CN112240180A - 注水管 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种注水管，包括筒状的管体，在所述管体的侧壁上构造有沿径向方向贯穿所述管体的流通孔，所述注水管还包括第一振动器，所述第一振动器构造为能使由所述流通孔离开所述注水管的流体具有第一振动，所述注水管还包括第二振动器，所述第二振动器构造为能使由所述流通孔离开所述注水管的流体具有第二振动，所述第一振动的频率比所述第二振动的频率高。通过这种注水管可有效地提高油田的采收率。
Description
技术领域
本发明涉及井下注水增产技术领域，特别是涉及一种注水管。
背景技术
低渗透油藏在我国的储量丰富，但其自然产能很低，所以对低渗透油藏的合理开发成为了目前油田技术研究中的主要工作。注水开发是国内外油田普遍采用的开发方式之一。通过向储层内注水，可补充油层能量、保持油层压力，以此来提高原油的采收率。
目前的注水技术通常是将恒定的高压水流注向地层。由于油层具有非均质性，因此长期的注水一般会形成注水通道。注水通道处的局部采收率会较高，然而远离注水通道处的采收率非常低。因此，目前的注水技术对油田的采收率的提高所起到的作用较为有限。
因此，需要一种能够更加有效地提高油田采收率的装置。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种用于有效地提高油田采收率的注水管。
根据本发明提出了一种注水管，包括筒状的管体，在所述管体的侧壁上构造有沿径向方向贯穿所述管体的流通孔，所述注水管还包括第一振动器，所述第一振动器构造为能使由所述流通孔离开所述注水管的流体具有第一振动，所述注水管还包括第二振动器，所述第二振动器构造为能使由所述流通孔离开所述注水管的流体具有第二振动，所述第一振动的频率比所述第二振动的频率高。
上述注水管可下入到井筒内，使得管体上的流通孔与储层相对。通过第一振动器产生频率较高的第一振动，该第一振动可在井筒周围产生强烈的压力脉动和空化作用。这些作用能直接作用于炮眼和近井筒储层，从而能改善地层流体的流动性和岩石的渗透性，从而接触地层堵塞，并由此提高注水量。通过第二振动器产生频率较低的第二振动，该第二振动可对储层及孔隙介质内的油水产生较强的冲击振动力，使波及到的储层岩石及流体以非常大的加速度进行激烈振动，从而起到疏导和增加地层孔隙的作用，并且该作用能有效传递到远井筒储层中。这非常有利于提高地层的渗透率，达到一系列的解堵、增渗、强化采油及增注的目的。另外，非常重要的是，在第一振动和第二振动均赋予管体内的流体之后，该流体通过流通孔而注向储层。这两种频率的叠加非常有利于强化对地层的作用。一方面，低频波携高频波在储层中产生流体冲击和振荡。另一方面，高频波借助低频波的能量可有效地强化解堵、增渗的目的。经由此，通过上述注水管进行注水后的油井能够有效地提高采收率。
在一个实施例中，所述第一振动器包括第一振动产生单元，所述第一振动产生单元构造为筒状的振动主体，所述主体的轴线与所述管体的轴线彼此平行，所述振动主体包括从上到下依次相连的第一主体段、第二主体段和第三主体段，所述第二主体段的内径比所述第一主体段和所述第三主体段的内径小，以在所述第二主体段处形成缩颈。
在一个实施例中，所述振动主体还包括第四主体段，所述第四主体段连接在所述第二主体段和所述第三主体段之间，所述第四主体段的内径大于所述第二主体段的内径并小于所述第三主体段的内径。
在一个实施例中，所述第一振动器还包括设置在所述管体内的通道体，在所述通道体上构造有沿所述管体的轴向方向延伸的多个流通通道，所述多个流通通道彼此间隔开，在各个所述流通通道内均设置有相应的所述第一振动产生单元。
在一个实施例中，所述通道体构造有4个所述流通通道，4个所述流通通道在所述通道体上均匀布置。
在一个实施例中，所述第二振动器包括第二振动产生单元，在所述第二振动产生单元与所述流通孔之间构造有沿径向方向延伸的隔板，在所述隔板上形成有沿所述管体的轴向方向贯穿所述隔板的传递孔，其中，所述第二振动产生单元构造为能产生所述第二振动，所述第二振动通过所述传递孔而朝所述流通孔传递。
在一个实施例中，所述第二振动产生单元包括放电器，所述放电器构造为能进行脉冲放电，以产生所述第二振动。
在一个实施例中，所述放电器还构造为能产生热量。
在一个实施例中，所述第一振动器设置在所述流通孔之上的所述管体内，和/或所述第二振动器设置在所述流通孔之下的所述管体内。
在一个实施例中，所述管体包括第一段和通过接箍连接在所述第一段之下的第二段，所述流通孔和所述第一振动器设置在所述第一段处，所述第二振动器设置在所述第二段处。
与现有技术相比，本发明的优点在于：上述注水管可下入到井筒内，使得管体上的流通孔与储层相对。通过第一振动器产生频率较高的第一振动，该第一振动可在井筒周围产生强烈的压力脉动和空化作用。这些作用能直接作用于炮眼和近井筒储层，从而能改善地层流体的流动性和岩石的渗透性，从而接触地层堵塞，并由此提高注水量。通过第二振动器产生频率较低的第二振动，该第二振动可对储层及孔隙介质内的油水产生较强的冲击振动力，使波及到的储层岩石及流体以非常大的加速度进行激烈振动，从而起到疏导和增加地层孔隙的作用，并且该作用能有效传递到远井筒储层中。这非常有利于提高地层的渗透率，达到一系列的解堵、增渗、强化采油及增注的目的。另外，非常重要的是，在第一振动和第二振动均赋予管体内的流体之后，该流体通过流通孔而注向储层。这两种频率的叠加非常有利于强化对地层的作用。一方面，低频波携高频波在储层中产生流体冲击和振荡。另一方面，高频波借助低频波的能量可有效地强化解堵、增渗的目的。经由此，通过上述注水管进行注水后的油井能够有效地提高采收率。
附图说明
在下文中参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
图1显示了根据本发明的一个实施方案的注水管的示意性结构图；
图2显示了图1中的注水管的局部结构示意图；
图3显示了图2中的注水管的截面图。
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
图1示意性地显示了根据本发明的一个实施方案的注水管100的结构以及其使用状态。
如图1所示，注水管100包括大体上为圆筒状的管体110。管体110从地面200处延伸到井筒300内。在管体110上构造有相应的流通孔，用以将管体110内的流体排出。如图1所示，使该流通孔对准储层400。由此，流体在排出时可射向储层400。图1中的附图标记500显示了从流通孔射向储层400的流体。
另外，注水管100还包括第一振动器130和第二振动器140。第一振动器130和第二振动器140可分别使管体110中的流体具备第一振动和第二振动。具备第一振动和第二振动的流体再通过流通孔而离开管体110并射向储层400。
优选地，第一振动器130为高频振动器。该第一振动器130设置在流通孔之上。由此，流体在流过第一振动器130时，能具备第一振动。该第一振动的频率例如可在上千赫兹到上万赫兹之间。
另外，还优选地，第二振动器140为低频振动器。该第二振动器140设置在流通孔之下。由此，该第二振动器140能为其上方的流体施加第二振动。该第二振动的频率例如为3-6次/分钟。第二振动的冲击波峰压力优选地可达到100MPa。这种第二振动可传递至储层400中，深度达到200m至5000m，优选为1000m至5000m。
此外，注水管100还包括套设在管体110外的封隔器120。在管体110下入到预期位置之后，该封隔器120处于要被注水的储层400之上。此时，可通过封隔器120而密封管体110与井筒300之间的环空，避免从流通孔射出的流体流向井口。
图2更加详细地显示了第一振动器130、第二振动器140和流通孔150的结构。
在图2所示的实施例中，管体110包括第一段111和第二段112。第一段111的下端与第二端112的上端对接，并通过套设在它们之外的接箍113而固定连接在一起。流通孔150构造于第一段111上，并沿着径向方向贯穿该第一段111。例如，多个流通孔150可在周向上彼此均匀地间隔开而布置在第一段111上。
如图2所示，第一振动器130包括设置在管体110的第一段111中的通道体131。在该通道体131上开设有流通通道132，流通通道132沿着管体110的轴向方向贯穿通道体131。例如，在图3中显示了设置有4个流通通道132的较优实施例。这4个流通通道彼此间隔开、均匀地布置在通道体131内。在各个流通通道132内可设置有相应的第一振动产生单元133。该第一振动产生单元133构造为大体上呈筒状的振动主体133，并至少包括内径较大的第一主体段134、内径较小的第二主体段135和内径较大的第三主体段137。由此，该振动主体133可形成为具有缩颈的形状。在流体离开该缩颈时，可产生自激压力激动，这种压力激动反馈回该缩颈，从而可在第二主体段135和第三主体段137之间的连接处形成反馈压力震荡。由此，可产生强烈的压力脉动和空化作用，即，产生第一振动。
优选地，在第二主体段135和第三主体段137之间还设置有第四主体段136，该第四主体段136的内径大于第二主体段135的内径而小于第三主体段137的内径。根据需要，在第二主体段135和第三主体段137之间还可设置更多的段，这些段通过台阶而连接在一起。
流体通过各个流通通道132的上端进入，再通过各个第一振动产生单元133，最后再经由各个流通通道132的下端离开，并由此彼此混合。这种结构能非常有效地为流体增压，进而能使所产生的振荡的频率更高。同时，流出各个流通通道132的流体的振荡的峰值可彼此叠加，以产生更高的峰值。由此，通过这种结构有利于形成更高频率、更高振幅的振荡。
如图2所示，第二振动器140设置在第二段112中。第二振动器140包括第二振动产生单元。该第二振动产生单元优选为电爆震单元。在这种情况下，第二振动产生单元包括由上到下依次设置的放电器144、能量控制器143、能量存储器142(优选为高聚能存储器)，以及电源141(优选为直流高压电源)。在放电器144之上还设置有隔板145，该隔板145处于放电器144和流通孔150之间。在隔板145上构造有沿轴向方向贯穿隔板145的传递孔。通过放电器144的放电而产生的第二振动可通过传递孔而向上传递。
优选地，通过第二振动器140还能产生大量的热量，使得其附近井筒周围的温度可高达5000℃左右。这种高温的环境也有利于提高近井筒储层的流体的流动性以及岩石的渗透性。
另外，优选地，第一振动器130与第二振动器140之间要间隔一定距离。由此，可避免第一振动器130产生的高频振动对第二振动器140造成损害。例如，第一振动器130和第二振动器140之间的距离不小于30cm。优选地，该距离可在1米至1.5米之间。
在本文中，第一振动器130和第二振动器140均设置在管体110内，并且它们所产生的振荡也在管体110内叠加，再一起通过流通孔150而离开管体110。根据实验，这种设置有利于获得两种振荡的较优的叠加。
注水管100的工作过程如下。一开始，流体能被注入管体110内，在穿过上述第一振动器130之后具备第一振动。由此，可使井筒附近的储层上的堵塞物剥离。然后，降低注入流体的压力，并打开第二振动器140。此时，通过第一振动器1340而流至流通孔150处的流体就可同时具备高频的第一振动和低频的第二振动。此后，该流体经由流通孔150离开管体110而进入到井筒300内，并由此射向储层400。同时具备高频的第一振动和低频的第二振动的流体既能够对近井筒储层产生作用，也可以对远井筒储层产生作用。这可改善地层流体的流动性和岩石的渗透性，解除地层堵塞，提高注水量；同时还可以将稳定压力注水变成波动压力注水,避免和减少机械杂质沉淀,稳定注水量,延长注水周期。由此，能够大面积地打通储层，以利于提高后续的采油效率。上述过程长期(例如，超过半年)作用于储层400，可有效地在储层中产生微裂缝，以提高渗流面积。在这种情况下，该油井的采收率可显著提高。
本发明的上述注水管100适用于许多种油井。例如，对于地产、低渗类油井，可通过上述振动(尤其是低频的第二振动)而使地层产生微裂缝，由此扩大、疏通孔隙，从而能提高储层的导油能力，以达到增产的目的。对于各种污染、堵塞的井，可通过振动来解除储层的堵塞，并疏通其中的液流通道，以达到增产的目的。对于高含水井，可通过振动来疏通死油区，以促使分散的油滴聚集，进而有利于剩余油的产出，以到达增油降水的目的。对于稠油井，可通过上述振动来扩大、疏通储层中的渗流通道，以降低井筒及其附近的液流阻力，降低原油粘度，以改善原油流动性能，从而达到提高油井产量的目的。对于非均质性严重的地层和吸水能力差的注水井，可通过有选择性地通过振动而处理吸水能力差的储层区域，以达到调整吸水剖面和改善注水效果的目的。
本发明的注水管100尤其适用于对已经开采过的井进行注水，以实现对油井的改造。由此，对于现有技术中已经看似难以继续开采的油井来说，可再次对其进行注水和开采。这是非常有意义的。
另外，上述注水井100的使用过程还可配合地面处的打桩。通过打桩可对近地面的储层(例如，100m至300m)产生额外的振动。由此进一步有利于解堵和增渗。
在应用注水井100的一个实施例中，在某油田选井18口，通过本发明的注水井100来进行注水操作。针对此，有16口井结果显著，另有2口井结果稍差。总的来看，该措施的有效率高达88.9％，可累计增注26545立方米的流体。平均到单井，增注量高达14.3立方米，单井增产可达3.5吨/天。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
Claims (10)
1.一种注水管，包括筒状的管体，在所述管体的侧壁上构造有沿径向方向贯穿所述管体的流通孔，
所述注水管还包括第一振动器，所述第一振动器构造为能使由所述流通孔离开所述注水管的流体具有第一振动，
所述注水管还包括第二振动器，所述第二振动器构造为能使由所述流通孔离开所述注水管的流体具有第二振动，
所述第一振动的频率比所述第二振动的频率高。
2.根据权利要求1所述的注水管，其特征在于，所述第一振动器包括第一振动产生单元，所述第一振动产生单元构造为筒状的振动主体，所述主体的轴线与所述管体的轴线彼此平行，所述振动主体包括从上到下依次相连的第一主体段、第二主体段和第三主体段，所述第二主体段的内径比所述第一主体段和所述第三主体段的内径小，以在所述第二主体段处形成缩颈。
3.根据权利要求2所述的注水管，其特征在于，所述振动主体还包括第四主体段，所述第四主体段连接在所述第二主体段和所述第三主体段之间，所述第四主体段的内径大于所述第二主体段的内径并小于所述第三主体段的内径。
4.根据权利要求2或3所述的注水管，其特征在于，所述第一振动器还包括设置在所述管体内的通道体，在所述通道体上构造有沿所述管体的轴向方向延伸的多个流通通道，所述多个流通通道彼此间隔开，在各个所述流通通道内均设置有相应的所述第一振动产生单元。
5.根据权利要求4所述的注水管，其特征在于，所述通道体构造有4个所述流通通道，4个所述流通通道在所述通道体上均匀布置。
6.根据权利要求1到5中任一项所述的注水管，其特征在于，所述第二振动器包括第二振动产生单元，在所述第二振动产生单元与所述流通孔之间构造有沿径向方向延伸的隔板，在所述隔板上形成有沿所述管体的轴向方向贯穿所述隔板的传递孔，其中，所述第二振动产生单元构造为能产生所述第二振动，所述第二振动通过所述传递孔而朝所述流通孔传递。
7.根据权利要求6所述的注水管，其特征在于，所述第二振动产生单元包括放电器，所述放电器构造为能进行脉冲放电，以产生所述第二振动。
8.根据权利要求7所述的注水管，其特征在于，所述放电器还构造为能产生热量。
9.根据权利要求1到8中任一项所述的注水管，其特征在于，所述第一振动器设置在所述流通孔之上的所述管体内，和/或所述第二振动器设置在所述流通孔之下的所述管体内。
10.根据权利要求9所述的注水管，其特征在于，所述管体包括第一段和通过接箍连接在所述第一段之下的第二段，所述流通孔和所述第一振动器设置在所述第一段处，所述第二振动器设置在所述第二段处。
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