[發明專利]存儲式精密定量油氣井井下工作劑注入系統及注入方法

有效

• 申請號: 201510370219.5
• 申請日: 2015-06-30
• 公開（公告）號: CN104948134B
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發明（設計）人: 裴柏林;吳建昌;馮國江
• 申請（專利權）人: 安東柏林石油科技（北京）有限公司
• 主分類號: E21B33/13
• 分類號: E21B33/13;E21B37/06;E21B41/02;E21B43/22;E21B43/27
• 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

本發明涉及一種存儲式精密定量油氣井井下工作劑注入系統，以及使用該系統的注入方法，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油氣井，包括油井、氣井、天然氣井、注入井、注水井、注蒸汽熱采井、蒸汽吞吐井、蒸汽注入井、深井和超深井，水平井，大斜度井，定向井，直井等。

背景技術

油氣田開發中需要向井下注入工作劑，以改善井下生產狀況。井下注入的工作劑包括以下幾類：

（1）堵塞劑，包括膠、水泥、降滲劑；

（2）地層砂固結劑；

（3）貴重工作劑，包括除垢劑、解堵劑；

（4）需要限量的工作劑，如氧化劑；

目前向油氣井中注入上述工作劑，油田都是采用從地面通過地面注入設備（比如泵車等）向油氣井中直接注入工作劑。以井下注膠為例，該注入方式采用了注入管和設置在注入口兩端的封隔器兩部分構成注膠管柱，上部連接作業管柱至地面，通過地面設備向井內注入膠體，膠體再通過上千米的作業管柱，經過封隔器和注入管構成的封閉環空，將膠注入到生產管柱外環空和地層的目標位置；封隔器是采用擴張式封隔器，封隔注入口兩端。首先注入壓力液使擴張封隔器擴張座封，其中使用定壓閥控制管內壓力，使壓力達到甚至超過封隔器的坐封壓力；因此，井下注液管系統包括注液管和封隔系統。封隔系統包括封隔器，擴張式封隔器需要配套使用能使封隔器脹封的定壓閥和回縮的泄油器。

這種注膠方式在中國發明專利“油氣井過濾器管柱外充填環中建立封隔的完井結構及方法（申請號 201410013598.8）”做了比較詳細的描述，這種方法就是向充填環的目標層段注入阻流介質，形成阻流環。這種阻流環是流體難以滲透甚至無法滲透的封隔段。該專利也提出了一種方法，該方法就是在注入層段兩端設置封隔器，然后通過注入管串和設置在管串上的注入口將阻流介質注入充填環。

如圖1所示，圖1中：1-1為地面注入設備；1-2為井口；1-3為普通過濾器管柱；1-4為礫石充填層；1-5為實際注入長度；1-6為設計注入長度；1-7為控流篩管；1-8為封隔顆粒；1-9為產油層；1-10為阻流環；1-11為出水層；1-12為裸眼井壁；1-13為作業管柱；1-14為攪拌罐。同時，這種注入方法是通過整個管串向目標層段注入，一般管串長度在上千米甚至幾千米，阻流介質通過如此長的管路進入目標層段，也造成阻流介質的極大浪費。另外，從井口注液的方法需要在地面設立大型配液罐進行攪拌制液，既要占用大量資源又操作不便。

上述的注入方式還存在的問題如下：

（1）不能夠定量，存在過量注入和欠量注入；過量注入會造成井下環空中工作劑的過量注入，對環空和開采層面造成影響，膠的注入過量則會嚴重影響采油采氣的生產過程，如膠體注入過量，膠就會進入油層，影響油從地層流出，降低開采效率；欠量注入則不能夠達到注入的作業目的；

（2）膠體沿注入管長距離輸送，會受到作業管柱內雜質的污染，對膠性能產生不利影響；影響工作液的工作效能，比如膠粘性能大幅度下降，對注膠作業的效果產生不利影響；

（3）工作液在輸送管長距離輸送，工作液被污染進而污染地層導致地層產量下降，對采油和采氣的正常作業帶來不利影響；

（4）用膠量大，地面配膠設備體積大，該方式注膠必須通過長距離的注膠管注入，造成膠的大量浪費；

（5）該方式在多層同時注入時，又存在無法分層控制注入膠量的問題。因為不同層，需要的膠量差別很大，為了達到較好的效果，一般都采用分層注膠，即注一層，移動一次管柱，作業工作量大，注入作業的效率低，不能夠滿足高效率作業的要求。

以直井注膠為例，直井有五層，油層厚3米，具有三個隔層，隔層分別為2米厚，井深為3000米，該井為礫石充填井，若膠環高度為2米，真正有效的需求量是20L，但采用地面注膠的方式就需要上千升膠，因為要考慮到上千米管壁上損失的膠量。并且該方式需要地面泵送設備將膠注入井下，注入膠量精度不能夠精確控制，容易造成污染；沿途管線內壁臟東西污染，如鐵銹等會對膠液造成污損，化學劑性能大幅度下降；采用前置液和后置液段塞式輸送膠液，就會出現前置液和后置液分別于膠液互相混合的問題。拖動注膠管柱時一次定位精度低，誤差較大，不能夠滿足井下注入作業的位置精度要求；這種作業方式一次只能夠將膠液注入到某一層，注一層需要拖動一層，施工作業時間較長；地面注膠設備體積大，注入作業的操作過程復雜。