專利名稱：一種新的油氣井充填系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種新的油氣井充填系統(tǒng)，屬于石油和天然氣開采領(lǐng)域。這里的油氣井是指油氣田開發(fā)中廣義的生產(chǎn)井，包括油井、氣井、天然氣井、注入井、注蒸汽熱采井、蒸汽吞吐井、蒸汽注入井、深井和超深井等，特別是水平井和大斜度井。
背景技術(shù)：
1、油氣井需要分段控流:在同一口井中，由于地層間的滲透率沿油氣井生產(chǎn)段軸向的差異很大，油水間的粘度差很大，這就導(dǎo)致了水會(huì)沿著滲透率高的地層提前進(jìn)入井筒，并迅速充滿井筒的大部分空間，使油氣井產(chǎn)液的含水率大幅度升高，油產(chǎn)量大幅度下降。例如某油氣井的生產(chǎn)段為300米，滲透率高的生產(chǎn)段長30米，地層間滲透率相差3倍，地層中的油水的粘度比相差100倍，當(dāng)?shù)貙铀刂鴿B透率高的地層提前進(jìn)入井筒后，該井產(chǎn)液的含水率會(huì)迅速升至95%以上，日產(chǎn)油量降至未出水時(shí)日產(chǎn)油量的1/3。上述問題給油田生產(chǎn)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。為了解決上述問題，油氣井需要分段控流技術(shù)。分段控流技術(shù)是將油氣井的生產(chǎn)段分隔成若干個(gè)獨(dú)立的生產(chǎn)區(qū)間，每個(gè)生產(chǎn)區(qū)間都有控流裝置進(jìn)行可控限流。分段控流技術(shù)顯著地減緩了地層水的局部快速推進(jìn)，提高了產(chǎn)油量；即使在油氣井出水后，分段控流技術(shù)也能有效限制地層水產(chǎn)出量急劇上升，減小日產(chǎn)油量下降幅度。如前段所述井況的油氣井，在油井見水后，分段控流技術(shù)可以將產(chǎn)液含水率控制在60%以下，日產(chǎn)油量可達(dá)到未出水時(shí)日產(chǎn)油量的85%以上。同樣，對于氣頂油藏、注氣井和蒸汽驅(qū)井，由于油氣間的粘度差非常大，極易在高滲透段形成氣錐，或氣竄或汽竄，產(chǎn)生上述類似的問題。2、目前油氣井中應(yīng)用的分段控流方式:目前，油氣井中分段控流的獨(dú)立流動(dòng)單元是依靠下入封隔器實(shí)現(xiàn)的，限流是依靠控流過濾器管柱；利用封隔器將油氣井的生產(chǎn)段封隔成多個(gè)相對獨(dú)立的生產(chǎn)區(qū)間，結(jié)合控流過濾器的限流作用，實(shí)現(xiàn)油氣井的分段控流。分段控流技術(shù)包含兩個(gè)要素:分段和控流，兩者缺一不可。如果油氣井內(nèi)只下入控流過濾器，不使用封隔器進(jìn)行分段，那么提前進(jìn)入井筒的地層水會(huì)沿著井筒軸向竄流，地層水會(huì)迅速占據(jù)井筒內(nèi)的絕大部分空間，仍然會(huì)使油氣井產(chǎn)液的含水率大幅度上升，導(dǎo)致油產(chǎn)量大幅度下降，最終穩(wěn)油控水失敗。3、目前分段控流技術(shù)使用封隔器分段存在的問題:目前經(jīng)常使用的封隔器是遇液膨脹封隔器，遇液膨脹封隔器在以下幾種井況是無法實(shí)施有效封隔的:(I)已實(shí)施套管射孔的油氣井，其水泥環(huán)中存在竄槽；(2)已實(shí)施篩管完井的油氣井；篩管和井壁之間存在類似竄槽的軸向流動(dòng)通道；(3)已下入多孔管的油氣井；多孔管與井壁之間存在類似竄槽的軸向流動(dòng)通道；[0014](4)井下管柱有變形，但其變形不影響控流過濾器入井，但是遇液膨脹封隔器無法下入。另外，使用遇液膨脹封隔器的油氣井，由于膨脹后的封隔器與井壁間巨大的摩擦力，因此在遇液膨脹封隔器膨脹以后無法將井下管柱拔出。4、半滲封隔控流技術(shù):半滲封隔控流技術(shù)是解決使用封隔器進(jìn)行分段控流所存在問題的一種潛在技術(shù)(或在研技術(shù))。針對以上使用封隔器進(jìn)行分段控流所存在的問題，申請人進(jìn)行了長期的半滲封隔控流技術(shù)的研究，以解決封隔器在分段控流方面存在的問題。半滲封隔控流技術(shù)是先向油氣井中下入控流過濾器管柱，在控流過濾器管柱與井壁之間存在環(huán)空(上述環(huán)空是廣義的環(huán)空，它不僅包括控流過濾器管柱與外管柱或井壁之間的環(huán)空，還包括水泥環(huán)竄槽、篩管與井壁間的環(huán)空、多孔管與井壁間的環(huán)空等)，然后再向上述環(huán)空中充填顆粒介質(zhì)，并充填緊實(shí)形成半滲封隔環(huán)。這種半滲封隔環(huán)具有軸向流動(dòng)阻力很大，而徑向流動(dòng)阻力很小的特性，不影響生產(chǎn)。之所以稱之為半滲封隔環(huán)，是因?yàn)樗龅某涮瞽h(huán)徑向滲流能力很強(qiáng)，軸向滲流能力幾乎沒有，也就是一半的方向有滲流能力，一半的方向有滲流能力申請人稱之為半滲。半滲封隔環(huán)將油氣井軸向封隔成了許多相對獨(dú)立的生產(chǎn)區(qū)間，再結(jié)合控流過濾器的控流作用，就實(shí)現(xiàn)了分段控流。其井內(nèi)結(jié)構(gòu)見圖1、圖2。圖1為水平井應(yīng)用半滲封隔控流技術(shù)進(jìn)行分段控流示意圖。圖2為直井應(yīng)用半滲封隔控流技術(shù)進(jìn)行分段控流示意圖。圖1和圖2中，包括井壁I，井壁外，包括高滲透地層區(qū)10和低滲透地層區(qū)20。井壁內(nèi)安裝有控流過濾器管柱2，井壁和控流過濾器管柱之間的環(huán)空為由孔隙介質(zhì)組成的半滲封隔環(huán)3 ;半滲封隔環(huán)頂端由懸掛封隔器4封閉。5、半滲封隔控流技術(shù)在研究中過程中發(fā)現(xiàn)的問題:比如水平段長度達(dá)到100米以上時(shí)，由于控流過濾器管柱的限流作用導(dǎo)致每根控流過濾器上的流量很小，充填結(jié)束后，在控流過濾器管柱的最趾端或者中間部位存在一定的空缺，如圖3所示，圖3中，3-1和3-2分別為形成的兩個(gè)空缺，或者投產(chǎn)一定時(shí)間后，在整個(gè)水平段井筒的上部存在軸向竄槽，如圖4示，圖4中，4-1為形成的溝槽或串槽。這樣無法形成有效的軸向封隔環(huán)；導(dǎo)致半滲封隔環(huán)封隔失效，半滲封隔環(huán)的目的將油氣井的生產(chǎn)段軸向封隔成了許多相對獨(dú)立的生產(chǎn)區(qū)間，無法實(shí)現(xiàn)，半滲封隔控流技術(shù)整體失效。說明:對于其他油氣井，也存在上述所述的問題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型需要解決的技術(shù)問題就在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種新的油氣井充填系統(tǒng)，所述系統(tǒng)有助于在有控流過濾器管柱的情況下，致密且完整的半滲封隔環(huán)的建立，提高半滲封隔環(huán)建立的成功率，從而達(dá)到半滲封隔控流技術(shù)要求的封隔效果。為解決上述問題，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:本實(shí)用新型提供了一種新的油氣井充填系統(tǒng)，油氣井充填系統(tǒng)包括油氣井井壁和下入油氣井內(nèi)的入井管串，所述入井管串靠近井口一端和井壁之間固定連接，入井管串與井壁之間形成一個(gè)環(huán)空；所述入井管串上設(shè)置有至少一個(gè)可控制流通裝置。[0029]優(yōu)選的，所述可控制流通裝置安裝于入井管串上對應(yīng)于油氣井最趾端的位置。進(jìn)一步優(yōu)選的，所述入井管串為安裝有具有限流作用的控流過濾器的管串。更優(yōu)選的，一個(gè)可控制流通裝置的流量是單個(gè)控流過濾器流量的2倍以上。所述可控制流通裝置具有兩個(gè)狀態(tài):(I)打開狀態(tài):在初始充填時(shí)，可控制流通裝置處于打開狀態(tài)，從而能引導(dǎo)一定量攜帶有充填顆粒的流體到達(dá)可控制流通裝置部位即油氣井的最趾端；(2)關(guān)閉狀態(tài):其實(shí)現(xiàn)關(guān)閉的方式主要有兩種，一種是在可控制流通裝置內(nèi)組裝開關(guān)設(shè)備(說明:此種可控制流通裝置本專利中不做詳細(xì)說明)，或者是在可控制流通裝置外部實(shí)現(xiàn)關(guān)閉(說明:本專利中主要應(yīng)用此種可控制流通裝置)?？煽刂屏魍ㄑb置內(nèi)組裝開關(guān)設(shè)備方式為下列兩種中的任一一種:I)可控制流通裝置內(nèi)部安裝電子或機(jī)械的開關(guān)控制器或者通過液壓作用，延時(shí)關(guān)閉或定時(shí)關(guān)閉可控制流通裝置內(nèi)外的流通通道；2)可控制流通裝置內(nèi)組裝封隔器，延時(shí)關(guān)閉可控制流通裝置內(nèi)外的流通通道；所述封隔器為遇液膨脹封隔器。在可控制流通裝置外部實(shí)現(xiàn)關(guān)閉的方式為所述可控制流通裝置設(shè)置有一個(gè)顆粒攔截器，可控制流通裝置由顆粒攔截器和流動(dòng)通道構(gòu)成；通過匹配可控制流通裝置內(nèi)顆粒攔截器的孔隙或縫隙與被攔截顆粒的粒徑，顆粒攔截器會(huì)阻止被攔截顆粒進(jìn)入可控制流通裝置的內(nèi)部，當(dāng)被攔截顆粒擋住顆粒攔截器的孔隙或縫隙后、充填顆粒也就不能進(jìn)入可控制流通裝置內(nèi)，而在可控制流通裝置及被攔截顆粒的外圍堆積，當(dāng)可控制流通裝置外表面的外部空間堆滿緊實(shí)的充填顆粒時(shí)，通過可控制流通裝置的流量逐漸降為0，可控制流通裝置關(guān)閉?？煽刂屏魍ㄑb置中的顆粒攔截器內(nèi)部設(shè)置有攔截被攔截顆粒的裝置。攔截被攔截顆粒的裝置包含有起過濾作用的部件，如金屬網(wǎng)、縫板、繞絲套或預(yù)充填套。可控制流通裝置的流動(dòng)通道為下列方式中的任一一種:(I)由專門的流量調(diào)節(jié)裝置構(gòu)成的控流裝置；(2)設(shè)置于基管上的一個(gè)或多個(gè)小孔，通過小孔的孔徑和數(shù)量來調(diào)節(jié)流量；(3)—個(gè)或多個(gè)具有一定深度和截面積的孔道，孔道的前部或者后部可組裝用于節(jié)流的小件，如噴嘴，孔板，擋板等。所述被攔截顆粒具有下列特征:(1)粒徑大小可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。(2)密度:和充填攜帶液密度偏差在±0-0.5g/cm3以內(nèi)；(3)顆粒外形:圓形或其它如:如纖維狀，羽毛狀，片狀等不規(guī)則形狀；(4)實(shí)心或空心；被攔截顆粒的來源有下列任一一種方式:(1)充填顆粒本身作為被攔截顆粒；(2)在充填顆粒中混有一定比例的專用被攔截顆粒；(3)適當(dāng)時(shí)候，往充填攜帶液中加入一定量的專用被攔截顆粒。專用被攔截顆粒的過濾尺寸大于充填顆粒。應(yīng)用本實(shí)用新型所述的新的油氣井充填系統(tǒng)在整個(gè)油氣井中形成致密且完整的半滲封隔環(huán)。具體包括下列步驟:( I)可控制流通裝置打開，形成充填顆粒砂床階段:由于一個(gè)可控制流通裝置的流量相對于單個(gè)控流過濾器的2倍以上，充填開始時(shí)，除了部分充填攜帶液通過控流過濾器進(jìn)入井管串的管柱內(nèi)，返回井口，還有一定量的充填流體被可控制流通裝置引導(dǎo)流向油氣井的最趾端，充填顆粒就會(huì)沿著油氣井鋪一個(gè)充填顆粒砂床，一直鋪到油氣井的最趾端的可控制流通裝置部位，從而整個(gè)油氣井中形成充填顆粒砂床。( 2 )可控制流通裝置關(guān)閉階段:充填顆粒砂床形成后，可控制流通裝置的顆粒攔截器會(huì)攔截被攔截顆粒進(jìn)入可控制流通裝置的內(nèi)部，當(dāng)被攔截顆粒擋住顆粒攔截器的孔隙或縫隙后、充填顆粒不能進(jìn)入可控制流通裝置內(nèi)，在可控制流通裝置的外表面進(jìn)行堆積，由于顆粒堆積會(huì)產(chǎn)生一定的滲流阻力，根據(jù)滲流力學(xué)的原理，隨著充填顆粒在可控制流通裝置的外圍堆積充填顆粒厚度的增加，滲流阻力增加，通過可控制流通裝置的流量就逐漸減小；當(dāng)可控制流通裝置外表面的外部空間堆滿緊實(shí)的充填顆粒時(shí)，可控制流通裝置上就幾乎沒有充填流體通過，可控制流通裝置關(guān)閉。(3)半滲封隔環(huán)完全建立階段:可控制流通裝置關(guān)閉后，充填顆粒在控流過濾器的流量攜帶下，從油氣井最趾端的可控制流通裝置部位開始沿著新的油氣井充填系統(tǒng)管串向最跟端依次填滿井筒中充填顆粒砂床的未占據(jù)的空間，整個(gè)充填顆粒砂床的未占據(jù)的空間就全部填滿充填顆粒，從而在整個(gè)油氣井中形成致密且完整的半滲封隔環(huán)。本實(shí)用新型中為了更好說明一種新的油氣井充填系統(tǒng)有助于半滲封隔環(huán)的建立，把具體的實(shí)現(xiàn)過程分成了上述三個(gè)階段，在實(shí)際過程中可能不是這樣的絕對和明顯。有時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)可控制流通裝置流量逐漸減小時(shí)，已經(jīng)鋪好的充填顆粒砂床隨著流量的減小逐漸加厚，也即又在原有充填顆粒砂床的基礎(chǔ)上再鋪一層充填顆粒，從而加厚了充填顆粒砂床的高度。所以上述的三個(gè)階段不是絕對的。本實(shí)用新型有助于在有控流過濾器管柱的情況下，致密且完整的半滲封隔環(huán)的建立，提高半滲封隔環(huán)建立的成功率，從而達(dá)到半滲封隔控流技術(shù)要求的封隔效果。本實(shí)用新型提出的一種新的油氣井充填系統(tǒng)，主體結(jié)構(gòu)是控流過濾器管串的最趾端組裝可控制流通裝置。這里要說明兩點(diǎn):( I) 一種新的油氣井充填系統(tǒng)中，入井管串上對應(yīng)油氣井最I(lǐng)E止端最少有Iv可控制流通裝置，也可按照需要在對應(yīng)油氣井的合適位置串接一個(gè)或多個(gè)可控制流通裝置。本實(shí)用新型中以對應(yīng)油氣井最趾端組裝一個(gè)可控制流通裝置為例說明，油氣井其他部位有可控制流通裝置時(shí)可以同理類推。(2)同油氣井其它充填系統(tǒng)一樣，充填作業(yè)時(shí)入井管串上可能還連接有阻止充填顆粒沿井筒往上運(yùn)移的裝置，如封隔器，懸掛器等，屬于本技術(shù)領(lǐng)域的公知內(nèi)容，這里不再進(jìn)行說明?？煽刂屏魍ㄑb置有兩個(gè)明顯的特征:(I)打開狀態(tài):在初始充填時(shí)，可控制流通裝置處于打開狀態(tài)，從而能引導(dǎo)一定量攜帶有充填顆粒的流體到達(dá)可控制流通裝置部位即油氣井的最趾端。(2)關(guān)閉狀態(tài):其實(shí)現(xiàn)關(guān)閉的方式主要有兩種，一種是在可控制流通裝置內(nèi)組裝某種專用開關(guān)設(shè)備，例如:I)可控制流通裝置內(nèi)部安裝專門的電子或機(jī)械的開關(guān)控制器或者通過液壓作用，延時(shí)關(guān)閉或定時(shí)關(guān)閉可控制流通裝置內(nèi)外的流通通道。2)可控制流通裝置內(nèi)組裝封隔器，延時(shí)關(guān)閉可控制流通裝置內(nèi)外的流通通道。如遇液膨脹封隔器等。另一種是在可控制流通裝置外部實(shí)現(xiàn)關(guān)閉，具體原理如下:可控制流通裝置上有顆粒攔截器，顆粒攔截器具有攔截一定粒徑顆粒的功能。當(dāng)顆粒攔截器孔徑與顆粒粒徑匹配合適時(shí)，顆粒逐漸會(huì)被攔截住或者完全被攔截住。當(dāng)被攔截顆粒擋住顆粒攔截器的孔隙或縫隙后、充填顆粒不能進(jìn)入可控制流通裝置內(nèi)，在可控制流通裝置的外表面進(jìn)行堆積，由于顆粒堆積會(huì)產(chǎn)生一定的滲流阻力，根據(jù)滲流力學(xué)的原理，隨著充填顆粒在可控制流通裝置的外圍堆積充填顆粒厚度的增加，滲流阻力增加，通過可控制流通裝置的流量就逐漸減??；當(dāng)可控制流通裝置外表面的外部空間堆滿緊實(shí)的充填顆粒時(shí)，可控制流通裝置上幾乎沒有充填流體通過，可控制流通裝置關(guān)閉。從而實(shí)現(xiàn)關(guān)閉可控制流通裝置內(nèi)外流通通道的目的。本實(shí)用新型提出的一種新的油氣井充填系統(tǒng)，在有控流過濾器管柱的情況下，有助于實(shí)現(xiàn)致密且完整的半滲封隔環(huán)的建立。本實(shí)用新型提供的可控制流通裝置的結(jié)構(gòu):( I)可控制流通裝置上設(shè)置有顆粒攔截器，所述顆粒攔截器內(nèi)包含有起過濾作用的部件:比如金屬網(wǎng)，縫板，預(yù)充填套，繞絲套等等。該部件具有一定的孔隙或縫隙，其孔隙或縫隙的大小可在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。顆粒攔截器的具體形式可以是，但不局限于下列幾種形式:I)縫板:其中縫寬是可選擇的過濾尺寸。2)金屬網(wǎng):根據(jù)金屬絲的直徑和編織方式的不同，其孔徑是可選擇的過濾尺寸。3)繞絲套:根據(jù)待纏繞金屬絲的直徑和和繞絲距離方式，待纏繞金屬絲之間的間隙是可選擇的過濾尺寸。4)預(yù)充填套:兩個(gè)縫套之間充填一定的介質(zhì)，比如礫石,金屬棉等,其內(nèi)部預(yù)充填介質(zhì)之間的孔隙可以根據(jù)預(yù)充填介質(zhì)的粒徑，金屬棉孔徑來調(diào)節(jié)。顆粒攔截器有下述兩個(gè)方面的特征:I)顆粒攔截功能:通過匹配顆粒攔截器內(nèi)過濾部件的孔隙或縫隙與要通過顆粒的大小，實(shí)現(xiàn)顆粒的攔截和不攔截的功能。2)關(guān)閉功能:當(dāng)大量的充填顆粒在顆粒攔截器的外表面堆積，當(dāng)可控制流通裝置外表面的外部空間堆滿緊實(shí)的充填顆粒時(shí)，根據(jù)滲流原理，沿充填流體的流動(dòng)方向通過顆粒攔截器的流量就逐漸減少，直到流量幾乎為0，顆粒攔截器關(guān)閉。(2)可控制流通裝置上設(shè)置有孔道或裝置，用來設(shè)定一定的流量需求。由于控流過濾器的限流作用，單根控流過濾器的流量很小，而可控制流通裝置的流量可以按照要求設(shè)定，同樣條件下，一個(gè)可控制流通裝置的流量可以達(dá)到一個(gè)控流過濾器2倍以上甚至更大?？煽刂屏魍ㄑb置的流動(dòng)通道可以是，但不局限于下列幾種形式:(I)控流裝置，專門的流量調(diào)節(jié)裝置；(2) 一個(gè)或多個(gè)一定孔徑的小孔，通過孔徑和數(shù)量的不同來調(diào)節(jié)流量；(3) —個(gè)或多個(gè)一定深度和截面積的孔道，孔道的前部或者后部可組裝用于節(jié)流的小件，如噴嘴，孔板，擋板等。被攔截顆粒的特征:(I)粒徑大小可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。(2)密度:和充填攜帶液密度偏差在±0-0.5g/cm3以內(nèi)；(3)顆粒外形:圓形或其它如:如纖維狀，羽毛狀，片狀等不規(guī)則形狀；
(4)實(shí)心或空心。被攔截顆粒的來源有如下三種方式:(I)以充填顆粒作為被攔截顆粒，此時(shí)充填顆粒粒徑與可控制流通裝置顆粒攔截器的孔隙或縫隙相匹配。整個(gè)油氣井井筒中形成均勻的充填顆粒砂床后，隨著充填作業(yè)的繼續(xù)進(jìn)行，大量的充填顆粒到達(dá)油氣井最趾端的可控制流通裝置部位，這時(shí)充填顆粒中粒徑較大的充填顆粒即被攔截顆粒不能通過可控制流通裝置的顆粒攔截器，即被攔截顆粒擋住顆粒攔截器的孔隙或縫隙，充填顆粒也就不能進(jìn)入可控制流通裝置內(nèi)，而在可控制流通裝置的外表面形成堆積，隨著堆積層的加厚，可控制流通裝置的流量就會(huì)逐漸減小，當(dāng)可控制流通裝置外表面的外部空間堆滿緊實(shí)的充填顆粒時(shí)，通過可控制流通裝置的流量幾乎為O，可控制流通裝置關(guān)閉。(2)在充填顆粒中混合一定比例的被攔截顆粒。當(dāng)充填顆粒砂床到達(dá)整個(gè)油氣井的最趾端即可控制流通裝置部位后，充填顆粒中的被攔截顆粒不能通過可控制流通裝置的顆粒攔截器，當(dāng)顆粒攔截器的孔隙或縫隙被被攔截顆粒擋住后、充填顆粒就不能通過可控制流通裝置，而在可控制流通裝置外堆積，隨著充填顆粒堆積層的加厚，可控制流通裝置外表面的外部空間堆滿緊實(shí)的充填顆粒時(shí)，可控制流通裝置的流量逐漸減少，當(dāng)可控制流通裝置外表面的外部空間堆滿緊實(shí)的充填顆粒時(shí)，通過可控制流通裝置的流量幾乎為0，可控制流通裝置關(guān)閉。(3)在充填作業(yè)時(shí)，當(dāng)已泵入井筒充填顆粒的數(shù)量占預(yù)計(jì)整個(gè)井筒要泵入充填顆粒數(shù)量的一定比例時(shí)，往充填攜帶液中添加被攔截顆粒。當(dāng)充填顆粒砂床到達(dá)油氣井最趾端時(shí)，充填攜帶液中的被攔截顆粒也能延期一段時(shí)間內(nèi)達(dá)到油氣井的最趾端。被攔截顆粒一旦到達(dá)油氣井最趾端的可控制流通裝置部位時(shí)，被攔截顆粒不能通過可控制流通裝置的顆粒攔截器，當(dāng)被攔截顆粒擋住顆粒攔截器的孔隙或縫隙后、充填顆粒就不能通過可控制流通裝置，而在可控制流通裝置外堆積，隨著充填顆粒堆積層的加厚，可控制流通裝置外表面的外部空間堆滿緊實(shí)的充填顆粒時(shí)，可控制流通裝置的流量逐漸減少，當(dāng)可控制流通裝置外表面的外部空間堆滿緊實(shí)的充填顆粒時(shí)，通過可控制流通裝置的流量幾乎為0，可控制流通裝置關(guān)閉。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn):( I)應(yīng)用本實(shí)用新型提出的一種新的油氣井充填系統(tǒng)進(jìn)行充填時(shí)，有助于整個(gè)油氣井能形成完整且致密的半滲封隔環(huán)，從而保證半滲封隔控流技術(shù)的封隔效果。(2) —種新的油氣井充填系統(tǒng)在實(shí)際施工應(yīng)用中，只需在控流過濾器管串的尾端增加可控制流通裝置，無需額外增加新的施工工序或者施工工具。成本低，操作簡單，可靠。

圖1為水平井應(yīng)用半滲封隔控流技術(shù)進(jìn)行分段控流示意圖。圖2為直井應(yīng)用半滲封隔控流技術(shù)進(jìn)行分段控流示意圖。圖3為充填結(jié)束后，在控流過濾器管柱的最趾端或者中間部位存在一定的空缺。圖4為投產(chǎn)一定時(shí)間后，在整個(gè)水平段井筒的上部存在軸向竄槽。圖5為本實(shí)用新型充填管串結(jié)構(gòu)示意圖。[0092]圖6為充填過程中，可控制流通裝置打開，形成充填顆粒砂床階段。圖7為充填過程中，整個(gè)油氣井中全部鋪滿充填顆粒砂床。圖8為充填過程中，可控制流通裝置外部被顆粒充填滿而關(guān)閉。圖9為充填結(jié)束后，整個(gè)油氣井中形成致密且完整的半滲封隔環(huán)。圖10為充填結(jié)束后，可控制流通裝置的顆粒攔截器的外圍有被攔截顆粒，整個(gè)油氣井中形成致密且完整的半滲封隔環(huán)。圖11為可控制流通裝置中，顆粒攔截器由縫套組成，流通通道為控流裝置。圖12為可控制流通裝置中，顆粒攔截器由縫套組成，流通通道為基管上設(shè)置有已設(shè)計(jì)流量的孔道。圖13為可控制流通裝置中，顆粒攔截器由縫套組成，流通通道為基管內(nèi)部深孔，深孔的內(nèi)表面焊接過濾網(wǎng)。圖14為可控制流通裝置中，顆粒攔截器由金屬網(wǎng)組成。圖15為可控制流通裝置中，顆粒攔截器由繞絲套組成。圖16為可控制流通裝置中，顆粒攔截器由預(yù)充填套組成。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1如圖5所示，本實(shí)用新型提供了一種新的油氣井充填系統(tǒng)，油氣井充填系統(tǒng)包括油氣井井壁和下入油氣井內(nèi)的入井管串，所述入井管串為安裝有具有限流作用的控流過濾器5-2的管串。入井管串與井壁之間形成一個(gè)環(huán)空；所述入井管串上設(shè)置有至少一個(gè)可控制流通裝置5-1。所述可控制流通裝置安裝于油氣井最趾端的入井管串上。所述可控制流通裝置具有兩個(gè)狀態(tài):(I)打開狀態(tài):在初始充填時(shí)，可控制流通裝置處于打開狀態(tài)，從而能引導(dǎo)一定量攜帶有充填顆粒的流體到達(dá)可控制流通裝置部位即油氣井的最趾端；(2)關(guān)閉狀態(tài):一種新的油氣井充填系統(tǒng)主體部分包括:(I)可控制流通裝置:可控制流通裝置由顆粒攔截器和流動(dòng)通道構(gòu)成；如圖11所示，顆粒攔截器由縫套11-1組成，流通通道為專門的控流裝置11-2。由縫套組成顆粒攔截器，縫寬為0.3_，入井管串對應(yīng)油氣井的最趾端組裝一個(gè)可控制流通裝置。(2)控流過濾器,過濾精度0.15mm。(3)被攔截顆粒同充填顆粒，比重為1.05g/cm3,平均粒徑為0.15mm的圓形實(shí)心顆粒，其中最大粒徑約0.3mm的,最小粒徑約0.05mm。(4)充填攜帶液，清水，密度1.0 g/cm3。實(shí)施過程:(I)可控制流通裝置打開，形成充填顆粒砂床階段:如圖6所示，圖6中，6-1為正在形成的充填顆粒砂床。即在整個(gè)油氣井中形成充填顆粒砂床階段。充填顆粒沿著油氣井不斷向前鋪一個(gè)充填顆粒砂床，一直到充填顆粒砂床鋪到油氣井的最趾端的可控制流通裝置部位。從而整個(gè)油氣井中形成充填顆粒砂床。如圖7所示，圖7中，7-1為已經(jīng)形成的充填顆粒砂床。(2)可控制流通裝置關(guān)閉階段:以充填顆粒作為被攔截顆粒，充填顆粒砂床鋪到油氣井的最趾端的可控制流通裝置部位后，可控制流通裝置攔截住充填顆粒中粒徑較大的充填顆粒(即被攔截顆粒)進(jìn)入可控制流通裝置內(nèi)，當(dāng)被攔截顆粒擋住顆粒攔截器的孔隙或縫隙，充填顆粒不能進(jìn)入可控制流通裝置內(nèi)，就在可控制流通裝置的外表面進(jìn)行堆積，由于顆粒堆積會(huì)產(chǎn)生一定的滲流阻力，根據(jù)滲流力學(xué)的原理，隨著充填顆粒在可控制流通裝置的外圍堆積充填顆粒厚度的增加，滲流阻力增加，通過可控制流通裝置的流量就逐漸減??；當(dāng)可控制流通裝置外表面的外部空間堆滿緊實(shí)的充填顆粒時(shí)，可控制流通裝置上就幾乎沒有充填流體通過，可控制流通裝置關(guān)閉；如圖8所示，圖8中，8-1為充填過程中，可控制流通裝置關(guān)閉。(3)半滲封隔環(huán)完全建立階段:可控制流通裝置關(guān)閉后，充填顆粒在控流過濾器的流量攜帶下，從油氣井的最趾端的可控制流通裝置部位開始沿著新的油氣井充填系統(tǒng)管串向最跟端依次填滿井筒中充填顆粒砂床的未占據(jù)的空間，整個(gè)充填顆粒砂床的未占據(jù)的空間就全部填滿充填顆粒，從而在整個(gè)油氣井中形成致密的完整的半滲封隔環(huán)。如圖9所示，圖9中，9-1為完整且致密的半滲封隔環(huán)。實(shí)施例2一種新的油氣井充填系統(tǒng)主體部分包括:(I)可控制流通裝置:可控制流通裝置由顆粒攔截器和流動(dòng)通道構(gòu)成；如圖12所示，圖12為顆粒攔截器由縫套12-1組成，流通通道為基管上設(shè)置有已設(shè)計(jì)流量的孔道12-2。由縫套組成顆粒攔截器，縫寬0.5mm,圖12中，12_2為基管上已設(shè)計(jì)流量的孔道。入井管串對應(yīng)油氣井的最趾端組裝一個(gè)可控制流通裝置。(2)被攔截顆粒:顆粒比重為1.0g/ cm3，平均粒徑為0.4mm的實(shí)心圓形顆粒，其中最大粒徑約0.6mm,最小粒徑約0.2mm。(3)充填顆粒:比重為1.0g/cm3，平均粒徑為0.15mm的圓形實(shí)心顆粒；其中最大粒徑約0.3mm的，最小粒徑約0.05mm。(4)控流過濾器，過濾精度0.15mm。(5)充填攜帶液,清水,密度1.0 g/cm3。實(shí)施過程:(I)可控制流通裝置打開，形成充填顆粒砂床階段:即在整個(gè)油氣井中形成充填顆粒砂床階段。充填顆粒沿著油氣井不斷向前鋪一個(gè)充填顆粒砂床，一直到充填顆粒砂床鋪到油氣井最趾端的可控制流通裝置部位，從而整個(gè)油氣井中形成充填顆粒砂床。(2)可控制流通裝置關(guān)閉階段:在充填顆粒中混合一定比例如1%的被攔截顆粒。當(dāng)充填顆粒砂床到達(dá)整個(gè)油氣井的最趾端即可控制流通裝置部位后，充填顆粒中的被攔截顆粒不能通過可控制流通裝置的顆粒攔截器，當(dāng)被攔截顆粒擋住顆粒攔截器的孔隙或縫隙后、充填顆粒就不能通過可控制流通裝置，而在可控制流通裝置外堆積，隨著充填顆粒堆積層的加厚，可控制流通裝置的流量逐漸減少，當(dāng)可控制流通裝置外表面的外部空間堆滿緊實(shí)的充填顆粒時(shí)，通過可控制流通裝置的流量幾乎為O，可控制流通裝置關(guān)閉。(3)半滲封隔環(huán)完全建立階段:可控制流通裝置關(guān)閉后，充填顆粒在控流過濾器的流量攜帶下，從油氣井的最趾端的可控制流通裝置部位開始沿著新的油氣井充填系統(tǒng)管串向最跟端依次填滿井筒中充填顆粒砂床的未占據(jù)的空間，整個(gè)充填顆粒砂床的未占據(jù)的空間就全部填滿充填顆粒，從而在整個(gè)油氣井中形成致密的完整的半滲封隔環(huán)。保證半滲封隔環(huán)的封隔效果，也即保證了半滲封隔控流技術(shù)的分段和控流的效果。圖10中，10-1為完整且致密的半滲封隔環(huán)，10-2為可控制流通裝置(即油氣井的最趾端)附近的被攔截顆粒，保證半滲封隔環(huán)的封隔效果，也即保證了半滲封隔控流技術(shù)的分段和控流的效果。實(shí)施例3一種新的油氣井充填系統(tǒng)主體部分包括:(I)可控制流通裝置:可控制流通裝置由顆粒攔截器和流動(dòng)通道構(gòu)成；如圖13所示，顆粒攔截器由縫套組成，縫寬約0.5_，流通通道為基管內(nèi)部布置的深孔13-2。如圖13所示，基管內(nèi)部布置深孔13-2，入井管串對應(yīng)油氣井的最趾端組裝一個(gè)可控制流通裝置。(2)被攔截顆粒:顆粒比重為1.0g/ cm3，平均粒徑為0.4mm的實(shí)心圓形顆粒，其中最大粒徑約0.6mm,最小粒徑約0.2mm。(3)充填顆粒:比重為1.05g/cm3,平均粒徑為0.15mm的圓形實(shí)心顆粒。被攔截顆粒擋住，其中最大粒徑約0.3mm的,最小粒徑約0.05mm。(4)控流過濾器,過濾精度0.15mm。(5)充填攜帶液，清水，密度1.0 g/cm3。實(shí)施過程:(I)可控制流通裝置打開，形成充填顆粒砂床階段:即在整個(gè)油氣井中形成充填顆粒砂床階段。充填顆粒沿著油氣井不斷向前形成一個(gè)充填顆粒砂床，一直到充填顆粒砂床鋪到油氣井最趾端的可控制流通裝置部位，從而整個(gè)油氣井中形成充填顆粒砂床。(2)可控制流通裝置關(guān)閉階段:當(dāng)已泵入井筒充填顆粒的數(shù)量占預(yù)計(jì)整個(gè)井筒中要泵入充填顆粒數(shù)量的一定比例如80%時(shí)，往充填攜帶液中添加被攔截顆粒。當(dāng)充填顆粒砂床到達(dá)油氣井最趾端時(shí)，充填攜帶液中的被攔截顆粒會(huì)延期一定時(shí)間如15分鐘到達(dá)油氣井的最趾端。此時(shí)返回液中有部分充填顆粒。被攔截顆粒一旦到達(dá)油氣井最趾端的可控制流通裝置部位時(shí)，可控制流通裝置會(huì)攔截住被攔截顆粒，當(dāng)被攔截顆粒擋住顆粒攔截器的孔隙或縫隙后、充填顆粒就不能通過可控制流通裝置，而在可控制流通裝置外堆積，隨著充填顆粒堆積層的加厚，可控制流通裝置的流量逐漸減少，當(dāng)可控制流通裝置外表面的外部空間堆滿緊實(shí)的充填顆粒時(shí)，通過可控制流通裝置的流量幾乎為0，可控制流通裝置關(guān)閉。(3)半滲封隔環(huán)完全建立階段:可控制流通裝置關(guān)閉后，充填顆粒在控流過濾器的流量攜帶下，從油氣井的最趾端的可控制流通裝置部位開始沿著新的油氣井充填系統(tǒng)管串向最跟端依次填滿井筒中充填顆粒砂床的未占據(jù)的空間，整個(gè)充填顆粒砂床的未占據(jù)的空間就全部填滿充填顆粒，從而在整個(gè)油氣井中形成致密的完整的半滲封隔環(huán)。保證半滲封隔環(huán)的封隔效果，也即保證了半滲封隔控流技術(shù)的分段和控流的效果。上述的3個(gè)實(shí)施例中可控制流通裝內(nèi)顆粒攔截器的過濾部件都是縫板形成的縫套，也可以用其他的過濾部件替換，比如:金屬網(wǎng)，繞絲套，預(yù)充填套等，如圖14、圖15和圖16所示，都屬于本專利的保護(hù)范圍。圖14為顆粒攔截器由金屬網(wǎng)組成，圖14中，14-1為由金屬網(wǎng)組成的顆粒攔截器，14-2為基管上已設(shè)計(jì)流量的孔道；圖15為顆粒攔截器由繞絲套組成，圖15中，15-1為由繞絲套組成的顆粒攔截器，15-2為基管上已設(shè)計(jì)流量的孔道；圖16為顆粒攔截器由預(yù)充填套組成，圖16中，16-1為由預(yù)充填套組成的顆粒攔截器，16-2為基管上已設(shè)計(jì)流量的孔道。通過實(shí)驗(yàn)室的實(shí)際實(shí)驗(yàn)效果，充分證明了，在充填過程中，管串的最趾端有可控制流通裝置時(shí)，整個(gè)300米的油氣井先形成一層一定高度的充填顆粒砂床，當(dāng)井筒中可控制流通裝置即油氣井的最趾端鋪上充填顆粒砂床后，隨著充填的繼續(xù)進(jìn)行，可控制流通裝置會(huì)引導(dǎo)充填攜帶液及被攔截顆粒到達(dá)可控制流通裝置即油氣井的最趾端，當(dāng)被攔截顆粒到達(dá)可控制流通裝置即油氣井的最趾端時(shí)，會(huì)被可控制流通裝置內(nèi)的顆粒攔截器攔截住，當(dāng)被攔截顆粒擋住顆粒攔截器的孔隙或縫隙后、充填顆粒就不能通過可控制流通裝置，而在可控制流通裝置外堆積，隨著充填顆粒堆積層的加厚，可控制流通裝置的流量逐漸減少，當(dāng)可控制流通裝置外表面的外部空間堆滿緊實(shí)的充填顆粒時(shí)，通過可控制流通裝置的流量幾乎為0，可控制流通裝置關(guān)閉。可控制流通裝置關(guān)閉后，充填顆粒在控流過濾器流量的攜帶下逐漸鋪滿整個(gè)充填顆粒砂床的未占據(jù)的空間，從而建立一個(gè)完整且致密的半滲封隔環(huán)。每次的充填率都達(dá)到100%，充填成功率也是100%，不用再擔(dān)心充填顆粒在油氣井的中間某個(gè)位置形成堵塞，造成整個(gè)油氣井中有空缺的現(xiàn)象。最后應(yīng)說明的是:顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本實(shí)用新型所作的舉例，而并非對實(shí)施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之中。
權(quán)利要求1.一種新的油氣井充填系統(tǒng)，油氣井充填系統(tǒng)包括油氣井井壁和下入油氣井內(nèi)的入井管串，入井管串與井壁之間形成一個(gè)環(huán)空；其特征在于:所述入井管串上設(shè)置有至少一個(gè)可控制流通裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的一種新的油氣井充填系統(tǒng)，其特征在于:所述可控制流通裝置安裝于入井管串上對應(yīng)于油氣井最趾端的位置。
3.如權(quán)利要求2所述的一種新的油氣井充填系統(tǒng)，其特征在于:所述入井管串為安裝有具有限流作用的控流過濾器的管串。
4.如權(quán)利要求3所述的一種新的油氣井充填系統(tǒng)，其特征在于:一個(gè)可控制流通裝置的流量是單個(gè)控流過濾器流量的2倍以上。
5.如權(quán)利要求4所述的一種新的油氣井充填系統(tǒng)，其特征在于:所述可控制流通裝置具有兩個(gè)狀態(tài): (1)打開狀態(tài):在初始充填時(shí)，可控制流通裝置處于打開狀態(tài)，從而能引導(dǎo)一定量的攜帶有充填顆粒的流體 到達(dá)可控制流通裝置部位即油氣井的最趾端； (2)關(guān)閉狀態(tài):其實(shí)現(xiàn)關(guān)閉的方式主要有兩種，一種是在可控制流通裝置內(nèi)組裝開關(guān)設(shè)備，或者是在可控制流通裝置外部實(shí)現(xiàn)關(guān)閉。
6.如權(quán)利要求5所述的一種新的油氣井充填系統(tǒng)，其特征在于:可控制流通裝置內(nèi)組裝開關(guān)設(shè)備方式為下列兩種中的任種: (1)可控制流通裝置內(nèi)部安裝電子或機(jī)械的開關(guān)控制器或者通過液壓作用，延時(shí)關(guān)閉或定時(shí)關(guān)閉可控制流通裝置內(nèi)外的流通通道； (2)可控制流通裝置內(nèi)組裝封隔器，延時(shí)關(guān)閉可控制流通裝置內(nèi)外的流通通道；所述封隔器為遇液膨脹封隔器。
7.如權(quán)利要求5所述的一種新的油氣井充填系統(tǒng)，其特征在于:在可控制流通裝置外部實(shí)現(xiàn)關(guān)閉的方式為所述可控制流通裝置設(shè)置有顆粒攔截器，可控制流通裝置由顆粒攔截器和流動(dòng)通道構(gòu)成；通過匹配可控制流通裝置內(nèi)顆粒攔截器的孔隙或縫隙與被攔截顆粒的粒徑，顆粒攔截器會(huì)阻止被攔截顆粒進(jìn)入可控制流通裝置的內(nèi)部，當(dāng)被攔截顆粒擋住顆粒攔截器的孔隙或縫隙后、充填顆粒也就不能進(jìn)入可控制流通裝置內(nèi)，而在可控制流通裝置及被攔截顆粒的外圍堆積，當(dāng)可控制流通裝置外表面的外部空間堆滿緊實(shí)的充填顆粒時(shí)，通過可控制流通裝置的流量幾乎降為O，可控制流通裝置關(guān)閉。
8.如權(quán)利要求7所述的一種新的油氣井充填系統(tǒng)，其特征在于:可控制流通裝置中的顆粒攔截器內(nèi)部設(shè)置有攔截被攔截顆粒的裝置。
9.如權(quán)利要求8所述的一種新的油氣井充填系統(tǒng)，其特征在于:攔截被攔截顆粒的裝置包含有起過濾作用的部件，所述起過濾作用的部件為金屬網(wǎng)、縫板、繞絲套或預(yù)充填套。
10.如權(quán)利要求9所述的一種新的油氣井充填系統(tǒng)，其特征在于:可控制流通裝置的流動(dòng)通道為下列方式中的任種: (O由專門的流量調(diào)節(jié)裝置構(gòu)成的控流裝置； (2)設(shè)置于基管上的一個(gè)或多個(gè)小孔，通過小孔的孔徑和數(shù)量來調(diào)節(jié)流量； (3)—個(gè)或多個(gè)具有一定深度和截面積的孔道，孔道的前部或者后部可組裝用于節(jié)流的小件，所述小件為噴嘴，孔板或擋板。
11.如權(quán)利要求10所述的一種新的油氣井充填系統(tǒng)，其特征在于:所述被攔截顆粒具有下列特征:(1)粒徑大小可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。(2)密度:和充填攜帶液密度偏差在±0-0.5g/cm3以內(nèi)；(3)顆粒外形:圓形或不規(guī)則形狀，其中不規(guī)則形狀為纖維狀或片狀；(4)實(shí)心或空心。
12.如權(quán)利要求11所述的一種新的油氣井充填系統(tǒng)，其特征在于:被攔截顆粒的來源有下列任--種方式:(I)充填顆粒本身作為被攔截顆粒；(2)在充填顆粒中混有一定比例的專用被攔截顆粒 ，(3)往充填攜帶液中加入一定量的專用被攔截顆粒。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種新的油氣井充填系統(tǒng)，油氣井充填系統(tǒng)包括油氣井井壁和下入油氣井內(nèi)的入井管串，入井管串與井壁之間形成一個(gè)環(huán)空；所述入井管串上設(shè)置有至少一個(gè)可控制流通裝置。應(yīng)用該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)在整個(gè)油氣井中形成致密且完整的半滲封隔環(huán)。本實(shí)用新型所述系統(tǒng)有助于在有控流過濾器管柱的情況下，致密且完整的半滲封隔環(huán)的建立，提高半滲封隔環(huán)建立的成功率，從而達(dá)到半滲封隔控流技術(shù)要求的封隔效果。
文檔編號E21B43/04GK203066942SQ201320019709
公開日2013年7月17日 申請日期2013年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月15日
發(fā)明者裴柏林, 章誦梅, 馮國江 申請人:安東柏林石油科技(北京)有限公司