CN217925808U - 一种水平井分段调剖管柱系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及水平井的分段调剖，特别涉及一种水平井分段调剖管柱系统。一种水平井分段调剖管柱系统包括用于设置在各段调剖层段的端部的封隔器、用于对应于各段调剖层段设置的调剖剂注入阀、设置在相应调剖剂注入阀远离井口的一侧的分段封堵座；以管柱系统靠近井底的一侧为下侧、靠近井口的一侧为上侧，位于最下方的分段封堵座的上方的分段封堵座均设置在相应调剖剂注入阀下侧的封隔器之下，以使相应分段封堵座上方的各封隔器能够同时坐封；调剖剂注入阀为依靠压力开启以使油管内的压力高于油套环空内的压力的节流阀。本实用新型能够解决现有技术中进行水平井分段调剖时调剖剂容易泄露到其他调剖层段，不能充分注入目的调剖层段的问题。

Description

一种水平井分段调剖管柱系统

技术领域

本实用新型涉及水平井的分段调剖，特别涉及一种水平井分段调剖管柱系统。

背景技术

石油开采领域中，水平井是井斜角达到或接近90度，井身沿着水平方向钻进一定长度的井，这种井可以增大井眼与油藏的接触面积，增大泄油面积，减少渗流阻力，大幅度提高单井产量。

但是，水平井容易受高含水、水平段动用不均等因素的影响导致开发效益差。对于高含水水平井，主要依靠调剖工艺治理，调剖是指从注水井进行的封堵高渗透层的作业，可以调整注水层段的吸水剖面。针对边水淹稠油水平井，近几年较多地采用强度较高的凝胶泡沫抑制边水工艺，调剖方式为笼统调剖，对于整个水平井整体调剖。笼统调剖不能实现对各层段的单独控制，无法保证调剖剂进入高吸水层段，有效率较低，调剖效果有限，会加大凝胶体系在非目的调剖段的损失，导致调剖半径缩小，整体措施效果效益差，不能实现多段同时定点调剖。针对多段调剖需求，目前只能采取多趟管柱下入或打桥塞(桥塞通过相应管柱下到设定位置，封堵在套管与管柱之间，隔离底部已调剖的部分，调剖完成后再把桥塞取出)的工艺措施，施工工序复杂。

为了解决多段调剖的需求，授权公告号为CN203716923U的中国实用新型专利公开了一种水平井分层调剖注入管柱，包括两个用于坐封在待调剖层段的端部的封隔器，两封隔器之间设置注入阀。调剖时，使管柱行进到目标调剖层段，注入一定压力的调剖剂，使两个封隔器坐封，将该目标调剖层段与相邻层段隔离开，继续加压一定值后注入阀打开，建立注入通道，调剖剂经注入阀进入目标调剖层段。一个调剖层段调剖完成后，调整管柱位置，进行下一调剖层段的作业。这样，一趟管柱即可完成多个层段的分层调剖注入。管柱上还设有安全接头，上提管柱遇卡时，投球憋压使安全接头的上、下接头分离，从而实现管柱的安全解卡。但是，利用上述管柱进行调剖作业时需要不断调整管柱的位置，使两个封隔器之间的位置与待调剖层段对应，需要反复解封、坐封封隔器，仍然会影响作业效率。

授权公告号为CN204804756U的中国实用新型专利公开了一种套管完井水平井化学分段堵水工艺管柱，采用了Y341压差式封隔器来隔离不同的水平井段，每两个封隔器对应于一段调剖层段(即上述套管完井水平井化学分段堵水工艺管柱中的出水井段)，每两个封隔器之间均设有一处节流阀，节流阀构成用于将调剖剂注入相应的调剖层段的调剖剂注入阀。为了实现不同调剖层段之间的隔离，最下方(使用时最靠近井底的一端)的封隔器的下侧设有一处球座，其余封隔器两两之间于节流阀的下方设置一处球座，沿井底到井口排列的各球座的孔径依次增大，并且靠近井底的球座适配的钢球能够从更靠近井口的球座中通过。上述球座形成分段封堵座，适配的钢球形成分段堵头，与分段封堵座共同形成适配的分段封堵组件。作业时，首先投入与最末端的球座适配的钢球，实现靠近井底的相应封隔器的坐封，进而能够通过节流阀对靠近井底的调剖层段进行调剖；然后依次投入直径大一级的钢球，依次实现其余封隔器的坐封和调剖层段的调剖，以逐级坐封堵水的方式完成分段堵水。但是，采用上述分段堵水工艺管柱，除了最末端的调剖层段外，其余层段中的球座均设置在对应调剖层段两侧的封隔器之间，逐级坐封时难以保证该调剖层段两侧的封隔器均良好坐封，容易导致调剖剂泄露到其他调剖层段，不能充分注入目的调剖层段，影响调剖精度和有效率。并且Y341封隔器需较高的压力坐封，会导致坐封压力越来越高，不利于后续调剖压力的控制。另外，上述管柱采用多个Y341液压式封隔器，该封隔器必须依靠上提力使得胶筒回收以实现解封，上提解封负荷大，存在无法起出管柱的风险。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种水平井分段调剖管柱系统，解决现有的水平井分段调剖管柱系统作业时调剖剂容易泄露到其他调剖层段，不能充分注入目的调剖层段的问题。

本实用新型中一种水平井分段调剖管柱系统采用如下技术方案：

一种水平井分段调剖管柱系统，包括用于设置在各段调剖层段的端部的封隔器、用于对应于各段调剖层段设置的调剖剂注入阀、设置在相应调剖剂注入阀远离井口的一侧的分段封堵座；以管柱系统靠近井底的一侧为下侧、靠近井口的一侧为上侧，位于最下方的分段封堵座的上方的分段封堵座均设置在相应调剖剂注入阀下侧的封隔器之下，以使相应分段封堵座上方的各封隔器能够同时坐封；所述调剖剂注入阀为依靠压力开启以使油管内的压力高于油套环空内的压力的节流阀。

上述技术方案的有益效果是，通过将位于最下方的分段封堵座的上方的分段封堵座均设置在相应调剖剂注入阀下侧的封隔器之下，相应分段封堵座被分段堵头封堵后能够使位于其上的所有封隔器均能够坐封，从而保证各段调剖层段的独立性，并且，调剖剂注入阀为依靠压力开启以使油管内的压力高于油套环空内的压力的节流阀，能够使管柱内外形成相应压差以使调剖剂注入阀在注入调剖剂时仍能够保持坐封状态，与现有技术中在待调剖层段两端的封隔器之间设置调剖剂注入阀并采用逐级坐封方式相比，能够保证调剖剂准确、充分地注入目的调剖层段，避免泄露到其他调剖层段，有利于保证调剖有效率。

作为一种进一步限定的技术方案：所述封隔器的最小坐封压力不小于1.5Mpa。

上述进一步限定的技术方案的有益效果是，便于保证坐封的可靠性和对调剖压力的控制。

作为一种进一步限定的技术方案：所述封隔器为K344封隔器。

上述进一步限定的技术方案的有益效果是，K344封隔器结构成熟，易于解封，有利于提高管柱上提可靠性。

作为一种进一步限定的技术方案：各所述封隔器上方均设有对应的安全接头。

上述进一步限定的技术方案的有益效果是，设置安全接头能够在管柱遇卡时实现封隔器与相邻管柱的分离，有利于保证管柱的顺利起出。

作为一种进一步限定的技术方案：对于上方设有调剖剂注入阀的封隔器，相应的安全接头设置在该封隔器与上方的调剖剂注入阀之间。

上述进一步限定的技术方案的有益效果是，能够在管柱遇卡时使调剖剂注入阀与封隔器分离，减少残留管柱的长度。

作为一种进一步限定的技术方案：水平井分段调剖管柱系统的竖直管柱与水平管柱的过渡部位设有投杆连通器，用于在开启时使油套连通。

上述进一步限定的技术方案的有益效果是，通过投杆连通器使油套连通能够平衡油套压力，有利于管柱的起出。

作为一种进一步限定的技术方案：水平井分段调剖管柱系统的最下端由上向下依次设有限压单流阀、筛管和丝堵，限压单流阀供流体自下而上单向通过。

上述进一步限定的技术方案的有益效果是，通过设置限压单流阀、筛管和丝堵能够实现反洗井功能，保证管柱起出之前能够清洗工具上残留的堵剂，有利于管柱的起出。

附图说明

图1是本实用新型中一种水平井分段调剖管柱系统的实施例1的结构示意图；

图2是图1中分段封堵座的结构示意图；

图3是图1中与分段封堵座对应的分段堵头的结构示意图。

图中相应附图标记所对应的组成部分的名称为：11、套管；12、竖直管柱；13、水平管柱；14、过渡管柱；15、投杆连通器；16、限压单流阀；17、筛管；18、丝堵；21、第一封隔器；22、第二封隔器；23、第三封隔器；31、第一调剖剂注入阀；32、第二调剖剂注入阀；33、第三调剖剂注入阀；41、第一安全接头；42、第二安全接头；43、第三安全接头；51、分段封堵座；52、轴向通孔；53、插接段；54、扩口段；61、分段堵头；62、连接柱；63、圆台段；64、圆柱密封段；65、挡止台阶；66、引导段；67、轴肩；68、环槽；71、第一调剖层段；72、第二调剖层段；73、第三调剖层段。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明了，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型，即所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的具体实施方式中，可能出现的术语如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何实际的关系或者顺序。而且，可能出现的术语如“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，可能出现的语句“包括一个……”等限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，或者可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“设有”应做广义理解，例如，“设有”的对象可以是本体的一部分，也可以是与本体分体布置并连接在本体上，该连接可以是可拆连接，也可以是不可拆连接。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以下结合实施例对本实用新型进一步地详细描述。

本实用新型中一种水平井分段调剖管柱系统的实施例1：

如图1所示，水平井分段调剖管柱系统用于实现分段调剖，包括竖直管柱12、水平管柱13和设置在竖直管柱12与水平管柱13之间的过渡管柱14，水平井分段调剖管柱的中的水平管柱13包括三处封隔器、三处调剖剂注入阀和两处分段封堵座51，用于实现对第一调剖层段71、第二调剖层段72、第三调剖层段73的分段调剖。水平井分段调剖管柱系统还包括两个与两处分段封堵座51分别适配的分段堵头61，分别用于封堵相应的分段封堵座。

水平管柱13上的三处封隔器由井底向井口分别为第一封隔器21、第二封隔器22、第三封隔器23，各封隔器均为K344-105(105表示最大外径，其他实施例中可根据需求调整)封隔器，在油管内压力大于套管11内压力2MPa左右即可坐封。下文中，为了便于清楚地描述水平井分段调剖管柱系统的结构，均以管柱系统靠近井底的一侧为下侧、靠近井口的一侧为上侧。

位于第一封隔器21下侧的管柱对应于第一调剖层段71，第一封隔器21、第二封隔器22之间的管柱对应于第二调剖层段72，第二封隔器22、第三封隔器23之间的管柱对应于第三调剖层段73。第一封隔器21的下侧、第一封隔器21与第二封隔器22之间、第二封隔器22与第三封隔器23之间分别设有一处调剖剂注入阀，分别为第一调剖剂注入阀31、第二调剖剂注入阀32、第三调剖剂注入阀33。调剖剂注入阀用于将管柱内的调剖剂注入油套环空内，进而注入相应的调剖层段。本实施例中调剖剂注入阀采用背景技术中引用的授权公告号为CN204804756U的中国实用新型专利中公开的节流阀，依靠压力开启，并且能够使油管内的压力略高于油套环空内的压力，保证封隔器的可靠坐封。为了保证管柱的安全下入和起出，第二调剖剂注入阀32与第一封隔器21之间设有第一安全接头41，第三调剖剂注入阀33与第二封隔器22之间设有第二安全接头42。

两处分段封堵座51分别设置在第一调剖剂注入阀31、第二调剖剂注入阀32靠近井口的一侧，用于与相应的分段堵头61适配。分段堵头61的结构如图3所示，由三部分组成，分别为连接柱62、圆台段63和圆柱密封段64。连接柱62和圆柱密封段64为金属材质，圆台段63为橡胶材质。圆台段63的前端直径小于后端直径，内部设有中心孔，中心孔内设有朝后的环形台阶；连接柱62插设在中心孔内，前端设有朝前的挡止台阶65，用于与中心孔内的环形台阶挡止配合；连接柱62的最前端伸出圆台段63且设有外螺纹，圆柱密封段64上设有与外螺纹适配的螺纹孔，采用螺纹连接方式固定在连接柱62上，圆柱密封段64与连接柱62连接完成后，圆台段63夹装在连接柱62与圆柱密封段64之间，实现连接柱62、圆台段63和圆柱密封段64的相对固定。圆柱密封段64的前端面为锥面，形成锥形的引导段66，便于进入分段封堵座51。圆柱密封段64的后端设有轴肩67，轴肩67的外径等于圆台段63的前端外径，能够对圆台段63形成稳定的压紧作用。圆柱密封段64的外周面上设有环槽68，使用时环槽68内设有密封盘根作为环形密封件。

分段封堵座51的结构如图2所示，为设有轴向通孔52的套体，套体的前后两端均设有外螺纹，用于实现与相邻管柱的连接。轴向通孔52由下端的插接段53和上端的扩口段54构成。插接段53为等径段，供分段堵头61的圆柱密封段64插入并密封配合；扩口段54具有圆台形内壁，供分段堵头61的圆台段63吻合嵌入。为了实现分段封堵座51的分别封堵，与现有技术中钢球和球座的设置方式类似，两处分段封堵座51中，远离井口的分段封堵座51的轴向通孔52的内径小于靠近井口的分段封堵座51的轴向通孔52的内径，远离井口的分段封堵座51所对应的分段堵头61的外径小于靠近井口的分段封堵座51所对应的分段堵头61的外径，并且靠近井口的分段封堵座51的轴向通孔52能够供远离井口的分段封堵座51所对应的分段堵头61通过。

水平管柱13的末端依次设有限压单流阀16、筛管17和丝堵18。限压单流阀16用于在下入管柱时控制井筒内液体流入油管柱内过多，避免油管内压力大于油套环空压力而导致封隔器提前坐封，筛管17用于实现反洗井，丝堵18用于封堵管柱的末端。上述限压单流阀16、筛管17和丝堵18均为现有技术，此处不再详细说明。通过设置限压单流阀16、筛管17和丝堵18能够实现反洗井功能，保证管柱起出之前能够清洗工具上残留的堵剂，有利于管柱的起出。

竖直管柱12与过渡管柱14之间设有投杆连通器15，投杆连通器15用于在从井口投入连通杆后开启，使油套连通，即油管与套管11之间的环形空间(即油套环空)与油管的内腔连通。投杆连通器15为现有技术，能够依靠投入的连通杆使油套连通，具体结构此处不再详细说明。设置投杆连通器15更有利于管柱的顺利起出。其他实施例中，投杆连通器15也可以替换为其他形式的连通器，能够在需要时使油套环空与油管内腔的连通即可，例如背景技术引用的授权公告号为CN204804756U的中国实用新型专利中公开的投球式泄油器。水平管柱13与过渡管柱14之间设有第三安全接头43，用于在管柱上位于第三安全接头43远离井口一侧的位置遇卡时分离，从而进一步降低管柱无法被起出的风险。安全接头为现有技术中的管柱上的常用结构，具体结构此处不再详细说明。

水平井分段调剖管柱系统的分段调剖步骤为：

1)将水平井分段调剖管柱下入到设计位置。

2)现场先调剖最下段的第一调剖层段71，地面连接管线，从水平井分段调剖管柱打液压，坐封各封隔器后，继续加压，使最下级的第一调剖剂注入阀31打开，实施下段凝胶体系注入。然后进行第一调剖层段71的正顶替清水步骤，即利用清水将调剖剂进一步推入高渗透层，使井内的调剖剂被清水顶替。

3)正顶替清水步骤结束后，从地面井口投入相对应的外径较小的分段堵头61，并连接地面打压管线，依靠液压将分段堵头61推送到最下级的第一分段封堵座51中，继续升压，使分段堵头61的圆柱密封段64与第一分段封堵座51上的插接段53密封配合，圆台段63与第一分段封堵座51上的扩口段54压紧，有效封隔下级已调剖段，关闭第一调剖层段71的油管内通道。

4)接着调剖第二调剖层段72，继续打液压，打开第二调剖层段72的调剖剂注入阀，实施第二调剖层段72的凝胶体系注入。然后进行第二调剖层段72的正顶替清水步骤。

5)待正顶替清水步骤结束，从地面井口投入相对应的直径较大的分段堵头61，并连接地面打压管线，依靠液压将分段堵头61推送到靠近井口的第二分段封堵座51中，继续升压，使分段堵头61的圆柱密封段64与靠近井口的第二分段封堵座51上的插接段53密封配合，圆台段63与靠近井口的第二分段封堵座51上的扩口段54压紧，有效封隔第二调剖层段72，关闭第二调剖层段72的油管内通道。

6)最后实施第三调剖层段73的调剖，此时，其它两段调剖层段的调剖通道已封堵，可以直接进行第三调剖层段73的调剖过程。

当最后一段的调剖堵剂注入完成后，井口停泵，油管内无压力，封隔器的胶筒自动回缩，封隔器解封。三段调剖层段的分段调剖工艺结束后，实施反洗井，洗井结束并待压力扩散后，在井口投入连通杆，推动投杆连通器15内的阀套，使投杆连通器15打开，此时油套连通，可顺利起出井下管柱。

本实用新型中一种水平井分段调剖管柱系统的实施例2：

本实施例与实施例1的不同之处在于：实施例1中，分段堵头61由连接柱62、圆台段63和圆柱密封段64组成。而本实施例中，分段堵头61为钢球，分段封堵座51是与钢球适配的球座。

本实用新型中一种水平井分段调剖管柱系统的实施例3：

本实施例与实施例1的不同之处在于：实施例1中，水平井的末端均为第一调剖层段71，第一封隔器21下侧的管柱对应于第一调剖层段71。而本实施例中，第一调剖层段71与井底之间具有间隔，第一封隔器21下方还设有末端封隔器，最下方的分段封堵座51位于末端封隔器之下，与第一调剖层段71对应的调剖剂注入阀位于第一封隔器21与末端封隔器之间。

在其他实施例中，根据水平井的长度(一般为一二百米)和地层情况，调剖层段也可以分为两段，还可以分为四段以上。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，本实用新型的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本实用新型的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (7)

1.一种水平井分段调剖管柱系统，包括用于设置在各段调剖层段的端部的封隔器、用于对应于各段调剖层段设置的调剖剂注入阀、设置在相应调剖剂注入阀远离井口的一侧的分段封堵座(51)；其特征在于，以管柱系统靠近井底的一侧为下侧、靠近井口的一侧为上侧，位于最下方的分段封堵座(51)的上方的分段封堵座(51)均设置在相应调剖剂注入阀下侧的封隔器之下，以使相应分段封堵座(51)上方的各封隔器能够同时坐封；所述调剖剂注入阀为依靠压力开启以使油管内的压力高于油套环空内的压力的节流阀。

2.根据权利要求1所述的水平井分段调剖管柱系统，其特征在于，所述封隔器的最小坐封压力不小于1.5Mpa。

3.根据权利要求2所述的水平井分段调剖管柱系统，其特征在于，所述封隔器为K344封隔器。

4.根据权利要求1或2或3所述的水平井分段调剖管柱系统，其特征在于，各所述封隔器上方均设有对应的安全接头。

5.根据权利要求4所述的水平井分段调剖管柱系统，其特征在于，对于上方设有调剖剂注入阀的封隔器，相应的安全接头设置在该封隔器与上方的调剖剂注入阀之间。

6.根据权利要求1或2或3所述的水平井分段调剖管柱系统，其特征在于，水平井分段调剖管柱系统的竖直管柱(12)与水平管柱(13)的过渡部位设有投杆连通器(15)，用于在开启时使油套连通。

7.根据权利要求1或2或3所述的水平井分段调剖管柱系统，其特征在于，水平井分段调剖管柱系统的最下端由上向下依次设有限压单流阀(16)、筛管(17)和丝堵(18)，限压单流阀(16)供流体自下而上单向通过。

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