《一種注水採油管柱》是中國石油天然氣股份有限公司於2016年8月29日申請的專利，該專利的公布號為CN107780904A，授權公布日為2018年3月9日，發明人是張德有、王毓才、葉勤友。該發明屬於石油機械領域。
《一種注水採油管柱》所述管柱包括：套管、油管、桿式泵、第一封隔器和第二封隔器。該發明通過採用第一封隔器和第二封隔器，將油管與套管之間的空隙封隔成三段，並分別通過第一封隔器內部的第一採油孔和第一注水孔，將油管內部與採油段相連通，管柱的上層注水通道與下層注水段相連通，從而實現同井上層採油下層注水的注水採油工藝，提高了單井利用率。同時，由於注水段與採油段位於同一井中，因此避免了因注水井與採油井排列方式造成的部分油井剩餘油難以有效動用的問題，充分挖掘了剩餘油潛力，提高了油藏採收率。
2019年10月，《一種注水採油管柱》獲得第三屆吉林省專利獎優秀獎。
（概述圖為《一種注水採油管柱》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種注水採油管柱
- 申請人：中國石油天然氣股份有限公司
- 申請日：2016年8月29日
- 申請號：2016107574237
- 公布號：CN107780904A
- 公布日：2018年3月9日
- 發明人：張德有、王毓才、葉勤友
- 地址：北京市東城區東直門北大街9號中國石油大廈
- Int.Cl.：E21B43/20(2006.01)I
- 代理機構：北京三高永信智慧財產權代理有限責任公司
- 代理人：董亞軍
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,有益效果,附圖說明,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
油田投入開發後，隨著開採時間的增長，地層能量下降，致使油層壓力不斷下降，造成地下原油大量脫氣，粘度增加，油井產量大大減少，甚至會出現停噴停產的情況。在這種情況下，通常採用向油田注水的方法來補充地層能量，保持或者提高油層壓力，從而實現原油的順利開採。
2016年前，油田注水採油主要是通過注水井與採油井實現的。注水井和採油井均由井口裝置和井下管柱部分組成。在油田注水採油的過程中，首先通過注水井的井下管柱向地下注水，注水後的地層能量得到補充，油層壓力提高，此時，通過採油井的井下管柱抽取原油，並將原油運輸到地面。
在實現該發明的過程中，發明人發現2016年8月之前的技術至少存在以下問題：2016年8月之前技術中的注水井的井下管柱只能用於注水，採油井的井下管柱只能用於採油，因此當停止注水或停止採油時，注水井或採油井只能閒置，導致注水井或採油井的單井利用率低下。另外，由於受儲層非均質和注水方向限制等問題，2016年8月之前的注水井與採油井的排列方式很難實現部分油井剩餘油的有效動用。
發明內容
專利目的
為了解決2016年8月之前技術的問題，該發明實施例提供了一種注水採油管柱。
技術方案
《一種注水採油管柱》所述管柱包括：套管、油管、桿式泵、第一封隔器和第二封隔器；所述油管位於所述套管內，所述油管的外壁與所述套管的內壁之間存在空隙；所述第一封隔器和所述第二封隔器均與所述油管相連，且所述第一封隔器位於所述第二封隔器的上方，所述第一封隔器與所述第二封隔器用於將所述油管與所述套管之間的空隙封隔成三段，所述第一封隔器所在位置與井口之間的一段空隙為上層注水通道，所述第一封隔器所在位置與所述第二封隔器所在位置之間的一段空隙為採油段，所述第二封隔器所在位置與所述套管底端之間為下層注水段；所述桿式泵設定在所述油管內部，且所述桿式泵位於所述第一封隔器上方，所述桿式泵用於通過所述油管內部和所述採油段進行採油。
可選地，所述第一封隔器為注采一體封隔器，且所述第一封隔器內部設定有第一採油孔和第一注水孔；所述第一採油孔的上開口與所述油管內部連通，所述第一採油孔的下開口與所述採油段連通；所述第一注水孔的上開口與所述上層注水通道連通，所述第一注水孔的下開口與所述下層注水段連通。
可選地，所述第一採油孔的上開口和下開口在所述第一封隔器坐封之前處於閉合狀態；所述第一注水孔的上開口和下開口始終處於開啟狀態。可選地，所述管柱還包括注水單流閥；所述注水單流閥與所述第二封隔器的下端相連。可選地，所述第一封隔器為採用液壓進行坐封的壓縮型封隔器。可選地，所述第二封隔器為通過旋轉管柱方式進行坐封的壓縮型封隔器。可選地，所述套管上設定有多個第二注水孔和多個第二採油孔，所述多個第二注水孔分別設定在所述套管上所述上層注水通道和所述下層注水段的對應位置處，所述多個第二採油孔設定在所述套管上所述採油段對應位置處。
有益效果
《一種注水採油管柱》實施例提供的技術方案帶來的有益效果是：通過採用第一封隔器和第二封隔器，將油管與套管之間的空隙封隔成三段，並分別通過第一封隔器內部的第一採油孔和第一注水孔，將油管內部與採油段相連通，管柱的上層注水通道與下層注水段相連通，從而實現同井上層採油下層注水的注水採油工藝，提高了單井利用率。同時，由於注水段與採油段位於同一井中，因此避免了因注水井與採油井排列方式造成的部分油井剩餘油難以有效動用的問題，充分挖掘了剩餘油潛力，提高了油藏採收率。
附圖說明
圖1是該發明實施例提供的一種注水採油管柱的結構示意圖；
附圖示記：1：套管，2：油管，3：桿式泵，4：第一封隔器，5：第二封隔器，6：注水單流閥。
附圖說明
權利要求
1.《一種注水採油管柱》其特徵在於，所述管柱包括：套管、油管、桿式泵、第一封隔器和第二封隔器；所述油管位於所述套管內，所述油管的外壁與所述套管的內壁之間存在空隙；所述第一封隔器和所述第二封隔器均與所述油管相連，且所述第一封隔器位於所述第二封隔器的上方，所述第一封隔器與所述第二封隔器用於將所述油管與所述套管之間的空隙封隔成三段，所述第一封隔器所在位置與井口之間的一段空隙為上層注水通道，所述第一封隔器所在位置與所述第二封隔器所在位置之間的一段空隙為採油段，所述第二封隔器所在位置與所述套管底端之間為下層注水段；所述桿式泵設定在所述油管內部，且所述桿式泵位於所述第一封隔器上方，所述桿式泵用於通過所述油管內部和所述採油段進行採油。
2.如權利要求1所述的管柱，其特徵在於，所述第一封隔器為注采一體封隔器，且所述第一封隔器內部設定有第一採油孔和第一注水孔；所述第一採油孔的上開口與所述油管內部連通，所述第一採油孔的下開口與所述採油段連通；所述第一注水孔的上開口與所述上層注水通道連通，所述第一注水孔的下開口與所述下層注水段連通。
3.如權利要求2所述的管柱，其特徵在於，所述第一採油孔的上開口和下開口在所述第一封隔器坐封之前處於閉合狀態；所述第一注水孔的上開口和下開口始終處於開啟狀態。
4.如權利要求1或2所述的管柱，其特徵在於，所述管柱還包括注水單流閥；所述注水單流閥與所述第二封隔器的下端相連。
5.如權利要求1所述的管柱，其特徵在於，所述第一封隔器為採用液壓進行坐封的壓縮型封隔器。
6.如權利要求1或5所述的管柱，其特徵在於，所述第二封隔器為通過旋轉管柱方式進行坐封的壓縮型封隔器。
7.如權利要求1所述的管柱，其特徵在於，所述套管上設定有多個第二注水孔和多個第二採油孔，所述多個第二注水孔分別設定在所述套管上所述下層注水段的對應位置處，所述多個第二採油孔設定在所述套管上所述採油段對應位置處。
實施方式
該發明實施例提供了一種注水採油管柱，參見圖1，該管柱包括：套管1、油管2、桿式泵3、第一封隔器4和第二封隔器5；油管2位於套管1內，該油管2的外壁與該套管1的內壁之間存在空隙；第一封隔器4和第二封隔器5均與油管2相連，且該第一封隔器4位於該第二封隔器5的上方，該第一封隔器4與該第二封隔器5用於將該油管2與該套管1之間的空隙封隔成三段，該第一封隔器4所在位置與井口之間的一段空隙為上層注水通道，該第一封隔器4所在位置與該第二封隔器5所在位置之間的一段空隙為採油段，該第二封隔器5所在位置與該套管1底端之間為下層注水段；桿式泵3設定在油管2內部，且該桿式泵3位於第一封隔器4上方，該桿式泵3用於通過該油管2內部和採油段進行採油。
該發明實施例通過採用第一封隔器和第二封隔器，將油管與套管之間的空隙封隔成三段，並分別通過第一封隔器內部的第一採油孔和第一注水孔，將油管內部與採油段相連通，管柱的上層注水通道與下層注水段相連通，從而實現同井上層採油下層注水的注水採油工藝，提高了單井利用率。同時，由於注水段與採油段位於同一井中，因此避免了因注水井與採油井排列方式造成的部分油井剩餘油難以有效動用的問題，充分挖掘了剩餘油潛力，提高了油藏採收率。
需要說明的是，在該發明實施例中，第一封隔器4與第二封隔器5均可以通過絲扣與油管2相連，也可以通過其他螺紋連線方式與油管2相連，第一封隔器4的下端可以通過絲扣與油管2相連，也可以通過絲扣直接與第二封隔器5的上端相連，具體視油層厚度而定。當油層厚度大於第一封隔器與第二封隔器長度之和的1/2時，則第一封隔器的下端與油管2連線，第二封隔器的上端也與油管2相連；當油層厚度小於第一封隔器與第二封隔器長度之和的1/2，則第一封隔器4的下端直接與第二封隔器5的上端相連。另外，桿式泵3可以通過諸如絲扣等螺紋連線的方式與油管2連線，該發明實施例對此不做具體限定。
進一步地，桿式泵3可以為定筒式頂部固定桿式泵，也可以為定筒式底部固定桿式泵，或者是動筒式底部固定桿式泵，該發明實施例對此不做具體限定。當桿式泵3為定筒式頂部固定桿式泵時，桿式泵3主要由內外泵筒、柱塞、卡簧、襯套等部分組成，其中卡簧與外泵筒的上端相連，裝有襯套以及柱塞的內泵筒連線在抽油桿的下端，並通過卡簧固定在外泵筒內。
進一步地，第一封隔器4為注采一體封隔器，且該第一封隔器4內部設定有獨立的第一採油孔和第一注水孔，該第一採油孔與第一注水孔的數量可以為一個，也可以為多個，且第一採油孔和第一注水孔的直徑可以根據第一封隔器內部尺寸確定，該發明實施例對此不做具體限定。其中，該第一採油孔的上開口與油管2內部連通，下開口與採油段連通，該第一採油孔的上開口通向桿式泵3一側的油管2內部，該第一採油孔的下開口位置設定在採油段對應的位置處。該第一注水孔的上開口與上層注水通道相連通，下開口與下層注水段相連通，其中，該第一注水孔的上開口位置設定在上層注水通道的對應位置處，該第一注水孔的下開口設定在第一封隔器4下端，通向下層注水段。該第一採油孔可以位於第一封隔器4的左側，也可以位於第一封隔器4的右側，相應地，該第一注水孔也可以位於第一封隔器4的右側或左側，該發明實施例對此不做具體限定。
進一步地，第一採油孔的上開口和下開口在第一封隔器4坐封之前處於閉合狀態，該第一採油孔的上開口和下開口處可以設定有諸如定壓器之類的根據壓力進行開關的單向閥門，以保證第一封隔器4坐封后繼續加壓時採油通道能夠打通，該發明實施例對此不做具體限定。另外，第一注水孔的上開口和下開口始終處於開啟狀態，基於此開啟狀態，該第一注水孔的上開口的設定位置以不影響第一封隔器4坐封為前提。
進一步地，該注水採油管柱還包括注水單流閥6，該注水單流閥可以通過法蘭與第二封隔器5下端連線，也可以通過螺紋連線的方式與第二封隔器5下端相連，該發明實施例對此不做具體限定。
進一步地，第一封隔器4可以為採用液壓進行坐封的壓縮型封隔器，如Y341型封隔器、Y441型封隔器，該發明實施例對此不做具體限定。當第一封隔器4為Y341型封隔器時，該第一封隔器4主要由上下接頭、活塞、膠筒、鎖套、卡瓦及坐封銷釘等部分組成。第一封隔器4的坐封腔與油管2的內部相連通。
進一步地，第二封隔器5可以為通過旋轉管柱方式進行坐封的壓縮型封隔器，如Y221型封隔器，該發明實施例對此也不做具體限定。當第二封隔器5為Y221型封隔器時，該第二封隔器5主要由膠筒、卡瓦總成、摩擦總成三部分組成。
進一步地，套管1包括多個第二注水孔和多個第二採油孔，多個第二注水孔設定在套管1上下層注水段對應的位置處，多個採油孔設定在套管1上第一封隔器4與第二封隔器5之間的位置處。具體地，多個第二注水孔的位置設定在下層注水段對應的套管1的側壁上，該多個第二注水孔的位置對應於注水層位置，注入水流經注水通道，最終通過注水孔注入注水層。多個第二採油孔設定在採油段對應的套管1的側壁上，該多個第二採油孔的位置對應於採油層的位置，當桿式泵下行進行生產作業時，採油層的原油經採油孔進入採油通道，最終由桿式泵舉升至地面。
在該發明實施例的實際套用中，以第一封隔器4為Y341型封隔器、第二封隔器為Y221封隔器為例，首先將桿式泵3、第一封隔器4和第二封隔器5通過絲扣分別與油管2連線，注水單流閥6與第二封隔器下端相連並下放至預定位置。然後，通過上提管柱、正向旋轉管柱並下放管柱，壓縮膠筒坐封第二封隔器5；第二封隔器5坐封后，通過採用地面水泥車或泵車等地面設備向油管內部注入液體，液體經由油管內部進入第一封隔器4的坐封腔，推動第一封隔器4內部的活塞運動，並剪斷坐封銷釘，繼而活塞繼續運動，推動鎖套運動，鎖套運動過程中壓縮膠筒，膠筒經壓縮後厚度減小，直徑變大，當鎖套運動壓縮膠筒達到極限後，鎖套與卡瓦通過內外齒嚙合鎖緊，使壓縮的膠筒不能回收，從而密封油管2與套管1之間的空隙，完成坐封。此時，第一封隔器4中的第一採油孔的上開口和下開口處於閉合狀態。第一封隔器4與第二封隔器5完成坐封后，套管1的內壁與油管2的外壁之間的空隙被封隔成三段，其中，第一封隔器4所在位置與井口之間的一段空隙為上層注水通道，第一封隔器4所在位置與第二封隔器5所在位置之間的一段空隙為採油段，第二封隔器5所在位置與套管1底端之間為下層注水段。隨後，通過地面設備繼續向油管2內部加壓，第一封隔器4中第一採油孔的上下開口在壓力的作用下打開，此時，採油通道打通。隨後，通過地面注水設備向上層注水通道內注水，注入水流經上層注水通道後通過第一注水孔進入第二封隔器5內部，並沖開注水單流閥6進入下層注水段，之後經下層注水段對應的套管側壁上的第二注水孔注入地層，地層通過注入水的滲透，地層能量得到補充，油層壓力提高，此時，桿式泵3下行，抽油桿通過採油段抽取原油，並將原油運送至地面，完成注水採油的全過程。
該發明實施例通過採用第一封隔器和第二封隔器，將油管與套管之間的空隙封隔成三段，並分別通過第一封隔器內部的第一採油孔和第一注水孔，將油管內部與採油段相連通，管柱的上層注水通道與下層注水段相連通，從而實現同井上層採油下層注水的注水採油工藝，提高了單井利用率。同時，由於注水段與採油段位於同一井中，因此避免了因注水井與採油井排列方式造成的部分油井剩餘油難以有效動用的問題，充分挖掘了剩餘油潛力，提高了油藏採收率。另外，由於注水單流閥限制了注入水的流動方向，使注入水只能進入下層注水段，從而避免了下層注水段內水位過高而進入第二封隔器。
榮譽表彰
2019年10月，《一種注水採油管柱》獲得第三屆吉林省專利獎優秀獎。
