CN109322646B - 一种用于油井注水的分注管柱及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于油井注水的分注管柱及使用方法。该分注管柱包括通过并列设置的第一外管和第二外管与井口连接的第一封隔器；通过第四外管与第一封隔器的下端连接的第二封隔器；通过第五外管与第二封隔器的下端连接的配注器，通过第六外管与配注器的下端连接的第三封隔器；以及内管；其中，配注器包括连接第五外管和第六外管的第一通道，以及连接第五外管和套管的内腔的第二通道；且第二外管、第四外管、第五外管、第六外管共轴线，内管的上端位于第二外管的内部并连接井口，下端位于第一通道中。通过第一至第三封隔器划分了地层，通过上述管柱和配注器为三个地层提供了相互独立的流体通道，避免频繁下放堵塞器，简化操作，提高注水效率。

Description

一种用于油井注水的分注管柱及使用方法

技术领域

本发明涉及采油工程技术领域，特别涉及一种用于油井注水的分注管柱及使用方法。

背景技术

随着油田的开发进入中后期，地层能量不断衰减，地层能量衰减增大了原油开采难度，使得原油难以从地层中分离。通常为了解决地层能量衰减增加开采难度的问题，通常采用向地层注水的方式补充地层能量。特别地，对于非均质油藏来说，由于不同地层之间的能量差异较大，导致在进行注水作业时，不同地层间的吸水量不均匀。因此为了满足不同地层对能量的需求，采用分层注水工艺补充地层能量，即对不同地层注入不同量的水。

现有技术中，通过向油井套管中下入偏心分注管柱来进行分层注水工艺。具体地，偏心分注管柱包括自上而下通过油管连接的多个封隔器和多个偏心配水器，且封隔器和偏心配水器相间设置。偏心配水器上设置有连通油管内腔和套管内腔的出水口。该偏心分注管柱在使用时，首先将封隔器坐封在油井套管上，将不同的地层隔离。坐封完毕后，对地层进行吸水量测调，保证所灌注的水量即为地层补充能量所需水量。具体地，首先采用流量计在井下测试各地层的吸水量。之后根据各地层的吸水量情况及配注要求，利用投捞工具向偏心配水器中下入相应型号的定量堵塞器。将定量堵塞器下入安装完毕后测各层的吸水量，若存在达不到吸水量要求的层位需要将堵塞器捞出之后重新投入新的定量堵塞器，直至所测试的地层吸水量符合要求为止。在完成调配之后，则可进行分层注水。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

现有技术中所提供的偏心分层注水管柱中，不同地层处的出水口共用一个注水通道，因此需要调节不同地层注水量时，需要利用偏心配水器以及堵塞器调节出水口的大小。进而在使用偏心配水器和堵塞器的过程中需要频繁利用投捞工具打捞后者下入堵塞器，不仅操作繁琐，工作量大，同时在下入投捞工具的过程中极易出现投捞工具遇卡遇阻的情况，影响工程进度。此外，由于不同地层的出水口共用一个注水通道，因此向不同地层所灌注的介质必须相同。如此当其中一个地层所需介质与其他地层所需介质不同时，利用现有技术中提供的偏心分层注水管柱无法满足开发要求。

发明内容

为了解决现有技术中需要频繁下入投捞工具进行施工造成的操作繁琐、工作量大的问题，本发明实施例提供了一种油井分注管柱及其使用方法，该技术方案具体如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种用于油井注水的分注管柱，所述管柱设置在套管内，且所述管柱包括：

通过并列设置的第一外管和第二外管与井口连接的第一封隔器；

通过第四外管与所述第一封隔器的下端连接的第二封隔器；

通过第五外管与所述第二封隔器的下端连接的配注器，

通过第六外管与所述配注器的下端连接的第三封隔器；

以及内管；其中，

所述配注器包括连接所述第五外管和所述第六外管的第一通道，以及连接所述第五外管和所述套管的内腔的第二通道；

且所述第二外管、所述第四外管、所述第五外管、所述第六外管共轴线，所述内管的上端位于所述第二外管的内部并连接井口，下端位于所述第一通道中。

可选地，在所述配注器中，所述第一通道包括自上而下顺次连接的第一段和第二段，所述第一段的内径大于所述第二段的内径，所述第二段的内径等于所述内管的外径；所述第二通道连接所述第一段，在所述第一段中还设置有可沿所述第一段轴向移动的内密封套，所述内密封套可封堵所述第二通道连接所述第一段的端口；且在所述内密封套上设置有内径与所述内管位于所述第一通道内部的部分的外径相适配的通孔。

可选地，在所述内密封套与所述第一段的内壁之间设置有剪切销钉。

可选地，所述内管包括连接井口的油管，以及与所述油管底端连接的密封管，所述密封管插接在所述密封套的通孔中。

可选地，在所述密封管和所述密封套之间设置有密封圈。

可选地，在所述第二封隔器的下方还连接有第三外管，所述第三外管与所述第一外管共轴线。

可选地，在所述第三外管的底端自上而下依次连接有第一筛管和第一丝堵。

可选地，在所述第三封隔器的下方还连接有第七外管，所述第七外管与所述第六外管共轴线。

可选地，在所述第七外管的底端自上而下依次连接有滑套、第二筛管以及第二丝堵。

第二方面，本发明实施例提供了一种利用第一方面所提供的用于油井注水的分注管柱的分层注水工艺，所述工艺包括：

组配管串：顺次连接第一外管、第一封隔器；

顺次连接第二外管、第一封隔器、第四外管、第二封隔器、第五外管、配注器、第六外管、第三封隔器；

向套管中下入管柱：将上述组配好的管串下入套管中，并使得所述第一封隔器位于第一注水层上方；所述第二封隔器位于所述第一注水层下方，第二注水层上方；所述第三封隔器位于所述第二注水层下方；

封隔器坐封：通过油管打压使所述第一封隔器、所述第二封隔器以及所述第三封隔器坐封；

***内管：向所述第二外管中***所述内管，且所述内管的底端***所述配注器中的第一通道内；

分层注水：通过所述第一外管向所述第一注水层注水；通过所述第二外管和所述内管的环空向所述第二注水层注水；通过所述内管向所述第三注水层注水。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过本发明实施例提供的用于油井注水的分注管柱，能够分别为三个地层提供相互独立的进水口、注水通道以及出水口。因此在使用时，无需按照现有技术中通过调整出水口大小的方式调控水量，只需在井口控制向注水通道中灌入的水量即可完成调控，进而避免了频繁的使用投捞工具下方堵塞器，简化了分层注水操作，提高了注水作业的效率。并且由于注水通道之间相互独立，互不干扰，因此该管柱适应压差大。此外，对于不同地层间注入介质的种类不做限定，通过相互独立的注水通道能够实现不同地层间水和聚合物的交替注入，满足开发需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种用于油井注水的分注管柱的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种用于油井注水的分注管柱中配注器的结构示意图。

附图中各个标记分别为：

Ⅰ、第一注水层；Ⅱ、第二注水层，Ⅲ、第三注水层；

101、第一外管，102、第二外管，103、第三外管，104、第四外管，105、第五外管，106、第六外管，107、第七外管；

2A、第一封隔器，2B、第二封隔器，2C、第三封隔器；

3、配注器，31、内密封套，32、剪切销钉；

4、内管，41、密封管；

51、第一筛管，52、第二筛管；

61、第一丝堵，62、第二丝堵；

7、滑套。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明实施例提供了一种用于油井注水的分注管柱，设置在套管内，如图1所示，该管柱包括：

通过并列设置的第一外管101和第二外管102与井口连接的第一封隔器2A；

通过第四外管104与第一封隔器2A的下端连接的第二封隔器2B；

通过第五外管105与第二封隔器2B的下端连接的配注器3，

通过第六外管106与配注器3的下端连接的第三封隔器2C；

以及内管4；其中，

配注器3包括连接第五外管105和第六外管106的第一通道，以及连接第五外管105和套管的内腔的第二通道；

且第二外管102、第四外管104、第五外管105、第六外管106共轴线，内管4的上端位于第二外管102的内部并连接井口，下端位于第一通道中。

本发明实施例提供的用于油井注水的分注管柱的使用原理如下：

按照地层需水量的不同利用第一封隔器2A、第二封隔器2B以及第三封隔器2C将地层分隔为三个不同的注水层，具体通过封隔器坐封完成。参见图1，封隔器坐封完毕后，第一封隔器2A以下，第二封隔器2B以上为第一注水层Ⅰ；第二封隔器2B以下，第三封隔器2C以上为第二注水层Ⅱ；第三封隔器2C以下为第三注水层Ⅲ。

在分隔出不同注水层后，之后利用各个外管、内管以及配注器为上述第一至第三注水层Ⅲ提供三条相互独立的注水通道。

具体来说，第一注水通道为第一外管101。如图1所示，由于在第一外管101连通了第一封隔器2A，且第一注水层Ⅰ位于第一封隔器2A的下方，因此通过第一外管101连通了第一注水层Ⅰ和井口。在使用时，向第一外管101连通井口的端部注液，液体经过上述第一注水通道进而进入第一注水层Ⅰ。

第二注水通道为第二外管102、第四外管104和第五外管105与内管4之间的环空以及配注器3的第二通道。如图1所示，由于在共轴线并上下连通的第二外管102、第四外管104和第五外管105中设置有内管4，因此内管4与第二外管102、第四外管104和第五外管105形成了相互连通的环空。因此可以理解的是，在配注器3中第二通道连通第五外管105以及套管内腔，具体是指第二通道连通第五外管105和内管4之间的环空，以及套管内腔。且由于第二外管102的上端连通井口，配注器3设置在第二注水层Ⅱ处，因此通过第二外管102、第四外管104和第五外管105与内管4之间的连续环空，以及第二通道形成了连通井口以及第二注水层Ⅱ的第三注水通道。在使用时，通过第二外管102与内管4之间的环空连通井口的端部注液，液体经过上述第二流体通道从第二通道进入套管内腔，进而进入第二注水层Ⅱ。

第三注水通道为内管4和第六外管106的内腔。如图1所示，由于上端连通井口的内管4的下端设置在配注器3的第一通道中，且第一通道向下还连通了第六外管106，同时第六外管106下端还连通了位于第三封隔器2C下方的第三注水层Ⅲ，因此通过内管4和第六外管106形成了连通井口与第三注水层Ⅲ的第三注水通道。在使用时，向内管4连通井口的端部注液，液体通过第三流体通道，进入第六外管106，并通过第三封隔器2C后进入第三封隔器2C下方的套管内腔，进而进入第三注水层Ⅲ。

本领域技术人员可以理解的是，位于封隔器上下并通过封隔器连接的两个外管相互连通。

通过本发明实施例提供的用于油井注水的分注管柱，能够分别为三个地层提供相互独立的进水口、注水通道以及出水口。因此在使用时，无需按照现有技术中通过调整出水口大小的方式调控水量，只需在井口控制向注水通道中灌入的水量即可完成调控，进而避免了频繁的使用投捞工具下方堵塞器，简化了分层注水操作，提高了注水作业的效率。

其中，第一封隔器2A连接第一外管101，以及共轴线的第二外管102和第四外管104，为双管封隔器。

并优选第一封隔器2A为具有锚定作用的双管套保封隔器。在使用时，第一封隔器2A能够锚定套管内壁，限定了管串沿套管轴向和周向的运动，避免坐封后分注管串在套筒中出现管串蠕动的情况。

第二封隔器2B连接共轴线的第四外管104和第五外管105，为单管封隔器。

第三封隔器2C连接了第六外管106，为单管封隔器。

在本发明实施例中，通过配注器3第二通道形成了第二注水层Ⅱ的独立出水口，通过配注器3的第一通道形成了第三注水层Ⅲ的独立出水口。在使用配注器3时，需要说明的是，为了便于封隔器顺利、有效坐封，配注器3的第二通道以及均应处于封堵状态。而当封隔器坐封完毕后，则需保证配注器3的第二通道保持通畅，保证正常进行注水作业。

基于上述要求，对于配注器3的结构，本发明实施例提供了以下可选方案：

如图2所示，在配注器3中，第一通道包括自上而下顺次连接的第一段和第二段，第一段的内径大于第二段的内径，第二段的内径等于内管4的外径。并且，第二通道连通第一段，在第一段中还设置有可沿第一段轴向移动的内密封套31，内密封套31可封堵第二通道连通第一段的端口；同时在内密封套31上设置有内径与内管4位于第一通道内部的部分外径相适配的通孔。

该配注器3的使用原理为：

首选，可以理解的是，第一段连通第五外管105，第二段连通第六外管106，并且第一段的内径大于第二段的内径，且第二段的内径等于内管4的外径。如此，当在第一通道中***内管4时，内管4与第一通道之间存在有环空。并且，第二通道还连通了第一段，第一段连通了第五外管105。如此第二通道通过第一段与内管4之间的环空连通第五外管105和内管4之间的环空。

并且，在第一通道中设置有可沿第一通道轴向移动的内密封套31，且在未坐封时，该内密封套31封堵了第二通道与第一段的连通，实现了坐封过程中配注器3的密封性。同时在使用时，内管4***内密封套31上的通孔，如此当内管4继续下行时，可带动第一密封套311沿第一段同步下行，此时内密封套31不再封堵第二通道，实现了第二通道与第五外管105的连通。

其中，对于内密封套31中通孔的形状不做具体限定，可以为与内管4外径相匹配的圆形通孔，或者如图1所示，内密封套31上端的通孔呈漏斗状，即该通孔靠近第五外管105的端部内径向下逐渐减小。并相应地，优选第五外管105的下端内径同样逐渐减小，并与内密封套31的漏斗状通孔的斜率相同。如此在开启第二通道与第五外管105的连通时，第五外管105与内管4之间环空中的液体可逐步通入第二通道，避免大量液体通入第二通道造成配注器3的结构损坏。

进一步地，为了保证封隔器坐封阶段内密封套31能够稳定地封堵第二通道，不出现向下滑移的情况，在内密封套31与第一段内壁之间设置有剪切销钉32，保证了内密封套31的稳定性。其中对于剪切销钉32的数量不做具体限定，例如采用2个、4个、6个等。

同时，在内密封套31的内腔中还设置有至少一个密封圈，通过该密封圈加强了内密封套31与内管4的结合紧密性。如此在利用内管4向下移动时保证可带动内密封套31同步下行，进而顺利开启第二通道与第五外管105的连通。其中对于密封圈的数量不做具体限定，例如2个、3个、4个等。

进一步地，在本发明实施例中，通过与第一封隔器2A连接的第一外管101形成了第一注水层Ⅰ的独立出水口，通过与第三封隔器2C连接第七外管107形成了第三注水层Ⅲ的独立出水口，更具体地，如图1所示：

对于第一注水层Ⅰ，在第一封隔器2A的下方还连接有第三外管103，第三外管103与第一外管101连通并共轴线。通过第三外管103的底端形成了第一注水层Ⅰ的出水口。更具体地，在第三外管103的底端自上而下依次连接有第一筛管51和第一丝堵61。如此通过第一外管101、第一封隔器2A进入第三外管103中的液体可通过第一筛管51上的筛孔进入第一注水层Ⅰ。其中，第一筛管51起到了阻隔杂质的作用，避免第三外管103被堵塞。

对于第三注水层Ⅲ，在第三封隔器2C的下方还连接有第七外管107，第六外管106与第七外管107连通并共轴线。通过第七外管107的底端形成了第三注水层Ⅲ的出水口。更具体地，在第七外管107的底端自下而上还依次连接有滑套7、第二筛管52以及第二丝堵62。其中不难理解的是，第二筛管52和第二丝堵62起到了过滤作用，保证第七外管107的顺畅；滑套7则保证了第一至第三封隔器的顺利坐封。

本发明实施例中，第一外管101、第二外管102、第三外管103、第四外管104、第五外管105、第六外管106、第七外管107均可采用大油管(即直径较大的油管)，内管4可采用小油管(即直径较小的油管)和密封管相结合的形式，且密封管的外径小于小油管的外径。具体来说，内管4包括进通井口的小油管以及与小油管下端固定连接的密封管41，由于密封管的表面与油管的表面相比更加光滑，因此更易于与内密封套31稳定结合，可有效带动内密封套31下行，避免出现内管4无法带动内密封套31的情况。并且，密封管41的下端可穿过配注器3进入第六外筒106中，避免内密封套31以及配注器3中的第一通道受液体作用出现腐蚀。

通过本发明实施例提供的用于油井注水的分注管柱，为三个注水层均提供了相互独立注水通道，如此可通过控制地面向不同注水通道注入的水量来进行不同地层的水量调控。保证了各个地层之间互不干扰。此外，无需频繁向井中下入投捞工具等，便于现场生产管理。进一步地，地面操作可完成井下定量配水，使得各个地层的配水量控制更为精确，调节更方便，具有工作可靠、操纵方便、易于维护等优点。最后，本发明实施例提供的分注管柱还可用于向三个地层中注水或聚合物等，应用范围广。

第二方面，本发明实施例提供了一种利用上述第一方面所提供的用于油井注水的分注管柱的分层注水工艺，具体地，该注水工艺包括：

步骤一、组配管串：顺次连接第一外管101、第一封隔器2A；

顺次连接第二外管102、第一封隔器2A、第四外管104、第二封隔器2B、第五外管105、配注器3、第六外管106、第三封隔器2C；

步骤二、向套管中下入管柱：将上述组配好的管串下入套管中，并使得第一封隔器2A位于第一注水层上方；第二封隔器2B位于第一注水层下方，第二注水层上方；第三封隔器2C位于第二注水层下方；

步骤三、封隔器坐封：通过油管打压使第一封隔器2A、第二封隔器2B以及第三封隔器2C坐封；

步骤四、***内管：向第二外管102中***内管4，且内管4的底端***配注器3中的第一通道内；

步骤五、分层注水：通过第一外管101向第一注水层注水；通过第二外管102和内管4的环空向第二注水层注水；通过内管4向第三注水层注水。

具体地，在步骤四中，还需保证内管4***内密封套31中，并带动内密封套31下行，断开连接第一通道与内密封套31的剪切销钉32，开启第二注水层Ⅱ的出水口。

第二方面所提供的分层注水工艺利用第一方面所提供的分注管柱进行，因此具有与第一方面所提供的分注管柱相同的有益效果，此处不再赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于油井注水的分注管柱，设置在套管内，其特征在于，所述管柱包括：

通过并列设置的第一外管(101)和第二外管(102)与井口连接的第一封隔器(2A)；

在所述第一封隔器(2A)的下方连接有第三外管(103)，所述第三外管(103)与所述第一外管(101)共轴线；

通过第四外管(104)与所述第一封隔器(2A)的下端连接的第二封隔器(2B)；

通过第五外管(105)与所述第二封隔器(2B)的下端连接的配注器(3)，

通过第六外管(106)与所述配注器(3)的下端连接的第三封隔器(2C)；

以及内管(4)；其中，

所述配注器(3)包括连接所述第五外管(105)和所述第六外管(106)的第一通道，以及连接所述第五外管(105)和所述套管的内腔的第二通道；

且所述第二外管(102)、所述第四外管(104)、所述第五外管(105)、所述第六外管(106)共轴线，所述内管(4)的上端位于所述第二外管(102)的内部并连接井口，下端位于所述第一通道中；

其中，在所述配注器(3)中，所述第一通道包括自上而下顺次连接的第一段和第二段，所述第一段的内径大于所述第二段的内径，所述第二段的内径等于所述内管(4)的外径；所述第二通道连接所述第一段，在所述第一段中还设置有可沿所述第一段轴向移动的内密封套(31)，所述内密封套(31)可封堵所述第二通道连接所述第一段的端口；且在所述内密封套(31)上设置有内径与所述内管(4)位于所述第一通道内部的部分的外径相适配的通孔。

2.根据权利要求1所述的用于油井注水的分注管柱，其特征在于，在所述内密封套(31)与所述第一段的内壁之间设置有剪切销钉(32)。

3.根据权利要求1所述的用于油井注水的分注管柱，其特征在于，所述内管(4)包括连接井口的油管，以及与所述油管底端连接的密封管(41)，所述密封管(41)插接在所述内密封套(31)的通孔中。

4.根据权利要求3所述的用于油井注水的分注管柱，其特征在于，在所述密封管(41)和所述内密封套(31)之间设置有密封圈。

5.根据权利要求1所述的用于油井注水的分注管柱，其特征在于，在所述第三外管(103)的底端自上而下依次连接有第一筛管(51)和第一丝堵(61)。

6.根据权利要求1所述的用于油井注水的分注管柱，其特征在于，在所述第三封隔器(2C)的下方还连接有第七外管(107)，所述第七外管(107)与所述第六外管(106)共轴线。

7.根据权利要求6所述的用于油井注水的分注管柱，其特征在于，在所述第七外管(107)的底端自上而下依次连接有滑套(7)、第二筛管(52)以及第二丝堵(62)。

8.一种利用权利要求1～7中任一项所述的用于油井注水的分注管柱的分层注水工艺，其特征在于，所述工艺包括：

组配管串：顺次连接第一外管(101)、第一封隔器(2A)；

顺次连接第二外管(102)、第一封隔器(2A)、第四外管(104)、第二封隔器(2B)、第五外管(105)、配注器(3)、第六外管(106)、第三封隔器(2C)；

向套管中下入管柱：将上述组配好的管串下入套管中，并使得所述第一封隔器(2A)位于第一注水层上方；所述第二封隔器(2B)位于所述第一注水层下方，第二注水层上方；所述第三封隔器(2C)位于所述第二注水层下方，第三注水层上方；

封隔器坐封：通过油管打压使所述第一封隔器(2A)、所述第二封隔器(2B)以及所述第三封隔器(2C)坐封；

***内管：向所述第二外管(102)中***所述内管(4)，且所述内管(4)的底端***所述配注器(3)中的第一通道内；

分层注水：通过所述第一外管(101)向所述第一注水层注水；通过所述第二外管(102)和所述内管(4)的环空向所述第二注水层注水；通过所述内管(4)向所述第三注水层注水。