CN210685949U - 一种用于同井注采的完井结构 - Google Patents

一种用于同井注采的完井结构 Download PDF

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一种用于同井注采的完井结构,包括设置在井筒中的双流道管柱;所述双流道管柱包括注入流道和采出流道,所述注入流道设有一个或多个注入口,所述采出流道设有一个或多个采出口,所述双流道管柱与井壁之间的环空中设有由封隔颗粒堆积形成的连续封隔体。本实用新型在井筒中堆积形成的连续封隔体能把整个截面堆满,密封隔离效果好、具有很强的空间自适应性。下入管柱过程中,不受预设在管柱上的封隔器的阻碍,施工过程容易,不会发生封隔器在井筒中遇卡的问题。管柱回收时可先将封隔颗粒返排至井口外,使得管柱回收从不可能变成可能。

Description

一种用于同井注采的完井结构
技术领域
本实用新型属于石油天然气开采领域,涉及一种同井注采油气井,特别是涉及一种用于同井注采的完井结构。
背景技术
在石油天然气开采过程中,为提高藏的生产效果,通常采用注水注气的开发方式以驱替地层油,加快油气产出速度和提高最终采收率。实践中常用的方法是在生产井周边设置专用的注水井,由于该方法需要专门打注水井,必然增加开采成本;另一方面,遇到带裂缝的油藏易水窜,水驱动效果较差。基于上述问题,人们提出了同井注采的方法。例如,中国专利CN201810104442.9公开了一种采用双层同心油管或平行双油管作为双流道管柱,通过二氧化碳吞吐转驱开采致密油的方法;CN201510506961.4公开了一种水平井分段压裂同井注采采油方法;CN201480038110.5公开了一种使用多次诱导裂缝的改进的烃类采收方法;CN201610294730.6公开了一种裂缝性油藏水平井注采异步(即呼吸式)开采方法;CN201710078354.1公开了一种拉链式(即奇偶交替式)布缝的双压裂水平井注水吞吐采油方法;CN201510103268.2公开了一种海上低渗油藏厚油层开发的一井多控方法。
上述技术方案中,为实现同井注采,需要将注入裂缝井段与采出裂缝井段进行隔离密封,以避免从注入流道输出的驱替介质(水、气等)通过双流道管柱与井壁之间的环空,直接流至环空的采出裂缝位置并进入采出流道。现有技术通常采用在合适位置设置封隔器的方式,对不同井段进行隔离密封,常用的封隔器包括活塞打压密封胶筒外扩式封隔器、遇液膨胀封隔器等。实际使用中,由于同井注采往往需要对多条裂缝、多个井段进行隔离,需要在井筒中设置较多数量的封隔器,这便会带来以下问题:一是封隔效果较差,特别是井筒的井壁不规则时,往往无法实现有效隔离,且无法对隔离效果进行检验,不能够及时发现某个封隔器未密封的问题,也无法进行及时的补救;二是由于封隔器数量较多,封隔器遇卡的概率也大幅度增大;另外设置封隔器的管柱下入井后无法提出,严重影响施工井未来后续作业的进行;三是对于套管射孔井,如果套管外存在窜槽,现有的封隔器无法对窜槽进行密封。上述技术问题的存在,严重制约了同井注采技术在实际生产中的应用。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷,提供一种结构简单、使用方便、封隔自适应能力强、封隔效果好、成本低廉,管柱便于回收的用于同井注采的完井结构。
为实现上述目的,本实用新型采用了如下技术方案:
一种用于同井注采的完井结构,包括设置在井筒中的双流道管柱;所述双流道管柱包括注入流道和采出流道,所述注入流道设有一个或多个注入口,所述采出流道设有一个或多个采出口,所述双流道管柱与井壁之间的环空中设有由封隔颗粒堆积形成的连续封隔体。
进一步,所述井的井口设有井口装置或采油树;所述井口装置或采油树的套管环空阀门为关闭状态,将连续封隔体封闭在环空中。
进一步,所述双流道管柱的跟端设有带充填通道封隔器;所述带充填通道封隔器的充填口为关闭状态,将连续封隔体封闭在环空中。
进一步,所述双流道管柱的跟端设有遇液膨胀封隔器,将连续封隔体封闭在环空中。
进一步,所述封隔颗粒包括沙子、砂子、石英砂、砾石、陶粒、空心玻璃微珠或粉煤灰中的一种或多种。
进一步,所述封隔颗粒为聚乙烯、聚丙烯、聚苯烯、聚氯乙烯、尼龙66或苯乙烯二乙烯苯交联共聚物材质的球形或异形结构,粒径为50-300目,真实密度为0.8-1.4g/cm3
进一步,所述注入口和采出口设有过滤器。
进一步,所述注入口和/或采出口设有流量控制装置。
本实用新型一种用于同井注采的完井结构,相对于采用传统的封隔器,连续封隔体是在充填中颗粒堆积形成的,能把整个截面堆满,密封隔离效果好、具有很强的空间自适应性,即使是套管外存在窜槽套管射孔井,采用本实用新型也可实现同井注采,极大拓展了同井注采的应用范围。下入管柱过程中,不受预设在管柱上的封隔器的阻碍,可以直接利用现有的井上下入管柱设备,施工过程容易,不会发生封隔器在井筒中遇卡的问题。管柱回收时可先将封隔颗粒返排至井口外,使得管柱回收从不可能变成可能。
附图说明
图1是本实用新型一种用于同井注采的封隔方法的流程示意图;
图2是本实用新型一种用于同井注采的完井结构的整体结构及工作过程示意图。
附图标记说明:1-地面;2-井口密封;3-套管;4-水泥环;5-套管环空阀; 6-环空;7-注入管柱;8-采出管柱;9-注入口;10-采出口;11-注入裂缝;12-采出裂缝;13-环空中封隔颗粒堆积形成的连续封隔体。
具体实施方式
以下结合附图1,进一步说明本实用新型一种用于同井注采的完井结构的具体实施方式。本实用新型一种用于同井注采的完井结构不限于以下实施例的描述。
实施例1:
本实施例给出一种建立用于同井注采的完井结构的方法。
如图1所示,包括如下步骤:(1)向井内下入双流道管柱;所述双流道管柱包括注入流道和采出流道,所述注入流道设有一个或多个注入口,所述采出流道设有一个或多个采出口;(2)向双流道管柱与井壁之间的环空中充填封隔颗粒,直至封隔颗粒充满环空并堆积形成连续封隔体;(3)封闭环空;从而使封隔颗粒固定在环空中,形成较为稳定的结构,以避免生产过程中注入流道注入驱替介质时,封隔颗粒受压力差和介质流动的作用,从封隔段往井口方向移动,从而破坏了连续封隔体,导致连续封隔体对注采段间的封隔作用失效;(4)生产结束后或需要时,对双流道管柱进行回收;具体包括以下步骤:(4.1)建立返排通道;(4.2)向双流道管柱的注入流道和/或采出流道中注入返排液;(4.3)将封隔体颗粒从环空返排至井口外;(4.4)上提取出双流道管柱。
本方法的工作原理如下:结合图2所示,井筒垂直穿越多条裂缝(包括人工裂缝或天然裂缝);根据预先设定,有的裂缝设置为注入裂缝,注入口与之对应,有的裂缝设置为采出裂缝,采出口与之对应;此时,每组采出口与相邻的注入口构成一组注采单元。如果不对相邻的注入口与采出口进行密封隔离,从注入口注入井筒环空的驱替介质将直接通过井筒环空,流至采出口,从而造成注入口与采出口的“短路”。根据上述技术方案,通过在环空中充满封隔颗粒,并将其封闭在环空中,形成充满环空的连续封隔体,从而将相邻的注入口与采出口彼此隔离,阻止从注入口流出的驱替介质在井筒环空中流动,同时还可允许驱替介质在压差作用下从注入口径向流动至注入裂缝中,以及允许注入裂缝中的驱替介质在压差作用下从从注入裂缝经地层流动到采出裂缝,再从采出裂缝流动至采出口。生产过程中,在压力差的作用下,当驱替介质进入注入裂缝后,将进入注采单元的地层并驱替该地层中的油气向压力较小的采出裂缝移动,最终通过采出口进入采出流道并被采出。
本实施例的技术方案中,针对不同的井筒结构,可采取不同的方法充填封隔颗粒以形成连续封隔体,具体如下:针对井口设有井口装置或采油树的井,充填封隔颗粒的方法为:通过井口装置或采油树的套管环空通道向环空中注入携带封隔颗粒的充填液;所述封闭环空的方法为:关闭井口装置或采油树的套管环空阀门。回收双流道管柱时,只需要打开套管环空阀门,即可建立返排通道。生产过程中,注入管柱注入驱替介质过程中,环空中要加压到不低于注入管柱的注入压力,避免水平段注入口的压力高于环空压力,从而使封隔颗粒向井口方向移动,破坏连续封隔体的封隔性能。针对已下入双流道管柱且双流道管柱跟端设有遇液膨胀封隔器的井,充填封隔颗粒的方法为:直接由井口向环空中注入携带封隔颗粒的充填液;封闭环空的方法为:通过设置在双流道管柱跟端的遇液膨胀封隔器将环空封闭。该技术方案通过设置遇液膨胀封隔器将封隔颗粒封闭在环空中,由于所述遇液膨胀封隔器不具备返排功能,因此当回收双流道管柱时,需要通过钻孔等方法,在遇液膨胀封隔器建立返排通道。针对在双流道管柱的跟端设有带充填通道封隔器的井;充填封隔颗粒的方法为:通过带充填通道封隔器的充填口向环空中注入携带封隔颗粒的充填液;封闭环空的方法为:关闭带充填通道封隔器的充填口。回收双流道管柱时,只需要打开带充填通道封隔器的充填口,即可建立返排通道。上述三种技术方案,可以很容易的实现封隔颗粒的充填及返排,且便于双流道管柱的下入及回收。
本实施例的技术方案中可以采用不同结构的双流道管柱,例如中国专利CN201810104442.9采用的双层同心油管或平行双油管。采用双层同心油管的好处在于,管柱整体呈圆柱形,便于下入井筒中,下入管柱和提出管柱的技术及设备非常成熟,可直接采用现有的封隔器对其跟端进行封闭;但是双层同心油管的内部结构较为复杂,内外层之间的隔离难度较大。采用行双油管的好处在于,一次下管即可建立注入通道和采出通道,但是由于其截面形状不是圆形,需要专门的下管设备辅助施工。也可直接采用两路现有的油管先后下入井内,分别作为注入通道和采出通道,无需额外定制双流道管柱,下管时可以先下一根、再下一根,施工较为简便;但是该方法不易采用常规的封隔器对其跟端进行封闭。
本实施例的技术方案中,所述向环空中充填封隔颗粒的方法,可参照国际专利申请(申请号:PCT/CN2010/002014)提出的名为“油气井生产段防窜封隔颗粒、使用这种颗粒的完井方法及采油方法”专利中,向环空中充填封隔颗粒的方法,通过向环空中注入携带封隔颗粒的充填液,使封隔颗粒堆积在环空中。具体的,所述充填液可以是地层水、地表淡水或海水,所述充填液中封隔颗粒的体积比浓度为1-20%;所述封隔颗粒可以是沙子、砂子、砾石、石英砂、陶粒、空心玻璃微珠或粉煤灰中的一种或多种;更优的,所述封隔颗粒为聚乙烯、聚丙烯、聚苯烯、聚氯乙烯、尼龙66或苯乙烯二乙烯苯交联共聚物材质的球形或异形结构,粒径为50-300目,真实密度为0.8-1.4g/cm3;更优的,所述封隔颗粒真实密度为1.00-1.10g/cm3,更加接近水的密度以便于充填及返排。
优选的,为避免封隔颗粒通过进入注入口或采出口进入注入流道或采出流道,需要采用设有过滤器结构的注入口和采出口,所述过滤器采用设有外保护套的滤网结构。为了使井筒中多个产液段同步生产,希望各注入口的驱替介质注入流量,以及采出口的产液流量相同或均匀;或者针对井筒中存在大漏失裂缝的情况,避免驱替介质从大漏失裂缝中浪费掉,需要人为减小该段注入口的驱替介质流量、减小采出口的产液流量;基于上述需求,需要合理设置各注入口和采出口的流量,具体实施时,可在注入口和采出口安装流量控制装置;流量控制装置有三种安装方式,一是仅在注入口安装,二是只在采出口安装,三是在注入口和采出口同时安装。所述流量控制装置可以是不同孔径尺寸的喷嘴。作为一种更加具体的实施方式,所述注入流道或采出流道可直接采用现有技术中的控水筛管实现,包括对水相对于油流动无额外附加流动阻力功能的控水筛管(ICD)和对水相对于油流动有额外附加流动阻力功能的控水筛管(AICD)等。
实施例2:
本实施例给出一种通过实施例1所述方法形成的用于同井注采的完井结构。如图2所示,包括设置在井筒中的双流道管柱;所述双流道管柱包括注入流道和采出流道,所述注入流道设有一个或多个注入口,所述采出流道设有一个或多个采出口;所述双流道管柱与井壁之间的环空中设有由封隔颗粒堆积形成的连续封隔体。本实施例中采用的井筒结构、双流道管柱及封隔颗粒等,参照实施例1设置。
实施例3:
本实施例给出一种实施例1和2所述技术方案的具体应用。
如图2所示,某油井油层厚10米,低渗透地层,渗透率只有1毫达西;该油井水平段井径为8.5英寸,水平段长度为1000米,井筒水平段生产段为裸眼井壁,水平段具有人工压裂裂缝20条缝,相邻裂缝间隔约50米,所述20条裂缝间隔设置为注入裂缝和采出裂缝,将生产段分割为10个注采单元。井筒中下入独立的注入管柱和采出管柱,分别作为注入流道和采出流道;注入管柱和采出管柱上与注入裂缝和采出裂缝对应位置设有具备流量控制功能的喷嘴。井口设有井口装置(图中未画出),注入管柱、采出管柱与井口装置的外部管道连通,环空阀与井口装置连通。
若采用传统的封隔器方式,至少要用到20个封隔器。同时,本实施例采用注入管柱和采出管柱独立设置的方式,采用现有的封隔器进行密封隔离将非常困难,因为注入管柱和采出管柱在井下水平段相对位置关系是任意的,如可能是平面排列关系,可能是上下排列关系,或者是扭曲相对位置关系等,封隔器不仅需要同时密封注入管柱外周和采出管柱外周,还要密封8.5英寸裸眼井壁,这样封隔效果差,另外带有20个封隔器的两个管柱需要同时平行下井,施工过程中遇卡的可能性极高,将来回收20个封隔器及注采管柱时也将会非常困难。
本实施例采用如下步骤,实现多个注入口与采出口之间的密封隔离:(1)下入2 7/8英寸的注入管柱和采出管柱;具体的,利用现有井口管柱下入设备,先下入具有10个注入口的注入管柱至合适位置,再下入具有10个采出口的采出管柱至合适位置;之后,在井口位置安装井口装置。两根管柱分别下入,两根管柱分别下入相对双管同时平行下入,施工更加容易。(2)通过井口装置的套管环空通道,向井筒环空中注入携带封隔颗粒的充填液,直至封隔颗粒充满水平段环空并堆积,形成长度为1000米的连续封隔体;具体的,所述充填液采用地层水,所述封隔颗粒为球形苯乙烯二乙烯苯交联共聚物材质,粒径约为150目,真实密度为1.05g/cm3。(3)关闭井口装置套管环空阀门,即形成完井结构。
在上述完井结构完成后,从井口注入管柱注入水,从井口采出管柱就会采出高产原油。本实施例中,长度为1000米的连续封隔体的封隔作用为高产油流提供了关键作用。长度为1000米的连续封隔体使整个水平段井筒没有窜流通道。连续封隔体的隔离作用将整个水平段封隔成10个独立的注采单元,每一注采单元对应一组注入裂缝和采出裂缝。注入管柱的注入水通过注入口流到注入裂缝,经过整个裂缝面,注入水向采出裂缝面渗流,该注入水的渗流驱赶地层油向采出裂缝流动。注入裂缝和采出裂缝裂缝壁面高10米,单边长度150米,双边长度300米,每条裂缝面积约为3000平方米,这种渗流面积非常大,可大幅度提高油产量。另外,裂缝间的距离只有50米,各注采单元内驱替渗流路程短,这样产油量进一步提高。由于注入过程中10个注入口对应10条裂缝都在注水,10个采出口都在流入被驱替的油,这口水平井有10个注采单元同时生产,采油速度成10倍提高。本实施例中,长度为1000米的连续封隔体的封隔作用为该水平井高产油流提供了关键作用。连续封隔体对长达1000米的水平段连续封隔,避免了注入口和流出口流体流动的短路,使得注液过程中,注入口和采出口能够形成压差,使得每一个流动单元的一对注采裂缝面存在注采压差,长达1000米的水平段连续封隔,同时建立了10个注采流动单元同时注入同时采油。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明,不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。本实用新型所述技术方案不仅适用于水平井,同样还可适用于直井或斜井;不仅可对井筒内部环空进行整体充填形成连续封隔体,还可仅对生产段井筒环空或特定的一段或多段井筒环空进行局部充填。生产过程中,注入的驱替介质通常为水,还包括氮气、二氧化碳、干气和富气等,以及其他提高采收率的驱替剂,如聚合物溶液、表面活性剂溶液等。本实用新型所述技术方案中所述裂缝包括天然裂缝及人工裂缝,但是不应排除,本实用新型也可适用于没有裂缝的井。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型构思的前提下,还可以做出若干简单推演或替换,都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种用于同井注采的完井结构,包括设置在井筒中的双流道管柱;所述双流道管柱包括注入流道和采出流道,所述注入流道设有一个或多个注入口,所述采出流道设有一个或多个采出口,其特征在于:所述双流道管柱与井壁之间的环空中设有由封隔颗粒堆积形成的连续封隔体。
2.根据权利要求1所述的用于同井注采的完井结构,其特征在于:所述井的井口设有井口装置或采油树;所述井口装置或采油树的套管环空阀门为关闭状态,将连续封隔体封闭在环空中。
3.根据权利要求1所述的用于同井注采的完井结构,其特征在于:所述双流道管柱的跟端设有带充填通道封隔器;所述带充填通道封隔器的充填口为关闭状态,将连续封隔体封闭在环空中。
4.根据权利要求1所述的用于同井注采的完井结构,其特征在于:所述双流道管柱的跟端设有遇液膨胀封隔器,将连续封隔体封闭在环空中。
5.根据权利要求1所述的用于同井注采的完井结构,其特征在于:所述注入口和采出口设有过滤器。
6.根据权利要求1所述的用于同井注采的完井结构,其特征在于:所述注入口和/或采出口设有流量控制装置。
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