上；将多个注入结构50间隔安装在油管20上，且多个注入结构50与多个油层10对应设置；将安装了第一封隔组件30、第二封隔组件40以及注入结构50后的油管20放入油井的套管内。具体的，本实施例中设置有一个第一封隔组件30和两个第二封隔组件40，且第一封隔组件30设置在第二封隔组件40的上方。

具体的，本实施例中的第一封隔组件30和第二封隔组件40均为上提解封。通过在第一封隔器周缘增设固定装置，该固定装置能够避免第一封隔器发生竖直方向的偏移，避免了油管20收缩时第一封隔器的位置竖直向上偏移而导致解封或失效的现象。同时，本实施例中油管20的靠近井口的一端至第一封隔组件30处的油管20长度远大于第一封隔组件30至油管20的远离井口的一端处的油管20长度，因此第一封隔组件30至油管20的远离井口的一端处的油管20因受到环境影响而发生的收缩量很小，可以忽略不计。故只要保证了设置在上方的第一封隔组件30不发生位置上移，就能够保证设置在第一封隔组件30下方的第二封隔组件40的位置不会发生向上偏移，进而避免了第一封隔组件30和第二封隔组件40发生解封或失效，避免了油层10之间发生泄漏。

采用本发明提供的预压缩分层注气管柱实施方法，由于第一封隔组件30包括固定装置和第一封隔器，通过将第一封隔组件30设置在第二封隔组件40的上方，这样不仅能够起到分隔作用，还能够对第一封隔组件30处的油管20起到较好的锚定作用，因而不需要额外设置锚定件，减少了油管锚定装置和油管伸缩补偿装置，减少了井下工件数量，进而减少了井下漏点的出现，避免了漏失现象。因此，采用本发明提供的预压缩分层注气管柱实施方法能够解决现有技术中的分层注气管柱实施方法因所需要的井下工具较多而导致容易发生漏失的技术问题。

本实施例中取消了现有技术中的伸缩管，进一步减少了井下工具数量，进而减少了井下漏点的出现。同时，为了补偿油管20的收缩量，本实施例中增加第一封隔组件30至油管20的靠近井口一端处的油管20的长度，以避免第一封隔组件30发生向上偏移。具体的，实施方法还包括：根据油井深度和油管20的预伸缩量确定油管20的长度。

在本实施例中，根据油井深度和油管20的预伸缩量确定油管20的长度，第一封隔组件30至油管20的靠近井口的一端的管段为油管20的第一管段。具体包括：根据油井深度、注气量以及注气压力确定第一管段的预伸缩量，以保证该与伸缩量能够满足使用需求。具体的，为了避免第一封隔组件30的位置发生向上偏移，本实施例中应使油管20的预伸缩量大于或等于第一封隔组件30至油管20的靠近井口一端处的管段的收缩量。

本实施例中第一封隔组件30至油管20的靠近井口一端处的管段的收缩量计算如下：

在注水或注气作用下，会产生鼓胀效应，使第一管段缩短，则油管的第一管段轴向变形为L(s)，m：

式中：μ——泊松比，钢材取0.3；

ro——油管外半径，m；

ri——油管内半径，m；

Po——油管环空压力，Pa；

Pi——油管内压力，Pa；

s——油管长度，m。

在温度作用条件下使第一管段缩短(注入流体相比于地层温度低)，设第一管段上s处的温度为T(s)，初始温度为T0(s)，材料的热膨胀系数为α(取为1.26x10-5m/℃)，则因温度变化所引起的伸长：

油管20的第一管段的预伸缩量为L，L＝L(s)+L₄(s)。

具体的，在封隔器下深1300m，注入温度20℃，井底温度45℃，注气压力为20MPa，注气量为10000方/天的条件下，依据以上两个公式计算第一管段的鼓胀收缩量L(s)为7.9cm，热收缩量L₄(s)为1.7cm，总收缩量L为9.6cm。同样注水压力20MPa，注水量为80方/天条件下，第一管段的鼓胀收缩量为17.3cm，热收缩量为8.1cm，总收缩量为25.4cm。在注水注气量小于125：1情况下，明显看出注水情况下管柱收缩量更大。即在注水注气量小于125：1情况下，管柱只需要满足最苛刻注水情况即可满足全部工况条件。

封隔器下深1300m条件下，不同井口注入压力、注水量条件下，第一管段的鼓胀收缩量、热收缩量分别如下表所示：

具体的，将安装了第一封隔组件30、第二封隔组件40以及注入结构50后的油管20放入油井的套管内，具体包括：油管20包括地下管段和预埋管段，预埋管段的长度大于或等于油管20的预伸缩量。首先将第一封隔组件30、第二封隔组件40以及注入结构50安装在地下管段上。随后在油管20的远离第一封隔组件30的一端与油管挂70连接，修井机一直吊着油管挂70，再将油管20的地下管段放入套管内，这样预埋管段位于地面上方。随后进行打压座封，以使第一封隔组件30和第二封隔组件40座封稳定，同时第一封隔组件30通过固定装置能够牢靠固定在套管上。待座封完毕后，继续将油管20下放，使预埋管段在第一封隔组件30以上的油管20的重力作用下能够顺利放入在套管内。

在本实施例中，在井口处还设置有大四通60，套管设置在大四通60内，通过采油树80控制预埋管道在重力作用下缓慢下放直入井内，直至油管挂70座入到大四通60的上法兰面上，此时，整体的管柱结构入井完成。本实施例中的管柱结构具体包括：油管20、第一封隔组件30、第二封隔组件40和注入结构50。

为了更好地进行固定，本实施例中将固定装置设置为卡瓦，卡瓦设置在第一封隔器的周缘，通过卡瓦将第一封隔器安装在油管20上。优选的，可以将第一封隔组件30选为Y441封隔器，Y441封隔器上设置有双向卡瓦以进行固定支撑。

具体的，第二封隔组件40包括第二封隔器。可以将第一封隔器设置为压缩式封隔器，或者将第二封隔器设置为压缩式封隔器，或者同时将第一封隔器和第二封隔器均设置为压缩式封隔器。本实施例中同时将第一封隔器和第二封隔器均设置为压缩式封隔器，采用这样的设置，通过第一封隔器和器和第二封隔器能够更好地起到封隔作用。优选的，可以将第二封隔组件40选为Y341封隔器。

具体的，在执行将安装了第一封隔组件30、第二封隔组件40以及注入结构50后的油管20放入油井的套管内步骤之前，实施方法还包括：将封堵件安装在油管20的远离井口的一端。采用这样的设置，该封堵件能够对油管20的端部进行密封，避免其他杂物从端部进入油管20内部。

具体的，油管20包括多个顺次连通的连接段。为了保证连接段的密封良好，相邻两个连接段之间通过密封结构进行密封。

为了使连接段之间的密封效果更好，本实施例中相邻两个连接段之间通过螺纹脂进行密封，该螺纹脂能够起到良好的气密封作用。

具体的，每个油层10内均设置有一个注入结构50，封隔器的数量与注入结构50的数量相同，通过该注入结构50能够向不同的油层10内注入水或气体。

具体的，注入结构50包括配气器或配水器，通过配气器能够向不同的油层10内注入气体，通过配水器可以向不同的油层10内注入水。该注入结构50也可为两用结构，既能实现注水节流，又能实现注气节流。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是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，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种预压缩分层注气管柱实施方法，其特征在于，所述实施方法包括：

将至少一个第一封隔组件(30)安装在油管(20)上，将至少一个第二封隔组件(40)安装在所述油管(20)上，所述第一封隔组件(30)设置在所述第二封隔组件(40)的上方，通过所述第一封隔组件(30)和所述第二封隔组件(40)封隔多个油层，所述第一封隔组件(30)包括固定装置和第一封隔器，所述第一封隔器通过所述固定装置固定在所述油管(20)上；

将多个注入结构(50)间隔安装在所述油管(20)上，且多个所述注入结构(50)与多个所述油层对应设置；

将安装了所述第一封隔组件(30)、所述第二封隔组件(40)以及所述注入结构(50)后的油管(20)放入油井的套管内。

2.根据权利要求1所述的预压缩分层注气管柱实施方法，其特征在于，在将所述第一封隔组件(30)和所述第二封隔组件(40)安装在所述油管(20)上之前，所述实施方法还包括：

根据油井深度和所述油管(20)的预伸缩量确定所述油管(20)的长度。

3.根据权利要求2所述的预压缩分层注气管柱实施方法，其特征在于，根据油井深度和所述油管(20)的预伸缩量确定所述油管(20)的长度，所述第一封隔组件(30)至所述油管(20)的靠近井口的一端的管段为所述油管(20)的第一管段，具体包括：

根据油井深度、注气量以及注气压力确定所述第一管段的预伸缩量。

4.根据权利要求3所述的预压缩分层注气管柱实施方法，其特征在于，在注水或注气作用下，所述油管(20)的第一管段的轴向变形为L(s)：

其中，μ为泊松比，钢材取0.3；r_o为所述第一管段的外半径；r_i为所述第一管段的内半径；P_o为所述第一管段的环空压力；P_i为所述第一管段内的压力；s为所述第一管段的长度；

在温度作用下，所述油管(20)的第一管段的轴向变形为L₄(s)：

其中，T(s)为所述第一管段上的温度，T₀(s)为所述第一管段的初始温度，α为所述第一管段的材料的膨胀系数；

所述油管(20)的第一管段的预伸缩量为L：

L＝L(s)+L₄(s)。

5.根据权利要求2所述的预压缩分层注气管柱实施方法，其特征在于，将安装了所述第一封隔组件(30)、所述第二封隔组件(40)以及所述注入结构(50)后的油管(20)放入油井的套管内，具体包括：

所述油管(20)包括地下管段和预埋管段，将所述第一封隔组件(30)、所述第二封隔组件(40)以及所述注入结构(50)安装在所述地下管段上；

将所述地下管段放入所述套管内，所述预埋管段位于地面上方；

将所述预埋管段放入在所述套管内。

6.根据权利要求1所述的预压缩分层注气管柱实施方法，其特征在于，所述固定装置为卡瓦，通过所述卡瓦将所述第一封隔器安装在所述油管(20)上。

7.根据权利要求1所述的预压缩分层注气管柱实施方法，其特征在于，在执行将安装了所述第一封隔组件(30)、所述第二封隔组件(40)以及所述注入结构(50)后的油管(20)放入油井的套管内步骤之前，所述实施方法还包括：

将封堵件安装在所述油管(20)的远离井口的一端。

8.根据权利要求1所述的预压缩分层注气管柱实施方法，其特征在于，所述油管(20)包括多个顺次连通的连接段，相邻两个所述连接段之间通过密封结构进行密封。

9.根据权利要求8所述的预压缩分层注气管柱实施方法，其特征在于，相邻两个所述连接段之间通过螺纹脂进行密封。

10.根据权利要求1所述的预压缩分层注气管柱实施方法，其特征在于，每个油层内均设置有一个所述注入结构(50)，所述封隔器的数量与所述注入结构(50)的数量相同。

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