CN106555572B - 一种人工介入式脉动注水方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种人工介入式脉动注水设备，在常规注水工艺管柱中连入包括有注水主通道和脉动注水通道的井下脉动注水装置，所述注水主通道与所述常规注水工艺管柱同心，所述脉动注水通道为蓄能和高压注水通道，其内部由上至下依次设置有增压机构、蓄能机构和脉冲控制阀；其脉动注水方法为：通过下入不同堵塞器实现脉动注水的频率调节或关闭脉动注水，捞出堵塞器时脉动注水完全开启，实现人工介入脉动注水启动、关闭和脉动频率调节。本发明在不改变原注水工艺管柱情况下，统一为各注水层提供低频、高幅脉动能量，提高注入水在地层中的流动速度及在低渗透、稠油及非均质性油藏的波及效率，消除地层堵塞，增强注水驱油效果，实现降本增效。

Description

一种人工介入式脉动注水方法

技术领域

本发明涉及脉动注水技术，特别涉及一种井下增压脉动注水工具与常规注水工艺管柱相结合的人工介入式脉动注水设备及其脉动注水方法。

背景技术

目前注水开发油田多采用稳压注水方式，对于多油层严重非均质油藏，注水开发中受渗透率级差影响，造成层间储量水驱动用不均，水驱动用程度低，相对差层难以动用或动用较差。脉动注水是以吸水指数为指导，采取间断性控制强度注水，在油藏中建立不稳定压力降，促使原来未被波及到的层、层带和区段投入开发，从而提高非均质储层的波及系数及驱油效率，最终提高油藏采收率。故将现有注水井由稳压注水升级为脉动注水，是非均质油藏在低成本的情况下提高层间动用、改善水驱效率的一种行之有效的方法。专利号为201210496736.3的发明专利可实现增压注水，但是设备在井口，安装复杂，能量衰减快，有效作用半径小，注水和解堵效果有限；专利号为201210381403.6的发明专利其脉动注水工具在井下，脉动效果较好，但其为降压实现脉动，耗费能量较高，同时其管柱需下入电缆，会大大增加注水的风险。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种人工介入式脉动注水设备及其脉动注水方法，本发明设备及方法可在不改变井口设备和原注水管柱的情况下，实现井下增压脉动注水，提高注入水在地层中的流动速度及在低渗透、稠油及非均质性油藏的波及效率，消除地层堵塞，增强注水驱油效果，且可实现根据油田需求开启、停止或调节脉动注水。

本发明所采用的技术方案是：一种人工介入式脉动注水设备，包括常规注水工艺管柱，所述常规注水工艺管柱包括注入管柱和防砂完井管柱；所述注入管柱包括从上至下的油管、滑套、定位密封、配水器、***密封和盲堵，所述防砂完井管柱在注入管柱外侧，包含从上至下的防砂封隔器和筛管，所述防砂封隔器位于定位密封外侧，并与其深度相同；所述滑套和所述定位密封之间设置有井下脉动注水装置，所述井下脉动注水装置的两端分别通过对称布置的上“Y”接头和下“Y”接头连接在所述滑套和所述定位密封之间，所述上“Y”接头上端为单通道、下端为双通道，所述下“Y”接头上端为双通道、下端为单通道；所述井下脉动注水装置设置有注水主通道和脉动注水通道，所述注水主通道和所述脉动注水通道分别与所述上“Y”接头和所述下“Y”接头的双通道单独互通；所述注水主通道与所述常规注水工艺管柱同心，所述脉动注水通道为蓄能和高压注水通道，其内部由上至下依次设置有增压机构、蓄能机构和脉冲控制阀。

所述增压机构为往复式活塞结构。

所述蓄能机构包含有惰性气气囊。

所述人工介入式脉动注水设备还包括设置在所述上“Y”接头内侧的堵塞器。

所述堵塞器内部设置有与所述注水主通道相连通的过流通道；所述堵塞器外侧的上下两端装有密封O圈；所述堵塞器位于所述脉动注水通道一侧环空方向设置有若干个圆孔。

本发明还提供一种基于上述人工介入式脉动注水设备的脉动注水方法，包括以下步骤：

(1)起出原注入管柱，将井下脉动注水装置通过上“Y”接头和下“Y”接头连入原管柱，管柱下放至目标位置，验封无误后正常注水；

(2)正常分层注水时，一部分液体通过注水主通道保持稳压注入各地层，另一部分液体进入脉动注水通道，经过增压和蓄能，使高压液体进入各地层；

(3)需调节脉动频率时，下入环空方向带有一定孔径圆孔的堵塞器，堵塞器通过上下两端的密封O圈将脉动注水通道入口处上下密封，此时，一部分液体通过堵塞器的过流通道流入地层，一部分液体从堵塞器侧壁上的圆孔进入脉动注水通道；进入脉动注水通道的液体被圆孔节流，存在压力损失，进入井下脉动注水装置的压力会减小，达到脉冲控制阀的开启压力的时间就会变长，则脉动频率会小；

(4)需要停止脉动注水时，下入圆孔孔径为0的堵塞器；

(5)需再次脉动注水时，打捞出堵塞器即可启动脉动注水。

步骤(3)中，所述堵塞器的圆孔的孔径根据所需的脉动注水频率而定。

本发明的有益效果是：

1、与传统注水工艺兼容。本发明不需改变井口设备和原注水管柱，适用于有脉动注水需求的新、老注水井，只连接井下增压脉动注水装置即可统一为各注水层提供低频、高幅脉动能量。

2、井下增压、脉动不间断注水，实现降本增效。本发明可实现井下自动蓄能、增压脉动注水，大大节省了能量；同时在蓄能过程中，注水进程不间断，增强了脉动效果，最终提高采收率，实现降本增效。

3、工艺简单，可人工介入关闭、开启或调节脉动注水。本发明只需下入或起出脉动注水堵塞器即可实现脉动注水的关闭、开启或频率调节，不影响正常注水和酸化等作业，施工风险小，适用性高，同时可以为油藏提供详细的脉动注水数据。

4、本实用新型中，脉动注水在管柱内部的波及整个注水段，注水脉动波可有效防止注入管柱及筛管结垢。

附图说明

图1：本发明结构示意图(开启脉动注水通道时的管柱示意图)；

图2：关闭脉动注水通道时的管柱示意图。

附图标注：1、采油树；2、油管挂；3、套管；4、油管；5、井下安全阀；6、滑套；7、井下脉动注水装置；8、定位密封；9、配水器；10、***密封；11、盲堵；12、防砂封隔器；13、筛管；14、上“Y”接头；15、下“Y”接头；16、增压机构；17、蓄能机构；18、脉冲控制阀；19、堵塞器；A、注水主通道；B、脉动注水通道。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述。

如附图1所示，一种人工介入式脉动注水设备，包括常规注水工艺管柱和井下脉动注水装置7。

所述常规注水工艺管柱由上至下一般包含采油树1、油管挂2、套管3、油管4、井下安全阀5、滑套6、定位密封8、配水器9、***密封10、盲堵11、防砂封隔器12、筛管13等工具。通常，所述常规注水工艺管柱包括注入管柱和防砂完井管柱，所述注入管柱包括从上至下的油管4、滑套6、定位密封8、配水器9、***密封10和盲堵11，所述防砂完井管柱在注入管柱外侧，包含从上至下的防砂封隔器12和筛管13，所述防砂封隔器12位于定位密封8外侧，并与其深度相同。所述井下安全阀5可在非正常情况时，紧急关闭注水井，为防止井喷、保证油气井措施、生产安全的井下工具；所述滑套6用于打开或关闭油管4和油套环空之间的流通通道；所述定位密封8为注水段最上方的密封工具，还起到定位注水管柱的作用；所述配水器9为根据配注量将水分注至各层的工具；所述***密封10实现各注水层的封隔密封；所述盲堵11位于管柱最下端，作用为将管柱底端堵住。

所述井下脉动注水装置7设置在所述滑套6和所述定位密封8之间，其两端分别通过对称布置的上“Y”接头14和下“Y”接头15连接在所述滑套6和所述定位密封8之间，可为各注水层提供持续脉动能量。所述上“Y”接头14上端为单通道、下端为双通道，所述下“Y”接头15上端为双通道、下端为单通道，便于液流的分开和集中。

所述井下脉动注水装置7设置有注水主通道A和脉动注水通道B，所述注水主通道A和所述脉动注水通道B分别与所述上“Y”接头14和所述下“Y”接头15的双通道单独互通；所述注水主通道A与所述常规注水工艺管柱同心，主要满足常规注水和测试要求；所述脉动注水通道B为蓄能和高压注水通道，其内部由上至下依次设置有增压机构16、蓄能机构17和脉冲控制阀18，水流经该通道时经过增压、蓄能后，实现低频高压脉动注水。所述增压机构16为往复式活塞结构，可在井下将注入水增压；所述蓄能机构17包含有惰性气气囊，增压后的水可将此气囊压缩，从而实现短暂储能的功能；所述脉冲控制阀18可根据需求设置开启压力，当蓄能机构17内的压力升至一定值时打开，产生高压脉冲，将高压水快速排入井下，当压力下降后，脉冲控制阀18延时关闭，等待下一次增压、蓄能后的开启。

如图2所示，本发明人工介入式脉动注水设备还包括设置在所述上“Y”接头14内侧的堵塞器19，通过下入不同所述堵塞器19实现脉动注水的频率调节或关闭脉动注水，捞出所述堵塞器19时脉动注水完全开启，实现人工介入脉动注水启动、关闭和脉动频率调节。所述堵塞器19内部设置有与所述注水主通道A相连通的过流通道，可满足正常注水和测试需求；所述堵塞器19外侧的上下两端装有密封O圈；所述堵塞器19位于所述脉动注水通道B一侧环空方向设置有若干个圆孔，不同的孔径对应不同的脉动注水频率，孔径为0时即为关闭脉动注水通道B。

基于上述人工介入式脉动注水设备的脉动注水方法，如下所述：

作业时，起出原注入管柱，将井下脉动注水装置7通过上“Y”接头14和下“Y”接头15连入原管柱，管柱下放至目标位置，验封无误后正常注水；

正常分层注水时，一部分液体通过注水主通道A保持稳压注入各地层，另一部分液体进入脉动注水通道B，经过增压和蓄能，使高压液体进入各地层；

需调节脉动频率时，下入环空方向带有一定孔径圆孔的堵塞器19(圆孔的孔径根据所需的脉动注水频率而定)，堵塞器19通过上下两端的密封O圈将脉动注水通道B入口处上下密封，此时，一部分液体通过堵塞器19的过流通道流入地层，一部分液体从堵塞器19侧壁上的圆孔进入脉动注水通道B；进入脉动注水通道B的液体被圆孔节流，存在压力损失，进入井下脉动注水装置7的压力会减小，达到脉冲控制阀18的开启压力的时间就会变长，则脉动频率会小；

需要停止脉动注水时，下入圆孔孔径为0的堵塞器19；

需再次脉动注水时，打捞出堵塞器19即可启动脉动注水。

实施例一

以正常注水压力10MPa为例，若根据油藏数据得出井下脉动注水装置7的最佳脉动频率为0.01HZ，最高振幅为15MPa，并按此设置好蓄能机构17的蓄能频率及脉冲控制阀18的开启压力(即为最高振幅)，即可实现井下脉动注水装置7每100s释放一次15MPa的压力脉动波。

作业时，需起出原注入管柱，将井下脉动注水装置7连入原管柱，管柱下放至目标位置，验封无误后正常注水。

正常分层注水时，一部分液体通过注水主通道A保持10MPa稳压注入各地层，另一部分液体进入脉动注水通道B，经过增压和蓄能，100s后释放出15MPa脉动波，从而使高压液体进入各地层。

如果需要调节脉动频率，则可以下入环空方向带有一定大小圆孔的堵塞器19，该堵塞器19通过两端O圈将脉动注水通道B入口处上下密封，一部分液体通过堵塞器19的过流通道流入地层，一部分液体从堵塞器19侧壁上的圆孔进入脉动注水通道B，进入脉动注水通道B的液体被圆孔节流，存在压力损失，进入井下脉动注水装置7的压力会减小，达到脉冲控制阀18的开启压力的时间就会变长，则脉动频率会小；如果需要停止脉动注水，则可以下入环空孔径为0的堵塞器19；如需再次脉动注水时，只要打捞出堵塞器19即可启动脉动注水。

本发明人工介入式脉动注水设备及其脉动注水方法，可在不改变井口设备和原注水管柱的情况下，实现井下增压脉动注水，且可根据油田需求人工介入脉动注水启动、关闭时机或调节脉动注水频率，可有效防止注入管柱及筛管13结垢，提高注入水在地层中的流动速度及在低渗透、稠油及非均质性油藏的波及效率，消除地层堵塞，增强注水驱油效果，实现降本增效。液体经井下增压后将统一注入各地层，脉动波形具有非对称、大振幅的特点，驱动范围广。

Claims (4)

1.一种人工介入式脉动注水方法，包括常规注水工艺管柱，所述常规注水工艺管柱包括注入管柱和防砂完井管柱；所述注入管柱包括从上至下的油管、滑套、定位密封、配水器、***密封和盲堵，所述防砂完井管柱在注入管柱外侧，包含从上至下的防砂封隔器和筛管，所述防砂封隔器位于定位密封外侧，并与其深度相同；所述滑套和所述定位密封之间设置有井下脉动注水装置，所述井下脉动注水装置的两端分别通过对称布置的上“Y”接头和下“Y”接头连接在所述滑套和所述定位密封之间，所述上“Y”接头上端为单通道、下端为双通道，所述下“Y”接头上端为双通道、下端为单通道；所述井下脉动注水装置设置有注水主通道和脉动注水通道，所述注水主通道和所述脉动注水通道分别与所述上“Y”接头和所述下“Y”接头的双通道单独互通；所述注水主通道与所述常规注水工艺管柱同心，所述脉动注水通道为蓄能和高压注水通道，其内部由上至下依次设置有增压机构、蓄能机构和脉冲控制阀；还包括设置在所述上“Y”接头内侧的堵塞器，所述堵塞器内部设置有与所述注水主通道相连通的过流通道；所述堵塞器外侧的上下两端装有密封O圈；所述堵塞器位于所述脉动注水通道一侧环空方向设置有若干个圆孔；其特征在于，包括以下步骤：

(1)起出原注入管柱，将井下脉动注水装置通过上“Y”接头和下“Y”接头连入原管柱，管柱下放至目标位置，验封无误后正常注水；

(2)正常分层注水时，一部分液体通过注水主通道保持稳压注入各地层，另一部分液体进入脉动注水通道，经过增压和蓄能，使高压液体进入各地层；

(3)需调节脉动频率时，下入环空方向带有一定孔径圆孔的堵塞器，堵塞器通过上下两端的密封O圈将脉动注水通道入口处上下密封，此时，一部分液体通过堵塞器的过流通道流入地层，一部分液体从堵塞器侧壁上的圆孔进入脉动注水通道；进入脉动注水通道的液体被圆孔节流，存在压力损失，进入井下脉动注水装置的压力会减小，达到脉冲控制阀的开启压力的时间就会变长，则脉动频率会小；

(4)需要停止脉动注水时，下入圆孔孔径为0的堵塞器；

(5)需再次脉动注水时，打捞出堵塞器即可启动脉动注水。

2.根据权利要求1所述的一种人工介入式脉动注水方法，其特征在于，步骤(3)中，所述堵塞器的圆孔的孔径根据所需的脉动注水频率而定。

3.根据权利要求1所述的一种人工介入式脉动注水方法，其特征在于，所述增压机构为往复式活塞结构。

4.根据权利要求1所述的一种人工介入式脉动注水方法，其特征在于，所述蓄能机构包含有惰性气气囊。