专利名称：套管外存在窜槽的油气井的控流过滤器管柱分段控流方法
技术领域：
本发明涉及一种油气井技术，特别涉及一种对射孔井中套管外存在窜槽的油气井
的控流过滤器管柱分段控流方法。这里的油气井是指油气田开发中广义的生产井，包括油 井、气井、天然气井、注入井等。
背景技术：
在油气井生产过程中，无论是直井、斜井还是水平井，由于油藏的非均质特性，都 需要将油气井封隔成多个相对独立的区域来进行生产。这里的油气井生产包括油气井流体 的产出和注入，如石油开采，或者，如在生产过程中向地层注入水，汽，提高油田采收率的化 学剂生产等，还包括一些作业过程中向地层注酸液等。 将油气井封隔成多个相对独立的区域来进行生产通常采用分段控制流量的装置 和将油气井的生产段沿油气井轴向分隔成几个流动单元的装置相结合的方法，如控流过滤 器管柱加封隔器的方法。 我们知道，下入套管的油气井中，套管和井壁之间存在环空，如果环空不进行有效
的封隔，渗入到环空内的地层流体在环空中就会形成轴向窜流。为了杜绝地层流体在套管
和井壁之间的环空内的轴向窜流，现在采用注水泥将该环空进行固封，简称固井。 油气井固井注水泥作业主要目的就是防止油气井生产过程中地层流体在套管外
环空内的轴向窜流。 有很多原因使得油气井固井质量不好，套管外存在流体可以窜流的通道，对水平 井一个固井质量不好的重要原因是固井过程中水泥浆下沉导致水泥环上部空缺，窜流通道 的存在严重地影响水泥封隔效果。套管外存在的流体可以窜流的通道简称为窜槽。
如图l所示，为套管外存在窜槽射孔井结构。图1中1为油气井井壁，2为套管，3 为套管与井壁之间的水泥环，4为悬挂套管的悬挂封隔器，5是套管外存在未填入水泥的空 缺形成窜流通道。称为窜槽)，6为射孔孔道。如图l所示，如果在射孔孔道6-l对应地层 出水，水沿箭头方向流到射孔孔道6-l。之后，水通过射孔孔道6-l进入窜槽5内，在窜槽内 沿箭头方向窜流，流到射孔孔道6-2，通过射孔孔道6-2进入套管2内，破坏了水泥环的封隔 效果。 如图2所示，为了实现控流，采用在套管内通过下入管柱下入一个控流过滤器管 柱7的方法，控流过滤器管柱上部设置有悬挂控流过滤器管柱的悬挂封隔器9，控流过滤器 管柱上部是指控流过滤器管柱靠近井口 一端，控流过滤器管柱上设置有控流过滤器8，然后 采用封隔器10对控流过滤器管柱和套管之间的环空进行分段封隔。由于射孔和窜槽的存 在，如图2所示，如果在射孔孔道6-1中出水，地层中的水通过射孔孔道6-l进入窜槽5内， 在窜槽内形成轴向窜流，流到射孔孔道6-2，通过射孔孔道6-2进入套管2内，套管内的控流 过滤器8-1和控流过滤器8-2处都进入了水，水从控流过滤器8-1和控流过滤器8-2处都 可以进入，破坏了封隔器10的封隔效果。 所以，目前大量使用的封隔器加控 过滤器管柱分段控流方法不能适用于套管外存在窜槽的油气井。
发明内容
本发明需要解决的技术问题就在于克服套管外存在窜槽的油气井通过控流过滤
器管柱加封隔器难以实现分段控流的缺陷，提供一种套管外存在窜槽的油气井的控流过滤 器管柱分段控流方法，它利用防窜流封隔颗粒低流速下便于移动的特性，可以容易地将套 管外窜槽填充满，大大限制窜槽中的窜流，同时大大限制控流过滤器管柱和套管之间环空 中的窜流，达到对套管外存在窜槽的油气井的控流过滤器管柱分段控流的目的。为解决上述问题，本发明采用如下技术方案 本发明一种套管外存在窜槽的油气井的控流过滤器管柱分段控流方法，套管外存 在窜槽的油气井包括油气井井壁，油气井内下有套管，套管与井壁之间填充有水泥环，套管 外存在未填入水泥的空缺形成窜流通道，称为窜槽，自套管向地层射有多个穿透套管、水泥 环、窜槽而进入地层的射孔孔道； 所述控流过滤器管柱分段控流方法包括下列步骤 1)、在套管内通过下入管柱下入一个控流过滤器管柱，所述控流过滤器管柱上设 置有控流过滤器，控流过滤器管柱和套管之间形成一个环空； 2)、向控流过滤器管柱和套管之间的环空内注入携带防窜流封隔颗粒的携粒液； 携粒液携带防窜流封隔颗粒进入控流过滤器管柱和套管之间的环空内，并由射孔孔道进入 套管外窜槽内，防窜流封隔颗粒同时在控流过滤器管柱和套管之间的环空及套管外窜槽内 堆积、填充并充满控流过滤器管柱和套管之间的环空及套管外窜槽，一部分携粒液进入控 流过滤器管柱并返回地面，还有一部分携粒液通过井壁渗入地层；
3)、封闭控流过滤器管柱上部和套管之间的环空； 4)、脱开连接控流过滤器管柱的下入管柱，形成在控流过滤器管柱和套管之间的
环空内及套管外窜槽内同时填充满防窜流封隔颗粒的完井结构。 优选的，所述携带防窜流封隔颗粒的携粒液为水或水溶液。 优选的，所述防窜流封隔颗粒为平均粒径为0. 05-1. 0mm、密度为0. 8_1. 4g/cm3的 高分子聚合物颗粒。 优选的，所述防窜流封隔颗粒为平均粒径为0. 1-0. 5mm、密度为0. 94_1. 06g/cm3的 高分子聚合物颗粒。 优选的，所述防窜流封隔颗粒为平均粒径为O. 1-0. 5mm、密度为0. 90-0. 98g/cm3的 高密度聚乙烯颗粒。 优选的，所述防窜流封隔颗粒为平均粒径为0. 05-1. Omm、密度为0. 96-1. 06g/cm3 的苯乙烯和二乙烯苯交联共聚物颗粒。 优选的，所述防窜流封隔颗粒为平均粒径为0. 05-1. Omm、密度为0. 8-1. 2g/cm3的 聚丙烯和聚氯乙烯高分子聚合物颗粒。 本发明所述颗粒密度为颗粒真实密度，不是颗粒堆积密度。 本发明利用水或水溶液作为携粒液携带防窜流封隔颗粒，携粒液的密度为lg/cm3 左右，因而，本发明选择密度和携粒液接近的高分子聚合物颗粒作为防窜流封隔颗粒，这样 携粒液就可以很容易地携带防窜流封隔颗粒填充到控流过滤器管柱和套管之间的环空及套管外窜槽内，防窜流封隔颗粒同时在控流过滤器管柱和套管之间的环空及套管外窜槽内 堆积、填充并充满控流过滤器管柱和套管之间的环空及套管外窜槽，一部分携粒液进入控 流过滤器管柱并返回地面，还有一部分携粒液通过井壁渗入地层；最终形成在控流过滤器 管柱和套管之间的环空内及套管外窜槽内同时填充满防窜流封隔颗粒的完井结构。防窜流 封隔颗粒充填紧实，几乎没有窜槽。结合控流过滤器管柱可有效地将油气井封隔成多个相 对独立的区域来进行生产，达到分段流量控制目的，便于流量分段管理，对油气井生产带来 好的效果，如提高油气井生产效率等。 而且，即使窜槽和控流过滤器管柱与套管之间的环空没有填充紧实，生产中液体 很小流量的轴向窜流就会带动防窜流封隔颗粒产生移动，往窜流方向堆积并堆积满窜槽和 控流过滤器管柱和套管之间的环空从而达到很好的防窜流封隔效果，结合控流过滤器管柱 实现油气井控流过滤器管柱分段控流目的。 地层流体在防窜流封隔颗粒堆积而成的介质中的流动是一种渗流。根据渗流力学 原理，渗流阻力的大小与渗流路程成正比，与渗流面积成反比。由于防窜流封隔颗粒在该环 空和窜槽中的堆积体厚度薄、断面小、轴向长度大，地层流体在该防窜流封隔颗粒堆积体中 沿油气井轴向窜流的流动阻力很大；而沿油气井径向流动面积大、距离短、流动阻力很小。 沿油气井轴向流动数米至数十米的流动阻力比沿油气井径向流动几厘米的流动阻力要大 几百倍甚至上千倍，沿油气井轴向流动和沿油气井径向流动的流动阻力的巨大差异，导致 在相同压差作用下，沿油气井轴向流动的流量远远小于沿油气井径向流动的流量。这样利 用这种防窜流封隔颗粒堆积体在轴向和径向流动阻力的差异性，既能保证地层流体向沿油 气井径向流动的畅通，又限制了地层流体的沿油气井轴向的流动，起到封隔器的作用。
本发明提供了一种方便、实用的套管外存在窜槽油气井的控流过滤器管柱分段控 流方法，它可以同时实现控流过滤器管柱和套管之间的环空及套管外窜槽的封隔，封隔效 果好，结合控流过滤器管柱可以很好地实现分段控流，提高油田生产效率，满足实际油田生 产要求。 本发明方法简单、实用，防窜流封隔颗粒填充结实，达到了良好的封隔效果，结合 控流过滤器管柱，可以很好地实现分段控流。
图1为本发明背景技术所述射孔井水泥环窜槽结构示意图。 图2为本发明背景技术所述射孔井水泥环窜槽破坏控流过滤器管柱加封隔器来 分段控流的示意图。 图3为本发明实施例1所述套管外存在窜槽的油气井的控流过滤器管柱分段控流 方法过程中，充填防窜流封隔颗粒时携粒液流动示意图。 图4为本发明套管外存在窜槽的油气井的控流过滤器管柱分段控流方法完井结 构示意图。
具体实施方式
实施例1 如图1所示，为存在水泥环窜槽的射孔井结构。图1中1为油气井井壁，2为套管，3为套管与井壁之间的水泥环，4为悬挂套管的悬挂封隔器，5是未填入水泥的空缺形成
的窜槽，6为射孔孔道。 所述封隔方法包括下列步骤 1)、在生产段的套管内通过下入管柱下入一个控流过滤器管柱7，所述控流过滤器
管柱上设置有控流过滤器8，控流过滤器管柱和套管之间形成一个环空，如图3所示。 2)、向控流过滤器管柱和套管之间的环空内注入携带防窜流封隔颗粒的携粒液；
携粒液携带防窜流封隔颗粒进入控流过滤器管柱和套管之间的环空内，并由穿透套管、水
泥环、窜槽的射孔孔道进入套管外窜槽内，防窜流封隔颗粒同时在控流过滤器管柱和套管
之间的环空及套管外窜槽内堆积、填充并充满控流过滤器管柱和套管之间的环空及套管外
窜槽，一部分滤掉防窜流封隔颗粒后的携粒液进入控流过滤器管柱并返回地面，还有一部
分携粒液通过井壁渗入地层；图3中箭头方向为携粒液的流动方向，所述携粒液为水。 4)、座封悬挂控流过滤器管柱的封隔器9，封闭控流过滤器管柱上部和套管之间的
环空； 5)、脱开连接控流过滤器管柱的下入管柱，形成在控流过滤器管柱和套管之间的 环空内及套管外窜槽内同时填充满防窜流封隔颗粒的完井结构，如图4所示。图4中ll为 已在控流过滤器管柱和套管之间的环空内及套管外窜槽内填充防窜流封隔颗粒的完井结 构图。本实施例所述防窜流封隔颗粒平均粒径为0. 1-0. 5mm、密度为0. 90-0. 98g/cm3的
高密度聚乙烯颗粒。 实施例2 本实施例所述防窜流封隔颗粒平均粒径为0. 1-0. 5mm、密度为0. 96-1. 06g/cm3的 苯乙烯和二乙烯苯交联共聚物颗粒。
其它步骤和实施例1相同。
实施例3 本实施例所述防窜流封隔颗粒平均粒径为0. 1-0. 5mm、密度为0. 97g/cm3的聚丙烯
和丁二烯高分子聚合物颗粒。 其它步骤和实施例1相同。 本发明所述的生产段是一种广义的生产段，生产段的长度范围中可能存在不能流 动的区段，如隔层，夹层，套管固井后未射孔的区段。 本发明中所述的控流过滤器管柱上有过滤段和盲段，过滤段和盲段是相间的。盲 段是壁面上没有孔的管子。盲段外的防窜流封隔颗粒环起主要的防轴向窜流的作用。盲段 的提供来源于两个方面， 一方面实际中每一个过滤器就有过滤段和盲段，盲段在过滤器两 端并带有丝扣，井上拧扣连接过滤器时，盲段是卡钳子的地方。另一种情况盲段是在两过滤
器之间加接的。对于控流过滤器管柱较长的情况，控流过滤器管柱是多个控流过滤器串接 而成的。 本发明所述的防窜流封隔颗粒优选圆形。 最后应说明的是显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并 非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做 出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中,
权利要求
一种套管外存在窜槽的油气井的控流过滤器管柱分段控流方法，套管外存在窜槽的油气井包括油气井井壁，油气井内下有套管，套管与井壁之间填充有水泥环，套管外存在未填入水泥的空缺形成窜流通道称为窜槽，自套管向地层射有多个穿透套管、水泥环、窜槽而进入地层的射孔孔道；其特征在于所述控流过滤器管柱分段控流方法包括下列步骤1)、在套管内通过下入管柱下入一个控流过滤器管柱，所述控流过滤器管柱上设置有控流过滤器，控流过滤器管柱和套管之间形成一个环空；2)、向控流过滤器管柱和套管之间的环空内注入携带防窜流封隔颗粒的携粒液；携粒液携带防窜流封隔颗粒进入控流过滤器管柱和套管之间的环空内，并由射孔孔道进入套管外窜槽内，防窜流封隔颗粒同时在控流过滤器管柱和套管之间的环空及套管外窜槽内填充、堆积并充满控流过滤器管柱和套管之间的环空及套管外窜槽；3)、封闭控流过滤器管柱上部和套管之间的环空；4)、脱开连接控流过滤器管柱的下入管柱，形成在控流过滤器管柱和套管之间的环空内及套管外窜槽内同时填充满防窜流封隔颗粒的完井结构。
2. 如权利要求1所述的套管外存在窜槽的油气井的控流过滤器管柱分段控流方法，其 特征在于所述携带防窜流封隔颗粒的携粒液为水或水溶液。
3. 如权利要求1或2所述的套管外存在窜槽的油气井的控流过滤器管柱分段控流方 法，其特征在于所述防窜流封隔颗粒为平均粒径为0. 05-1. 0mm、密度为0. 8_1. 4g/cm3的 高分子聚合物颗粒。
4. 如权利要求3所述的套管外存在窜槽的油气井的控流过滤器管柱分段控流方法，其 特征在于所述防窜流封隔颗粒为平均粒径为0. 1-0. 5mm、密度为0. 94-1. 06g/cm3的高分 子聚合物颗粒。
5. 如权利要求3所述的套管外存在窜槽的油气井的控流过滤器管柱分段控流方法，其 特征在于所述防窜流封隔颗粒为平均粒径为0. 1-0. 5mm、密度为0. 90-0. 98g/cm3的高密 度聚乙烯颗粒。
6. 如权利要求3所述的套管外存在窜槽的油气井的控流过滤器管柱分段控流方法，其 特征在于所述防窜流封隔颗粒为平均粒径为0. 05-1. Omm、密度为0. 96-1. 06g/cm3的苯乙 烯和二乙烯苯交联共聚物颗粒。
7. 如权利要求3所述的套管外存在窜槽的油气井的控流过滤器管柱分段控流方法，其 特征在于所述防窜流封隔颗粒为平均粒径为0. 05-1. Omm、密度为0. 8_1. 2g/cm3的聚丙烯 和聚氯乙烯高分子聚合物颗粒。
全文摘要
本发明公开了一种套管外存在窜槽的油气井的控流过滤器管柱分段控流方法，步骤为1)在套管内下入一个控流过滤器管柱；2)向控流过滤器管柱和套管之间的环空内注入携带防窜流封隔颗粒的携粒液；携粒液携带防窜流封隔颗粒进入控流过滤器管柱和套管之间的环空内及套管外窜槽内堆积、填充并充满控流过滤器管柱和套管之间的环空及套管外窜槽；3)封闭控流过滤器管柱上部和套管之间的环空。本发明利用防窜流封隔颗粒低流速下便于移动的特性，可以方便地将套管外窜槽填充满防窜流封隔颗粒，达到对套管外存在窜槽的油气并的控流过滤器管柱分段控流的目的。
文档编号E21B43/16GK101705808SQ200910250790
公开日2010年5月12日 申请日期2009年12月11日 优先权日2009年12月11日
发明者薛泳, 裴柏林 申请人:安东石油技术(集团)有限公司