CN112246421A - 一种快速筛选低密度调堵球的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种快速筛选低密度调堵球的装置及方法。该装置包括：循环水池上设有漏斗，调堵球适于通过漏斗的出料口进入循环水池内，出料口的下方设有用于降低调堵球进入循环水池内的移动速度的挡板，水泵与循环水池相连通，水泵用于驱动循环水池内的液体沿第一方向流动，筛选隔板可移动地设置在循环水池内，筛选隔板上设有第一回收网，第一回收网用于收集调堵球的密度符合要求的调堵球。本发明的快速筛选低密度调堵球的装置具有工作效率高，能够一次筛选出足够多符合要求的调堵球。简单易操作，能够精确的筛选出密度与注入液体相等的调堵球，误差小于千分之五，同时也可以精确控制筛选出来的调堵球的密度范围。
Description
技术领域
本发明涉及油田开发技术领域，具体涉及一种快速筛选低密度调堵球的装置及方法。
背景技术
油田在开发过程中，通常会通过注水井把水注入地层，保持和恢复油藏的压力，利用水把油藏内的原油驱替出来。通常情况下，一个整块的油藏在纵向上又分为许多个油层，一口注水井通常会同时向几个油层注水，但是油层不是均质的，有的油层渗透率高，有的油层渗透率低，在注水过程中，高渗透层中的油更容易被水驱替着向油井运移，随着注水时间的延长，注入水首先会从高渗透层进入油井，这个时候，在高渗透层里，注入水从水井到油井的阻力会变得越来越小，注水井中的水进入高渗透层的数量也会越来越多，这就导致高渗透层里的原油越来越多的被驱替出来，高渗透层里的剩余油越来越少，使得注入水在高渗透层里的流动阻力进一步降低，有更多的注入水进入高渗透层，而高渗透层里剩余油已经很少了，这就导致绝大多数注入水从流动阻力小的高渗透层直接进入油井，而无法发挥驱替原油的作用，中、低渗透层里面的原油，由于很少有注入水进入，因此里面的原油也很少被水驱替出来。为了使注入水少进入剩余油少的高渗透层，更多的进入剩余油多的中、低渗透层，油田通常采用调剖技术。
调剖是指从注水井进行的封堵高渗透层的作业，可以调整注水层段的吸水剖面，把高渗透层堵住，让水少进入高渗透层，而多进入中、低渗透层，从而把中、低渗透层里面的原油驱替出来。
目前，油田通常采用化学方法进行调剖，化学方法进行调剖就是将化学剂注入地层中，让注入的化学剂在地层中起反应，生成沉淀、凝胶等物质来堵塞高渗透层，使水进入高渗透层的阻力变大，从而流向中、低渗透层，把中、低渗透层里面的原油驱替出来。但是化学调剖的方法具有化学剂用量大、工作量大、药剂费用高、存在环境污染隐患等缺陷。
所以近年来，投球调剖技术得到了较快地发展，该工艺是将由特殊材料和工艺制成的聚合物调堵球随注入水一起进入到注水井里面，注入水携带着调堵球，向地层内流动，因为高渗透层的渗透率高，对水的阻力小，所以水流向高渗透层的量更多，速度更快，调堵球会随着水优先往高渗透层移动，到达炮眼处时，水进入高渗透层，调堵球由于直径比炮眼略大会卡在炮眼处将炮眼堵住，使注入水进不了高渗透层，达到堵塞高渗透层的目的。
投球调剖成功的关键是，选择密度合适的调堵球，使得调堵球能稳定的悬浮在注入水中，随着注入水流向高渗透层然后吸附在炮眼上，将炮眼堵住。
目前，选择调堵球的方法有2种：第一种是先测量注入水的密度，然后再生产与注入水密度大小一致的调堵球，该方法存在的不足是生产效率低，先测量注入水的密度，再生产调堵球，需要较长的生产时间，而且实际工业化生产的时候，不可避免的会存在一定的误差，很难批量生产出密度完全符合要求的调堵球；
第二种是事先生产出一定密度范围的调堵球，再根据目标井注入水的密度，筛选出符合条件的调堵球，该方法存在的不足是由于球与水的密度精度要控制在千分之五以内，所以需要用精密天平对调堵球逐个测量密度，当现场需要的调堵球数量较多时，筛选球耗时将很长。
因此，研发一种快速筛选低密度调堵球的装置及方法用于解决上述技术问题中的至少一种成为一种必需。
发明内容
本发明的目的是提供一种快速筛选低密度调堵球的装置，以便于收集密度符合要求的调堵球。
本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：
本发明提供一种快速筛选低密度调堵球的装置，包括：
循环水池，所述循环水池上设有漏斗，所述调堵球适于通过所述漏斗的出料口进入所述循环水池内，所述出料口的下方设有用于降低所述调堵球进入所述循环水池内的移动速度的挡板；
水泵，所述水泵与所述循环水池相连通，所述水泵用于驱动所述循环水池内的液体沿第一方向流动；
筛选隔板，所述筛选隔板可移动地设置在所述循环水池内，所述筛选隔板上设有第一回收网，所述第一回收网用于收集所述调堵球的密度符合要求的所述调堵球。
在本发明的一些实施例中，还包括用于收拾所述调堵球的密度不符合要求的所述调堵球的第二回收网，所述第二回收网设置在所述循环水池上，所述第一回收网位于所述第二回收网和所述出料口之间。
在本发明的一些实施例中，所述筛选隔板具有中心位置，所述筛选隔板的上下两端均可在所述循环水池内沿上下方向移动以调节所述筛选隔板的上下两端与所述中心位置之间的距离。
在本发明的一些实施例中，所述中心位置与所述出料口正对设置。
本发明还提供一种采用上述实施例所述的快速筛选低密度调堵球的装置筛选调堵球的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、启动所述水泵，以使所述循环水池内的所述液体沿所述第一方向流动；
S2、将所述调堵球投放到所述漏斗内，以使所述调堵球从所述出料口进入所述循环水池内，其中，密度与所述液体的密度相等的部分所述调堵球悬浮在所述液体中，密度比所述液体的密度小的部分所述调堵球上浮，密度比所述液体的密度大的部分所述调堵球下沉；
S3、分别调节所述筛选隔板的上下两端在所述循环水池内的位置，以使所述第一回收网收集密度与所述液体的密度相等的部分所述调堵球。
在本发明的一些实施例中，在所述调堵球在所述循环水池内沿第一方向移动时，所述调堵球在所述循环水池内垂直方向上的移动距离为S球；
其中，当部分所述调堵球为S球＝0时，该部分所述调堵球的密度与所述液体的密度相等为符合要求的所述调堵球。
在本发明的一些实施例中，所述调堵球的密度为ρ球，所述液体的密度为ρ水，当部分所述调堵球的所述ρ球为T％ρ水时，该部分所述调堵球为符合要求的所述调堵球，该部分所述调堵球的S球＝X，其中T为常数。
在本发明的一些实施例中，所述调堵球在上浮过程中受力情况如下：
式1；ΔF＝f浮-G重-f阻
f阻＝6πηrv球
ΔF＝ma
所以所述调堵球的上浮加速度为；
式2；
式3；ν球≈at
式4；
式5；
式6；
由此算出所述调堵球上浮时所述调堵球的位移X；
其中；ΔF——所述调堵球受到的合力，单位为N；
f浮——所述调堵球受到的水的浮力，单位为N；
G熏——所述调堵球自身的重力，单位为N；
ρ水——所述液体的密度，单位为g/cm3；
ρ球——所述调堵球的密度，单位为g/cm3；
r——所述调堵球的半径，单位为cm；
η——所述液体的粘度，单位为mPa.S；
v球——所述调堵球上浮速度，单位为m/s；
m——所述调堵球的质量,单位为kg；
a——所述调堵球上浮过程中的加速度，单位为m/s2；
g——重力加速度，单位为9.8N/kg；
t——所述调堵球从漏斗的A端出口处移动至所述筛选隔板所用的时间，单位为s；
L——所述漏斗的A端出口处与所述筛选隔板之间的距离，单位为m；
S球——所述调堵球在时间t内，在垂直方向上的移动距离，单位为m。
在本发明的一些实施例中，所述调堵球在下沉过程中受力情况为ΔF＝G重-f浮-f阻；
f阻＝6πηrv球
ΔF＝ma
所以所述调堵球的下沉加速度为；
式2；
式3；v球≈at
式4；
式5；
式7；
由此算出所述调堵球下沉时所述调堵球的位移X。
在本发明的一些实施例中，所述ρ球在100.5％ρ水和99.5％ρ水之间时，该部分所述调堵球为符合要求的所述调堵球。
本发明的快速筛选低密度调堵球的装置的特点及优点是：1、具有工作效率高，本发明能够一次筛选出足够多符合要求的调堵球。2、简单易操作、本发明主要由水泵、循环水池、筛选隔板、回收网等组成，简单易操作。3、测量准确性高、本发明能够精确的筛选出密度与注入液体相等的调堵球，误差小于千分之五，同时也可以精确控制筛选出来的调堵球的密度范围。
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所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。
图1为根据本发明实施例的快速筛选低密度调堵球的装置的示意图；
附图标号说明：
1、水泵；
2、漏斗；
3、挡板；
4、筛选隔板；41、第一回收网；
5、调堵球；
6、循环水池；61、第二回收网。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，本发明提供了一种快速筛选低密度调堵球5的装置，包括：循环水池6，所述循环水池6上设有漏斗2，所述调堵球5适于通过所述漏斗2的出料口进入所述循环水池6内，所述出料口的下方设有用于降低所述调堵球5进入所述循环水池6内的移动速度的挡板3；水泵1，所述水泵1与所述循环水池6相连通，所述水泵1用于驱动所述循环水池6内的液体沿第一方向流动；筛选隔板4，所述筛选隔板4可移动地设置在所述循环水池6内，可以理解的是，筛选隔板4设置在循环水池6内，筛选隔板4的上下两端可移动，以调节筛选隔板4上进口的开口大小，因为筛选隔板4的中心位置固定不变，筛选隔板4的上下两端可以分别移动，使得筛选隔板4的宽度(即上下两端之间的距离)不是一个定值。所述筛选隔板4上设有第一回收网41，所述第一回收网41用于收集所述调堵球5的密度符合要求的所述调堵球5。
可以理解的是，由于调堵球5的密度与液体的密度有差异，从而调堵球5随液体流动的过程中，调堵球5会出现悬浮、上浮、下沉3种情况，此时可以根据需要选择符合要求的调堵球5，可使第一回收网41在筛选隔板4上进口在符合要求的调堵球5的移动轨迹上，进而使得符合要求的调堵球5在移动时进入到第一回收网41，以实现多个符合要求的调堵球5的同时收集。
同时，通过将挡板3设置在漏斗2的出料口的下方，从而当调堵球5从出料口流出时，挡板3可以对移动的调堵球5进行阻拦，尽量减小调堵球5进入循环水池6内的初始速度，以使该初始速度接近于零，进而保证调堵球5在随着液体流动的过程中能更精准地根据密度不同出现悬浮、上浮、下沉现象，使得第一回收网41收集到的符合要求的调堵球5更精准。
需要说明的是，该液体可以是待调剖的注水井的水样，以保证投球调剖时，调堵球5可以更好地封堵炮眼。
还需要说明的是，水泵1的进水口可以通过第一管道与循环水池6的下端相连通，水泵1的出水口可以通过第二管道与循环水池6的上端相连通，从而开启水泵1，以使循环水池6内下方的水在循环水池6内的上方流动，其中靠近漏斗2的一端为A端，远离漏斗2的一端为B端，该第一方向可以是从A端流向B端。同时可以通过调节水泵1的排量，从而达到控制液体的流动速度，以模拟井内的液体流速。
投球调剖相比化学调剖工艺，投球调剖技术有以下优点：①投球调剖工艺简单，现场工作量小，不需要使用水泥车，配液罐等专门的设备，只需要2个人、一把管钳就能配合完成；②不使用大量的化学剂，不污染环境和地层，需要调整时可通过洗井将球洗出；③不受注入水矿化度和地层温度的影响，高矿化度和高温都会使化学调剖的有效期缩短，甚至失效，而调堵球5不受矿化度和温度等因素的影响；④与化学调剖相比，工艺灵活性好，风险性低；⑤费用低，单井调剖费用平均约5万元。
根据本发明的快速筛选低密度调堵球5的装置，1、具有工作效率高，本发明能够一次筛选出足够多符合要求的调堵球5。2、简单易操作、本发明主要由水泵1、循环水池6、筛选隔板4、回收网等组成，简单易操作。3、测量准确性高、本发明能够精确的筛选出密度与注入液体相等的调堵球5，误差小于千分之五，同时也可以精确控制筛选出来的调堵球5的密度范围。
在本发明的一些实施例中，还包括用于收拾所述调堵球5的密度不符合要求的所述调堵球5的第二回收网61，所述第二回收网61设置在所述循环水池6上，所述第一回收网41位于所述第二回收网61和所述出料口之间。由此，便于收集不符合要求的调堵球5。
在本发明的一些实施例中，所述筛选隔板4具有中心位置，所述筛选隔板4的上下两端均可在所述循环水池6内沿上下方向移动以调节所述筛选隔板4的上下两端与中心位置之间的距离。进而可将筛选隔板4上的进口设置在该中心位置，保证符合要求的调堵球5进入到第一回收网41。
在本发明的一些实施例中，所述中心位置与所述出料口正对设置。由此，以使调堵球5在移动时进入到第一回收网41，以实现多个符合要求的调堵球5的同时收集。
本发明还提供一种采用上述实施例所述的快速筛选低密度调堵球5的装置筛选调堵球5的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、启动所述水泵1，以使所述循环水池6内的所述液体沿所述第一方向流动；
S2、将所述调堵球5投放到所述漏斗2内，以使所述调堵球5从所述出料口进入所述循环水池6内，其中，密度与所述液体的密度相等的部分所述调堵球5悬浮在所述液体中，密度比所述液体的密度小的部分所述调堵球5上浮，密度比所述液体的密度大的部分所述调堵球5下沉；
S3、分别调节所述筛选隔板4的上下两端在所述循环水池6内的位置，以使所述第一回收网41收集密度与所述液体的密度相等的部分所述调堵球5。
根据本发明的筛选调堵球5的方法，1、具有工作效率高，本发明能够一次筛选出足够多符合要求的调堵球5。2、简单易操作、本发明主要由水泵1、循环水池6、筛选隔板4、回收网等组成，简单易操作。3、测量准确性高、本发明能够精确的筛选出密度与注入液体相等的调堵球5，误差小于千分之五，同时也可以精确控制筛选出来的调堵球5的密度范围。
在本发明的一些实施例中，在所述调堵球5在所述循环水池6内沿第一方向移动时，所述调堵球5在所述循环水池6内垂直方向上的移动距离为S球；
其中，当部分所述调堵球5为S球＝0时，该部分所述调堵球5的密度与所述液体的密度相等为符合要求的所述调堵球5。
在本发明的一些实施例中，所述调堵球5的密度为ρ球，所述液体的密度为ρ水，当部分所述调堵球5的所述ρ球为T％ρ水时，该部分所述调堵球5为符合要求的所述调堵球5，该部分所述调堵球5的S球＝X，其中T为常数。
在本发明的一些实施例中，所述调堵球5在上浮过程中受力情况如下：
式1；ΔF＝f浮-G重-f阻
f阻＝6πηrv球
ΔF＝ma
所以所述调堵球5的上浮加速度为；
式2；
式3；v球≈at
式4；
式5；
式6；
由此算出所述调堵球5上浮时所述调堵球5的位移X；进而，根据该X移动筛选隔板4，既上浮时可以移动筛选隔板4的上端以使流动中的调堵球5可以移动至第一回收网41中，从而便于对符合要求的调堵球5的收集。
其中；ΔF——所述调堵球5受到的合力，单位为N；
f浮——所述调堵球5受到的水的浮力，单位为N；
G熏——所述调堵球5自身的重力，单位为N；
ρ水——所述液体的密度，单位为g/cm3；
ρ球——所述调堵球5的密度，单位为g/cm3；
r——所述调堵球5的半径，单位为cm；
η——所述液体的粘度，单位为mPa.S；
v球——所述调堵球5上浮速度，单位为m/s；
m——所述调堵球5的质量,单位为kg；
a——所述调堵球5上浮过程中的加速度，单位为m/s2；
g——重力加速度，单位为9.8N/kg；
t——所述调堵球5从漏斗2的A端出口处移动至所述筛选隔板4所用的时间，单位为s；
L——所述漏斗2的A端出口处与所述筛选隔板4之间的距离，单位为m；
S球——所述调堵球5在时间t内，在垂直方向上的移动距离，单位为m。
在本发明的一些实施例中，所述调堵球5在下沉过程中受力情况为ΔF＝G重-f浮-f阻；
f阻＝6πηrν球
ΔF＝ma
所以所述调堵球5的下沉加速度为；
式2；
式3；v球≈at
式4；
式5；
式7；
由此算出所述调堵球5下沉时所述调堵球5的位移X。由此，根据该X移动筛选隔板4，既下沉时可以移动筛选隔板4的下端以使流动中的调堵球5可以移动至第一回收网41中，从而便于对符合要求的调堵球5的收集。
在本发明的一些实施例中，所述ρ球在100.5％ρ水和99.5％ρ水之间时，该部分所述调堵球5为符合要求的所述调堵球5。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种快速筛选低密度调堵球的装置，其特征在于，包括：
循环水池，所述循环水池上设有漏斗，所述调堵球适于通过所述漏斗的出料口进入所述循环水池内，所述出料口的下方设有用于降低所述调堵球进入所述循环水池内的移动速度的挡板；
水泵，所述水泵与所述循环水池相连通，所述水泵用于驱动所述循环水池内的液体沿第一方向流动；
筛选隔板，所述筛选隔板可移动地设置在所述循环水池内，所述筛选隔板上设有第一回收网，所述第一回收网用于收集所述调堵球的密度符合要求的所述调堵球。
2.根据权利要求1所述的快速筛选低密度调堵球的装置，其特征在于，还包括用于收拾所述调堵球的密度不符合要求的所述调堵球的第二回收网，所述第二回收网设置在所述循环水池上，所述第一回收网位于所述第二回收网和所述出料口之间。
3.根据权利要求1所述的快速筛选低密度调堵球的装置，其特征在于，所述筛选隔板具有中心位置，所述筛选隔板的上下两端均可在所述循环水池内沿上下方向移动以调节所述筛选隔板的上下两端与所述中心位置之间的距离。
4.根据权利要求3所述的快速筛选低密度调堵球的装置，其特征在于，所述中心位置与所述出料口正对设置。
5.一种采用权利要求1至4中任一项所述的快速筛选低密度调堵球的装置筛选调堵球的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、启动所述水泵，以使所述循环水池内的所述液体沿所述第一方向流动；
S2、将所述调堵球投放到所述漏斗内，以使所述调堵球从所述出料口进入所述循环水池内，其中，密度与所述液体的密度相等的部分所述调堵球悬浮在所述液体中，密度比所述液体的密度小的部分所述调堵球上浮，密度比所述液体的密度大的部分所述调堵球下沉；
S3、分别调节所述筛选隔板的上下两端在所述循环水池内的位置，以使所述第一回收网收集密度与所述液体的密度相等的部分所述调堵球。
6.根据权利要求5所述的筛选调堵球的方法，其特征在于，在所述调堵球在所述循环水池内沿第一方向移动时，所述调堵球在所述循环水池内垂直方向上的移动距离为S球；
其中，当部分所述调堵球为S球＝0时，该部分所述调堵球的密度与所述液体的密度相等为符合要求的所述调堵球。
7.根据权利要求6所述的筛选调堵球的方法，其特征在于，所述调堵球的密度为ρ球，所述液体的密度为ρ水，当部分所述调堵球的所述ρ球为T％ρ水时，该部分所述调堵球为符合要求的所述调堵球，该部分所述调堵球的S球＝X，其中T为常数。
8.根据权利要求7所述的筛选调堵球的方法，其特征在于，所述调堵球在上浮过程中受力情况如下：
式1；ΔF＝f浮-G重-f阻
f阻＝6πηrν球
ΔF＝ma
所以所述调堵球的上浮加速度为；
式2；
式3；v球≈at
式4；
式5；
式6；
由此算出所述调堵球上浮时所述调堵球的位移X；
其中；ΔF——所述调堵球受到的合力，单位为N；
f浮——所述调堵球受到的水的浮力，单位为N；
G熏——所述调堵球自身的重力，单位为N；
ρ水——所述液体的密度，单位为g/cm3；
ρ球——所述调堵球的密度，单位为g/cm3；
r——所述调堵球的半径，单位为cm；
η——所述液体的粘度，单位为mPa.S；
v球——所述调堵球上浮速度，单位为m/s；
m——所述调堵球的质量,单位为kg；
a——所述调堵球上浮过程中的加速度，单位为m/s2；
g——重力加速度，单位为9.8N/kg；
t——所述调堵球从漏斗的A端出口处移动至所述筛选隔板所用的时间，单位为s；
L——所述漏斗的A端出口处与所述筛选隔板之间的距离，单位为m；
S球——所述调堵球在时间t内，在垂直方向上的移动距离，单位为m。
9.根据权利要求8所述的筛选调堵球的方法，其特征在于，所述调堵球在下沉过程中受力情况为ΔF＝G重-f浮-f阻；
f阻＝6πηrv球
ΔF＝ma
所以所述调堵球的下沉加速度为；
式2；
式3；v球≈at
式4；
式5；
式7；
由此算出所述调堵球下沉时所述调堵球的位移X。
10.根据权利要求7所述的筛选调堵球的方法，其特征在于，所述ρ球在100.5％ρ水和99.5％ρ水之间时，该部分所述调堵球为符合要求的所述调堵球。
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| CN202011103514.1A CN112246421A (zh) | 2020-10-15 | 2020-10-15 | 一种快速筛选低密度调堵球的装置及方法 |
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