CN113700457B - 分注管柱、分注系统及分注方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种分注管柱、分注系统及分注方法。所述分注管柱包括：由上而下依次连接的至少一级注入装置、球座、筛管和丝堵；所述至少一级注入装置中的每级注入装置均包括依次连接的封隔器、调剖器和配注器，所述球座位于所述配注器的下端；所述封隔器用于分隔注入层；所述调剖器用于配合调剖芯子向所述注入层注入调剖剂；所述配注器用于配合可调水嘴向所述注入层注入水；所述配注器还用于配合可调节流芯向所述注入层注入聚合物。本申请通过集成设计调剖器和配注器，使同一管柱能够实现分层注水、调剖、分层注聚等不同介质的交替注入，避免因注入介质改变而更换管柱，进而可节省大量的水井维修作业费用，缩短工期，大大的提高生产效率。

Description

分注管柱、分注系统及分注方法

技术领域

本申请涉及石油工程技术领域，特别涉及一种用于分层注水、分层调剖、分层注聚交替注入的多功能分注管柱、分注系统及分注方法。

背景技术

在油田开发中，分层注水是改善层间矛盾，提高油层动用程度的主要手段，且在油田开发中后期，为了进一步提高采收率，除注水外，还会在不同阶段向同一地层注聚合物、注调剖剂。

分层注水、分层调剖、分层注聚需要借助注入管柱来实现。相关技术中，现有注入管柱仅能实现单一介质或水与调剖剂、水与聚合物两种介质的交替注入，而不能在不动管柱的情况下实现以上三种介质交替注入，也就是说，当改变注入介质时，需要更换注入管柱，这无疑给生产带来巨大的作业费用及风险。

发明内容

鉴于此，本申请提供一种分注管柱、分注系统及分注方法。

具体而言，包括以下的技术方案：

第一方面，本申请实施例提供了一种分注管柱，该分注管柱包括：由上而下依次连接的至少一级注入装置、球座、筛管和丝堵；

所述至少一级注入装置中的每级注入装置均包括依次连接的封隔器、调剖器和配注器，所述球座位于所述配注器的下端；

所述封隔器用于分隔注入层；所述调剖器用于配合调剖芯子向所述注入层注入调剖剂；所述配注器用于配合可调水嘴向所述注入层注入水；所述配注器还用于配合可调节流芯向所述注入层注入聚合物。

本申请通过集成设计调剖器和配注器，使同一管柱能够实现分层注水、调剖、分层注聚等不同介质的交替注入，避免因注入介质改变而更换管柱，进而可节省大量的水井维修作业费用，缩短工期，大大的提高生产效率。

其中，可调水嘴是指水嘴开度可调节，以根据实际需要向注入层注入水。可调节流芯是指节流芯节流长度可调节，以根据实际需要向注入层注入聚合物。

在上述的分注管柱中，该分注管柱可依据具体单井工程设计通过油管将各工具连接。示例地，至少一级注入装置通过油管与球座、筛管和丝堵螺纹连接。每级注入装置中的封隔器、调剖器、配注器之间也通过油管连接。

进一步地，所述封隔器、所述调剖器、所述配注器、所述球座、所述筛管和所述丝堵均采用螺纹连接。

在上述的分注管柱中，分注管柱可包括一级注入装置，也可包括多级注入装置。当分注管柱包括多级注入装置时，每级注入装置自上而下依次连接。示例地，当为二级注入装置时，注入装置可包括依次连接的第一封隔器、第一调剖器、第一配注器、第二封隔器、第二调剖器和第二配注器。

可以理解的是，每级注入装置对应一注入层，在具体应用中，可根据实际需要，设置多级注入装置分别对应多个注入层。示例地，至少一级注入装置包括二级注入装置、三级注入装置、四级注入装置、五级注入装置或六级注入装置。

在上述的分注管柱中，封隔器用于分隔注入层，以实现后续分层注水、调剖和注聚。示例地，封隔器可以为Y341、Y441等封隔器，封隔器通过上下螺纹连接到管柱上，通过向管柱内打压座封，通过上提管柱解封。

在上述的分注管柱中，所述配注器用于向注入层注水，实现分层注水；且还可用于向注入层注入聚合物，实现分层注聚。示例地，配注器可以为桥式偏心或偏心配注器，注水时配套可调水嘴，注聚时配套可调节流芯，可调水嘴或可调节流芯安装在配注器偏心注水通道内，配注器通过上下螺纹连接到管柱上。

分层注水时，可利用钢丝连接水嘴投捞器将可调水嘴投入到各级配注器中，再利用电缆将测调仪下入至配注器位置，与各级配注器可调水嘴对接并调节可调水嘴的开度，实现控制各层注水量的目的。

分层注聚时，可利用钢丝连接调剖芯子投捞器将注聚用可调节流芯投入到各级配注器中，再利用电缆将测调仪下入至配注器位置，与各级配注器可调节流芯对接并调节节流长度，实现控制各层注聚量的目的。

在上述的分注管柱中，调剖器用于向注入层注入调剖剂，实现分层调剖。示例地，调剖器可包括调剖工作筒和调剖芯子两个独立的部件组成。调剖工作筒可由上、下接头、外套、内活塞、复位弹簧、密封圈等部件组成，调配工作筒通过上下螺纹和管柱连接，工作筒外套一侧开有调剖液出口，不调剖时，该出口为封闭状态。调剖器芯子自上而下由打捞头、芯子主体、定位凸轮、球阀、阀座、弹簧、下支撑卡爪等部件组成。应用时，首先利用电缆带测调仪关闭调剖器以上配注器，再利用钢丝连接调剖芯子投捞器将调剖芯子投送到对应调剖层的调剖器工作筒中，使调剖芯子座在调剖器的工作筒内，封堵下部油管通道。然后注入调剖剂，通过注入压力推动工作筒活塞轴向移动打开工作筒外套出口，从而实现对调剖层的调剖。由于调剖器过流通道、出水口面积大，对调剖剂节流作用有限，因此产生的机械剪切作用较小。注聚时，聚合物进入配注器，经过配注器偏孔内壁与节流芯外壁之间的间隙后进入地层，节流芯采用多个椭圆形球体串联组成的流线型杆状结构，且表面经过剖光处理，聚合物通过连续光滑曲面产生逐级节流，不会产生较大剪切。

第二方面，本申请实施例提供了一种分注系统，该系统包括套管、根据上述第一方面所述的分注管柱、以及采油树；

所述分注管柱套设在所述套管内，所述分注管柱和所述套管之间形成油套环空；所述分注管柱的所述封隔器分隔注入层，所述调剖器和所述配注器朝向所述注入层；

所述采油树位于井口、且密封连接所述套管和所述分注管柱；所述采油树上设置有压力表、来水控制阀和回水控制阀，所述压力表用于测量所述油套环空的压力，所述来水控制阀与所述分注管柱连通，所述回水控制阀与所述油套环空连通；

所述系统还包括水嘴投捞器、测调仪、验封仪和调剖芯子投捞器，所述测调仪、所述验封仪可通过电缆被带入到所述分注管柱中，并与所述分注管柱配合使用；所述水嘴投捞器和所述调剖芯子投捞器可通过钢丝被带入到所述分注管柱中并与所述分注管柱配合使用。

第三方面，本申请实施例还提供了一种分注方法，所述方法包括：

将根据上述第一方面所述的分注管柱下入到采油井的套管中；所述分注管柱和所述套管之间形成油套环空，使所述封隔器座封以分隔所述采油井的注入层，所述调剖器和所述配注器朝向所述注入层；

将采油树安装在井口，所述采油树密封连接所述套管和所述分注管柱；且所述采油树上设置有压力表、来水控制阀和回水控制阀，所述压力表用于测量所述油套环空的压力，所述来水控制阀与所述分注管柱连通，所述回水控制阀与所述油套环空连通；

调剖时，采用所述调剖器工作筒配合调剖芯子对所述注入井分层调剖；

注水时，采用所述配注器配合可调水嘴对所述注入井分层注水；

注聚时，采用所述配注器配合可调节流芯对所述注入井分层注聚。

在一种可能的实施例中，所述采用所述配注器配合可调水嘴对所述注入井分层注水包括：

利用电缆将测调仪下入到所述分注管柱中，使所述测调仪与各级所述配注器的可调水嘴对接，并调节所述可调水嘴的开度至全开；

开井注水，再利用电缆将验封仪下入到所述分注管柱中，将所述验封仪定位并座封于与注水层对应的所述配注器内，通过所述来水控制阀改变(例如提高)注水压力，判断所述注水层对应的所述封隔器是否密封。示例地，可通过所述验封仪监测注水层对应封隔器上、下油套环空压力变化来判断，如封隔器上部环空压力升高，下部环空压力不变则判断所述注水层对应的所述封隔器为密封，如上下环空压力同时升高，则判断封隔器不密封；

如不密封，则进行检管作业；若密封，待地层压力稳定后，重新下入所述测调仪，调节各级所述可调水嘴的开度，使注入量达到配注要求。

在一种可能的实施例中，所述采用所述调剖器配合调剖芯子对所述注入井分层调剖包括：

利用电缆将测调仪下入到所述分注管柱中，关闭需要调剖的注入层以上的所述配注器的可调水嘴；

利用钢丝携带调剖芯子投捞器将调剖芯子投送到所述调剖层对应的所述调剖器的工作筒中，所述调剖芯子座封在所述调剖器的工作筒内，封堵下部的油管通道；

注入调剖剂，通过注入压力打开所述调剖器的调剖液出口，实现单层调剖；

单层调剖完成后，通过油管注入清水顶替井筒中残余调剖剂，再采用钢丝携带所述调剖芯子投捞器入井打捞所述调剖芯子；

根据地质需要，重复以上步骤对其他层调剖。

在一种可能的实施例中，所述采用所述配注器配合可调节流芯对所述注入井分层注聚包括：

利用钢丝将水嘴投捞器下入所述分注管柱中，所述水嘴投捞器与各级所述配注器的可调水嘴对接，并打捞出所述配注器的可调水嘴；

开井注聚，待地层压力稳定后，利用钢丝带所述水嘴投捞器将可调节流芯投送到各级所述配注器中；

利用电缆下入所述测调仪，与配注器节流芯对接，调节各级所述配注器的所述可调节流芯，使注入量达到配注要求。

本申请实施例提供的技术方案的有益效果至少包括：

本申请通过集成设计调剖器和配注器，使同一管柱能够实现分层注水、调剖、分层注聚等不同介质的交替注入，避免因注入介质改变而更换管柱，进而可节省大量的水井维修作业费用，缩短工期，大大的提高生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，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为本申请实施例提供的一种分注管柱的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种直接分层注水的工艺流程图；

图3为本申请实施例提供的一种分层注水转调剖的工艺流程图；

图4为本申请实施例提供的一种分层注水转分层注聚的工艺流程图；

图5为本申请实施例提供的一种直接分层注聚的工艺流程图。

图中的附图标记分别表示为：

1-套管；

2-油管；

3-第一封隔器；

4-第二封隔器；

5-第一调剖器；

6-第二调剖器；

7-第一配注器；

8-第二配注器；

9-球座；

10-筛管；

11-丝堵；

12-钢丝；

13-电缆；

14-水嘴投捞器；

15-测调仪；

16-验封仪；

17-调剖芯子投捞器；

18-来水控制阀；

19-回水控制阀；

20-压力表。

通过上述附图，已示出本申请明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本申请构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本申请的概念。

具体实施方式

为使本申请的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。除非另有定义，本申请实施例所用的所有技术术语均具有与本领域技术人员通常理解的相同的含义。

在申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

下面仅以二级分注管柱为例对本实施例进行说明，具体应用中，可根据实际需要扩展为多级分注管柱，原理及使用方法一致。

如图1所示，该二级分注管柱包括通过油管2自上而下依次连接的第一封隔器3、第一调剖器5、第一配注器7、第二封隔器4、第二调剖器6、第二配注器8、球座9、筛管10和丝堵11。其中，第一封隔器3、第一调剖器5和第一配注器7构成一级注入装置；第二封隔器4、第二调剖器6和第二配注器8构成二级注入装置。

将该二级分注管柱下入到采油井的套管1中；该分注管柱与套管1之间形成油套环空，然后使第一封隔器3和第二封隔器4座封，以分隔1#油层和2#油层。

将采油树安装在井口，采油树密封连接套管1和分注管柱；在采油树上安装压力表20、来水控制阀18和回水控制阀19，压力表20可用于测量油套环空的压力，来水控制阀18与分注管柱连通，回水控制阀19与油套环空连通，实现完井。

如完井后直接进行分层注水，则可使第一配注器7和第二配注器8分别安装可调水嘴下井。当需要分层注聚时，可采用钢丝12连接水嘴投捞器14打捞第一配注器7和第二配注器8的可调水嘴，然后再利用水嘴投捞器14将可调节流芯投入到第一配注器7和第二配注器8中。

如完井后直接进行分层注聚，则可使第一配注器7和第二配注器8安装死水嘴下井，以便第一封隔器3和第二封隔器4座封，然后再利用水嘴投捞器14打捞出死水嘴，并投入可调节流芯；当需要分层注水时，可采用水嘴投捞器14打捞第一配注器7和第二配注器8的可调节流芯，然后再将可调水嘴投入到第一配注器7和第二配注器8中。

在实际生产中，完井后通常会进行分层注水、分注注水转调剖、分层注水转分层注聚或直接分层注聚等作业，下面将结合附图对各作业的工艺流程进行更详细的描述。

当完井后需要直接分层注水时，可采用图2所示的方法进行。如图2所示，本申请实施例提供了一种直接分层注水的工艺流程图，具体包括以下步骤：

S101、下入分注管柱。将如图1所示的二级分注管柱下入到指定位置，座封第一封隔器3和第二封隔器4，分隔1#油层和2#油层；其中，第一配注器7和第二配注器8分别安装有可调水嘴。

S102、打开配注器水嘴。利用电缆13带测调仪15入井，依次调节第一配注器7和第二配注器8的可调水嘴出水口至全开。

S103、试注。打开来水控制阀18，通过分注管柱向油层注水。

S104、验封。利用电缆13带验封仪16入井，控制验封仪16定位并座封于第二配注器8内，然后在井口调节来水控制阀18以提高注水压力；验封仪16内部的两只压力计分别记录并上传第二封隔器4上、下油套环空压力变化情况；同时读取压力表20的数值。

S105、判断封隔器是否密封。如果第二封隔器4的上部环空压力增大、下环空压力不变，则说明第二封隔器4密封。第二封隔器4上下环空压力同时增大，则第二封隔器4不密封。如果压力表20的数值为0，则说明第一封隔器3密封，反之，则第一封隔器3不密封；

如果第二封隔器4密封，则测调注水，如果第二封隔器4不密封，则需检管作业。

S106、测试调配。如第二封隔器4密封，则试注一段时间待地层压力稳定后，重新下入测调仪15，通过测调仪15依次调节第一配注器7和第二配注器8的可调水嘴的出水口开度，直至满足分层配注量。

S107、分层注水。

根据地质需求(S1081)，注水井需要调剖时，可采用如图3所示的方法进行。如图3所示，本申请实施例提供了一种分层注水转调剖的工艺流程，具体包括以下步骤：

S109、利用电缆13带测调仪15入井，测调仪15关闭调剖层以上的配注器。示例地，如调剖2#油层，则关闭第一配注器7；

S110、投调剖芯子。利用钢丝12带调剖芯子投捞器17将调剖芯子投送到第二调剖器6中，调剖芯子座在第二调剖器6的工作筒内，封堵第二调剖器6下部的油管通道。

S111、注调剖剂。打开来水控制阀18，通过分注管柱向井内注入调剖剂，进而通过注入压力打开第二调剖器6的调剖液出口，实现对2#油层调剖。

S112、调剖完成后，再由来水控制阀18注入清水，以顶替井筒中残余的调剖剂。

S113、捞出调剖芯子。利用钢丝12带调剖芯子投捞器17捞出调剖芯子。

根据地质需求(S114)，如需对其他层调剖，则重复步骤S109-S113。

根据地质需求(S114)，如需重新注水，则可继续如下步骤：

S115、由回水控制阀19向油套环空注入清水，进行大排量反洗井，直至进、出口液体一致。

S116、用电缆13带测调仪15入井，对接第一配注器7可调水嘴，并使其完全打开。重复步骤S104-S107。

根据地质需求(S1082)，分层注水转注聚时，可采用如图4所示的方法进行。如图4所示，本申请实施例提供了一种分层注水转分层注聚的工艺流程，具体包括以下步骤：

S201、打捞可调水嘴。利用钢丝12带水嘴投捞器14入井，打捞第一配注器7和第二配注器8的可调水嘴；

S202、投入可调节流芯。开井注入一段时间，待地层压力稳定后，利用钢丝12带水嘴投捞器14将可调节流芯分别投入到第一配注器7和第二配注器8中。

S203、测试调配。下入测调仪15，以调节第一配注器7和第二配注器8的可调节流芯至配注要求的注入量。

S204、分层注聚。

根据地质需求(S205)，分层注聚井转注水时，可继续进行如下步骤：

S206、打捞可调节流芯，利用钢丝12带水嘴投捞器14入井，打捞第一配注器7和第二配注器8的可调节流芯。

S207、由回水控制阀19注入压井液或清水，进行大排量反洗井，直至进、出口液体一致。

S208、投入可调水嘴；手动将可调水嘴调至全开，用钢丝12带水嘴投捞器14入井，向第一配注器7和第二配注器8投入注水可调水嘴。

重复步骤S104-S107。

当完井后需要直接分层注聚时，可采用图5所示的方法进行。如图5所示，本申请实施例提供了一种直接分层注聚的工艺流程图，具体包括以下步骤：

S301、下入分注管柱。将如图1所示的二级分注管柱下入到指定位置，座封第一封隔器3和第二封隔器4，分隔1#油层和2#油层；其中，第一配注器7和第二配注器8需要带死水嘴下入，便于第一封隔器3和第二封隔器4的打压座封；

S302、打捞死堵。利用钢丝12带水嘴投捞器14入井，依次捞出第一配注器7和第二配注器8中的死水嘴；

S303、验封。开井注聚合物，验封，验封步骤与S104,S105相同；

S304、投入可调节流芯。如第二封隔器4密封，则试注一段时间待地层压力稳定后，利用钢丝12带水嘴投捞器14将可调节流芯投送到第一配注器7和第二配注器8中；

S305、测试调配；利用电缆13下入测调仪15，对接各级配注器节流芯，按照各层配注量调节可调节流芯至达到配注要求；

S306、分层注聚。

本申请通过集成设计调剖器和配注器，使同一管柱实现分层注水、调剖、分层注聚等不同介质的交替注入，避免因注入介质改变而更换管柱，进而可节省大量的水井维修作业费用，缩短工期，大大的提高生产效率。

以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本申请的技术方案，并不用以限制本申请。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种分注方法，其特征在于，所述方法应用于分注管柱，所述分注管柱包括由上而下依次连接的至少一级注入装置、球座、筛管和丝堵；所述至少一级注入装置中的每级注入装置均包括依次连接的封隔器、调剖器和配注器，所述球座位于所述配注器的下端；所述封隔器用于分隔注入层；所述调剖器用于配合调剖芯子向所述注入层注入调剖剂；所述配注器用于配合可调水嘴向所述注入层注入水；所述配注器还用于配合可调节流芯向所述注入层注入聚合物；

所述方法包括：

将所述分注管柱下入到采油井的套管中；所述分注管柱和所述套管之间形成油套环空，然后使所述封隔器座封，以分隔注入井的注入层，所述调剖器和所述配注器朝向所述注入层，所述配注器安装有可调水嘴；

将采油树安装在井口，所述采油树密封连接所述套管和所述分注管柱；且所述采油树上设置有压力表、来水控制阀和回水控制阀，所述压力表用于测量所述油套环空的压力，所述来水控制阀与所述分注管柱连通，所述回水控制阀与所述油套环空连通；

注水时，

利用电缆将测调仪下入到所述分注管柱中，使所述测调仪与各级所述配注器的可调水嘴对接，并调节所述可调水嘴的开度至全开；

开井注水，再利用电缆将验封仪下入到所述分注管柱中，将所述验封仪定位座封于与注水层对应的所述配注器内，通过所述来水控制阀改变注水压力，判断所述注水层对应的所述封隔器是否密封；

如不密封，则进行检管作业；若密封，待地层压力稳定后，重新下入所述测调仪，调节各级所述可调水嘴的开度，使注入量达到配注要求；

分层注水；

注水转注聚时，

利用钢丝将水嘴投捞器下入所述分注管柱中，所述水嘴投捞器与各级所述配注器的可调水嘴对接并打捞出所述配注器的可调水嘴；

开井注聚，待地层压力稳定后，利用所述钢丝带所述水嘴投捞器将可调节流芯投送到各级所述配注器中；

利用电缆下入所述测调仪，与所述可调节流芯对接，调节各级所述配注器的所述可调节流芯，使注入量达到配注要求；

分层注聚；

注聚转注水时，利用所述钢丝带所述水嘴投捞器下入所述分注管柱中，使得所述水嘴投捞器与各级所述配注器的可调节流芯对接并打捞出所述配注器的可调节流芯；

由回水控制阀注入压井液或清水，进行大排量反洗井，直至进、出口液体一致；

手动将可调水嘴调至全开，用所述钢丝带所述水嘴投捞器入井，向各级所述配注器投入注水可调水嘴；

重复注水时的步骤；

调剖时，利用电缆将测调仪下入到所述分注管柱中，关闭需要调剖的注入层以上的所述配注器的可调水嘴；

利用钢丝携带调剖芯子投捞器将调剖芯子投送到所述调剖层对应的所述调剖器的工作筒中，所述调剖芯子座封在所述调剖器的工作筒内，封堵下部的油管通道；

注入调剖剂，通过注入压力打开所述调剖器的调剖液出口，实现单层调剖；

单层调剖完成后，注入清水顶替井筒中残余调剖剂，再采用钢丝携带所述调剖芯子投捞器入井打捞所述调剖芯子；

根据地质需要，重复以上步骤对其他层调剖。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述封隔器、所述调剖器、所述配注器、所述球座、所述筛管和所述丝堵均采用螺纹连接。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述配注器为桥式偏心或偏心配注器。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述可调节流芯为梭形杆可调节流芯。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一级注入装置包括二级注入装置、三级注入装置、四级注入装置、五级注入装置或六级注入装置。