[發明專利]利用半滲封隔環進行分段控流的方法

有效

• 申請號: 201210526040.0
• 申請日: 2012-12-10
• 公開（公告）號: CN103867181B
• 公開（公告）日: 2018-01-30
• 發明（設計）人: 裴柏林;馮國江;吳建昌
• 申請（專利權）人: 安東柏林石油科技（北京）有限公司
• 主分類號: E21B43/34
• 分類號: E21B43/34
• 代理公司: 北京中譽威圣知識產權代理有限公司11279
• 代理人: 蔣常雪

技術領域

本發明涉及一種利用半滲封隔環進行分段控流的方法，屬于石油和天然氣開采領域。這里的油氣井是指油氣田開發中廣義的生產井，包括油井、氣井、天然氣井、注入井、注蒸汽熱采井、蒸汽吞吐井、蒸汽注入井、深井和超深井等。

背景技術

一、油氣井需要分段控流：

在同一口井中，由于地層間的滲透率沿油氣井生產段軸向的差異很大，油水間的粘度差很大，這就導致了水會沿著滲透率高的地層提前進入井筒，并迅速充滿井筒的大部分空間，使油氣井產液的含水率大幅度升高，油產量大幅度下降。

例如某油氣井的生產段為300米，滲透率高的生產段長30米，地層間滲透率相差3倍，地層中的油水的粘度比相差100倍，當地層水沿著滲透率高的地層提前進入井筒后，該井的產液的含水率會迅速升至95％以上，日產油量降至未出水時日產油量的1/3。上述問題給油田生產帶來了巨大的經濟損失。

為了解決上述問題，油氣井需要分段控流技術。

分段控流技術是將油氣井分隔成若干個獨立的流動單元，每個流動單元都有控流裝置進行可控限流。分段控流技術顯著地減緩了地層水的推進，提高了產油量；即使在油氣井出水后，分段控流技術也能有效限制地層水急劇上升，減小日產油量下降幅度。

如前段所述井況的油氣井，在油井見水后，分段控流技術可以將產液含水率控制在60％以下，日產油量可達到未出水時日產油量的85％以上。

同樣，對于氣頂油藏、注氣井和蒸汽驅井，由于油氣間的粘度差非常大，極易在高滲透段形成氣錐，產生上述類似的問題。

二、目前油氣井中應用的分段控流方式：

目前，油氣井中分段控流的獨立流動單元是依靠下入封隔器實現的，限流是依靠控流過濾器管柱；利用封隔器將油氣井封隔成多個相對獨立的生產區間，結合控流過濾器的限流作用，實現油氣井的分段控流。

分段控流技術包含兩個要素：分段和控流，兩者缺一不可。如果油氣井內只下入控流過濾器，不使用封隔器進行分段，那么提前進入井筒的地層水會沿著井筒軸向竄流，地層水會迅速占據井筒內的絕大部分空間，仍然會使油氣井產液的含水率大幅度上升，導致油產量大幅度下降，最終穩油控水失敗。

三、目前分段控流技術使用封隔器分段存在的問題：

目前經常使用的封隔器是遇液膨脹封隔器，遇液膨脹封隔器在以下幾種井況是無法實施有效封隔的：

1、已實施套管射孔的油氣井，其水泥環中存在竄槽；

2、已實施篩管完井的油氣井；篩管和井壁之間存在類似竄槽的軸向流動通道；

3、已下入多孔管的油氣井；多孔管與井壁之間存在類似竄槽的軸向流動通道；

4、井下管柱有變形，但其變形不影響控流過濾器入井，但是遇液膨脹封隔器無法下入。

另外，使用遇液膨脹封隔器的油氣井，由于膨脹后的封隔器與井壁間巨大的摩擦力，因此在遇液膨脹封隔器膨脹以后無法將井下管柱拔出。

四、半滲封隔控流技術：

半滲封隔控流技術是解決使用封隔器進行分段控流所存在問題的一種潛在技術(或在研技術)。針對以上使用封隔器進行分段控流所存在的問題，申請人進行了長期的半滲封隔控流技術的研究，以解決封隔器在分段控流方面存在的問題。

半滲封隔控流技術是先向油氣井中下入控流過濾器管柱，在控流過濾器管柱與井壁之間存在環空(這里的環空是廣義的環空，它不僅包括控流過濾器管柱與外管柱或井壁之間的環空，還包括水泥環竄槽、篩管與井壁間的環空、多孔管與井壁間的環空等)，然后再向上述環空中充填顆粒介質，并充填緊實形成半滲封隔環。這種半滲封隔環具有軸向流動阻力很大，而徑向流動阻力很小的特性，不影響生產。半滲封隔環將油氣井軸向封隔成了許多相對獨立的生產區間，再結合控流過濾器的控流作用，就實現了分段控流。

其井內結構見圖1、圖2。

圖1為水平井應用半滲封隔控流技術進行分段控流示意圖。

圖2為直井應用半滲封隔控流技術進行分段控流示意圖。

圖1和圖2中，包括井壁1，井壁外，包括高滲透地層區10和低滲透地層區20。井壁內安裝有控流過濾器管柱2，井壁和控流過濾器管柱之間為由孔隙介質組成的半滲封隔環3；半滲封隔環頂端由懸掛封隔器4封閉。

半滲封隔控流技術利用返排液可以將半滲封隔環沖散成分散的顆粒攜帶移走，實現解封。半滲封隔環解封大大減小了控流過濾器管柱與半滲分隔環的摩擦力，有利于將管柱提出井筒。

五、研發中發現的半滲封隔顆粒充填和返排過程中存在的問題：

1.控流過濾器和流體經過控流過濾器的途徑介紹：