[发明专利]一种提高井下环空中轴向防窜流能力的方法及结构

说明书

一种提高井下环空中轴向防窜流能力的连续封隔体，所述连续封隔体通过向井筒环空中充填封隔颗粒堆积形成，所述封隔颗粒至少包括第一封隔颗粒和第二封隔颗粒，两种颗粒的堆积孔隙不同。本发明通过采用两种具有不同堆积孔隙的封隔颗粒混合充填形成连续封隔体，或者交替充填两种具有不同堆积孔隙的封隔颗粒而形成的具有不同孔隙宽度分段间隔分布的连续封隔体，不仅具有更好的轴向防窜流效果，而且不会产生因连续封隔体孔隙过小而带来的泥堵问题。本发明无须改变现有的连续封隔体控水技术的硬件设备和主要工艺流程，仅需对充填时采用的封隔颗粒和充填过程稍作调整即可实现，具有工艺简洁、易于实施、无需额外增加成本、技术效果显著等特点。

技术领域

本发明属于石油开采技术领域，涉及一种借助封隔颗粒提高井下控流筛管管柱与井壁之间的环空中防止流体轴向窜流能力的方法及结构。

背景技术

连续封隔体控水技术具有操作简便快捷、控水效果好等优点，得到了日益广泛的应用。例如中国专利2009102507912、2009102507927、2016109769579、2016212003861、201910623000X、2019104892759等，均公开了该技术在油气井开采中的具体应用。该技术的基本原理是在控流筛管和井壁之间的环空中充填封隔颗粒，封隔颗粒堆积后形成连续封隔体，封隔颗粒之间的微孔隙形成流体的过流通道，流体可以通过这些微孔隙在连续封隔体中沿径向渗透，但是沿轴向渗透的速度会收到较大限制。具体的，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。由于封隔颗粒粒径较小(例如0.1-2mm)，封隔颗粒堆积后形成的连续封隔体内部的孔隙也比较小，存在一定的渗流阻力。一方面，沿控流筛管轴向的过滤段横断面小、轴向长度大，使得地层流体在连续封隔体中沿轴向在环空中窜流的流动阻力很大；另一方面，沿径向流动面积大、距离短、流动阻力就很小。因此，流体在环空中沿油气井轴向流动数米至数十米的流动阻力，比沿油气井径向流动几厘米的流动阻力要大的多，导致在相同压差作用下，沿油气井轴向流动的流量小于沿油气井径向流动的流量。这样通过合理选取封隔颗粒的粒径、材质和形状，合理利用封隔颗粒形成的连续封隔体在轴向和径向流动阻力的差异性，既能保证流体向沿油气井径向流动的畅通，又限制了流体沿油气井轴向的流动，起到防轴向窜流封隔的作用，达到分段控流生产目的。连续封隔体控水技术还可以应用在注水井/生产井开采中，由于油井中每个地层的渗透率不一样，在注水井中采用连续封隔体控水技术，可以使注水井实现均衡注水。

然而，现有的连续封隔体控水技术仍存在一些不足之处。一方面，采用该技术，连续封隔体中仍然存在轴向窜流现象。在具体应用中，地层的非均质性导致控流管柱上存在的出水段为高液量段，会形成高回压，出油段为低液量段，会形成低回压，进而两井段之间存在压差。由于连续封隔体对轴向限流能力的不足，使得出水段的地层水仍然会通过连续封隔体中的过流通道向出油段窜流。为解决这一问题，中国发明专利2021107205587提出了在井筒环空中设置连续封隔体轴向封隔增阻器的技术方案，但是该技术方案操作过程较为复杂，不够灵活方便。另一方面，为进一步提升连续封隔体的防窜流能力，可以采用减小封隔颗粒粒径的方法，降低连续封隔体的渗透率，从而进一步减少流体轴向窜流。然而，该方法会使得连续封隔体中的孔隙变小，实际生产过程中，产液中通常会携带一定量的油泥等细小微粒，若这些细小微粒不能穿过连续封隔体中的孔隙，便会淤积在孔隙中，最终将这些孔隙完全堵塞，导致连续封隔体的过流通道完全失效，无法维持油井继续生产。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种提高井下环空中轴向防窜流能力的方法及结构。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种提高井下环空中轴向防窜流能力的连续封隔体，所述连续封隔体通过向井筒环空中充填封隔颗粒堆积形成；形成所述连续封隔体的封隔颗粒至少包括第一封隔颗粒和第二封隔颗粒，所述第一封隔颗粒和第二封隔颗粒的堆积孔隙不同。

进一步，所述第一封隔颗粒和第二封隔颗粒的至少如下特征之一存在不同：粒径、形状、压敏变形系数、温敏变形系数、遇液膨胀系数。