超導(dǎo)熱管冷凝法油井選擇性堵水技術(shù)的制作方法
【專利摘要】超導(dǎo)熱管冷凝法油井選擇性堵水技術(shù)屬石油領(lǐng)域，是針對(duì)水平井產(chǎn)水難題而研發(fā)的。因結(jié)構(gòu)不同，水平井不像直井能用封隔器對(duì)產(chǎn)水進(jìn)行卡封，而只能用化學(xué)選堵，這樣做不僅費(fèi)用高且選堵效能也不高，使水平井產(chǎn)水無(wú)法治理。為此本發(fā)明用超導(dǎo)熱管快速冷卻法，在短時(shí)間內(nèi)將井下地溫降至原油與地層水凝固點(diǎn)之間，使產(chǎn)油層段原油凝固成堵塞、而保留產(chǎn)水層段滲流暢通；此時(shí)用連續(xù)油管將化堵液擠進(jìn)油井，化堵液便順利擠入產(chǎn)水層段、而無(wú)法擠入產(chǎn)油層段；經(jīng)完井頂替和地溫恢復(fù)，產(chǎn)水層段的化堵液便受熱固化成永久堵塞，而產(chǎn)油層段的原油卻吸熱融化、恢復(fù)滲流暢通。最終達(dá)到使產(chǎn)水層段堵塞、產(chǎn)油層段暢通的選堵目的。
【專利說(shuō)明】超導(dǎo)熱管冷凝法油井選擇性堵水技術(shù)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于石油開發(fā)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]本發(fā)明是針對(duì)水平油井一旦見水，含水便短時(shí)間迅速飆升、倒灌、水淹直至無(wú)法開采的難題而研發(fā)的。由于水平井結(jié)構(gòu)的原因，對(duì)水平油井產(chǎn)水層段不能像垂直井那樣，用機(jī)械封隔器卡封，只能用化學(xué)辦法對(duì)全井實(shí)施大劑量選擇性堵水，且不說(shuō)這樣做費(fèi)用昂貴，僅就目前選堵劑的性能來(lái)說(shuō)，也是差強(qiáng)人意，要么強(qiáng)度低、堵水能力差、對(duì)高產(chǎn)水層段堵不住，要么選擇性差、不管水油一齊堵掉，致使水平油井產(chǎn)水問(wèn)題始終不能很好解決，嚴(yán)重影響了水平井的開采價(jià)值和效果效益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)水平油井的產(chǎn)水問(wèn)題，本發(fā)明以制冷機(jī)、致冷劑和低沸點(diǎn)介質(zhì)超導(dǎo)熱管組成快速降溫系統(tǒng)，可在冬季于短時(shí)間(5-24小時(shí))內(nèi)使油井近井地層冷卻到地層原油凝固點(diǎn)以下、地層水凝固點(diǎn)以上溫度，使高含油高產(chǎn)油層段因原油凝固而堵塞、而高含水高產(chǎn)水層段卻保持滲流順暢；在此狀態(tài)下，用連續(xù)油管將降了溫的化堵液注入水平油井內(nèi)，化堵液便自動(dòng)擠進(jìn)高含水高產(chǎn)水層段、而無(wú)法進(jìn)入高含油高產(chǎn)油層段，后撤除超導(dǎo)熱管等降溫設(shè)施，經(jīng)過(guò)頂替、憋壓關(guān)井、地溫恢復(fù)、候凝候融，擠入高含水高產(chǎn)水層段的化堵液便受熱固化形成固體、堵死高含水高產(chǎn)水層段，而地層原油卻吸熱融化粘降塞除、恢復(fù)高含油高產(chǎn)油層段滲流暢通，達(dá)到利用科學(xué)，抑制產(chǎn)水，增加產(chǎn)油，實(shí)現(xiàn)堵水增油的選堵目的。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0004]圖1為低沸介質(zhì)超導(dǎo)熱管剛剛插入高含水油井井筒時(shí)的示意圖。圖中各部分名稱分別是(I)制冷機(jī)(2)制冷機(jī)冷熱交換管(3)致冷劑(4)超導(dǎo)熱管(5)大部分汽化了的低沸點(diǎn)工作質(zhì)(6)油井靜液面(7)油井井筒(8)未冷卻時(shí)高含水的油水混合液(9)含油地層
(10)一般地層(11)油層出油層段(12)油層高產(chǎn)水層段；圖中繪出了想象的高產(chǎn)水高含水層段(12)高含油高產(chǎn)油層段(11)的虛擬分布，繪制了油井井筒(7)內(nèi)高含水產(chǎn)出液(8)和低沸點(diǎn)超導(dǎo)介質(zhì)(5)在高油井溫度下的情形，及超導(dǎo)熱管(4)頂端致冷劑(3)與制冷機(jī)
(I)通過(guò)冷熱交換管(2)進(jìn)行冷卻散熱的運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)理。圖1描述的是油層溫度50°C (—般原油凝固點(diǎn)高于15°C )、地表氣溫(TC左右、超導(dǎo)熱管所選介質(zhì)的沸點(diǎn)0-5°C情況下，超導(dǎo)熱管剛插進(jìn)油井井筒時(shí)的情形:因溫度較高，井筒油水處于混合均一的液態(tài)，超導(dǎo)熱管下部介質(zhì)便急速吸熱汽化，而其上部介質(zhì)因與大量低溫(低于-20°C)致冷劑隔金屬壁相鄰便快速放熱液化，從而使井筒內(nèi)液體及近井地層的熱量被快速轉(zhuǎn)移給致冷劑和散熱介質(zhì)(冷空氣或冰水)，在短期內(nèi)(5-24小時(shí))便使井筒內(nèi)外溫度下降到0-5°C超導(dǎo)介質(zhì)的沸點(diǎn)范圍，達(dá)到如圖2所示的狀態(tài)。
[0005]圖2為井筒內(nèi)外降溫至超導(dǎo)介質(zhì)沸點(diǎn)時(shí)的井筒狀態(tài)示意圖。(也叫井筒及其內(nèi)外液體降溫后的示意圖)圖中各部分名稱分別是(13)液化了的低沸點(diǎn)工作質(zhì)(14)降溫冷卻析出的凝固原油(15)降溫冷卻保持流態(tài)的油井污水(16)冷卻降溫稠化凝固了的地層原油和出油通道(17)冷卻降溫后保持暢通的地層出水通道。此時(shí)因溫度明顯降低而致井內(nèi)油水分離、井外高含油高產(chǎn)油層段原油發(fā)生凝固而高產(chǎn)水高含水層段地層水卻保持良好的流態(tài)。判斷此狀態(tài)是否達(dá)到可測(cè)量超導(dǎo)熱管頂端外壁的溫度，只要此溫度達(dá)到超導(dǎo)介質(zhì)的沸點(diǎn)，則井下原油凝固，否則制冷機(jī)就繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)至達(dá)此狀態(tài)并維持，再進(jìn)入圖3的狀態(tài)。
[0006]圖3為用連續(xù)油管向井筒和地層擠注低溫化堵液的示意圖。(也叫低溫冷卻狀態(tài)下用連續(xù)油管擠注堵水劑的示意圖)圖中各部分名稱分別是(18)連續(xù)油管(19)堵水劑溶液(20)擠入了堵水劑溶液的產(chǎn)水地層。為確保施工效果，符合要求的化堵液(19)應(yīng)具備低溫(超導(dǎo)介質(zhì)沸點(diǎn))粘度低流動(dòng)性好、高溫(地層溫度)會(huì)固化成不溶于水固體的性能。在圖2狀態(tài)末期將化堵液(19)擠入地層，則化堵液只能進(jìn)入滲流暢通的高產(chǎn)水高含水層段而無(wú)法進(jìn)入高含油高產(chǎn)油層段。之后經(jīng)過(guò)如圖4的頂替、拔出井下管柱、憋壓關(guān)井和恢復(fù)地溫，達(dá)到圖5的選堵結(jié)果和圖6的施工效果，完成整個(gè)施工。
[0007]圖4為擠注完頂替液、拔出雙管憋壓關(guān)井等待地溫恢復(fù)階段的示意圖。(也叫擠完堵水劑和頂替液施工結(jié)束憋壓關(guān)井時(shí)示意圖)圖中各部分名稱分別是(21)頂替液。
[0008]圖5為地層溫度恢復(fù)后井下原油融化堵水劑固化階段的示意圖。(也叫施工結(jié)束憋壓關(guān)井地層溫度恢復(fù)后示意圖)圖中各部分名稱分別是(22)地溫恢復(fù)堵劑受熱凝固后的出水井段(23)地溫恢復(fù)原油受熱融化后的產(chǎn)油地層。
[0009]圖6為施工結(jié)束再次開井恢復(fù)生產(chǎn)階段的井筒地層示意圖。(也叫施工后再次恢復(fù)生產(chǎn)時(shí)的示意圖)圖中各部分名稱分別是(24)施工結(jié)束后含水大幅度降低了的油水混合液。
【具體實(shí)施方式】
[0010]本發(fā)明的實(shí)施，可選擇氣溫低于5°C的季節(jié)進(jìn)行，尤以高緯度隆冬季節(jié)開展施工最好(施工井以初次見水至含水到50%的高產(chǎn)油井為最佳，此類油井屬水竄早期，產(chǎn)油層段未被倒灌水淹，地層內(nèi)油水邊界清晰、油水區(qū)分清楚，不會(huì)造成誤堵，堵后效果好，有效期長(zhǎng)，生產(chǎn)堵水可成良性循環(huán)。而含水達(dá)到90%以上的油井，常伴有產(chǎn)油層段被倒灌或水淹的發(fā)生，產(chǎn)水壓力高、產(chǎn)油能力低，地層內(nèi)油水邊界混亂、油水區(qū)分不清，甚至近井地層完全被地層水占據(jù)而剩余油區(qū)域被分隔在遠(yuǎn)離油井的地方，施工易誤堵，費(fèi)用高且效果不確定)。具體實(shí)施步驟如下:
[0011]第一，施工前1-2天在井場(chǎng)配制60-80m3的NaCl或CaCl2溶液做致冷劑，并開啟制冷機(jī)對(duì)致冷劑進(jìn)行冷凍處理直至溫度下降到_20°C以下備用(這就是高緯度隆冬季節(jié)油井開展施工好的原因，像中國(guó)的克拉瑪依、塔里木、長(zhǎng)慶、大慶、吉林、遼河、勝利、渤海等油田隆冬季節(jié)的氣溫都可能在-20°C以下或者能聚集大量的冰雪，這些地方配制致冷劑既容易又省事，有的都不用制冷機(jī)，單靠冰雪混合NaCl或CaCl2即可獲得極低溫度的致冷劑)。
[0012]第二，將計(jì)算好長(zhǎng)度的超導(dǎo)熱管與盛裝致冷劑的中空雙層銅質(zhì)漏斗型底部密封罐的漏斗嘴焊接在一起，用真空泵抽空至真空度> 0.1大氣壓(用來(lái)檢查密封罐與超導(dǎo)熱管的密封性，并利于灌裝低沸點(diǎn)介質(zhì))。
[0013]第三，向超導(dǎo)熱管和密封罐雙層空腔內(nèi)灌裝低沸點(diǎn)介質(zhì)(低沸點(diǎn)介質(zhì)的選擇以實(shí)驗(yàn)結(jié)果為準(zhǔn)，要選擇沸點(diǎn)高于地層水凝固點(diǎn)1_3°C的純凈物作介質(zhì)，一般情況下用沸點(diǎn)
3.77°C的氟利昂R-114即可)至整個(gè)空腔容積的50-90%，抽真空度至0.1大氣壓，密封好。
[0014]第四，在抽油機(jī)不停抽的情況下，將超導(dǎo)熱管經(jīng)環(huán)形空間插至水平油井最末端，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)制冷機(jī)確保致冷劑的溫度始終維持在超導(dǎo)介質(zhì)的沸點(diǎn)以下。
[0015]第五，期間連續(xù)測(cè)量盛裝致冷劑密封罐外層的溫度和抽油機(jī)采出液中原油的含量，當(dāng)盛裝致冷劑密封罐外層的溫度達(dá)到超導(dǎo)介質(zhì)的沸點(diǎn)后，再延續(xù)兩小時(shí)，直至抽油機(jī)采出液中原油含量不足正常采出液的I%，再關(guān)停抽油機(jī)，進(jìn)行下步施工。
[0016]第六，拔出全部抽油桿，換裝施工井口，若是一般直井即可用原井油管、若是水平油井則要從環(huán)空另一側(cè)將連續(xù)油管插入水平油井最末端，用低溫水洗井一周，之后關(guān)閉套管閘門(對(duì)水平井還要關(guān)閉油管閘門)，從連續(xù)油管低壓擠注設(shè)計(jì)量的低溫化堵液和頂替液(對(duì)于自噴油井另述)。
[0017]第七，關(guān)閉連續(xù)油管閘門，穩(wěn)壓3-5小時(shí)至井口壓力回零，關(guān)停制冷機(jī)，打開井口依次拔出連續(xù)油管和超導(dǎo)熱管，安裝井口，關(guān)閉套管閘門，從生產(chǎn)油管擠注設(shè)計(jì)量的頂替液，憋壓關(guān)死油管閘門7-10天，等待地溫恢復(fù)、候融候凝。
[0018]第八，打開油套閘門，用高于地層溫度的熱水洗井一周，下抽油泵和抽油桿，恢復(fù)正常生產(chǎn)，之后連續(xù)1-2個(gè)月跟蹤化驗(yàn)施工井產(chǎn)量和生產(chǎn)數(shù)據(jù)。
[0019]第九，提交完整的施工總結(jié)和施工報(bào)告，完成整個(gè)施工。
【權(quán)利要求】
1.超導(dǎo)熱管冷凝法油井選擇性堵水技術(shù)由超導(dǎo)熱管(I)、制冷機(jī)(2)、致冷劑(3)、堵水劑(4)、油井(5)組成，其特征在于:超導(dǎo)熱管(I)為依靠?jī)?nèi)部工作質(zhì)在一個(gè)抽成一定真空的封閉金屬殼體中循環(huán)相變而傳遞熱量的裝置，超導(dǎo)熱管(I)的工作質(zhì)為沸點(diǎn)介于-10-30°C的介質(zhì)，制冷機(jī)(2)為能將被冷卻物體的熱量轉(zhuǎn)移給環(huán)境介質(zhì)從而使被冷卻物體維持低溫的機(jī)器，致冷劑⑶為能在低溫下維持液態(tài)的物質(zhì)，堵水劑⑷為在高于30°C溫度下能夠反應(yīng)形成不溶于水固體的液體，油井(5)為在地層內(nèi)開鉆的用于石油開采的孔眼。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)熱管冷凝法油井選擇性堵水技術(shù)，其特征在于:超導(dǎo)熱管⑴高端插入致冷劑⑶中，超導(dǎo)熱管⑴的低端插至油井(5)最低處；致冷劑(3)為制冷機(jī)(2)的被冷卻物體，制冷機(jī)(2)啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)后能把致冷劑(3)的熱量轉(zhuǎn)移給環(huán)境并維持致冷劑⑶處于_15°C低溫。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)熱管冷凝法油井選擇性堵水技術(shù)，其特征在于:對(duì)不同的油井(5)，超導(dǎo)熱管(I)的工作質(zhì)不同；對(duì)具體油井(5)，要選擇沸點(diǎn)低于油井(5)地層原油凝固點(diǎn)而高于油井(5)地層水凝固點(diǎn)的介質(zhì)作超導(dǎo)熱管(I)的工作質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)熱管冷凝法油井選擇性堵水技術(shù)，其特征在于:經(jīng)過(guò)超導(dǎo)熱管(I)的工作質(zhì)在低端汽化吸熱和在高端放熱液化，及制冷機(jī)(2)的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，終能把油井(5)近井地層的熱量轉(zhuǎn)移給井場(chǎng)上的冷空氣并把油井(5)及近井地溫降到超導(dǎo)熱管(I)工作質(zhì)的沸點(diǎn)溫度；對(duì)具體油井(5)，一旦近井地溫降到超導(dǎo)熱管(I)工作質(zhì)的沸點(diǎn)，就表示油井(5)近井地層原油發(fā)生凝固而地層水還保持流動(dòng)狀態(tài)，在此狀態(tài)下用油管將低溫堵水劑(4)擠入油井(5)近井地層，經(jīng)過(guò)頂替、拔出井內(nèi)管柱、關(guān)停制冷機(jī)(2)和憋壓、關(guān)井、等待地溫恢復(fù)、候凝候融，再次開井時(shí)，地層水通道就被選擇性封堵而地層原油通道則被選擇性保留。
【文檔編號(hào)】E21B33/10GK103541678SQ201310157210
【公開日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年4月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月15日
【發(fā)明者】王雷緒, 王嘉南 申請(qǐng)人:王雷緒