一種分段穩油控水方法和裝置與流程

2023-07-23 09:44:16 3

本發明涉及一種石油開採中的分段開採封堵技術，特別是一種分段穩油控水裝置和方法。

背景技術：

水平井具有產量高、生產壓差低、無水採油期長等優勢，為確保水平井的整個生產周期內長時間無水開採，抑制含水率上升，提高開採效率，針對生產井的控水技術層出不窮，主要技術背景及現有技術概括為以下幾個方面：

(1)油田開採早期水平井完井作業採用篩管或割縫襯管完井方式，管外環空無封隔，含水率上升後各種機械控水穩油措施難以實施；

(2)利用化學堵水方式控水：為了對早期開採生產井進行控水，需要在已有管串結構的基礎上進行穩油、控水生產，現有技術多採用化學堵劑籠統注入法進行控水，這種方法難以準確控制堵劑的注入位置，同時易造成油層汙染，最終導致諸多不良後果；

現有技術中，利用化學堵劑堵水，存在著注入位置不能準確控制、易汙染地層等諸多的缺陷，而且它屬於被動控水方式，不能根據生產情況進行自適應式調節。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是提供一種分段穩油控水裝置和方法，能克服現有技術堵水方式的局限性，針對油藏地質特徵，提高對儲層出水部位的封堵、控制效率，以實現分段穩油控水生產。

為了實現上述目的，本發明提供了一種分段穩油控水方法，用於水平井的多個層位的封堵及自適應式控水及穩油生產，其中，包括如下步驟：

S100、確定封隔位置，根據油藏特徵參數計算化學堵劑在所述水平井的注入位置及注入量；根據油藏特徵參數計算控水裝置在水平井的中心管柱上的數 量及預定位置；

S200、根據步驟S100的計算結果，在所述水平井的井壁與防砂外管柱之間的環空內注入化學堵劑以形成化學封隔器，實現所述防砂外管柱與所述井壁之間的外環空封隔；

S300、根據步驟S100的計算結果，在所述水平井的中心管內安裝控水裝置，並在所述中心管與所述防砂外管柱之間對應於所述化學封隔器的位置處安裝自膨脹封隔器，以實現所述防砂外管柱與所述中心管之間的內環空封隔及控水限流。

上述的分段穩油控水方法，其中，所述步驟S200進一步包括：

S201、在所述水平井的防砂外管柱的篩管內下入化學堵劑注入管柱；

S202、進行化學封隔，將所述化學堵劑注入管柱下到預定的注入位置後，向化學堵劑注入管柱內加壓，使安裝在所述化學堵劑注入管柱外壁上的擴張式封隔器坐封，然後繼續加壓並打開所述化學堵劑注入管柱末端的壓差滑套上的注入孔，向所述化學堵劑注入管柱內注入化學堵劑，所述化學堵劑通過所述注入孔及所述篩管上的孔進入所述篩管與所述井壁的環空，凝固後形成化學封隔器，實現所述防砂外管柱與所述井壁之間的外環空封隔；

S203、卸壓，所述擴張式封隔器收縮，所述壓差滑套關閉，所述化學堵劑注入管柱與所述篩管的內壁脫離，將所述化學堵劑注入管柱上提，以備進行下一個封隔位置的化學堵劑擠注；

S204、重複步驟S202及S203，直至所有預定的封隔位置均完成所述防砂外管柱與所述井壁之間的外環空封隔；

S205、提出所述化學堵劑注入管柱，化學堵劑擠注完畢後，關閉所述壓差滑套並解封所述擴張式封隔器，提出所述化學堵劑注入管柱。

上述的分段穩油控水方法，其中，所述步驟S300進一步包括：

S301、按照步驟S100計算的所述預定位置排列所述控水裝置；

S302、依次將所述控水裝置下入所述中心管的預定位置處，以實現所述防砂外管柱與中心管內環空封隔及控水限流。

上述的分段穩油控水方法，其中，所述步驟S100由控水軟體根據油藏特徵參數計算化學堵劑在所述水平井的注入位置及注入量；以及控水裝置在水平井的中心管柱上的數量及預定位置。

上述的分段穩油控水方法，其中，所述控水軟體通過油藏、地質模型與上述控水裝置、化學堵劑的特徵參數，通過預置的數學模型進行模擬計算，以確定所述水平井所需的控水裝置及化學堵劑的位置與數量，以平衡地層非均質性、形成等量產液剖面並抑制水錐的形成。

上述的分段穩油控水方法，其中，所述防砂外管柱為頂部封隔器懸掛篩管。

為了更好地實現上述目的，本發明還提供了一種分段穩油控水裝置，用於水平井的多個層位的封堵及自適應式控水及穩油生產，其中，包括：

計算模塊，根據油藏特徵參數計算化學堵劑在所述水平井的注入位置及注入量；根據油藏特徵參數計算控水裝置在水平井的中心管柱上的數量及預定位置；

化學堵劑注入管柱，用於在所述水平井的井壁與防砂外管柱之間的環空內注入化學堵劑以形成化學封隔器，實現所述防砂外管柱與所述井壁之間的外環空封隔；

分段穩油控水管柱，安裝在所述水平井的防砂外管柱內，包括中心管、自適應控水裝置、自膨脹封隔器和引鞋，所述自適應控水裝置安裝在所述中心管內，所述引鞋安裝在所述中心管的末端，所述自膨脹封隔器套裝在所述中心管的外壁上，用於實現所述防砂外管柱與所述中心管之間的內環空封隔及控水限流。

上述的分段穩油控水裝置，其中，所述化學堵劑注入管柱包括管柱本體、壓差滑套和擴張式封隔器，所述壓差滑套安裝在所述管柱本體的末端，所述壓差滑套上設置有注入孔，所述擴張式封隔器套裝在所述管柱本體的外壁上。

本發明的技術效果在於：

1)本發明採用複合式自適應控水裝置，根據油藏儲量自動調節油流入量的大小，實現自調節式控水、穩油生產；複合式自適應控水裝置在中心生產管柱上的數量及安放位置由控水軟體計算後確定；以便更好地適應不同地層的生產要求；

2)本發明採用具有觸變性、高持壓能力及強度的化學堵劑，實現水平井出水部位化學堵劑的定向分段注入，實現管柱外環空封隔及出水部位封堵，抑制水錐突進；

3)本發明施工簡單，可以根據油藏控水軟體計算出需要封堵的部分，精 確定位化學堵劑的注入位置，進行封隔、封堵，利用分段穩油控水管柱及化學堵劑注入管柱實現多個層位的化學封隔、局部封堵及自適應式控水、穩油生產，作業效率高、分段封堵效果好。

以下結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細描述，但不作為對本發明的限定。

附圖說明

圖1為本發明一實施例的方法流程圖；

圖2為本發明一實施例的分段穩油控水裝置安裝示意圖；

圖3為本發明一實施例的化學堵劑注入管柱結構示意圖；

圖4為圖3的化學堵劑注入管柱工作狀態圖；

圖5為本發明一實施例的計算模塊計算結果界面圖。

其中，附圖標記

1 化學堵劑注入管柱

11 管柱本體

12 壓差滑套

13 擴張式封隔器

2 分段穩油控水管柱

21 中心管

22 自適應控水裝置

23 自膨脹封隔器

24 引鞋

3 防砂外管柱

4 水平井

5 化學封隔器

S100-S300 步驟

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的結構原理和工作原理作具體的描述：

參見圖1，圖1為本發明一實施例的方法流程圖。本發明的分段穩油控水 方法，用於水平井4的多個層位的封堵及自適應式控水及穩油生產，採用分段穩油控水管柱2及化學堵劑注入管柱1實現化學堵劑環空封隔、地層化學封堵、複合自適應裝置控水三種工藝，以解決目前油井未下入封隔器或分層不能滿足要求等各種井況油井開採中的控水難題，並且可以根據油藏地質情況將三種方式靈活組合應用，實現油井的高效開採，保證油層各段產液均衡，延緩底水錐井，提高採收率，延長油井的開採壽命。包括如下步驟：

步驟S100、確定封隔位置，由控水軟體根據油藏特徵參數計算化學堵劑在所述水平井4的注入位置及注入量；根據油藏特徵參數計算分段穩油控水管柱2(特別是自適應控水裝置22與中心管21)在水平井4內的數量及預定位置。所述控水軟體通過油藏、地質模型與上述控水裝置、化學堵劑的特徵參數，通過預置的數學模型進行模擬計算，以確定所述水平井4所需的控水裝置及化學堵劑的位置與數量，以平衡地層非均質性、形成等量產液剖面並抑制水錐的形成。

步驟S200、根據步驟S100的計算結果，在所述水平井4的井壁與防砂外管柱3之間的環空內注入化學堵劑以形成化學封隔器5，實現所述防砂外管柱3與所述井壁之間的外環空封隔；

步驟S300、根據步驟S100的計算結果，在所述水平井4內安裝控水裝置，本實施例中即分段穩油控水管柱2，並在所述控水裝置的中心管21與所述防砂外管柱3之間對應於所述化學封隔器5的位置處安裝自膨脹封隔器23，以實現所述防砂外管柱3與所述中心管21之間的內環空封隔及控水限流。

其中，所述步驟S200進一步包括：

步驟S201、在所述水平井4的防砂外管柱3的篩管內下入化學堵劑注入管柱1；

步驟S202、進行化學封隔，將所述化學堵劑注入管柱1下到預定的注入位置後，向化學堵劑注入管柱1內加壓，使安裝在所述化學堵劑注入管柱1外壁上的擴張式封隔器13坐封，目的是防止化學堵劑擠注時，化學堵劑通過篩管上的孔進入篩管內壁。然後繼續加壓並打開所述化學堵劑注入管柱1末端的壓差滑套12上的注入孔，向所述化學堵劑注入管柱1內注入化學堵劑，所述化學堵劑通過所述注入孔及所述篩管上的孔進入所述篩管與所述井壁的環空，凝固後形成化學封隔器5，實現所述防砂外管柱3與所述井壁之間的外環 空封隔；

步驟S203、卸壓，所述擴張式封隔器13收縮，所述壓差滑套12關閉，所述化學堵劑注入管柱1與所述篩管的內壁脫離，將所述化學堵劑注入管柱1上提，以備進行下一個封隔位置的化學堵劑擠注；

步驟S204、重複步驟S202及S203，直至所有預定的封隔位置均完成所述防砂外管柱3與所述井壁之間的外環空封隔；

步驟S205、提出所述化學堵劑注入管柱1，化學堵劑擠注完畢後，關閉所述壓差滑套12並解封所述擴張式封隔器13，提出所述化學堵劑注入管柱1。

進行篩管外環空封隔時，先將化學堵劑注入管柱1下入至預定位置，向管柱內加壓，在需要擠注堵劑的位置坐封擴張式封隔器13，繼續加壓，當壓力達到既定值，壓差滑套12打開，壓差滑套12上的化學藥劑擠注孔打開，向管柱內注入化學堵劑，化學堵劑經過壓差滑套12上的孔及篩管上的孔注入至篩管與井壁環空(由於在化學堵劑擠注位置的篩管內側已坐封擴張式封隔器13，化學堵劑不會進入篩管內，只擠注在篩管與井壁環空)，當擠注量達到已計算量時，停止擠注，候凝，化學封隔器5坐封在篩管與井壁環空，形成環空封隔。關閉壓差滑套12，釋放壓力，擴張式封隔器13收縮，將管柱上提，進行第二個位置化學堵劑的注入，具體注入過程同上，其它層段的擠注方法與此相同。化學堵劑擠注完畢後，提出化學堵劑注入管柱1，下入分段穩油控水管柱2，實現篩管內環空封隔與分段控水。

所述步驟S300進一步包括：

步驟S301、按照步驟S100計算的所述預定位置設置所述控水裝置即分段穩油控水管柱2；

步驟S302、將所述分段穩油控水管柱2下入所述水平井4的預定位置處，以實現所述防砂外管柱3與所述控水裝置的中心管21內環空封隔及控水限流。

參見圖2，圖2為本發明一實施例的分段穩油控水裝置安裝示意圖。本發明的分段穩油控水裝置包括：

計算模塊，根據油藏地質特徵參數計算化學堵劑在所述水平井4的注入位置及注入量；根據油藏特徵參數計算控水裝置的自適應控水裝置22在水平井4內的數量及預定位置；通過油藏、地質等模型與控水裝置、化學堵劑等的具體結構特徵，在實際投產前進行模擬計算，以便布置控水裝置及化學堵劑的位 置與數量，以實現平衡地層非均質性、形成等量產液剖面的目的，從而抑制了水錐的形成。參見圖5，圖5為本發明一實施例的計算模塊計算結果界面圖。該技術模塊對複合式自適應控水裝置22在管柱的布置數量及位置進行計算，以實現高產井流量大，低產井流量小的自調節作用；對化學封隔器5的注入位置及數量進行計算，實現不同出水層段的有效封堵。

化學堵劑注入管柱1，用於在所述水平井4的井壁與防砂外管柱3之間的環空內注入化學堵劑以形成化學封隔器5，實現所述防砂外管柱3與所述井壁之間的外環空封隔；化學堵劑優選具有觸變性好，形狀穩定性及抗竄性強的化學材料。由化學堵劑注入管柱1注入，然後通過篩管(或打孔管)上的孔流到篩管(或打孔管)與井壁環空，形成穩定凝膠體的化學封隔器5，實現環空分段封隔堵水作用。

分段穩油控水管柱2，安裝在所述水平井4的防砂外管柱3內，包括中心管21、自適應控水裝置22、自膨脹封隔器23和引鞋24，所述自適應控水裝置22安裝在所述中心管21內，所述引鞋24安裝在所述中心管21的末端，所述自膨脹封隔器23套裝在所述中心管21的外壁上，用於實現所述防砂外管柱3與所述中心管21之間的內環空封隔及控水限流。自膨脹封隔器23，設置在出水較多的層段，坐封於防砂外管柱3(圖中以頂部封隔器懸掛篩管為例，其中防砂外管柱3上的篩管也可以為打孔管與盲管組合管柱)與中心管21環空中需要擠注堵劑的位置。化學堵劑一般在兩個自膨脹封隔器23之間封隔的層段進行擠注。自膨脹封隔器23不需要送入工具送入，下入井筒內預定位置後，遇液自行膨脹，實現化學堵劑擠注位置的封堵、篩管與中心生產管柱環空的封隔。

其中防砂外管柱3為頂部封隔器懸掛防砂篩管(本實施例以防砂篩管為例，也可以是打孔管與盲管的組合管柱)。根據控水模塊的計算，將複合式自適應控水裝置22設置在分段穩油控水管柱2的相應位置，在含水量較多的生產層段，地層流體經篩管過濾後，流至篩管與中心管21環空，流體經複合式自適應控水裝置22的再次過濾後，流入流量控制器，流量控制器根據油藏特徵進行流量的控制，使高產井流入內管柱的流量多，低產井流入內管柱的流量少。經過流量控制器後，流體繼續在中心管21與外護套間流動，流至自適應調節器，自適應調節器根據油、水粘度不同，進行選擇性限流，使滲透性好的 水流過粘度選擇器，大部分油積在粘度選擇器的前端，油壓使粘度選擇器移動，露出中心管21上的油流槽，油流入中心管21柱中，水則繼續前移，經過水流限速器的層層阻擋後，經小孔流入中心管21中。複合式自適應控水裝置22可以根據地層流體的特徵進行自適應調節，不會因地層流體情況發生變化而失去控水效果。

複合式自適應控水裝置22根據控水模塊的計算結果在中心管21柱上進行數量與具體位置的設置；化學堵劑的注入量及注入位置根據油藏特徵及軟體的計算結果確定；自膨脹封隔器23在工藝管柱上的安裝位置根據既定化學封隔器5的封堵位置而定；引鞋24設置在管柱的底部，引導管柱順利下入井筒內。

參見圖3及圖4，圖3為本發明一實施例的化學堵劑注入管柱結構示意圖，圖4為圖3的化學堵劑注入管柱工作狀態圖。所述化學堵劑注入管柱1包括管柱本體11、壓差滑套12和擴張式封隔器13，所述壓差滑套12安裝在所述管柱本體11的末端，所述壓差滑套12上設置有注入孔，為化學堵劑流出孔，所述擴張式封隔器13套裝在所述管柱本體11的外壁上。擴張式封隔器13通過液壓控制膨脹，實現封隔，釋放壓力，擴張式封隔器13收縮，便於化學填劑注入完成後取出化學堵劑注入管柱1。

在篩管(本實施例以篩管為例，也可以是打孔管與盲管的組合管柱)與井壁之間注入化學堵劑，將環空形成化學封隔。化學堵劑充填在井壁與篩管的環空，形成具有一定強度的段塞，將環空進行封隔，成為環空封隔工藝的化學封隔器5。化學堵劑具有良好的觸變性，能夠快速形成網架結構；具有較高的界面膠結強度、形狀穩定性、承壓能力、抗竄強度。擠注化學堵劑坐封在易產生水錐或有產生水錐傾向的位置。化學堵劑注入至篩管與井壁環空，形成軸向封隔；化學堵劑亦可通過管柱擠注在需要封堵的位置，實現局部封堵和分段。

將化學堵劑注入管柱1下入至井筒底部既定位置，清洗管柱後，向管柱內加壓，使擴張式封隔器13坐封在注入管柱與篩管之間的環空，繼續加壓，打開壓差滑套12，在擴張式封隔器13封隔位置注入化學堵劑，向注入管柱內加入化學堵劑，化學堵劑經過壓差滑套12上的孔及篩管上的孔至篩管與井壁環空，注入預定的量後，候凝，完成第一個層段的化學封隔；關閉壓差滑套12，釋放壓力，擴張式封隔器13收縮，將注入管柱緩慢上提，至第二個化學堵劑注入位置，加壓，使擴張式封隔器13再次膨脹，封隔注入管柱與篩管環空， 繼續加壓，打開壓差滑套12，在擴張式封隔器13坐封位置注入化學堵劑，實現第二個層段的化學封隔；同理，實現其它層段的化學封隔，所封堵層位數不受限制，化學封隔器5的注入數量及位置根據油藏特徵確定。注入完畢後，將化學堵劑注入管柱1提出。化學堵劑擠注完成後，即實現了篩管與井壁之間環空的有效封隔。

化學堵劑注入管柱1提出後，下入分段穩油控水管柱2，在管柱下入過程中，根據油藏特徵及控水軟體的計算結果，將管柱下入在既定位置；注入清洗液，循環洗井。在化學堵劑注入位置坐封自膨脹封隔器23，實現化學堵劑的保護及封堵，分段穩油控水管柱2上的複合式自適應控水裝置22，實現限水、穩油生產。

本發明利用分段穩油控水管柱2及化學堵劑注入管柱1實現化學堵劑環空封隔、化學封堵、複合自適應裝置控水三種控水工藝，從而實現環空注聚分段，自適應式控水、穩油的分段控水生產，達到抑制水錐，平衡地層壓力，防止環空串流的目的。本實施例中，將自膨脹封隔器23的坐封位置與化學封隔器5的坐封位置對應，防止化學堵劑注入時流入防砂外管柱以內。

本發明針對不同類型的生產井採用複合式自適應控水裝置22、化學堵劑封隔工藝以及相應的控水軟體，利用化學堵劑進行篩管外環空分段封隔或局部高產水段封堵，利用複合式自適應控水裝置22進行自適應式流量調節，抑制儲層水錐進，實現控水、穩油生產。

當然，本發明還可有其它多種實施例，在不背離本發明精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員當可根據本發明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬於本發明所附的權利要求的保護範圍。