CN112855100A - 一种井下原位固定式在线调驱装置、管柱与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种井下原位固定式在线调驱装置、管柱与方法，该装置包括化学剂注入短节、桥式过流体、喷嘴、文丘里分配管、静混器外壳、静态混合单元、静混器底端接头、过渡双公短节、Y型三通接头和卡套密封接头；该管柱包括设置在油管上的井下安全阀、过电缆封隔器、化学剂注入管线、固定式在线调驱装置、潜油电泵机组、密闭罐装系统、定位旁通、插入密封、带孔管和导向丝堵，根据水源层位置的不同包含采上注下型管柱和采下注上型管柱；其中的井下原位在线调驱方法包括水源增压、化学剂母液注入、化学剂混配回注及恢复注水。本发明不动管柱的情况下实现注水作业和调驱作业的转换，充分利用同井水源，实现同井自流注水井的井下在线调驱作业。

Description

一种井下原位固定式在线调驱装置、管柱与方法

技术领域

本发明涉及采油工程技术领域，特别涉及到一种井下原位固定式在线调驱装置、管柱与方法。

背景技术

目前，油田开发进入到中后期阶段通常采取注水方式提高采收率，注入水一般是通过地面处理后由井口注入到井下，然而海上油田生产作业由于平台空间和设备限制，没有地面水源可注，同时部分井又需要进行注入作业，因此对存在水源层的同一口井采取了自流注水工艺技术，即将同一口井中水源层的水在井下通过潜油电泵增压后再分注到该井其他层。

对于这种采取同井自流注水技术的井，在进行分层注入一段时间后，由于层段压力差异大、吸水不均，为了改善吸水剖面和提高油藏动用程度，需要调驱作业提高驱油效率。然而目前海上油田现有调驱技术均是在地面将化学剂母液与地面水源混配后形成化学剂再注入到井下，对于这种井下原位在线调驱技术还未见报道，仍处于技术空白阶段。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种固定式在线调驱装置，以及基于该装置的同井自流注水井下原位在线调驱管柱和方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种井下原位固定式在线调驱装置，包括Y型三通接头、化学剂注入短节、过渡双公短节、文丘里分配管、静混器、桥式过流体和喷嘴；

所述Y型三通接头内部形成相连通的第一过液通道和第二过液通道，第一过液通道下端连接过渡双公短节，第二过液通道上端连接化学剂注入短节，第二过液通道下端连接文丘里分配管，所述文丘里分配管下端连接静混器；

所述第二过液通道内设置桥式过流体，所述文丘里分配管内设置喷嘴，桥式过流体下端与喷嘴连接。

在上述技术方案中，所述Y型三通接头外部两侧对称设置有可穿越电泵动力电缆的过缆通道。

在上述技术方案中，所述化学剂注入短节中间部位形成环形凸台，环形凸台上表面设置注药孔，注药孔内安装卡套密封接头。

在上述技术方案中，所述文丘里分配管中心设置有内孔，所述内孔从上端至下端依次包含长圆柱段、短圆锥段、缩颈孔段、长圆锥段和短圆柱段。

在上述技术方案中，所述静混器包括静混器外壳、静态混合单元和静混器底端接头，所述静混器外壳内部设置静态混合单元，下端连接静混器底端接头，所述静态混合单元包括若干数量交替设置的右螺旋片和左螺旋片，相邻右螺旋片和左螺旋片之间周向交错90°。

在上述技术方案中，所述桥式过流体中心设置底端开口的盲孔，筒壁沿径向设置对称长条形过液孔，盲孔与长条形过液孔连通，内部沿轴向对称设置的环形通道建立起上下端面的通道。

在上述技术方案中，所述桥式过流体的上下端外侧圆柱面分别设置密封槽且安装密封圈。

在上述技术方案中，所述喷嘴上部为空心圆柱体结构，下部为空心锥结构，空心锥结构的内、外锥面分别呈倒立状并在底端形成喷嘴孔。

一种采上注下型井下原位在线调驱管柱，包括自上而下顺序设置在油管上的井下安全阀、过电缆封隔器、化学剂注入管线、固定式在线调驱装置、潜油电泵机组、定位旁通、插入密封、带孔管和导向丝堵；

所述插入密封与所述导向丝堵之间设置带孔管，所述定位旁通与井壁之间设置原井顶部封隔器，所述插入密封与井壁之间设置原井隔离封隔器，所述导向丝堵处的井壁上设置原井底部封隔器；

所述原井顶部封隔器与所述原井隔离封隔器之间形成一个水源层，所述原井隔离封隔器与所述原井底部封隔器之间分别形成一个注入层，所述过渡双公短节的下端外螺纹与潜油电泵机组连接，所述静混器底端接头的下端外螺纹与油管连接。

一种采上注下型井下原位在线调驱管柱的作业方法，按照下述步骤进行：

步骤一、启动潜油电泵机组生产，水源层的水由所述定位旁通的过液通道进入油套环空后经过潜油电泵增压进入所述过渡双公短节内部，经第一过液通道、第二过液通道和过液孔后进入所述桥式过流体的盲孔并最终通过所述喷嘴的喷嘴孔流出；

步骤二、根据化学剂注入量的不同，选择井口油管或化学剂注入管线注入化学剂母液，化学剂母液经所述化学剂注入短节和所述桥式过流体的环形通道进入所述文丘里分配管的内孔长圆柱段；

步骤三、水源层的水和化学剂母液在所述文丘里分配管内部初步混合后，进入所述静态混合单元充分混合形成化学剂，化学剂通过油管经所述带孔管最终注入到注入层；

步骤四、调驱作业结束，井口停止注入化学剂母液，恢复注水作业。

一种采下注上型井下原位在线调驱管柱，包括自上而下顺序设置在油管上的井下安全阀、过电缆封隔器、化学剂注入管线、固定式在线调驱装置、潜油电泵机组、定位旁通、插入密封、带孔管和导向丝堵；

所述插入密封与所述导向丝堵之间设置带孔管，所述定位旁通与井壁之间设置原井顶部封隔器，所述插入密封与井壁之间设置原井隔离封隔器，所述导向丝堵处的井壁上设置原井底部封隔器；

所述原井顶部封隔器与所述原井隔离封隔器之间形成一个注入层，所述原井隔离封隔器与所述原井底部封隔器之间分别形成一个水源层，所述过渡双公短节的下端外螺纹与油管连接，所述油管与密闭罐装系统连接，所述密闭罐装系统内部安装潜油电泵机组。

一种采下注上型井下原位在线调驱管柱的作业方法，按照下述步骤进行：

步骤一、启动潜油电泵机组生产，水源层的水由所述带孔管经油管进入所述密闭罐装系统内部，经过潜油电泵增压后进入所述过渡双公短节，经第一过液通道、第二过液通道和过液孔后进入所述桥式过流体的内部盲孔并最终通过所述喷嘴的喷嘴孔流出；

步骤二、根据化学剂注入量的不同，选择井口油管或化学剂注入管线注入化学剂母液，化学剂母液经所述化学剂注入短节和所述桥式过流体的环形通道进入所述文丘里分配管的内孔长圆柱段；

步骤三、水源层的水和化学剂母液在所述文丘里分配管内部初步混合后，进入所述静态混合单元充分混合形成化学剂，化学剂通过所述静混器底端接头进入油套环空并最终通过所述定位旁通的过液通道注入到注入层。

步骤四、调驱作业结束，井口停止注入化学剂母液，恢复注水作业。

本发明的优点和有益效果为：

基于本发明提供的固定式在线调驱装置可得到一种同井自流注水井井下原位在线调驱管柱和方法，在不动管柱的情况下实现注水作业和调驱作业的转换，充分利用单井水源，实现同井自流注水井的井下在线调驱作业。

附图说明

图1是本发明固定式在线调驱装置的结构示意图；

图2是本发明固定式在线调驱装置中Y型三通接头的轴向剖切图；

图3是本发明固定式在线调驱装置中Y型三通接头的轴测图；

图4是图1中A局部放大示意图；

图5是本发明固定式在线调驱装置中桥式过流体的外观示意图；

图6是图5中B-B断面示意图；

图7是图5中C向投影示意图；

图8是本发明固定式在线调驱装置中静态混合单元的轴测图；

图9是本发明采上注下型井下原位在线调驱管柱的结构示意图；

图10是本发明采下注上型井下原位在线调驱管柱的结构示意图；

图11是本发明定位旁通的结构示意图(一)。

图12是本发明定位旁通的结构示意图(二)。

其中：1、井下安全阀；2、过电缆封隔器；3、固定式在线调驱装置；4、定位旁通；5、插入密封；6、带孔管；7、导向丝堵；8、化学剂注入管线；9、潜油电泵机组；10、密闭罐装系统；11、原井顶部封隔器；12、原井隔离封隔器；13、原井底部封隔器；

301、化学剂注入短节；302、桥式过流体；303、喷嘴；304、文丘里分配管；305、静混器外壳；306、静态混合单元；306-1、右螺旋片；306-2、左螺旋片；307、静混器底端接头；308、过渡双公短节；309、Y型三通接头；310、卡套密封接头；

g1、第一过液通道；g2、第二过液通道；g3、过液孔；g4、环形通道。

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

第一方面，如图1所示，本发明提供了一种固定式在线调驱装置3，包括化学剂注入短节301，所述化学剂注入短节301的中间部位设置环形凸台，所述环形凸台的外侧圆柱面与所述化学剂注入短节301的上端空心圆柱体外侧圆柱面相切，所述环形凸台的上端面设置注药孔，所述注药孔与所述化学剂注入短节301的内孔连通且安装卡套密封接头310。所述化学剂注入短节301的下端外侧螺纹与Y型三通接头309的上端内螺纹孔螺纹连接。

如图2和图3所示，所述Y型三通接头309为圆柱形结构且外部两侧对称设置有可穿越电泵动力电缆的过缆通道，所述Y型三通接头309下端两侧平行设置有左侧内螺纹孔和右侧内螺纹孔，所述上端内螺纹孔、所述下端左侧内螺纹孔和所述下端右侧内螺纹孔均内部连通并形成第一过液通道g1(见图2)和第二过液通道g2(见图2)。如图1所示，所述Y型三通接头309的下端左侧内螺纹孔与过渡双公短节308的上端外螺纹螺纹连接，所述Y型三通接头309的下端右侧内螺纹孔与文丘里分配管304的上端外螺纹螺纹连接。所述第二过液通道g2内安装有桥式过流体302，如图4所示。

如图1和图4所示，所述桥式过流体302的上下端外侧圆柱面分别设置密封槽且安装密封圈，所述上下端外侧圆柱面分别与所述Y型三通接头309的上端内螺纹孔下部密封孔和所述Y型三通接头309的下端右侧内螺纹孔上部密封孔密封配合。如图5所示，所述桥式过流体302的上端外侧圆柱面下方设置台阶且该台阶与所述Y型三通接头309的上端内螺纹孔下部密封孔的底端形成定位。如图4所示，所述桥式过流体302的中心设置底端开口的盲孔，所述桥式过流体302的中间沿径向设置对称长条形过液孔g3(见图5和图6)，所述桥式过流体的内部沿轴向对称设置环形通道g4(见图6和图7)，所述过液孔g3和所述盲孔连通，所述盲孔的下端螺纹与喷嘴303上端外螺纹螺纹连接。如图1所示，所述喷嘴303的上端为空心圆柱体结构，所述喷嘴303的下端为空心锥结构，所述空心锥结构的内、外锥面分别呈倒立状并在底端形成喷嘴孔。所述桥式过流体302的下端面与所述文丘里分配管304的上端面配合定位。

如图1所示，所述文丘里分配管304的中心设置有内孔，所述内孔从上端至下端依次包含长圆柱段、短圆锥段、缩颈孔段、长圆锥段和短圆柱段。所述文丘里分配管304的下端外螺纹与静混器外壳305的上端内螺纹孔螺纹密封连接，所述静混器外壳305下端外螺纹与静混器底端接头307的内螺纹孔螺纹密封连接，在所述静混器外壳305内部安装有静态混合单元306。如图8所示，所述静态混合单元306由四组沿轴线排布的右螺旋片306-1和左螺旋片306-2组成，全部的所述右螺旋片306-1和所述左螺旋片306-2之间周向交错90°并在接触点焊接形成一个整体。所述静态混合单元306上下两端分别与所述静混器外壳305上端内螺纹孔的下部缩颈孔下台阶面和所述静混器底端接头307内螺纹孔退刀槽台阶面压紧定位。所述静混器底端接头307的中心部位为通孔且其下端外侧设置螺纹。

第二方面，如图9和图10所示，本发明提供了一种井下原位在线调驱管柱，所述井下原位在线调驱管柱设置在套管内包括自上而下顺序设置在油管上的井下安全阀1、过电缆封隔器2、化学剂注入管线8、固定式在线调驱装置3、潜油电泵机组9、密闭罐装系统10(根据需要设置)、定位旁通4、插入密封5、带孔管6和导向丝堵7，所述插入密封5与所述导向丝堵7之间设置带孔管6，所述定位旁通4与井壁之间设置原井顶部封隔器11，所述插入密封5与井壁之间设置原井隔离封隔器12，所述导向丝堵7处的井壁上设置原井底部封隔器13。

所述井下原位在线调驱管柱根据水源层位置的不同包含采上注下型管柱(见图9)和采下注上型管柱(见图10)。如图9所示，在所述采上注下型管柱中，所述原井顶部封隔器与所述原井隔离封隔器之间形成一个水源层，所述原井隔离封隔器与所述原井底部封隔器之间分别形成一个注入层，所述过渡双公短节的下端外螺纹与潜油电泵机组连接，所述静混器底端接头的下端外螺纹与油管连接。如图10所示，在所述采下注上型管柱中，所述原井顶部封隔器与所述原井隔离封隔器之间形成一个注入层，所述原井隔离封隔器与所述原井底部封隔器之间分别形成一个水源层，所述过渡双公短节的下端外螺纹与油管连接，所述油管与密闭罐装系统连接，所述密闭罐装系统内部安装潜油电泵机组。

如图11所示，所述定位旁通的上端内螺纹孔和下端外侧螺纹分别与油管连接，所述定位旁通的外侧中间部位设置环形凸台，所述环形凸台的中间设置台阶，所述台阶与所述原井顶部封隔器配合定位，所述定位旁通的环形凸台周向均布设置四道过液通道。

所述化学剂注入管线绑缚于油管外侧且最底端与所述卡套密封接头密封连接，参见图9、图10和图1。

第三方面，本发明提供了一种井下原位在线调驱方法，所述井下原位在线调驱方法由上述的井下原位在线调驱管柱实施。

采上注下型管柱包括以下步骤：

(1)启动潜油电泵机组9生产，水源层的水由所述定位旁通4的过液通道进入油套环空后经过潜油电泵增压进入所述过渡双公短节308内部，经第一过液通道g1、第二过液通道g2和过液孔g3后进入所述桥式过流体302的盲孔并最终通过所述喷嘴303的喷嘴孔流出；

(2)根据化学剂注入量的不同，选择井口油管或化学剂注入管线8注入化学剂母液，化学剂母液经所述化学剂注入短节301和所述桥式过流体302的环形通道g4进入所述文丘里分配管304的内孔长圆柱段；

(3)水源层的水和化学剂母液在所述文丘里分配管304内部初步混合后，进入所述静态混合单元306充分混合形成化学剂，化学剂通过油管经所述带孔管6最终注入到注入层；

(4)调驱作业结束，井口停止注入化学剂母液，恢复注水作业。

采下注上型管柱包括以下步骤：

(1)启动潜油电泵机组9生产，水源层的水由所述带孔管6经油管进入所述密闭罐装系统10内部，经过潜油电泵增压后进入所述过渡双公短节308，经第一过液通道g1、第二过液通道g2和过液孔g3后进入所述桥式过流体302的内部盲孔并最终通过所述喷嘴303的喷嘴孔流出；

(2)根据化学剂注入量的不同，选择井口油管或化学剂注入管线8注入化学剂母液，化学剂母液经所述化学剂注入短节301和所述桥式过流体302的环形通道g4进入所述文丘里分配管304的内孔长圆柱段；

(3)水源层的水和化学剂母液在所述文丘里分配管304内部初步混合后，进入所述静态混合单元306充分混合形成化学剂，化学剂通过所述静混器底端接头307进入油套环空并最终通过所述定位旁通4的过液通道注入到注入层。

(4)调驱作业结束，井口停止注入化学剂母液，恢复注水作业。

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 (10)

1.一种井下原位固定式在线调驱装置，其特征在于：包括Y型三通接头、化学剂注入短节、过渡双公短节、文丘里分配管、静混器、桥式过流体和喷嘴；

所述Y型三通接头内部形成相连通的第一过液通道和第二过液通道，第一过液通道下端连接过渡双公短节，第二过液通道上端连接化学剂注入短节，第二过液通道下端连接文丘里分配管，所述文丘里分配管下端连接静混器；

所述第二过液通道内设置桥式过流体，所述文丘里分配管内设置喷嘴，桥式过流体下端与喷嘴连接。

2.根据权利要求1所述的一种井下原位固定式在线调驱装置，其特征在于：所述Y型三通接头外部两侧对称设置有可穿越电泵动力电缆的过缆通道。

3.根据权利要求1所述的一种井下原位固定式在线调驱装置，其特征在于：所述化学剂注入短节中间部位形成环形凸台，环形凸台上表面设置注药孔，注药孔内安装卡套密封接头。

4.根据权利要求1所述的一种井下原位固定式在线调驱装置，其特征在于：所述文丘里分配管中心设置有内孔，所述内孔从上端至下端依次包含长圆柱段、短圆锥段、缩颈孔段、长圆锥段和短圆柱段。

5.根据权利要求1所述的一种井下原位固定式在线调驱装置，其特征在于：所述静混器包括静混器外壳、静态混合单元和静混器底端接头，所述静混器外壳内部设置静态混合单元，下端连接静混器底端接头，所述静态混合单元包括若干数量交替设置的右螺旋片和左螺旋片，相邻右螺旋片和左螺旋片之间周向交错90°。

6.根据权利要求1所述的一种井下原位固定式在线调驱装置，其特征在于：所述桥式过流体中心设置底端开口的盲孔，筒壁沿径向设置对称长条形过液孔，盲孔与长条形过液孔连通，内部沿轴向对称设置的环形通道建立起上下端面的通道；所述桥式过流体的上下端外侧圆柱面分别设置密封槽且安装密封圈。

7.一种采上注下型井下原位在线调驱管柱，其特征在于：包括自上而下顺序设置在油管上的井下安全阀、过电缆封隔器、化学剂注入管线、固定式在线调驱装置、潜油电泵机组、定位旁通、插入密封、带孔管和导向丝堵；

所述插入密封与所述导向丝堵之间设置带孔管，所述定位旁通与井壁之间设置原井顶部封隔器，所述插入密封与井壁之间设置原井隔离封隔器，所述导向丝堵处的井壁上设置原井底部封隔器；

所述原井顶部封隔器与所述原井隔离封隔器之间形成一个水源层，所述原井隔离封隔器与所述原井底部封隔器之间分别形成一个注入层，所述过渡双公短节的下端外螺纹与潜油电泵机组连接，所述静混器底端接头的下端外螺纹与油管连接。

8.一种采上注下型井下原位在线调驱管柱的作业方法，其特征在于，按照下述步骤进行：

步骤一、启动潜油电泵机组生产，水源层的水由所述定位旁通的过液通道进入油套环空后经过潜油电泵增压进入所述过渡双公短节内部，经第一过液通道、第二过液通道和过液孔后进入所述桥式过流体的盲孔并最终通过所述喷嘴的喷嘴孔流出；

步骤二、根据化学剂注入量的不同，选择井口油管或化学剂注入管线注入化学剂母液，化学剂母液经所述化学剂注入短节和所述桥式过流体的环形通道进入所述文丘里分配管的内孔长圆柱段；

步骤三、水源层的水和化学剂母液在所述文丘里分配管内部初步混合后，进入所述静态混合单元充分混合形成化学剂，化学剂通过油管经所述带孔管最终注入到注入层；

步骤四、调驱作业结束，井口停止注入化学剂母液，恢复注水作业。

9.一种采下注上型井下原位在线调驱管柱，其特征在于，包括自上而下顺序设置在油管上的井下安全阀、过电缆封隔器、化学剂注入管线、固定式在线调驱装置、潜油电泵机组、定位旁通、插入密封、带孔管和导向丝堵；

所述插入密封与所述导向丝堵之间设置带孔管，所述定位旁通与井壁之间设置原井顶部封隔器，所述插入密封与井壁之间设置原井隔离封隔器，所述导向丝堵处的井壁上设置原井底部封隔器；

所述原井顶部封隔器与所述原井隔离封隔器之间形成一个注入层，所述原井隔离封隔器与所述原井底部封隔器之间分别形成一个水源层，所述过渡双公短节的下端外螺纹与油管连接，所述油管与密闭罐装系统连接，所述密闭罐装系统内部安装潜油电泵机组。

10.一种采下注上型井下原位在线调驱管柱的作业方法，其特征在于，按照下述步骤进行：

步骤一、启动潜油电泵机组生产，水源层的水由所述带孔管经油管进入所述密闭罐装系统内部，经过潜油电泵增压后进入所述过渡双公短节，经第一过液通道、第二过液通道和过液孔后进入所述桥式过流体的内部盲孔并最终通过所述喷嘴的喷嘴孔流出；

步骤二、根据化学剂注入量的不同，选择井口油管或化学剂注入管线注入化学剂母液，化学剂母液经所述化学剂注入短节和所述桥式过流体的环形通道进入所述文丘里分配管的内孔长圆柱段；

步骤三、水源层的水和化学剂母液在所述文丘里分配管内部初步混合后，进入所述静态混合单元充分混合形成化学剂，化学剂通过所述静混器底端接头进入油套环空并最终通过所述定位旁通的过液通道注入到注入层。

步骤四、调驱作业结束，井口停止注入化学剂母液，恢复注水作业。

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