分层注水管柱和使用方法与流程

本发明涉及油田开发技术领域，尤其涉及一种分层注水管柱和使用方法。

背景技术：

在油田开发中，注水成为油田稳产和增产的重要措施之一，油田的地下油层往往是多油层和非均质的，各油层的渗透性能具有差别，在同压力的作用下，高渗透层吸水能力高，注入水会沿着高渗透层窜流，而中低渗透层吸水少，从而引起层间、层内和平面吸水不均匀的问题，为了缓解上述问题，通常采用分层注水的开发方式，控制对高渗透层的注水量，加强对中低渗透层的注水量，以实现各油层都能发挥作用，提高油田的采收率。

目前，分层注水的实现方式一般为在注水井套管中安装分层注水管柱，通过分层注水管柱的封隔器将各注水层分隔，再通过配水器对各注水层的注水量进行控制，进而实现分层注水。在注水井套管中安装分层注水管柱时，需要对封隔器进行验封，若坐封后的封隔器与注水井套管之间存在缝隙，则需将封隔器解封，重新坐封封隔器。

然而，分层注水管柱上的每一个封隔器通常均采用液压坐封封隔器，例如国内Y341型封隔器，液压坐封封隔器的坐封为一次性，若要重新坐封液压坐封封隔器，则需将分层注水管柱从注水井套管中完全取出，重新安装液压坐封封隔器，之后再将分层注水管柱下入到注水井套管中，重新坐封液压坐封封隔器，然后再进行验封，直至液压坐封封隔器与注水井套管之间密封，完成分层注水管柱的安装，其中，分层注水管柱上的任意一个封隔器与注水井套管之间若存在缝隙，都需要重新上述工作过程，使得工作过程繁琐，工作效率低。

技术实现要素：

本发明提供一种分层注水管柱和使用方法，以克服现有技术中工作效率 低的问题。

第一方面，本发明提供一种分层注水管柱，包括：

油管、第一注水单元、至少一个第二注水单元；

其中，所述油管包括沿所述油管的轴向方向上的下端和上端，所述下端为朝向所述注水井套管底部的一端；

所述第一注水单元，包括：机械坐封封隔器和第一配水器；所述第一配水器连接在所述油管的下端，所述机械坐封封隔器设置在所述第一配水器的上方且与所述油管连接；

所述第二注水单元，包括：液压坐封封隔器和第二配水器；其中，所述第二注水单元设置在所述机械坐封封隔器的上方；所述第二配水器设置在所述第二注水单元下方的注水单元和所述液压坐封封隔器之间，且与所述油管连接；所述液压坐封封隔器设置在所述第二配水器的上方，且与所述油管连接。

第二方面，本发明提供一种分层注水管柱的使用方法，应用于如第一方面所述的分层注水管柱中，包括：

取出所述第一配水器中的堵塞器；

将所述分层注水管柱中的油管下入注水井套管内，使所述分层注水管柱中的机械坐封封隔器位于注水井的第一注水层和所述注水井的第二注水层之间；

坐封所述机械坐封封隔器，使所述机械坐封封隔器与所述注水井套管密封；

坐封所述液压坐封封隔器。

本发明分层注水管柱和使用方法，由于机械坐封封隔器可实现在套管内换位置多次坐封，无需将分层注水管柱从井内取出，可实现下井一次便能使机械坐封封隔器与套管之间密封，相比现有技术中分层注水管柱上的任意一个液压坐封封隔器与套管之间若存在缝隙，都需要将分层注水管柱从井内取出，再重新下井作业，本发明实施例的分层注水管柱减少了起管柱重新下井作业的几率，能够提高工作效率，节省工时。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明分层注水管柱一实施例的结构示意图；

图2为本发明分层注水管柱另一实施例的结构示意图；

图3为本发明分层注水管柱的使用方法一实施例的流程示意图；

图4为本发明分层注水管柱的使用方法另一实施例的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明分层注水管柱一实施例的结构示意图。如图1所示，本实施例的分层注水管柱，可以应用于注水井套管内，包括：

油管10、第一注水单元、至少一个第二注水单元；

其中，所述油管10包括沿所述油管10的轴向方向上的下端11和上端12，所述下端11为朝向所述注水井套管50底部的一端；

所述第一注水单元包括：机械坐封封隔器20和第一配水器41；所述第一配水器41连接在所述油管10的下端11，所述机械坐封封隔器20设置在所述第一配水器41的上方且与所述油管10连接；

所述第二注水单元，包括：液压坐封封隔器30和第二配水器42；其中，所述第二注水单元设置在所述机械坐封封隔器20的上方；所述第二配水器42设置在所述第二注水单元下方的注水单元和所述液压坐封封隔器30之间，且与所述油管10连接；所述液压坐封封隔器30设置在所述第二配水器42的上方，且与所述油管10连接。

具体来说，如图1所示，本发明实施例提供一种分层注水管柱，用于下入注水井套管内，包括：油管10、机械坐封封隔器20和第一配水器41、至 少一个第二注水单元，包括液压坐封封隔器30和第二配水器42；油管10包括沿油管的轴向方向上的下端11和上端12，下端11为插入端。

在本发明实施例中第一配水器41和第二配水器42统称为配水器40。

其中，第二注水单元，即液压坐封封隔器30的数量可以为一个或者多个，当液压坐封封隔器30的数量为多个时，液压坐封封隔器30沿着下端11至上端12的方向上，依次连接在油管10上，在每个液压坐封封隔器30之间还连接有配水器40。

下面以液压坐封封隔器30为一个时进行举例说明：

此时，配水器40包括第一配水器41和第二配水器42；从下端11至上端12的方向上，第一配水器41、机械坐封封隔器20、第二配水器42和液压坐封封隔器30依次连接在油管10上。

其中，油管10的下端11为插入端，即当油管10下入至垂直的注水井套管50内时，油管10的下端11为底端，此时，由底部至顶部，依次为第一配水器41、机械坐封封隔器20、第二配水器42和液压坐封封隔器30。

下面通过描述分层注水管柱安装在注水井套管50内的过程来具体说明本发明实施例。

在下井前，需要确保第一配水器41中没有堵塞器，将油管10下入至注水井套管50内，机械坐封封隔器20位于注水井的第一注水层51和第二注水层52之间，坐封机械坐封封隔器20，然后对机械坐封封隔器20进行验封，若机械坐封封隔器20与注水井套管50之间没有密封，则解封机械坐封封隔器20，变换机械坐封封隔器20在第一注水层51和第二注水层52之间的位置，重新坐封机械坐封封隔器20，由于机械坐封封隔器20可实现换位置多次坐封，因此无需将分层注水管柱从井内取出，可实现下井一次便能使机械坐封封隔器20与注水井套管50之间密封。其中，机械坐封封隔器20的验封过程为：向第二配水器42中投入堵塞器，使油管10中的液体不会从第二配水器42中流出，向油管10内注水打压，观察注水井套管50内的返液情况，若注水井套管50内返液，则说明机械坐封封隔器20与注水井套管50之间不密封，若注水井套管50内不返液，则说明机械坐封封隔器20与注水井套管50之间密封。

当机械坐封封隔器20与注水井套管50之间密封后，坐封液压坐封封隔 器30，可以对液压坐封封隔器30进行验封，以图1所示的分层注水管柱为例，对液压坐封封隔器30进行验封的具体方式为：向第一配水器41中投入堵塞器，取出第二配水器42中的堵塞器，向油管10内注水打压，由于机械坐封封隔器20与注水井套管50之间密封，因此通过观察注水井套管50内是否返液就可判断液压坐封封隔器30与注水井套管50之间是否密封，若注水井套管50内返液，则液压坐封封隔器30与注水井套管50之间不密封，若注水井套管50内不返液，则液压坐封封隔器30与注水井套管50之间密封，而无需在第二配水器42中投入压力计，避免了现有技术中分层注水管柱的配水器中投放压力计来进行验封，而压力计可能会测量不准确或者压力计与配水器之间的连接处不密封使得测量结果不能正确判断是否密封，因此本发明实施例的分层注水管柱验封更加准确。在分层注水管柱下井过程中，第一配水器41中没有堵塞器，则无论地层压力高低，管柱内外压力始终平衡，可有效防止液压坐封封隔器30中途坐封。

值得说明的是，第一注水层51上方的机械坐封封隔器20的坐封最为关键，如果该机械坐封封隔器20，那上方的液压坐封封隔器与注水井套管之间较为容易密封。

本发明实施例提供的分层注水管柱，安装在注水井套管内的过程中时，先对机械坐封封隔器进行坐封，然后对机械坐封封隔器进行验封，若机械坐封封隔器与套管之间不密封，可解封机械坐封封隔器，变换机械坐封封隔器在套管内的位置，重新进行坐封，直至机械坐封封隔器与套管之间密封，然后坐封液压坐封封隔器，由于机械坐封封隔器可实现在套管内换位置多次坐封，无需将分层注水管柱从井内取出，可实现下井一次便能使机械坐封封隔器与套管之间密封，相比现有技术中分层注水管柱上的任意一个液压坐封封隔器与套管之间若存在缝隙，都需要将分层注水管柱从井内取出，再重新下井作业，本发明实施例的分层注水管柱减少了起管柱重新下井作业的几率，能够提高工作效率，节省工时。

在上述实施例的基础上，进一步的，在实际应用中，所述机械坐封封隔器20为压缩式机械坐封封隔器，且所述机械坐封封隔器20与所述油管10通过单向卡瓦连接。

进一步的，作为一种可实施的方式，所述液压坐封封隔器30为压缩式液压坐封封隔器，且所述液压坐封封隔器30与所述油管10悬挂连接。

具体地，机械坐封封隔器20的类型为压缩式封隔器，且固定方式为单向卡瓦，机械坐封封隔器20与单向卡瓦(在其他实施例中也可以是双向卡瓦)配套使用，单向卡瓦(双向卡瓦)卡在注水井套管上，而机械坐封封隔器连在油管上；机械坐封封隔器20的坐封方式具体为提放管柱或转动管柱；机械坐封封隔器20的解封方式为提放管柱。封隔器按照其封隔件密封方式的不同可分为：自封式、压缩式、扩张式、组合式等，在分层注水管柱中通常使用压缩式封隔器，按照封隔器的分类、固定方式、坐封方式以及解封方式等，可对封隔器编制型号，其中上述机械坐封封隔器20可以采用型号为Y211或Y221的封隔器，均为可洗井封隔器。

具体地，液压坐封封隔器30的类型为压缩式封隔器，且固定方式为悬挂，具体来说，液压坐封封隔器30可以直接悬挂在油管上，而一般封隔器需要与单向卡瓦(双向卡瓦)配套使用，单向卡瓦(双向卡瓦)卡在注水井套管上，而封隔器连在油管上；液压坐封封隔器30的坐封方式为液压；液压坐封封隔器30的解封方式为提放管柱。其中，上述液压坐封封隔器30可以采用型号为Y341的封隔器，为可洗井封隔器。

进一步的，作为一种可实施的方式，所述第一配水器41和所述第二配水器42为偏心配水器。

具体地，第一配水器41和所述第二配水器42可以为偏心配水器。偏心配水器主要由带偏心孔的工作筒和堵塞器组成，是一种活动式配水工具，相比传统配水器投捞水嘴和堵塞器成功率高。

图2为本发明分层注水管柱另一实施例的结构示意图。在上述实施例的基础上，进一步地，如图2所示，当液压坐封封隔器30的数量为两个时，其中，一个第二注水单元包括液压坐封封隔器30和第三配水器43，第三配水器43连接在油管10上，且位于两个液压坐封封隔器30之间。一般在实际情况下，分层注水管柱上可采用两个封隔器以及两个配水器，实现两层分隔注水，或者分层注水管柱上可采用三个封隔器以及三个配水器，实现三层分隔注水，当本发明实施例的分层注水管柱上采用三个封隔器时，从油管10的下端11向上端12的方向上，依次连接有第一配水器41、机械坐封封隔器20、 第二配水器42、一个液压坐封封隔器30、第三配水器43和另一个液压坐封封隔器30。

进一步地，上述分层注水管柱还包括：底部循环凡尔60，底部循环凡尔60连接在油管10的下端11。底部循环凡尔60又称为底部球座，安装在油管10的下端11即油管10下入注水井套管50中时的油管底端，用于洗井，当反洗井时即从套管50注水，水能够通过底部循环凡尔60进入油管10内并返出地面，而正注时水不能通过底部循环凡尔60流入井底。

进一步地，油管10上还连接有水井锚71和伸缩管72，水井锚71用于锚定分层注水管柱，伸缩管72用于补偿分层注水管柱的伸缩量。

本发明实施例提供的分层注水管柱，安装在注水井套管内的过程中时，先对机械坐封封隔器进行坐封，然后对机械坐封封隔器进行验封，若机械坐封封隔器与套管之间不密封，可解封机械坐封封隔器，变换机械坐封封隔器在套管内的位置，重新进行坐封，直至机械坐封封隔器与套管之间密封，然后坐封液压坐封封隔器，由于机械坐封封隔器可实现在套管内换位置多次坐封，无需将分层注水管柱从井内取出，可实现下井一次便能使机械坐封封隔器与套管之间密封，相比现有技术中分层注水管柱上的任意一个液压坐封封隔器与套管之间若存在缝隙，都需要将分层注水管柱从井内取出，再重新下井作业，本发明实施例的分层注水管柱减少了起管柱重新下井作业的几率，能够提高工作效率，节省工时。

图3为本发明分层注水管柱的使用方法一实施例的流程示意图。如图3所示，本实施例的分层注水管柱的使用方法，应用于上述任一实施例中的分层注水管柱中，包括：

步骤301、取出所述第一配水器中的堵塞器；

步骤302、将所述分层注水管柱中的油管下入注水井套管内，使所述分层注水管柱中的机械坐封封隔器位于注水井的第一注水层和所述注水井的第二注水层之间；

步骤303、坐封所述机械坐封封隔器，使所述机械坐封封隔器与所述注水井套管密封；

步骤304、坐封所述液压坐封封隔器。

具体来说，若第一配水器中有堵塞器，则要将堵塞器取出，确保油管下入注水井套管中时第一配水器中没有堵塞器，使得无论地层压力高低，管柱内外压力始终平衡，避免封隔器中途坐封。

其中，机械坐封封隔器所在套管内的位置在注水井的第一注水层和第二注水层之间，用于分隔第一注水层和第二注水层。

其中，机械坐封封隔器和液压坐封封隔器的坐封方式不同，可实现分别坐封，先执行步骤303，使机械坐封封隔器与套管之间密封之后，再执行步骤304坐封液压坐封封隔器，最终完成分层注水管柱的安装。

本发明提供的分层注水管柱的使用方法，其中分层注水管柱采用机械坐封封隔器和液压坐封封隔器两种封隔器，由于机械坐封封隔器和液压坐封封隔器的坐封方式不同，因此可实现分别坐封，先坐封机械坐封封隔器，在保证机械坐封封隔器与注水井套管之间密封后，再坐封液压坐封封隔器，相比现有技术中分层注水管柱上的任意一个液压坐封封隔器与套管之间若存在缝隙，都需要将分层注水管柱从井内取出，再重新下井作业，本发明实施例的分层注水管柱中机械坐封封隔器可以实现井内换位置多次坐封，减少了起管柱重新下井作业的几率，能够提高工作效率，节省工时。

图4为本发明分层注水管柱的使用方法另一实施例的流程示意图。如图4所示，本发明的另一个实施例中的分层注水管柱的使用方法，步骤303，还包括以下步骤：

步骤3031、坐封所述机械坐封封隔器，对所述机械坐封封隔器进行验封试验；

步骤3032、若验封试验确定出所述机械坐封封隔器与所述套管不密封，对所述机械坐封封隔器解封，变换所述机械坐封封隔器在所述第一注水层和所述第二注水层之间的位置，重新坐封所述机械坐封封隔器，直至所述机械坐封封隔器与所述套管密封。

具体来说，坐封机械坐封封隔器后，要对机械坐封封隔器进行验封试验，直至判断机械坐封封隔器与套管密封，其中步骤3031中的对所述机械坐封封隔器进行验封试验包括以下步骤：

步骤1、向所述第二配水器中投入堵塞器；

具体来说，此步骤是为了防止油管中的液体从第二配水器中流出，以避 免无法正确判断机械坐封封隔器与套管之间是否密封。

步骤2、向所述油管内注水打压；

具体来说，向油管内注水打压，油管内的水会从第一配水器中流入套管内，可通过套管内是否返液来判断机械坐封封隔器与套管之间的密封情况。

步骤3、若所述注水井套管内返液，则确定所述机械坐封封隔器与所述注水井套管不密封；

若所述注水井套管内不返液，则确定所述机械坐封封隔器与所述注水井套管密封。

具体来说，执行步骤2后判断注水井套管内是否返液。

当判断结果为是时，说明机械坐封封隔器与注水井套管不密封，则确定所述机械坐封封隔器与所述注水井套管不密封，若判断结果为否时，说明机械坐封封隔器与注水井套管密封，则坐封液压坐封封隔器。

当确定所述机械坐封封隔器与所述注水井套管不密封，对机械坐封封隔器解封，变换机械坐封封隔器在第一注水层和第二注水层之间的位置，重新坐封机械坐封封隔器。在重新坐封机械坐封封隔器之后，需要对机械坐封封隔器再次进行验封试验，由于在前一个验封试验中已经执行了向所述第二配水器中投入堵塞器的步骤1，因此便可直接向所述油管内注水打压，判断注水井套管内是否返液。

本发明提供的分层注水管柱的使用方法，其中分层注水管柱采用机械坐封封隔器和液压坐封封隔器两种封隔器，由于机械坐封封隔器和液压坐封封隔器的坐封方式不同，因此可实现分别坐封，在注水井套管中安装分层注水管柱的过程中，先对机械坐封封隔器进行坐封，然后对机械坐封封隔器进行验封，若机械坐封封隔器与套管之间不密封，可解封机械坐封封隔器，变换机械坐封封隔器在套管内的位置，重新进行坐封，直至机械坐封封隔器与套管之间密封，然后坐封液压坐封封隔器，由于机械坐封封隔器可实现在套管内换位置多次坐封，无需将分层注水管柱从井内取出，可实现下井一次便能使机械坐封封隔器与套管之间密封，相比现有技术中分层注水管柱上的任意一个液压坐封封隔器与套管之间若存在缝隙，都需要将分层注水管柱从井内取出，再重新下井作业，本发明实施例的分层注水管柱在安装过程中减少了起管柱重新下井作业的几率，能够提高工作效率，节省工时。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。