CN104948134B - 存储式精密定量油气井井下工作剂注入***及注入方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种存储式精密定量油气井井下工作剂注入***及注入方法，所述注入***包括注入管和地面加压装置，注入管内设有一组或多组注入单元；每组注入单元包括可变容积的工作剂存储器；地面加压装置在注入管内产生作用于可变容积的工作剂存储器上的压力使工作剂挤出。本发明同时公开了一种使用存储式的精密定量油气井井下工作剂注入***的注入方法，将工作剂定量注入井下的目标位置。本发明的注入***，采用可预先定量将工作剂注入工作剂存储器的方式，能够精确定量注入工作剂，确保工作剂注入量的精确性；本发明的注入方法，能够将工作剂精确定量注入目标位置，具有极佳的注入量的精确性和注入位置的准确性，确保了最佳的注入效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种存储式精密定量油气井井下工作剂注入***，以及使用该***的注入方法，属于石油和天然气开采领域。这里的油气井是指油气田开发中广义的油气井，包括油井、气井、天然气井、注入井、注水井、注蒸汽热采井、蒸汽吞吐井、蒸汽注入井、深井和超深井，水平井，大斜度井，定向井，直井等。
背景技术
油气田开发中需要向井下注入工作剂，以改善井下生产状况。井下注入的工作剂包括以下几类：
（1）堵塞剂，包括胶、水泥、降渗剂；
（2）地层砂固结剂；
（3）贵重工作剂，包括除垢剂、解堵剂；
（4）需要限量的工作剂，如氧化剂；
目前向油气井中注入上述工作剂，油田都是采用从地面通过地面注入设备（比如泵车等）向油气井中直接注入工作剂。以井下注胶为例，该注入方式采用了注入管和设置在注入口两端的封隔器两部分构成注胶管柱，上部连接作业管柱至地面，通过地面设备向井内注入胶体，胶体再通过上千米的作业管柱，经过封隔器和注入管构成的封闭环空，将胶注入到生产管柱外环空和地层的目标位置；封隔器是采用扩张式封隔器，封隔注入口两端。首先注入压力液使扩张封隔器扩张座封，其中使用定压阀控制管内压力，使压力达到甚至超过封隔器的坐封压力；因此，井下注液管***包括注液管和封隔***。封隔***包括封隔器，扩张式封隔器需要配套使用能使封隔器胀封的定压阀和回缩的泄油器。
这种注胶方式在中国发明专利“油气井过滤器管柱外充填环中建立封隔的完井结构及方法（申请号 201410013598.8）”做了比较详细的描述，这种方法就是向充填环的目标层段注入阻流介质，形成阻流环。这种阻流环是流体难以渗透甚至无法渗透的封隔段。该专利也提出了一种方法，该方法就是在注入层段两端设置封隔器，然后通过注入管串和设置在管串上的注入口将阻流介质注入充填环。
如图1所示，图1中：1-1为地面注入设备；1-2为井口；1-3为普通过滤器管柱；1-4为砾石充填层；1-5为实际注入长度；1-6为设计注入长度；1-7为控流筛管；1-8为封隔颗粒；1-9为产油层；1-10为阻流环；1-11为出水层；1-12为裸眼井壁；1-13为作业管柱；1-14为搅拌罐。同时，这种注入方法是通过整个管串向目标层段注入，一般管串长度在上千米甚至几千米，阻流介质通过如此长的管路进入目标层段，也造成阻流介质的极大浪费。另外，从井口注液的方法需要在地面设立大型配液罐进行搅拌制液，既要占用大量资源又操作不便。
上述的注入方式还存在的问题如下：
（1）不能够定量，存在过量注入和欠量注入；过量注入会造成井下环空中工作剂的过量注入，对环空和开采层面造成影响，胶的注入过量则会严重影响采油采气的生产过程，如胶体注入过量，胶就会进入油层，影响油从地层流出，降低开采效率；欠量注入则不能够达到注入的作业目的；
（2）胶体沿注入管长距离输送，会受到作业管柱内杂质的污染，对胶性能产生不利影响；影响工作液的工作效能，比如胶粘性能大幅度下降，对注胶作业的效果产生不利影响；
（3）工作液在输送管长距离输送，工作液被污染进而污染地层导致地层产量下降，对采油和采气的正常作业带来不利影响；
（4）用胶量大，地面配胶设备体积大，该方式注胶必须通过长距离的注胶管注入，造成胶的大量浪费；
（5）该方式在多层同时注入时，又存在无法分层控制注入胶量的问题。因为不同层，需要的胶量差别很大，为了达到较好的效果，一般都采用分层注胶，即注一层，移动一次管柱，作业工作量大，注入作业的效率低，不能够满足高效率作业的要求。
以直井注胶为例，直井有五层，油层厚3米，具有三个隔层，隔层分别为2米厚，井深为3000米，该井为砾石充填井，若胶环高度为2米，真正有效的需求量是20L，但采用地面注胶的方式就需要上千升胶，因为要考虑到上千米管壁上损失的胶量。并且该方式需要地面泵送设备将胶注入井下，注入胶量精度不能够精确控制，容易造成污染；沿途管线内壁脏东西污染，如铁锈等会对胶液造成污损，化学剂性能大幅度下降；采用前置液和后置液段塞式输送胶液，就会出现前置液和后置液分别于胶液互相混合的问题。拖动注胶管柱时一次定位精度低，误差较大，不能够满足井下注入作业的位置精度要求；这种作业方式一次只能够将胶液注入到某一层，注一层需要拖动一层，施工作业时间较长；地面注胶设备体积大，注入作业的操作过程复杂。
除了注胶作业，还有其他工作液注入，如解堵液、除垢液、修补液、氧化剂等，比如氧化剂，携带量大了容易***，携带量小了，又不能解决问题。因此，注这些工作液用地面注入法同样存在需要精确控制注入量的问题。
因此，为了解决上述问题，需要设计一种能够实现精确定量地注入介质并且能够精确定位的工作剂注入***和注入方法。
发明内容
本发明需要解决的技术问题就在于克服现有技术的缺陷，提供一种存储式精密定量油气井井下工作剂注入***及其注入方法。本发明存储式精密定量油气井井下工作剂注入***，采用可预先定量注入工作剂的工作剂存储器的方式，能够精确定量注入工作剂，确保工作剂注入量的精确性，保证井下工作剂注入作业的高效性和准确性；不会造成工作剂的浪费，避免了传统注入作业的注液管中工作剂的大量浪费，提高了工作剂的利用率，降低了作业成本；在注入作业完成后，能够取出后再次使用，工作剂注入***具有重复多次使用的特点，降低了注入作业的成本，提高了作业效率；
本发明利用存储式精密定量油气井井下工作剂注入***的注入方法，能够将工作剂精确定量注入目标位置，具有极佳的注入精确性和位置准确性，确保了最佳的注入效果；并且通过封隔器，能够将工作剂封隔在目标位置的环空，不会发生工作剂的窜流，保证了井下正常的生产作业，不会造成目标位置以外的层位受工作剂的影响。
为解决上述问题，本发明采用技术方案为：
一种存储式精密定量油气井井下工作剂注入***，所述注入***包括注入管和地面加压装置，注入管内设有一组或多组注入单元；每组注入单元包括可变容积的工作剂存储器，设置在注入管上与注入管外部连通的工作剂出料口，出料口与工作剂存储器连通；地面加压装置在注入管内产生作用于可变容积的工作剂存储器上的、高于注入管外部的压力，可变容积的工作剂存储器容积减小，工作剂经出料口流出至注入管外部。
工作剂注入***的每个注入单元中携带工作剂存储器，工作剂存储器中携带预先定量存储的工作剂，此处的工作剂可以是液态以及胶状的工作剂；将注入管下放至目标位置后，通过地面加压装置向工作剂存储器施加压力，使工作剂存储器内的工作剂经出料口流至注入管外部的目标位置，完成工作剂的注入作业。
本发明中采用的工作剂的种类包括以下几种：
（1）阻流介质：其特征在于低渗或无渗，其成分包括并不限于以下一种或多种：凝胶、树脂、水泥、聚合物、降渗剂；
（2）地层砂固结剂、除垢剂、解堵剂、氧化剂；
（3）酸液：其成分包括并不限于以下一种或多种：盐酸、硫酸、过氧化氢。
本发明的技术方案将工作剂预先定量存储在工作剂存储器内，通过注入管下放至目标位置进行工作剂注入作业，能够实现对工作剂的精确定量注入，不会造成工作剂的浪费，作业方式简单高效，作业成本低。
优选的，工作剂存储器为囊式存储器。该囊式存储器可以由橡胶、塑料、不透气的布料等易变形的材料制作而成，在受到地面加压装置的压力后，囊式存储器的容积收缩将其内部的工作剂经出料口排出至目标位置，完成工作剂注入作业。
优选的，囊式存储器内部设有与囊式存储器出口连通的导液管，导液管上设有多个导液孔。由于囊式存储器的容积受压力后缩小，囊式存储器的侧壁贴合后容易导致其内部的工作剂不能够完全排出，因此，设计导液孔，则能够确保囊式存储器体积缩小的同时，不会造成工作剂的排出故障，保证工作剂的排出通道通畅。导液管可防止囊式存储器因距离出口端较近的部分先变形而封住出口阻碍其他部位的工作剂挤出。导流管可以采用金属管，也可以采用橡胶管或塑料管。
优选的，工作剂存储器为缸套与活塞式存储器。本发明也可以选用缸套与活塞式存储器以存放工作剂，将工作剂预先定量存储在缸套内，将其随注入管下放至目标位置后，通过地面加压装置对活塞加压，使活塞移动将缸套内的工作剂经出料口挤出至目标位置，完成工作剂的注入作业。缸套采用金属材质制作，活塞既可以是金属，也可以采用橡胶、塑料等材质。缸套与活塞式存储器在整个作业过程中均保持密封状态，工作剂只能够从出料口挤出。
对于上述两类工作剂存储器，一般优先采用囊式存储器。两种存储器对比，囊式存储器具有以下优势：
1.容量大，囊式存储器长度可以做到十几米甚至几十米，而缸套和活塞式存储器就很难实现这个长度。
2.容积可灵活调整，囊式存储器可以任意连接多段，而受结构限制，缸套和活塞式存储器就很难实现。
3.成本低。囊式存储器是由橡胶经模具挤出制成的，而缸套和活塞式存储器由金属制成，需要机加工。
4.安装操作简便。
5.容易维护。囊式存储器使用后，再使用时只需更换新的橡胶囊即可，而缸套和活塞式存储器则需要清理缸体，特别是清理凝固后的胶体比较困难。
6.可以做到较小的外径尺寸，可适用于小尺寸的井下管柱内。
优选的，出料口上设有定压阀。地面加压装置对工作剂存储器施加压力，当压力增大至定压阀的工作压力后，定压阀打开，使得工作剂存储器内的工作剂从出料口流出至目标位置。设置定压阀的结构，能够确保工作剂存储器中的工作剂定量有效保存，不会造成工作剂的溢出，确保精确定量。
此处的定压阀也可以选用其他方式的阀门代替，如液压打开、气压打开、压力***膜片式的阀门代替实现该功能。
优选的，工作剂存储器上设有用于向工作剂存储器内注入工作剂的注入口。该注入口上设置单向阀，这样以确保注入工作剂存储器内的工作剂不会从注入口流出，确保工作剂的严格精确定量。
优选的，本发明的技术方案中可以采用定位装置来实现精确定位，定位装置固定在工作管串上，通过已下入的井下管柱配合定位，保证注入位置的准确性。通常采用的方式是在井内管柱上设置台肩、锥面等，作业管柱上设置与此台肩、锥面尺寸匹配的台肩或锥面，定位面与注入口尺寸设计准确，即可保证精确定位。也可以采用作业管柱底部与井下管柱底部定位，注入口与工作管串底部尺寸和井下管柱底部距离尺寸设计匹配准确，也可以保证精确定位。
优选的，本发明的技术方案中还包括封隔器，在每个注入单元的出料口的上侧与下侧的注入管圆周外侧设置一个封隔器，封隔器胀封后，可以将出料口处的环空隔绝，形成一个封闭空间，使得工作剂存储器中被挤压出来的工作剂只能进入目标位置，不会发生工作剂窜流的现象，确保工作剂注入作业的准确性，避免工作剂窜流对井下的生产作业带来不利影响。
本发明中采用的封隔器可以用皮碗式封隔器或扩张式封隔器等形式。
优选的，工作剂注入***的尾部安装一套泄油器。泄油器在注入工作剂的过程中是关闭的，当注入作业完成后，泄油器可以通过压力或压力脉冲或其它可使其打开的方式开启，使注入管内部与外部沟通，内外压力恢复平衡，使得封隔器泄压回缩，并卸掉管柱内的加压介质，方便起出工作管串。
泄油器可以采用销钉剪断式的泄油阀，也可以采用利用压力脉冲打开的智能压控开关器，其中压控开关器是可以实现反复开启和关闭的。无论是单组还是多组注入单元组成的工作剂注入***，仅在工具尾部安装一套泄油器即可实现该功能。
本发明的技术方案采用的地面加压装置，包括泵车、压裂车、水泥车等油田常用的高压流体注入设备；
本发明同时公开了一种使用存储式的精密定量油气井井下工作剂注入***的注入方法，该注入方法是在地面将工作剂预先定量注入可变容积的工作剂存储器，将注入管下放至井下的目标位置；地面加压装置在注入管内产生作用于可变容积的工作剂存储器上的、高于注入管外部的压力，可变容积的工作剂存储器容积减小，工作剂经出料口流出至注入管外部。
该注入方法的具体步骤为：
（1）在地面将工作剂预先定量注入注入管内的可变容积的工作剂存储器；根据预定目标位置所需的工作剂的量，向工作剂存储器内注入工作剂；
（2）在注入管的出料口的上下方分别串接封隔器；封隔器用于在井下目标位置的环空封隔，避免工作剂出现窜流，确保工作剂注入的准确性；
（3）将注入管与送入管相连形成工作管串；根据目标位置的深度，将注入管与送入管串接为工作管串，通过送入管将注入管下放至目标位置；
（4）将注入管下放至井下，使出料口对准目标位置，达到精确定位；
（5）通过地面加压装置，向注入管内施加压力，不断增压，使注入管内部的压力高于注入管外部的压力；此时封隔器在压力的作用下胀封，将目标位置上下方的环空封隔；
（6）注入管内的压力达到出料口定压阀的工作压力时，定压阀打开，工作剂存储器内的工作剂从出料口流出，通过封隔器之间的环空，注入至目标位置；封隔器的胀封压力小于定压阀的工作压力，即封隔器先胀封，之后压力继续增大之后，定压阀打开，开始工作剂注入作业；
（7）注入管内的压力挤压工作剂存储器，使工作剂经出料口挤出直至工作剂存储器的容积不再减少，注入作业完成。在封隔器的作用下，工作剂在目标位置精确注入，工作剂不会发生窜流现象，确保工作剂注入的准确性和注入量的精确性。
本发明的优点和有益效果为：
本发明存储式精密定量油气井井下工作剂注入***，采用可预先定量注入工作剂的工作剂存储器的方式，能够精确定量注入工作剂，确保工作剂注入的精确性，保证井下工作剂注入作业的高效性和准确性；
本发明存储式精密定量油气井井下工作剂注入***，在工作剂存储器内预先定量存储工作剂，下放至目标位置进行注入作业，不会造成工作剂的浪费，避免了传统注入作业的注液管中工作剂的大量浪费，提高了工作剂的利用率，降低了作业成本；
本发明存储式精密定量油气井井下工作剂注入***，在注入作业完成后，能够取出后再次使用，工作剂注入***具有重复多次使用的特点，降低了注入作业的成本，提高了作业效率；
本发明利用存储式精密定量油气井井下工作剂注入***的注入方法，能够将工作剂精确定量注入目标位置，具有极佳的注入精确性和位置准确性，确保了最佳的注入效果；并且通过封隔器，能够将工作剂封隔在目标位置的环空，不会发生工作剂的窜流，保证了井下正常的生产作业，不会造成目标位置以外的层位受工作剂的影响。
另外，对于一种由胶主体和一种或一种以上的交联引发剂混合后形成可凝固的胶，具有在一定时间内会逐渐凝固。如果这种胶在地面预先混合好后，再下入井内，就会造成胶在实施注入作业前已凝固，就无法从工作剂存储器中挤出，造成作业失败。为了解决这个问题，本发明同时公开了一种使用存储式的精密定量油气井井下工作剂注入***的注入方法，该注入方法是用于向地下目标位置注胶，为了方便说明，以下描述胶主体和一种交联引发剂混合成的，胶主体简称为A剂，交联引发剂简称为B剂，所述胶是由A剂和B剂按比例混合而成。在地面将A剂和B剂预先按照预定比例分别定量注入两个不同的可变容积的工作剂存储器，A剂存储器出口和B剂存储器出口分别设置单向阀和相应比例的流量调节器，A剂存储器出口和B剂存储器出口与出料口之间互相连通。另外，A剂存储器出口和B剂存储器出口和出料口之间的空腔内可以预先注满隔断液体，与单向阀结合，用于隔开A剂和B剂，防止在注胶作业前A剂和B剂提前混合；也可以不注，只利用单向阀隔开A剂和B剂。然后，将注入管下放至井下的目标位置；地面加压装置在注入管内产生作用于可变容积的工作剂存储器上的、高于注入管外部的压力，可变容积的工作剂存储器容积减小，首先将隔断液挤出，A剂和B剂再分别经过各自的流量调节器，按预定比例的流量进入流道混合，然后混合后的工作剂经出料口流出至注入管外部。补充说明，如果胶是由胶主体和一种以上的交联引发剂混合而成的，那么就需要将胶主体和各交联引发剂分别按注入两个以上的工作剂存储器内。
附图说明
图1为背景技术中的结构示意图。
图2为本发明实施例1中单组注入单元的结构示意图。
图3为本发明实施例1采用的三组注入单元的注入***结构示意图。
图4为本发明实施例2中单组注入单元的结构示意图。
图5为本发明实施例2中单组注入单元的注入***的结构示意图。
图6为本发明实施例3中注入管下放到位后，挤出工作剂前的井下状态示意图。
图7为本发明实施例3中注入管下放到位后，挤出工作剂后的井下状态示意图。
图8为本发明实施例4中注入管下放到位后，挤出工作剂前的井下状态示意图。
图9为本发明实施例4中注入管下放到位后，挤出工作剂后的井下状态示意图。
图10为本发明实施例7采用的三组注入单元的注入***结构示意图。
图11为本发明实施例7中的单组注入单元的结构示意图。
图12为本发明实施例8中注入作业之前的井下状态示意图 。
图13为本发明实施例8中注入作业之后的井下状态示意图 。
具体实施方案
下列实施例将进一步说明本发明。
实施例1
本实施例为一种存储式精密定量油气井井下工作剂注入***，如图3所示为三组注入单元的囊式存储器的工作剂注入***，3-1为送入管；3-2为注入管；3-3为封隔器；3-4为出料口；3-5为定压阀；3-6为导液管；3-7为工作剂存储器；3-8为工作剂；3-9为注入口；3-10为泄油器；3-11传压孔；3-12保护套。所述注入***包括注入管和地面加压装置，注入管内设有3组注入单元；每组注入单元包括可变容积的工作剂存储器，设置在注入管上与注入管外部连通的工作剂出料口，出料口与工作剂存储器连通；地面加压装置在注入管内产生作用于可变容积的工作剂存储器上的、高于注入管外部的压力，可变容积的工作剂存储器容积减小，工作剂经出料口流出至注入管外部，本实施例采用的地面加压装置为泵车，通过向注入管内注入水而施加压力。
工作剂存储器为囊式存储器。囊式存储器内部设有与囊式存储器出口连通的导液管，导液管上设有多个导液孔。出料口上设有定压阀。工作剂存储器上设有用于向工作剂存储器内注入工作剂的注入口。囊式存储器外部有保护套，一般采用金属薄孔板制成。每组注入单元都设有传压孔，用于地面压力装置向管柱内注入的流体压力可以顺利传递到管柱最底部。
图2为本实施例的单个注入单元的结构示意图，图7中：2-1为封隔器；2-2为导液管；2-3为工作剂；2-4为单向阀；2-5为泄油器；2-6为工作剂存储器；2-7为定压阀；2-8为出料口；2-9为注入管；2-10为保护套；2-11为传压孔。
实施例2
本实施例为一种存储式精密定量油气井井下工作剂注入***，如图5所示为一组注入单元的缸套与活塞式存储器的工作剂注入***， 5-1为泄油器；5-2为定位装置；5-3为送入管；5-4为封隔器；5-5为出料口；5-6为定压阀；5-7为缸套；5-8为工作剂；5-9为活塞；5-10为单向阀；5-11为密封螺钉；5-12为注入管；5-13为传压孔。所述注入***包括注入管和地面加压装置，注入管内设有1组注入单元；每组注入单元包括可变容积的工作剂存储器，设置在注入管上与注入管外部连通的工作剂出料口，出料口与工作剂存储器连通；地面加压装置在注入管内产生作用于可变容积的工作剂存储器上的、高于注入管外部的压力，可变容积的工作剂存储器容积减小，工作剂经出料口流出至注入管外部，本实施例采用的地面加压装置为泵车，通过向注入管内注入水而施加压力。当注入作业完成后，通过泄油器打开将送入管内的水与送入管外部连通，卸去送入管内的压力，使封隔器解封，便于送入管取出井下。工作剂存储器为缸套与活塞式。出料口上设有定压阀。工作剂存储器上设有用于向工作剂存储器内注入工作剂的注入口。每组注入单元都设有传压孔，用于地面压力装置向管柱内注入的流体压力可以顺利传递到管柱最底部。
图4为本实施例中采用的单个注入单元的结构示意图，图4中：4-1为注入管；4-2为封隔器；4-3为出料口；4-4为定压阀；4-5为缸套；4-6为工作剂；4-7为单向阀；4-8为活塞；4-10为传压孔。
实施例3
一种使用存储式的精密定量油气井井下工作剂注入***的注入方法，该注入方法是在地面将工作剂预先定量注入可变容积的工作剂存储器，将注入管下放至井下的目标位置；地面加压装置在注入管内产生作用于可变容积的工作剂存储器上的、高于注入管外部的压力，可变容积的工作剂存储器容积减小，工作剂经出料口流出至注入管外部的环空。
本实施例3是采用实施例1所述的三组注入单元的囊式存储器的工作剂注入***进行注入作业，本实施例在底水油藏的采油水平井中进行，为了防止底水的锥进，在已经复合筛管完井且筛管外环空充填有砾石的情况下，用井下定量注工作剂工具携带凝胶。在三处目标位置形成封隔，防止地层流体在井筒内的轴向窜流。
如图6所示，在注入作业之前的井下状态示意图，图6中：6-1为顶部封隔器；6-2为砾石充填层；6-3为出料口；6-4为注入管；6-5为目标位置；6-6为囊式存储器；6-7为泄油器；6-8为裸眼井壁；6-9为工作剂；6-10为导液管；6-11为封隔器；6-12为定位装置；6-13为送入管。
该注入方法的具体步骤为：
（1）在地面将工作剂预先定量注入注入管内的可变容积的工作剂存储器；每个工作剂存储器内注入的工作剂为22.5L；
（2）在注入管的出料口的上下方分别串接封隔器；
（3）将注入管与送入管相连形成工作管串；
（4）将注入管下放至井下，使出料口对准目标位置；通过工作管串上的定位装置确定目标位置，使出料口与其相对应；
（5）通过地面加压装置，向注入管内施加压力，不断增压，使注入管内部的压力高于注入管外部的压力；本实施例采用泵车向注入管内加水加压的方式进行；
（6）注入管内的压力达到出料口定压阀的工作压力时，定压阀打开，工作剂存储器内的工作剂从出料口流出，通过封隔器之间的环空，注入至目标位置；封隔器的工作压力小于定压阀的工作压力，即当地面加压装置不断加压时，升压至2MPa，扩张式封隔器坐封，之后压力不断增大后达到定压阀的工作压力2.5MPa，继而定压阀打开进行工作剂注入作业；
（7）注入管内的压力挤压工作剂存储器，使工作剂挤出直至工作剂存储器的容积不再减少，注入作业完成。在预先向工作剂存储器内注入工作剂时，计算好工作剂存储器和出料口内的最终不能挤出的残留量，确保注入的工作剂的准确定量注入。
注入作业完成后，通过泄油器减压，使封隔器泄压，便于注入管和送入管从井下取出。
如图7所示，注入作业完成后井下状态示意图，图7中：7-1为顶部封隔器；7-2为砾石充填层；7-3为出料口；7-4为被压缩的囊式存储器；7-5为目标位置；7-6为封隔器；7-7为泄油器；7-8为裸眼井壁；7-9为定位装置；7-10为送入管。在井下的3个目标位置精确定量注入工作剂。
实施例4
一种使用存储式的精密定量油气井井下工作剂注入***的注入方法，该注入方法是在地面将工作剂预先定量注入可变容积的工作剂存储器，将注入管下放至井下的目标位置；地面加压装置在注入管内产生作用于可变容积的工作剂存储器上的、高于注入管外部的压力，可变容积的工作剂存储器容积减小，工作剂经出料口流出至注入管外部的环空。
本实施例4是采用实施例1所述的三组注入单元的囊式存储器的工作剂注入***进行注入作业，本实施例在稠油套管射孔直井中进行，为了控制出水及防砂，同时不影响产油量，在已经复合筛管完井且筛管外环空充填有封隔颗粒的情况下，用井下定量注工作剂工具携带可凝固的聚合物，在封隔颗粒中3个不同深度的目标位置注入所述聚合物，待其凝固后，同时建立阻流环。
如图8所示，在注入作业之前的井下状态示意图，图8中：8-1为管套井壁；8-2为送入管；8-3为定位装置；8-4为顶部封隔器；8-5为砾石充填层；8-6为出料口；8-7为囊式存储器；8-8为目标位置；8-9为封隔器；8-10为射孔孔道；8-11为工作剂；8-12为泄油器；8-13为导液管；8-14为防砂筛管管串。
该注入方法的具体步骤为：
（1）在地面将工作剂预先定量注入注入管内的可变容积的工作剂存储器；每个工作剂存储器内注入的工作剂为20L聚合物；所需阻流环的长度为2m，每个目标位置需要的聚合物体积为15L。
（2）在注入管的出料口的上下方分别串接封隔器；该封隔器为扩张式封隔器。
（3）将注入管与送入管相连形成工作管串；
（4）将注入管下放至井下，使出料口对准目标位置；通过工作管串上的定位装置确定目标位置，使出料口与其相对应；
（5）通过地面加压装置，向注入管内施加压力，不断增压，使注入管内部的压力高于注入管外部的压力；本实施例采用泵车向注入管内加水加压的方式进行；
（6）注入管内的压力达到出料口定压阀的工作压力时，定压阀打开，工作剂存储器内的工作剂从出料口流出，通过封隔器之间的环空，注入至目标位置；封隔器的工作压力小于定压阀的工作压力，即当地面加压装置不断加压时，升压至2MPa，扩张式封隔器坐封，之后压力不断增大后达到定压阀的工作压力2.5MPa，继而定压阀打开进行工作剂注入作业；
（7）注入管内的压力挤压工作剂存储器，使工作剂挤出直至工作剂存储器的容积不再减少，注入作业完成。在预先向工作剂存储器内注入工作剂时，计算好工作剂存储器和出料口内的最终不能挤出的残留量，确保注入的工作剂的准确定量注入。本实施例中每个目标位置需要15L聚合物，在每个工作剂存储器中预先注入20L聚合物。
注入作业完成后，通过泄油器减压，使封隔器泄压，便于注入管和送入管从井下取出。关井大约24小时后，注入封隔颗粒中的聚合物就会自动凝固成固体，形成稳定的阻流环。
如图9所示，注入作业完成后井下状态示意图，图9中：9-1为管套井壁；9-2为送入管；9-3为定位装置；9-4为顶部封隔器；9-5为砾石充填层；9-6为出料口；9-7为囊式存储器；9-8为目标位置；9-9为封隔器；9-10为射孔孔道；9-11为泄油器；9-12为导液管；9-14为防砂筛管管串。在井下的3个目标位置精确定量注入可凝固的聚合物，形成3个阻流环。
实施例5
在实施例3的基础上，本发明的另外一种实施方式为一种使用存储式的精密定量油气井井下工作剂注入***的注入方法；该方法的3个囊式存储器中的工作剂分别为地层砂固结剂、水泥和过氧化氢；一次下放注入管能够实现3个地层，同时分别注入3种不同工作剂的作业，极大提高了作业效率，降低了作业成本；
地面加压装置为泵车，向注入管内加压将工作剂从囊式存储器内挤出；
封隔器采用皮碗式封隔器；
其他部分与实施例3完全相同。
实施例6
在实施例4的基础上，本发明的另外一种实施方式为一种使用存储式的精密定量油气井井下工作剂注入***的注入方法；该方法采用的工作剂存储器为缸套与活塞式存储器，3个缸套与活塞式存储器中的工作剂分别为除垢剂、凝胶和树脂；一次下放送入管和注入管能够实现在3个地层，同时分别注入3种不同工作剂的注入作业，极大提高了作业效率，降低了作业成本；
地面加压装置为地面的压裂车，压裂车向注入管内加压，使工作剂从缸套与活塞式存储器内挤出；
封隔器采用扩张式封隔器；
其他部分与实施例4完全相同。
实施例7
本实施例为一种存储式精密定量油气井井下工作剂注入***，如图10所示为三组注入单元的囊式存储器的工作剂注入***，10-1为送入管；10-2为注入管；10-3为封隔器；10-4为出料口；10-5为定压阀；10-6为导液管；10-7为A工作剂存储器；10-8为A工作剂；10-9为注入口；10-10为泄油器；10-11为B工作剂存储器；10-12为B工作剂；10-13为流量调节器A；10-14为流量调节器B。所述注入***包括注入管和地面加压装置，注入管内设有3组注入单元；每组注入单元包括可变容积的A工作剂存储器和B工作剂存储器，设置在注入管上与注入管外部连通的工作剂出料口，出料口与A、B工作剂存储器互相连通；地面加压装置在注入管内产生作用于可变容积的工作剂存储器上的、高于注入管外部的压力，可变容积的工作剂存储器容积减小，工作剂经出料口流出至注入管外部，本实施例采用的地面加压装置为泵车，通过向注入管内注入水而施加压力。
A、B工作剂存储器为囊式存储器。囊式存储器内部设有与囊式存储器出口连通的导液管，导液管上设有多个导液孔。A、B工作剂存储器上都设有定压阀。A、B工作剂存储器上都设有用于向工作剂存储器内注入工作剂的注入口。
图11为本实施例的单个注入单元的结构示意图，图11中：11-1为封隔器；11-2为导液管；11-3为A工作剂；11-4为单向阀；11-5为泄油器；11-6为A工作剂存储器；11-7为定压阀；11-8为出料口；11-9为注入管；11-10为A工作剂存储器；11-11为A工作剂；11-12为流量调节器A；11-13为流量调节器B。
实施例8
一种使用存储式的精密定量油气井井下工作剂注入***的注入方法，该注入方法是用于向地下油层注胶，所述胶是由A剂和B剂按比例混合而成。该注入方法是在地面将A剂和B剂分别按照预定比例1：50定量注入可变容积的工作剂存储器，A剂存储器出口和B剂存储器出口分别设置单向阀和相应比例的流量调节器，A剂存储器出口和B剂存储器出口与出料口之间互相连通，但A剂存储器出口和B剂存储器出口和出料口之间的空腔内预先要注满隔断液体，用于隔开A剂和B剂，防止在注胶作业前，A剂和B剂提前混合，导致胶体凝固，堵塞出料口，使胶体无法注入环空。然后，将注入管下放至井下的目标位置；地面加压装置在注入管内产生作用于可变容积的工作剂存储器上的、高于注入管外部的压力，可变容积的工作剂存储器容积减小，首先将隔断液挤出，A剂和B剂再分别经过各自的流量调节器，按预定比例的流量进入流道混合，然后混合后的工作剂经出料口流出至注入管外部。这种A剂和B剂在地下混合带来的好处：①A剂和B剂只有混合后才能形成在一定时间内可凝固的胶；②如果A剂和B剂在地面混合，由于混合后胶的侯凝时间短，在其下入过程中就提前凝固了，导致作业失败。而在下入到本实施例的目标位置再让A剂和B剂混合成胶，直接就注入到目标位置，避免了胶提前凝固的问题。
本实施例8是采用实施例7所述的三组注入单元的囊式存储器的工作剂注入***进行注入作业，本实施例在套管射孔直井中进行，为了控制出水及防砂，同时不影响产油量，在已经复合筛管完井且筛管外环空充填有封隔颗粒的情况下，用井下定量注液工具携带A剂和B剂，A剂和B剂按比例混合后，形成可凝固的胶液，在封隔颗粒中3个不同深度同时建立阻流环。
如图12所示，在注入作业之前的井下状态示意图，图12中：12-1为套管井壁；12-2为送入管；12-3为定位装置；12-4为顶部封隔器；12-5为砾石充填层；12-6为出料口；12-7为囊式存储器A；12-8为目标位置；12-9为封隔器；12-10为射孔孔道；12-11为A工作剂；12-12为泄油器；12-13为导液管；12-14为囊式存储器B；12-15为B工作剂；12-16为流量调节器A；12-17为流量调节器B。
该注入方法的具体步骤为：
（1）在地面将A剂和B剂分别按照预定比例1：50定量注入可变容积的工作剂存储器，A剂存储器出口和B剂存储器出口分别设置单向阀和相应比例的流量调节器，A剂存储器出口和B剂存储器出口与出料口之间互相连通，但A剂存储器出口和B剂存储器出口和出料口之间的空腔内预先要注满隔断液体；
（2）在注入管的出料口的上下方分别串接封隔器；该封隔器为扩张式封隔器。
（3）将注入管与送入管相连形成工作管串；
（4）将注入管下放至井下，使出料口对准目标位置；通过工作管串上的定位装置确定目标位置，使出料口与其相对应；
（5）通过地面加压装置，向注入管内施加压力，不断增压，使注入管内部的压力高于注入管外部的压力；本实施例采用压裂车向注入管内加水加压的方式进行；
（6）注入管内的压力达到出料口定压阀的工作压力时，各定压阀同时打开，A剂和B剂从各自的工作剂存储器内，经流量调节器流出，在流道内混合成可凝固的胶液，然后胶液从出料口流出，通过封隔器之间的环空，注入至目标位置；封隔器的工作压力小于定压阀的工作压力，即当地面加压装置不断加压时，升压至2MPa，扩张式封隔器坐封，之后压力不断增大后达到定压阀的工作压力2.5MPa，继而定压阀打开进行工作剂注入作业；
（7）注入管内的压力挤压工作剂存储器，使工作剂挤出直至工作剂存储器的容积不再减少，注入作业完成。在预先向工作剂存储器内注入工作剂时，计算好工作剂存储器和出料口内的最终不能挤出的残留量，确保注入的工作剂的准确定量注入。本实施例中每个目标位置需要25L胶液，加上损耗需要携带胶液30L，根据1:50比例计算，需要在不同工作剂存储器中预先注入0.6L A剂和29.4L B剂。
注入作业完成后，通过泄油器减压，使封隔器泄压，从井下取出注入管和送入管。关井大约24小时后，注入封隔颗粒中的聚合物就会自动凝固成固体，形成稳定的阻流环。
如图13所示，注入作业完成后井下状态示意图，图13中：13-1为管套井壁；13-2为送入管；13-3为定位装置；13-4为顶部封隔器；13-5为砾石充填层；13-6为出料口；13-7为囊式存储器A；13-8为目标位置；13-9为封隔器；13-10为射孔孔道；13-11为A工作剂；13-12为泄油器；13-13为导液管；13-14为囊式存储器B；13-15为B工作剂；13-16为流量调节器A；13-17为流量调节器B。在井下的3个目标位置精确定量注入聚合物，形成3个阻流环。
最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (8)
1.一种存储式精密定量油气井井下工作剂注入***，所述注入***包括注入管和地面加压装置；其特征在于：注入管内设有一组或多组注入单元；每组注入单元包括可变容积的工作剂存储器，设置在注入管上与注入管外部连通的工作剂出料口，出料口与工作剂存储器连通；地面加压装置在注入管内产生作用于可变容积的工作剂存储器上的、高于注入管外部的压力，可变容积的工作剂存储器容积减小，工作剂经出料口流出至注入管外部；所述的可变容积的工作剂存储器为囊式存储器，所述囊式存储器中携带了预先定量存储的工作剂。
2.如权利要求1所述的存储式精密定量油气井井下工作剂注入***，其特征在于，囊式存储器内部设有与囊式存储器出口连通的导液管，导液管上设有多个导液孔。
3.如权利要求1‐2任一项所述的存储式精密定量油气井井下工作剂注入***，其特征在于，出料口上设有定压阀。
4.如权利要求1‐2任一项所述的存储式精密定量油气井井下工作剂注入***，其特征在于，工作剂存储器上设有用于向工作剂存储器内注入工作剂的注入口。
5.如权利要求3所述的存储式精密定量油气井井下工作剂注入***，其特征在于，注入管内设置有两个或两个以上工作剂存储器，分别携带不同的工作剂，两个工作剂存储器出口与出料口互相连通，工作剂存储器上都设有流量调节器，不同的工作剂经流量调节器出来后，先按比例混合形成混合液，然后再流到注入管外部。
6.如权利要求4所述的存储式精密定量油气井井下工作剂注入***，其特征在于，注入管内设置有两个或两个以上工作剂存储器，分别携带不同的工作剂，两个工作剂存储器出口与出料口互相连通，工作剂存储器上都设有流量调节器，不同的工作剂经流量调节器出来后，先按比例混合形成混合液，然后再流到注入管外部。
7.一种使用如权利要求1‐6之任一项所述的存储式精密定量油气井井下工作剂注入***的注入方法，其特征在于，所述注入方法是在地面将工作剂预先定量注入可变容积的工作剂存储器，所述可变容积的工作剂存储器为囊式存储器，将注入管下放至井下的目标位置；地面加压装置在注入管内产生作用于可变容积的工作剂存储器上的、高于注入管外部的压力，可变容积的工作剂存储器容积减小，工作剂经出料口流出至注入管外部。
8.如权利要求7所述的使用存储式的精密定量油气井井下工作剂注入***的注入方法，其特征在于，所述注入方法的步骤为：
(1)在地面将工作剂预先定量注入注入管内的囊式存储器；
(2)在注入管的出料口的上下方分别串接封隔器；
(3)将注入管与送入管相连形成工作管串；
(4)通过送入管将注入管下放至井下，使出料口对准目标位置；
(5)通过地面加压装置，向注入管内施加压力，不断增压，使注入管内部的压力高于注入管外部的压力；
(6)注入管内的压力达到出料口定压阀的工作压力时，定压阀打开，工作剂存储器内的工作剂从出料口流出，通过封隔器之间的环空，注入至目标位置；
(7)注入管内的压力挤压工作剂存储器，使工作剂挤出直至工作剂存储器的容积不再减少，注入作业完成。
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