CN117145437B - 一种控水完井的酸化液注入工具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种控水完井的酸化液注入工具，包括：工具主体、主通道、流入流道和流出流道，工具主体的轴线中心位置具有主通道，主通道沿工具主体的轴线贯穿开设，流入流道用于酸化液先经过工具主体的内部再流到油井储层上，流入流道设置在工具主体上并与主通道连通，流出流道设置在工具主体上，流出流道用于对主通道内的酸化液连通或封堵于油井储层,流出流道的入口端通过第一封堵件可移动的封堵,流出流道的出口端通过第二封堵件可移动的封堵,第一封堵件设置在工具主体的内部,第二封堵件设置在工具主体的外部，本发明的有益效果：利用井口的压力来转换工作状态，实现流动通道的关闭和开启。

Description

一种控水完井的酸化液注入工具

技术领域

本发明涉及石油行业油气田的开采技术领域,具体涉及一种控水完井的酸化液注入工具，用于笔直和水平井的控水完井的酸化液注入。

背景技术

在石油天然气开发过程中，为增加产层的泄油面积，常采用水平井进行开发。由于储层非均质性、跟趾效应、流体特性差异等原因，易导致水平井过早见水，一旦水锥突破，含水率将迅速上升，严重影响油田开发效益。目前水平井控水方面已有基于井筒内控水装置控水及井筒内充填控水材料控水的完井结构，但无法抑制近井地带水锥突破，局部控水成功后水锥会向其他部位蔓延，最终导致控水失效，控水工艺寿命大幅降低。

采用自动流入控制工具(Automatic Inflow Control Device，AICD)则能够自主识别地层流体，并对不期望流体(水)产生较高附加阻力而对期望流体(油或气)产水很小附加压力，被越来越多的用于控水完井。在使用时，通常将自动流入控制工具连接在油管或中心管上作为完井管柱一同下入到油井的生产层段，用于均衡产出，降低含水率。如果在油井内下入完井管柱时污染了油井储层需要注酸化液解堵，亦或是为了提高油井碳酸盐岩低渗段的渗透率需要分段注酸化液，则该完井管柱存在无注入通道的问题。

因此，需要一种控水完井的酸化液注入工具，能够使AICD控水完井既能够保证原有的控水功能，又能够满足酸化解堵污染层以及后期碳酸盐岩酸化增产需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是完井管柱无法注入酸化液给油井内储层的技术问题，本发明的目的在于提供一种控水完井的酸化液注入工具，将完井管柱接上酸化液注入工具(注入通道)来实现控水完井的酸化液注入，满足了酸化解堵污染层以及提高了碳酸盐岩低渗段的渗透率。

本发明通过下述技术方案实现：

一种控水完井的酸化液注入工具，包括：

工具主体，该工具主体的两端用于对接完井管柱，工具主体的外周部为变径的结构，工具主体的外周部用于与完井管柱适配，工具主体的轴线中心位置具有主通道，所述主通道沿工具主体的轴线贯穿开设；

流入流道，该流入流道设置在工具主体上并与主通道连通；

流出流道，用于对主通道内的酸化液连通或封堵于油井储层,该流出流道设置在工具主体上，流出流道的入口端通过可移动的第一封堵件开闭,流出流道的出口端通过可移动的第二封堵件开闭,所述第一封堵件设置在工具主体的内部,所述第二封堵件设置在工具主体的外部，流出流道的出口端通过完井管柱与油井储层连通。。

所述工具主体的左侧内部具有所述第一封堵件，第一封堵件包括：第一平衡板、第一平衡板外密封圈和第一平衡板内密封圈；

所述第一平衡板外密封圈设置在所述第一平衡板和工具主体的内壁之间，所述第一平衡板内密封圈设置在第一平衡板和工具主体的内壁之间，第一平衡板外密封圈靠近于油井储层的方向，第一平衡板内密封圈靠近于所述主通道的方向。

所述工具主体的左侧内部具有腔室，所述第一平衡板、第一平衡板外密封圈和第一平衡板内密封圈分隔开所述腔室，腔室包括第一气压腔室和第一液压腔室，所述第一气压腔室位于第一平衡板的左侧，所述第一液压腔室位于第一平衡板的右侧，第一液压腔室与所述主通道连通。

所述第一平衡板设有第一液压腔室面和第一气压腔室面，所述第一液压腔室面呈阶梯形状，第一液压腔室面位于所述第一液压腔室内，第一液压腔室面与所述流出流道的入口端紧密贴合，所述第一气压腔室面位于所述第一气压腔室内。

所述工具主体的右侧外部具有所述第二封堵件，第二封堵件包括：第二平衡板、第二平衡板外密封圈、第二平衡板内密封圈和密封薄膜；

所述第二平衡板外密封圈设置在所述第二平衡板和工具主体的内壁之间，所述第二平衡板内密封圈设置在第一平衡板和工具主体的内壁之间，第二平衡板外密封圈靠近于油井储层的方向，第二平衡板内密封圈靠近于所述主通道的方向。

所述工具主体的右侧内部开有导压流道，所述导压流道通过所述流入流道连通于所述主通道和第二封堵件，导压流道为圆柱形。

所述工具主体右侧外部具有腔室，所述第二封堵件位于腔室内，所述第二平衡板、第二平衡板外密封圈和第二平衡板内密封圈分隔开所述腔室，腔室包括第二液压腔室和第二气压腔室，所述第二气压腔室位于第二平衡板的左侧，所述第二液压腔室位于第二平衡板的右侧，第二液压腔室通过所述导压流道与所述主通道连通。

所述第二平衡板具有第二液压腔室面和第二气压腔室面，所述第二液压腔室面和第二气压腔室面分别位于所述第二液压腔室和第二气压腔室内，第二液压腔室面与所述主通道连通。

所述工具主体外部的左侧设置有密封薄膜，流道闭合板穿过所述密封薄膜，所述流道闭合板的一端与所述第二平衡板连接，流道闭合板的另一端封堵所述流出流道的出口端，第二平衡板具有第二液压腔室面，流道闭合板的一端与所述第二液压腔室面连接。

所述流入流道为直径6～10mm的圆孔，位于所述主通道内，沿所述工具主体的轴线圆周阵列均匀分布；所述流出流道为圆柱形。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1.本发明是将酸化液注入到工具主体的主通道内,通过流入流道将主通道内的酸化液又通过流出流道让酸化液流到油井内的储层上,利用第一平衡板左右侧的压力差使第一平衡板左右移动来实现第一平衡板对流出流道入口端的导通和封堵,利用第二平衡板左右侧的压力差使第二平衡板左右移动来实现第二平衡板上的流道闭合板对流出流道出口端的导通和封堵，即第一平衡板左移和第二平衡板右移则流出流道导通，第一平衡板右移或第二平衡板左移则流出流道不导通，因此，本发明是即对流出流道的入口端进行封堵和连通又对流出流道的出口端进行封堵和连通。

2.本发明利用井口压力来转换工作状态，当井口压力低于设定低压或高于设定高压时，流动通道关闭，流体无法从工具主体的内部进入环空和油井内的储层上；只有当井口压力处于设定低压和设定高压之间流动通道开启，洗井液或酸化液流入环空并进一步挤入地层(油井内的储层)。因此，泵本发明至少有益于完善AICD控水完井管柱结构，实现酸化解堵以及分段酸化目标，最终避免起下控水完井管柱，实现不动的玩水管柱酸洗和酸化，节约作业时间和成本，满足酸化解堵污染层以及后期碳酸盐岩多轮次分段酸化增产需求。

3.本发明能够为AICD完井管柱预留井筒注入环空通道，既能保证不干扰原有控水效果，又能实现不动管柱进行井筒解堵以及后期多轮次、分段酸化增产，无需投球分段及安装井下电子元件等步骤设备，本发明具备操作简便、一趟管柱完井的优点，避免了多轮次起下管柱，能够多次重复开启和关闭，大幅降低作业时间、节约操作成本。

4.本发明是当一口水平井需要分段完井以及分段酸化时，每段安装一个注入工具，每段注入工具的临界值P_低和P_高均不相同，将控水完井段分为N段，通过对每段注入工具设置不同临界压力，使酸化液到达井底的压力大于某段的临界压力P_高时，控制好油井井口的打压压力P_打，只要控制好每段注入工具设置的不同临界压力，满足P_打＜P_低＜P_高或P_低＜P_高＜P_打时，酸化液经过该段注入工具的主通道流入到下一段的酸化注入工具中，再让P_低＜P_打＜P_高时，酸液能够流入环空及储层，由此实现了分段酸化以及定点的解堵，提高了低渗段的渗透率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。在附图中：

图1是本发明的主视方向剖面图。

图2是本发明的酸液的流动流线示意图。

图3是本发明的酸液流出流道关闭后的剖面图。

附图中标记及对应的零部件名称：

以下附图各标记说明：

1、工具主体；2、主通道；3、流入流道；4、第一平衡板；5、第一平衡板外密封圈；6、第一平衡板内密封圈；7、第一气压腔室；8、第一液压腔室；9、流出流道；10、导压流道；11、第二液压腔室；12、第二平衡板；13、第二气压腔室；14、第二平衡板外密封圈；15、第二平衡板内密封圈；16、密封薄膜；41、第一液压腔室面；42、第一气压腔室面；121、第二液压腔室面；122、第二气压腔室面；123、流道闭合板。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

如图1所示，本发明提供一种控水完井的酸化液注入工具，包括：工具主体1、主通道2、流入流道3、第一平衡板4、第一平衡板外密封圈5、第一平衡板内密封圈6、第一气压腔室7、第一液压腔室8、流出流道9、导压流道10、第二液压腔室11、第二平衡板12、第二气压腔室13、第二平衡板外密封圈14、第二平衡板内密封圈15以及密封薄膜16。

完井管柱连接在工具主体1的左、右端，完井管柱还设置在工具主体的外周部，工具主体1的外周部为变径的结构，工具主体1的外周部用于与完井管柱适配，工具主体1的轴线中心位置具有主通道2，主通道2沿工具主体1的轴线贯穿开设，流入流道3用于酸化液先经过工具主体1的内部再流到油井储层上，流入流道3设置在工具主体1上并与主通道2连通，流入流道3为直径6～10mm的圆孔，位于主通道2内，沿工具主体1的轴线圆周阵列均匀分布，流出流道9设置在工具主体1上是用于对主通道2内的酸化液连通或封堵于油井储层，流出流道9为圆柱形,流出流道9的入口端(靠近主通道2的这端)通过第一封堵件可移动的开闭,流出流道9的出口端(远离主通道2的这端)通过第二封堵件可移动的开闭,第一封堵件设置在工具主体1的内部,第二封堵件设置在工具主体1的外部，流出流道9的出口端通过完井管柱与油井储层连通。

工具主体1的左侧内部具有第一封堵件，第一封堵件包括：第一平衡板4、第一平衡板外密封圈5和第一平衡板内密封圈6；

第一平衡板外密封圈5设置在所述第一平衡板4和工具主体1的内壁之间，所述第一平衡板内密封圈6设置在第一平衡板4和工具主体1的内壁之间，第一平衡板外密封圈5靠近于油井储层的方向，第一平衡板内密封圈6靠近于所述主通道2的方向。

工具主体1的左侧内部具有腔室，所述第一平衡板4、第一平衡板外密封圈5和第一平衡板内密封圈6分隔开所述腔室，腔室包括第一气压腔室7和第一液压腔室8，第一气压腔室7位于第一平衡板4的左侧，所述第一液压腔室8位于第一平衡板4的右侧，第一液压腔室8与所述主通道2连通。

第一平衡板4设有第一液压腔室面41和第一气压腔室面42，所述第一液压腔室面41呈阶梯形状，第一液压腔室面41位于所述第一液压腔室8内，第一液压腔室面41与流出流道9的入口端紧密贴合即初始状态下与流出流道9入口端紧密贴合，第一气压腔室面42位于所述第一气压腔室7内。

工具主体1的右侧外部具有第二封堵件，第二封堵件包括：第二平衡板12、第二平衡板外密封圈14、第二平衡板内密封圈15和密封薄膜16；

第二平衡板外密封圈14设置在第二平衡板12和工具主体1的内壁之间，所述第二平衡板内密封圈15设置在第一平衡板4和工具主体1的内壁之间，第二平衡板外密封圈14靠近于油井储层的方向，第二平衡板内密封圈15靠近于所述主通道2的方向。

工具主体1的右侧内部开有导压流道10，导压流道10通过流入流道3连通于主通道2和第二封堵件，导压流道10为圆柱形。

工具主体1右侧外部具有腔室，所述第二封堵件位于腔室内，所述第二平衡板12、第二平衡板外密封圈14和第二平衡板内密封圈15分隔开所述腔室，腔室包括第二液压腔室11和第二气压腔室13，所述第二气压腔室13位于第二平衡板12的左侧，第二液压腔室11位于第二平衡板12的右侧，第二液压腔室11通过所述导压流道10与主通道2连通。

第二平衡板12具有第二液压腔室面121和第二气压腔室面122，第二液压腔室面121和第二气压腔室面122分别位于所述第二液压腔室11和第二气压腔室13内，第二液压腔室面121与主通道2连通。

工具主体1外部的左侧设置有密封薄膜16，流道闭合板123穿过所述密封薄膜16，流道闭合板123的一端与所述第二平衡板12连接，流道闭合板123的另一端封堵所述流出流道9的出口端，流道闭合板123的一端与第二液压腔室面121连接。

其中，第一液压腔室面41所受合力大于第一气压腔室面42所受合力时，第一平衡板4向左移动，第一液压腔室面41与流出流道9的入口端脱离接触。

第一平衡板外密封圈5和第一平衡板内密封圈6为密封圈是用于隔绝第一气压腔室7和第一液压腔室8，第一气压腔室7和第二气压腔室13充有高压氮气。

流出流道9为圆柱形，流出流道9的入口端与第一液压腔室8连通，流出流道9的出口端与环空(油井储层与工具主体1外壁之间的间隙或空隙)连通。

第二液压腔室面121所受合力大于第二气压腔室面122所受合力时，第二平衡板12向左移动，流道闭合板123关闭流出流道9的出口端。

第二平衡板外密封圈14和第二平衡板内密封圈15为密封圈是用于隔绝第二气压腔室13和第二液压腔室11。

密封薄膜16连接工具主体1和流道闭合板123，用于隔绝环空与第二气压腔室13。

实施例2

首先设定某一段注入工具的井口操作压力临界值P_低和P_高，P_低小于P_高；然后根据油井生产层位垂直深度、温度、压力、井筒液体密度、气体压缩系数、气体体积系数、井口操作压力P_低、第一液压腔室面41和第一气压腔室面42面积等参数确定第一气压腔室7里第一氮气压力P₁；其次根据油井生产层位垂直深度、温度、压力、井筒液体密度、气体压缩系数、气体体积系数、井口操作压力P_高、第二液压腔室面121和第二气压腔室面122等参数确定第二气压腔室13里第二氮气压力P₂；第一氮气压力P₁＜第二氮气压力P₂。

酸化液从井口被注入到油管，经过主通道2后进入第一液压腔室8中。通过控制油井井口打压压力P_打，调整酸化液在第一液压腔室8中的压力P_合；同时，第一液压腔室8的酸液经导压流道10进入第二液压腔室11，作用在第二液压腔室面121的压力仍然P_合。P_合作用在第一液压腔室面41的合力为F₁，第一氮气压力P₁作用在第一气压腔室面42的合力为F₂，P_合作用在第二液压腔室面121的合力为F₃，第二氮气压力P₂作用在第二气压腔室面122的合力为F₄。

实施例3

结合实施例1-2，本发明的具体工作原理如下：

如图1所示，当井口打压压力小于低临界压力，即P_打＜P_低＜P_高时，第一液压腔室面41和第一气压腔室面42受合力大小关系为，F₁＜F₂，第一平衡板4不会向左移动，第一液压腔室面41始终与流出流道9入口端紧密贴合，封堵流出流道9入口端；同时，第二液压腔室面121和第二气压腔室面122受合力大小关系为，F₃＜F₄，第二平衡板12不会向左移动，不会封堵流出流道9出口端。此时，流出流道9的入口端被封堵，酸化液不能流入油井环空及储层。

图2是本发明的酸化液流动流线示意图，当井口打压压力位于低临界压力和高临界压力之间，即P_低＜P_打＜P_高时，第一液压腔室面41和第一气压腔室面42受合力大小关系为，F₁＞F₂，第一平衡板4会向左移动，第一液压腔室面41与流出流道9入口端脱离接触，酸液进入流出流道9；同时，第二液压腔室面121和第二气压腔室面122受合力大小关系为，F₃＜F₄，第二平衡板12不会向左移动，不会封堵流出流道9出口端。此时，流出流道9的入口端和出口端都未被封堵，酸化液能够流入油井环空及储层。

图3是本发明的酸化液注入工具流出流道并关闭的剖面图。当井口打压压力大于高临界压力，即P_低＜P_高＜P_打时，第一液压腔室面41和第一气压腔室面42受合力大小关系为，F₁＞F₂，第一平衡板4向左移动，第一液压腔室面41与流出流道9入口端脱离接触，酸液进入流出流道9；同时，第二液压腔室面121和第二气压腔室面122受合力大小关系为，F₃＞F₄，第二平衡板12会向左移动，带动流道闭合板123向左移动封堵流出流道9出口端。此时，流出流道9出口端被封堵，酸化液不能流入到油井环空及储层。

当一口水平井需要分段完井以及分段酸化时，每段安装一个注入工具，每段注入工具的临界值P_低和P_高均不相同。具体举例说明，将完井段分为N段，所有注入工具临界压力的大小关系为：第一段低临界压力P_1低＜第一段高临界压力P_1高＜第二段低临界压力P_2低＜第二段高临界压力P_2高＜第三段低临界压力P_3低＜……＜第N段高临界压力P_N高。通过对每段注入工具设置不同临界压力，使酸化液到达井底的压力大于某段的临界压力P_高时，控制好油井井口的打压压力P_打，只要控制好每段注入工具设置的不同临界压力，满足P_打＜P_低＜P_高或P_低＜P_高＜P_打时，酸化液经过该段注入工具的主通道2流入到下一段的酸化注入工具中，再让P_低＜P_打＜P_高时，酸液能够流入环空及储层，由此实现了分段酸化以及定点的解堵，提高了低渗段的渗透率。

为便于理解，本发明图1中仅示意性画出两个流出流道9和两个导压流道10，不能以任何方式理解为对本发明流出流道9和导压流道10运用细节的限制。因此，应当这样理解，以上实施例描述只是为了更加清楚的了解本发明，不限于实施例的任何细节，本行业技术人员可能基于本发明构想任意可能得实施例，都属于本发明的保护范围。

本发明至少有益于直井和水平井控水完井的多轮次分段酸化和定点解堵，实现不动的管柱酸化，大幅降低作业时间和劳动力，节约了操作成本，提高了经济效益。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种控水完井的酸化液注入工具，其特征在于，包括：

工具主体(1)，该工具主体(1)的两端用于对接完井管柱，工具主体(1)的外周部为变径结构，工具主体(1)的外周部用于与完井管柱适配，工具主体(1)的轴线中心位置具有主通道(2)，所述主通道(2)沿工具主体(1)的轴线贯穿开设；

流入流道(3)，该流入流道(3)设置在工具主体(1)上并与主通道(2)连通；

流出流道(9)，用于对主通道(2)内的酸化液连通或封堵于油井储层,该流出流道(9)设置在工具主体(1)上，流出流道(9)的入口端通过可移动的第一封堵件开闭,流出流道(9)的出口端通过可移动的第二封堵件开闭,所述第一封堵件设置在工具主体(1)的左侧内部,所述第二封堵件设置在工具主体(1)的右侧外部，流出流道(9)的出口端通过完井管柱与油井储层连通；

其中，所述第一封堵件包括第一平衡板(4)、第一平衡板外密封圈(5)和第一平衡板内密封圈(6)；所述第一平衡板外密封圈(5)设置在所述第一平衡板(4)和工具主体(1)的内壁之间，所述第一平衡板内密封圈(6)设置在第一平衡板(4)和工具主体(1)的内壁之间，第一平衡板外密封圈(5)靠近于油井储层的方向，第一平衡板内密封圈(6)靠近于所述主通道(2)的方向；

其中，所述第二封堵件包括第二平衡板(12)、第二平衡板外密封圈(14)和第二平衡板内密封圈(15)，所述第二平衡板外密封圈(14)设置在所述第二平衡板(12)和工具主体(1)的内壁之间，所述第二平衡板内密封圈(15)设置在第二平衡板(12)和工具主体(1)的内壁之间，第二平衡板外密封圈(14)靠近于油井储层的方向，第二平衡板内密封圈(15)靠近于所述主通道(2)的方向。

2.根据权利要求1所述的一种控水完井的酸化液注入工具，其特征在于，所述工具主体(1)的左侧内部具有腔室，所述第一平衡板(4)、第一平衡板外密封圈(5)和第一平衡板内密封圈(6)分隔开所述腔室，腔室包括第一气压腔室(7)和第一液压腔室(8)，所述第一气压腔室(7)位于第一平衡板(4)的左侧，所述第一液压腔室(8)位于第一平衡板(4)的右侧，第一液压腔室(8)与所述主通道(2)连通。

3.根据权利要求2所述的一种控水完井的酸化液注入工具，其特征在于，所述第一平衡板(4)设有第一液压腔室面(41)和第一气压腔室面(42)，所述第一液压腔室面(41)呈阶梯形状，第一液压腔室面(41)位于所述第一液压腔室(8)内，第一液压腔室面(41)与所述流出流道(9)的入口端紧密贴合，所述第一气压腔室面(42)位于所述第一气压腔室(7)内。

4.根据权利要求1所述的一种控水完井的酸化液注入工具，其特征在于，所述工具主体(1)的右侧内部开有导压流道(10)，所述导压流道(10)通过所述流入流道(3)连通于所述主通道(2)和第二封堵件，导压流道(10)为圆柱形。

5.根据权利要求4所述的一种控水完井的酸化液注入工具，其特征在于，所述工具主体(1)右侧外部具有腔室，所述第二封堵件位于腔室内，所述第二平衡板(12)、第二平衡板外密封圈(14)和第二平衡板内密封圈(15)分隔开所述腔室，腔室包括第二液压腔室(11)和第二气压腔室(13)，所述第二气压腔室(13)位于第二平衡板(12)的左侧，所述第二液压腔室(11)位于第二平衡板(12)的右侧，第二液压腔室(11)通过所述导压流道(10)与所述主通道(2)连通。

6.根据权利要求5所述的一种控水完井的酸化液注入工具，其特征在于，所述第二平衡板(12)具有第二液压腔室面(121)和第二气压腔室面(122)，所述第二液压腔室面(121)和第二气压腔室面(122)分别位于所述第二液压腔室(11)和第二气压腔室(13)内，第二液压腔室面(121)与所述主通道(2)连通。

7.根据权利要求4所述的一种控水完井的酸化液注入工具，其特征在于，所述工具主体(1)外部的左侧设置有密封薄膜(16)，流道闭合板(123)穿过所述密封薄膜(16)，所述流道闭合板(123)的一端与所述第二平衡板(12)连接，流道闭合板(123)的另一端封堵所述流出流道(9)的出口端，第二平衡板(12)具有第二液压腔室面(121)，流道闭合板(123)的一端与所述第二液压腔室面(121)连接。

8.根据权利要求1所述的一种控水完井的酸化液注入工具，其特征在于，所述流入流道(3)为直径6～10mm的圆孔，位于所述主通道(2)内，沿所述工具主体(1)的轴线圆周阵列均匀分布；所述流出流道(9)为圆柱形。