[發明專利]一種提高井下環空中軸向防竄流能力的方法及結構

在審

• 申請號: 202111119366.7
• 申請日: 2021-09-24
• 公開（公告）號: CN113833437A
• 公開（公告）日: 2021-12-24
• 發明（設計）人: 裴柏林;崔洪琪;聶建飛;張娟
• 申請（專利權）人: 安東柏林石油科技（北京）有限公司
• 主分類號: E21B43/08
• 分類號: E21B43/08;E21B33/13;E21B33/12;E21B41/00
• 代理公司: 北京市盈科律師事務所 11344
• 代理人: 李兆嶺;張軍峰

一種提高井下環空中軸向防竄流能力的連續封隔體，所述連續封隔體通過向井筒環空中充填封隔顆粒堆積形成，所述封隔顆粒至少包括第一封隔顆粒和第二封隔顆粒，兩種顆粒的堆積孔隙不同。本發明通過采用兩種具有不同堆積孔隙的封隔顆粒混合充填形成連續封隔體，或者交替充填兩種具有不同堆積孔隙的封隔顆粒而形成的具有不同孔隙寬度分段間隔分布的連續封隔體，不僅具有更好的軸向防竄流效果，而且不會產生因連續封隔體孔隙過小而帶來的泥堵問題。本發明無須改變現有的連續封隔體控水技術的硬件設備和主要工藝流程，僅需對充填時采用的封隔顆粒和充填過程稍作調整即可實現，具有工藝簡潔、易于實施、無需額外增加成本、技術效果顯著等特點。

技術領域

本發明屬于石油開采技術領域，涉及一種借助封隔顆粒提高井下控流篩管管柱與井壁之間的環空中防止流體軸向竄流能力的方法及結構。

背景技術

連續封隔體控水技術具有操作簡便快捷、控水效果好等優點，得到了日益廣泛的應用。例如中國專利2009102507912、2009102507927、2016109769579、2016212003861、201910623000X、2019104892759等，均公開了該技術在油氣井開采中的具體應用。該技術的基本原理是在控流篩管和井壁之間的環空中充填封隔顆粒，封隔顆粒堆積后形成連續封隔體，封隔顆粒之間的微孔隙形成流體的過流通道，流體可以通過這些微孔隙在連續封隔體中沿徑向滲透，但是沿軸向滲透的速度會收到較大限制。具體的，根據滲流力學原理，滲流阻力的大小與滲流路程成正比，與滲流面積成反比。由于封隔顆粒粒徑較小(例如0.1-2mm)，封隔顆粒堆積后形成的連續封隔體內部的孔隙也比較小，存在一定的滲流阻力。一方面，沿控流篩管軸向的過濾段橫斷面小、軸向長度大，使得地層流體在連續封隔體中沿軸向在環空中竄流的流動阻力很大；另一方面，沿徑向流動面積大、距離短、流動阻力就很小。因此，流體在環空中沿油氣井軸向流動數米至數十米的流動阻力，比沿油氣井徑向流動幾厘米的流動阻力要大的多，導致在相同壓差作用下，沿油氣井軸向流動的流量小于沿油氣井徑向流動的流量。這樣通過合理選取封隔顆粒的粒徑、材質和形狀，合理利用封隔顆粒形成的連續封隔體在軸向和徑向流動阻力的差異性，既能保證流體向沿油氣井徑向流動的暢通，又限制了流體沿油氣井軸向的流動，起到防軸向竄流封隔的作用，達到分段控流生產目的。連續封隔體控水技術還可以應用在注水井/生產井開采中，由于油井中每個地層的滲透率不一樣，在注水井中采用連續封隔體控水技術，可以使注水井實現均衡注水。

然而，現有的連續封隔體控水技術仍存在一些不足之處。一方面，采用該技術，連續封隔體中仍然存在軸向竄流現象。在具體應用中，地層的非均質性導致控流管柱上存在的出水段為高液量段，會形成高回壓，出油段為低液量段，會形成低回壓，進而兩井段之間存在壓差。由于連續封隔體對軸向限流能力的不足，使得出水段的地層水仍然會通過連續封隔體中的過流通道向出油段竄流。為解決這一問題，中國發明專利2021107205587提出了在井筒環空中設置連續封隔體軸向封隔增阻器的技術方案，但是該技術方案操作過程較為復雜，不夠靈活方便。另一方面，為進一步提升連續封隔體的防竄流能力，可以采用減小封隔顆粒粒徑的方法，降低連續封隔體的滲透率，從而進一步減少流體軸向竄流。然而，該方法會使得連續封隔體中的孔隙變小，實際生產過程中，產液中通常會攜帶一定量的油泥等細小微粒，若這些細小微粒不能穿過連續封隔體中的孔隙，便會淤積在孔隙中，最終將這些孔隙完全堵塞，導致連續封隔體的過流通道完全失效，無法維持油井繼續生產。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺陷，提供一種提高井下環空中軸向防竄流能力的方法及結構。

為實現上述目的，本發明采用了如下技術方案：

一種提高井下環空中軸向防竄流能力的連續封隔體，所述連續封隔體通過向井筒環空中充填封隔顆粒堆積形成；形成所述連續封隔體的封隔顆粒至少包括第一封隔顆粒和第二封隔顆粒，所述第一封隔顆粒和第二封隔顆粒的堆積孔隙不同。

進一步，所述第一封隔顆粒和第二封隔顆粒的至少如下特征之一存在不同：粒徑、形狀、壓敏變形系數、溫敏變形系數、遇液膨脹系數。