超臨界co2井下分層注氣管柱及操作方法
【專利說明】超臨界002井下分層注氣管柱及操作方法
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及石油開采中使用的井下注氣技術(shù)領(lǐng)域,特別是涉及超臨界CO2井下分層注氣管柱及操作方法。
【背景技術(shù)】
[0003]石油開采過程中,為了使油從油層中流出,需要給地層補充能量,這一般采用向地層中注水或注氣的辦法。
[0004]二氧化碳(CO2)驅(qū)已經(jīng)成為國內(nèi)外油田開發(fā)一種重要接替技術(shù),它不但能提高油田采收率,還有利于CO2減排,保護環(huán)境,因此得到了各油田的重視和應(yīng)用。目前井下注CO2都是采用的多油層合注工藝。由于油藏的非均質(zhì)性,地質(zhì)學(xué)家提出了分層注氣的要求。對于多薄油層的分注來說,各層的配注量可能很小。0)2在井下處于超臨界狀態(tài),其粘度接近氣體的粘度。小流量和低粘度給井下分層測試和調(diào)整配注量帶來了困難。
[0005]超臨界C02井下分層注氣并沒有現(xiàn)成的技術(shù),可以借鑒的測試與控制技術(shù)是中國專利局2012年09月19日授權(quán)公告了一種“同心一體化測調(diào)注水工藝及裝置”,其專利申請日是2009年09月04日,專利申請?zhí)柺?00910018261.5,該專利公開了這樣一種分層注水技術(shù):在井下安裝分層注水管柱,對應(yīng)每個油層安裝一個可調(diào)整注水孔大小的同心配水器,然后從油管內(nèi)下入一種一體化測試儀,通過測試儀測試并調(diào)整各個油層的配注量。如果把這個技術(shù)應(yīng)用于井下超臨界0)2分層注氣,它存在以下問題:一是CO2對井下油套管的腐蝕嚴重,需要在封隔器以上的油套環(huán)空替滿防腐油套管保護液,而目前的注水管柱在注水過程中需要不時地洗井,所使用的封隔器都是能夠洗井的類型,如K344型,它不能把防腐保護液長期地封隔在封隔器以上的套管中;二是CO2注入和停注過程中,溫度的變化很大,油管的長度也相應(yīng)地變化很大,對井下封隔器的破壞就會很嚴重;三是一體化測試儀的測試方式是水從流量計的側(cè)環(huán)空中流過,這種測試方式對大流量的注水來說是滿足要求的,但對小流量的CO2來說,就難以測準。四是為了洗井,原技術(shù)管柱底部安裝有單向閥,如果用于注氣,在井口因意外失控時,CO2氣體就會從此單向閥噴出井口,存在安全隱患。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]為解決上述技術(shù)問題,發(fā)明了超臨界0)2井下分層注氣管柱及操作方法,解決了注氣過程中因溫度變化大引起的管柱的長度變化大對封隔器的損壞問題、防腐保護液的注入與保持問題、小流量0)2的測試準確性問題和注氣安全問題。
[0007]本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案:
超臨界CO2井下分層注氣管柱,油管安裝在套管內(nèi),頂部封隔器、層間封隔器、可調(diào)配氣器和盲堵用油管相連,頂部封隔器安裝在油層以上部位,層間封隔器安裝在兩個油層之間,對應(yīng)每個油層安裝一個可調(diào)配氣器,盲堵連接在管柱尾部,測調(diào)儀與電纜相連,電纜下在油管內(nèi),測調(diào)儀位于可調(diào)配氣器內(nèi)且可在各可調(diào)配氣器間移動,在頂部封隔器以上還連接有滑套,可調(diào)配氣器的配氣孔設(shè)有單向閥,氣體流動方向是由內(nèi)向外;配氣孔以上部位設(shè)有內(nèi)光管段,測調(diào)儀包括擠壓密封段,擠壓密封段上的膠筒與內(nèi)光管段相密封。
[0008]優(yōu)選實施例一,頂部封隔器是Y445型封隔器。
[0009]優(yōu)選實施例二,單向閥機構(gòu)包括套在配氣孔外的閥套和壓住閥套的彈簧。
[0010]優(yōu)選實施例三,單向閥機構(gòu)是在配氣孔中設(shè)置向上的錐孔并在其中設(shè)置球。
[0011 ] 優(yōu)選實施例四,所述的擠壓密封段,其殼體中部有變徑臺肩,膠筒和擠壓套順次套在殼體外且位于變徑臺肩下;殼體內(nèi)設(shè)下孔,電機固定在下孔的頂部,電機的輸出軸設(shè)外螺紋,螺母安裝在輸出軸上,內(nèi)襯套套在電機外且其外壁與下孔內(nèi)壁相密封,在殼體下孔的側(cè)壁設(shè)側(cè)孔,側(cè)孔位于內(nèi)襯套的上下兩個密封圈之間,連接塊安裝在側(cè)孔內(nèi)且與內(nèi)襯套和擠壓套相連接固定,螺母與內(nèi)襯套相連接固定;螺母設(shè)過電纜孔,驅(qū)動電纜從過電纜孔中穿過。
[0012]超臨界0)2井下分層注氣管柱的操作方法,其步驟是:
a、完井:按照所述管柱結(jié)構(gòu)把除電纜和測調(diào)儀外的分層注氣管柱下入井內(nèi)設(shè)計位置,接油管掛并把油管掛坐入井口,可調(diào)配氣器的配氣孔處于關(guān)閉狀態(tài),滑套處于打開狀態(tài),正循環(huán)或反循環(huán)替入環(huán)空保護液,然后通過鋼絲作業(yè)下入滑套開關(guān)工具關(guān)閉滑套并起出開關(guān)工具;上提油管掛一定高度,從油管內(nèi)打液壓坐封所有封隔器,然后把油管掛坐入井口,裝采油樹;
b、注氣:用電纜帶測調(diào)儀下入井內(nèi)可調(diào)配氣器處,通過地面控制儀逐個打開配氣孔,開始注氣;
C、測調(diào):測調(diào)儀定位于任一可調(diào)配氣器處,通過地面控制儀驅(qū)動壓縮膠筒將可調(diào)配氣器的內(nèi)光管段與測調(diào)儀之間的環(huán)空分隔;地面控制儀將測得的0)2流量與目標配注流量對比,然后發(fā)出指令驅(qū)動調(diào)整機械手對可調(diào)配氣器的配氣孔的大小進行調(diào)整,直至達到目標配注流量;通過地面控制儀發(fā)出指令釋放膠筒;按此步驟完成所有可調(diào)配氣器的調(diào)整后上提電纜起出測調(diào)儀。
[0013]優(yōu)選實施例五,所述的通過地面控制儀驅(qū)動壓縮膠筒的步驟是,通過地面控制儀驅(qū)動電機,輸出軸旋轉(zhuǎn)帶動螺母上行,從而帶動擠壓套上行,壓縮膠筒。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的有益效果是:一方面,由于在分層注氣管柱上采用了Y445型頂部封隔器,在頂部封隔器以上安裝了滑套,這解決了環(huán)空防腐保護液的替入和保持問題,也解決了管柱的長度變化對封隔器的損壞問題,問題是這樣解決的,通過開關(guān)滑套可以替入防腐保護液,Y445型頂部封隔器封隔了油套環(huán)空,使防腐保護液保持在頂部封隔器以上,同時,完井過程中坐封封隔器后下壓油管,富余的油管長度可以抵消因注氣溫度下降造成的油管縮短,因而不會因油管長度變化損壞封隔器。另一方面,由于在測調(diào)儀上設(shè)置了擠壓密封段,迫使被測CO2全部通過進氣孔進入測調(diào)儀的內(nèi)流道,解決小流量測試難的問題,并可以提高測試精度。
【附圖說明】
[0015]前面簡單地描述了本發(fā)明,接下來參考描述本發(fā)明的以下具體實施例的圖紙進一步、詳細地敘述本發(fā)明。這些圖紙只描述了該發(fā)明的一些典型的實施例,因此不能認為是限制本發(fā)明的范圍。在這些圖紙中:
圖1是本發(fā)明的超臨界CO2井下分層注氣管柱的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2是本發(fā)明的可調(diào)配氣器與測調(diào)儀工作狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖3是圖2中K部的放大圖。
【具體實施方式】
[0018]參見圖1和圖2,超臨界CO2井下分層注氣管柱,油管2安裝在套管I內(nèi),頂部封隔器4、層間封隔器6、可調(diào)配氣器5和盲堵10用油管相連,頂部封隔器4安裝在油層以上部位,層間封隔器6安裝在兩個油層之間,對應(yīng)每個油層安裝一個可調(diào)配氣器5,盲堵10連接在管柱尾部,測調(diào)儀8與電纜7相連,電纜7下在油管內(nèi),測調(diào)儀8位于可調(diào)配氣器5內(nèi)且可在各可調(diào)配氣器間移動,在頂部封隔器4以上還連接有滑套3??烧{(diào)配氣器5的配氣孔11設(shè)有單向閥機構(gòu),氣體流動方向是由內(nèi)向外;配氣孔11以上部位設(shè)有內(nèi)光管段12。測調(diào)儀8包括擠壓密封段22,擠壓密封段22上的膠筒9與內(nèi)光管段12相密封。
[0019]電纜7是用絞車下入,電纜地面一端與地面控制儀相連,地面控制儀完成井下數(shù)據(jù)的采集和對井下可調(diào)配氣器5的調(diào)整,這是常規(guī)技術(shù),在專利“同心一體化測調(diào)注水工藝及裝置(專利申請?zhí)柺?00910018261.5)”中有說明。
[0020]在油田上,為了解決井下油管柱因溫度和壓力的變化所引起的伸縮而損壞封隔器的問題,一般的解決辦法是在封隔器的上部加一個補償器,所謂的補償器其實就是一個內(nèi)外筒套在一起的伸縮短節(jié)。如果在注氣管柱中采用補償器就存在一個問題,注氣井的溫度變化大,可能在注和停之間的溫度變化超過20°C,對油管的影響大,油井深時,如超過3000m井深,油管的長度變化可能超過0.7m,這樣大的伸縮和反復(fù)的變化對補償器的密封是嚴重的考驗,如果出現(xiàn)密封件損壞,在封隔器以上就會出現(xiàn)CO2泄漏,這對注氣安全是一個嚴重的威脅。為了解決這個問題,頂部封隔器4采用Y445型或Y441型封隔器。Y445型或Y441型封隔器是雙錐體結(jié)構(gòu),封隔器可以雙向受力,封隔器坐封后,從井口下壓油管增加井內(nèi)油管的長度來補償注氣過程中油管長度的變化。Y445型或Y441型封隔器既承受了上部油管的下壓載荷,也承受下部的注氣壓力。由于注氣井的腐蝕性,井下封隔器可能會出現(xiàn)結(jié)構(gòu)功能損壞而難以解封的問題,使用Y445型封隔器就更為合適,這種封隔器可以先丟手起出上部油管柱再解封封隔器。
[0021]由于CO2對金屬的嚴重腐蝕性,為了保護井下油套管,在注氣井的油套環(huán)空中都要注入環(huán)空防腐保護液,這一措施需要在完井時完成,現(xiàn)有的同心一體化測調(diào)注水工藝所使用的可洗井封隔器是不能實現(xiàn)這一要求的,可洗井封隔器不能把防腐保護液長期地封隔在封隔器以上。如果僅僅把現(xiàn)有的同心一體化測調(diào)注水工藝所使用的可洗井封隔器換為Y445型封隔器也不能實現(xiàn)防腐保護液的替入,這是因為,可調(diào)配氣器5的配氣孔11較小,用它洗井和替入環(huán)空保護液可能會損壞它。為了簡化完井工藝,可調(diào)配氣器5在下井時是處于關(guān)閉狀態(tài)的,這樣,下井的管柱就沒有進液孔,造成空油管下井的狀態(tài),這種情況下,在管柱下井的過程中需要人工不斷地向油管內(nèi)灌液,增加了勞動強度和完井成本,同時,也沒有了替入環(huán)空保