CN112267880A - 一种水平井分段防砂控水管串及其设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水平井分段防砂控水管串及其设计方法，属于大型油气加工处理系统技术领域，该水平井分段防砂控水管串考虑了监测产水和控水设计，利用确定缓释量子示踪剂判断了产水井段，实现了自身控水的同时也为后期堵水作业提供了数据；该设计方法改变了以往一口井一套设计的方法，使得防砂控水管串合理防砂，均衡采液，控制水体局部推进。本发明公开的一种水平井分段防砂控水管串及其设计方法，解决了防砂筛管防砂与防堵塞之间矛盾，使得防砂和控水作业一体化设计，成本低，方法简单有效，改变了现有防砂和控水不能同时作业的缺点，提高控水效果、降低生产成本，具有显著的经济效益和社会效益。
Description
技术领域
本发明涉及大型油气加工处理系统技术领域，具体涉及一种水平井分段防砂控水管串及其设计方法。
背景技术
在油田的开发过程中，水平井段储层差异大，产液强度不均匀，出砂井见水快，易导致水体早期锥进。随着水平井水平段加长，边水底水锥进问题更加突出，部分出砂井开采初期含水率就很高了，造成目的储层动用程度不均、含水上升快、稳产期短。为了阻止产水，稳定产油，需要下入专门的机械装置或注入化学试剂实施控水和堵水作业，但现有的方法很难精准定位产水井段，堵水工艺复杂，效率，成本高等问题。此外，出砂井防砂设计中，一口井一套防砂设计，易造成防砂过渡或防砂失效。现有的管串是专门针对防砂、监测、控水和稳油等单一问题设计，多为只能单一解决分段防砂和控水的问题，不能解决现有管串设计综合实现分段防砂和控水等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水平井分段防砂控水管串及其设计方法，用以解决现有管串设计不能综合实现分段防砂和控水等问题。
本发明提供一种水平井分段防砂控水管串，包括储层、水平井、防砂管组件和若干个封隔器，所述水平井包括水平部和井口部，井口部和水平部由外向内连在一起并伸至所述水平井的水平部穿设至所述储层内；所述水平井的水平部及其周围的储层设置有控水实验段；所述防砂管组件包括内管、支撑颗粒层和外管，所述内管和所述外管的管壁上开设有滤孔，所述外管设置于所述控水实验段的井壁内，所述内管设置于所述外管内部，所述内管和所述外管之间填充固体颗粒形成所述支撑颗粒层；所述水平井的井口部设有输油管道，该输油管道的进口端与所述防砂管组件的内管出油端对接；若干个所述封隔器间隔设置所述防砂管组件的管壁上，将所述防砂管组件与所述控水实验段的井壁之间的环形空间分隔为相互独立且连续的第一封隔段、第二封隔段、…、第n封隔段，其中，n为大于1的自然数；所述支撑颗粒层填充的固体颗粒为支撑剂和缓释型量子示踪剂的混合物，所述第一封隔段、所述第二封隔段、…、所述第n封隔段内对应的所述防砂管组件内的支撑颗粒层内分别装设有第一支撑剂示踪剂混合物、第二支撑剂示踪剂混合物、…、第n支撑剂示踪剂混合物，所述第一支撑剂示踪剂混合物、所述第二支撑剂示踪剂混合物、…、所述第n支撑剂示踪剂混合物；其中，所述支撑剂为陶粒颗粒，所述缓释型量子示踪剂为水溶性量子示踪剂颗粒，第一支撑剂示踪剂混合物、第二支撑剂示踪剂混合物、…、第n支撑剂示踪剂混合物的缓释型示踪剂的类型及有效化学成分不同。
优选地，所述第一支撑剂示踪剂混合物、所述第二支撑剂示踪剂混合物、…、所述第n支撑剂示踪剂混合物内的缓释量子示踪剂的质量组分含量范围为10％至60％。
本发明还公开了一种水平井分段防砂控水管串的设计方法，用于设计上述的水平井分段防砂控水管串，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：确定控水实验段；
步骤S2：分析控水实验段的渗透率及分段设计；
步骤S3：防砂管组件的设计
步骤S4：安装防砂管组件2，并设置多个封隔段。
优选地，所述步骤S2包括以下步骤：
步骤S21：分析控水实验段的各位置的生产压差，并计算渗透率；
步骤S22：根据渗透率相近的井段划分为一段的原则，将控水实验段分为第一实验段、第二实验段、…、第n实验段，其中，n为大于1的自然数。
优选地，所述步骤S3包括以下步骤：
步骤S31：外管的设计；
步骤S32：内管的设计；
所述内管21的管壁开设有滤孔，分段设计内管的滤孔分布。
步骤S33：支撑颗粒层的设计。
优选地，所述步骤S31包括以下步骤：
步骤S311：根据第一实验段、第二实验段、…、第n实验段的长度分别将所述外管23分隔为第一分隔段、第二分隔段、…、第n分隔段，第一分隔段、第二分隔段、…、第n分隔段的长度分别与第一实验段、第二实验段、…、第n实验段的长度相等；
步骤S312：所述外管为管壁开设有滤孔的滤水管，通过在所述外管的管壁开设有滤孔开设来设计第一分隔段、第二分隔段、…、第n分隔段，第一分隔段、第二分隔段、…、第n分隔段的外管的过流面积，使之满足小产液强度对应大的过流面积、大产液强度对应小的过流面积的要求，以达到整个水平井段实现均衡产液的效果。
优选地，所述步骤S33包括以下步骤：
步骤S331：分别设计每个分隔段的缓释量子示踪剂的类型及用量，选择陶粒、石英砂或聚合物微球等颗粒作为支撑剂，分别将每个分隔段的缓释量子示踪剂和支撑剂进行混合，利用缓释量子示踪剂对相应封隔段的支撑剂颗粒的外表面进行超疏水处理，制作成疏水亲油覆膜支撑剂；
其中，所述第一分隔段、第二分隔段、…、第n分隔段内对应的所述防砂管组件内的支撑颗粒层内分别设置有第一支撑剂示踪剂混合物、第二支撑剂示踪剂混合物、…、第n支撑剂示踪剂混合物，所述第一支撑剂示踪剂混合物、所述第二支撑剂示踪剂混合物、…、所述第n支撑剂示踪剂混合物，且第一支撑剂示踪剂混合物、第二支撑剂示踪剂混合物、…、第n支撑剂示踪剂混合物5n的缓释型示踪剂不仅示踪剂类型及有效化学成分不同，而且每个分隔段对应的支撑剂示踪剂混合物内混有的缓释量子示踪剂的质量组分含量也不相同；
步骤S332：将内管设置于所述外管内部，所述内管和所述外管之间按照第一分隔段至第n分隔段的顺序通过机械震动的方式分别依次填充疏水亲油覆膜支撑剂，组装形成所述防砂管组件。
优选地，在所述步骤S331中，所述第一支撑剂示踪剂混合物、所述第二支撑剂示踪剂混合物、…、所述第n支撑剂示踪剂混合物内的缓释量子示踪剂的质量组分含量范围为10％至60％。
优选地，在所述步骤S332中，所述疏水亲油覆膜支撑剂大于所述内管和所述外管的管壁滤孔的孔径，且支撑颗粒层内的支撑颗粒之间又形成孔径小于砂的孔径的油水通道。
优选地，所述步骤S4包括以下步骤：
于外管23管壁的第一分隔段、第二分隔段、…、第n分隔段的结合处分别设置若干个封隔器，并将防砂管组件下入所述控水实验段的井壁内；
其中，所述封隔器内装有封隔剂，当若干个所述封隔器内的封隔剂的遇水时膨胀，将所述防砂管组件与所述控水实验段的井壁之间的环形空间分隔为相互独立且连续的第一封隔段、第二封隔段、…、第n封隔段，且第一封隔段、第二封隔段、…、第n封隔段与所述控水实验段的第一实验段、第二实验段、…、第n实验段分别一一对应。
本发明的有益效果是：
本发明公开的一种水平井分段防砂控水管串及其设计方法，其中，该水平井分段防砂控水管串考虑了监测产水和控水设计，利用确定缓释量子示踪剂判断了产水井段，实现了自身控水的同时，为后期堵水作业提供了数据。该设计方法通过对储层参数和生产参数的综合分析，分段设计了防砂控水管串挡砂介质的精度和防砂外保护套的过流面积，改变了以往一口井一套设计的方法，使得防砂控水管串合理防砂，均衡采液，控制水体局部推进。本发明公开的一种水平井分段防砂控水管串及其设计方法，大幅度的降低了作业成本，解决了防砂筛管防砂与防堵塞之间矛盾，使得防砂和控水作业一体化设计，成本低，方法简单有效，改变了现有防砂和控水不能同时作业的缺点，减少作业程序，提高控水效果、降低生产成本，具有显著的经济效益和社会效益。
附图说明
图1为本发明实施例1提供的水平井分段防砂控水管串的结构的示意图。
具体实施方式
实施例1
实施例1提供一种水平井分段防砂控水管串，下面对其结构进行详细描述。
参考图1，该水平井分段防砂控水管串包括储层100、水平井、防砂管组件2、若干个封隔器3。
储层100内储存有油气，水平井包括水平部和井口部，井口部和水平部由外向内连在一起并伸至所述水平井的水平部穿设至储层100内。
于所述水平井的水平部及其周围的储层100选取控水实验段1。
水平井的井口部设有输油管道10，该输油管道10的进口端与所述防砂管组件2的内管21出油端对接。井口部的输油管道10的出油端连接有抽油泵，将水平井的油往外抽出，输油方向如图1中的黑色箭头所示。
作为一种具体地实施方式，所述防砂管组件2水平设置于所述控水实验段1的井壁内。
防砂管组件2包括内管21、支撑颗粒层22和外管23，其中所述内管21和所述外管23为管壁开设有滤孔的滤水管，该滤孔的孔径小于砂的孔径，能让水流过而阻止砂。所述外管23水平设置于所述控水实验段1的井壁内，所述内管21设置于所述外管23内部，所述内管21和所述外管23之间填充固体颗粒形成所述支撑颗粒层22。
封隔器3内装有遇水可膨胀的橡胶类材料，若干个封隔器3间隔设置所述外管23的管壁上。储层100产水后，封隔器3内封隔剂的遇水膨胀，可阻止了水沿着外管23的轴向推进。
作为一种优选的实施方案，封隔器3向外膨胀至控水实验段1的井壁，封隔器3向内微膨胀至内管21的滤孔内，且封隔器3逐渐固化，若干个封隔器3将内管21与控水实验段1的井壁之间的环形空间分隔为相互独立且连续的第一封隔段41、第二封隔段42、…、第n封隔段4n，其中，n为大于1的自然数。该情况下，第一封隔段41、第二封隔段42、…、第n封隔段4n自内向外依次包括内管21的管壁、支撑颗粒层22、外管23的管壁、控水实验段1的井壁和储层100。
作为另一种实施方案，封隔器3向外膨胀至控水实验段1的井壁，封隔器3于外管23的管壁与控水实验段1的井壁之间的环形空间固化，将该环形空间分隔为相互独立且连续的第一封隔段41、第二封隔段42、…、第n封隔段4n，其中，n为大于1的自然数。该情况下，第一封隔段41、第二封隔段42、…、第n封隔段4n自内向外依次包括外管23的管壁、控水实验段1的井壁和储层100。
所述支撑颗粒层22填充的固体颗粒为支撑剂和缓释型量子示踪剂的混合物，无论以上哪种情况，所述第一封隔段41、所述第二封隔段42、…、所述第n封隔段4n内对应的所述防砂管组件2内的支撑颗粒层22内分别设置有第一支撑剂示踪剂混合物51、第二支撑剂示踪剂混合物52、…、第n支撑剂示踪剂混合物5n，所述第一支撑剂示踪剂混合物51、所述第二支撑剂示踪剂混合物52、…、所述第n支撑剂示踪剂混合物5n。
具体地，支撑剂为陶粒颗粒。缓释型量子示踪剂，又被称之为量子示踪剂(英文名称为maker-reporters)或缓释型示踪剂，是几微米尺寸的量子示踪剂颗粒，通常分为油溶性缓释型示踪剂或水溶性缓释型示踪剂两种类型，是成熟的现有技术。申请号为CN201810997268.5的《一种缓释型示踪剂测水平井产液剖面实验装置及实验方法》公开了一种缓释型示踪剂测水平井产液剖面实验方法，包括步骤：将缓释型示踪剂放置于透明可视的可视化示踪剂释放腔内，且每个可视化示踪剂释放腔内中放置的缓释型示踪剂的量子示踪剂颗粒有效化学成分不同；在液体采集装置中采集溶解有缓释型示踪剂有效化学成分的液体样品，并检测液体样品中每种示踪剂浓度。该专利通常这种方法模拟水平井多井段相对独立的生产过程。
上述的支撑剂示踪剂混合物是将不同类型与组合的几微米尺寸的量子示踪剂颗粒引入到支撑剂的聚合物涂层，当接触到油或水时，这些聚合物涂层会逐渐降解。
需要指出的是，第一支撑剂示踪剂混合物51、第二支撑剂示踪剂混合物52、…、第n支撑剂示踪剂混合物5n的缓释型示踪剂不仅示踪剂类型及有效化学成分不同，而且每个封隔段对应的支撑剂示踪剂混合物内混有的缓释量子示踪剂的质量组分含量也不相同。优选地，所述第一支撑剂示踪剂混合物51、所述第二支撑剂示踪剂混合物52、…、所述第n支撑剂示踪剂混合物5n内的缓释量子示踪剂的质量组分含量范围为10％至60％。
本发明实施例中，缓释型量子示踪剂选取性能稳定、可耐180度高温的水溶性缓释量子示踪剂。由该缓释量子示踪剂组成的水平井的水平部堵水系统，其不受钻井液、完井液和地层流体影响，相互之间也互不反应，互不影响，有效期长达10年。
该水平井的水平部堵水系统的工作原理如下：
在油气开采过程中，储层100产出的油与水顺着储层100的缝隙流入至井壁；
与第一封隔段41、第二封隔段42、…、或第n封隔段4n相对的井壁的油与水穿过外管23管壁上的滤孔流至支撑颗粒层22，流经对应的第一支撑剂示踪剂混合物51、第二支撑剂示踪剂混合物52、…、第n支撑剂示踪剂混合物5n；
第一支撑剂示踪剂混合物51、第二支撑剂示踪剂混合物52、…或第n支撑剂示踪剂混合物5n内的缓释型量子示踪剂接触到油或水时，缓释型量子示踪剂逐渐降解，形成几微米的量子示踪剂颗粒，量子示踪剂颗粒油随着产出液继续往内管21方向流，穿过内管21的滤孔至内管21的内部溶于油，直至通过输油管道10输送至地面；
携带控水实验段1某一封隔段内的缓释型量子示踪剂的有效化学成分与质量组分信息的量子示踪剂的水在地面被收集，经专门的检测设备检测，获取产出液中的量子示踪剂颗粒的成分和含量；
通过产出液中的示踪剂的成分和含量的数据精准分析水平井各井段产水率；
根据水平井各井段产水率确定需要堵水的井段，选取热熔胶，树脂固化剂等作为封堵剂，向需要堵水的井段注入封堵剂。
此外，对于一些低产水率的井段，由于支撑颗粒层22内的固体颗粒自身的控水功能，可利用该功能延缓产水，稳定总产液量；对于一些高产水率井段，必须要进行堵水作业的井段，向其注入热蒸汽或热溶胶，塑化或固化支撑颗粒层22内的固体颗粒，使固体颗粒之间的过流孔隙堵塞，阻止对应井段水产出，实现产水井段的封堵，阻止地层水流入至输油管道内。
由以上工作原理可知，利用该水平井分段防砂控水管串的进行找水时，不需要人为干预，不影响油气开采过程的产能。此外，该方法使用范围广，有效期长，且特别能够适用于一些产水平井和大位移井，常规堵水作业施工比较困难的井，可使用该方法大幅降低了堵水作业成本，减小了化学堵剂对储层的污染，以抑制了原油含水率的上升，具有显著的经济效益和社会效益。
实施例2
实施例2提供一种水平井分段防砂控水管串的设计方法，用于设计实施例1的水平井分段防砂控水管串，该设计方法包括以下步骤：
步骤S1：确定控水实验段1；
首先，分析储层参数和邻井生产参数，其中储层参数包括油藏物性参数、地层砂粒度分布特征、泥质含量、粘土矿物、含水量等，获取地层流体粘度、流体密度、水平段长度、日产量、地层砂粒度分布和米采油指数等参数，分析储层参数对防砂技术的要求及不同防砂方式对生产效果的影响和邻井的生产数据，根据这些参数信息于水平井的水平部及其周围的储层100确定控水实验段1。
步骤S2：分析控水实验段1的渗透率及分段设计；
步骤S21：分析控水实验段1的各位置的生产压差，并计算渗透率；
由于沿程流体汇入的影响，水平井从趾端到根端井筒内流速逐渐增大，压差逐渐累积，并在根端达到最大，导致近根端产液发生突进。
计算出水平井段各位置的生产压差，获得水平井段压耗剖面及沿程流量分布。
质量守恒方程：qw(x+dx)＝qw(x)+q(x)dx (1)
式中，x——井筒水平段位置坐标；
qw(x+dx)——沿井筒在x+dx点处流出微元段的流量，单位为m3/(m·s)；
qw(x)——沿井筒在x点处流入微元段的流量，单位为m3/(m·s)；
q(x)——油藏向微元段的流入量，m3/(m·s)；
径向流入方程：qw(x)＝Js(pe-pw(x)) (2)
式中，qw(x)——沿井筒在x点处流入微元段的流量，单位为m3/(m·s)；
Js——水平井筒单位长度生产指数，单位为m3/(s·Pa·m)；
pe——油藏供给边界上的压力，单位为Pa；
pw(x)——沿井筒在x点处的压力，单位为Pa；
运动方法：Apw(x)-Apw(x+dx)＝2rτdx+d(mv)+px (3)
式中，A——井筒横截面面积，m2；
r——水平井筒截面半径，单位为m；
τ——管壁摩擦阻力，单位为Pa；
m——质量，单位kg；
ν——沿井筒微元段流体流速，单位为m/s；
pw(x)——沿井筒在x点处的压力，单位为Pa；
pw(x+dx)——沿井筒在x+dx点处的压力，单位为Pa；
dx——沿井筒微元段长度，单位为m；
px——沿井筒在x点处径向压力，单位为Pa。
水平段压力梯度及沿程流量分布计算方程：
式中：dpx——沿井筒微元段由于流体混合造成的压力损失，单位为Pa·m2；
ρ——流体密度，单位为kg/m3；
r——水平井筒截面半径，单位为m；
f为管壁摩擦系数，无量纲，单位为1，其表达式为：
式中，Re——雷诺数，
ε——管壁绝对粗糙度，单位为m；
D——水平井直径，单位为m；
井筒内沿程流量分布方程：
式中，dpx为混合压降，只能实验测定，且占比很小，通常可以忽略。
通过上面计算求解得到qw(x)和pw(x)后，根据达西公式即可求解得到水平井段的渗透率，计算公式如下：
式中：pw(x)——沿井筒在x点处的压力，单位为Pa；qw(x)——沿井筒在x点处流入微元段的流量，单位为m3/(m·s)；μ——原油粘度，mPa·s；L——水平段长度，m；K——渗透率，D；S——流通横截面面积，m2。
步骤S22：对控水实验段1进行分段设计；
根据渗透率相近的井段划分为一段的原则，将控水实验段(1)分为第一实验段、第二实验段、…、第n实验段，其中，n为大于1的自然数。
步骤S3：防砂管组件2的设计；
步骤S31：外管23的设计；
步骤S311：根据控水实验段1的多个实验段将外管23的管壁分为多个对应的分隔段；
根据第一实验段、第二实验段、…、第n实验段的长度分别将所述外管23分隔为第一分隔段、第二分隔段、…、第n分隔段，第一分隔段、第二分隔段、…、第n分隔段的长度分别与第一实验段、第二实验段、…、第n实验段的长度相等；
步骤S312：控水实验段1的各实验段对应的外管23各分隔段的过流面积的设计
外管23为管壁开设有滤孔的滤水管，通过在外管23的管壁开设有滤孔开设来设计第一分隔段、第二分隔段、…、第n分隔段，第一分隔段、第二分隔段、…、第n分隔段的外管23的过流面积，使之满足小产液强度对应大的过流面积、大产液强度对应小的过流面积的要求，以达到整个水平井段实现均衡产液的效果。
步骤S32：内管21的设计；
所述内管21的管壁开设有滤孔，分段设计内管21的滤孔分布。
步骤S33：支撑颗粒层22的设计；
步骤S331：分别设计每个分隔段的缓释量子示踪剂的类型及用量，选择陶粒、石英砂或聚合物微球等颗粒作为支撑剂，分别将每个分隔段的缓释量子示踪剂和支撑剂进行混合，利用缓释量子示踪剂为疏水亲油改性剂，对相应封隔段的支撑剂颗粒的外表面进行超疏水处理，制作成疏水亲油覆膜支撑剂；
其中，所述第一分隔段、第二分隔段、…、第n分隔段内对应的所述防砂管组件2内的支撑颗粒层22内分别设置有第一支撑剂示踪剂混合物51、第二支撑剂示踪剂混合物52、…、第n支撑剂示踪剂混合物5n，所述第一支撑剂示踪剂混合物51、所述第二支撑剂示踪剂混合物52、…、所述第n支撑剂示踪剂混合物5n，且第一支撑剂示踪剂混合物51、第二支撑剂示踪剂混合物52、…、第n支撑剂示踪剂混合物5n的缓释型示踪剂不仅示踪剂类型及有效化学成分不同，而且每个分隔段对应的支撑剂示踪剂混合物内混有的缓释量子示踪剂的质量组分含量也不相同。
优选地，所述第一支撑剂示踪剂混合物51、所述第二支撑剂示踪剂混合物52、…、所述第n支撑剂示踪剂混合物5n内的缓释量子示踪剂的质量组分含量范围为10％至60％。
具体地，缓释量子示踪剂具有烃溶性、水溶性或者同时具有烃溶性和水溶性，能缓慢溶解在地层流体中并且随地层流体一起返排至地面被实时监测。该缓释量子示踪剂实质为一种疏水亲油改性剂，可以为上海塑发科技有限公司生产的聚四氟乙烯乳液，该超疏水处理即为该疏水亲油改性剂覆膜于支撑剂颗粒的外表面。疏水亲油覆膜支撑剂为现有技术，具体制备技术可参见中国发明专利《一种亲油疏水性覆膜支撑剂的制备方法》，其申请号为201410398721.2。
优选地，疏水亲油覆膜支撑剂大于内管21和外管23的管壁滤孔的孔径，以防止支撑颗粒的泄露，且支撑颗粒层22内的支撑颗粒之间又形成孔径小于砂的孔径的油水通道，只让油水流过而阻止砂的通过。
步骤S332：将内管21设置于外管23内部，内管21和外管23之间按照第一分隔段至第n分隔段的顺序通过机械震动的方式分别依次填充疏水亲油覆膜支撑剂，组装形成所述防砂管组件2；
步骤S4：安装防砂管组件2，并设置多个封隔段；
于外管23管壁的第一分隔段、第二分隔段、…、第n分隔段的结合处分别设置若干个封隔器3，并将防砂管组件2下入所述控水实验段1的井壁内；
其中，所述封隔器3内装有封隔剂，当若干个所述封隔器3内的封隔剂的遇水时膨胀，将所述防砂管组件2与所述控水实验段1的井壁之间的环形空间分隔为相互独立且连续的第一封隔段41、第二封隔段42、…、第n封隔段4n，且第一封隔段41、第二封隔段42、…、第n封隔段4n与所述控水实验段1的第一实验段、第二实验段、…、第n实验段分别一一对应。
其中该封隔器3内装有遇水可膨胀的橡胶类材料，水分子进入该类聚合物橡胶类材料，水和橡胶发生反应不断膨胀，从而封闭套管外的环形空间，阻止了水轴向推进。该工具目前已应用于固井、完井、裸眼井和套管中，是一种新型的井下工具。具体可以参见中华人民共和国石油天然气行业标准《石油天然气工业井下工具遇油遇水自膨胀封隔器》(SY/T7017-2014)。
本发明提高了水平井防砂控水管串设计的针对性，使得水平井实现均衡开采，控制水体局部突进，使得水平井段整体均匀改造，单井控制储量和油气井单井产量最大化。本发明不仅适用于水平井防砂控水管串的设计，还可以用于直井，大位移井，含有多个层位，且每个层位产液强度差异较大的出砂井防砂控水管串设计，使得防砂和控水作业一体化设计，成本低，方法简单有效。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种水平井分段防砂控水管串，其特征在于，包括储层(100)、水平井、防砂管组件(2)和若干个封隔器(3)，
所述水平井包括水平部和井口部，井口部和水平部由外向内连在一起并伸至所述水平井的水平部穿设至所述储层(100)内；
所述水平井的水平部及其周围的储层(100)设置有控水实验段(1)；
所述防砂管组件(2)包括内管(21)、支撑颗粒层(22)和外管(23)，所述内管(21)和所述外管(23)的管壁上开设有滤孔，
所述外管(23)设置于所述控水实验段(1)的井壁内，所述内管(21)设置于所述外管(23)内部，所述内管(21)和所述外管(23)之间填充固体颗粒形成所述支撑颗粒层(22)；
所述水平井的井口部设有输油管道(10)，该输油管道(10)的进口端与所述防砂管组件(2)的内管(21)出油端对接；
若干个所述封隔器(3)间隔设置所述防砂管组件(2)的管壁上，将所述防砂管组件(2)与所述控水实验段(1)的井壁之间的环形空间分隔为相互独立且连续的第一封隔段(41)、第二封隔段(42)、…、第n封隔段(4n)，其中，n为大于1的自然数；
所述支撑颗粒层(22)填充的固体颗粒为支撑剂和缓释型量子示踪剂的混合物，所述第一封隔段(41)、所述第二封隔段(42)、…、所述第n封隔段(4n)内对应的所述防砂管组件(2)内的支撑颗粒层(22)内分别装设有第一支撑剂示踪剂混合物(51)、第二支撑剂示踪剂混合物(52)、…、第n支撑剂示踪剂混合物(5n)，所述第一支撑剂示踪剂混合物(51)、所述第二支撑剂示踪剂混合物(52)、…、所述第n支撑剂示踪剂混合物(5n)；
其中，所述支撑剂为陶粒颗粒，所述缓释型量子示踪剂为水溶性量子示踪剂颗粒，第一支撑剂示踪剂混合物(51)、第二支撑剂示踪剂混合物(52)、…、第n支撑剂示踪剂混合物(5n)的缓释型示踪剂的类型及有效化学成分不同。
2.如权利要求1所述的水平井分段防砂控水管串，其特征在于，
所述第一支撑剂示踪剂混合物(51)、所述第二支撑剂示踪剂混合物(52)、…、所述第n支撑剂示踪剂混合物(5n)内的缓释量子示踪剂的质量组分含量范围为10％至60％。
3.一种水平井分段防砂控水管串的设计方法，用于设计如权利要求1至2任一所述的水平井分段防砂控水管串，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：确定控水实验段(1)；
步骤S2：分析控水实验段(1)的渗透率及分段设计；
步骤S3：防砂管组件(2)的设计
步骤S4：安装防砂管组件2，并设置多个封隔段。
4.如权利要求3所述的水平井分段防砂控水管串的设计方法，其特征在于，所述步骤S2包括以下步骤：
步骤S21：分析控水实验段(1)的各位置的生产压差，并计算渗透率；
步骤S22：根据渗透率相近的井段划分为一段的原则，将控水实验段(1)分为第一实验段、第二实验段、…、第n实验段，其中，n为大于1的自然数。
5.如权利要求3所述的水平井分段防砂控水管串的设计方法，其特征在于，所述步骤S3包括以下步骤：
步骤S31：外管(23)的设计；
步骤S32：内管(21)的设计；
所述内管21的管壁开设有滤孔，分段设计内管(21)的滤孔分布。
步骤S33：支撑颗粒层(22)的设计。
6.如权利要求5所述的水平井分段防砂控水管串的设计方法，其特征在于，所述步骤S31包括以下步骤：
步骤S311：根据第一实验段、第二实验段、…、第n实验段的长度分别将所述外管23分隔为第一分隔段、第二分隔段、…、第n分隔段，第一分隔段、第二分隔段、…、第n分隔段的长度分别与第一实验段、第二实验段、…、第n实验段的长度相等；
步骤S312：所述外管(23)为管壁开设有滤孔的滤水管，通过在所述外管(23)的管壁开设有滤孔开设来设计第一分隔段、第二分隔段、…、第n分隔段，第一分隔段、第二分隔段、…、第n分隔段的外管(23)的过流面积，使之满足小产液强度对应大的过流面积、大产液强度对应小的过流面积的要求，以达到整个水平井段实现均衡产液的效果。
7.如权利要求5所述的水平井分段防砂控水管串的设计方法，其特征在于，所述步骤S33包括以下步骤：
步骤S331：分别设计每个分隔段的缓释量子示踪剂的类型及用量，选择陶粒、石英砂或聚合物微球等颗粒作为支撑剂，分别将每个分隔段的缓释量子示踪剂和支撑剂进行混合，利用缓释量子示踪剂对相应封隔段的支撑剂颗粒的外表面进行超疏水处理，制作成疏水亲油覆膜支撑剂；
其中，所述第一分隔段、第二分隔段、…、第n分隔段内对应的所述防砂管组件(2)内的支撑颗粒层(22)内分别设置有第一支撑剂示踪剂混合物(51)、第二支撑剂示踪剂混合物(52)、…、第n支撑剂示踪剂混合物(5n)，所述第一支撑剂示踪剂混合物(51)、所述第二支撑剂示踪剂混合物(52)、…、所述第n支撑剂示踪剂混合物(5n)，且第一支撑剂示踪剂混合物(51)、第二支撑剂示踪剂混合物(52)、…、第n支撑剂示踪剂混合物5n的缓释型示踪剂不仅示踪剂类型及有效化学成分不同，而且每个分隔段对应的支撑剂示踪剂混合物内混有的缓释量子示踪剂的质量组分含量也不相同；
步骤S332：将内管(21)设置于所述外管(23)内部，所述内管(21)和所述外管(23)之间按照第一分隔段至第n分隔段的顺序通过机械震动的方式分别依次填充疏水亲油覆膜支撑剂，组装形成所述防砂管组件(2)。
8.如权利要求7所述的水平井分段防砂控水管串的设计方法，其特征在于，在所述步骤S331中，所述第一支撑剂示踪剂混合物(51)、所述第二支撑剂示踪剂混合物(52)、…、所述第n支撑剂示踪剂混合物(5n)内的缓释量子示踪剂的质量组分含量范围为10％至60％。
9.如权利要求8所述的水平井分段防砂控水管串的设计方法，其特征在于，在所述步骤S332中，所述疏水亲油覆膜支撑剂大于所述内管(21)和所述外管(23)的管壁滤孔的孔径，且支撑颗粒层(22)内的支撑颗粒之间又形成孔径小于砂的孔径的油水通道。
10.如权利要求3所述的水平井分段防砂控水管串的设计方法，其特征在于，所述步骤S4包括以下步骤：
于外管23管壁的第一分隔段、第二分隔段、…、第n分隔段的结合处分别设置若干个封隔器(3)，并将防砂管组件(2)下入所述控水实验段(1)的井壁内；
其中，所述封隔器(3)内装有封隔剂，当若干个所述封隔器(3)内的封隔剂的遇水时膨胀，将所述防砂管组件(2)与所述控水实验段(1)的井壁之间的环形空间分隔为相互独立且连续的第一封隔段(41)、第二封隔段(42)、…、第n封隔段(4n)，且第一封隔段(41)、第二封隔段(42)、…、第n封隔段(4n)与所述控水实验段(1)的第一实验段、第二实验段、…、第n实验段分别一一对应。
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