一种液控水气双介质分注工具及控制方法与流程

本发明涉及油田注气开发领域，具体涉及一种液控水气双介质分注工具及控制方法。

背景技术：

1、对于低渗透油藏和致密油藏，注气开发具有较大技术优势。一是能够快速提高油藏压力，补充地层能量，建立有效驱替系统；二是可通过降低界面张力及与原油的混相作用大幅度提高采收率。研究表明，一般混相驱可提高采收率10％～25％，非混相驱可提高采收率7％～15％。

2、在现场实际应用中，为了抑制气体窜流，常采用水气交替(wag)的注入方式，一方面有效提高地层压力，快速达到混相压力条件，另一方面可有效地控制驱替流体的流度，实现注气提高微观驱油效率和注水提高宏观波及系数的有机结合，进而实现提高采收率。

3、我国大多数陆相沉积油藏非均质性强，分层注入可以有效提高波及系数，改善开发效果。对于气窜明显的层段，需要提高低流度的水介质的注入量，降低高流度的气介质的注入量，以抑制气窜速度；对于提压较慢的层位，需要提高气体注入量，降低水的注入量，快速建立有效驱替系统，从而实现油藏各层段的均匀驱替，提高整体波及体积。

4、目前已有的能够满足气体分层配注工具有的采用钢丝或电缆下入专用仪器完成配注调节，钢丝电缆作业成功率受井斜的影响较大，无法满足大斜度井、水平井的调节需求；而海上油田大斜度井、水平井占比较高。采用钢管单芯电缆控制的智能配注工具目前在注水井应用，未开展注气井应用尝试，气体的井下测试及控制功能尚未有成熟的技术。现有技术尚不能实现水气注入量同时精确控制。因此需要开发一种双气双介质分层注入工具，实现各层段水、气注入量的控制调节。

技术实现思路

1、针对现有技术中的不足之处，本发明提出了一种能够精确调节水气双介质的交替注入的液控水气双介质分注工具及控制方法。

2、根据本发明的液控水气双介质分注工具，包括：芯轴、依次同轴相连的上本体、中本体以及下本体，上本体、中本体以及下本体的内部形成有通道，芯轴通过档位调节组件与通道滑动连接，上本体的内部安装有位于芯轴与上本体之间的注气流量调节套，上本体上开设有与注气流量调节套相配合的注气出气口，注气流量调节套的轴向上间隔设置有多个排气孔组，下本体的内部安装有位于芯轴与下本体之间的注水流量调节套，下本体上开设有与注水流量调节套相配合的注气出水口，注水流量调节套的轴向上间隔设置有多个排水孔组，其中，液控水气双介质分注工具构造为具有注气调节模式和注水调节模式，在注气调节模式下，档位调节组件使芯轴朝向下本体滑动，以使芯轴遮挡注气流量调节套上不同个数的排气孔组；在注水调节模式下，档位调节组件使芯轴朝向上本体滑动，以使芯轴遮挡注水流量调节套上不同个数的排水孔组。

3、进一步地，每个排气孔组包括沿注气流量调节套的周向间隔设置的多个排气孔，每个排水孔组包括沿注水流量调节套的周向间隔设置的多个排水孔。

4、进一步地，档位调节组件包括形成在芯轴上的轨道槽，固定安装在下本体的内部且位于下本体与芯轴之间的导向键，用于驱动芯轴滑动以使导向键沿轨道槽内行走的液压驱动部件以及用于对芯轴传递扭矩的传扭部件，其中，轨道槽构造为在平面展开状态下具有水平间隔布置且连通的注气档位区和注水档位区，注气档位区与注水档位区通过转换通道相连通，注气档位区包括自上而下依次间隔排布的多个注气档位槽，注水档位区包括自上而下依次间隔排布的多个注水档位槽，位于最下方的注水档位槽与位于最上方的注气档位槽相连通，其中，在注气调节模式下，液压驱动部件驱动芯轴滑动以使导向键沿某一注气档位槽内行走至转换通道时，传扭部件驱动芯轴转动以使导向键在该注气档位槽内经转换通道进入与该注气档位槽相邻的注气档位槽或注水档位槽内；在注水调节模式下，液压驱动部件驱动芯轴滑动以使导向键沿某一注水档位槽内行走至转换通道时，传扭部件驱动芯轴转动以使导向键在该注水档位槽内经转换通道进入与该注水档位槽相邻的注水档位槽或注气档位槽内。

5、进一步地，多个注气档位槽包括位于最上方的档位关闭槽和自上而下依次间隔排布的多个第一档位槽，多个注水档位槽包括自上而下依次间隔排布的多个第二档位槽，位于最下方的第二档位槽与档位关闭槽相连通，档位关闭槽以及各第一档位槽的长度自上而下依次增加，各第二档位槽的长度自上而下依次增加，位于最上方的第二档位槽的中心轴线位于档位关闭槽和与档位关闭槽相邻的第一档位槽之间，位于最下方的第一档位槽的中心轴线位于靠近其的相邻第二档位槽之间，其它第二档位槽的中心线位于靠近其的相邻第一档位槽之间，其中，当导向键位于档位关闭槽内时，注水流量调节套和注气流量调节套均关闭；当导向键位于第一档位槽内时，注水流量调节套关闭，注气流量调节套开启；当导向键位于第二档位槽内时，注水流量调节套开启，注气流量调节套关闭。

6、进一步地，转换通道包括用于连接注气档位区内相邻档位关闭槽与第一档位槽以及相邻第一档位槽的多个第一侧壁，以及用于连接注水档位区内相邻第二档位槽的多个第二侧壁，各第一侧壁均构造为背离注水档位区倾斜，各第二侧壁均构造为背离注气档位区倾斜。

7、进一步地，液压驱动部件包括液压泵和形成在中本体与芯轴之间的组合密封件，组合密封件包括轴向固定在中本体与芯轴之间的上密封组合件和下密封组合件，以及位于上密封组合件与下密封组合件之间的中密封组合件，上密封组合件与中密封组合件之间形成为注气开启密封腔，中密封组合件与下密封组合件之间形成为注水开启密封腔，当液压泵向注气开启密封腔内泵注液压油时，注气开启密封腔压力升高以推动中密封组合件朝向下密封组合件移动，从而带动芯轴朝向下本体移动以使芯轴遮挡注气流量调节套上不同个数的排气孔组；当液压泵向注水开启密封腔内泵注液压油时，注水开启密封腔压力升高以推动中密封组合件朝向上密封组合件移动，从而带动芯轴朝向上本体移动以使芯轴遮挡注水流量调节套上不同个数的排水孔组。

8、进一步地，上密封组合件、中密封组合件以及下密封组合件均分别包括一个o型密封圈，分别位于o型密封圈两侧的两个v型密封圈，分别位于v型密封圈外侧的v型密封挡圈，以及位于v型密封挡圈的外侧的h型密封挡圈。

9、进一步地，上本体、中本体以及下本体上均开设有管线穿越槽，上本体与中本体螺纹连接，上本体与中本体相连的端部还嵌入有用于使二者上的管线穿越槽对正的第一扭矩传递键，中本体与下本体螺纹连接，中本体与下本体相连的端部还嵌入有用于使二者上的管线穿越槽对正的第二扭矩传递键。

10、根据本发明的应用上述液控水气双介质分注工具进行多层分注的控制方法，包括：在某一地层内，控制该地层内的液控水气双介质分注工具的导向键进入某一注水档位槽内以实现不同档位下的注气，控制导向键进入不同的注水档位槽内以实现不同档位下的注水，其中，注水与注气循环交替进行。

11、进一步地，在注气时：使每个层位的液控水气双介质分注工具均位于注气档上，当需要调节某一层位的注气配注量时，通过地面控制器控制关闭其它层位的液控水气双介质分注工具，通过井口注气流程上的压力表和流量计计量该层位的注气压力随流量变化曲线；根据测试的该层位的注气压力随流量变化曲线及液控水气双介质分注工具注气档嘴损特性曲线，计算出满足注气配注量需求的目标注气档位；根据目标注气档位调整该层位的液控水气双介质分注工具中的注气档位；在注水时：使每个层位的液控水气双介质分注工具均位于注水档上，当需要调节某一层位的注水配注量时，通过地面控制器控制关闭其它层位的液控水气双介质分注工具，通过井口注气流程上的压力表和流量计计量该层位的注水压力随流量变化曲线；根据测试的该层位的注水压力随流量变化曲线及液控水气双介质分注工具注水档嘴损特性曲线，计算出满足注水配注量需求的目标注水档位；根据目标注水档位调整该层位的液控水气双介质分注工具中的注水档位。

12、与现有技术相比，本发明的液控水气双介质分注工具通过档位调节组件带动芯轴的轴向移动来实现芯轴分别对注气流量调节套和注水流量调节套上不同排水孔组和排气孔组的遮挡，从而实现了对注气和注水的分别调节，档位调节组件采用了机械式液压控制方式来实现芯轴的运动，内部不含电子元器件，耐高温性能较优，适用于高温注气、注水井，同时液压调节推力大，有利于解除井下阀嘴处结垢或堵塞。本发明的液控水气双介质分注工具可同时满足注水、注气分层注入需求，注气流量调节套和注水流量调节套上的排气孔组和排水孔组可根据注入量需求精确设计，满足油田水气交替注入工艺技术需求；同时可地面实时控制井下分注工具阀嘴开度，调节不占用井口，不受井斜限制，满足海上油田注气开发需求。