一种井下分注方法及分注管柱

摘要

本发明公开了一种井下分注方法及分注管柱。分注管柱中所有配水器集中在顶部油层中，而向下部油层注水的下部配水器将通过分流装置来实现向下部油层中注水，这样注水过程中分注管柱将通过分流装置的延伸长度来适应不同注水层深度，实现多层分注的效果，同时有效控制配水器的下入深度，使得配水器在下入斜度较小或竖直的顶部油层后就能实现分注的效果，有效的防止了在大斜度井投捞测试时出现配水器芯子不到位、试井钢丝拉断的问题，大大提高了投捞测试的成功率，并且由于配水器的下入位置更靠近井口，缩短了投捞测试仪器的下入时间，所以大大提高了投捞测试效率。

说明书

技术领域

本发明涉及一种油田采油技术领域，尤其涉及一种井下分注方法及分注管柱。

背景技术

目前，随着油田开采中定向井和斜井的不断增加，并在定向井和斜井的井斜大、注水压力高等因素的影响下，导致斜井高压分注的分层密封和投捞测试等问题日益突出，在井下很难实现精确细分注水。常规分注工艺技术适用井斜在30°以下、井深2000m以内的井，投捞测试成功率90%左右；当井斜度在30°以上、45°以下、井深2000m以内的井时，投捞测试成功率50%左右；当斜度在45°以上时，常规分注工艺的投捞测试将无法实施，投捞测试时，受摩擦力的影响，配水器的芯子投捞不到位、试井钢丝拉断次数多等问题将频繁出现。 

中国专利文献201220398962.3公开了一种大斜度井高效分注管柱，该管柱自下而上由油管依次连接底堵、筛管、注水循环阀、二级集成同心配水器、二级扶正式封隔器、一级集成同心配水器和套保封隔器。但该大斜度井高效分注管柱的集成同心配水器需要根据注水层位的深度而选择下入深度，当注水层位位于井斜较大处时，测调仪器对接仍然存在较大难度。且采用电缆进调配操作工艺复杂，在与井壁不断摩擦的过程中，还易出现绝缘强度降低、短路等故障，导致测试仪器无法起出的问题，使分注失效，若测试仪器卡死在管柱内，在起管柱时，需将电缆一节节砸断，耗费人力物力。因此该管柱在实际使用中存在很大的风险，没有从根本上解决大斜度井分注的技术难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种容易投捞测试的井下分注方法，同时还提供了一种专用于实施该分注方法的井下分注管柱。

为了实现以上目的，本发明中井下分注方法的技术方案如下：

井下分注方法，包括以下步骤：

步骤一，向油井套管内投放分注管柱，所述分注管柱包括从上向下依次串接的顶部配水器、下部配水器和分流装置，分流装置的外周上连接有封隔器，封隔器将油井分隔为处于顶层的顶部油层和处于顶部油层下方的下部油层，顶部油层和顶部配水器之间具有顶部配水流道，下部油层和下部配水器之间具有处于分流装置内的下部配水流道，顶部配水流道和下部配水流道相互并行设置，并在分流装置上连接有处于封隔器下方的憋压常闭式的连通阀；

步骤二，关闭顶部配水流道，并通过油管向分注管柱中注入压力小于连通阀开启压力的液压介质，液压介质作用在封隔器上而实现封隔器作用；

步骤三，提高液压介质的压力，使得液压介质的压力大于连通阀的开启压力，并打开所有配水流道，通过油管向分流管柱中注水，再通过分流管柱中顶部配水流道和下部配水流道将水流分注至顶部油层和下方油层。

封隔器有两个并分别定义为上、下封隔器，下封隔器将下部油层分隔为中部油层和底部油层，下部配水器有两个并分别为与中部油层对应相通的中部配水器及与底部油层对应相通的底部配水器，下部配水流道具有与中部油层对应的中部配水流道及与底部油层对应的底部配水流道，中部配水流道的下端延伸至下封隔器的下方并被封堵器封堵，中部配水流道处于底部配水流道的外围，连通阀连接在中部配水流道上于上、下封隔器之间的位置处，并在步骤二中，底部配水流道也被封堵。

顶部配水器和中部配水器分别通过外周上开设的配水口与对应的配水流道连通，底部配水器通过底部端口与底部配水流道连通。

顶部油层是上下竖直延伸的直井段，下部油层是在上下方向倾斜设置的斜井段。

本发明中井下分注管柱的技术方案如下：

分注管柱，包括从上向下依次串接的顶部配水器、下部配水器和分流装置，分流装置的外周上连接有用于将油井分隔为处于顶层的顶部油层和处于顶部油层下方的下部油层的封隔器，分流装置内设有用于连通下部油层和下部配水器、并与顶部配水器和顶部油层之间的顶部配水流道并行设置的下部配水流道，分流装置上于封隔器的下方连接有用于在下部配水流道内的压力大于封隔器坐封的压力时开启的憋压常闭式的连通阀。

封隔器有两个并分别为用于隔设在顶部油层和下部油层之间的上封隔器及用于将下部油层分隔为中部油层和底部油层的下封隔器，下部配水器有两个并分别为用于向中部油层注水的中部配水器和用于向底部油层注水的底部配水器，底部配水器串接在中部配水器的下方，所述下部配水流道具有与中部油层对应的中部配水流道及与底部油层对应的底部配水流道。

中部配水器通过外周上开设的配水口与中部配水流道连通，底部配水器通过底部端口与底部配水流道连通。

分流装置包括套装在底部配水器的外周上的分流套管，分流套管的上端延伸至中部配水器上的配水口上方、并密封连接在中部配水器的外周上，分流套管的下端连接有串接在底部配水器下方的分流接头，分流接头上隔设有与底部配水器的底部端口连通的底部分流孔和与分流套管的底部管口连通的中部分流孔，底部分流孔的下端连接有用于延伸至底部油层中的底部分流管，所述底部配水器上连接的配水流道由底部分流管的管腔和底部分流孔形成，所述中部配水器上连接的配水流道由中部分流孔和分流套管的管腔形成。

中部分流孔的下端连接有套装在底部分流管的外周上的密封套管，密封套管延伸至底部分流管的底部，并在密封套管和底部分流管之间具有用于从顶部油层延伸至底部油层的分流间隙，分流间隙中装配有用于封上分流间隙的底部开口的环形的封堵器。

连通阀装配在密封套管的外周上于上、下封隔器之间的位置处。

本发明将分注管柱中所有配水器集中在顶部油层中，而向下部油层注水的下部配水器将通过分流装置来实现向下部油层中注水，这样注水过程中分注管柱将通过分流装置的延伸长度来适应不同注水层深度，实现多层分注的效果，同时有效控制配水器的下入深度，使得配水器在下入斜度较小或竖直的顶部油层后就能实现分注的效果，有效的防止了在大斜度井投捞测试时出现配水器芯子不到位、试井钢丝拉断的问题，大大提高了投捞测试的成功率，并且由于配水器的下入位置更靠近井口，缩短了投捞测试仪器的下入时间，所以大大提高了投捞测试效率。

附图说明

图1是本发明的分注管柱的实施例在使用状态下的结构示意图；

图2是图1中中部配水器的结构示意图；

图3是图1中底部配水器的结构示意图；

图4是图3中扶正接头的A-A向截面图；

图5是图1中分流结构的结构示意图；

图6是图5的A-A向剖视图。

具体实施方式

本发明的分注管柱的实施例：如图1至图6所示，该分注管柱时一种大斜度井三层分注管柱，由外管组件和外管组件构成。外管组件包括由上至下依次固连的油管2、顶部配水器1、分流装置4的分流套管5-2、分流装置4的分流接头的桥式套筒、水力锚6、上封隔器7、连通阀8、下封隔器10、封堵器12、筛管13、丝堵14。内管组件包括通过连接管同轴串接在中部配水器3下方的底部配水器5、插套装配在底部配水器5的密封管接头14-3下端的分流接头的上分流接头1-1、螺纹连接在分流接头的下分流接头3-1上的底部分流管9，底部分流管9的下端插装在封堵器12的内孔中。

顶部配水器1为常规的偏心式配水器，属于现有技术。中部配水器3是一种小直径偏心式配水器，包括自上而下依次设置的上配水接头1-2、导向体2-2、中部配水主体3-2、下配水接头4-2，配水主体内设有上下贯通的中部配水腔和偏置于中部配水腔的柱塞安装腔，柱塞安装腔的腔壁上开设有贯穿配水主体外周的中部配水口。底部配水器5包括打捞杆1-3、扶正接头2-3、压帽3-3、弹簧4-3、底部配水主体5-3、扭簧6-3、凸轮7-3、转轴8-3、止动外管9-3、水嘴挡环10-3、水嘴11-3、密封头12-3、限位外管13-3和密封管接头14-3，扶正接头2-3的内壁上设有四个在周向间隔均布的导向筋，以与压帽3-3、弹簧4-3、底部配水主体5-3、扭簧6-3、凸轮7-3、转轴8-3、水嘴挡环10-3、水嘴11-3、密封头12-3形成的活嘴堵塞器沿上下方向导向移动配合。

分流装置4主要由分流套管5-2、分流接头和底部分流管9构成。分流套管5-2由数个通过分流管接头6-2自上而下依次串接的套管段构成，分流套管5-2套装在底部配水器5的止动外管9-3的外围，分流套管5-2的内壁面和止动外管9-3的外周面之间具有分流间隙；分流套管5-2的上端螺纹连接在中部配水器3的上配水接头1-2的底部，且分流套管5-2的上端和中部配水器3的上配水接头1-2之间设有处于中部配水口之间的上周面密封结构，中部配水器3的中部配水主体3-2的外周面和分流套管5-2上端的内壁面之间也具有分流间隙；分流套管5-2的下端螺纹连接在分流接头上，并在分流套管5-2和分流接头之间设有下周面密封结构。分流接头由桥式套管2-1、上分流接头1-1和下分流接头3-1构成，上分流接头1-1的下端螺纹连接在桥式套管2-1内，下分流接头3-1的上端螺纹连接在上分流接头1-1的下端内，并在桥式套管2-1的管壁内开设有上下延伸的桥式通孔4-1，桥式通孔4-1有八个并在桥式套筒的周向间隔均布，各桥式通孔4-1的上孔口连通上分流接头1-1的上端外周面和分流套管5-2的下端内壁面之间的分流间隙、下孔口连通桥式套筒的下端内壁面和下分流接头3-1的外周面之间的分流间隙，并在桥式套管2-1的下端外周上连接有套装在下分流接头3-1外围的密封套管11，密封套管11由数个串接固连在水力锚6、上封隔器7、连通阀8和下封隔器10上的油管2管段构成；下分流接头3-1的下端从桥式套管2-1的下端伸出，伸出部分的端头螺纹连接在底部分流管9的上端内，以在密封套管11和底部分流管9孩子间形成从顶部油层15延伸至底部油层17的分流间隙，而该分流间隙的下端被装配在分流套管5-2和底部分流管9之间的环形的封堵器12所封堵，以使分流间隙内的液体介质只能通过连通阀8流至中部油层16。

上封隔器7和下封隔器10将油井分隔为自上而下依次布置的顶部油层15、中部油层16和底部油层17。顶部油层15中油井套管的内腔和顶部配水器1外周上开设的顶部配水口之间的流道形成供水流从顶部配水器1注入顶部油层15中的顶部配水流道。从中部配水器3上的中部配水口开始、到连通阀8之间的通道总和，即分流装置4内的分流间隙和桥式通孔4-1形成了供中部配水器3向中部油层16供水的中部配水流道，而桥式通孔4-1在中部配水流道中形成了与分流套管5-2的底部管口连通的中部分流孔。底部分流管9的内孔和分流接头的内孔形成了供底部配水器5向底部油层17中注水的底部配水流道，而分流接头的上分流接头1-1和下分流接头3-1的内孔在该底部配水流道中形成了与底部配水器5的底部端口连通的底部分流孔，底部分流孔和中部分流孔在分流接头内相互间隔设置。

油管2、分流套管5-2和密封套管11均为管径较大的大尺寸油管2，而连接管和底部分流管9均为管径较小的小尺寸油管2。上封隔器7和下封隔器10均为大斜度井注水封隔器。连通阀8为在密封套管11的内部液压的压力大于封隔器坐封的压力时开启的憋压常闭阀。封堵器12为内管与底部分流管9密封连接的环形的插管密封器。

大斜度井注水封隔器为大通径封隔器，小尺寸油管2可通过大斜度井注水封隔器内部，且留有足够的注水空间。大斜度井注水封隔器的反洗阀两端存在面积差，在液柱自重下便可有效关闭，保证了反洗阀的密封性能。同时大斜度井注水封隔器带有自锁机构，能防止因温度、压力效应和注水压力波动等因素引起的管柱蠕动所造成的封隔器坐封失效，保证了封隔器的密封可靠性。在封隔器的锁爪位置装有挡砂环，防止封隔器的锁爪被砂子卡死，导致无法解封。

底部配水器5连接在中部配水器3下部，底部配水器5的密封管接头14-3插入分流接头的上分流接头1-1中，分流接头的上密封接头的密封段具有一定的长度且不用与分流接头的桥式套管2-1丝扣连接，因此在管柱组配时，不需要准备特殊的油管2短节，方便管柱的组配。

本发明中井下分注方法的实施例：该井下分注方法是一种大斜度井三层注水方法，包括以下步骤：

步骤一，向油井套管内投放分注管柱，分注管柱的投放顺序为：

①  丝堵14、筛管13、密封套管11的底段、封堵器12、下封隔器10、密封套管11的中段、连通阀8、上封隔器7、水力锚6和密封套管11的顶段；

②  底部分流管9、分流接头，底部分流管9的下端插装在封堵器12的内管中，分流接头的下分流接头3-1螺纹连接在底部分流管9的上端，分流接头的桥式套管2-1的下端螺纹连接在密封套管11的上端；

③  底部配水器5、分流套筒、中部配水器3、连接油管2、顶部配水器1、油管2，底部配水器5的密封管接头14-3插装在分流接头的上分流接头1-1中，底部配水器5的扶正接头2-3与中部配水器3的下配水接头4-2通过分流套管5-2螺纹连接；

步骤二，坐封：在顶部配水器1和底部配水器5中投入死嘴堵塞器而将顶部配水流道和底部配水流道封堵，在中部配水器3中投放活嘴堵塞器而保持中部配水流道畅通，并从油管2打压至上封隔器7和下封隔器10作梗，继续升压至连通阀8打开；

步骤三，注水：将顶部配水器1和底部配水器5中的死嘴堵塞器换为活嘴堵塞器，并调节堵塞器水嘴的大小，保证所有配水流道打开，以通过如下配水流道实现三级注水：

①  顶部配水流道：通过油管2的内腔与顶部配水器1相连，并通过顶部配水器1的外周上偏置的顶部配水口，实现对顶部油层15注水，即顶部配水器1上的顶部配水口通过顶部配水流道向顶部油层15中注水；

②  中部配水流道：通过油管2的内腔与中部配水器3相连，通过中部配水器3的外周上偏置的中部配水孔后，流经分流接头的桥式套管2-1管壁内的桥式通孔4-1，进入密封套管11和底部分流管9之间的分流间隙，最后通过连通阀8，实现对中部油层16注水，即通过中部配水流道向中部油层16注水；

③  底部配水流道：通过油管2的内腔与底部配水器5相连，通过底部配水器5内堵塞器的水嘴11-3后，流经桥式套管2-1的内孔，再通过底部分流管9的内孔与封堵器12，并通过筛管13向底部油层17中注水，即通过底部配水流道向底部油层17中注水。

在上述实施例中，分流管柱通过分流装置实现了三层分注，在其他实施例中，分流管柱也可以用于实现两层分注或实现三层以上的油层分注，尤其在分流管柱在实现两层分注时，对应的底部配水器可以去除掉，只需要通过分流套筒将水流从中部配水器引导至中部油层16即可；而在实现三层以上的油层分注时，在顶部油层中将设置与油层数对应的配水器，对应的将各个配水器向下的配水流道并行设置来实现向不同的油层分注，此时处于顶部油层15下方的各个油层可统称为下部油层，此时油井的分注方案将通过如下步骤实现：

步骤一，向油井套管内投放分注管柱，所述分注管柱包括从上向下依次串接的顶部配水器、下部配水器和分流装置，分流装置的外周上连接有封隔器，封隔器将油井分隔为处于顶层的顶部油层和处于顶部油层下方的下部油层，顶部油层和顶部配水器之间具有顶部配水流道，下部油层和下部配水器之间具有处于分流装置内的下部配水流道，顶部配水流道和下部配水流道相互并行设置，并在分流装置上连接有处于封隔器下方的憋压常闭式的连通阀；

步骤二，关闭顶部配水流道，并通过油管向分注管柱中注入压力小于连通阀开启压力的液压介质，液压介质作用在封隔器上而实现封隔器作用；

步骤三，提高液压介质的压力，使得液压介质的压力大于连通阀的开启压力，并打开所有配水流道，通过油管向分流管柱中注水，再通过分流管柱中顶部配水流道和下部配水流道将水流分注至顶部油层和下方油层。