CN114961674B - 水平段双管分段分路同步注采技术 - Google Patents

水平段双管分段分路同步注采技术 Download PDF

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Abstract

一种水平段双管分段分路同步注采技术，包括双管分路注采封隔器，双管分路单向流采油阀，双管分路常开式注水阀。该技术在水平段采用内外双层管柱将注水和采油分为两路，内管与机采管柱连接为采出通道，外管与内管之间环形空间为注入通道，内外液流通道相互之间不连通，可在油层产出段正常采油的同时对注入段进行注水。

Description

水平段双管分段分路同步注采技术
技术领域
本发明涉及油田注水采油领域一种井下工艺技术，特别是一种水平段双管分段分路同步注采技术。
背景技术
油层的非均质性，使水平段横向渗透率、连通性及含油饱和度存在很大差异，若实施分段配注，能够改善注水剖面，但含油饱和度较高段的油难以采出，若实施分段采油，能将含油饱和度较高段的油采出来，但油层能量得不到补充。
发明内容
为了解决背景技术中的问题，本发明提供一种水平段双管分段分路同步注采技术，该技术采用双管分路注采封隔器，与水平段内外管连接构成两个独立液流通道，具有油管憋压坐封，坐封压力低，胶筒面积大，密封效果好，适应割缝或裸眼密封，坐封后自锁，上提解封等功能。采用双管分路单向流采油阀，具有与注采封隔器内外管连接构成两个独立的液流通道，内管固定，有利于深度定位，外管可伸缩调节，便于管柱连接，油管憋压时，单流凡尔关闭，保证封隔器可靠坐封，单流凡尔启动压力低，有利于采油，双单流凡尔，可为采出液提供足够大的过流截面等功能。采用双管分路常开式注水阀，具有与注采封隔器内外管连接构成两个独立液流通道，内管固定，有利于深度定位，外管可伸缩调节，便于管柱连接，过流截面大，能满足大排量注水要求，分注效果好，工作寿命长等特点。
本发明的技术方案是：水平段双管分段分路同步注采管柱以第一段采油，第二段注水为例，自纵向井眼向横向水平段顺序连接1-双管分路注采封隔器，2-双管分路单向流采油阀，3-双管分路注采封隔器，4-双管分路常开式注水阀，5-双管分路注采封隔器，以此类推可连接多段注采工具。双管分路注采封隔器下至预定位置后，油管内憋压，高压介质通过内管(4)凸台焊合（19）沿圆周方向上的一组导流孔眼（27）顶开坐封锁定胶囊（6），进入中心管(3)与扩张式胶筒（11）之间的缝隙（28）撑起扩张式胶筒（11）使其扩张，同时，高压介质通过内管(4)凸台焊合（19）沿圆周方向上的另一组导流孔眼（27）推动胶筒下护套（12）压缩扩张式胶筒（11）使其膨胀，完成坐封；撤掉油管内压力，坐封锁定胶囊（6）封住中心管(3)与扩张式胶筒（11）之间的高压介质，实现自锁。采油时，油层产出液通过与之相配套的双管分路单向流采出阀进入内管(4)，由连接在内管上接头(1)上的机采管柱举升至井口。注水时，水通过外管上接头（2）与内管上接头(1)之间缝隙（24），内管上接头(1)过流孔眼（25），中心管(3)与内管(4)之间的缝隙（26），内管下接头（15）过流孔眼（30），外管下接头（14）与内管下接头（15）之间的缝隙（31）经配套的双管分路常开式注水阀注入各注水段。起井时，上提管柱，扩张式胶筒（11）与套管内壁摩擦力，使胶筒上护套（9）、扩张式胶筒（11）及胶筒下护套（12）与内管上接头(1)、中心管(3)、内管(4)、坐封锁定胶囊（6）、胶囊螺栓（5）、胶囊压帽（7）、卡簧（8）及内管下接头(15)之间产生相对位移，剪断解封销钉（13），胶筒下护套（12）越过导流孔眼（27），使中心管(3)与扩张式胶筒（11）之间的缝隙（28）与内管(4)相连通，高压介质在压力差的作用下流入内管(4)，扩张式胶筒（11）失去内压支撑，靠自身的弹力回缩解封起出管柱。双管分路单向流采油阀，下井时处于关闭状态，需要坐封封隔器时油管内憋压，压力通过分流主体（8）内扩径部位作用在凡尔球（7）上，压紧凡尔球（7）密封，使封隔器得到充足的坐封压差，采油时，油流通过分流主体（8）上沿圆周方向分布的采油过流孔眼（22）顶起凡尔球（7），压缩凡尔弹簧（6）让出分流主体（8）的内扩径部位，油流经连接在内管上接头(1)上的机采管柱举升至井口。其它段同步注水时，水由内管上接头(1)与外管上接头（2）及上伸缩外管（3）之间的缝隙（19）、上工作筒（4）与内管上接头(1)之间的缝隙（20）、分流主体（8）沿轴心方向注水过流孔眼（23）、内管下接头(10)与下工作筒（9）之间的缝隙（24）、内管下接头(10)与下伸缩外管（11）之间的缝隙（25）进入相应的注水段。双管分路常开式注水阀，分段注水时，水通过内管(1)与外管上接头（2）之间的缝隙（14）、内管(1)与上伸缩外管（3）之间的缝隙（15）、内管(1)与上工作筒（4）之间的缝隙（16）、限位花键（5）导流槽（17）、分流主体（6）沿圆周方向的注水过流孔眼（18）注入目的段，其它段水由过流压帽（7）上的导流槽（17）、内管(1)与分流主体（6）、下工作筒（8）之间的缝隙（16）及内管(1)与下伸缩外管（9）之间的缝隙（19）通过。
本发明具有如下有益效果：该技术在水平段采用双管柱将注水与采油分成两个互不连通的独立通道，一路注水，一路采油，在注水段正常注水的同时采出采油段的油，有效的降低了注水成本，提高了注水效率；在采油段正常采油的同时，注水补充油层能量，有效的提升了油层产能。具有节约生产成本，增加开采时效，延长生产周期等有益效果。
附图说明
图1是本发明水平段双管分段分路同步注采管柱下井状态剖视图
图2是本发明水平段双管分段分路同步注采管柱封隔器坐封状态剖视图
图中：
1-油管，2-套管，3-双管分路注采封隔器，4-外导流管，5-内导流管，6-双管分路单向流采油阀，7-双管分路常开式注水阀。
图3是本发明的双管分路注采封隔器下井状态下剖视图；
图4是本发明的双管分路注采封隔器坐封状态下剖视图；
图5是本发明的双管分路注采封隔器解封状态下剖视图。
图中：1-内管上接头，2-外管上接头，3-中心管，4-内管，5-胶囊螺栓，6-坐封锁定胶囊，7-胶囊压帽，8-卡簧，9-胶筒上护套，10-胶筒接头，11-扩张式胶筒，12-胶筒下护套，13-解封销钉，14-外管下接头，15-内管下接头，16、17、18-密封胶圈，19-内管凸台与中心管焊合（简称凸台焊合），20、21、22、23-密封胶圈， 24-外管上接头与内管上接头之间的缝隙，25-内管上接头上的过流孔眼，26-中心管与内管之间的缝隙，27-凸台焊合上的导流孔眼，28-中心管与扩张式胶筒之间的缝隙，30-内管下接头上的过流孔眼，31-外管下接头与内管下接头之间的缝隙。
图6是本发明的双管分路单向流采油阀关闭状态下剖视图；
图7是本发明的双管分路单向流采油阀开启状态下剖视图。
图中：1-内管上接头，2-外管上接头，3-上伸缩外管，4-上工作筒，5-凡尔弹簧压帽，6-凡尔弹簧，7-凡尔球，8-分流主体，9-下工作筒，10-内管下接头，11-下伸缩外管，12、13、14、15、16、17、18-密封胶圈，19-内管上接头与外管上接头及上伸缩外管之间的缝隙，20-上工作筒与内管上接头之间的缝隙，21-内管下接头与下工作筒（9）之间的缝隙，22-分流主体上沿圆周方向分布的采油过流孔眼，23-分流主体上沿轴心方向分布的注水过流孔眼，24-内管下接头与下工作筒之间的缝隙，25-内管下接头与下伸缩外管之间的缝隙。
附图8是本发明的双管分路常开式注水阀剖视图。
图中：1-内管，2-外管上接头，3-上伸缩外管，4-上工作筒，5-限位花键，6-分流主体，7-过流压帽，8-下工作筒,9-下伸缩外管，10、11、12、13-密封胶圈，14-内管与外管上接头之间的缝隙，15-内管与上伸缩外管之间的缝隙，16-内管与上工作筒之间的缝隙，17-限位花键及过流压帽上的导流槽，18-分流主体沿圆周方向的注水过流孔眼，19-内管与下伸缩外管之间的缝隙。
实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：如附图中所示，水平段双管分段分路同步注采管柱。以第一段采油，第二段注水为例，自垂直段井眼向水平段油层依次连接第一级双管分路注采封隔器，第一级双管分路单向流采油阀，第二级双管分路注采封隔器，第一级双管分路常开式注水阀，以此类推可连接多级同步注采工具。
一种水平段双管分段分路同步注采技术，包括1-双管分路注采封隔器，2-双管分路单向流采油阀，3-双管分路常开式注水阀，其特征在于：
所述的1-双管分路注采封隔器，包括如下技术特征:中心管(3)两端分别与内管上接头(1)、内管下接头(15)螺纹连接，有密封圈(18)、（23）密封，外管上接头（2）卡在内管上接头(1)的台肩上固定，外管上接头（2）与内管上接头(1)之间有空隙（24），内管上接头(1)上至少有6个过流孔眼（25）连通中心管(3)与内管(4)之间的空隙（26），中心管(3)外装有扩张式胶筒（11），通过胶筒接头（10）分别与胶筒上护套（9）及胶筒下护套（12）螺纹连接，中心管(3)与扩张式胶筒（11）之间有空隙（28），胶筒上护套（9）内装有外管上接头（2），分别有密封圈(17)、（18）密封，胶筒下护套（12）内装有外管下接头（14），分别有密封圈(21)、（22）密封，中心管(3)两端沿圆周方向各分布有至少3个孔眼对应内管(4)两端各至少有3个凸台焊合（19），凸台焊合（19）上有导流孔眼（27），中心管(3)一端的导流孔眼（27）外装有坐封锁定胶囊（6），由胶囊螺栓（5）与胶囊压帽（7）螺纹啮合压紧胶囊，有卡簧（8）定位，封住中心管(3)一端至少有3个导流孔眼（27），在胶筒下护套（12）上至少装有6个解封销钉（13）与外管下接头（14）相对应的凹槽吻合；
所述的2-双管分路单向流采油阀，包括如下技术特征:内管上接头(1)与分流主体（8）螺纹连接，有密封圈(13)密封，内管上接头(1)上伸缩外管（3）与外管上接头（2）之间有空隙（19），外管上接头（2）与上伸缩外管（3）螺纹连接，上伸缩外管（3）外装有上工作筒（4）与分流主体（8）螺纹连接，上工作筒（4）与内管上接头(1) 之间有空隙（20），内管下接头(10)与分流主体（8）螺纹连接，分流主体（8）与下工作筒（9）螺纹连接，下工作筒（9）与内管下接头(10)之间有空隙（21），下工作筒（9）内装有下伸缩外管（11），有密封圈(18)密封，下伸缩外管（11）与内管下接头(10)之间有空隙（25），分流主体（8）沿轴心方向至少有2个单向流采油凡尔孔眼,在凡尔孔眼两侧对称分布有至少10个注水过流孔眼（23），单向流采油凡尔孔眼与沿圆周方向采油过流孔眼（22）贯通，单向流采油凡尔孔眼内装有凡尔弹簧压帽（5），有密封圈(16)密封，凡尔弹簧压帽（5）压住凡尔弹簧（6）的凡尔球（7），凡尔弹簧压帽（5）与分流主体（8）螺纹连接；
所述的3-双管分路常开式注水阀，包括如下技术特征:内管(1)外装有外管上接头（2），内管(1)与外管上接头（2）之间有空隙（14），外管上接头（2）与上伸缩外管（3）螺纹连接，上伸缩外管（3）与内管(1)之间有空隙（15），上伸缩外管（3）外装有上工作筒（4），有密封圈(10)密封，上工作筒（4）与分流主体（6）螺纹连接，有密封圈（11）密封，内管(1)的台肩部位装有限位花键（5）挡住分流主体（6），利用过流压帽（7）与内管(1)螺纹吻合固定分流主体（6），分流主体（6）沿圆周方向均匀分布至少有4个注水过流孔眼（18），分流主体（6）与下工作筒（8）螺纹连接，有密封圈(13)密封，下工作筒（8）与内管(1)之间有空隙（16），下工作筒（8）内装有下伸缩外管（9），下伸缩外管（9）与内管(1)之间有空隙（19）
下井时：第一级双管分路注采封隔器内管上接头（1）连接机采管柱（采用管式泵抽吸，便于坐封封隔器），外管上接头（2）敞开作为注水入口，封隔器内管下接头（15）与水平段内导流管连接，外管下接头（14）与水平段外导流管连接；第一级双管分路单向流采油阀内管上接头（1）和内管下接头(10)与水平段内导流管连接，外管上接头（2）和下伸缩外管（11）与水平段外导流管连接；第二级双管分路注采封隔器内管上接头（1）和内管下接头（15）与水平段内导流管连接，外管上接头（2）和外管下接头（14）与水平段外导流管连接；第一级双管分路常开式注水阀内管(1)两端连接水平段内导流管，外管上接头（2）和下伸缩外管（9）与水平段外导流管连接，在水平段构成两个独立的液流通道，一路采油，一路注水，互不干扰。
释放时：油管内加压15～18MPa，压力通过单向流采油阀分流主体（8）内的扩径部位作用在凡尔球（7）上，压紧凡尔球（7）密闭油管，高压介质由封隔器内管(4)凸台焊合（19）沿圆周方向上的一组导流孔眼（27）顶开坐封锁定胶囊（6），进入中心管(3)与扩张式胶筒（11）之间的空隙（28）撑起扩张式胶筒（11），同时，高压介质由内管(4)凸台焊合（19）沿圆周方向另一组导流孔眼（27）推动胶筒下护套（12）压缩扩张式胶筒（11），使其坐封，坐封后，坐封锁定胶囊（6）封住中心管(3)与扩张式胶筒（11）空隙内的高压介质实现自锁。
采油时：采出液通过双管分路单向流采油阀分流主体（8）上沿圆周方向分布的采油过流孔眼（22）顶起凡尔球（7），并压缩凡尔弹簧（6）让出分流主体（8）的扩径部位进入水平段内导流管，经连接在内管上接头(1)上的机采管柱举升至井口。
注水时：水通过双管分路常开式注水阀内管(1)与外管上接头（2）之间的空隙（14）、内管(1)与上伸缩外管（3）之间的空隙（15）、内管(1)与上工作筒（4）之间的缝隙（16）以及限位花键（5）上的导流槽（17）经过分流主体（6）沿圆周方向注水过流孔眼（18）注入目的段，其它段注水由过流压帽（7）上的导流槽（17）、内管(1)与分流主体（6）、下工作筒（8）之间的空隙（16）以及内管(1)与下伸缩外管（9）之间的空隙（19）通过。
起井时：上提管柱，双管分路注采封隔器扩张式胶筒（11）与套管内壁的摩擦力，使胶筒上护套（9）、扩张式胶筒（11）、胶筒下护套（12）与内管上接头(1)、中心管(3)、内管(4)、坐封锁定胶囊（6）以及胶囊螺栓（5）、胶囊压帽（7）、卡簧（8）、内管下接头(15)之间产生相对位移，剪断解封销钉（13），胶筒下护套（12）越过导流孔眼（27），中心管(3)与扩张式胶筒（11）之间的缝隙（28）与内管(4)相连通，高压介质在压力差的作用下流入内管(4)，扩张式胶筒（11）失去内压支撑，靠自身的弹力回缩解封，起出管柱。

Claims (1)

1.一种水平段双管分段分路同步注采技术，包括1-双管分路注采封隔器，2-双管分路单向流采油阀，3-双管分路常开式注水阀，其特征在于：
所述的1-双管分路注采封隔器，包括如下技术特征:中心管两端分别与内管上接头、内管下接头螺纹连接，有密封圈密封，外管上接头卡在内管上接头的台肩上固定，外管上接头与内管上接头之间有空隙，内管上接头上至少有6个过流孔眼连通中心管与内管之间的空隙，中心管外装有扩张式胶筒，通过胶筒接头分别与胶筒上护套及胶筒下护套螺纹连接，中心管与扩张式胶筒之间有空隙，胶筒上护套内装有外管上接头，分别有密封圈密封，胶筒下护套内装有外管下接头，分别有密封圈密封，中心管两端沿圆周方向各分布有至少3个孔眼对应内管两端各至少有3个凸台焊合，凸台焊合上有导流孔眼，中心管一端的导流孔眼外装有坐封锁定胶囊，由胶囊螺栓与胶囊压帽螺纹啮合压紧胶囊，有卡簧定位，封住中心管一端至少有3个导流孔眼，在胶筒下护套上至少装有6个解封销钉与外管下接头相对应的凹槽吻合；
所述的2-双管分路单向流采油阀，包括如下技术特征:内管上接头与分流主体螺纹连接，有密封圈密封，内管上接头上伸缩外管与外管上接头之间有空隙，外管上接头与上伸缩外管螺纹连接，上伸缩外管外装有上工作筒与分流主体螺纹连接，上工作筒与内管上接头之间有空隙，内管下接头与分流主体螺纹连接，分流主体与下工作筒螺纹连接，下工作筒与内管下接头之间有空隙，下工作筒内装有下伸缩外管，有密封圈密封，下伸缩外管与内管下接头之间有空隙，分流主体沿轴心方向至少有2个单向流采油凡尔孔眼，在凡尔孔眼两侧对称分布有至少10个注水过流孔眼，单向流采油凡尔孔眼与沿圆周方向采油过流孔眼贯通，单向流采油凡尔孔眼内装有凡尔弹簧压帽，有密封圈密封，凡尔弹簧压帽压住凡尔弹簧的凡尔球，凡尔弹簧压帽与分流主体螺纹连接；
所述的3-双管分路常开式注水阀，包括如下技术特征:内管外装有外管上接头，内管与外管上接头之间有空隙，外管上接头与上伸缩外管螺纹连接，上伸缩外管与内管之间有空隙，上伸缩外管外装有上工作筒，有密封圈密封，上工作筒与分流主体螺纹连接，有密封圈密封，内管的台肩部位装有限位花键挡住分流主体，利用过流压帽与内管螺纹吻合固定分流主体，分流主体沿圆周方向均匀分布至少有4个注水过流孔眼，分流主体与下工作筒螺纹连接，有密封圈密封，下工作筒与内管之间有空隙，下工作筒内装有下伸缩外管，下伸缩外管与内管之间有空隙。
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