存儲式精密定量油氣井井下工作劑注入系統(tǒng)及注入方法
【專利說明】存儲式精密定量油氣井井下工作劑注入系統(tǒng)及注入方法
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種存儲式精密定量油氣井井下工作劑注入系統(tǒng)，以及使用該系統(tǒng)的注入方法，屬于石油和天然氣開采領(lǐng)域。這里的油氣井是指油氣田開發(fā)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(shù)】
[0003]油氣田開發(fā)中需要向井下注入工作劑，以改善井下生產(chǎn)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(jié)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(shè)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(shè)置在注入口兩端的封隔器兩部分構(gòu)成注膠管柱，上部連接作業(yè)管柱至地面，通過地面設(shè)備向井內(nèi)注入膠體，膠體再通過上千米的作業(yè)管柱，經(jīng)過封隔器和注入管構(gòu)成的封閉環(huán)空，將膠注入到生產(chǎn)管柱外環(huán)空和地層的目標(biāo)位置；封隔器是采用擴(kuò)張式封隔器，封隔注入口兩端。首先注入壓力液使擴(kuò)張封隔器擴(kuò)張座封，其中使用定壓閥控制管內(nèi)壓力，使壓力達(dá)到甚至超過封隔器的坐封壓力；因此，井下注液管系統(tǒng)包括注液管和封隔系統(tǒng)。封隔系統(tǒng)包括封隔器，擴(kuò)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。
[0004]這種注膠方式在中國發(fā)明專利“油氣井過濾器管柱外充填環(huán)中建立封隔的完井結(jié)構(gòu)及方法(申請?zhí)?01410013598.8)”做了比較詳細(xì)的描述，這種方法就是向充填環(huán)的目標(biāo)層段注入阻流介質(zhì)，形成阻流環(huán)。這種阻流環(huán)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(shè)置封隔器，然后通過注入管串和設(shè)置在管串上的注入口將阻流介質(zhì)注入充填環(huán)。
[0005]如圖1所示，圖1中:1-1為地面注入設(shè)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(shí)際注入長度；1-6為設(shè)計(jì)注入長度；1-7為控流篩管；1-8為封隔顆粒；1_9為產(chǎn)油層；1_10為阻流環(huán)；1_11為出水層；1_12為裸眼井壁；1_13為作業(yè)管柱；1-14為攪拌罐。同時(shí)，這種注入方法是通過整個(gè)管串向目標(biāo)層段注入，一般管串長度在上千米甚至幾千米，阻流介質(zhì)通過如此長的管路進(jìn)入目標(biāo)層段，也造成阻流介質(zhì)的極大浪費(fèi)。另夕卜，從井口注液的方法需要在地面設(shè)立大型配液罐進(jìn)行攪拌制液，既要占用大量資源又操作不便。
[0006]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(huán)空中工作劑的過量注入，對環(huán)空和開采層面造成影響，膠的注入過量則會嚴(yán)重影響采油采氣的生產(chǎn)過程，如膠體注入過量，膠就會進(jìn)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(dá)到注入的作業(yè)目的；
(2)膠體沿注入管長距離輸送，會受到作業(yè)管柱內(nèi)雜質(zhì)的污染，對膠性能產(chǎn)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(yè)的效果產(chǎn)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(jìn)而污染地層導(dǎo)致地層產(chǎn)量下降，對采油和采氣的正常作業(yè)帶來不利影響；
(4)用膠量大，地面配膠設(shè)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(fèi)；
(5)該方式在多層同時(shí)注入時(shí)，又存在無法分層控制注入膠量的問題。因?yàn)椴煌瑢樱枰哪z量差別很大，為了達(dá)到較好的效果，一般都采用分層注膠，即注一層，移動(dòng)一次管柱，作業(yè)工作量大，注入作業(yè)的效率低，不能夠滿足高效率作業(yè)的要求。
[0007]以直井注膠為例，直井有五層，油層厚3米，具有三個(gè)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(huán)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?yàn)橐紤]到上千米管壁上損失的膠量。并且該方式需要地面泵送設(shè)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(nèi)壁臟東西污染，如鐵銹等會對膠液造成污損，化學(xué)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(xiàn)前置液和后置液分別于膠液互相混合的問題。拖動(dòng)注膠管柱時(shí)一次定位精度低，誤差較大，不能夠滿足井下注入作業(yè)的位置精度要求；這種作業(yè)方式一次只能夠?qū)⒛z液注入到某一層，注一層需要拖動(dòng)一層，施工作業(yè)時(shí)間較長；地面注膠設(shè)備體積大，注入作業(yè)的操作過程復(fù)雜。
[0008]除了注膠作業(yè)，還有其他工作液注入，如解堵液、除垢液、修補(bǔ)液、氧化劑等，比如氧化劑，攜帶量大了容易爆炸，攜帶量小了，又不能解決問題。因此，注這些工作液用地面注入法同樣存在需要精確控制注入量的問題。
[0009]因此，為了解決上述問題，需要設(shè)計(jì)一種能夠?qū)崿F(xiàn)精確定量地注入介質(zhì)并且能夠精確定位的工作劑注入系統(tǒng)和注入方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題就在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種存儲式精密定量油氣井井下工作劑注入系統(tǒng)及其注入方法。本發(fā)明存儲式精密定量油氣井井下工作劑注入系統(tǒng)，采用可預(yù)先定量注入工作劑的工作劑存儲器的方式，能夠精確定量注入工作劑，確保工作劑注入量的精確性，保證井下工作劑注入作業(yè)的高效性和準(zhǔn)確性；不會造成工作劑的浪費(fèi)，避免了傳統(tǒng)注入作業(yè)的注液管中工作劑的大量浪費(fèi)，提高了工作劑的利用率，降低了作業(yè)成本；在注入作業(yè)完成后，能夠取出后再次使用，工作劑注入系統(tǒng)具有重復(fù)多次使用的特點(diǎn)，降低了注入作業(yè)的成本，提高了作業(yè)效率；
本發(fā)明利用存儲式精密定量油氣井井下工作劑注入系統(tǒng)的注入方法，能夠?qū)⒐ぷ鲃┚_定量注入目標(biāo)位置，具有極佳的注入精確性和位置準(zhǔn)確性，確保了最佳的注入效果；并且通過封隔器，能夠?qū)⒐ぷ鲃┓飧粼谀繕?biāo)位置的環(huán)空，不會發(fā)生工作劑的竄流，保證了井下正常的生產(chǎn)作業(yè)，不會造成目標(biāo)位置以外的層位受工作劑的影響。
[0011]為解決上述問題，本發(fā)明采用技術(shù)方案為:
一種存儲式精密定量油氣井井下工作劑注入系統(tǒng)，所述注入系統(tǒng)包括注入管和地面加壓裝置，注入管內(nèi)設(shè)有一組或多組注入單元；每組注入單元包括可變?nèi)莘e的工作劑存儲器，設(shè)置在注入管上與注入管外部連通的工作劑出料口，出料口與工作劑存儲器連通；地面加壓裝置在注入管內(nèi)產(chǎn)生作用于可變?nèi)莘e的工作劑存儲器上的、高于注入管外部的壓力，可變?nèi)莘e的工作劑存儲器容積減小，工作劑經(jīng)出料口流出至注入管外部。
[0012]工作劑注入系統(tǒng)的每個(gè)注入單元中攜帶工作劑存儲器，工作劑存儲器中攜帶預(yù)先定量存儲的工作劑，此處的工作劑可以是液態(tài)以及膠狀的工作劑；將注入管下放至目標(biāo)位置后，通過地面加壓裝置向工作劑存儲器施加壓力，使工作劑存儲器內(nèi)的工作劑經(jīng)出料口流至注入管外部的目標(biāo)位置，完成工作劑的注入作業(yè)。
[0013]本發(fā)明中采用的工作劑的種類包括以下幾種:
(O阻流介質(zhì):其特征在于低滲或無滲，其成分包括并不限于以下一種或多種:凝膠、樹脂、水泥、聚合物、降滲劑；
(2)地層砂固結(jié)劑、除垢劑、解堵劑、氧化劑；
(3)酸液:其成分包括并不限于以下一種或多種:鹽酸、硫酸、過氧化氫。
[0014]本發(fā)明的技術(shù)方案將工作劑預(yù)先定量存儲在工作劑存儲器內(nèi)，通過注入管下放至目標(biāo)位置進(jìn)行工作劑注入作業(yè)，能夠?qū)崿F(xiàn)對工作劑的精確定量注入，不會造成工作劑的浪費(fèi)，作業(yè)方式簡單高效，作業(yè)成本低。
[0015]優(yōu)選的，工作劑存儲器為囊式存儲器。該囊式存儲器可以由橡膠、塑料、不透氣的布料等易變形的材料制作而成，在受到地面加壓裝置的壓力后，囊式存儲器的容積收縮將其內(nèi)部的工作劑經(jīng)出料口排出至目標(biāo)位置，完成工作劑注入作業(yè)。
[0016]優(yōu)選的，囊式存儲器內(nèi)部設(shè)有與囊式