CN101338660B - 一种具有控流功能的水平注采井完井结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有控流功能的水平注采井完井结构，包括：井壁和控流过滤器，井壁由上升段和水平段组成，控流过滤器位于井壁的水平段内并与井壁固定连接，控流过滤器与井壁之间的空腔内充满有玻璃质的空心颗粒。本发明具有控流功能的水平注采井完井结构具有易于实现、完井成本低、轴向防窜流功能强的特点。
Description
技术领域
本发明属于石油和天然气开采领域，尤指一种具有控流功能的水平注采井完井结构。
背景技术
水平井由于比直井有更高的产量和其它优点在油气田开采中广泛应用。水平注采井既可以用于采油或天然气，也可以用于注水或注蒸气或其它驱替介质以将待采油或天然气驱到采出井周围，当它被用于采油或天然气时则被叫作采出井；当它用于注水或者注蒸气或者注其它驱替介质时则被叫作注入井，合起来称为注采水平井。
从提高水平井开采效果出发，水平井的开采需要对水平井的水平段实施分段控制注采流量开采。流量可以是从地层流到井中的产出流量，也可以是由井中流到地层的注入流量。现有技术对水平井的水平段实施分段控制注采流量是用封隔器加控流管柱的方法，一类封隔器加控流过滤器(控流过滤器是能控制流量大小或可以开关流量的过滤器)的方法，还有封隔器加其它控流管柱的方法。下面以封隔器加控流过滤器的方法为例加以说明。
本发明谈的具有控流功能的水平注采井是指井水平段与水平面之间的夹角在0～20度，并且采用控流过滤器的注采井。
如图3所示，现有的具有控流功能的水平注采井完井结构，包括：井壁1和控流过滤器2，井壁1由上升段4和水平段5组成，井壁的水平段5与水平面之间的夹角为0～20度，控流过滤器2位于井壁的水平段5内并与井壁1固定连接，控流过滤器2与井壁1之间沿轴向夹设有若干个环形封隔器6将控流过滤器2与井壁1之间的空腔划分成若干段环空7。
当上述注采井用于采油或天然气时，油或天然气通过井壁进入环空内，再进入控流过滤器被采出。当上述注采井用于注入水或蒸气或其它驱替介质以驱动采油井附近的油或天然气时，是通过控流过滤器、环空和井壁注入到地层中，以将油或天然气驱动到采出井周围。
上述具有控流功能的水平注采井完井结构存在以下问题：
1、该注采井完井结构，由于其中的环形封隔器本身价格高而且安装难度大，在现有技术中，每口注采井完井结构内的环形封隔器的数量不会太多。因此，采用环形封隔器进行封隔的注采井的各段空腔长，通常为几十米甚至上百米。由于每段流通的空腔过长，每段空腔内地层的渗透率等差别大，可能对采出井空腔内有的段在出水，有的段在出油、出气不便于通过控流过滤器进一步分段控制。对注入井空腔内有的段注入速度快，有的段注入速度很慢，也不便于通过控流过滤器进一步分段控制。最终影响油气田的采收率。
2、该注采井完井结构，由于其中的环形封隔器在使用中容易出现失效或损坏情况，如果出现失效或损坏情况，封隔器则起不到封隔的作用。
3、该注采井完井结构，其中的井壁有可能发生较大变形，在井壁发生较大变形的注采井中，环形封隔器无法应用。
综上所述，由于现有的具有控流功能的水平注采井完井结构存在上述问题，申请人曾考虑在井壁和控流过滤器之间填充砂子或陶粒，以解决水或气在井壁和控流过滤器之间的空腔内的轴向窜流问题。但是在水平注采井中填充砂子或陶粒难度大，存在填充不实的问题，达不到防止水或气的轴向窜流的目的。
发明内容
本发明的目的是提供一种易于实现、完井成本低、轴向防窜流功能强的具有控流功能的水平注采井完井结构。
为实现上述目的，本发明采取以下设计方案：
一种具有控流功能的水平注采井完井结构，包括：井壁和控流过滤器，所述井壁由上升段和水平段组成，所述井壁的水平段与水平面之间的夹角为0～20度，所述控流过滤器位于所述井壁的水平段内并与所述井壁固定连接，其特征在于，所述控流过滤器与所述井壁之间的空腔内充满有玻璃质的空心颗粒。
为了避免理解上的混淆，特此对玻璃质的含义加以说明。本发明所述的玻璃质的含义是以二氧化硅为主要成分，形成过程如玻璃的形成过程一样，从熔融冷却形成，冷却过程中粘度逐步增大而硬化，而不结晶的材料。
所述玻璃质的空心颗粒为燃烧后形成的粉煤灰中的空心珠。
所述玻璃质的空心颗粒为人造空心玻璃球。
所述玻璃质的空心颗粒的密度为0.5～1.8g/cm3。
所述玻璃质的空心颗粒的粒径为30～1000um。
所述控流过滤器与所述井壁相螺接或通过悬挂封隔器与所述井壁固定连接。
本发明的优点是：
1、本发明具有控流功能的水平注采井完井结构，由于采用以上设计方案，完井过程中，用泵将携带玻璃质的空心颗粒的水送入井壁与控流过滤器之间的空腔内，随后水被挤入控流过滤器内被排走，而玻璃质的空心颗粒留在井壁与控流过滤器之间的空腔内，最后将井壁与控流过滤器之间的空腔填充满玻璃质的空心颗粒。在井壁与控流过滤器之间的空腔填充玻璃质的空心颗粒与填充砂子相比所需泵的流量小，充填时间短，易于填充满，填充质量(主要指充填紧实度)有保障和充填环的轴向渗流阻力大。
在井壁与控流过滤器之间的空腔填充玻璃质的空心颗粒，地层流体在玻璃质的空心颗粒中的流动是一种渗流。根据渗流力学原理，渗流阻力的大小与渗流路程成正比，与渗流面积成反比。由于玻璃质的空心颗粒构成的环的厚度薄、断面小、轴向长度大，地层流体在玻璃质的空心颗粒环中沿井壁与控流过滤器之间的空腔轴向窜流的流动阻力很大；而沿井壁与控流过滤器之间的空腔径向流动面积大，距离短，流动阻力很小。沿井壁与控流过滤器之间的空腔轴向流动数米至数十米的流动阻力比沿井壁与控流过滤器之间的空腔径向流动几厘米的流动阻力要大几百倍甚至上千倍，沿井壁与控流过滤器之间的空腔轴向流动和沿井壁与控流过滤器之间的空腔径向流动的流动阻力的巨大差异，导致在相同压差作用下，沿井壁与控流过滤器之间的空腔轴向流动的流量远远小于沿井壁与控流过滤器之间的空腔径向流动的流量。这样利用玻璃质的空心颗粒在轴向和径向流动阻力的差异性，既能保证地层流体向沿玻璃质的空心颗粒径向流动的畅通，又限制了地层流体的沿井壁与控流过滤器之间的空腔轴向的流动，起到环形封隔器的作用。
2、本发明具有控流功能的水平注采井完井结构，在井壁与控流过滤器之间的空腔内填充燃烧后形成的粉煤灰中的空心珠，该空心珠具有强度高，使用中不变质，来源广，成本低的特点。
3、本发明具有控流功能的水平注采井完井结构，在井壁与控流过滤器之间的空腔内填充的玻璃质的空心颗粒的密度为0.5～1.8g/cm3，易于用水携带充填，并且所需泵的流量小，充填时间短，充填紧实，轴向防窜流能力强。
4、本发明具有控流功能的水平注采井完井结构，其中玻璃质的空心颗粒的粒径为30～1000um，从而实现轴向控流效果好，并且不影响采油或天然气。
5、而本发明在井壁与控流过滤器之间的空腔填充玻璃质的空心颗粒与现有技术中采用环形封隔器相比，具有完井成本低的优点。
6、本发明在井壁与控流过滤器之间的空腔填充玻璃质的空心颗粒，具有耐地层的高温和蒸气的高温的优点，适用于蒸汽开采的井。
7、本发明具有控流功能的水平注采井完井结构，在井壁与控流过滤器之间的空腔内填充的玻璃质的空心颗粒的密度为0.5～1.8g/cm3，当井壁与控流过滤器之间的空腔出现水窜流时，既使井壁与控流过滤器之间的空腔没有充满玻璃质的空心颗粒，该空腔内填充的玻璃质的空心颗粒也会被水携带运移而形成堆积堵塞，起到防窜作用。
附图说明
图1表示本发明实施例一结构示意图
图2表示本发明实施例二结构示意图
图3表示现有技术结构示意图
具体实施方式
本发明一种具有控流功能的水平注采井完井结构(如图1、图2所示，其中图1表示水平段井壁为套管的水平注采井完井结构，图2表示水平段井壁为钻井形成的裸眼井壁的水平注采井完井结构)，包括：井壁1和控流过滤器2，井壁1由上升段4和水平段5组成，井壁的水平段5与水平面之间的夹角为0度或10度或20度，并且井壁的水平段5的前端可以是往上倾斜的，也可以是往下倾斜的，控流过滤器2位于井壁的水平段5内与井壁1固定连接，其特征在于，控流过滤器2与井壁1之间的空腔内充满有玻璃质的空心颗粒8。
上述控流过滤器2与井壁1之间的空腔可以充满玻璃质的空心颗粒8，也可以局部充有玻璃质的空心颗粒8。
玻璃质的空心颗粒8为燃烧后形成的粉煤灰中的空心珠或者为人造空心玻璃球。
玻璃质的空心颗粒8的密度为0.5～1.8g/cm3。
玻璃质的空心颗粒8的粒径为30um或500um或1000um。
控流过滤器2与井壁1的套管相螺接，或通过悬挂封隔器3与井壁1固定连接(如图1、图2所示)。
Claims (6)
1.一种具有控流功能的水平注采井完井结构，包括：井壁和控流过滤器，所述井壁由上升段和水平段组成，所述井壁的水平段与水平面之间的夹角为0~20度，所述控流过滤器位于所述井壁的水平段内并与所述井壁固定连接，其特征在于，所述控流过滤器与所述井壁之间的空腔内充满有玻璃质的空心颗粒，所述玻璃质的空心颗粒的密度为0.5~1.8g/cm3。
2.如权利要求1所述的具有控流功能的水平注采井完井结构，其特征在于，所述玻璃质的空心颗粒为燃烧后形成的粉煤灰中的空心珠。
3.如权利要求1所述的具有控流功能的水平注采井完井结构，其特征在于，所述玻璃质的空心颗粒为人造空心玻璃球。
4.如权利要求1或2或3所述的具有控流功能的水平注采井完井结构，其特征在于，所述玻璃质的空心颗粒的粒径为30~1000um。
5.如权利要求1或2或3所述的具有控流功能的水平注采井完井结构，其特征在于，所述控流过滤器与所述井壁相螺接或通过悬挂封隔器与所述井壁固定连接。
6.如权利要求4所述的具有控流功能的水平注采井完井结构，其特征在于，所述控流过滤器与所述井壁相螺接或通过悬挂封隔器与所述井壁固定连接。
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