一种存在防砂管油气井的控流过滤器管柱分段控流方法

摘要

本发明公开了一种存在防砂管油气并的控流过滤器管柱分段控流方法，包括下列步骤：1)在防砂管上打通携带颗粒液流通通道；2)在防砂管内通过下入管柱下入一个控流过滤器管柱；3)向控流过滤器管柱和防砂管之间的环空内注入携带防窜流封隔颗粒的携粒液；防窜流封隔颗粒同时在控流过滤器管柱和防砂管之间的环空及防砂管和井壁之间的环空内堆积、充填并充满控流过滤器管柱和防砂管之间的环空及防砂管和井壁之间的环空；4)封闭充填满防窜流封隔颗粒的控流过滤器管柱和防砂管之间的环空。本发明所述方法能够利用防窜流封隔颗粒实现很好的封隔目的，从而可以很好地实现控流过滤器管柱分段控流。

说明书

技术领域

本发明涉及一种油气井开采领域技术方法，具体地说，涉及一种存在防砂管油气井的控流过滤器管柱分段控流方法。这里的油气井是指油气田开发中广义的生产井，包括油井、气井、注入井等。

背景技术

在油气井生产过程中，无论是直井还是水平井，由于油藏的非均质特性，都需要将油气井封隔成多个相对独立的区域来进行生产，而且是分段控流生产。这里的油气井生产包括油气井生产过程中流体的产出和注入，如石油开采，或者，如在生产过程中向地层注入水，汽，提高油田采收率的化学剂生产等，还包括一些作业过程中向地层注酸液等。

将油气井封隔成多个相对独立的区域来进行生产通常采用控制流量的装置和将油气井的生产段沿油气井轴向分隔成几个流动单元的装置相结合的方法，如控流过滤器管柱加封隔器的方法。

出于防砂的需要油气田中有不少井存在防砂管。图1所示为已下入防砂管的油气井的结构。图1中1为油气井井壁，2为防砂管，3为防砂管与井壁之间的环空，4为悬挂防砂管的封隔器。

在很多油气井中分段流量控制生产实现的方式是在井内下入控流过滤器管柱和封隔器，通过控流过滤器管柱加封隔器的方式将控流过滤器管柱和井壁之间的环空进行有效地封隔，即将流体在控流过滤器管柱外的轴向窜流通道堵塞上，就能够达到较好的分段流量控制生产的作用。

但是，控流过滤器管柱加封隔器的方式在已下入防砂管的油气井中存在严重的问题。如图2所示，现有已下入防砂管的油气井中，防砂管与井壁之间存在环空而没有进行封隔，由于防砂管和井壁之间存在环空形成轴向窜流通道，破坏了防砂管内控流过滤器管柱与防砂管之间的封隔效果，不能达到很好的分段流量控制生产的目的。图2中，1为油气井井壁，2为防砂管，3为防砂管与井壁之间的环空，4为悬挂防砂管的封隔器，5为控流过滤器管柱，6为控流过滤器管柱上的控流过滤器，7为充填在控流过滤器管柱和防砂管之间的环空内的封隔器，8为悬挂控流过滤器管柱的悬挂封隔器。图中箭头方向表示窜流流体(如水)流动方向。如图2所示，窜流流体(如水)通过井壁进入井壁和防砂管之间的环空内，在井壁和防砂管之间的环空内形成轴向窜流，再进入控流过滤器管柱内。破坏了防砂管内控流过滤器管柱与防砂管之间封隔器的封隔效果，不能达到很好的分段流量控制生产的目的。

可以看出，要在已下入防砂管的油气井中采用控流过滤器管柱加封隔器的方法实现分段流量控制生产，这就需要将下入油气井中的防砂管拔出，再下入控流过滤器管柱和封隔器.但很多情况下，因为防砂管太长、防砂管与井壁之间的阻力太大，这种阻力产生的原因很大程度是防砂管局部出现砂卡.特别是对于水平井，绝大多数情况下防砂管是拔不出来的，同时，水平井由于生产段很长，特别需要分段流量控制生产，如用分段流量控制生产来控制水平井产出液含水上升快的问题.所以问题比较突出，特别是水平井更为突出.

发明内容

本发明需要解决的技术问题就在于克服已下入防砂管的油气井中防砂管与井壁之间存在环空而破坏控流过滤器管柱加封隔器分段控流效果差的缺陷，提供一种存在防砂管油气井的控流过滤器管柱分段控流方法，可以实现很好的封隔目的，从而实现很好的控流过滤器管柱分段控流效果。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

本发明一种存在防砂管油气井的控流过滤器管柱分段控流方法，存在防砂管油气井包括油气井井壁和下入油气井内的防砂管，所述防砂管上部(上部指靠近井口一端)和井壁之间固定连接，防砂管与井壁之间形成一个环空；所述控流过滤器管柱分段控流方法包括下列步骤：

1)、建立通道：在防砂管上打通至少一个携带防窜流封隔颗粒携粒液通过的流通通道；

2)、下入控流过滤器管柱：在防砂管内通过下入管柱下入一个控流过滤器管柱，所述控流过滤器管柱上设置有至少二个控流过滤器，控流过滤器管柱和防砂管之间形成一个环空；

3)、充填防窜流封隔颗粒：向控流过滤器管柱和防砂管之间的环空内注入携带防窜流封隔颗粒的携粒液；携粒液携带防窜流封隔颗粒同时进入控流过滤器管柱和防砂管之间的环空及防砂管和井壁之间的环空内，防窜流封隔颗粒同时在控流过滤器管柱和防砂管之间的环空及防砂管和井壁之间的环空内堆积、充填并充满控流过滤器管柱和防砂管之间的环空及防砂管和井壁之间的环空，一部分携粒液进入控流过滤器并返回地面，还有一部分携粒液通过井壁渗入地层；

4)、封闭：在靠近井口一端封闭充填满防窜流封隔颗粒的控流过滤器管柱和防砂管之间的环空；

5)、脱开连接控流过滤器管柱的下入管柱，形成在控流过滤器管柱和防砂管之间的环空内及防砂管和并壁之间的环空内同时充填满防窜流封隔颗粒的完井结构。

所述建立通道步骤为用侧钻的方法在防砂管上部钻出至少一个通孔，便于携带防窜流封隔颗粒的携粒液通过。

或者，所述建立通道步骤为用射孔的方法在防砂管上射出至少一个通孔，便于携带防窜流封隔颗粒的携粒液通过。

再或者，所述建立通道步骤为打开悬挂防砂管的封隔器，使悬挂防砂管的封隔器处形成一个便于携带防窜流封隔颗粒的携粒液通过的通道；防窜流封隔颗粒充满控流过滤器管柱和防砂管之间的环空及防砂管和井壁之间的环空后，关闭悬挂控流过滤器管柱的悬挂封隔器。控流过滤器管柱的悬挂封隔器如图6，高于悬挂防砂管的悬挂封隔器时，关闭了控流过滤器管柱的悬挂封隔器时，防砂管内外两个环空中的防窜流封隔颗粒都被封闭在控流过滤器管柱的悬挂封隔器之下。

所述防砂管为割缝筛管、金属编织网为过滤材料的防砂管、冲缝筛管、绕丝筛管、金属粉末或树脂砂粒防砂管、多孔陶瓷防砂管、金属棉纤维防砂管或双层预充填防砂管。

所述携带防窜流封隔颗粒的携粒液为水或水溶液。

所述防窜流封隔颗粒为平均粒径为0.05-1.0mm、密度为0.8-1.4g/cm³的高分子聚合物颗粒。

优选的，所述防窜流封隔颗粒为平均粒径为0.1-0.5mm、密度为0.94-1.06g/cm³的高分子聚合物颗粒。

优选的，所述防窜流封隔颗粒为平均粒径为0.1-0.5mm、密度为0.90-0.98g/cm³的高密度聚乙烯颗粒。

优选的，所述防窜流封隔颗粒为平均粒径为0.05-1.0mm、密度为0.96-1.06g/cm³的苯乙烯和二乙烯苯交联共聚物颗粒。

优选的，所述防窜流封隔颗粒为平均粒径为0.05-1.0mm、密度为0.8-1.2g/cm³的聚丙烯和聚氯乙烯高分子聚合物颗粒。

本发明所述颗粒密度为颗粒真实密度，不是颗粒堆积密度。

本发明利用密度为1g/cm³左右的水或水溶液作为携带防窜流封隔颗粒的携粒液，因而，本发明选择密度和携粒液的密度相接近的防窜流封隔颗粒，这样携粒液就可以很容易地携带防窜流封隔颗粒充填到控流过滤器管柱和防砂管之间的环空及防砂管和井壁之间的环空内，防窜流封隔颗粒同时在控流过滤器管柱和防砂管之间的环空及防砂管和井壁之间的环空内堆积、充填并充满控流过滤器管柱和防砂管之间的环空及防砂管和井壁之间的环空，一部分携粒液进入控流过滤器并返回地面，还有一部分携粒液通过井壁渗入地层；最终形成在控流过滤器管柱和防砂管之间的环空内及防砂管和井壁之间的环空内同时充填满防窜流封隔颗粒的完井结构。防窜流封隔颗粒充填紧实，几乎没有窜槽。结合控流过滤器管柱可有效地将油气井封隔成多个相对独立的区域来进行油气井生产，达到流量控制目的，便于流量分段管理，对油气井生产带来好的效果，如提高油气井生产效率等。

而且，即使如果充填不够紧实，环空还剩余有窜槽，生产过程中很小流量的液体的轴向窜流就会带动防窜流封隔颗粒产生移动，往窜槽方向堆积并堵塞窜槽，从而达到很好的防窜流封隔效果，结合控流过滤器管柱实现油气井控流过滤器管柱分段控流目的。

地层流体在防窜流封隔颗粒堆积而成的介质中的流动是一种渗流。根据渗流力学原理，渗流阻力的大小与渗流路程成正比，与渗流面积成反比。由于在控流过滤器管柱和防砂管之间的环空及防砂管和井壁之间的环空内，防窜流封隔颗粒的堆积体厚度薄、断面小、轴向长度大，地层流体在防窜流封隔颗粒中沿油气井轴向窜流的流动阻力很大；而沿油气井径向流动面积大、距离短、流动阻力很小。沿油气井轴向流动数米至数十米的流动阻力比沿油气并径向流动几厘米的流动阻力要大几百倍甚至上千倍，沿油气井轴向流动和沿油气井径向流动的流动阻力的巨大差异，导致在相同压差作用下，沿油气井轴向流动的流量远远小于沿油气井径向流动的流量。这样利用防窜流封隔颗粒在轴向和径向流动阻力的差异性，既能保证地层流体向沿油气井径向流动的畅通，又限制了地层流体的沿油气井轴向的流动，起到封隔器的作用。

本发明提供了一种方便、实用的存在防砂管油气并的控流过滤器管柱分段控流方法，它可以同时实现控流过滤器管柱和防砂管之间的环空及防砂管和并壁之间的环空的封隔，封隔效果好，结合控流过滤器管柱很好地解决了用控流过滤器管柱实现分段流量控制的要求。

附图说明

图1为本发明背景技术所述已下入防砂管的油气井的结构示意图。

图2为本发明背景技术所述在防砂管内下入控流过滤器管柱、对控流过滤器管柱和防砂管之间的环空用封隔器进行封隔而没有对防砂管和井壁之间的环空进行封隔时的结构示意图。

图3为本发明实施例1所述用侧钻方法在防砂管上侧钻出通孔的存在防砂管油气井的控流过滤器管柱分段控流完井方法的井下情况及充填防窜流封隔颗粒时携粒液的流动示意图。

图4为本发明实施例2所述用射孔方法在防砂管上射出通孔的存在防砂管油气井的控流过滤器管柱分段控流完井方法的井下情况及充填防窜流封隔颗粒时携粒液的流动示意图。

图5为本发明实施例3所述用打开悬挂防砂管的封隔器方法在防砂管上部制造通孔的存在防砂管油气井的控流过滤器管柱分段控流方完井方法的井下情况及充填防窜流封隔颗粒时携粒液的流动示意图。

图6为本发明所述在控流过滤器管柱和防砂管之间的环空内及防砂管和井壁之间的环空内同时充填满防窜流封隔颗粒的完井结构示意图。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，已下入防砂管油气井结构包括油气井井壁1和下入油气井内的防砂管2，所述防砂管为割缝筛管，所述防砂管和井壁之间设置有悬挂防砂管的封隔器4，防砂管与井壁之间形成一个环空3；

所述控流过滤器管柱分段控流方法包括下列步骤：

1)、如图3所示，在防砂管上侧钻出至少一个通孔2-1，便于携带防窜流封隔颗粒的携粒液通过；携粒液为水或溶有一定储层保护剂的水溶液，水溶液密度和水接近约1.0g/cm³。

所述防窜流封隔颗粒为粒径为0.1-0.5mm、密度为0.94g/cm³的高密度聚乙烯颗粒。

2)、如图3所示，在防砂管内通过下入管柱下入一个控流过滤器管柱5，所述控流过滤器管柱上设置有控流过滤器6，所述控流过滤器管柱和井壁之间设置有悬挂控流过滤器管柱的悬挂封隔器8，控流过滤器管柱和防砂管之间形成一个环空；

3)、如图3所示，向控流过滤器管柱和防砂管之间的环空内注入携带防窜流封隔颗粒的携粒液；携粒液携带防窜流封隔颗粒同时进入控流过滤器管柱和防砂管之间的环空及防砂管和井壁之间的环空内，防窜流封隔颗粒同时在控流过滤器管柱和防砂管之间的环空及防砂管和井壁之间的环空内堆积、充填并充满控流过滤器管柱和防砂管之间的环空及防砂管和井壁之间的环空，一部分携粒液进入控流过滤器并返回地面，还有一部分携粒液通过井壁渗入地层；图3中箭头方向为携粒液流动方向；

4)、关闭悬挂控流过滤器管柱的悬挂封隔器8；将控流过滤器管柱和井壁之间进行密封；

5)、脱开连接控流过滤器管柱的下入管柱，形成如图6所示的在控流过滤器管柱和防砂管之间的环空内及防砂管和井壁之间的环空内同时充填满防窜流封隔颗粒的完井结构。图6中，1为油气井井壁，2为防砂管，4为悬挂防砂管的封隔器，5为控流过滤器管柱，6为控流过滤器管柱上的控流过滤器，7为充填在控流过滤器管柱和防砂管之间的环空内的防窜流封隔颗粒，8为悬挂控流过滤器管柱的悬挂封隔器，9为充填在防砂管和井壁之间的环空内的防窜流封隔颗粒。

实施例2

如图1所示，已下入防砂管油气井结构包括油气井井壁1和下入油气井内的防砂管2，所述防砂管为金属编织网为过滤材料的防砂管，所述防砂管和并壁之间设置有悬挂防砂管的封隔器4，防砂管与井壁之间形成一个环空3；

所述控流过滤器管柱分段控流方法包括下列步骤：

1)、如图4所示，用射孔的方法在防砂管上射出多个通孔2-1，便于携带防窜流封隔颗粒的携粒液通过；携粒液为水或溶有一定储层保护剂的水溶液，水溶液密度和水接近约1.0g/cm³，所述防窜流封隔颗粒为平均粒径为0.1-0.5mm、真实密度为0.96-1.06g/cm³的苯乙烯和二乙烯苯交联共聚物颗粒。

2)、如图4所示，在防砂管内通过下入管柱下入一个控流过滤器管柱5，所述控流过滤器管柱上设置有控流过滤器6，所述控流过滤器上部和井壁之间设置有悬挂控流过滤器管柱的悬挂封隔器8，控流过滤器管柱和防砂管之间形成一个环空；

3)、如图4所示，向控流过滤器管柱和防砂管之间的环空内注入携带防窜流封隔颗粒的携粒液；携粒液携带防窜流封隔颗粒同时进入控流过滤器管柱和防砂管之间的环空及防砂管和井壁之间的环空内，防窜流封隔颗粒同时在控流过滤器管柱和防砂管之间的环空及防砂管和井壁之间的环空内堆积、充填并充满控流过滤器管柱和防砂管之间的环空及防砂管和井壁之间的环空，一部分携粒液进入控流过滤器并返回地面，还有一部分携粒液通过井壁渗入地层；图4中箭头方向为携粒液流动方向；

4)、关闭悬挂控流过滤器管柱的悬挂封隔器8，将控流过滤器管柱和井壁之间进行密封；

5)、脱开连接控流过滤器管柱的下入管柱，形成如图6所示的在控流过滤器管柱和防砂管之间的环空内及防砂管和井壁之间的环空内同时充填满防窜流封隔颗粒的完井结构。图6中，1为油气井井壁，2为防砂管，4为悬挂防砂管的封隔器，5为控流过滤器管柱，6为控流过滤器管柱上的控流过滤器，7为充填在控流过滤器管柱和防砂管之间的环空内的防窜流封隔颗粒，8为悬挂控流过滤器管柱的悬挂封隔器，9为充填在防砂管和井壁之间的环空内的防窜流封隔颗粒。

实施例3

如图1所示，已下入防砂管油气井结构包括油气井井壁1和下入油气井内的防砂管2，所述防砂管为冲缝筛管，所述防砂管和井壁之间设置有悬挂防砂管的封隔器4，防砂管与井壁之间形成一个环空3；

所述控流过滤器管柱分段控流方法包括下列步骤：

1)、如图5所示，打开悬挂防砂管的封隔器，使悬挂防砂管的封隔器处形成一个便于携带防窜流封隔颗粒的携粒液通过的通道2-1；对于可上提解封的封隔器，打开方法是上提封隔器，封隔器自动解封.对于可转动解封的封隔器，转动封隔器，封隔器自动解封.解封后封隔器和井壁之间存在间隙，间隙成为流体流通通道.所述防窜流封隔颗粒为平均粒径为0.3-0.5mm、密度为0.8-1.2g/cm³的聚丙烯和丁二烯高分子聚合物颗粒。

2)、如图5所示，在防砂管内通过下入管柱下入一个控流过滤器管柱5，所述控流过滤器管柱上设置有控流过滤器6，所述控流过滤器管柱和井壁之间设置有悬挂控流过滤器管柱的悬挂封隔器8，控流过滤器管柱和防砂管之间形成一个环空；

3)、如图5所示，向控流过滤器管柱和防砂管之间的环空内注入携带防窜流封隔颗粒的携粒液；携粒液携带防窜流封隔颗粒同时进入控流过滤器管柱和防砂管之间的环空及防砂管和井壁之间的环空内，防窜流封隔颗粒同时在控流过滤器管柱和防砂管之间的环空及防砂管和井壁之间的环空内堆积、充填并充满控流过滤器管柱和防砂管之间的环空及防砂管和井壁之间的环空，一部分携粒液进入控流过滤器并返回地面，还有一部分携粒液通过井壁渗入地层；图5中箭头方向为携粒液流动方向；

4)、关闭悬挂控流过滤器管柱的悬挂封隔器8和悬挂防砂管的封隔器；如悬挂控流过滤器管柱的悬挂封隔器高于悬挂筛管的悬挂封隔器，关闭悬挂控流过滤器管柱的悬挂封隔器8就可以将筛管内外两个环空的防窜流封隔颗粒封闭。

5)、脱开连接控流过滤器管柱的下入管柱，形成如图6所示的在控流过滤器管柱和防砂管之间的环空内及防砂管和井壁之间的环空内同时充填满防窜流封隔颗粒的完井结构。图6中，1为油气井井壁，2为防砂管，4为悬挂防砂管的封隔器，5为控流过滤器管柱，6为控流过滤器管柱上的控流过滤器，7为充填在控流过滤器管柱和防砂管之间的环空内的防窜流封隔颗粒，8为悬挂控流过滤器管柱的悬挂封隔器，9为充填在防砂管和井壁之间的环空内的防窜流封隔颗粒。

本发明实施例1、实施例2和实施例3中，利用水或水溶液作为携带防窜流封隔颗粒的携粒液，携粒液的密度很接近1g/cm³，因而，本发明选择密度为密度和水很接近的高分子聚合物颗粒作为防窜流封隔颗粒，防窜流封隔颗粒和携粒液的密度几乎相等，这样携粒液就可以很容易地携带防窜流封隔颗粒充填到控流过滤器管柱和防砂管之间的环空及防砂管和井壁之间的环空内，防窜流封隔颗粒同时在控流过滤器管柱和防砂管之间的环空及防砂管和井壁之间的环空内堆积、充填并充满控流过滤器管柱和防砂管之间的环空及防砂管和井壁之间的环空，一部分携粒液进入控流过滤器并返回地面，还有一部分携粒液通过井壁渗入地层；最终形成在控流过滤器管柱和防砂管之间的环空内及防砂管和井壁之间的环空内同时充填满防窜流封隔颗粒的完井结构。

流体在防窜流封隔颗粒堆积体中的流动是一种渗流.根据渗流力学原理，渗流阻力的大小与渗流路程成正比，与渗流面积成反比.由于防窜流封隔颗粒的构成厚度薄、断面小、轴向长度大，地层流体在防窜流封隔颗粒中沿油气井轴向窜流的流动阻力很大；而沿油气井径向流动面积大、距离短、流动阻力很小.沿油气井轴向流动数米至数十米的流动阻力比沿油气井径向流动几厘米的流动阻力要大几百倍甚至上千倍，沿油气井轴向流动和沿油气井径向流动的流动阻力的巨大差异，导致在相同压差作用下，沿油气井轴向流动的流量远远小于沿油气井径向流动的流量.这样利用防窜流封隔颗粒在轴向和径向流动阻力的差异性，既能保证地层流体向沿油气井径向流动的畅通，又限制了地层流体的沿油气井轴向的流动，起到封隔器的作用.

本发明提供了一种方便、实用的存在防砂管油气井的控流过滤器分段控流方法，它可以同时实现控流过滤器管柱和防砂管之间的环空及防砂管和井壁之间的环空的封隔，封隔效果好，很好地解决了对已存在防砂管的井，很好地实现控流过滤器管柱分段控流。

本发明所述的生产段是一种广义的生产段，生产段的长度范围中可能存在不能流动的区段，如隔层，夹层，套管固井后未射孔的区段。

本发明中所述的控流过滤器管柱上有过滤段和盲段，过滤段和盲段是相间的。盲段是壁面上没有孔的管子。盲段外的防窜流封隔颗粒环起主要的防轴向窜流的作用。盲段的提供来源于两个方面，一方面实际中每一个过滤器就有过滤段和盲段，盲段在过滤器两端并带有丝扣，井上拧扣连接过滤器时，盲段是卡钳子的地方。另一种情况盲段是在两过滤器之间加接的。对于控流过滤器管柱较长的情况，控流过滤器管柱是多个控流过滤器串接而成的。

本发明所述的防窜流封隔颗粒优选圆形。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。