一种分段稳油控水方法和装置与流程

本发明涉及一种石油开采中的分段开采封堵技术，特别是一种分段稳油控水装置和方法。

背景技术：

水平井具有产量高、生产压差低、无水采油期长等优势，为确保水平井的整个生产周期内长时间无水开采，抑制含水率上升，提高开采效率，针对生产井的控水技术层出不穷，主要技术背景及现有技术概括为以下几个方面：

(1)油田开采早期水平井完井作业采用筛管或割缝衬管完井方式，管外环空无封隔，含水率上升后各种机械控水稳油措施难以实施；

(2)利用化学堵水方式控水：为了对早期开采生产井进行控水，需要在已有管串结构的基础上进行稳油、控水生产，现有技术多采用化学堵剂笼统注入法进行控水，这种方法难以准确控制堵剂的注入位置，同时易造成油层污染，最终导致诸多不良后果；

现有技术中，利用化学堵剂堵水，存在着注入位置不能准确控制、易污染地层等诸多的缺陷，而且它属于被动控水方式，不能根据生产情况进行自适应式调节。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种分段稳油控水装置和方法，能克服现有技术堵水方式的局限性，针对油藏地质特征，提高对储层出水部位的封堵、控制效率，以实现分段稳油控水生产。

为了实现上述目的，本发明提供了一种分段稳油控水方法，用于水平井的多个层位的封堵及自适应式控水及稳油生产，其中，包括如下步骤：

S100、确定封隔位置，根据油藏特征参数计算化学堵剂在所述水平井的注入位置及注入量；根据油藏特征参数计算控水装置在水平井的中心管柱上的数 量及预定位置；

S200、根据步骤S100的计算结果，在所述水平井的井壁与防砂外管柱之间的环空内注入化学堵剂以形成化学封隔器，实现所述防砂外管柱与所述井壁之间的外环空封隔；

S300、根据步骤S100的计算结果，在所述水平井的中心管内安装控水装置，并在所述中心管与所述防砂外管柱之间对应于所述化学封隔器的位置处安装自膨胀封隔器，以实现所述防砂外管柱与所述中心管之间的内环空封隔及控水限流。

上述的分段稳油控水方法，其中，所述步骤S200进一步包括：

S201、在所述水平井的防砂外管柱的筛管内下入化学堵剂注入管柱；

S202、进行化学封隔，将所述化学堵剂注入管柱下到预定的注入位置后，向化学堵剂注入管柱内加压，使安装在所述化学堵剂注入管柱外壁上的扩张式封隔器坐封，然后继续加压并打开所述化学堵剂注入管柱末端的压差滑套上的注入孔，向所述化学堵剂注入管柱内注入化学堵剂，所述化学堵剂通过所述注入孔及所述筛管上的孔进入所述筛管与所述井壁的环空，凝固后形成化学封隔器，实现所述防砂外管柱与所述井壁之间的外环空封隔；

S203、卸压，所述扩张式封隔器收缩，所述压差滑套关闭，所述化学堵剂注入管柱与所述筛管的内壁脱离，将所述化学堵剂注入管柱上提，以备进行下一个封隔位置的化学堵剂挤注；

S204、重复步骤S202及S203，直至所有预定的封隔位置均完成所述防砂外管柱与所述井壁之间的外环空封隔；

S205、提出所述化学堵剂注入管柱，化学堵剂挤注完毕后，关闭所述压差滑套并解封所述扩张式封隔器，提出所述化学堵剂注入管柱。

上述的分段稳油控水方法，其中，所述步骤S300进一步包括：

S301、按照步骤S100计算的所述预定位置排列所述控水装置；

S302、依次将所述控水装置下入所述中心管的预定位置处，以实现所述防砂外管柱与中心管内环空封隔及控水限流。

上述的分段稳油控水方法，其中，所述步骤S100由控水软件根据油藏特征参数计算化学堵剂在所述水平井的注入位置及注入量；以及控水装置在水平井的中心管柱上的数量及预定位置。

上述的分段稳油控水方法，其中，所述控水软件通过油藏、地质模型与上述控水装置、化学堵剂的特征参数，通过预置的数学模型进行模拟计算，以确定所述水平井所需的控水装置及化学堵剂的位置与数量，以平衡地层非均质性、形成等量产液剖面并抑制水锥的形成。

上述的分段稳油控水方法，其中，所述防砂外管柱为顶部封隔器悬挂筛管。

为了更好地实现上述目的，本发明还提供了一种分段稳油控水装置，用于水平井的多个层位的封堵及自适应式控水及稳油生产，其中，包括：

计算模块，根据油藏特征参数计算化学堵剂在所述水平井的注入位置及注入量；根据油藏特征参数计算控水装置在水平井的中心管柱上的数量及预定位置；

化学堵剂注入管柱，用于在所述水平井的井壁与防砂外管柱之间的环空内注入化学堵剂以形成化学封隔器，实现所述防砂外管柱与所述井壁之间的外环空封隔；

分段稳油控水管柱，安装在所述水平井的防砂外管柱内，包括中心管、自适应控水装置、自膨胀封隔器和引鞋，所述自适应控水装置安装在所述中心管内，所述引鞋安装在所述中心管的末端，所述自膨胀封隔器套装在所述中心管的外壁上，用于实现所述防砂外管柱与所述中心管之间的内环空封隔及控水限流。

上述的分段稳油控水装置，其中，所述化学堵剂注入管柱包括管柱本体、压差滑套和扩张式封隔器，所述压差滑套安装在所述管柱本体的末端，所述压差滑套上设置有注入孔，所述扩张式封隔器套装在所述管柱本体的外壁上。

本发明的技术效果在于：

1)本发明采用复合式自适应控水装置，根据油藏储量自动调节油流入量的大小，实现自调节式控水、稳油生产；复合式自适应控水装置在中心生产管柱上的数量及安放位置由控水软件计算后确定；以便更好地适应不同地层的生产要求；

2)本发明采用具有触变性、高持压能力及强度的化学堵剂，实现水平井出水部位化学堵剂的定向分段注入，实现管柱外环空封隔及出水部位封堵，抑制水锥突进；

3)本发明施工简单，可以根据油藏控水软件计算出需要封堵的部分，精 确定位化学堵剂的注入位置，进行封隔、封堵，利用分段稳油控水管柱及化学堵剂注入管柱实现多个层位的化学封隔、局部封堵及自适应式控水、稳油生产，作业效率高、分段封堵效果好。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为本发明一实施例的方法流程图；

图2为本发明一实施例的分段稳油控水装置安装示意图；

图3为本发明一实施例的化学堵剂注入管柱结构示意图；

图4为图3的化学堵剂注入管柱工作状态图；

图5为本发明一实施例的计算模块计算结果界面图。

其中，附图标记

1 化学堵剂注入管柱

11 管柱本体

12 压差滑套

13 扩张式封隔器

2 分段稳油控水管柱

21 中心管

22 自适应控水装置

23 自膨胀封隔器

24 引鞋

3 防砂外管柱

4 水平井

5 化学封隔器

S100-S300 步骤

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：

参见图1，图1为本发明一实施例的方法流程图。本发明的分段稳油控水 方法，用于水平井4的多个层位的封堵及自适应式控水及稳油生产，采用分段稳油控水管柱2及化学堵剂注入管柱1实现化学堵剂环空封隔、地层化学封堵、复合自适应装置控水三种工艺，以解决目前油井未下入封隔器或分层不能满足要求等各种井况油井开采中的控水难题，并且可以根据油藏地质情况将三种方式灵活组合应用，实现油井的高效开采，保证油层各段产液均衡，延缓底水锥井，提高采收率，延长油井的开采寿命。包括如下步骤：

步骤S100、确定封隔位置，由控水软件根据油藏特征参数计算化学堵剂在所述水平井4的注入位置及注入量；根据油藏特征参数计算分段稳油控水管柱2(特别是自适应控水装置22与中心管21)在水平井4内的数量及预定位置。所述控水软件通过油藏、地质模型与上述控水装置、化学堵剂的特征参数，通过预置的数学模型进行模拟计算，以确定所述水平井4所需的控水装置及化学堵剂的位置与数量，以平衡地层非均质性、形成等量产液剖面并抑制水锥的形成。

步骤S200、根据步骤S100的计算结果，在所述水平井4的井壁与防砂外管柱3之间的环空内注入化学堵剂以形成化学封隔器5，实现所述防砂外管柱3与所述井壁之间的外环空封隔；

步骤S300、根据步骤S100的计算结果，在所述水平井4内安装控水装置，本实施例中即分段稳油控水管柱2，并在所述控水装置的中心管21与所述防砂外管柱3之间对应于所述化学封隔器5的位置处安装自膨胀封隔器23，以实现所述防砂外管柱3与所述中心管21之间的内环空封隔及控水限流。

其中，所述步骤S200进一步包括：

步骤S201、在所述水平井4的防砂外管柱3的筛管内下入化学堵剂注入管柱1；

步骤S202、进行化学封隔，将所述化学堵剂注入管柱1下到预定的注入位置后，向化学堵剂注入管柱1内加压，使安装在所述化学堵剂注入管柱1外壁上的扩张式封隔器13坐封，目的是防止化学堵剂挤注时，化学堵剂通过筛管上的孔进入筛管内壁。然后继续加压并打开所述化学堵剂注入管柱1末端的压差滑套12上的注入孔，向所述化学堵剂注入管柱1内注入化学堵剂，所述化学堵剂通过所述注入孔及所述筛管上的孔进入所述筛管与所述井壁的环空，凝固后形成化学封隔器5，实现所述防砂外管柱3与所述井壁之间的外环 空封隔；

步骤S203、卸压，所述扩张式封隔器13收缩，所述压差滑套12关闭，所述化学堵剂注入管柱1与所述筛管的内壁脱离，将所述化学堵剂注入管柱1上提，以备进行下一个封隔位置的化学堵剂挤注；

步骤S204、重复步骤S202及S203，直至所有预定的封隔位置均完成所述防砂外管柱3与所述井壁之间的外环空封隔；

步骤S205、提出所述化学堵剂注入管柱1，化学堵剂挤注完毕后，关闭所述压差滑套12并解封所述扩张式封隔器13，提出所述化学堵剂注入管柱1。

进行筛管外环空封隔时，先将化学堵剂注入管柱1下入至预定位置，向管柱内加压，在需要挤注堵剂的位置坐封扩张式封隔器13，继续加压，当压力达到既定值，压差滑套12打开，压差滑套12上的化学药剂挤注孔打开，向管柱内注入化学堵剂，化学堵剂经过压差滑套12上的孔及筛管上的孔注入至筛管与井壁环空(由于在化学堵剂挤注位置的筛管内侧已坐封扩张式封隔器13，化学堵剂不会进入筛管内，只挤注在筛管与井壁环空)，当挤注量达到已计算量时，停止挤注，候凝，化学封隔器5坐封在筛管与井壁环空，形成环空封隔。关闭压差滑套12，释放压力，扩张式封隔器13收缩，将管柱上提，进行第二个位置化学堵剂的注入，具体注入过程同上，其它层段的挤注方法与此相同。化学堵剂挤注完毕后，提出化学堵剂注入管柱1，下入分段稳油控水管柱2，实现筛管内环空封隔与分段控水。

所述步骤S300进一步包括：

步骤S301、按照步骤S100计算的所述预定位置设置所述控水装置即分段稳油控水管柱2；

步骤S302、将所述分段稳油控水管柱2下入所述水平井4的预定位置处，以实现所述防砂外管柱3与所述控水装置的中心管21内环空封隔及控水限流。

参见图2，图2为本发明一实施例的分段稳油控水装置安装示意图。本发明的分段稳油控水装置包括：

计算模块，根据油藏地质特征参数计算化学堵剂在所述水平井4的注入位置及注入量；根据油藏特征参数计算控水装置的自适应控水装置22在水平井4内的数量及预定位置；通过油藏、地质等模型与控水装置、化学堵剂等的具体结构特征，在实际投产前进行模拟计算，以便布置控水装置及化学堵剂的位 置与数量，以实现平衡地层非均质性、形成等量产液剖面的目的，从而抑制了水锥的形成。参见图5，图5为本发明一实施例的计算模块计算结果界面图。该技术模块对复合式自适应控水装置22在管柱的布置数量及位置进行计算，以实现高产井流量大，低产井流量小的自调节作用；对化学封隔器5的注入位置及数量进行计算，实现不同出水层段的有效封堵。

化学堵剂注入管柱1，用于在所述水平井4的井壁与防砂外管柱3之间的环空内注入化学堵剂以形成化学封隔器5，实现所述防砂外管柱3与所述井壁之间的外环空封隔；化学堵剂优选具有触变性好，形状稳定性及抗窜性强的化学材料。由化学堵剂注入管柱1注入，然后通过筛管(或打孔管)上的孔流到筛管(或打孔管)与井壁环空，形成稳定凝胶体的化学封隔器5，实现环空分段封隔堵水作用。

分段稳油控水管柱2，安装在所述水平井4的防砂外管柱3内，包括中心管21、自适应控水装置22、自膨胀封隔器23和引鞋24，所述自适应控水装置22安装在所述中心管21内，所述引鞋24安装在所述中心管21的末端，所述自膨胀封隔器23套装在所述中心管21的外壁上，用于实现所述防砂外管柱3与所述中心管21之间的内环空封隔及控水限流。自膨胀封隔器23，设置在出水较多的层段，坐封于防砂外管柱3(图中以顶部封隔器悬挂筛管为例，其中防砂外管柱3上的筛管也可以为打孔管与盲管组合管柱)与中心管21环空中需要挤注堵剂的位置。化学堵剂一般在两个自膨胀封隔器23之间封隔的层段进行挤注。自膨胀封隔器23不需要送入工具送入，下入井筒内预定位置后，遇液自行膨胀，实现化学堵剂挤注位置的封堵、筛管与中心生产管柱环空的封隔。

其中防砂外管柱3为顶部封隔器悬挂防砂筛管(本实施例以防砂筛管为例，也可以是打孔管与盲管的组合管柱)。根据控水模块的计算，将复合式自适应控水装置22设置在分段稳油控水管柱2的相应位置，在含水量较多的生产层段，地层流体经筛管过滤后，流至筛管与中心管21环空，流体经复合式自适应控水装置22的再次过滤后，流入流量控制器，流量控制器根据油藏特征进行流量的控制，使高产井流入内管柱的流量多，低产井流入内管柱的流量少。经过流量控制器后，流体继续在中心管21与外护套间流动，流至自适应调节器，自适应调节器根据油、水粘度不同，进行选择性限流，使渗透性好的 水流过粘度选择器，大部分油积在粘度选择器的前端，油压使粘度选择器移动，露出中心管21上的油流槽，油流入中心管21柱中，水则继续前移，经过水流限速器的层层阻挡后，经小孔流入中心管21中。复合式自适应控水装置22可以根据地层流体的特征进行自适应调节，不会因地层流体情况发生变化而失去控水效果。

复合式自适应控水装置22根据控水模块的计算结果在中心管21柱上进行数量与具体位置的设置；化学堵剂的注入量及注入位置根据油藏特征及软件的计算结果确定；自膨胀封隔器23在工艺管柱上的安装位置根据既定化学封隔器5的封堵位置而定；引鞋24设置在管柱的底部，引导管柱顺利下入井筒内。

参见图3及图4，图3为本发明一实施例的化学堵剂注入管柱结构示意图，图4为图3的化学堵剂注入管柱工作状态图。所述化学堵剂注入管柱1包括管柱本体11、压差滑套12和扩张式封隔器13，所述压差滑套12安装在所述管柱本体11的末端，所述压差滑套12上设置有注入孔，为化学堵剂流出孔，所述扩张式封隔器13套装在所述管柱本体11的外壁上。扩张式封隔器13通过液压控制膨胀，实现封隔，释放压力，扩张式封隔器13收缩，便于化学填剂注入完成后取出化学堵剂注入管柱1。

在筛管(本实施例以筛管为例，也可以是打孔管与盲管的组合管柱)与井壁之间注入化学堵剂，将环空形成化学封隔。化学堵剂充填在井壁与筛管的环空，形成具有一定强度的段塞，将环空进行封隔，成为环空封隔工艺的化学封隔器5。化学堵剂具有良好的触变性，能够快速形成网架结构；具有较高的界面胶结强度、形状稳定性、承压能力、抗窜强度。挤注化学堵剂坐封在易产生水锥或有产生水锥倾向的位置。化学堵剂注入至筛管与井壁环空，形成轴向封隔；化学堵剂亦可通过管柱挤注在需要封堵的位置，实现局部封堵和分段。

将化学堵剂注入管柱1下入至井筒底部既定位置，清洗管柱后，向管柱内加压，使扩张式封隔器13坐封在注入管柱与筛管之间的环空，继续加压，打开压差滑套12，在扩张式封隔器13封隔位置注入化学堵剂，向注入管柱内加入化学堵剂，化学堵剂经过压差滑套12上的孔及筛管上的孔至筛管与井壁环空，注入预定的量后，候凝，完成第一个层段的化学封隔；关闭压差滑套12，释放压力，扩张式封隔器13收缩，将注入管柱缓慢上提，至第二个化学堵剂注入位置，加压，使扩张式封隔器13再次膨胀，封隔注入管柱与筛管环空， 继续加压，打开压差滑套12，在扩张式封隔器13坐封位置注入化学堵剂，实现第二个层段的化学封隔；同理，实现其它层段的化学封隔，所封堵层位数不受限制，化学封隔器5的注入数量及位置根据油藏特征确定。注入完毕后，将化学堵剂注入管柱1提出。化学堵剂挤注完成后，即实现了筛管与井壁之间环空的有效封隔。

化学堵剂注入管柱1提出后，下入分段稳油控水管柱2，在管柱下入过程中，根据油藏特征及控水软件的计算结果，将管柱下入在既定位置；注入清洗液，循环洗井。在化学堵剂注入位置坐封自膨胀封隔器23，实现化学堵剂的保护及封堵，分段稳油控水管柱2上的复合式自适应控水装置22，实现限水、稳油生产。

本发明利用分段稳油控水管柱2及化学堵剂注入管柱1实现化学堵剂环空封隔、化学封堵、复合自适应装置控水三种控水工艺，从而实现环空注聚分段，自适应式控水、稳油的分段控水生产，达到抑制水锥，平衡地层压力，防止环空串流的目的。本实施例中，将自膨胀封隔器23的坐封位置与化学封隔器5的坐封位置对应，防止化学堵剂注入时流入防砂外管柱以内。

本发明针对不同类型的生产井采用复合式自适应控水装置22、化学堵剂封隔工艺以及相应的控水软件，利用化学堵剂进行筛管外环空分段封隔或局部高产水段封堵，利用复合式自适应控水装置22进行自适应式流量调节，抑制储层水锥进，实现控水、稳油生产。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。