CN112943182A - 一种水平井自由换层装置及其换层方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种水平井自由换层装置，包括：壳体、电控封隔机构和电控爬行机构；所述壳体的两端密封，所述壳体的一端连接有电缆，所述电缆与地面控制中心电连接；所述电控封隔机构设置在所述壳体的中部的侧壁上，所述电控封隔机构与所述电缆电连接；多个所述电控爬行机构周向分布在所述壳体的侧壁上，所述电控爬行机构与所述电缆电连接。本发明还提出一种水平井自由换层方法，采用以上所述的水平井自由换层装置实施。
Description
技术领域
本发明涉及油田水平井采油设备领域，具体涉及一种水平井自由换层装置及其换层方法。
背景技术
近年来，水平井是低渗透油田最为有效的开发方式之一，主要采用多段压裂改造方式投产。受到储层非均质性、各层段压裂改造程度差异等因素的影响，水平井各产层段产液量、产油量以及含水表现出巨大差异性且呈动态变化，甚至部分层段出现见水或者水淹。由于低渗透油田水平井整体上单井液量较低，现有的水平井产液剖面测试技术很难适应，导致很多开发水平井在生产过程中，各产层段生产特征模糊不清、水平井段产液剖面无法准确描述。与此同时，为了提高水平井的开发效益，如何实现水平井各层段的换层生产，明确高产层段进行生产，是水平井开发生产中面临的一项重大技术挑战。为了实现水平井换层生产、确定主力产层段的工艺目的，现有技术主要是通过在水平井段用油管连接多个封隔器、开关器的方式，实现对各层段的逐一生产，这种方式在一定程度上能够实现水平井换层生产，但是随着水平井段的增长、改造段数的增加，按照以上方式分段生产，一方面需要配套更多封隔器及开关器，如此技术应用成本增加、安全风险升高；另一方面现有分层生产方式作业效率低，配套多个开关器，工艺稳定性差，失效风险大。
发明内容
鉴于此，本发明的目的是提供一种水平井自由换层装置及其换层方法，用于克服上述问题或者至少部分地解决或缓解上述问题。
本发明提出一种水平井自由换层装置，用于封堵水平井内出水的射孔段，包括：
壳体，所述壳体的两端密封，所述壳体的一端连接有电缆，所述电缆与地面控制中心电连接；
电控封隔机构，所述电控封隔机构设置在所述壳体的中部的侧壁上，所述电控封隔机构与所述电缆电连接；
电控爬行机构，多个所述电控爬行机构周向分布在所述壳体的侧壁上，所述电控爬行机构与所述电缆电连接。
本发明还具有以下可选特征。
可选地，所述电控封隔机构包括：
油囊，所述油囊设置在所述壳体内，所述油囊的端口处依次连接有油泵和电机；
胶筒，所述胶筒套装在所述壳体的周面上，所述胶筒的两侧边沿分别设置有密封压圈，所述胶筒的内侧区域与所述油泵相连通。
可选地，所述电控爬行机构包括多个支撑臂，每个所述支撑臂的一端均连接在所述壳体的侧壁上，另一端转动设置有爬行滚轮，所述爬行滚轮上设置有驱动电机。
可选地，所述爬行滚轮的轮面上设置有防滑齿。
可选地，每个所述支撑臂均向所述壳体的前端方向倾斜。
可选地，多个所述支撑臂沿着所述壳体的轴线交错分布。
可选地，所述壳体的后端的周面上设置有滚轮扶正器。
可选地，所述壳体前端设置有导向头，所述导向头的端部为圆弧面或者圆锥面。
可选地，所述壳体内还设置有磁定位仪，所述磁定位仪通过所述电缆与地面控制中心电连接。
本发明还提出一种水平井自由换层方法，采用以上所述的水平井自由换层装置实施，包括以下步骤：S001：将所述水平井自由换层装置下放到水平井中，再往油井的竖直段下入油管，往油管内下入杆式抽油泵，杆式抽油泵与抽油机相连接；S002：地面控制中心通过电缆控制电控爬行机构在水平井中移动，同时通过磁定位仪确定所述水平井自由换层装置的位置；S003：需要对水平井内某个射孔段进行封堵时，控制电控爬行机构将所述水平井自由换层装置移动至该射孔段的后方，即远离水平井末端的一方，然后控制电控封隔机构坐封，封堵该射孔段及其前方的所有射孔段；S004：需要换层时，则控制电控封隔机构解封，再控制爬行机构将本发明的水平井自由换层装置移动至该射孔段的前方，然后控制电控封隔机构坐封，解封该射孔段。
本发明的水平井自由换层装置及其换层方法利用电缆连接电控自行走封隔器实现水平井段不同位置的自由封隔，采用常规成熟的机杆泵生产方式进行生产，找完水后无需起出测试管柱，具有施工安全风险低，施工周期短，效率高的优点。
附图说明
图1是本发明的水平井自由换层装置在找水状态下的结构简图；
图2是本发明的水平井自由换层装置在坐封状态下的结构简图；
图3是本发明的水平井自由换层装置的系统结构图。
在以上图中：1壳体；2电缆；3电控封隔机构；301油囊；302油泵；303电机；304胶筒；305密封压圈；4电控爬行机构；401支撑臂；402爬行滚轮；5滚轮扶正器；6导向头；7磁定位仪；8地面控制中心；10井筒；11射孔段；12油管；13杆式抽油泵；14抽油机。
以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。
具体实施方式
实施例1
参考图1、图2和图3，本发明的实施例提出一种水平井自由换层装置，其特征在于，包括：壳体1、电控封隔机构3和电控爬行机构4；所述壳体1的两端密封，所述壳体1的一端连接有电缆2，所述电缆2与地面控制中心8电连接；所述电控封隔机构3设置在所述壳体1的中部的侧壁上，所述电控封隔机构3与所述电缆2电连接；多个所述电控爬行机构4周向分布在所述壳体1的侧壁上，所述电控爬行机构4与所述电缆2电连接。
在使用时，将本发明的水平井自由换层装置通过缆绳下放到油井内，地面控制中心8可通过电缆2控制电控爬行机构4向前爬到水平井段，再往油井的竖直段下入油管12，往油管12内下入杆式抽油泵13，杆式抽油泵13与地面上的抽油机14相连接；地面控制中心8通过电缆2控制电控爬行机构4在水平井中移动，需要对水平井内某个射孔段11进行封堵时，地面控制中心8控制电控爬行机构4将水平井自由换层装置移动至该射孔段11的后方(以水平井末端为前方)，然后控制电控封隔机构3坐封，封堵该射孔段11及其前方的所有射孔段11；需要换层时，地面控制中心8通过电缆2控制电控封隔机构3解封，再控制电控爬行机构4将本发明的水平井自由换层装置移动至该射孔段11的前方，然后控制电控封隔机构3坐封，则该射孔段11解封，启动抽油机14带动杆式抽油泵13可抽吸到该射孔段11的产液。
实施例2
参考图1和图2，在实施例1的基础上，所述电控封隔机构3包括：油囊301和胶筒304；所述油囊301设置在所述壳体1内，所述油囊301的端口处依次连接有油泵302和电机303；所述胶筒304套装在所述壳体1的周面上，所述胶筒304的两侧边沿分别设置有密封压圈305，所述胶筒304的内侧区域与所述油泵302相连通。
当电控封隔机构3坐封时，地面控制中心8通过电缆2控制电机303正向转动，电机303带动油泵302抽吸油囊301中的液压油，将液压油打入胶筒304内侧的区域，使胶筒304膨胀并对井筒10与壳体1之间的环形区域进行封堵。当电控封隔机构3解封时，地面控制中心8通过电缆2控制电机303反向转动，电机303带动油泵302把胶筒304内侧的液压油抽回到油囊301中，使胶筒304收缩，井筒10与壳体1之间的环形区域导通，油泵302可采用油齿轮泵，可以双向抽吸。
实施例3
参考图1和图2，在实施例2的基础上，所述电控爬行机构4包括多个支撑臂401，每个所述支撑臂401的一端均连接在所述壳体1的侧壁上，另一端转动设置有爬行滚轮402，所述爬行滚轮402上设置有驱动电机。
多个支撑臂401配合爬行滚轮402具有扶正器的作用，同时在每个爬行滚轮402上设置驱动电机直接带动爬行滚轮402转动，每个驱动电机由地面控制中心8通过电缆2进行控制，带动各个爬行滚轮402沿着井筒10向前滚动或者向后滚动，以此带动本发明的水平井自由换层装置的壳体1在水平井中向前爬行或者向后爬行。
实施例4
参考图1和图2，在实施例1的基础上，所述爬行滚轮402的轮面上设置有防滑齿。
井筒10的侧壁上会沉积粘滑的附着物，爬行滚轮402的轮面上的防滑齿可以穿透附着物与井筒10的筒壁直接接触，避免爬行滚轮402打滑。
实施例5
参考图1和图2，在实施例4的基础上，每个所述支撑臂401均向所述壳体1的前端方向倾斜。
当从水平井中收回本发明的水平井自由换层装置时，通过缆绳将壳体1在井筒10中向后拖，壳体1上相前方倾斜的支撑臂401不会卡入射孔段11中的射孔中。
实施例6
参考图1和图2，在实施例1的基础上，多个所述支撑臂401沿着所述壳体1的轴线交错分布。
沿着所述壳体1的轴线交错分布的各个支撑臂401使爬行滚轮402不会处于井筒10的同一断面处，防止所有爬行滚轮402被射孔段11的射孔卡住。
实施例7
参考图2，在实施例1的基础上，所述壳体1的后端的周面上设置有滚轮扶正器5。
滚轮扶正器5使壳体1处于中心位置，避免壳体1与水平井的井筒10直接接触，防止壳体1在井筒10中卡住。
实施例8
参考图2，在实施例1的基础上，所述壳体1前端设置有导向头6，所述导向头6的端部为圆弧结构或者圆锥形结构。
导向头9采用为圆锥形结构，圆锥形结构的导向头9能有效降低壳体1向前行走时的阻力。
实施例9
参考图3，在实施例1的基础上，所述壳体1内还设置有磁定位仪7，所述磁定位仪7通过所述电缆2与地面控制中心8电连接。
磁定位仪7随着壳体在水平井中经过套管接箍时，由于接箍处套管加厚，改变了磁铁周围磁场的分布，使穿过线圈的磁通量变化而产生感应电动势，磁定位仪7记录感应电流的大小，将得到一条套管接箍曲线。地面控制中心8可根据套管接箍曲线，配合放射性测井曲线可以准确确定水平井中的各个射孔段11的射孔位置。
实施例10
参考图1，本发明的实施例还提出一种水平井自由换层方法，采用以上所述的水平井自由换层装置实施，包括以下步骤：S001：将水平井自由换层装置下放到油井内，地面控制中心8可通过电缆2控制电控爬行机构4向前爬到水平井段，再往油井的竖直段下入油管12，往油管12内下入杆式抽油泵13，杆式抽油泵13与抽油机14相连接；S002：地面控制中心8通过电缆2控制电控爬行机构4在水平井中移动，同时通过磁定位仪7确定本发明的水平井自由换层装置的位置；S003：需要对水平井内某个射孔段11进行封堵时，地面控制中心8通过电缆2控制电控爬行机构4将本发明的水平井自由换层装置移动至该射孔段11的后方(以水平井末端为前方)，然后控制电控封隔机构3坐封，封堵该射孔段11及其前方的所有射孔段11；此时启动抽油机14带动杆式抽油泵13进行抽汲，产液均来自本发明的水平井自由换层装置后方的所有射孔段11；S004：需要换层时，则地面控制中心8通过电缆2控制电控封隔机7构3解封，地面控制中心8通过电缆2控制爬行机构4将本发明的水平井自由换层装置向前移动到一个射孔段11的前方，然后控制电控封隔机构3坐封，则该射孔段11解封，该射孔段11前方的所有的射孔段11被封堵，此时启动抽油机14带动杆式抽油泵13可抽汲该射孔段11的产液。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。
Claims (10)
1.一种水平井自由换层装置，其特征在于，包括：
壳体(1)，所述壳体(1)的两端密封，所述壳体(1)的一端连接有电缆(2)，所述电缆(2)与地面控制中心(8)电连接；
电控封隔机构(3)，所述电控封隔机构(3)设置在所述壳体(1)的中部的侧壁上，所述电控封隔机构(3)与所述电缆(2)电连接；
电控爬行机构(4)，多个所述电控爬行机构(4)周向分布在所述壳体(1)的侧壁上，所述电控爬行机构(4)与所述电缆(2)电连接。
2.根据权利要求1所述的水平井自由换层装置，其特征在于，所述电控封隔机构(3)包括：
油囊(301)，所述油囊(301)设置在所述壳体(1)内，所述油囊(301)的端口处依次连接有油泵(302)和电机(303)；
胶筒(304)，所述胶筒(304)套装在所述壳体(1)的周面上，所述胶筒(304)的两侧边沿分别设置有密封压圈(305)，所述胶筒(304)的内侧区域与所述油泵(302)相连通。
3.根据权利要求1所述的水平井自由换层装置，其特征在于，所述电控爬行机构(4)包括多个支撑臂(401)，每个所述支撑臂(401)的一端均连接在所述壳体(1)的侧壁上，另一端转动设置有爬行滚轮(402)，所述爬行滚轮(402)上设置有驱动电机。
4.根据权利要求3所述的水平井自由换层装置，其特征在于，所述爬行滚轮(402)的轮面上设置有防滑齿。
5.根据权利要求3所述的水平井自由换层装置，其特征在于，每个所述支撑臂(401)均向所述壳体(1)的前端方向倾斜。
6.根据权利要求5所述的水平井自由换层装置，其特征在于，多个所述支撑臂(401)沿着所述壳体(1)的轴线交错分布。
7.根据权利要求1所述的水平井自由换层装置，其特征在于，所述壳体(1)的后端的周面上设置有滚轮扶正器(5)。
8.根据权利要求1所述的水平井自由换层装置，其特征在于，所述壳体(1)前端设置有导向头(6)，所述导向头(6)的端部为圆弧面或者圆锥面。
9.根据权利要求1所述的水平井自由换层装置，其特征在于，所述壳体(1)内还设置有磁定位仪(7)，所述磁定位仪(7)通过所述电缆(2)与地面控制中心(8)电连接。
10.一种水平井自由换层方法，采用权利要求1至9中任意一项所述的水平井自由换层装置实施，其特征在于，包括以下步骤：
S001：将所述水平井自由换层装置下放到水平井中，再往油井的竖直段下入油管，往油管内下入杆式抽油泵，杆式抽油泵与抽油机相连接；
S002：地面控制中心通过电缆控制电控爬行机构在水平井中移动，同时通过磁定位仪确定所述水平井自由换层装置的位置；
S003：需要对水平井内某个射孔段进行封堵时，控制电控爬行机构将所述水平井自由换层装置移动至该射孔段的后方，即远离水平井末端的一方，然后控制电控封隔机构坐封，封堵该射孔段及其前方的所有射孔段；
S004：需要换层时，则控制电控封隔机构解封，再控制爬行机构将所述水平井自由换层装置移动至该射孔段的后方，然后控制电控封隔机构坐封，解封该射孔段。
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