[发明专利]一种气量分配装置、配气器、用于分层注气的管柱及方法

说明书

本发明提供了一种气量分配装置、配气器、用于分层注气的管柱及方法，该气量分配装置包括外管、压盖、过滤网以及具有孔隙结构的充填块；所述外管为上端敞开下端具底的中空外管，且该外管的底部中心位置开设有底部孔眼；该外管的中空部分用于放置具有孔隙结构的充填块，且该充填块与外管内壁之间密封；所述压盖的底端开设有用于放置所述过滤网的圆槽，且该过滤网与圆槽内壁之间密封；该压盖的顶端均匀分布有若干贯穿该压盖的顶部孔眼；所述压盖通过内丝扣与外管连接，且压盖与外管连接后将过滤网以及具有孔隙结构的充填块压紧。本发明所提供的该气量分配装置可以按比例分配气量，其在5层位及以下层位的应用过程中可以表现出很好的分配效果。

技术领域

本发明涉及一种气量分配装置、配气器、用于分层注气的管柱及方法，属于油田开发技术领域。

背景技术

分层注水技术在中高渗油藏中是普遍采用的技术，即根据对应油层的渗透性及吸水情况，注入相应的水量，使每个油层都能得到高质量的驱油效果。反之，若采用笼统注水方式，则相对高渗油层则成为主要渗流通道，大部分的注入水沿高渗层流走，而相对低渗层分配水量低，驱油效果显著变差。常规分层技术在对应层位上下端下入封隔器2，在中部安装配水器1，配水器1中的水嘴3根据注水量的要求而选择其孔径，该过程的示意图见图1所示，图1中以分注两个油层为例说明工作过程。

其中，配水器便于更换和操作，配水器的结构简图见图2a所示，从图2a中可以看出，配水器包括有水嘴3、芯子4及O型圈5，该水嘴3控制流量的原理示意图如图2b所示。

由于注水量大，流动属于湍流状态，由达西-魏斯巴赫方程表述如下：

式1中：hf—压头损失；L—管道长度；D—管道内径；U—平均速度；f—摩擦系数。

水嘴孔径的选择即按照上式1计算得到，摩擦系数包含了水粘度以及管内壁粗糙度等综合属性。

通常注水井底条件普遍范围：温度40℃-90℃；压力10MPa-40MPa；日注水量5m³-50m³。该范围内，井筒内通常采用的水嘴直径为3mm、5mm、8mm等。

理论上，注气同样可以采取类似方法实现流量控制，实现分层配注的效果。但是由于气体粘度低，密度低，现有孔径的水嘴不再适合。式1在原理上同样适用于气体，在仅考虑气体与水粘度差异的前提下，同等压差(压头损失)、流速、长度条件下，则气体装置的孔眼约为水嘴直径的0.03倍，即100μm。严格的气体流量计算参见式2，其也是由式1推导而来，对气体性质考虑更为全面。

气体湍流状态，由上述公式推导如下：

式2中：P1、P2—入口、出口压力；Q—流量；R—气体常数；T—温度；A—管径内截面面积；g—重力常数；

利用更换水嘴直径的分层注气方法在实验室及现场均不成功，分析认为原因有二：

(1)在现场条件下，注入水质难免存在固体杂质6，沥青类物质更为普遍。在毫米级别的孔径内，该杂质及沥青是可以通过的，而在百微米级别，很容易造成堵塞，特别是沥青类物质会在水嘴孔眼7长度上完全充满，堵塞效果更明显。利用加滤网等方式的效果也收获甚微，因为出口仅一条通道，滤网满负荷后，就没有保护效果了，示意图见图3所示。

(2)同等压差、同流量条件下，气体对孔眼的冲刷效应明显高于水。若有固体杂质存在，其损害强度更大，造成孔眼逐渐变大，也既失去了控制流量的作用。

因此，提供一种气量分配装置、配气器、用于分层注气的管柱及方法已经成为本领域亟需解决的技术问题。

发明内容

为了解决上述的缺点和不足，本发明的一个目的在于提供一种气量分配装置。