[发明专利]一种调堵球密度与直径的选取方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及石油勘探技术领域，尤其涉及一种调堵球密度与直径的选取方法及装置。

背景技术

目前，在一些特殊注水井中，如套管损坏，套变严重，大井斜角等，分注工具无法正常下入，导致无法机械分层；另外在一些巨厚油层油藏中，薄互油层交替分布，机械分层受工具尺寸及作业精度限制，无法做到细致分层，随着注水周期的延长，层间矛盾日益突出。投球选注工艺是目前解决层间矛盾，提升石油开采的一种有效措施。投球选注工艺是选取合适密度与直径的调堵球，然后通过调堵球在井下随水流自由分配，选择性封堵高渗层对应炮眼，从而达到调节吸水剖面的目的。

在现有投球选注工艺中，调堵球密度一般按照地面温度下注入流体密度接近的方法进行选取，选择范围一般为0.999-1.098g/cm³，调堵球直径一般选取比炮眼直径大2mm，即根据常见射孔炮眼8、10、12mm从而选取10、12、14mm直径的调堵球。现有的调堵球密度和直径的选取是一种直观的经验判断的方法，容易造成调堵球密度、直径选取范围不合理，从而影响调堵球对高渗层炮眼的封堵效果，进而造成不能有效的调节吸水剖面。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种调堵球密度与直径的选取方法及装置，选取合适密度和直径的调堵球，从而为投球选注工艺的成功实施提供技术支持。

为达到上述目的，一方面，本申请实施例提供了一种调堵球密度与直径的选取方法，包括以下步骤：

根据投球过程中调堵球在油管内向下运动时的临界受力条件，获得所述调堵球滑脱速度的计算模型，其中所述临界受力条件为所述调堵球所受重力等于所受浮力与所受阻力的和；

计算投球过程中注入流体在井筒轴向方向上的速度，并根据所述注入流体在井筒轴向方向上的速度大于所述调堵球滑脱速度，获得所述调堵球的最小临界密度；

获取井底温度下所述注入流体的密度，并根据所述井底温度下注入流体的密度大于所述调堵球的密度，获得所述调堵球的最大临界密度；

计算所述调堵球在炮眼处的受力夹角，并根据所述受力夹角获得所述调堵球的最大临界直径；

根据所述调堵球的直径大于炮眼直径，获得所述调堵球的最小临界直径；

根据所述调堵球的最小临界密度和最大临界密度以及最大临界直径和最小临界直径选取所述调堵球的密度和直径。

本申请实施例的调堵球密度与直径的选取方法，所述调堵球滑脱速度的计算模型为：

Vs=0.1604ds(ρs-ρf)0.7(ρf×μ)0.35]]>

其中，V_s为调堵球滑脱速度，d_s为调堵球直径，ρ_s为调堵球密度，ρ_f为流体密度，μ为注入流体的粘度。

本申请实施例的调堵球密度与直径的选取方法，所述注入流体在井筒轴向方向上的速度包括所述注入流体的井口流速，喇叭口流速和注入流体从喇叭口进入套管段流速。

本申请实施例的调堵球密度与直径的选取方法，所述计算调堵球在炮眼处的受力夹角，包括：

计算所述调堵球在炮眼处水平方向所受合力与竖直方向所受合力；

根据所述调堵球在炮眼处水平方向所受合力与竖直方向所受合力计算所述调堵球在炮眼处的受力夹角。

本申请实施例的调堵球密度与直径的选取方法，所述选取调堵球的密度和直径是在已有的不同密度不同直径系列的调堵球中选取。

另一方面，本申请实施例还提供了调堵球密度与直径的选取装置，包括：