一种大排量单管分层注聚可调装置

摘要

本发明公开了一种大排量单管分层注聚可调装置，包括测调工具导入机构、注入量调节机构和聚合物降压保粘机构；测调工具导入机构具有导向作用和定位功能；注入量调节机构具有可螺旋升降配注芯体，调节聚合物降压保粘机构注入量大小的作用；聚合物降压保粘机构具有降压、保粘特性的梭形波配注流道；配注芯体有足够的内通径保证剖面测试等作业的开展，同时分层注聚测调工作筒内具有桥式通道，在当前层进行测试作业时，不影响其余层的聚合物注入。本发明具有注入量大、保粘性好、注入量可调的特性，实现单管分层注聚测调多层段注入，解决海上油田分层注聚目前面临的困难，能够有效提高聚合物的利用率和驱油效果。

说明书

技术领域

本发明涉及油田聚驱增产工艺井下工具技术领域，特别涉及一种大排量单管分层注聚可调装置。

背景技术

近年来，随着海上油田聚驱增产工艺的推广应用，海上油田注聚井的数量逐渐增多，然而由于地层的非均质性严重导致层间矛盾突出，无法达到应有的聚驱效果，造成注聚效率低，聚合物驱油效果不明显。

笼统注聚方式虽然能够一定程度上实现驱替效果，但海上油田受层间矛盾的影响，驱替效果仍然不理想。因此，为了提高注聚井注聚效率、增强驱替效果，降低层间干扰，需要对注聚井进行细分注入。传统细分注聚能够降低层间干扰对注聚效率的影响，但试验证明传统细分注聚配水器对聚合物剪切较大，聚合物粘度损失严重，无法达到聚驱效果。

目前，针对油田地层非均质性严重、聚合物粘度损失率高的现象，国内一些油田也采用单管分层注聚工艺和单管多层注聚工艺，如陆地油田中大庆油田、胜利油田、河南油田等，能够实现对地层的分层注聚，降低层间干扰影响，同时确保粘度损失在10％以内，但分层段数受限，一般为2-3层，远不能满足海上油田要求；海上油田单管分层注入技术目前能实现对地层的多段化，但在大排量下聚合物受剪切力较大，粘度损失严重，缺乏测试通道，不能及时、全面地获取分层测试数据，无法为油藏分析、方案调整提供准确数据。因此如何能在多层段注聚情况下大排量注聚时，减少聚合物粘度损失、提供井下相关数据，实现注、测、调一体化是目前亟需解决的关键问题。

另外，公告号是CN101705812A，其公告日是2010年5月12日中国发明专利中公开了一种大排量单管分层注聚注入装置，采用在注聚井中下入注聚油管和分层注聚注入装置组成的注聚管柱，其中，注入装置根据需要调整配注芯子的组合达到改变分层配注芯子长度，与分层配注工作筒配合形成一定长度的有效环形螺旋降压管，通过节流来控制不能层段的配注量，在保粘率≥90％的情况下，其单层最大排量可达到400m³/d。

公告号是CN2923998，其公告日是2007年7月18日的中国实用新型专利中公开了一种分层注聚配注器，有固定部分和活动部分组成；其固定部分由上部接头、分注工作筒和下部接头组成，分注工作筒的上、下端分别与上、下部接头相联接，在分注工作筒上开有若干配注孔；活动部分是配注芯，配注芯由锥管和细长管组成，细长管位于锥管的下方；在配注芯的管体外制有若干环形切槽，形成环形连续扩缩管结构；分层注聚配注器采用独特的配注芯结构设计，可以确保粘度保留率大于95％以上，实现了分层注聚，通过调整配注芯的长度可控制配注量的大小，配注量为20～200m³/d。

综上所述，现有技术均不能满足海上油田单层最大注聚量500m³/d以上，分注层数在6段以上细分注聚的要求。另外，海上油田采用防砂完井方式，针对陆地油田所开发的分层注聚工具不能应用于海上油田。随着注聚工作的开展以及目前全球油价低迷的形式，海上油田开发的分层注聚工具也不能满足降本增效的要求，为了更好的发挥聚合物驱油的效果，目前，急需开发针对结合海上油田注聚井油藏特点和完井特点进行的单管分层注聚工艺技术。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种大排量单管分层注聚可调装置，本发明可解决目前注聚井逐渐增多，而海上注聚技术受分层段数、无测试通道、无法实现测调一体化等因素限制无法满足海上技术需求的问题；同时，采用本发明装置进行单管分层注聚具有高保粘率、大排量、多层段、可剖面测试作业等特点，解决目前海上油田注聚面临的难题，从而提高聚合物的利用率和驱油效果，为海上油田的开发降本增效。

本发明所采用的技术方案是：一种大排量单管分层注聚可调装置，包括相互连接的外壳、长外壳和下接头，所述外壳内设置有测调工具导入机构和注入量调节机构，所述长外壳内设置有聚合物降压保粘机构；

所述测调工具导入机构包括上接头和导入笔尖结构；

所述注入量调节机构包括与所述导入笔尖结构相连接的调节轴套机构，套设在所述调节轴套机构外壁上的上压弹簧，和套设在所述调节轴套机构和所述上压弹簧外侧的伸缩皮囊；所述伸缩皮囊和所述外壳之间形成第一环空通道；

所述聚合物降压保粘机构包括配注芯体，所述配注芯体上端与所述调节轴套机构相连接并通过所述调节轴套的旋转实现上下移动；所述配注芯体的上、下两端分别设置有外侧与所述长外壳固定连接、内侧与所述配注芯体外壁相接触的上卡盘和下卡盘，所述上卡盘和所述下卡盘之间设置有套设在所述配注芯体外侧的中层管，所述中层管和所述配注芯体之间设置有相互配合的阀外套和阀内套，所述阀外套和所述阀内套之间形成具有降压、保粘特性、能调节大小的梭形波环形配注流道；所述中层管和所述长外壳之间形成第二环空通道。

其中，所述阀外套固定设置在所述中层管的内壁上；所述阀外套由若干个楔子形阀外套单体依次排列组合而成。

其中，所述阀内套固定设置在所述配注芯体的外壁上并通过跟随所述配注芯体的上下移动调节其与所述阀外套之间的开度；所述阀内套由若干个楔子形阀内套单体依次排列组合而成，每一个所述阀内套单体的外表面均为梭形波结构。

其中，所述导入笔尖结构的底座上周向开设有若干个圆孔，所述圆孔的上、下两端分别与所述上接头内的进液口和所述第一环空通道相连通。

其中，所述上卡盘和所述下卡盘上分别径向开设有液体出口，所述配注流道的上、下两端分别与所述上卡盘的液体出口和所述下卡盘上的液体出口相连通。

其中，所述上卡盘和所述下卡盘上分别设置有桥式通道，所述上卡盘的桥式通道的上、下两端分别与所述第一环空通道和所述第二环空通道相连通，所述下卡盘上的桥式通道的上、下两端分别与所述第二环空通道和所述下接头内的出液口相连通。

其中，所述配注芯体的中部外壁上开设有若干个与所述配注流道相连通的通孔。

其中，所述导入笔尖结构为四笔尖结构。

其中，所述调节轴套机构采用两端可脱扣旋转结构。

本发明的有益效果是：

(1)本发明大排量单管分层注聚可调装置随注聚油管下入井中和插入密封组合形成分层注聚管柱，其中单管分层注聚可调装置可以根据需要通过电缆作业进行调节，达到配注层配注量的需求，一趟电缆作业完成所有层位的测调，通过测调调整工作筒内部配注流道，来控制不同层段的配注量，实现分层调配。优于传统的钢丝作业投捞配注芯子的工艺，节省了作业成本。

(2)本发明大排量单管分层注聚可调装置具有高保粘、大排量、多层段细分注聚的特点，在保粘率≥95％的情况下，其单层最大注入量可达到600m³/d。

(3)本发明大排量单管分层注聚可调装置应用于多层段注聚，与其他配注装置相比，在对聚合物配注过程中，可进行剖面测试，定测、吊测均可满足，当对目的地层进行测试时，不会影响对另外层段的注入。可实现地层参数精确检测，同时保证其它层段聚合物的注入不受影响。

附图说明

图1：本发明结构示意图；

图2：本发明注入量调节机构放大结构示意图；

图3：本发明阀外套和阀内套放大结构示意图；

图4：本发明A-A剖面结构示意图；

图5：本发明B-B剖面结构示意图；

图6：本发明中液体流向示意图。

附图标注：1、上接头；2、导入笔尖结构；3、圆孔；4、伸缩皮囊；5、上压弹簧；6、调节轴套机构；7、上卡盘；8、阀外套；9、阀内套；10、中层管；11、配注芯体；12、长外壳；13、下卡盘；14、下接头；15、外壳；16、第一环空通道；17、液体出口；18、通孔；19、配注流道；20、第二环空通道；21、液体出口；22、桥式通道。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述。

如附图1至图5所示，一种大排量单管分层注聚可调装置，包括相互连接的外壳15、长外壳12和下接头14，所述外壳15内设置有测调工具导入机构和注入量调节机构，所述长外壳12内设置有聚合物降压保粘机构。

所述测调工具导入机构包括上接头1和导入笔尖结构2，所述导入笔尖结构2为四笔尖结构，所述导入笔尖结构2的底座上周向开设有若干个圆孔3，所述圆孔3的上、下两端分别与所述上接头1内的进液口和下述第一环空通道16相连通。

所述注入量调节机构包括调节轴套机构6、上压弹簧5和伸缩皮囊4，所述伸缩皮囊4和所述外壳15之间形成第一环空通道16。所述调节轴套机构6的两端分别与所述导入笔尖结构2和下述配注芯体11相连接，通过旋转调节轴套机构6使下述配注芯体11上下移动，其与所述导入笔尖结构2相连接的一端采用两端可脱扣旋转结构；所述上压弹簧5套设在所述调节轴套机构6的外壁上；所述伸缩皮囊4套设在所述调节轴套机构6和所述上压弹簧5的外侧，保护所述上压弹簧5和所述调节轴套机构6避免聚合物对调节机构的影响。

所述聚合物降压保粘机构包括配注芯体11、上卡盘7、下卡盘13、中层管10、相互配合的阀外套8和阀内套9；所述阀外套8和所述阀内套9之间形成具有降压、保粘特性、能调节大小的梭形波环形配注流道19，所述配注流道19延长了聚合物流动通道，在降压的同时降低了剪切力对聚合物粘度的破坏，通过节流控制不同层段的配注量以实现分层调配；所述中层管10和所述长外壳12之间形成第二环空通道20，通过第二环空通道20减少作业时的层间干扰，保障聚合物大排量注入。所述配注芯体11上端与所述调节轴套机构6相连接并通过所述调节轴套的旋转实现上下移动；所述配注芯体11的中部外壁上开设有若干个与所述配注流道19相连通的通孔18。所述上卡盘7和所述下卡盘13分别设置在所述配注芯体11的上、下两端，所述上卡盘7和所述下卡盘13的外侧均与所述长外壳12固定连接、内侧与所述配注芯体11外壁相接触，使得所述配注芯体11上下移动过程中，所述上卡盘7和所述下卡盘13固定不动；所述上卡盘7和所述下卡盘13上分别径向开设有液体出口17和液体出口21，所述配注流道19的上、下两端分别与所述上卡盘7的液体出口17和所述下卡盘13上的液体出口21相连通，两个液体出口17、21可平衡液体在配注流道19内流动时配注芯体11所受的压力，方便测调仪器的调节；所述上卡盘7和所述下卡盘13上分别设置有桥式通道22，所述上卡盘7的桥式通道22的上、下两端分别与所述第一环空通道16和所述第二环空通道20相连通形成旁通流道，所述下卡盘13上的桥式通道22的上、下两端分别与所述第二环空通道20和所述下接头14内的出液口相连通。所述中层管10套设在所述配注芯体11外侧，其上、下两端分别与所述上卡盘7和所述下卡盘13固定连接。所述阀外套8固定设置在所述中层管10的内壁上，所述阀外套8由若干个楔子形阀外套单体依次排列组合而成；所述阀内套9固定设置在所述配注芯体11的外壁上并通过跟随所述配注芯体11的上下移动调节其与所述阀外套8之间的开度以调节所述配注流道19的大小，所述阀内套9由若干个楔子形阀内套单体依次排列组合而成，每一个所述阀内套单体的外表面均为梭形波结构；所述阀外套8和所述阀内套9的结构形成了两者之间的所述梭形波环形配注流道19。

如图6所示，聚合物正常配注过程中，聚合物由上接头1流入，流经导入笔尖结构2时，一部分聚合物沿笔尖结构底座的圆周方向上开设的圆孔3进入由第一环空通道16和第二环空通道20形成的旁通流道，流入下一层，一部分聚合物流经调节轴套机构6，进入配注芯体11。流入配注芯体11的聚合物一部分经过其上的通孔18流入阀内套9和阀外套8之间形成的梭形波环形配注流道19，一部分聚合物流经下接头14流向下一层，进入配注流道19的聚合物经过环空螺旋梭形波通道的降压可满足地层的压力要求，同时螺旋梭形波结构可降低对聚合物粘度的剪切作用，保证聚合物的粘度满足地层需求，最后通过液体出口17、21，注入地层。

需要改变地层配注量时，可下入与该发明装置配套的测调仪器，测调仪器通过导入笔尖结构2定位，与调节轴套机构6对接，此时，聚合物可由旁通流道进入其它地层，其它地层可正常注入。测调仪器带动调节轴套机构6旋转运动，同时调节轴套机构6沿着与导入笔尖结构2螺纹连接处的螺纹上下移动，从而带动配注芯体11上下移动，改变配注流道19的大小，进而实现对聚合物配注量的调节，满足分层注聚对大排量注入聚合物溶液的要求。

本发明解决了海上油田笼统注聚导致的聚合物溶液主要进入高渗透层，造成低渗透层波及程度低，驱油效果差的难题。与现有的分层注聚装置相比，本发明作业成本低，适合目前的低油价国际形势下使用。本发明装置具有高保粘、大排量、多层段的特点，可以解决海上油田注聚目前面临的困难，提高了聚合物的利用率和驱油效果。