二到七层免测试精准分注装置及工艺

摘要

本发明属于油田注水工艺技术领域，尤其涉及一种二到七层免测试精准分注装置及工艺，包括地面控制装置和注水管柱，地面控制装置内设置有用于控制注水流量的电磁流量计和控制阀，注水管柱的上端连接地面控制装置的出水口，注水管柱的下端通向井下各注水层以达到向注水层注水的目的，注水管柱内设置有至少三条过液通道，其中一条过液通道为控制通道，其余过液通道为注水通道。本发明采用地面分注工艺，在地面上便可以对各注入层的注水参数进行精确调整，调整过程中不用进行测试作业，与现有技术相比大大节约了注水成本。同时，地面分注的方式使本发明的注水调整过程更加方便灵活，调整精度也更加容易保证。

说明书

技术领域

本发明属于油田注水工艺技术领域，尤其涉及一种二到七层免测试精准分注装置及工艺。

背景技术

在油田生产中，向油层中注水是保持油层压力，实现油田高产稳产和改善油田开发效果的有效方法。由于大部分油田都是非均质多油层砂岩，各个油层在层间、平面和层内都有很大的差异性，这些差异对注水开采效果有很大影响，因此，油田注水多采用分层注水的方式，通过层间结构调整与层内结构调整实现对薄差层与厚油层的进一步挖潜，提高注水波及系数。但是，现有的分层注水工艺采用配水器来分配各个油层的注水量，注水过程分为测调(即井下调水嘴)和注水两个步骤，注水作业复杂耗时，并且作业和测试成本昂贵。另外，现有的注水方式需要下入测试仪器，分层测试的误差较大，无法精确反应地层压力，而且整个测试过程繁琐，测试效率低，掉卡仪器事故率较高。

发明内容

本发明提供一种二到七层免测试精准分注装置及工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种二到七层免测试精准分注装置，包括地面控制装置和注水管柱，地面控制装置内设置有用于控制注水流量的电磁流量计和控制阀，注水管柱的上端连接地面控制装置的出水口，注水管柱的下端通向井下各注水层以达到向注水层注水的目的，注水管柱内设置有至少三条过液通道，其中一条过液通道为控制通道，其余过液通道为注水通道。

作为第一种技术方案，所述的注水管柱由多段长度为9-10米的一体管首尾连接而成，一体管的根数根据注水层位的深度按需确定，一体管上端的外侧设置有外螺纹，一体管下端的外侧设置有环槽，一体管内设置有隔板，隔板与一体管的管壁连为一体，所述的过液通道均由隔板分隔而成，相邻的两根一体管的连接结构包括卡环、接箍和密封座，所述的卡环由两个半环铰接而成，两个半环的铰接轴上设置有使两个半环向卡环的中心聚拢的扭簧，卡环在扭簧的作用下夹在所述的环槽处并卡在环槽内，所述的接箍的上端套装在一体管的下端，卡环对接箍的上端进行限位从而防止接箍由一体管的下端脱落，接箍的下端通过螺纹连接在另一根一体管的上端，从而将两根一体管连接在一起，所述的密封座夹在两根一体管之间，密封座的上下两侧均设置有可将一体管的端部容纳在内的密封槽，密封槽的槽底设置有密封垫，所述的密封座上侧的边缘设置有弹簧爪，所述的一体管下端的外侧设置有与弹簧爪匹配的卡槽，密封座通过弹簧爪和卡槽的配合固定连接在一体管的下端。

作为第二种技术方案，所述的注水管柱包括至少三根独立管柱，每根独立管柱内为一条所述的过液通道，每根独立管柱均由多段长度为9-10米的分注管首尾连接而成，分注管的根数根据注水层位的深度按需确定，所述的注水管柱上设置有用于连接分注管的管柱接头，管柱接头的结构包括螺纹套、上接头、上固定座、下接头和下固定座，上接头的上端由上固定座的下侧插装在上固定座上并可在插装孔内自由转动，下接头的下端由下固定座的上侧插装在下固定座上并可在插装孔内自由转动，上接头的下端插在下接头的上端内，并且上接头和下接头的插入配合面为密封面，所述的螺纹套的上端套在上固定座的外侧并在上固定座的限位作用下不能向下移动，螺纹套的下端通过螺纹与下固定座连接，从而将上接头和下接头固定连接在一起，同一独立管柱内被所述的管柱接头连接的两根分注管分别焊接在上接头和下接头上，从而实现上下相邻的两根分注管的连接，管柱接头内的上接头和下接头成对设置，上接头或下接头的个数与所述的独立管柱的数量相同。

作为第三种技术方案，所述的注水管柱内包括一根油管管柱和至少两根外管柱，各外管柱环绕分布在油管管柱的外侧，油管管柱内为所述的控制通道，外管柱内为所述的注水通道，每根外管柱均由多根外管首尾连接而成，每根外管的长度与组成油管管柱的每根油管的长度相同，所述的外管柱内的各外管通过活接头连接。

作为第三种技术方案的进一步技术方案，所述的油管管柱上套装有固定盘，油管管柱和外管柱上均固定设置有定位块，其中，油管管柱上的定位块抵在固定盘的上侧，外管柱上的定位块抵在固定盘的下侧。

一种二到七层免测试精准分注工艺，包括如下步骤：

步骤1，根据注水通道的数量取用封隔器，每个注水通道对应一个封隔器，封隔器采用Y341型封隔器；

步骤2，将封隔器的中心管拆下，并采用中心带有隔板的一体管替换，替换前，需要在一体管的外侧加工出与原中心管外部结构完全相同的结构，以便替换的一体管可以顺利安装在原封隔器上，替换的一体管的管壁上仅设置有一个用于封隔器坐封的过液孔，过液孔位于控制通道对应的管壁上；

步骤3，将改装过的封隔器串联在注水管柱上，并下入井中，每个封隔器的位置均位于相应的层位以上；

步骤4，分别在每个所述的注水通道的上端连接一套所述的地面控制装置，用于对每个层位的注入流量和注入时间进行控制；

步骤5，在所述的控制通道的侧面连接高压泵车，用于提供封隔器坐封所需要的液压；

步骤6，开启高压泵车，高压水经由控制通道到达各级封隔器，使封隔器坐封，坐封后的封隔器从上侧将相应的注水层位封堵；

步骤7，根据注水计划调整各地面控制装置，使注入流量和注入时间符合要求，完成精确分层注水。

本发明的有益效果为：

1、本发明采用地面分注工艺，在地面上便可以对各注入层的注水参数进行精确调整，调整过程中不用进行测试作业，与现有技术相比大大节约了注水成本。同时，地面分注的方式使本发明的注水调整过程更加方便灵活，调整精度也更加容易保证。

2、本发明采用中央带有隔板的一体管作为注水管，具有施工工艺简单，施工难度小的优点。

附图说明

图1是本发明实施例一的的剖面结构示意图；

图2是图1中A处的截面图；

图3是卡环的结构示意图；

图4是密封座的剖面结构示意图；

图5是本发明实施例二的结构示意图；

图6是本发明实施例三的结构示意图；

图7是所述的地面控制装置的结构示意图；

图8-图11是所述的管柱接头的另外四种可能结构。

图中：1-一体管，2-接箍，3-密封座，4-卡环，5-隔板，6-过液通道，7-半环，8-扭簧，9-密封垫，10-密封槽，11-弹簧爪，12-分注管，13-下接头，14-下固定座，15-螺纹套，16-上固定座，17-上接头，18-外管，19-固定盘，20-定位块，21-活接头，22-控制阀，23-电磁流量计,24-卡槽，25-油管管柱。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步描述：

实施例一：

本实施例所述的一种二到七层免测试精准分注装置，包括地面控制装置和注水管柱，地面控制装置内设置有用于控制注水流量的电磁流量计23和控制阀22，注水管柱的上端连接地面控制装置的出水口，注水管柱的下端通向井下各注水层以达到向注水层注水的目的，注水管柱内设置有至少三条过液通道6，其中一条过液通道为控制通道，其余过液通道为注水通道。

本发明采用地面分注工艺，在地面上便可以对各注入层的注水参数进行精确调整，调整过程中不用进行测试作业，与现有技术相比大大节约了注水成本。同时，地面分注的方式使本发明的注水调整过程更加方便灵活，调整精度也更加容易保证。

需要说明的是，所述的地面控制装置的基本结构是电磁流量计23和控制阀22，将电磁流量计23和控制阀22串联在管道上便可构成地面控制装置，这属于所述领域技术人员使用的常规技术手段，不属于本申请的保护范围，因此本申请仅对地面控制装置的结构进行了原理性的描述，附图7也仅仅是原理图。

注水管柱的结构如下：

所述的注水管柱由多段长度为9-10米的一体管1首尾连接而成，一体管1的根数根据注水层位的深度按需确定。9-10米是井场作业中油管的一般长度，将一体管1设计成与作业油管等长，可使一体管1与现有的作业设备相匹配，从而减少新设备投入，降低施工成本。

一体管1内设置有隔板5，隔板5与一体管1的管壁连为一体，所述的过液通道6均由隔板5分隔而成。采用带有隔板5的一体管1组成的注水管柱是本发明的一大创新。一体管的优点主要在于以下几个方面：

1、这种一体管1可直接通过拉挤成型的方式制造出来，制造工艺简单，制造成本低。

2、一体管1的外壁与隔板5为一体成型结构，因此结构强度很高，保证过液通道6内可承受很高的压力。

3、一体管1将多个过液通道6集成在一起，大大减少了待连接的管件的数量，不但降低了物料生产、运输和管理难度，而且大量缩减了管道连接的操作步骤，从而缩短了作业时间，提高了作业效率，节约了作业成本。

相邻的两根一体管1连接时，主要有两个技术要求，一是井场施工时连接速度足够快，从而保证施工效率，二是保证各过液通道6在连接处相互独立，各过液通道之间不会串水。在本实施例中，一体管1上端的外侧设置有外螺纹，一体管1下端的外侧设置有环槽，相邻的两根一体管1的连接结构包括卡环4、接箍2和密封座3，所述的卡环4由两个半环7铰接而成，所述的接箍2的上端套装在一体管1的下端，卡环4对接箍2的上端进行限位从而防止接箍2由一体管1的下端脱落，接箍2的下端通过螺纹连接在另一根一体管1的上端，从而将两根一体管1连接在一起，所述的密封座3夹在两根一体管1之间，密封座3的上下两侧均设置有可将一体管1的端部容纳在内的密封槽10，密封槽10的槽底设置有密封垫9，所述的密封座3上侧的边缘设置有弹簧爪11，所述的一体管1下端的外侧设置有与弹簧爪11匹配的卡槽24，密封座3通过弹簧爪11和卡槽24的配合固定连接在一体管1的下端。

井场施工时，在一体管1起吊前，需要先将卡环4、接箍2和密封座3连接在一体管1的下端，有利于保证一体管1连接操作的快速进行。卡环4、接箍2和密封座3与一体管1连接过程为：1)先将接箍2套在一体管1的下端，再使卡环4卡在所述的环槽上，通过这一简单的步骤便可将接箍的上端连接在一体管1的下端，安装接箍2和卡环4的实际操作时间不超过2秒；2)使所述的弹簧爪11对准一体管1下端外侧的卡槽24(此时，所述的密封槽10恰好与一体管1的下端对准，从而保证一体管1的下端顺利地插入密封槽10中)，再将密封座3移向一体管1的端部，直至所述的弹簧爪11卡在所述的卡槽24中，从而将密封座3固定安装在一体管1的下端，安装密封座的实际操作时间不超过2秒。一体管1起吊后进行连接时，通过液压钳将接箍拧紧在另一根一体管1的上端，这种操作方式与现有技术中普通油管连接时的操作方式相同，操作用时10-15秒。

在上述操作过程中，只要多配备一个工人安装卡环4、接箍2和密封座3，就可以使实际作业时间与现有技术中油管下井作业的作业效率基本相同，因此本发明的作业效率是可以保证的，具有极好的推广价值。

在上述技术方案中，两个半环7的铰接轴上设置有使两个半环7向卡环4的中心聚拢的扭簧8，卡环4在扭簧8的作用下夹在所述的环槽处并卡在环槽内，可保证卡环4安装后不会从所述的环槽上轻易脱落，从而便于施工的进行。

采用本实施例所述的技术方案时，其实施工艺包括如下步骤：

步骤1，根据注水通道6的数量取用封隔器，每个注水通道6对应设置一个封隔器，封隔器采用Y341型封隔器。

Y341型封隔器是一种液压坐封封隔器，这种封隔器上设置有中心管，中心管上设置有用于封隔器坐封的过液孔，在本技术方案中，通过所述的控制通道可顺利地控制封隔器坐封，而且操作简单，连接方便。

步骤2，将封隔器的中心管拆下，并采用中心带有隔板5的一体管1替换，替换前，需要在一体管1的外侧加工出与原中心管外部结构完全相同的结构，以便替换的一体管1可以顺利安装在原封隔器上，替换的一体管1的管壁上仅设置有一个用于封隔器坐封的过液孔，过液孔位于控制通道对应的管壁上，从而在保证封隔器顺利坐封的情况下，保持注水通道可顺利地经过封隔器所在区段。

步骤3，将改装过的封隔器串联在注水管柱上，并下入井中，每个封隔器的位置均位于相应的层位以上，从而实现对相应层位的封堵。

步骤4，分别在每个所述的注水通道的上端连接一套所述的地面控制装置，用于对每个层位的注入流量和注入时间进行控制。

步骤5，在所述的控制通道的侧面连接高压泵车，用于提供封隔器坐封所需要的液压。

步骤6，开启高压泵车，高压水经由控制通道到达各级封隔器，使封隔器坐封，坐封后的封隔器从上侧将相应的注水层位封堵。

步骤7，根据注水计划调整各地面控制装置，使注入流量和注入时间符合要求，完成精确分层注水。

实施例二：

本实施例实施例一的区别在于注水管柱的结构不同。

在本实施例中，所述的注水管柱包括至少三根独立管柱，每根独立管柱内为一条所述的过液通道6，每根独立管柱均由多段长度为9-10米的分注管12首尾连接而成，分注管12的根数根据注水层位的深度按需确定。9-10米是井场作业中油管的一般长度，将分注管12设计成与作业油管等长，可使分注管12与现有的作业设备相匹配，从而减少新设备投入，降低施工成本。

所述的注水管柱上设置有用于连接分注管12的管柱接头，管柱接头的结构包括螺纹套15、上接头17、上固定座16、下接头13和下固定座14。

上接头17的上端由上固定座16的下侧插装在上固定座16上并可在插装孔内自由转动，下接头13的下端由下固定座14的上侧插装在下固定座14上并可在插装孔内自由转动。由于自由转动结构的存在，上接头17和下接头13与分注管12焊接时不断转动被焊接部位，可使在焊部位始终朝向外侧，方便焊工施焊，从而有效保证了焊接质量。相反，如果没有所述的自由转动结构，焊条难以伸入各上接头17或下接头13的夹缝中，焊接质量难以保证，甚至焊接无法完成。

上接头17的下端插在下接头13的上端内，并且上接头17和下接头13的插入配合面为密封面。通过插接密封的形式，上接头17和下接头13之间实现了可靠的密封。

所述的螺纹套15的上端套在上固定座16的外侧并在上固定座16的限位作用下不能向下移动，螺纹套15的下端通过螺纹与下固定座14连接，从而将上接头17和下接头13固定连接在一起，同一独立管柱内被所述的管柱接头连接的两根分注管12分别焊接在上接头17和下接头13上，从而实现上下相邻的两根分注管12的连接，管柱接头内的上接头17和下接头13成对设置，上接头17或下接头13的个数与所述的独立管柱的数量相同。

在上述的注水管柱结构中，各分注管12上的多个管柱接头只需通过一次连接操作即可完成连接，而不需要对每根分注管12上的管柱接头进行单独连接，与现有技术相比，同样具有连接快速的特点，在很大程度上改善了连接效率。

实施例三：

本实施例实施例一和实施例二的区别在于注水管柱的结构不同。

如图6所示，本实施例所述的注水管柱内包括一根油管管柱25和至少两根外管柱18，各外管柱18环绕分布在油管管柱25的外侧，油管管柱25内为所述的控制通道，外管柱18内为所述的注水通道，每根外管柱18均由多根外管首尾连接而成，每根外管的长度与组成油管管柱25的每根油管的长度相同，所述的外管柱18内的各外管通过活接头21连接。

采用上述的结构形式具有以下优点：

1)普通封隔器可以直接串联在所述的油管管柱25上而不必进行改装，也不必增设其他转接结构。

2)向油管管柱25中下放测试工具，可对井下的压力、温度等工况进行准确测量，也可进行其他多种所需的井下操作。

作为进一步的技术方案，所述的油管管柱25上套装有固定盘19，油管管柱25和外管柱18上均固定设置有定位块20，其中，油管管柱25上的定位块20抵在固定盘19的上侧，外管柱18上的定位块20抵在固定盘的下侧。(图6中，左端是下侧，右端是上侧。)通过设置固定盘19，各外管柱18可悬挂在油管管柱25的外侧，便于作业的进行。