CN115030697A - 操作注水井的方法以及注水井 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种操作注水井的方法，其能够实现注水井的不同地层之间相对均衡的注水。该方法包括将控流筛管设置在井腔中，并且经由井口向控流筛管和井壁之间的环形空间充填封隔体颗粒携带液。本发明还涉及适于采用该方法进行注水的注水井。

Description

操作注水井的方法以及注水井

技术领域

本发明涉及一种操作注水井的方法，其能够实现注水井的不同地层之间相对均衡的注水。本发明还涉及适于采用该方法进行注水的注水井。

背景技术

在油田开发过程中，随着油层能量的下降，油井的生产能力也在不断降低，为了恢复油井产量，逐渐形成了以注水增加油层能量的注水开发模式。通过专门的注水井将水注入油藏，保持或恢复油层压力，使油藏有较强的驱动力，以提高油藏的开采速度和采收率。

如图1所示，注水井和生产井均贯穿了多个地层，每个地层的渗透率不一样，每个地层的油的黏度也存在差异。在注水的过程中，在注水井和生产井之间，同等压差的情况下，不同地层的渗流速度可能相差几倍、几十倍甚至更高，这样会导致高渗透率地层生产井很快见水（无效注水），水的黏度又比油低，水贯通以后，高渗透率地层的渗流速度是低渗透率地层的上百倍，对应生产井产液量大幅度提高，含水率也进一步提高。由于高渗透率地层的水已导通，注水井与生产井之间形成短路，因此注水井与生产井之间无法积蓄压差，导致低渗透率地层的水只能很低的驱动油往生产井方向流动，使用产油量大幅度降低，而同时高渗透率地层的水在无效循环，给油田造成了很大浪费，给降低油田经济极限，高含水率降低了油田的采收率，油田不得不废弃。水平注水井也存在各段注水严重不均的问题，因为各段的渗透率不一样，各段有无裂缝，各段水突破早晚不一样的原因。

在实际生产过程中，需要有一种技术能够让注水井达到均衡注水的目的。目前，均衡注水一般有两类方法：化学方法和机械方法。

化学方法也叫化学调剖法，是在注水井中用注入化学剂（如高分子聚合溶液、凝胶等）的方法，来提高水的粘度改善注水井的吸水剖面，但有效期短，应用范围小。

机械方法指的是在注水井中相应层的对应位置，用封隔器分隔成多个独立的流动单元，配上水嘴达到分层分段均衡注水效果。此方法使用范围较广。例如，某油田注水井注水段有20个地层，用4个封隔器可以划分为5个单元，平均每个单元4个地层。采用机械封隔方法，通过注水管柱上的水嘴，来控制高渗单元日进水量。高渗透的单元，注水流量大，水嘴对流量限制较大，进水流量大幅度降低，而低渗透的单元，水嘴的阻力较小，进水流量的限制也相应较小，从而使不同渗透段地层达到注水相对均匀的目的（见图2）。此种方法应用广泛，全世界有数量超过几十万口井都应用于此技术。

但是，目前采用的机械封隔方法的注水技术主要存在以下技术缺陷：

1、因封隔器入井困难，只能下4-5个封隔器。在实施过程中，平均每两个封隔器间有4个地层，不能细分区段，不能实现每一层一个独立的注水单元这4个地层的非均质性相差几倍，从而这4个地层只能实现笼统注水，不能细分区段，导致流动单元内注水仍存在严重的不均匀；

2、因入井的封隔器需要验封，验封只能从井口，如环空验封，但只能验封第一个漏不漏，第二个无法验封，从而无法保证入井后的每个封隔器都能有效封隔，有可能当下入的封隔器就没有起到起到有效的层间隔离作用，另外时间久了，由于封隔器的时效性，会产生密封胶皮呲漏问题，一个封隔器失效，会导致更多的层出现笼统注水；

3、不同的流动单元内，在注水管柱内的压力一样，由于水嘴的不同阻力，会形成不同的水嘴压力降，导致在注水管柱外，水压力不一致，进而导致流动单元之间也存在压差，长时间存在的压差会导致水泥环损坏，出现窜流问题（见图7），分段注水失效；

4、在套管射孔井已变形非圆形的套管井，因封隔器无法封隔入井，套管严重变形的井，封隔器下不到需要的位置，将无法采用传统机械封隔方法。且对于裸眼井，因井眼不规则，也无法实现传统机械封隔方法。若想采用机械封隔方法，裸眼井还需要下入套管，再进行固井，射孔、完井等繁琐作业流程，费用高。若在海上实施的话，多耽误一天，将会造成上百万的费用问题；

5、由于封隔器的封隔效果有限，有的油田需采用多套注采井网来开发，大量增加了打井的数量，增加了井的管理、维修等其它费用；

6、封隔器下入困难，且一旦座封完成，封隔器取出难度极大，特别是一些深井、矿化度比较高的井况，不利于后期注水井完井方式的调整。若后期需要大修调整，将产生巨额费用；

7、注水一段时间后，注入水中的杂质容易堵塞防砂网，后期解堵需要酸化处理，成本较高，对套管油损伤，且次数多了，效果下降，炮眼里的杂质也不好清洗。

因此，在本领域中，需要提供一种改进的用于油井的注水方法，其能够克服上述缺陷中的一个或多个。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种操作注水井的方法，所述注水井包括井口以及从所述井口向地下延伸的井壁，所述井壁限定井腔，所述方法包括将控流筛管设置在所述井腔中。所述控流筛管包括：中空的基管，所述基管包括不透流体的管壁，所述基管的管壁限定基管内腔；中空的过滤管，所述过滤管包括可透流体的管壁，所述过滤管围绕所述基管的外侧设置，使得所述过滤管和所述井壁之间形成第一环形空间并且所述过滤管和所述基管之间形成第二环形空间；和控流装置，所述控流装置具有允许流体流过的流通截面积。所述方法还包括经由所述井口向所述第一环形空间充填封隔体颗粒携带液，所述封隔体颗粒携带液包括封隔体颗粒和用于携带所述封隔体颗粒的液体，所述液体的一部分经由所述过滤管的管壁进入所述第二环形空间，经由所述控流装置进入所述基管内腔，并且经由所述井口返回，所述液体的另一部分经由所述井壁渗透到地层中，所述过滤管阻挡所述封隔体颗粒，使得所述封隔体颗粒堆积在所述第一环形空间中。

在一个实施例中，将控流筛管设置在所述井腔中包括将首尾相连的两个或更多个控流筛管设置在所述井腔中，使得每个地层对应于一个或多个控流筛管。优选地，同一个地层所对应的控流筛管的控流装置的流通截面积是相同的。

在一个实施例中，所述方法还包括将位于所述注水井的底部处的控流筛管的控流装置的流通截面积设置成大于其他控流筛管的控流装置的流通截面积。优选地，位于所述注水井的底部处的控流筛管的控流装置的流通截面积是其他控流筛管的控流装置的流通截面积的1.1倍至5倍。

在一个实施例中，所述方法还包括将所述控流筛管中的至少两个的控流装置的流通截面积设置成彼此不同。

在一个实施例中，所述注水井还包括第一阀门和第二阀门，所述第一阀门用于打开或关闭所述第一环形空间与所述井口之间的流体连通，所述第二阀门用于打开或关闭所述基管内腔与所述井口之间的流体连通，所述方法还包括：关闭所述第一阀门并打开所述第二阀门；以及经由所述第二阀门向所述基管内腔注水，使得水经由所述控流装置、所述第二环形空间和所述过滤管进入所述第一环形空间。

在一个实施例中，所述方法还包括在关闭所述第一阀门并打开所述第二阀门之前，对所述第一环形空间进行加压。

在一个实施例中，所述注水井还包括第一阀门和第二阀门，所述第一阀门用于打开或关闭所述第一环形空间与所述井口之间的流体连通，所述第二阀门用于打开或关闭所述基管内腔与所述井口之间的流体连通，所述方法还包括：打开所述第一阀门并打开所述第二阀门；以及经由所述第二阀门向所述基管内腔注水，使得水经由所述控流装置、所述第二环形空间和所述过滤管进入所述第一环形空间，以便将堆积在所述第一环形空间中的所述封隔体颗粒冲散，并且使所述封隔体颗粒经由所述第一阀门返排至地面。

在一个实施例中，所述方法还包括：打开所述第一阀门并打开所述第二阀门；以及经由所述第一阀门向所述第一环形空间重新充填封隔体颗粒携带液。

在一个实施例中，所述方法还包括将悬挂封隔器设置在位于顶部的控流筛管周围并悬挂在所述井壁上。

在一个实施例中，所述方法还包括调节所述控流装置的流通截面积。

在一个实施例中，所述方法还包括用具有不同的流通截面积的另一控流装置更换所述控流装置。

在一个实施例中，所述注水井还包括设置在所述井腔中的套管和设置在所述套管和所述井壁之间的水泥环，并且其中，将所述控流筛管设置在所述井腔中包括将所述控流筛管设置在所述套管中，并且经由所述井口向所述第一环形空间充填封隔体颗粒携带液包括经由所述井口向所述过滤管和所述套管之间的环形空间充填封隔体颗粒携带液。

在一个实施例中，所述注水井还包括设置在所述井腔中的套管、设置在所述套管和所述井壁之间的水泥环、设置在所述套管中的控流管柱以及设置在所述控流管柱和所述套管之间的机械封隔器，所述方法还包括在将所述控流筛管设置在所述井腔中之前，从所述井腔移除所述机械封隔器和所述控流管柱，并且将所述控流筛管设置在所述井腔中包括将所述控流筛管设置在所述套管中。

在一个实施例中，所述过滤管的管壁具有孔隙尺寸，所述封隔体颗粒具有粒径尺寸，所述孔隙尺寸大于等于所述粒径尺寸的1/2且小于等于所述粒径尺寸的2/3。

根据本发明的另一个方面，提供了一种注水井。所述注水井包括：井口；井壁，所述井壁从所述井口向地下延伸，所述井壁限定井腔；控流筛管，所述控流筛管设置在所述井腔中。所述控流筛管包括：中空的基管，所述基管包括不透流体的管壁，所述基管的管壁限定基管内腔；中空的过滤管，所述过滤管包括可透流体的管壁，所述过滤管围绕所述基管的外侧设置，使得所述过滤管和所述井壁之间形成第一环形空间并且所述过滤管和所述基管之间形成第二环形空间；和控流装置，所述控流装置具有允许流体流过的流通截面积。所述注水井还包括封隔体颗粒，所述封隔体颗粒充填在所述第一环形空间中。

在一个实施例中，所述注水井包括首尾相连的两个或更多个控流筛管，所述两个或更多个控流筛管设置在所述井腔中，使得每个地层对应于一个或多个控流筛管。优选地，同一个地层所对应的控流筛管的控流装置的流通截面积是相同的。

在一个实施例中，位于所述注水井的底部处的控流筛管的控流装置的流通截面积大于其他控流筛管的控流装置的流通截面积。优选地，位于所述注水井的底部处的控流筛管的控流装置的流通截面积是其他控流筛管的控流装置的流通截面积的1.1倍至5倍。

在一个实施例中，所述控流筛管中的至少两个的控流装置的流通截面积彼此不同。

在一个实施例中，所述注水井还包括设置在所述井腔中的套管以及设置在所述套管和所述井壁之间的水泥环，所述控流筛管设置在所述套管中，并且所述封隔体颗粒充填在所述过滤管和所述套管之间的环形空间中。

在一个实施例中，所述过滤管的管壁具有孔隙尺寸，所述封隔体颗粒具有粒径尺寸，所述孔隙尺寸大于等于所述粒径尺寸的1/2且小于等于所述粒径尺寸的2/3。

本发明具有如下优点：

1、每段地层之间通过连续封隔体颗粒都能实现分隔，例如某井注水段有20个地层，那么就可以分隔成20个独立的单元，进一步细化了流动单元，实现了20个地层独立均衡注水。

2、实现了很好的轴向封隔，不会出现封隔器呲漏问题。因控流过滤器管柱外有连续封隔体颗粒，且封隔体颗粒通过运移会自动填补漏失的地方，解决套窜、套漏等问题；

3、在裸眼井内充填，裸眼井不管是大肚子还是小肚子，封隔体颗粒都会把它们填满（见图5），能自适应的充填各种形状的井况（包括已变形的套管井），解决封隔器实现不了的问题；

4、工艺简单，降低了作业成本；

5、能有效的降低了高渗透地层的压差，减少了高渗段的注入量，且在同等液量下，提高了注水井和生产井低渗透层段压差，有利于驱动低渗透段地层的油量，提高油田采收率；

6、井筒中的封隔体颗粒，轴向具有分隔功能，防止轴向窜流；径向作为过滤体，能有效过滤注入水中的杂质颗粒，在避免防砂网堵塞的前提下，能把杂质有效的拦截在封隔体颗粒间的孔喉处；同时还能有解堵作用，因为封隔体颗粒在返排时，能把堵塞、堆积在封隔体颗粒间孔喉处的杂质吹散，在携带液介质中随封隔体颗粒混合后一起返排至地面。

附图说明

图1示出了注水井和生产井的示意图；

图2示意性地示出了现有技术的采用机械封隔方式的注水井；

图3示意性地示出了根据本发明的一个实施例的注水井；

图4示意性地示出了根据本发明的一个实施例的过滤管的管壁以及位于过滤管外侧的封隔体颗粒；

图5示意性地示出了根据本发明的一个实施例的注水井；

图6-图13示意性地示出了根据本发明的一些实施例。

具体实施方式

图3示意性地示出了根据本发明的一个实施例的注水井100。注水井100可包括井口110和井壁120。井壁120从井口110向地下延伸，并且限定井腔130。

注水井100还可包括设置在井腔130中的控流筛管140。控流筛管140可包括中空的基管150、中空的过滤管160和控流装置170。基管150可包括不透流体的管壁152。基管150的管壁152限定基管内腔154。过滤管160可包括可透流体的管壁162。过滤管160可围绕基管150的外侧设置，使得过滤管160和井壁120之间形成第一环形空间S1并且过滤管160和基管150之间形成第二环形空间S2。控流装置170具有允许流体流过的流通截面积。控流装置170的流通截面积可以是各种适当的形状，例如圆形、椭圆形、矩形等等。控流装置170的流通截面积可以包括多个分离的部分。控流装置170的流通截面积可以在流动方向上是变化的。

注水井100还可包括封隔体颗粒180。封隔体颗粒180可充填在第一环形空间S1中。优选地，封隔体颗粒180可完全充满第一环形空间S1。在注水过程中，经由井口110注入基管内腔154的水可以经由控流装置170进入第二环形空间S2中，然后穿过过滤管160的管壁162进入第一环形空间S1中，然后流入注水井和生产井之间的地层。

过滤管160也可称为筛管。过滤管160的管壁162可以是筛网的形式。过滤管160的管壁162可以允许地层流体（例如水、油）通过，同时能够阻挡封隔体颗粒180通过。图4示意性地示出了过滤管160的管壁162以及位于过滤管160的外侧（即位于第一环形空间S1中）的封隔体颗粒180。图4还示意性地示出了例如来自注入水中的粒径较小的杂质。在一个实施例中，过滤管160的管壁162的孔隙尺寸大于等于封隔体颗粒180的粒径尺寸的1/2且小于等于封隔体颗粒180的粒径尺寸的2/3。由于封隔体颗粒180之间的孔喉尺寸大约为封隔体颗粒的粒径尺寸的1/5，因此封隔体颗粒180可以在径向方向作为过滤体，注入水中的大部分杂质可穿过过滤管160的管壁162（避免过滤管160堵塞），但均被有效地拦截在封隔体颗粒180之间的孔喉处。

在一个实施例中，注水井100可包括首尾相连的两个或更多个控流筛管140。在该实施例中，两个或更多个控流筛管140设置在井腔130中，使得每个地层对应于一个或多个控流筛管140。优选地，同一个地层所对应的控流筛管140的控流装置170的流通截面积可以是相同的。在注水过程中，经由井口110注入基管内腔154的水可以分别经由每个控流筛管140的控流装置170进入第二环形空间S2中，然后穿过过滤管160的管壁162进入第一环形空间S1中，然后流入对应的地层。

本发明的封隔体颗粒180的工作原理是基于渗流力学的达西公式：

，其中，K-岩石的渗透率，Q-流量，μ-流体的黏度，L-岩心长度，A-岩心截面积，△P-岩心两端的压差。根据达西公式，渗流阻力的大小与渗流路程成正比，与渗流面积成反比。

在本发明中，第一环形空间S1中的封隔体颗粒180所形成的堆积体的厚度薄、断面小并且轴向长度大。地层流体在封隔体颗粒180中沿径向流动时，渗流路程相对较短且渗流面积相对较大，因而阻力相对较小。然而，地层流体在封隔体颗粒180中沿轴向流动时，渗流路程相对较长且渗流面积相对较小，因而阻力相对较大。通过适当地选取封隔体颗粒180的粒径尺寸并设置第一环形空间S1的径向厚度，可以使得地层流体在轴向流动数米至数十米的流动阻力比沿径向流动几厘米的流动阻力还要大例如几千倍甚至上万倍。由于封隔体颗粒180的存在，导致轴向和径向的流动阻力之间的巨大差异，因而在相同压差的作用下，轴向流动的流量远远小于径向流动的流量，从而使得封隔体颗粒180在径向上具有可通过性并且在轴向上具有阻挡性。一方面，由于封隔体颗粒180在径向上的可通过性，注入水可以容易地沿径向方向穿过第一环形空间S1中的封隔体颗粒180并流入各个地层，确保了封隔体颗粒180不会影响注水井的正常功能。另一方面，由于封隔体颗粒180在轴向上的阻挡性，减轻或防止了从各个控流筛管140的控流装置170流出的水的轴向窜流（轴向窜流指的是来自一个控流筛管的水在进入第一环形空间S1后沿轴向流动到另一个控流筛管所处的地层）。在本发明中，径向和轴向是相对于井腔130而言的。具体地，径向指的是垂直于井腔130的方向，并且轴向指的是沿着井腔130的方向。

在一个实施例中，位于注水井100的底部处的控流筛管140的控流装置170的流通截面积可大于其他控流筛管140的控流装置170的流通截面积。优选地，位于注水井100的底部处的控流筛管140的控流装置170的流通截面积可以是其他控流筛管140的控流装置170的流通截面积的1.1倍至5倍。

在一个实施例中，控流筛管140中的至少两个的控流装置170的流通截面积彼此不同。优选地，可以基于每个控流筛管140所处地层的物性参数（例如包括渗透率，孔隙度，含油饱和度，相渗曲线，等等）来设计该控流筛管140的控流装置170的流通截面积，使得每个控流筛管140的控流装置170的限流能力与所处地层相匹配。在一个实施例中，至少一个控流装置170的流通截面积是可调节的，从而可以根据生产期间的地层物性参数的变化来调节控流装置170的流通截面积，以更好地使控流装置170的限流能力与所处地层相匹配。

在一个实施例中，如图3所示，注水井100可以是裸眼井。也就是说，封隔体颗粒180直接充填在控流筛管140的过滤管160和井壁120之间形成的第一环形空间S1中。在注水井100是裸眼井的情况下，井壁120可以具有不规则的形状，即在不同深度处可以具有不同的直径。相应地，第一环形空间S1也具有不规则的形状，即在不同深度处具有不同的径向厚度。本发明的封隔体颗粒180在充填裸眼井时是特别有利的。如图3所示，无论井壁120的形状如何，封隔体颗粒180由于其流动性均能自适应地充填各种形状的第一环形空间S1，从而能够适应于机械封隔器无法应对的井况。

在一个实施例中，如图5所示，注水井100可以是套管井。也就是说，注水井100还可以包括设置在井腔130中的套管190以及设置在套管190和井壁120之间的水泥环195。在注水井100是套管井的情况下，控流筛管140可以设置在套管190中，并且封隔体颗粒180可以充填在控流筛管140的过滤管160和套管190之间的环形空间中。

下面详细介绍根据本发明的用于操作注水井的方法200。注水井包括井口110以及从井口110向地下延伸的井壁120。井壁120限定井腔130。方法200可包括将控流筛管140设置在井腔130中。方法200还可包括经由井口110向第一环形空间S1充填封隔体颗粒携带液，封隔体颗粒携带液包括封隔体颗粒180和用于携带封隔体颗粒180的液体，液体的一部分经由过滤管160的管壁进入第二环形空间S2，经由控流装置170进入基管内腔154，并且经由井口110返回，液体的另一部分经由井壁120渗透到地层中，过滤管160阻挡封隔体颗粒180，使得封隔体颗粒180堆积在第一环形空间S1中。

在一个实施例中，可以将首尾相连的两个或更多个控流筛管140设置在井腔130中，使得每个地层对应于一个或多个控流筛管140。优选地，同一个地层所对应的控流筛管140的控流装置170的流通截面积可以是相同的。

在一个实施例中，方法200还可包括如下步骤：将控流筛管140中的至少两个的控流装置170的流通截面积设置成彼此不同。

如图3所示，注水井还可包括第一阀门V1和第二阀门V2。第一阀门V1用于打开或关闭第一环形空间S1与井口110之间的流体连通。第二阀门V2用于打开或关闭基管内腔154与井口110之间的流体连通。在一个实施例中，方法200还可包括如下步骤：关闭第一阀门V1并打开第二阀门V2；以及经由第二阀门V2向基管内腔154注水，使得水经由控流装置170、第二环形空间S2和过滤管160进入第一环形空间S1。该注水过程可以起到压实第一环形空间S1中的封隔体颗粒的作用。

在一个实施例中，方法200还可包括如下步骤：在关闭第一阀门V1并打开第二阀门V2之前，对第一环形空间S1进行加压。通过在注水之前对第一环形空间S1进行适当加压，可以进一步提高封隔体颗粒180的压实效果。

如前文所描述的，由井口注入的水中的大部分杂质可穿过过滤管160的管壁162，但均被有效地拦截在封隔体颗粒180之间的孔喉处。在使用本发明的注水井进行注水一段时间后，封隔体颗粒之间的孔喉可能发生堵塞。当发现存在堵塞现象时，需要更换封隔体颗粒。可以通过首先移除原有的封隔体颗粒，然后重新充填新的封隔体颗粒来完成封隔体颗粒的更换。在移除封隔体颗粒时，进行如下操作：打开第一阀门V1并打开第二阀门V2；以及经由第二阀门V2向基管内腔154注水，使得水经由控流装置170、第二环形空间S2和过滤管160进入第一环形空间S1，以便将堆积在第一环形空间S1中的封隔体颗粒180冲散，这样被拦截过滤在封隔体颗粒180孔喉出的杂质随封隔体颗粒180分散混合，并且使封隔体颗粒180和杂质182经由第一阀门V1返排至地面。接下来，可以用新的封隔体颗粒携带液重新充填第一环形空间S1。在重新充填封隔体颗粒携带液时，进行如下操作：打开第一阀门V1并打开第二阀门V2；以及经由第一阀门V1向第一环形空间S1重新充填封隔体颗粒携带液。

在一个实施例中，可以将位于注水井底部处的控流筛管140的控流装置170的流通截面积设置成大于其他控流筛管140的控流装置170的流通截面积。通过使位于注水井底部的控流装置具有更大的流通截面积，可以在移除封隔体颗粒时，确保更大的水流从注水井底部的控流装置流出，从而能够使封隔体颗粒返排得更加彻底。这对于消除堵塞现象是有利的。

在一个实施例中，方法200还可包括如下步骤：将悬挂封隔器TP设置在位于顶部的控流筛管140周围并悬挂在井壁120上。图3示意性地示出了悬挂封隔器TP。悬挂封隔器TP可以进一步防止封隔体颗粒从第一环形空间S1逸出并进入控流筛管140内，从而造成堵塞。

在一个实施例中，方法200还可包括如下步骤：调节控流装置的流通截面积。这样可以在生产过程中更好地使控流装置的限流能力与所处地层相匹配。

在一个实施例中，方法200还可包括如下步骤：用具有不同的流通截面积的另一控流装置更换原有的控流装置。这样可以在生产过程中更好地使控流装置的限流能力与所处地层相匹配。

本发明的方法200也可以用于上述套管井中。在注水井100是套管井的情况下，可以将控流筛管140设置在套管190中，并且经由井口110向过滤管160和套管190之间的环形空间充填封隔体颗粒携带液。

本发明的方法200也可以用于对已有的采用机械封隔器和传统控流管柱的套管井进行改造。这样的套管井除了井口110和从井口110向地下延伸的井壁120之外还包括设置在井壁120所限定的井腔130中的套管190、设置在套管190和井壁120之间的水泥环195、设置在套管190中的传统控流管柱以及设置在传统控流管柱和套管190之间的机械封隔器。在对该套管井进行改造时，首先从井腔130移除机械封隔器和传统控流管柱，然后将本发明的控流筛管140设置在套管190中，然后经由井口110向控流筛管140的过滤管160和套管190之间的环形空间充填封隔体颗粒携带液。

实施例1（直井、裸眼新井）

某海上定向裸眼注水井，注水层有20个，裸眼井口尺寸为8.5英寸。采用本发明的方法及注水井。在裸眼井内下入5.5英寸的控流筛管140，并在控流筛管140和井壁之间的第一环形空间内充填40-70目的封隔体颗粒，封隔体颗粒携带液浓度为5%，充填压力为6MPa。封隔体颗粒携带液携带封隔体颗粒进入第一环形空间后，封隔体颗粒在第一环形空间中不断的堆积、充填，直至封隔体颗粒充满整个第一环形空间（参见图3）。封隔体颗粒携带液中的液体的一部分经由控流筛管140的过滤管的管壁进入第二环形空间，经由控流装置进入基管内腔，并且从井口返回，封隔体颗粒携带液中的液体的另一部分经由井壁渗透到地层中。投产后对应油井压差达到5MPa，日产油42方/天，日产液120方/天，含水率为65%，且2年未见水。相比之下，同区块采用传统机械封隔法的注水井，对应的油井生产压差只有3MPa，日产油5方/天，日产液100方/天，含水率为95%。

实施例2（直井、传统套管井）

某油田有一口传统套管井，生产层达三十几层，是砂泥岩互层（一层砂岩、一层泥岩，砂岩层里面储藏的油，泥岩层不具有渗透性）覆盖的油藏条件，需要均衡注水开发，才能达到理想开发效果。该套管井采用传统的机械封隔方法，完井结构为套管射孔，用4个机械封隔器把地层分成5段（参见图6）。投产初期，对应油井生产压差为1MPa，生产井日产水80方/天，日产油5方/天，含水率为94%。因日产油量低，而不得不关井停产。

采用本发明的方法对该套管井进行改造。首先移除原有的机械封隔器和控流管柱。然后在7英寸套管内下入3.5英寸的控流筛管140，并在控流筛管140和套管之间的环形空间内充填40-70目的封隔体颗粒，封隔体颗粒携带液浓度为5%，充填压力为6MPa。完井后，对应油井的生产压差达到10MPa，生产井日产水50方/天，而日产油45方/天，含水率为53%，改造前后效果对比见下表：

。

实施列3（直井、传统套管井，出现层间窜流、封隔器呲漏问题）

某油田有一口传统套管井，井的结构为7英寸套管射孔，采用传统机械方法分隔注水。投产初期，对应油井的压差达3MPa，生产井日产水100方/天，日产油20方/天，含水率为83%。生产一段时间后，出现了层间窜流、封隔器呲漏等问题（参见图7）。由于射孔和窜槽的存在，如果在射孔孔道a处出水，地层中的水通过射孔孔道a进入窜槽b内，在窜槽内沿箭头方向轴向窜流，流到射孔孔道c处，通过射孔孔道c进入套管内，套管内对应的控流过滤器d处进水，从破坏了水泥环的封隔效果。同时，由于封隔器存在使用的时效性，时间久了，密封胶皮呲漏，如图7中的封隔器呲漏e处，也会造成封隔失效，水由低渗地层流向高渗地层，出现笼统注水。导致注水井和生产井之间的压差降低至0.5MPa，生产井日产水120方/天，日产油2方/天，含水率高达98%。

采用本发明的方法对该套管井进行改造。首先移除原有的机械封隔器和控流管柱。然后，在7英寸套管内下入3.5英寸的控流筛管140，并在控流筛管140和套管之间的环形空间内充填30-50目的封隔体颗粒，封隔体颗粒携带液浓度为5%，充填压力为6MPa。封隔体颗粒的流动性使得封隔体颗粒能够及时堵住井壁中的窜槽漏点，具有井壁自修补作用。图8示出了改造后的套管井。改造后，对应油井压差达到10MPa，生产井日天产水60方/天，日产油42方/天，含水率降低至59%。改造前后效果对比见下表。

实施例4（水平井，传统套管井）

某海上油田水平注水井，前后跨越600米，采用传统机械封隔均衡注水（参见图9）。由于高渗透层的水窜以及因套管损坏而有套漏现象，含水率达95%，对应油井生产压差为0.2MPa，日产水100方/天，日产油5方/天。

采用本发明的方法对该套管井进行改造。首先移除原有的机械封隔器和控流管柱。然后，在7英寸套管内下入3.5英寸的控流筛管140，并在控流筛管140和套管之间的环形空间内充填20-40目的封隔体颗粒，封隔体颗粒携带液浓度为5%，充填压力为6MPa。封隔体颗粒的流动性使得封隔体颗粒能够自适应地治理套漏出水问题，且不用考虑套漏位置、数量、未来又有新的套漏点等问题。图10示出了改造后的套管井。改造后，对应油井生产压差达到5MPa，日产水203方/天，日产油60方/天，含水率降低至77%。改造前后生产数据对比见下表。

实施列5（采用本发明的注水方法的套管井，生产一段时间后更换控流装置）

海上某油田有一口新井，该井油层原油粘度142厘泊，地层水粘度0.6厘泊，油水粘度比237：1，井筒直径6英寸。使用本发明的技术得到的完井结构如图11所示。在套管内下入3.5英寸的控流筛管140，并在控流筛管140和套管之间的环形空间内充填20-40目的封隔体颗粒，封隔体颗粒携带液浓度为5%，充填压力为6MPa。开井后，日产液176方/天，日产油172方/天，含水2.3%，对应油井生产压差3MPa。稳产30个月后，含水逐渐上升到90%，对应油井生产压差降低至1MPa，日产液200方/天，日产油20方/天。经综合分析，需要采取提液稳产措施，对控流筛管140更换不同规格的控流装置。采用本发明的注水方法的套管井，易于从井中取出控流筛管140，工艺简单，操作便捷（如图12所示）。

具体进行如下操作：

解封上提悬挂封隔器（如果有的话）；

向控流筛管的基管内腔注水，从环空返排封隔体颗粒；

取出控流筛管；

更换控流筛管的控流装置；

重新下入控流筛管，并且重新充填封隔体颗粒。

更换控流装置并重新充填封隔体颗粒后，对应油井压差达到5MPa，日产液500方/天，日产油62方/天，含水率降低至87%。更换控流装置前后生产数据对比见下表。

实施例6（采用本发明的注水方法的套管井，不具有位于顶部的悬挂封隔器）

某油田有一口注水井，注水层涉及20个，7英寸套管射孔完井，使用本发明的注水方法。在套管中下入3.5英寸的控流筛管140，将控流筛管140直接悬挂在井口（不需要悬挂封隔器）。打开第一阀门V1和第二阀门V2，经由第一阀门V1向控流筛管和套管之间的环形空间内充填40-70目封隔体颗粒，封隔体颗粒携带液浓度为5%，充填压力为6MPa。封隔体颗粒携带液携带封隔体颗粒进入第一环形空间后，封隔体颗粒在第一环形空间中不断的堆积、充填，直至封隔体颗粒充满整个第一环形空间（参见图13）。封隔体颗粒携带液中的液体的一部分经由控流筛管140的过滤管的管壁进入第二环形空间，经由控流装置进入基管内腔，并且经由第二阀门V2从井口返回，封隔体颗粒携带液中的液体的另一部分经由井壁渗透到地层中。

注水过程中，对第一环形空间适当加压，关闭第一阀门V1。从第二阀门V2注水，这样能更好地把封隔体颗粒压实，以得到更好的分隔效果。注水初期，注入压力为10 MPa，注水量为136方/天；但注水3年后，注水压力增加到20 MPa时，注水量80方/天。经分析，可能存在堵塞现象，需要对注水井解堵处理。

具体进行如下操作：

打开第一阀门V1和第二阀门V2；

向控流筛管的基管内腔注水，返排封隔体颗粒，使得被拦截、堆积在封隔体颗粒之间的孔喉处的杂质随着封隔体颗粒一起经由第一阀门V1返排至地面。可以将位于注水井底部处的控流筛管的控流装置的流通截面积设置成大于其他控流筛管的控流装置的流通截面积。通过使位于注水井底部的控流装置具有更大的流通截面积，可以在返排封隔体颗粒时，确保更大的水流从注水井底部的控流装置流出，从而能够使封隔体颗粒返排得更加彻底；

更换新的40-70目的封隔体颗粒，重新充填。

经过上述措施后，注水压力恢复到12 MPa，注水量为150方/天。解堵前后生产数据对比见下表。

尽管已经参照（一个或多个）示例性实施例描述了本发明，但本领域技术人员将会理解的是，本发明不限于本文所描述的确切结构和组成部分，而且在不偏离如所附权利要求限定的本发明精神和范围的情况下，从前面的描述可明白各种修改、变化和变形。本发明不受步骤的所示排序的限制，因为一些步骤可以按照不同的顺序和/或与其它步骤同时进行。因此，本发明不限于所公开的（一个或多个）具体实施例，而是将会包括落在所附权利要求的范围内的所有实施例。

Claims (20)

1.一种操作注水井（100）的方法，所述注水井（100）包括井口（110）以及从所述井口（110）向地下延伸的井壁（120），所述井壁（120）限定井腔（130），所述方法包括：

将控流筛管（140）设置在所述井腔（130）中，所述控流筛管（140）包括：

中空的基管（150），所述基管（150）包括不透流体的管壁（152），所述基管（150）的管壁（152）限定基管内腔（154）；

中空的过滤管（160），所述过滤管（160）包括可透流体的管壁（162），所述过滤管（160）围绕所述基管（150）的外侧设置，使得所述过滤管（160）和所述井壁（120）之间形成第一环形空间（S1）并且所述过滤管（160）和所述基管（150）之间形成第二环形空间（S2）；和

控流装置（170），所述控流装置（170）具有允许流体流过的流通截面积；以及

经由所述井口（110）向所述第一环形空间（S1）充填封隔体颗粒携带液，所述封隔体颗粒携带液包括封隔体颗粒（180）和用于携带所述封隔体颗粒（180）的液体，所述液体的一部分经由所述过滤管（160）的管壁（162）进入所述第二环形空间（S2），经由所述控流装置（170）进入所述基管内腔（154），并且经由所述井口（110）返回，所述液体的另一部分经由所述井壁（120）渗透到地层中，所述过滤管（160）阻挡所述封隔体颗粒（180），使得所述封隔体颗粒（180）堆积在所述第一环形空间（S1）中。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，将控流筛管（140）设置在所述井腔（130）中包括将首尾相连的两个或更多个控流筛管（140）设置在所述井腔（130）中，使得每个地层对应于一个或多个控流筛管（140）；优选地，同一个地层所对应的控流筛管（140）的控流装置（170）的流通截面积是相同的。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述方法还包括：

将位于所述注水井的底部处的控流筛管（140）的控流装置（170）的流通截面积设置成大于其他控流筛管（140）的控流装置（170）的流通截面积；优选地，位于所述注水井的底部处的控流筛管（140）的控流装置（170）的流通截面积是其他控流筛管（140）的控流装置（170）的流通截面积的1.1倍至5倍。

4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述方法还包括：

将所述控流筛管（140）中的至少两个的控流装置（170）的流通截面积设置成彼此不同。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述注水井（100）还包括第一阀门（V1）和第二阀门（V2），所述第一阀门（V1）用于打开或关闭所述第一环形空间（S1）与所述井口（110）之间的流体连通，所述第二阀门（V2）用于打开或关闭所述基管内腔（154）与所述井口（110）之间的流体连通，

所述方法还包括：

关闭所述第一阀门（V1）并打开所述第二阀门（V2）；以及

经由所述第二阀门（V2）向所述基管内腔（154）注水，使得水经由所述控流装置（170）、所述第二环形空间（S2）和所述过滤管（160）进入所述第一环形空间（S1）。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述方法还包括：在关闭所述第一阀门（V1）并打开所述第二阀门（V2）之前，对所述第一环形空间（S1）进行加压。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述注水井（100）还包括第一阀门（V1）和第二阀门（V2），所述第一阀门（V1）用于打开或关闭所述第一环形空间（S1）与所述井口（110）之间的流体连通，所述第二阀门（V2）用于打开或关闭所述基管内腔（154）与所述井口（110）之间的流体连通，

所述方法还包括：

打开所述第一阀门（V1）并打开所述第二阀门（V2）；以及

经由所述第二阀门（V2）向所述基管内腔（154）注水，使得水经由所述控流装置（170）、所述第二环形空间（S2）和所述过滤管（160）进入所述第一环形空间（S1），以便将堆积在所述第一环形空间（S1）中的所述封隔体颗粒（180）冲散，并且使所述封隔体颗粒（180）经由所述第一阀门（V1）返排至地面。

8. 根据权利要求7所述的方法，其中，所述方法还包括：

打开所述第一阀门（V1）并打开所述第二阀门（V2）；以及

经由所述第一阀门（V1）向所述第一环形空间（S1）重新充填封隔体颗粒携带液。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括：

将悬挂封隔器（TP）设置在位于顶部的控流筛管（140）周围并悬挂在所述井壁（120）上。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括：

调节所述控流装置（170）的流通截面积。

11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括：

用具有不同的流通截面积的另一控流装置（170）更换所述控流装置（170）。

12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述注水井（100）还包括设置在所述井腔（130）中的套管（190）和设置在所述套管（190）和所述井壁（120）之间的水泥环（195），并且其中，将所述控流筛管（140）设置在所述井腔（130）中包括将所述控流筛管（140）设置在所述套管（190）中，并且经由所述井口（110）向所述第一环形空间（S1）充填封隔体颗粒携带液包括经由所述井口（110）向所述过滤管（160）和所述套管（190）之间的环形空间充填封隔体颗粒携带液。

13.根据权利要求1所述的方法，其中：

所述注水井（100）还包括设置在所述井腔（130）中的套管（190）、设置在所述套管（190）和所述井壁（120）之间的水泥环（195）、设置在所述套管（190）中的控流管柱以及设置在所述控流管柱和所述套管（190）之间的机械封隔器，

所述方法还包括在将所述控流筛管（140）设置在所述井腔（130）中之前，从所述井腔（130）移除所述机械封隔器和所述控流管柱，并且

将所述控流筛管（140）设置在所述井腔（130）中包括将所述控流筛管（140）设置在所述套管（190）中。

14.根据权利要求1所述的方法，其中，所述过滤管（160）的管壁（162）具有孔隙尺寸，所述封隔体颗粒（180）具有粒径尺寸，所述孔隙尺寸大于等于所述粒径尺寸的1/2且小于等于所述粒径尺寸的2/3。

15.一种注水井（100），包括：

井口（110）；

井壁（120），所述井壁（120）从所述井口（110）向地下延伸，所述井壁（120）限定井腔（130）；

控流筛管（140），所述控流筛管（140）设置在所述井腔（130）中，所述控流筛管（140）包括：

中空的基管（150），所述基管（150）包括不透流体的管壁（152），所述基管（150）的管壁（152）限定基管内腔（154）；

中空的过滤管（160），所述过滤管（160）包括可透流体的管壁（162），所述过滤管（160）围绕所述基管（150）的外侧设置，使得所述过滤管（160）和所述井壁（120）之间形成第一环形空间（S1）并且所述过滤管（160）和所述基管（150）之间形成第二环形空间（S2）；和

控流装置（170），所述控流装置（170）具有允许流体流过的流通截面积；以及

封隔体颗粒（180），所述封隔体颗粒（180）充填在所述第一环形空间（S1）中。

16.根据权利要求15所述的注水井（100），其中，所述注水井（100）包括首尾相连的两个或更多个控流筛管（140），所述两个或更多个控流筛管（140）设置在所述井腔（130）中，使得每个地层对应于一个或多个控流筛管（140）；优选地，同一个地层所对应的控流筛管（140）的控流装置（170）的流通截面积是相同的。

17.根据权利要求16所述的注水井（100），其中，位于所述注水井（100）的底部处的控流筛管（140）的控流装置（170）的流通截面积大于其他控流筛管（140）的控流装置（170）的流通截面积；优选地，位于所述注水井的底部处的控流筛管（140）的控流装置（170）的流通截面积是其他控流筛管（140）的控流装置（170）的流通截面积的1.1倍至5倍。

18.根据权利要求16所述的注水井100，其中，所述控流筛管（140）中的至少两个的控流装置（170）的流通截面积彼此不同。

19.根据权利要求15所述的注水井（100），其中：

所述注水井（100）还包括设置在所述井腔（130）中的套管（190）以及设置在所述套管（190）和所述井壁（120）之间的水泥环（195），

所述控流筛管（140）设置在所述套管（190）中，并且

所述封隔体颗粒（180）充填在所述过滤管（160）和所述套管（190）之间的环形空间中。

20.根据权利要求15所述的注水井（100），其中，所述过滤管（160）的管壁（162）具有孔隙尺寸，所述封隔体颗粒（180）具有粒径尺寸，所述孔隙尺寸大于等于所述粒径尺寸的1/2且小于等于所述粒径尺寸的2/3。

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