纳米凝胶井下注入装置及其方法

本发明属于油井密封或封隔，尤其涉及一种纳米凝胶井下注入装置及其方法。

背景技术：

1、在钻井过程中，当钻井液的压力高于地层压力时，部分或全部钻井液可能渗入高渗透层，从而导致钻井液损失和地层生产率下降。随着油井生产时间的延长，受储层物性和注采驱替系统等因素的影响，一些地区的地层压力保持相对较低水平。这种情况下，在进行油井冲砂、酸化、重复改造等作业时，修井液的漏失问题尤为突出，甚至可能出现“倒吸”现象。由于修井液的大量漏失，导致修井液用量增加、作业循环建立困难、施工周期延长，同时也给储层造成污染，延长了产能恢复周期。为了解决这些问题，暂堵剂被广泛应用，它可以将高渗透性地下区域与钻井液、完井液和修井液隔离开来。

2、暂堵剂是石油工程中的关键材料，其主要作用是在钻井、完井和修井过程中控制工作液向地层的泄漏，以防止地层液体损失和地下地层生产率的下降。暂堵剂通常分为可降解堵塞剂、水泥暂堵剂和凝胶暂堵剂等几类。可降解堵塞剂主要采用天然材料制成，环境友好，但现有模型在计算粒度分布时通常只考虑孔喉直径的影响，未考虑到地层的复杂孔喉结构等其他重要参数。水泥暂堵剂通常用于近距离射孔作业部分，但其存在着诸多问题，如与钻井液混合导致失效、与地下化学物质发生反应导致机械强度下降等。而凝胶暂堵剂粘度大，调剖半径较短。

技术实现思路

1、为了解决以上问题，本发明提供一种纳米凝胶井下注入装置及其方法，所用纳米凝胶相对稳定，能够应用于深部调剖，且采用纳米凝胶则能够实现较大调剖半径，能够适应地层的复杂孔喉结构。

2、为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：

3、一种纳米凝胶井下注入装置，包括能够与油管内设备抵接的筒体，所述筒体的顶部设有能够导入纳米凝胶的单向进胶结构，所述筒体四周与油管内壁密封配合，所述筒体内设有搅拌机构，用于将导入的纳米凝胶均匀打散；所述筒体的底部设有漏胶底板。

4、优选的，所述筒体的顶部设有防漏檐及带有台阶的顶盖，所述防漏檐设置于顶盖的底部，所述防漏檐的外圆与油管内壁为紧配合，能够避免纳米凝胶进入筒体侧壁与油管之间的间隙。

5、优选的，所述单向进胶结构包括进胶孔和单流阀，所述进胶孔倾斜设置于筒体的顶盖内，所述单流阀设置于进胶孔的下端出口下方，所述单流阀的四周与顶盖密封配合；纳米凝胶经进胶孔及单流阀进入筒体内。

6、优选的，所述单流阀包括圆盘状的主体部，所述顶盖的底部设有用于容纳主体部的环形槽，所述进胶孔的下端出口设置于环形槽的底壁上；所述主体部的顶面设有集液槽，所述集液槽的底部设有漏液口，所述漏液口的下方设有隔片，所述隔片通过弹性杆与主体部的下端相连，所述隔片能够在弹性杆的弹力作用下封堵漏液口。

7、优选的，所述搅拌机构包括中心杆和均质器，所述均质器套装在中心杆上，所述中心杆的上端与筒体的顶盖相连，所述中心杆的下端与漏胶底板相连；进入筒体的纳米凝胶经均质器混合均匀。

8、优选的，所述中心杆的上端设有端盖，所述端盖的四周通过螺栓与顶盖相连，所述顶盖的顶部设有堵帽，所述堵帽的中部设有容纳中心杆上端的沉孔，所述堵帽的四周通过螺栓与顶盖相连。

9、优选的，所述均质器包括旋转柱和搅拌片，所述旋转柱为能够容纳中心杆的中空管体，所述端盖下方的中心杆上设有能够封堵旋转柱上端并对其限位的挡板；所述搅拌片呈螺旋状自上至下设置于旋转柱上；所述搅拌片的下端底部与漏胶底板相切。

10、优选的，所述漏胶底板包括底盘和若干个漏胶孔，所述底盘的四周与筒体下端密封相连，所述底盘的中部设有与中心杆配合的安装孔，所述底盘的外圆环为实体部，若干个漏胶孔径向发散状设置于安装孔与实体部之间。

11、优选的，所述纳米凝胶的成分按重量份计包括：

12、0.5wt%的聚丙烯酰胺：10份；

13、0.05wt%醋酸铬：1份；

14、0.25wt%纳米二氧化硅：5份。

15、本发明还提供一种用于测量粗糙表面润湿角的方法，采用上述纳米凝胶井下注入装置向油管内注入纳米凝胶，包括以下步骤：

16、组装筒体；

17、将筒体放入油管中，待筒体与油管内设备抵接不再下降；

18、在井口处向油管注入纳米凝胶，纳米凝胶流入堆积在筒体顶部，并沿单向进胶结构进入筒体；

19、纳米凝胶进入筒体后在搅拌机构作用下搅匀打散，最后经筒体底部的漏胶底板流出油管；

20、停止注入纳米凝胶后，井口高压消失，井底流压高于井口压力，纳米凝胶不能通过单向进胶结构返回，井底流压会将筒体顶出井口。

21、采用上述技术方案所产生的有益效果在于：与现有技术相比，本发明通过将筒体放入油管内并与设备相连，纳米凝胶进入油管内经筒体的单向进胶结构进入筒体内，利用搅拌机构能够将纳米凝胶均匀打散，避免发生沉淀现象；最后经筒体底部的漏胶底板排出；纳米凝胶停止注入后，井底流压高于井口压力，在单向进胶结构作用下纳米凝胶不会返回，在井底流压作用下会将筒体自动返排出油管。本发明采用纳米凝胶解决了当前常规暂堵剂的缺点，同时在纳米凝胶注入过程中还能够避免发生纳米颗粒脱离凝胶而降低纳米凝胶暂堵性能的现象。

技术特征：

1.一种纳米凝胶井下注入装置，其特征在于：包括能够与油管内设备抵接的筒体，所述筒体的顶部设有能够导入纳米凝胶的单向进胶结构，所述筒体四周与油管内壁密封配合，所述筒体内设有搅拌机构，用于将导入的纳米凝胶均匀打散；所述筒体的底部设有漏胶底板。

2.根据权利要求1所述的纳米凝胶井下注入装置，其特征在于：所述筒体的顶部设有防漏檐及带有台阶的顶盖，所述防漏檐设置于顶盖的底部，所述防漏檐的外圆与油管内壁为紧配合，能够避免纳米凝胶进入筒体侧壁与油管之间的间隙。

3.根据权利要求2所述的纳米凝胶井下注入装置，其特征在于：所述单向进胶结构包括进胶孔和单流阀，所述进胶孔倾斜设置于筒体的顶盖内，所述单流阀设置于进胶孔的下端出口下方，所述单流阀的四周与顶盖密封配合；纳米凝胶经进胶孔及单流阀进入筒体内。

4.根据权利要求3所述的纳米凝胶井下注入装置，其特征在于：所述单流阀包括圆盘状的主体部，所述顶盖的底部设有用于容纳主体部的环形槽，所述进胶孔的下端出口设置于环形槽的底壁上；所述主体部的顶面设有集液槽，所述集液槽的底部设有漏液口，所述漏液口的下方设有隔片，所述隔片通过弹性杆与主体部的下端相连，所述隔片能够在弹性杆的弹力作用下封堵漏液口。

5.根据权利要求2所述的纳米凝胶井下注入装置，其特征在于：所述搅拌机构包括中心杆和均质器，所述均质器套装在中心杆上，所述中心杆的上端与筒体的顶盖相连，所述中心杆的下端与漏胶底板相连；进入筒体的纳米凝胶经均质器混合均匀。

6.根据权利要求5所述的纳米凝胶井下注入装置，其特征在于：所述中心杆的上端设有端盖，所述端盖的四周通过螺栓与顶盖相连，所述顶盖的顶部设有堵帽，所述堵帽的中部设有容纳中心杆上端的沉孔，所述堵帽的四周通过螺栓与顶盖相连。

7.根据权利要求6所述的纳米凝胶井下注入装置，其特征在于：所述均质器包括旋转柱和搅拌片，所述旋转柱为能够容纳中心杆的中空管体，所述端盖下方的中心杆上设有能够封堵旋转柱上端并对其限位的挡板；所述搅拌片呈螺旋状自上至下设置于旋转柱上；所述搅拌片的下端底部与漏胶底板相切。

8.根据权利要求1所述的纳米凝胶井下注入装置，其特征在于：所述漏胶底板包括底盘和若干个漏胶孔，所述底盘的四周与筒体下端密封相连，所述底盘的中部设有与中心杆配合的安装孔，所述底盘的外圆环为实体部，若干个漏胶孔径向发散状设置于安装孔与实体部之间。

9.根据权利要求1所述的纳米凝胶井下注入装置，其特征在于：所述纳米凝胶的成分按重量份计包括：

10.一种纳米凝胶井下注入方法，其特征在于：采用如权利要求1-9任一项所述的纳米凝胶井下注入装置向油管内注入纳米凝胶，包括以下步骤：

技术总结本发明公开了一种纳米凝胶井下注入装置及其方法，属于油井密封或封隔技术领域，注入装置包括能够与油管内设备抵接的筒体，筒体顶部设单向进胶结构、内设搅拌机构，筒体四周与油管内壁密封配合、底部设漏胶底板；注入方法包括以下步骤：将筒体放入油管内并与设备相连，注入油管的纳米凝胶经单向进胶结构进入筒体内，利用搅拌机构将纳米凝胶均匀打散，避免发生沉淀现象；最后经筒体底部漏胶底板排出；纳米凝胶停止注入后，井底流压高于井口压力，在单向进胶结构作用下纳米凝胶不会返回，井底流压会将筒体自动返排出油管。本发明采用纳米凝胶解决了当前常规暂堵剂的缺点，同时还能够避免纳米凝胶中纳米颗粒脱离凝胶而降低纳米凝胶暂堵性能。技术研发人员：曲国辉,杜雨洋,邹澈,白玉杰,曹广胜,杜景昊,赵海旭,孙睿,张家超,吕奇,赖鑫蔚,刘义坤,吴敬轩受保护的技术使用者：东北石油大学三亚海洋油气研究院技术研发日：技术公布日：2024/6/18