本發(fā)明涉及一種石油開采中的分段開采封堵技術(shù)，特別是一種分段穩(wěn)油控水裝置和方法。

背景技術(shù)：

水平井具有產(chǎn)量高、生產(chǎn)壓差低、無水采油期長等優(yōu)勢，為確保水平井的整個生產(chǎn)周期內(nèi)長時間無水開采，抑制含水率上升，提高開采效率，針對生產(chǎn)井的控水技術(shù)層出不窮，主要技術(shù)背景及現(xiàn)有技術(shù)概括為以下幾個方面：

(1)油田開采早期水平井完井作業(yè)采用篩管或割縫襯管完井方式，管外環(huán)空無封隔，含水率上升后各種機械控水穩(wěn)油措施難以實施；

(2)利用化學堵水方式控水：為了對早期開采生產(chǎn)井進行控水，需要在已有管串結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進行穩(wěn)油、控水生產(chǎn)，現(xiàn)有技術(shù)多采用化學堵劑籠統(tǒng)注入法進行控水，這種方法難以準確控制堵劑的注入位置，同時易造成油層污染，最終導致諸多不良后果；

現(xiàn)有技術(shù)中，利用化學堵劑堵水，存在著注入位置不能準確控制、易污染地層等諸多的缺陷，而且它屬于被動控水方式，不能根據(jù)生產(chǎn)情況進行自適應式調(diào)節(jié)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種分段穩(wěn)油控水裝置和方法，能克服現(xiàn)有技術(shù)堵水方式的局限性，針對油藏地質(zhì)特征，提高對儲層出水部位的封堵、控制效率，以實現(xiàn)分段穩(wěn)油控水生產(chǎn)。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種分段穩(wěn)油控水方法，用于水平井的多個層位的封堵及自適應式控水及穩(wěn)油生產(chǎn)，其中，包括如下步驟：

S100、確定封隔位置，根據(jù)油藏特征參數(shù)計算化學堵劑在所述水平井的注入位置及注入量；根據(jù)油藏特征參數(shù)計算控水裝置在水平井的中心管柱上的數(shù) 量及預定位置；

S200、根據(jù)步驟S100的計算結(jié)果，在所述水平井的井壁與防砂外管柱之間的環(huán)空內(nèi)注入化學堵劑以形成化學封隔器，實現(xiàn)所述防砂外管柱與所述井壁之間的外環(huán)空封隔；

S300、根據(jù)步驟S100的計算結(jié)果，在所述水平井的中心管內(nèi)安裝控水裝置，并在所述中心管與所述防砂外管柱之間對應于所述化學封隔器的位置處安裝自膨脹封隔器，以實現(xiàn)所述防砂外管柱與所述中心管之間的內(nèi)環(huán)空封隔及控水限流。

上述的分段穩(wěn)油控水方法，其中，所述步驟S200進一步包括：

S201、在所述水平井的防砂外管柱的篩管內(nèi)下入化學堵劑注入管柱；

S202、進行化學封隔，將所述化學堵劑注入管柱下到預定的注入位置后，向化學堵劑注入管柱內(nèi)加壓，使安裝在所述化學堵劑注入管柱外壁上的擴張式封隔器坐封，然后繼續(xù)加壓并打開所述化學堵劑注入管柱末端的壓差滑套上的注入孔，向所述化學堵劑注入管柱內(nèi)注入化學堵劑，所述化學堵劑通過所述注入孔及所述篩管上的孔進入所述篩管與所述井壁的環(huán)空，凝固后形成化學封隔器，實現(xiàn)所述防砂外管柱與所述井壁之間的外環(huán)空封隔；

S203、卸壓，所述擴張式封隔器收縮，所述壓差滑套關(guān)閉，所述化學堵劑注入管柱與所述篩管的內(nèi)壁脫離，將所述化學堵劑注入管柱上提，以備進行下一個封隔位置的化學堵劑擠注；

S204、重復步驟S202及S203，直至所有預定的封隔位置均完成所述防砂外管柱與所述井壁之間的外環(huán)空封隔；

S205、提出所述化學堵劑注入管柱，化學堵劑擠注完畢后，關(guān)閉所述壓差滑套并解封所述擴張式封隔器，提出所述化學堵劑注入管柱。

上述的分段穩(wěn)油控水方法，其中，所述步驟S300進一步包括：

S301、按照步驟S100計算的所述預定位置排列所述控水裝置；

S302、依次將所述控水裝置下入所述中心管的預定位置處，以實現(xiàn)所述防砂外管柱與中心管內(nèi)環(huán)空封隔及控水限流。

上述的分段穩(wěn)油控水方法，其中，所述步驟S100由控水軟件根據(jù)油藏特征參數(shù)計算化學堵劑在所述水平井的注入位置及注入量；以及控水裝置在水平井的中心管柱上的數(shù)量及預定位置。

上述的分段穩(wěn)油控水方法，其中，所述控水軟件通過油藏、地質(zhì)模型與上述控水裝置、化學堵劑的特征參數(shù)，通過預置的數(shù)學模型進行模擬計算，以確定所述水平井所需的控水裝置及化學堵劑的位置與數(shù)量，以平衡地層非均質(zhì)性、形成等量產(chǎn)液剖面并抑制水錐的形成。

上述的分段穩(wěn)油控水方法，其中，所述防砂外管柱為頂部封隔器懸掛篩管。

為了更好地實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供了一種分段穩(wěn)油控水裝置，用于水平井的多個層位的封堵及自適應式控水及穩(wěn)油生產(chǎn)，其中，包括：

計算模塊，根據(jù)油藏特征參數(shù)計算化學堵劑在所述水平井的注入位置及注入量；根據(jù)油藏特征參數(shù)計算控水裝置在水平井的中心管柱上的數(shù)量及預定位置；

化學堵劑注入管柱，用于在所述水平井的井壁與防砂外管柱之間的環(huán)空內(nèi)注入化學堵劑以形成化學封隔器，實現(xiàn)所述防砂外管柱與所述井壁之間的外環(huán)空封隔；

分段穩(wěn)油控水管柱，安裝在所述水平井的防砂外管柱內(nèi)，包括中心管、自適應控水裝置、自膨脹封隔器和引鞋，所述自適應控水裝置安裝在所述中心管內(nèi)，所述引鞋安裝在所述中心管的末端，所述自膨脹封隔器套裝在所述中心管的外壁上，用于實現(xiàn)所述防砂外管柱與所述中心管之間的內(nèi)環(huán)空封隔及控水限流。

上述的分段穩(wěn)油控水裝置，其中，所述化學堵劑注入管柱包括管柱本體、壓差滑套和擴張式封隔器，所述壓差滑套安裝在所述管柱本體的末端，所述壓差滑套上設(shè)置有注入孔，所述擴張式封隔器套裝在所述管柱本體的外壁上。

本發(fā)明的技術(shù)效果在于：

1)本發(fā)明采用復合式自適應控水裝置，根據(jù)油藏儲量自動調(diào)節(jié)油流入量的大小，實現(xiàn)自調(diào)節(jié)式控水、穩(wěn)油生產(chǎn)；復合式自適應控水裝置在中心生產(chǎn)管柱上的數(shù)量及安放位置由控水軟件計算后確定；以便更好地適應不同地層的生產(chǎn)要求；

2)本發(fā)明采用具有觸變性、高持壓能力及強度的化學堵劑，實現(xiàn)水平井出水部位化學堵劑的定向分段注入，實現(xiàn)管柱外環(huán)空封隔及出水部位封堵，抑制水錐突進；

3)本發(fā)明施工簡單，可以根據(jù)油藏控水軟件計算出需要封堵的部分，精 確定位化學堵劑的注入位置，進行封隔、封堵，利用分段穩(wěn)油控水管柱及化學堵劑注入管柱實現(xiàn)多個層位的化學封隔、局部封堵及自適應式控水、穩(wěn)油生產(chǎn)，作業(yè)效率高、分段封堵效果好。

以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細描述，但不作為對本發(fā)明的限定。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一實施例的方法流程圖；

圖2為本發(fā)明一實施例的分段穩(wěn)油控水裝置安裝示意圖；

圖3為本發(fā)明一實施例的化學堵劑注入管柱結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為圖3的化學堵劑注入管柱工作狀態(tài)圖；

圖5為本發(fā)明一實施例的計算模塊計算結(jié)果界面圖。

其中，附圖標記

1 化學堵劑注入管柱

11 管柱本體

12 壓差滑套

13 擴張式封隔器

2 分段穩(wěn)油控水管柱

21 中心管

22 自適應控水裝置

23 自膨脹封隔器

24 引鞋

3 防砂外管柱

4 水平井

5 化學封隔器

S100-S300 步驟

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理和工作原理作具體的描述：

參見圖1，圖1為本發(fā)明一實施例的方法流程圖。本發(fā)明的分段穩(wěn)油控水 方法，用于水平井4的多個層位的封堵及自適應式控水及穩(wěn)油生產(chǎn)，采用分段穩(wěn)油控水管柱2及化學堵劑注入管柱1實現(xiàn)化學堵劑環(huán)空封隔、地層化學封堵、復合自適應裝置控水三種工藝，以解決目前油井未下入封隔器或分層不能滿足要求等各種井況油井開采中的控水難題，并且可以根據(jù)油藏地質(zhì)情況將三種方式靈活組合應用，實現(xiàn)油井的高效開采，保證油層各段產(chǎn)液均衡，延緩底水錐井，提高采收率，延長油井的開采壽命。包括如下步驟：

步驟S100、確定封隔位置，由控水軟件根據(jù)油藏特征參數(shù)計算化學堵劑在所述水平井4的注入位置及注入量；根據(jù)油藏特征參數(shù)計算分段穩(wěn)油控水管柱2(特別是自適應控水裝置22與中心管21)在水平井4內(nèi)的數(shù)量及預定位置。所述控水軟件通過油藏、地質(zhì)模型與上述控水裝置、化學堵劑的特征參數(shù)，通過預置的數(shù)學模型進行模擬計算，以確定所述水平井4所需的控水裝置及化學堵劑的位置與數(shù)量，以平衡地層非均質(zhì)性、形成等量產(chǎn)液剖面并抑制水錐的形成。

步驟S200、根據(jù)步驟S100的計算結(jié)果，在所述水平井4的井壁與防砂外管柱3之間的環(huán)空內(nèi)注入化學堵劑以形成化學封隔器5，實現(xiàn)所述防砂外管柱3與所述井壁之間的外環(huán)空封隔；

步驟S300、根據(jù)步驟S100的計算結(jié)果，在所述水平井4內(nèi)安裝控水裝置，本實施例中即分段穩(wěn)油控水管柱2，并在所述控水裝置的中心管21與所述防砂外管柱3之間對應于所述化學封隔器5的位置處安裝自膨脹封隔器23，以實現(xiàn)所述防砂外管柱3與所述中心管21之間的內(nèi)環(huán)空封隔及控水限流。

其中，所述步驟S200進一步包括：

步驟S201、在所述水平井4的防砂外管柱3的篩管內(nèi)下入化學堵劑注入管柱1；

步驟S202、進行化學封隔，將所述化學堵劑注入管柱1下到預定的注入位置后，向化學堵劑注入管柱1內(nèi)加壓，使安裝在所述化學堵劑注入管柱1外壁上的擴張式封隔器13坐封，目的是防止化學堵劑擠注時，化學堵劑通過篩管上的孔進入篩管內(nèi)壁。然后繼續(xù)加壓并打開所述化學堵劑注入管柱1末端的壓差滑套12上的注入孔，向所述化學堵劑注入管柱1內(nèi)注入化學堵劑，所述化學堵劑通過所述注入孔及所述篩管上的孔進入所述篩管與所述井壁的環(huán)空，凝固后形成化學封隔器5，實現(xiàn)所述防砂外管柱3與所述井壁之間的外環(huán) 空封隔；

步驟S203、卸壓，所述擴張式封隔器13收縮，所述壓差滑套12關(guān)閉，所述化學堵劑注入管柱1與所述篩管的內(nèi)壁脫離，將所述化學堵劑注入管柱1上提，以備進行下一個封隔位置的化學堵劑擠注；

步驟S204、重復步驟S202及S203，直至所有預定的封隔位置均完成所述防砂外管柱3與所述井壁之間的外環(huán)空封隔；

步驟S205、提出所述化學堵劑注入管柱1，化學堵劑擠注完畢后，關(guān)閉所述壓差滑套12并解封所述擴張式封隔器13，提出所述化學堵劑注入管柱1。

進行篩管外環(huán)空封隔時，先將化學堵劑注入管柱1下入至預定位置，向管柱內(nèi)加壓，在需要擠注堵劑的位置坐封擴張式封隔器13，繼續(xù)加壓，當壓力達到既定值，壓差滑套12打開，壓差滑套12上的化學藥劑擠注孔打開，向管柱內(nèi)注入化學堵劑，化學堵劑經(jīng)過壓差滑套12上的孔及篩管上的孔注入至篩管與井壁環(huán)空(由于在化學堵劑擠注位置的篩管內(nèi)側(cè)已坐封擴張式封隔器13，化學堵劑不會進入篩管內(nèi)，只擠注在篩管與井壁環(huán)空)，當擠注量達到已計算量時，停止擠注，候凝，化學封隔器5坐封在篩管與井壁環(huán)空，形成環(huán)空封隔。關(guān)閉壓差滑套12，釋放壓力，擴張式封隔器13收縮，將管柱上提，進行第二個位置化學堵劑的注入，具體注入過程同上，其它層段的擠注方法與此相同?；瘜W堵劑擠注完畢后，提出化學堵劑注入管柱1，下入分段穩(wěn)油控水管柱2，實現(xiàn)篩管內(nèi)環(huán)空封隔與分段控水。

所述步驟S300進一步包括：

步驟S301、按照步驟S100計算的所述預定位置設(shè)置所述控水裝置即分段穩(wěn)油控水管柱2；

步驟S302、將所述分段穩(wěn)油控水管柱2下入所述水平井4的預定位置處，以實現(xiàn)所述防砂外管柱3與所述控水裝置的中心管21內(nèi)環(huán)空封隔及控水限流。

參見圖2，圖2為本發(fā)明一實施例的分段穩(wěn)油控水裝置安裝示意圖。本發(fā)明的分段穩(wěn)油控水裝置包括：

計算模塊，根據(jù)油藏地質(zhì)特征參數(shù)計算化學堵劑在所述水平井4的注入位置及注入量；根據(jù)油藏特征參數(shù)計算控水裝置的自適應控水裝置22在水平井4內(nèi)的數(shù)量及預定位置；通過油藏、地質(zhì)等模型與控水裝置、化學堵劑等的具體結(jié)構(gòu)特征，在實際投產(chǎn)前進行模擬計算，以便布置控水裝置及化學堵劑的位 置與數(shù)量，以實現(xiàn)平衡地層非均質(zhì)性、形成等量產(chǎn)液剖面的目的，從而抑制了水錐的形成。參見圖5，圖5為本發(fā)明一實施例的計算模塊計算結(jié)果界面圖。該技術(shù)模塊對復合式自適應控水裝置22在管柱的布置數(shù)量及位置進行計算，以實現(xiàn)高產(chǎn)井流量大，低產(chǎn)井流量小的自調(diào)節(jié)作用；對化學封隔器5的注入位置及數(shù)量進行計算，實現(xiàn)不同出水層段的有效封堵。

化學堵劑注入管柱1，用于在所述水平井4的井壁與防砂外管柱3之間的環(huán)空內(nèi)注入化學堵劑以形成化學封隔器5，實現(xiàn)所述防砂外管柱3與所述井壁之間的外環(huán)空封隔；化學堵劑優(yōu)選具有觸變性好，形狀穩(wěn)定性及抗竄性強的化學材料。由化學堵劑注入管柱1注入，然后通過篩管(或打孔管)上的孔流到篩管(或打孔管)與井壁環(huán)空，形成穩(wěn)定凝膠體的化學封隔器5，實現(xiàn)環(huán)空分段封隔堵水作用。

分段穩(wěn)油控水管柱2，安裝在所述水平井4的防砂外管柱3內(nèi)，包括中心管21、自適應控水裝置22、自膨脹封隔器23和引鞋24，所述自適應控水裝置22安裝在所述中心管21內(nèi)，所述引鞋24安裝在所述中心管21的末端，所述自膨脹封隔器23套裝在所述中心管21的外壁上，用于實現(xiàn)所述防砂外管柱3與所述中心管21之間的內(nèi)環(huán)空封隔及控水限流。自膨脹封隔器23，設(shè)置在出水較多的層段，坐封于防砂外管柱3(圖中以頂部封隔器懸掛篩管為例，其中防砂外管柱3上的篩管也可以為打孔管與盲管組合管柱)與中心管21環(huán)空中需要擠注堵劑的位置?；瘜W堵劑一般在兩個自膨脹封隔器23之間封隔的層段進行擠注。自膨脹封隔器23不需要送入工具送入，下入井筒內(nèi)預定位置后，遇液自行膨脹，實現(xiàn)化學堵劑擠注位置的封堵、篩管與中心生產(chǎn)管柱環(huán)空的封隔。

其中防砂外管柱3為頂部封隔器懸掛防砂篩管(本實施例以防砂篩管為例，也可以是打孔管與盲管的組合管柱)。根據(jù)控水模塊的計算，將復合式自適應控水裝置22設(shè)置在分段穩(wěn)油控水管柱2的相應位置，在含水量較多的生產(chǎn)層段，地層流體經(jīng)篩管過濾后，流至篩管與中心管21環(huán)空，流體經(jīng)復合式自適應控水裝置22的再次過濾后，流入流量控制器，流量控制器根據(jù)油藏特征進行流量的控制，使高產(chǎn)井流入內(nèi)管柱的流量多，低產(chǎn)井流入內(nèi)管柱的流量少。經(jīng)過流量控制器后，流體繼續(xù)在中心管21與外護套間流動，流至自適應調(diào)節(jié)器，自適應調(diào)節(jié)器根據(jù)油、水粘度不同，進行選擇性限流，使?jié)B透性好的 水流過粘度選擇器，大部分油積在粘度選擇器的前端，油壓使粘度選擇器移動，露出中心管21上的油流槽，油流入中心管21柱中，水則繼續(xù)前移，經(jīng)過水流限速器的層層阻擋后，經(jīng)小孔流入中心管21中。復合式自適應控水裝置22可以根據(jù)地層流體的特征進行自適應調(diào)節(jié)，不會因地層流體情況發(fā)生變化而失去控水效果。

復合式自適應控水裝置22根據(jù)控水模塊的計算結(jié)果在中心管21柱上進行數(shù)量與具體位置的設(shè)置；化學堵劑的注入量及注入位置根據(jù)油藏特征及軟件的計算結(jié)果確定；自膨脹封隔器23在工藝管柱上的安裝位置根據(jù)既定化學封隔器5的封堵位置而定；引鞋24設(shè)置在管柱的底部，引導管柱順利下入井筒內(nèi)。

參見圖3及圖4，圖3為本發(fā)明一實施例的化學堵劑注入管柱結(jié)構(gòu)示意圖，圖4為圖3的化學堵劑注入管柱工作狀態(tài)圖。所述化學堵劑注入管柱1包括管柱本體11、壓差滑套12和擴張式封隔器13，所述壓差滑套12安裝在所述管柱本體11的末端，所述壓差滑套12上設(shè)置有注入孔，為化學堵劑流出孔，所述擴張式封隔器13套裝在所述管柱本體11的外壁上。擴張式封隔器13通過液壓控制膨脹，實現(xiàn)封隔，釋放壓力，擴張式封隔器13收縮，便于化學填劑注入完成后取出化學堵劑注入管柱1。

在篩管(本實施例以篩管為例，也可以是打孔管與盲管的組合管柱)與井壁之間注入化學堵劑，將環(huán)空形成化學封隔。化學堵劑充填在井壁與篩管的環(huán)空，形成具有一定強度的段塞，將環(huán)空進行封隔，成為環(huán)空封隔工藝的化學封隔器5?；瘜W堵劑具有良好的觸變性，能夠快速形成網(wǎng)架結(jié)構(gòu)；具有較高的界面膠結(jié)強度、形狀穩(wěn)定性、承壓能力、抗竄強度。擠注化學堵劑坐封在易產(chǎn)生水錐或有產(chǎn)生水錐傾向的位置?；瘜W堵劑注入至篩管與井壁環(huán)空，形成軸向封隔；化學堵劑亦可通過管柱擠注在需要封堵的位置，實現(xiàn)局部封堵和分段。

將化學堵劑注入管柱1下入至井筒底部既定位置，清洗管柱后，向管柱內(nèi)加壓，使擴張式封隔器13坐封在注入管柱與篩管之間的環(huán)空，繼續(xù)加壓，打開壓差滑套12，在擴張式封隔器13封隔位置注入化學堵劑，向注入管柱內(nèi)加入化學堵劑，化學堵劑經(jīng)過壓差滑套12上的孔及篩管上的孔至篩管與井壁環(huán)空，注入預定的量后，候凝，完成第一個層段的化學封隔；關(guān)閉壓差滑套12，釋放壓力，擴張式封隔器13收縮，將注入管柱緩慢上提，至第二個化學堵劑注入位置，加壓，使擴張式封隔器13再次膨脹，封隔注入管柱與篩管環(huán)空， 繼續(xù)加壓，打開壓差滑套12，在擴張式封隔器13坐封位置注入化學堵劑，實現(xiàn)第二個層段的化學封隔；同理，實現(xiàn)其它層段的化學封隔，所封堵層位數(shù)不受限制，化學封隔器5的注入數(shù)量及位置根據(jù)油藏特征確定。注入完畢后，將化學堵劑注入管柱1提出?；瘜W堵劑擠注完成后，即實現(xiàn)了篩管與井壁之間環(huán)空的有效封隔。

化學堵劑注入管柱1提出后，下入分段穩(wěn)油控水管柱2，在管柱下入過程中，根據(jù)油藏特征及控水軟件的計算結(jié)果，將管柱下入在既定位置；注入清洗液，循環(huán)洗井。在化學堵劑注入位置坐封自膨脹封隔器23，實現(xiàn)化學堵劑的保護及封堵，分段穩(wěn)油控水管柱2上的復合式自適應控水裝置22，實現(xiàn)限水、穩(wěn)油生產(chǎn)。

本發(fā)明利用分段穩(wěn)油控水管柱2及化學堵劑注入管柱1實現(xiàn)化學堵劑環(huán)空封隔、化學封堵、復合自適應裝置控水三種控水工藝，從而實現(xiàn)環(huán)空注聚分段，自適應式控水、穩(wěn)油的分段控水生產(chǎn)，達到抑制水錐，平衡地層壓力，防止環(huán)空串流的目的。本實施例中，將自膨脹封隔器23的坐封位置與化學封隔器5的坐封位置對應，防止化學堵劑注入時流入防砂外管柱以內(nèi)。

本發(fā)明針對不同類型的生產(chǎn)井采用復合式自適應控水裝置22、化學堵劑封隔工藝以及相應的控水軟件，利用化學堵劑進行篩管外環(huán)空分段封隔或局部高產(chǎn)水段封堵，利用復合式自適應控水裝置22進行自適應式流量調(diào)節(jié)，抑制儲層水錐進，實現(xiàn)控水、穩(wěn)油生產(chǎn)。

當然，本發(fā)明還可有其它多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護范圍。