一种小直径分层防砂注水全井反洗井一体化管柱的制作方法

[0001]
本实用新型涉及油田开采井下工艺管柱技术领域，具体地说是一种小直径分层防砂注水全井反洗井一体化管柱。


背景技术：

[0002]
疏松砂岩油藏是油田开发的主力，在开发中存在储层疏松、易出砂、单井钻遇层多、层间物性差异大等开发难点，分层防砂分层注水工艺技术是保持这类油藏地层能量的一种主要技术手段。目前机械分层防砂分层注水工艺技术主要应用于海上油田，由于其生产套管是7in及以上尺寸的生产套管，井眼尺寸相对较大，主要采用分层挂滤防砂后，再下入匹配的分层注水管柱，可以实现分层防砂、分层注水以及全井反洗井。但对于小直径生产套管(5-1/2in及以下)条件，若采用这种内外双管结构，以5-1/2in套管井为例，其套管内径通常为通常为两种，防砂筛管最大可采用3-1/2intbg基管，其基管接箍外径内通径为76mm；然而为保障测调配水，现有的配水器外径通常为其外径均大于适合于该套管尺寸可用最大筛管的内径。申请号为201811006392.7的专利申请“一种分层防砂分层注水一体化管柱及其下入”公开了一趟管柱实现分层防砂和分层注水两个功能的工艺管柱，但在此专利申请中，当注水井由于测调、停注、反洗井等工序后，由于地层压力波动易激励地层返吐出砂，砂埋防砂筛管与套管环空，反洗井液流通道会被返吐砂堵塞，无法实现注水工艺需要的定期全井反洗井功能；且配水器与筛管直接串联一体，筛管采用夹壁环空结构，筛管外径大，也无法满足这类小直径生产套管的分层防砂分层注水及全井反洗井要求。申请号为201810883804.9的专利申请“一种一趟管柱分层防砂注水反洗装置及方法”，公开了一趟管柱实现分层防砂注水及反洗井三个功能的工艺管柱，但在此专利申请中，配水器放在筛管内，目的是便于后期可以单独检修注水管柱，但在小直径套管井条件下，如前所述，现有配水器无法放入适合于小套管内的内径较小筛管或油管内，更无法在分层机械防砂后能单独检修分层注水管柱；同时，该专利技术采用多段的打孔筛管，目的是为了坐封防砂外管柱的顶部悬挂封以及各级分层封隔器，但在反洗井时，顶部打孔筛管却成为反洗井循环的近道，只能实现注水管柱油管段的反洗井，分层注水管柱段难以有效反洗井。
[0003]
因此，目前，对于以小直径生产套管为主开采的陆地油田，受井眼尺寸小与现有配水器外径大的局限，一般采用不防砂直接下入分层注水管柱，或者采取化学防砂之后，再下入分层注水管柱进行分层注水的方法，而化学防砂对于多层长井段井的防砂效果欠佳，且在大排量注水的冲刷下，防砂有效期较短，导致在测调、停注或反洗井时，地层出砂，砂埋注水管柱的情况，无法长效注水，作业频次多，作业量大，成本高。


技术实现要素：

[0004]
为了解决这一难题，本申请提出一种小直径分层防砂注水全井反洗井一体化管柱，可以实现一趟管柱分层防砂、分层注水、全井反洗井的工艺，以满足小直径套管井的有
效、长效分层注水的需求。
[0005]
本实用新型采用的技术方案是：
[0006]
一种小直径分层防砂注水全井反洗井一体化管柱，以每个油层为一个子系统，每个子系统包括生产套管、设于所述生产套管内部的顶部扩张式封隔器和底部扩张式封隔器、以及所述的顶部扩张式封隔器和底部扩张式封隔器之间的防砂注水反洗井单元，所述防砂注水反洗井单元包括内层注水管柱和设于所述内层注水管柱外部的外层防砂管柱；所述子系统逐层叠加以实现所述一体化管柱的多层分层防砂注水，每个子系统之间共用一个扩张式封隔器；最底层所述子系统的底部扩张式封隔器下端依次连接反洗井阀、打孔筛管和丝堵；
[0007]
所述外层防砂管柱包括从上到下依次连接的配水器套筒、第一挡砂封隔器、防砂筛管、第二挡砂封隔器、盲管、反洗井出水管和密封筒；所述配水器套筒侧壁上开设反洗井进水孔，所述反洗井出水管的管壁上开设反洗井出水孔；每个子系统中的所述顶部扩张式封隔器下端侧壁的轴向剖面均为y形分叉结构，所述外层防砂管柱上部与所述y形分叉结构的外侧分支连接，所述外层防砂管柱下部与底部扩张式封隔器连接。
[0008]
各层子系统顶部扩张式封隔器下端侧壁的轴向剖面设置为y形分叉结构，使其将外层防砂管柱与内层注水管柱连接为一个整体，使外层防砂管柱与内层注水管柱之间形成注水或反洗井的通道；通过设置配水器套筒和反洗井出水管，且其侧壁分别开设进水孔和出水孔，从而为反洗井循环液在全井进行反洗提供了通道，第一挡砂封隔器和第二挡砂封隔器具有自动坐封功能，反洗循环液只能进入外层防砂管柱与内层注水管柱之间的环空以及各层扩张式封隔器与生产套管壁之间的环空，并且只能通过设置于生产套管底部的打孔筛管才可以进入油管返出，因此，即使油层返吐出砂，也能实现全井的反洗井；将每层子系统逐层叠加即可实现所述一体化管柱的多层分层防砂注水。
[0009]
优选地，所述内层注水管柱包括从上到下依次连接的配水器、内油管和密插，所述配水器与所述扩张式封隔器下端的y形分叉结构的内侧分支固定连接，且容置于所述配水器套筒内部，所述配水器外壁与所述配水器套筒内壁之间设有环空，所述密插插入所述密封筒内。
[0010]
优选地，所述配水器套筒上部的内径均大于所述第一挡砂封、防砂筛管、第二挡砂封隔器、盲管、反洗井出水管和密封筒的内径，便于容置配水器；所述配水器套筒下部内径小于上部内径，便于与第一挡砂封隔器通过油管扣连接。
[0011]
配水器容置于内径较大的配水器套筒上部内，配水器外壁与配水器套筒内壁之间设有环空通道供流体通过，而第一挡砂封隔器、防砂筛管、第二挡砂封隔器与直径较大的配水器位置错开设置，使得第一挡砂封隔器、防砂筛管、第二挡砂封隔器可以不受配水器直径大的限制，从而设置为较小的直径，且不影响流体通过，有效地减小了工艺管柱的整体直径，解决了在小直径套管井内反洗井所需的内外同心双层管柱排列与现有配水器外径大的矛盾，从而满足了小直径套管井内的分层注水、分层防砂和全井反洗井。
[0012]
优选地，所述防砂筛管的上方和下方分别设有第一挡砂封隔器和第二挡砂封隔器，所述第一挡砂封隔器位于对应油层的上方，所述第二挡砂封隔器位于对应油层的下方；所述第一挡砂封隔器上端连接配水器套筒，所述配水器套筒侧壁开设反洗井进水孔，所述第二挡砂封隔器与密封筒之间设有反洗井出水管。
[0013]
本实用新型所提供的一种小直径分层防砂注水全井反洗井一体化管柱，通过将各层顶部扩张式封隔器下端设置为y形分叉结构，从而将外层防砂管柱与内层注水管柱连接为一个整体，且通过设置配水器套筒与反洗水出水管为反洗井循环液提供了反洗井通道，即使油层返吐出砂，也能实现全井反洗井；通过配水器套筒的内径设计与位置排布，有效减小了工艺管柱的整体直径，从而满足了小直径套管井的注水需求；每个分层防砂注水反洗井单元均具有独立的注水通道与反洗井通道，根据油层需要将各层子系统逐层叠加即可实现多层分层注水、分层防砂、全井反洗井，结构简单，实施方便，可靠性高。本实用新型所提供的一种小直径分层防砂注水全井反洗井一体化管柱，可以一趟管柱实现小直径(5-1/2in及以下)生产套管的机械分层防砂、分层注水与全井反洗井功能，满足了分得开，防得住，注得准，洗得通的多层砂岩油藏的长效注水技术要求；对于大直径生产套管的需要，只需相应增加各管柱的尺寸即可。
附图说明
[0014]
图1为本实用新型的结构示意图；
[0015]
图2为本实用新型的一体化管柱在注水时的流体流向示意图；
[0016]
图3为本实用新型的一体化管柱在全井反洗井时的流体流向示意图；
[0017]
图4为本实用新型中顶部扩张式封隔器与配水器套筒的结构示意图。
[0018]
附图标记：1、生产套管；2、油管；3-1、上层扩张式封隔器；3-11、y形分叉结构外侧分支；3-12、y形分叉结构内侧分支；4-1、上层配水器套筒；4-11、上层进水孔；5-1、上层第一挡砂封隔器；6-1、上层防砂筛管；7-1、上层油层；8-1、上层第二挡砂封隔器；9-1、上层盲管；10-1、上层反洗井出水管；10-11、上层出水孔；11-1、上层密封筒；12-1、中部扩张式封隔器；12-11、y形分叉结构外侧分支；12-12、y形分叉结构内侧分支；4-2、底层配水器套筒；4-21、底层进水孔；5-2、底层第一挡砂封隔器；6-2、底层防砂筛管；7-2、底层油层；8-2、底层第二挡砂封隔器；9-2、底层盲管；10-2、底层反洗井出水管；10-21、底层出水孔；11-2、底层密封筒；12-2、底层底部扩张式封隔器；13-1、上层配水器；14-1、上层内油管；15-1、上层密插；13-2、底层配水器；14-2、底层内油管；15-2、底层密插；16、反洗井阀；17、打孔筛管；18、丝堵。
具体实施方式
[0019]
为了使本领域技术人员能够更好的理解本实用新型，下面结合具体实施方式和附图对本实用新型作进一步的详细说明。
[0020]
一种小直径分层防砂注水全井反洗井一体化管柱，以每个油层为一个子系统，每个子系统包括生产套管1、设于所述生产套管1内部的顶部扩张式封隔器和底部扩张式封隔器、以及所述的顶部扩张式封隔器和底部扩张式封隔器之间的防砂注水反洗井单元，所述防砂注水反洗井单元包括内层注水管柱和设于所述内层注水管柱外部的外层防砂管柱；所述子系统逐层叠加以实现所述一体化管柱的多层分层防砂注水，每个子系统之间共用一个扩张式封隔器。
[0021]
本实施例所提供的一种小直径分层防砂注水全井反洗井一体化管柱，如图1-3所示，包括生产套管1、设于所述生产套管1内部的上层子系统与底层子系统；上层子系统与底
层子系统均分别包括内层注水管柱和套设于所述内层注水管柱外部的外层防砂管柱；
[0022]
所述外层防砂管柱包括从上到下依次连接的上层顶部扩张式封隔器3-1、上层配水器套筒4-1、上层第一挡砂封隔器5-1、上层防砂筛管6-1、上层第二挡砂封隔器8-1、上层盲管9-1、上层反洗井出水管10-1、上层密封筒11-1、上层子系统与底层子系统共用的中部扩张式封隔器12-1、底层配水器套筒4-2、底层第一挡砂封隔器5-2、底层防砂筛管6-2、底层第二挡砂封隔器8-2、底层盲管9-2、底层反洗井出水管10-2、底层密封筒11-2和底层底部扩张式封隔器12-2；各层子系统所述第一挡砂封隔器、防砂筛管和第二挡砂封隔器之间均通过油管扣连接。
[0023]
所述上层扩张式封隔器3-1的下端侧壁的轴向剖面为y形分叉结构，所述上层配水器套筒4-1与上层扩张式封隔器3-1的y形分叉结构的外侧分支3-11连接；所述中部扩张式封隔器12-1的下端侧壁的轴向剖面为y形分叉结构，所述底层配水器套筒4-2与中部扩张式封隔器12-1的y形分叉结构的外侧分支12-11连接；所述上层配水器套筒4-1和底层配水器套筒4-2侧壁上分别开设上层进水孔4-11、下层进水孔4-21；所述上层反洗井出水管10-1与底层反洗井出水管10-2的管壁上分别开设上层出水孔10-11、下层出水孔10-21。
[0024]
各层子系统所述防砂筛管的上方和下方分别设有第一挡砂封隔器和第二挡砂封隔器，所述第一挡砂封隔器位于对应油层的上方，所述第二挡砂封隔器位于对应油层的下方；所述第一挡砂封隔器上端连接配水器套筒，所述配水器套筒侧壁开设反洗井进水孔，所述第二挡砂封隔器与密封筒之间设有反洗井出水管。
[0025]
所述上层内层注水管柱包括从上到下依次连接的上层配水器13-1、上层内油管14-1和上层密插15-1，所述底层内层注水管柱包括从上到下依次连接的底层配水器13-2、底层内油管14-2和底层密插15-2。
[0026]
所述上层配水器13-1与所述上层扩张式封隔器3-1下端的y形分叉结构的内侧分支3-12固定连接，且容置于所述上层配水器套筒4-1内部，所述上层配水器13-1外壁与所述上层配水器套筒4-1内壁之间设有环空，所述上层密插15-1插入所述上层密封筒11-1内；所述底层配水器13-2与所述中部扩张式封隔器12-1下端的y形分叉结构的内侧分支12-12固定连接，且容置于所述底层配水器套筒4-2内部，所述底层配水器13-2外壁与所述底层配水器套筒4-2内壁之间设有环空，所述底层密插15-2插入所述底层密封筒11-2内；底层底部扩张式封隔器12-2下端依次连接反洗井阀16、打孔筛管17和丝堵18。
[0027]
为了适应小直径套管井的需求，本实施例中，所述各层子系统的配水器套筒上部的内径均大于所述第一挡砂封、防砂筛管、第二挡砂封隔器、盲管、反洗井出水管和密封筒的内径，便于容置配水器；所述配水器套筒下部内径小于上部内径，便于与第一挡砂封隔器通过油管扣连接。本实用新型中这样的设计，使配水器容置于外径较大的配水器套筒内，配水器外壁与配水器套筒内壁之间设有环空通道供流体通过，而第一挡砂封隔器、防砂筛管、第二挡砂封隔器与直径较大的配水器位置错开设置，使得第一挡砂封隔器、防砂筛管、第二挡砂封隔器可以不受配水器直径大的限制，从而设置为较小的直径，且不影响流体通过，有效地减小了工艺管柱的整体直径，解决了在小直径套管井内反洗井所需的内外同心双层管柱排列与现有配水器外径大的矛盾，从而满足了小直径套管井内的分层注水、分层防砂和全井反洗井。
[0028]
采用上述的一种小直径分层防砂注水全井反洗井一体化管柱进行分层防砂注水
全井反洗井的方法包括以下步骤：
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a.管柱下入
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底层子系统的外层防砂管柱下入：从下到上依次将丝堵18、打孔筛管17、反洗井阀16，以及底层底部扩张式封隔器12-2、底层密封筒11-2、底层反洗井出水管10-2、底层盲管9-2、底层第二挡砂封隔器8-2、底层防砂筛管6-2、底层第一挡砂封隔器5-2、底层配水器套筒4-2的外层防砂管柱连接下入，然后将下入的管柱用吊卡固定于井口；底层子系统的内层注水管柱下入：从下到上依次将底层密插15-2、底层内油管14-2、底层配水器13-2连接下入，然后下入中部扩张式封隔器12-1，底层配水器13-2与中部扩张式封隔器12-1下端y形分叉结构的内侧分支12-12通过油管扣连接以后，底层配水器套筒4-2上端与中部扩张式封隔器12-1下端y形分叉结构的外侧分支12-11通过油管扣连接，由此形成底层的内层注水管柱与外层防砂管柱的顶部密封；同时，底层密插15-2插入底层密封筒11-2内，形成底层内层注水管柱与外层防砂管柱的底部密封；
[0031]
上层子系统的外层防砂管柱下入：上层子系统与底层子系统共用一个扩张式封隔器，即中部扩张式封隔器12-1，将中部扩张式封隔器12-1上端与上层外层防砂管柱连接：从下到上依次将上层密封筒11-1、上层反洗井出水管10-1、上层盲管9-1、上层第二挡砂封隔器8-1、上层防砂筛管6-1、上层第一挡砂封隔器5-1、上层配水器套筒4-1连接后，将下入的管柱用吊卡固定于井口；上层子系统的内层注水管柱下入：从下到上依次将上层密插15-1、上层内油管14-1、上层配水器13-1连接下入，然后下入上层顶部扩张式封隔器3-1，上层配水器13-1与上层顶部扩张式封隔器3-1下端y形分叉结构的内侧分支3-12通过油管扣连接以后，上层配水器套筒4-1上端与上层顶部扩张式封隔器3-1下端y形分叉结构的外侧分支3-11通过油管扣连接，由此形成上层的内层注水管柱与外层防砂管柱的顶部密封；同时，上层密插15-1插入上层密封筒11-1内，形成上层内层注水管柱与外层防砂管柱的底部密封；
[0032]
当油层为两层以上时，则重复上述步骤，将与油层对应层数的子系统逐层叠加，以实现多层油层的分层注水；
[0033]
将最上层子系统中的顶部扩张式封隔器3-1上端与油管2连接，通过油管2将管柱下入生产套管内对应的油层位置。
[0034]
b.分层防砂：每个油层对应的第一挡砂封隔器、第二挡砂封隔器与防砂筛管在生产套管内壁形成独立的挡砂防砂屏障，形成分层防砂；
[0035]
c.分层注水：注入水通过油管进入小直径分层防砂注水全井反洗井一体化管柱的内层管柱内部，经上层顶部扩张式封隔器3-1向管柱内注水，在液压作用下，每个子系统中的扩张式封隔器坐封对各层实现分层封隔，注入水经上层配水器13-1调配，进入上层子系统中的外层防砂管柱与内层注水管柱之间的环空，经上层防砂筛管6-1，注入上层油层7-1；注入水经底层配水器13-2调配，进入底层子系统中的外层防砂管柱与内层注水管柱之间的环空，经底层防砂筛管6-2，注入底层油层7-2；
[0036]
d.全井反洗井：停止注水后，每个子系统中的扩张式封隔器胶筒回缩解封，每个子系统中的挡砂封隔器具有自动密封功能，此时仍然有效密封，反洗井循环液通过油管2与生产套管1之间的环空进入上层子系统，通过上层配水器套筒4-1上的进水孔4-11进入外层防砂管柱与内层注水管柱之间的环空，流经上层反洗井出水管10-1上的出水孔10-11，通过上层子系统与底层子系统共用的中部扩张式封隔器12-1与生产套管1之间的环空进入底层子
系统，通过底层配水器套筒4-2上的进水孔4-21，进入下层外层防砂管柱与内层注水管柱之间的环空，流经底层反洗井出水管10-2上的出水孔10-21、底层底部扩张式封隔器12-2与生产套管之间的环空到达注水管柱底部，经打孔筛管17、反洗井阀16进入内油管，最后由油管2返出，完成全井反洗井。
[0037]
以上对本实用新型所提供的一种小直径分层防砂注水全井反洗井一体化管柱进行了详细的介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法和中心思想。应当指出，对于本技术领域的一般技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。