一种油井降粘防砂装置及其使用方法与流程

本发明涉及油气资源开发领域，尤其涉及一种油井降粘防砂装置及其使用方法。

背景技术：

1、我国稠油资源储量极为丰富，分布范围广，产量占比大，在油气藏开采中占有举足轻重的地位，但稠油粘度大、流动性差的特点给整个开采和运输过程带来巨大挑战。且我国稠油基本储集在疏松的砂岩层中，疏松砂岩储层具有地层胶结疏松、高孔高渗和高细砂含量的特征，在稠油油藏生产开发过程中极易出砂和堵塞。此外，高粘度稠油携砂能力强，又会加剧地层出砂，导致井筒砂堵或砂埋油层，增加了防砂技术的难度，因此，疏松砂岩稠油油藏存在油稠难开采和储层出砂堵塞双重矛盾。

2、针对稠油开采，现有的降粘方法主要包括物理法和化学法两种。物理法主要是通过升温、稀释、低频振动等方式增强原油流动性和降低粘稠度，但这些方法存在能耗大、成本高、效果不稳定等缺点。化学法则主要是通过添加化学降粘剂来降低原油粘度，但由于降粘剂易于向高渗透层与水层渗透延伸，导致低渗透层得不到有效降粘，减小了降粘剂与原油的接触面积，使得降粘剂常规使用方法降粘效果较差。目前，常用的防砂措施主要包括机械防砂和化学防砂两大类。机械防砂又分为防砂管柱防砂技术和砾石充填防砂技术，前者只适用于中、粗砂岩油层，对于细粉砂储层应用效果极差，后者虽然能有效阻止地层出砂，但该方法施工复杂，对砾石尺寸的选择和充填技术的水平要求极高，如果操作不当，不仅会减弱防砂效果，还会影响油井产能。化学防砂对粉细砂岩的防砂效果优于机械防砂，但有效期较短，成功率相对较低，并且还会对地层渗透率造成一定伤害。

3、因此，如何提供一种油井降粘防砂装置，使其能够达到有效减粘防砂的技术效果，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、有鉴于现有技术油井降粘防砂中存在的降粘效果差和防砂效果差等问题，本发明所要解决的技术问题是提供一种油井降粘防砂装置，实行有效的降粘防砂措施，解决降粘效果差、携砂液用量大、滤失快、易脱砂、防砂效果弱、平面非均质油藏布砂不均匀，纵向多层非均质改造不彻底等问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种油井降粘防砂装置，所述油井降粘防砂装置包括：三相泡沫发生器，所述三相泡沫发生器包括发生器本体，所述发生器本体上设置有气相入口、液相入口和三相出口，所述三相出口与三相输出管线连接；液氮泵车，所述液氮泵车的底端与所述气相入口连接，用于向所述三相泡沫发生器输送氮气；液氮罐车，所述液氮罐车的底端与所述液氮泵车的顶端连接；两个起泡剂泵车，每一个所述起泡剂泵车包括一起泡剂泵车本体，每一个所述起泡剂泵车本体的底端均与所述液相入口连接；第一地面施工池，所述第一地面施工池与第一个所述起泡剂泵车本体的顶端连接；第二地面施工池，所述第二地面施工池与第二个所述起泡剂泵车本体的顶端连接；防砂泵车组，所述防砂泵车组的一端与所述液相入口连接；混砂车，所述混砂车的底端与所述防砂泵车组的另一端连接；砂罐车，所述砂罐车的底端与所述混砂车的顶端连接；第三地面施工池，所述第三地面施工池与所述混砂车的顶端连接；其中，所述三相出口通过所述三相输出管线与注井口连通，所述气相入口、所述液相入口和所述三相出口处均设置有与之相适配的阀门。

3、在第一方面中，所述液氮泵车包括:液氮泵车本体；液氮泵进口，所述液氮泵进口设置在所述液氮泵车本体的顶端；液氮泵出口，所述液氮泵出口设置在所述液氮泵车本体的底端；液氮泵输入管线，所述液氮泵输入管线的一端与所述液氮泵进口连接，所述液氮泵输入管线的另一端与所述液氮罐车的底端连接；液氮泵输出管线，所述液氮泵输出管线的一端与所述液氮泵出口连接，所述液氮泵输出管线的另一端与所述气相入口连接。

4、在第一方面中，所述液氮罐车包括：液氮罐车本体；液氮罐出口，所述液氮罐出口设置在所述液氮罐车本体的底端；其中，所述液氮罐出口处设置有与之相适配的液氮罐出口阀门，所述液氮罐出口与所述液氮泵输入管线的另一端连接。

5、在第一方面中，所述混砂车包括：混砂车本体；进砂口，所述进砂口设置在所述混砂车本体的顶端，所述进砂口处设置有与之相适配的进砂口阀门；携砂液进口，所述携砂液进口设置在所述混砂车本体的顶端，并位于所述进砂口的一侧，所述携砂液进口处设置有与之相适配的携砂液进口阀门；混砂出口，所述混砂出口设置在所述混砂车本体的底端，所述混砂出口处设置有与之相适配的混砂出口阀门；输砂管线，所述输砂管线的一端与所述砂罐车的底端连接，所述输砂管线的另一端与所述进砂口连接；携砂液管线，所述携砂液管线的一端与所述第三地面施工池连接，所述携砂液管线的另一端与所述携砂液进口连接；混砂管线，所述混砂管线的一端与所述混砂出口连接，所述混砂管线的另一端与所述防砂泵车组的另一端连接。

6、在第一方面中，所述砂罐车包括：砂罐车本体；砂罐出口，所述砂罐出口设置在所述砂罐车本体的底端；其中，所述砂罐出口处设置有与之相适配的砂罐出口阀门，所述砂罐出口与所述输砂管线的一端连接。

7、在第一方面中，所述防砂泵车组设置有一防砂泵进口和一防砂泵出口；所述防砂泵进口与所述混砂管线的另一端连接；其中，所述液相入口设置有液相输入管，所述防砂泵出口设置有防砂泵输出管线，所述防砂泵输出管线与所述液相输入管连接。

8、在第一方面中，第一个所述起泡剂泵车的顶端设置有第一起泡剂泵进口，所述第一起泡剂泵进口处设置有与之相适配的第一起泡泵进口阀门；第一个所述起泡剂泵车的底端设置有第一起泡剂出口，所述第一起泡剂泵出口处设置有与之相适配的第一起泡泵出口阀门；所述第一起泡剂泵进口通过第一起泡泵输入管线与所述第一地面施工池连接，所述第一起泡剂泵出口通过起泡泵输出管线与所述液相输入管可拆卸连接，所述起泡泵输出管线与所述液相输入管的连接处设置有闭口阀门。

9、在第一方面中，第二个所述起泡剂泵车的顶端设置有第二起泡剂泵进口，所述第二起泡剂泵进口处设置有与之相适配的第二起泡泵进口阀门；第二个所述起泡剂泵车的底端设置有第二起泡剂出口，所述第二起泡剂泵出口处设置有与之相适配的第二起泡泵出口阀门；所述第二起泡剂泵进口通过第二起泡泵输入管线与所述第二地面施工池连接，所述第二起泡剂泵出口通过起泡泵输出管线与所述液相输入管可拆卸连接。

10、在第一方面中，所述油井降粘防砂装置还包括仪表车，所述仪表车分别与所述混砂车、所述防砂泵车组和所述液氮泵车电连接。

11、本发明还提供了一种油井降粘防砂装置的使用方法，所述使用方法用于上述油井降粘防砂装置的使用，所述使用方法包括：使用前准备：根据施工条件，组装并设置好所述油井降粘防砂装置，将三相输出管线插入注井口，首先通过向第一地面施工池中注入15m3清水，接着向清水中加入起泡剂，使清水中起泡剂含量为1vol％，制成前置起泡剂溶液；然后通过向第二地面施工池中注入15m3清水，接着向清水中加入降粘剂和起泡剂，使清水中降粘剂含量为5～10vol％，起泡剂含量为1vol％，然后根据油藏地层泥质含量，加入粘土稳定剂，制成降粘起泡剂溶液；接着向第三地面施工池中注入15m3携砂液，在携砂液中加入起泡剂，使携砂液中起泡剂含量为1vol％，然后根据油藏地层泥质含量，加入粘土稳定剂，制成携砂起泡剂溶液；最后对所述油井降粘防砂装置进行试压，待试压合格后便可开始使用；封堵大通道：首先启动第一个起泡剂泵车和液氮泵车，将所述前置起泡剂溶液和氮气同时注入三相泡沫发生器中充分混合，通过控制第一个所述起泡剂泵车和所述液氮泵车的施工参数调节所述前置起泡剂溶液和所述氮气的配比，使在所述三相泡沫发生器中形成泡沫密度为0.2～0.4g/cm3的氮气泡沫流体；然后通过三相出口经三相输出管线将氮气泡沫流体以200～300l/min的排量均速注入注井口进入地层，直至第一个所述起泡剂泵车显示泵注压力稳定10～15分钟后，关闭第一个所述起泡剂泵车和所述液氮泵车；氮气泡沫降粘流体的注入：在所述封堵大通道完成后，首先启动第二个起泡剂泵车和液氮泵车，将降粘起泡剂溶液和所述氮气同时注入所述三相泡沫发生器中充分混合，通过控制第二个所述起泡剂泵车和所述液氮泵车的施工参数调节所述降粘起泡剂溶液和所述氮气的配比，使在所述三相泡沫发生器中形成泡沫密度为0.2～0.4g/cm3的氮气泡沫降粘流体；然后通过所述三相出口经所述三相输出管线将氮气泡沫降粘流体以200～300l/min的排量均速注入所述注井口进入所述地层，直至氮气泡沫降粘流体的注入量达到施工设计值，关闭第二个所述起泡剂泵车和所述液氮泵车，停止注入氮气泡沫降粘流体；氮气泡沫防砂流体注入：在所述氮气泡沫降粘流体的注入完成后，启动仪表车、防砂泵车组、所述液氮泵车与混砂车，将所述氮气与携砂起泡剂溶液同时注入所述三相泡沫发生器中充分混合，通过控制所述防砂泵车组、所述液氮泵车与所述混砂车的施工参数调节所述携砂起泡剂溶液与所述氮气的配比，使在所述三相泡沫发生器中形成泡沫密度为0.4～0.6g/cm3的氮气泡沫防砂流体；然后通过所述三相出口经所述三相输出管线将氮气泡沫防砂流体注入所述注井口进入所述地层，直至达到氮气泡沫防砂流体的设计排量；然后通过所述仪表车监测所述防砂泵车组的泵注压力变化，当泵注压力稳定5-10min后，通过砂罐车向所述混砂车初次加砂，同时所述第三地面施工池的携砂起泡剂溶液进入所述混砂车与砂混合，然后进入所述三相泡沫发生器，与所述液氮泵车输送的氮气混合，接着注入所述注井口进入地层，初次加砂的加砂量为氮气泡沫防砂流体的设计排量的10％，初次加砂完成后，待所述仪表车监测所述防砂泵车组的泵注压力泵注压力稳定5-10min后，进行下一级加砂，每级加砂方式相同，但每级加砂时需提高加砂比例，直至总体加砂量达到氮气泡沫防砂流体的设计排量的80％，完成加砂施工，关闭防砂泵车组和砂罐车；顶替液注入与清理现场：根据注井的井筒的容积和地面管线容积，确定顶替液体积，在加砂完成后，在所述第三地面施工池的携砂起泡剂溶液中加入消泡剂，使携砂起泡剂溶液中的消泡剂含量为5～10vol％，制成顶替液，然后开启所述防砂泵车组，按照确定的顶替液体积，将顶替液注入所述注井口进入地层，完成顶替液注入，然后关闭所述油井降粘防砂装置，拆除所述油井降粘防砂装置，清理现场，恢复所述注井口，完成所述油井降粘防砂装置的使用。

12、有益效果：

13、本发明的油井降粘防砂装置通过起泡剂泵车将第一地面施工池的前置起泡剂溶液经液相入口送入三相泡沫发生器，同时液氮泵车将液氮罐车内的氮气经气相入口送入三相泡沫发生器，使前置起泡剂溶液和氮气在三相泡沫发生器中混合形成氮气泡沫流体，再在起泡剂泵车和液氮泵车的作用下将氮气泡沫流体经过三相出口通过三相输出管线注入注井口，注入注井口的氮气泡沫流体进入地层，可占堵高渗条带和出水通道，具有堵高渗层不堵低渗层，堵水层不堵油层的效果，可高效解决平面非均质油藏布砂不均匀、纵向多层非均质改造不彻底的问题，为后续降粘剂的加入做准备，并防止降粘剂加入后发生渗漏流失；相同的，起泡剂泵车可将第二地面施工池的降粘起泡剂溶液经液相入口送入三相泡沫发生器，同时液氮泵车将液氮罐车内的氮气经气相入口送入三相泡沫发生器，使降粘起泡剂溶液和氮气在三相泡沫发生器中混合形成氮气泡沫降粘流体，再在起泡剂泵车和液氮泵车的作用下将氮气泡沫流体经过三相出口通过三相输出管线注入注井口，增加降粘剂与地层原油的接触面积，提高降粘效果；防砂泵车组作为动力来源，将第三地面施工池的携砂起泡剂溶液送入三相泡沫发生器，同时液氮泵车将液氮罐车内的氮气经气相入口送入三相泡沫发生器，使携砂起泡剂溶液和氮气在三相泡沫发生器中混合形成氮气泡沫防砂流体，再在防砂泵车组和液氮泵车的作用下将氮气泡沫防砂流体经过三相出口通过三相输出管线注入注井口，在注入氮气泡沫防砂流体的过程中，可获得氮气泡沫防砂流体的注入排量和防砂泵车组的泵注压力之间的关系，为后续注入含砂的氮气泡沫防砂流体做准备，含砂的氮气泡沫防砂流体中砂的加入量与氮气泡沫防砂流体的注入排量相关，注入条件与防砂泵车组的泵注压力相关；在本发明中，可将砂罐车中的砂与第三地面施工池中的携砂起泡剂溶液同时输送至混砂车内，在混砂车内混合后被送至三相泡沫发生器与氮气混合，得到含砂的氮气泡沫防砂流体，然后再在防砂泵车组和液氮泵车的作用下将含砂的氮气泡沫防砂流体经过三相出口通过三相输出管线注入注井口，注入注井口的含砂的氮气泡沫防砂流体进入地层，由于氮气泡沫防砂流体表观粘度高，携砂粘度强，可减少携砂液的使用，满足高砂比充填需求，减少携砂液的滤失量，同时增强砂进入地层缝隙提高砂墙的支撑效果，综上所述，本发明的油井降粘防砂装置可实现原油开采中的降粘和防砂作用，延长防砂周期，提高疏松砂岩稠油油藏降粘防砂开采综合效果。

14、附图说明

15、为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

16、图1是本发明的油井降粘防砂装置结构示意图；

17、图2是本发明的油井降粘防砂装置的混砂车结构示意图。