CN117231184A - 基于海上油田空心集成工艺不动管柱脉动注水工具及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供基于海上油田空心集成工艺不动管柱脉动注水工具及方法，包括基于海上油田空心集成工艺不动管柱脉动注水工具，包括空心集成分注工艺管柱、注水工作筒和脉动注水工具，空心集成分注工艺管柱内设有一至多个注水工作筒，注水工作筒的侧壁上设有水嘴，注水工作筒内可拆卸设置有脉动注水工具，脉动注水工具上设有喷嘴，脉动注水工具内设有振幅调节机构控制水流脉动加压注入注水工作筒内。本发明的有益效果是不需要动原空心集成分注工艺管柱，不需要改变井口设备，只需要将脉动注水工具投入井下进行设置，工艺简单，适应性良好。脉动注水工具与原注水工作筒芯子尺寸、下入工艺过程相同，可以通过压力波的形式在井下完成振幅任意调节。
Description
技术领域
本发明涉及海上油田注水工具领域，更具体地说涉及一种基于海上油田空心集成工艺不动管柱脉动注水工具及方法。
背景技术
脉动注水与传统恒压注水不同，是具备一定频率、一定振幅的变压注水。脉动注水是利用井下脉动注水工具的脉动开关特性，通过将常规的平稳注入液体方式利用脉动注水工具转化成周期性脉动注入液体方式进而实现脉冲式注水，进而实现注水井降压增注，改善地层吸水剖面，可适用于海上油田高、低渗注水井，同时具有作业低成本、绿色环保无污染等特性，满足海上油田低成本绿色开发需求。
目前海上油田基于空心集成工艺的脉动注水方式，虽一定程度上达成了注水井降压增注，地层吸水剖面改善等问题，但仍需在地面提前调好脉动注水工具振幅，若投入管柱后效果不明显，需要进行钢丝作业起出重新调节振幅，无法单次长期有效的进行脉动注水调节。
发明内容
本发明克服了现有技术中的不足，提供了一种一种基于海上油田空心集成工艺不动管柱脉动注水工具及方法。
本发明的目的通过下述技术方案予以实现。
基于海上油田空心集成工艺不动管柱脉动注水工具，包括空心集成分注工艺管柱、注水工作筒和脉动注水工具，空心集成分注工艺管柱内设有一至多个注水工作筒，注水工作筒的侧壁上设有水嘴，注水工作筒内可拆卸设置有脉动注水工具，脉动注水工具上设有喷嘴，脉动注水工具内设有振幅调节机构控制水流脉动加压注入注水工作筒内。
所述脉动注水工具内设有主活塞、副活塞和振幅调节机构，主活塞内设有进水通路与水源连通，主活塞和副活塞活动连接设置在脉动注水工具的管套内的调节杆上，副活塞顶端的调节杆上设有第一弹性件，副活塞底端与主活塞上设置的进水通路可密封匹配设置，主活塞与振幅调节机构相连接。
所述调节杆为固定柱，所述主活塞和所述副活塞嵌套设置在固定柱上。
所述脉动注水工具为密封筒体，筒体包括顶端和底端，筒体的顶端设有打捞头，筒体的底端设有第一开口，所述主活塞与第一开口相匹配。
所述主活塞上设有限位筒，限位筒的外径大于所述第一开口的外径。
所述脉动注水工具的顶端设有第二开口，第二开口外口部与所述主活塞进水通路的进水端相连通，第二开口内口部设有密封球，密封球活动设置在调节杆上，调节杆上设有第二弹性件将密封球顶在第二开口的内口部。
所述振幅调节机构内设有主控电路、电池和电机，电池为主控电路和电机提供电能，主控电路包含信号感应模块和动作模块，信号感应模块用于通过压力波的形式接收动作信号，将信息传输至动作模块，由电机带动动作模块运动改变主活塞的位置调节脉动振幅。
所述注水工作筒内设有内置可投捞芯子。
所述空心集成分注工艺管柱包括采油树、油管挂、油管、滑套、定位密封、封隔器、注水工作筒、脉动注水工具和盲堵，采油树上设有油管挂，油管挂上设有油管，油管挂上设有油管，油管上设有滑套，油管与顶部的封隔器密封连接，定位密封与顶部的封隔器相连接，注水工作筒设置在预设层位的封隔器中形成密封，油管管柱底端与盲堵相连，形成空心集成分注工艺管柱。
基于海上油田空心集成工艺不动管柱脉动注水工具的使用方法，具体步骤如下：
S1、振幅调节，对设置在指定层位注水工作筒的脉动注水工具采用不同压力波信号进行调节，通过特定压力波信号形式向不同层位脉动注水工具内振幅调节机构发送指令，振幅调节机构会根据接受到的信号调节振幅；
S2、脉动注水工具升压，在初始状态下，主活塞顶在副活塞使进水通路封闭实现密封,脉动注水工具腔体内的水压因注水水道关闭压力逐渐升高，在主活塞的两个腔室产生压差，当压差升高至可平衡掉弹性件施加的压力时，弹性件被压缩，主活塞内的水流推动副活塞上行；
S3、脉动注水工具振荡注水，主活塞移动至限位筒的限定位置时，主活塞停止运动，腔体内的水流推动副活塞继续向上运动，使副活塞与主活塞之间产生间隙，主活塞的进水通路两端连通，高压水通过喷嘴振荡注入地层，当主活塞的两个腔室压力达到平衡时，副活塞受弹性件的压缩力作用往回运动，副活塞复位并再次接触到主活塞进水通路的端部实现两腔室的密封，反复上述副活塞与主活塞间往复运动交替进行，周期性的形成升压和振荡注水，便实现注水井周期性脉动注水。
本发明的有益效果为：
1、不需要动原空心集成分注工艺管柱，不需要改变井口设备，只需要将脉动注水工具投入井下进行设置，工艺简单，适应性良好；
2、脉动注水工具与原注水工作筒芯子尺寸、下入工艺过程相同，可以通过压力波的形式在井下完成振幅任意调节，可选择性对欠注层进行解堵，无需反复投捞取出调节振幅，且工具可重复利用，极大的降低作业成本；
3、当增压功能失效，可启用常规备用注水通道，进行常规注水，不影响管柱正常注水需求，具有良好的应急性。
附图说明
图1是脉动注水工具的结构示意图；
图2是空心集成分注管柱的结构示意图；
图3是振幅调节机构的结构示意图；
图中：1、打捞头；2、密封球；3、第二弹性件；4、喷嘴；5、第一弹性件；6、水嘴；7、副活塞；8、主活塞；9、限位筒；10、振幅调节机构；110、采油树；120、油管挂；130、滑套；140、油管；150、定位密封；160、封隔器；170、注水工作筒；180、脉动注水工具；190、盲堵；210、电机；220、主控电路；230、电池；310、信号感应模块；320、动作模块。
具体实施方式
下面通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
实施例一
如图1-3所示，基于海上油田空心集成工艺不动管柱脉动注水工具，包括空心集成分注工艺管柱、注水工作筒170和脉动注水工具180，空心集成分注工艺管柱内设有一至多个注水工作筒170，注水工作筒170的侧壁上设有水嘴6，注水工作筒170内可拆卸设置有脉动注水工具180，脉动注水工具180上设有喷嘴4，脉动注水工具180内设有振幅调节机构10控制水流脉动加压注入注水工作筒170内。
脉动注水工具180内设有主活塞8、副活塞7和振幅调节机构10，主活塞8内设有进水通路与水源连通，主活塞8和副活塞7活动连接设置在脉动注水工具180的管套内的调节杆上，副活塞7顶端的调节杆上设有第一弹性件5，副活塞7底端与主活塞8上设置的进水通路可密封匹配设置，主活塞8与振幅调节机构10相连接。
调节杆为固定柱，主活塞8和副活塞7嵌套设置在固定柱上。
本实施例中采用主活塞8进水的方式，通过振幅调节机构10调节主活塞8的位置与副活塞7配合，实现脉动注水。其中，主活塞8与调节杆通过螺纹形式连接，通过电机220带动动作模块320使主活塞8上下轴向运动，副活塞7采用套接形式设置在调节杆上，通过第一弹性件5提供的应力实现与主活塞的配合。第一弹性件5采用矩形压簧。
脉动注水工具180的振幅大小根据主活塞8距离限定位置距离决定，主活塞8距离限定位置越远则振幅越大，主活塞8通过螺纹连接的形式在调节杆上下轴向运动调节振幅，动作模块320与调节杆相连，由电机220带动动作模块320使主活塞8在动调节杆进行轴向运动，通过主活塞8的位置变化调节脉动振幅。
实施例二
在实施例一的基础上，为了可以更好的配合钢丝进行打捞与设置，设置有打捞头1。本实施例中，脉动注水工具采用筒体结构，为便于设置减小干涉，打捞头1设置在主活塞8的对立端。
实施例三
在实施例一和实施例二的基础上，为了使主活塞8可以更好的进行活塞运动减小干涉。主活塞8上设有限位筒9，限位筒9的外径大于第一开口的外径，通过与限位筒9的配合使主活塞8可以更好的进行往复运动。
实施例四
在上述实施例的基础上，为了避免因主活塞8遇到问题导致卡住或其他无法移动时导致水流无法排出，影响正常生产的问题。脉动注水工具180的顶端设有第二开口，第二开口外口部与主活塞8进水通路的进水端相连通，第二开口内口部设有密封球2，密封球2活动设置在调节杆上，调节杆上设有第二弹性件3将密封球2顶在第二开口的内口部。
本实施例中，第二开口与主活塞8采用桥式结构连通，密封球2采用钢球，依靠第二弹性件3本实施例中采用压簧，提供压力。当主活塞8的进水通路压力超过设定值时，密封球2会从外侧被顶开，水流从第二开口处流入工具腔内由喷嘴4喷入注水工作筒170内，再由喷嘴4喷入底层内，进行正常注水。
以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (10)
1.基于海上油田空心集成工艺不动管柱脉动注水工具，其特征在于：包括空心集成分注工艺管柱、注水工作筒和脉动注水工具，空心集成分注工艺管柱内设有一至多个注水工作筒，注水工作筒的侧壁上设有水嘴，注水工作筒内可拆卸设置有脉动注水工具，脉动注水工具上设有喷嘴，脉动注水工具内设有振幅调节机构控制水流脉动加压注入注水工作筒内。
2.根据权利要求1所述的基于海上油田空心集成工艺不动管柱脉动注水工具，其特征在于：所述脉动注水工具内设有主活塞、副活塞和振幅调节机构，主活塞内设有进水通路与水源连通，主活塞和副活塞活动连接设置在脉动注水工具的管套内的调节杆上，副活塞顶端的调节杆上设有第一弹性件，副活塞底端与主活塞上设置的进水通路可密封匹配设置，主活塞与振幅调节机构相连接。
3.根据权利要求2所述的基于海上油田空心集成工艺不动管柱脉动注水工具，其特征在于：所述调节杆为固定柱，所述主活塞和所述副活塞嵌套设置在固定柱上。
4.根据权利要求3所述的基于海上油田空心集成工艺不动管柱脉动注水工具，其特征在于：所述脉动注水工具为密封筒体，筒体包括顶端和底端，筒体的顶端设有打捞头，筒体的底端设有第一开口，所述主活塞与第一开口相匹配。
5.根据权利要求4所述的基于海上油田空心集成工艺不动管柱脉动注水工具，其特征在于：所述主活塞上设有限位筒，限位筒的外径大于所述第一开口的外径。
6.根据权利要求4所述的基于海上油田空心集成工艺不动管柱脉动注水工具，其特征在于：所述脉动注水工具的顶端设有第二开口，第二开口外口部与所述主活塞进水通路的进水端相连通，第二开口内口部设有密封球，密封球活动设置在调节杆上，调节杆上设有第二弹性件将密封球顶在第二开口的内口部。
7.根据权利要求2所述的基于海上油田空心集成工艺不动管柱脉动注水工具，其特征在于：所述振幅调节机构内设有主控电路、电池和电机，电池为主控电路和电机提供电能，主控电路包含信号感应模块和动作模块，信号感应模块用于通过压力波的形式接收动作信号，将信息传输至动作模块，由电机带动动作模块运动改变主活塞的位置调节脉动振幅。
8.根据权利要求1所述的基于海上油田空心集成工艺不动管柱脉动注水工具，其特征在于：所述注水工作筒内设有内置可投捞芯子。
9.根据权利要求1-8任一权利要求所述的基于海上油田空心集成工艺不动管柱脉动注水工具，其特征在于：所述空心集成分注工艺管柱包括采油树、油管挂、油管、滑套、定位密封、封隔器、注水工作筒、脉动注水工具和盲堵，采油树上设有油管挂，油管挂上设有油管，油管挂上设有油管，油管上设有滑套，油管与顶部的封隔器密封连接，定位密封与顶部的封隔器相连接，注水工作筒设置在预设层位的封隔器中形成密封，油管管柱底端与盲堵相连，形成空心集成分注工艺管柱。
10.根据上述权利要求所述的基于海上油田空心集成工艺不动管柱脉动注水工具的使用方法，其特征在于，具体步骤如下：
S1、振幅调节，对设置在指定层位注水工作筒的脉动注水工具采用不同压力波信号进行调节，通过特定压力波信号形式向不同层位脉动注水工具内振幅调节机构发送指令，振幅调节机构会根据接受到的信号调节振幅；
S2、脉动注水工具升压，在初始状态下，主活塞顶在副活塞使进水通路封闭实现密封,脉动注水工具腔体内的水压因注水水道关闭压力逐渐升高，在主活塞的两个腔室产生压差，当压差升高至可平衡掉弹性件施加的压力时，弹性件被压缩，主活塞内的水流推动副活塞上行；
S3、脉动注水工具振荡注水，主活塞移动至限位筒的限定位置时，主活塞停止运动，腔体内的水流推动副活塞继续向上运动，使副活塞与主活塞之间产生间隙，主活塞的进水通路两端连通，高压水通过喷嘴振荡注入地层，当主活塞的两个腔室压力达到平衡时，副活塞受弹性件的压缩力作用往回运动，副活塞复位并再次接触到主活塞进水通路的端部实现两腔室的密封，反复上述副活塞与主活塞间往复运动交替进行，周期性的形成升压和振荡注水，便实现注水井周期性脉动注水。
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| CN117988797B (zh) * | 2024-04-07 | 2024-05-31 | 松原市金信石油技术服务有限公司 | 一种纳米级多流体气液混合脉动驱油装置 |
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