CN114320254A - 一种超深缝洞型储层油井的双管注水装置及方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种超深缝洞型储层油井的双管注水装置及方法。双管注水装置包括油管、取水管柱、第二封隔器、第一封隔器、储水罐、注水泵和套管；套管固定安装在油井中，油管的底端插入套管内，第二封隔器和第一封隔器均设置在环空内且套设在油管的外周侧，取水管柱的底端插入套管内，并穿过第一封隔器后与环空连通；套管与高压水层通过射孔连通，油管正对射孔的管部为抗冲蚀管部。本申请的双管注水方法，利用油井自身钻遇的高压水层通过合适的井下工具、施工工艺和井口装置实现同井取水、注水和采油的闭环系统，该系统稳定可靠，可节省巨量的水源井建设和注水开发底面配套建设费用，极大地节省开发投资或成本，提高碳酸盐岩油藏开发的经济效益。

Description

一种超深缝洞型储层油井的双管注水装置及方法

技术领域

本申请涉及油井开采技术领域，具体涉及一种超深缝洞型储层油井的双管注水装置及方法。

背景技术

深度超过5000米的超深缝洞型碳酸盐岩油藏的重要特征之一是与断层和岩溶作用具有成因关系的洞穴是主要的储油空间、断裂面或裂缝是主要的流动通道、基质基本不含油气或含油气很少。

例如，塔里木盆地台盆区奥陶系碳酸盐岩沉积构造演化历史造成其形成的油藏具有以下特点：一是在平面上多个单体油藏后油藏单元主要沿通源走滑断裂展布，沿断裂走线油藏延伸距离短则数千米、十几千米，长则数十千米甚至上百千米。沿走滑断裂两侧延伸距离短，少则几米到十几米，多则几十米至上百米。油藏在平面上分别呈现出明显的长墙状特征。二是控制油藏分布的走滑断裂之间的距离大，目前已知的最短15千米，宽者可达几十或上百千米。三是油藏的油柱高度比较大，整体上讲由北向南油藏的油柱高度逐渐增大。四是岩油藏具有高度的非均质性，即使是邻井，其生产表现特点往往有巨大的区别。

目前塔里木盆地台盆区奥陶系碳酸盐岩油藏的油井投入开发之后往往出现初期产量高、产量递减快的生产特征，一般在投产两年左右就需要转入人工注水补充能量开发。按照一般油田注水开发的通常做法，特定油藏转入注水开发时要大专门的注水水源井、铺设注水管线、建设注水站、配水间、设置杀菌、过滤、单井增压设施等等。由于塔里木盆地台盆区奥陶系碳酸盐岩油藏具有上述的四大特点，导致其油井在平面上分散程度高、线性延伸距离长、铺设几千甚至上万千米的注水管网、建设很多的注水站和配水间以及增压装置，这对于边际开发的超深缝洞型碳酸盐岩油藏而言是不能接受的。

发明内容

本申请的目的在于针对超深缝洞型储层油井开发中存在的问题，而提供一种超深缝洞型储层油井的双管注水装置及方法，其能够解决以往传统注水方式开发成本大的问题。

本申请涉及一种超深缝洞型储层油井的双管注水装置，包括油管、取水管柱、第二封隔器、第一封隔器、储水罐、注水泵和套管；所述套管固定安装在油井中，所述油管的底端插入所述套管内，所述油管与套管之间形成环空，所述第二封隔器和所述第一封隔器均设置在环空内且套设在所述油管的外周侧，所述取水管柱的底端插入所述套管内，并穿过所述第一封隔器后与所述环空连通；所述取水管柱的顶端与储水罐的一端连通，所述储水罐的另一端与所述注水泵的一端连通，所述注水泵的另一端与所述油管的顶端连通，所述储水罐和注水泵均设于油井顶部外侧；所述套管与高压水层通过射孔连通，所述油管正对所述射孔的管部为抗冲蚀管部，所述射孔位于所述第一封隔器和所述第二封隔器之间。

其中，所述第一封隔器和所述第二封隔器可以均为偏心封隔器，所述取水管柱的底端设有射孔机构；所述第一封隔器和所述第二封隔器坐封时，所述第一封隔器的外周侧面和第二封隔器的外周侧面均紧贴所述套管的内壁面。

本申请还涉及一种超深缝洞型储层油井的双管注水方法，包括如下步骤，

步骤a，下入安装好第一封隔器和第二封隔器的油管和取水管柱；

步骤b，第二封隔器坐封，使第二封隔器与套管紧贴形成密封；

步骤c，第一封隔器坐封，使第一封隔器与套管紧贴形成密封；

步骤d，取水管柱底端的射孔机构对高压水层和对应位置的套管进行定向射孔连通；

步骤e，对取水管柱的水面进行监测，若取水管柱的水面尚未淹没注水泵，则进行步骤f操作，若取水管柱的水面淹没注水泵，则进行步骤g；

步骤f，往取水管柱进行人工补水，直至取水管柱的水面淹没注水泵；

步骤g，启动注水泵，使注水管柱内的水倒灌至油管；

步骤h，观察油管的压力和取水管柱的压力，待油管的压力满足采油条件后，注水泵停机，闷井一段时间后，开始油管的采油工作；

步骤j，当油管的压力逐渐衰歇到预设数值后，重复步骤f、步骤g和步骤h，开始下一轮的注水。

本申请的超深缝洞型储层油井的双管注水装置结构新颖，是一整套系统的、稳定可靠的岩油井同井注水、采油装置，能够利用油井自身钻遇的高压水层作为注水工作的动力源泉，使采油无需建设水源井，节省装置成本以及开发投资，节省了能耗，提高了效益。本申请的超深缝洞型储层油井的双管注水方法，利用油井自身钻遇的高压水层通过合适的井下工具、施工工艺和井口装置实现同井取水、注水和采油的闭环系统，该系统稳定可靠，可以节省巨量的水源井建设和注水开发底面配套建设费用，极大地节省开发投资或成本，提高碳酸盐岩油藏开发的经济效益。

附图说明

利用附图对本申请作进一步说明，附图中的实施例不构成对本申请的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1为本申请中超深缝洞型储层油井的双管注水装置的结构示意图。

附图标记：套管1，环空11，射孔12，油管2，抗冲蚀管部21，储水罐23，注水泵24，第一封隔器31，第二封隔器32，高压水层4，取水管柱5。

具体实施方式

结合以下实施例对本申请作进一步描述。

本申请的一种超深缝洞型储层油井的双管注水装置的具体实施方式，如图1所示，包括油管2、取水管柱5、第一封隔器31、第二封隔器32、注水泵24、储水罐23和套管1。套管1固定安装在油井中。油井为现有技术中的竖井，可以理解为油井的顶部到油井的底部为竖直的，油井的构建由完井管柱进行。完井管柱由完井管柱本体、钻杆、封隔器和暂堵球座等部件组成，完井管柱构建方法为分级钻井并分级加入各个不同规格的套管，从而形成多级阶梯结构的油井。

在本实施例中，套管1固定安装在油井中，油管2的底端插入套管1内并与第一封隔器31和第二封隔器32连接。油管2与套管1之间形成环空11，第一封隔器31和第二封隔器32均设置在环空11内且套设在油管2的外周侧。取水管柱5的底端插入套管内，并穿过第一封隔器31后与环空连通。

在本实施例中，取水管柱5的顶端与储水罐23的一端连通，储水罐23的另一端与注水泵24的一端连通，注水泵24的另一端与油管2的顶端连通，储水罐23和注水泵24均设于油井顶部外侧。取水管柱5、储水罐23、注水泵24、油管之间均可以由管道实现连通。

油井具有高压水层4，套管1与高压水层4通过射孔连通，射孔12穿透套管1并深入高压水层4内的岩层。油管2正对射孔12的管部为抗冲蚀管部21，抗冲蚀管部21可以为整个管段的四周面都是抗冲蚀管部，也可以与从射孔12流出的水流接触的管外表面为抗冲蚀管部。第一封隔器31在高度方向上位于高压水层4的上方，第二封隔器32在高度方向上位于高压水层4的下方。即，射孔12位于第一封隔器31和第二封隔器32之间。应当说明的是，第一封隔器31坐封时，第一封隔器31的外周侧面紧贴套管1的内壁面；第二封隔器32坐封时，第二封隔器32的外周侧面紧贴套管1的内壁面。

应当说明的是，取水管柱5的底端设有射孔机构，射孔机构可以为传统的射孔结构；油管2内设有采油泵，采油泵可以为传统的电潜泵。第二封隔器32、第一封隔器31、取水管柱5和油管2之间的连接，可以在下井前预先安装好，这样可以降低下井后再安装的施工难度，并且连接强度更好，工作稳定性更好。

在本实施例中，为了使装置更简单和紧凑，第一封隔器31和第二封隔器32可以均为偏心封隔器。即，油管2和取水管柱5均不经过第一封隔器31和第二封隔器32的中心位置。油管2和取水管柱5可以对称设置，并且坐落在同一个第一封隔器31上，无需增设多个封隔器或者变换封隔器的体积。举例说明，第一封隔器31可以设置在下深1000m左右的位置，高压水层4下深3000m-3900m左右的位置，第二封隔器32下深至油层4600m的位置。

当需要往油管2进行注水时，高压水层4通过射孔12往环空11内注水，环空11内压力会逐渐增大，从而利用高压水层1的自然能量，地下水从取水管柱5的底端进入，经取水管柱5的顶端流出至储水罐23内，此时无需设置抽水装置，可以节省能源和降低设备成本。然后，启动注水泵24，注水泵24抽取储水罐23内的水并输送至油管2，从而实现对油井内的注水。采用储水罐23和注水泵24外置于油井外，更方便装配和控制使用。

由于高压水层处的水压较大，并且由高压水层出来的水还会夹带有砂砾、化学腐蚀物质等，高压水冲击普通的油管会对油管进行冲蚀，会导致油管寿命降低，容易出现损坏的问题，甚至油管会发生冲坏或冲散的情况，为此可以处于高压水层处的油管的外壁，也即是抗冲蚀管部进行抗冲蚀处理。抗冲蚀处理的方式可以选择加厚油管壁厚、在外表面镀抗冲蚀层、设置加强封套等多种方法，以增强抗冲蚀管部抵御高压水的能力。

本实施例的超深缝洞型储层油井的双管注水装置结构新颖，是一整套系统的、稳定可靠的岩油井同井注水、采油装置，能够利用油井自身钻遇的高压水层作为注水工作的动力源泉，使采油无需建设水源井，节省装置成本以及开发投资，节省了能耗，提高了效益。

本实施例的一种超深缝洞型储层油井的双管注水方法的具体实施方式，包括如下步骤：

第一步，下入安装好第一封隔器31和第二封隔器32的油管2和取水管柱5；

第二步，第二封隔器32坐封，使第二封隔器32与套管1紧贴形成密封；

第三步，第一封隔器31坐封，使第一封隔器31与套管1紧贴形成密封；

第四步，取水管柱5底端的射孔机构对高压水层4和其对应位置的套管1进行定向射孔连通，以形成射孔12，使环空11与取水管柱5导通；

第五步，对取水管柱5的水面进行监测，若取水管柱5的水面尚未淹没注水泵24，则进行第六步操作，若取水管柱5的水面淹没注水泵24，则进行第七步；

第六步，往取水管柱5进行人工补水，直至取水管柱5的水面淹没注水泵24；

第七步，启动注水泵24，使注水管柱内的水倒灌至油管2；

第八步，观察油管2的压力和取水管柱5的压力，待油管2的压力满足采油条件后，注水泵24停机，闷井一段时间后，开始油管2的采油工作；

第九步，当油管的压力逐渐衰歇到预设数值后，重复步骤f、步骤g和步骤h，开始下一轮注水。

本实施例的超深缝洞型储层油井的双管注水方法，利用油井自身钻遇的高压水层，通过合适的井下工具、施工工艺和井口装置实现同井取水、注水和采油的闭环系统，该系统稳定可靠，可以节省巨量的水源井建设和注水开发底面配套建设费用，极大节省开发投资或成本，提高碳酸盐岩油藏开发的经济效益。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对本申请保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本申请作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本申请技术方案的实质和范围。

Claims (5)

1.一种超深缝洞型储层油井的双管注水装置，其特征在于，包括油管、取水管柱、第二封隔器、第一封隔器、储水罐、注水泵和套管；

所述套管固定安装在油井中，所述油管的底端插入所述套管内，所述油管与套管之间形成环空，所述第二封隔器和所述第一封隔器均设置在环空内且套设在所述油管的外周侧，所述取水管柱的底端插入所述套管内，并穿过所述第一封隔器后与所述环空连通；

所述取水管柱的顶端与储水罐的一端连通，所述储水罐的另一端与所述注水泵的一端连通，所述注水泵的另一端与所述油管的顶端连通，所述储水罐和注水泵均设于油井顶部外侧；

所述套管与高压水层通过射孔连通，所述油管正对所述射孔的管部为抗冲蚀管部，所述射孔位于所述第一封隔器和所述第二封隔器之间。

2.根据权利要求1所述的一种超深缝洞型储层油井的双管注水装置，其特征在于，所述第一封隔器和所述第二封隔器均为偏心封隔器。

3.根据权利要求1所述的一种超深缝洞型储层油井的双管注水装置，其特征在于，所述取水管柱的底端设有射孔机构。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种超深缝洞型储层油井的双管注水装置，其特征在于，所述第一封隔器和所述第二封隔器坐封时，所述第一封隔器的外周侧面和第二封隔器的外周侧面均紧贴所述套管的内壁面。

5.一种超深缝洞型储层油井的双管注水方法，其特征在于，包括如下步骤，

步骤a，下入安装好第一封隔器和第二封隔器的油管和取水管柱；

步骤b，第二封隔器坐封，使第二封隔器与套管紧贴形成密封；

步骤c，第一封隔器坐封，使第一封隔器与套管紧贴形成密封；

步骤d，取水管柱底端的射孔机构对高压水层和对应位置的套管进行定向射孔连通；

步骤e，对取水管柱的水面进行监测，若取水管柱的水面尚未淹没注水泵，则进行步骤f操作，若取水管柱的水面淹没注水泵，则进行步骤g；

步骤f，往取水管柱进行人工补水，直至取水管柱的水面淹没注水泵；

步骤g，启动注水泵，使注水管柱内的水倒灌至油管；

步骤h，观察油管的压力和取水管柱的压力，待油管的压力满足采油条件后，注水泵停机，闷井一段时间后，开始油管的采油工作；

步骤j，当油管的压力逐渐衰歇到预设数值后，重复步骤f、步骤g和步骤h，开始下一轮的注水。

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