双层轮注工具、双层轮注管柱及注水井的制作方法

本发明涉及采油工程领域，具体地涉及一种双层轮注工具，并且涉及一种双层轮注管柱，还涉及一种注水井。

背景技术：

1、国外有2/3以上剩余油储量采用注水开发，主要集中在中亚和中东，共有注水井五千多口，年注水量5.4亿方，二次采油是海外主力油田开发全生命周期的重要阶段。海外主力项目普遍迈入“双高”开发中后期阶段，随着海外主力项目普遍迈入“双高”开发中后期阶段，产量逐年下降，稳产开发形势严峻，加强老油田剩余油挖潜研究意义重大。与国内精细注水相比，海外水驱开发较为粗旷，直接借鉴国内二次开发模式面临挑战，主要表现在以下三个方面：

2、(1)主力油田实施整体井网加密可提高采出程度，但钻井工作量大，海外油田有限合同期内新井经济效益差。以哈萨克斯坦主力砂岩油田为例：局部井网加密后，合同期内采出程度能提高2-10％，但完成二次井网加密需新钻油井2786口，有60％的新井无经济效益。

3、(2)海外主力高含水砂岩油田纵向多层，长期以笼统注水为主，分注率低，纵向动用程度低。海外主力高含水砂岩油田纵向多层(2-11套开发层系)，储层非均质性强，注水井分注率仅为10.79％，纵向动用程度40-75％。

4、(3)主力油田地层水矿化度高，目前已实施的井组调剖、不同井距聚合物驱先导试验增油效果均不理想，合同期内难以实现经济效益。

5、面对上述挑战，为了减少钻井投资，提高经济效益，利用现有井网纵向叠置，通过实施分注分采、分注轮采、轮注分采、轮注轮采等四种井网模式，以分注分采、分注笼统开采为代表的稳定注采和以分注轮采、轮注分采、轮注轮采为代表的不稳定注采相结合，实现不钻新井情况下的井网加密、井网转换、分层注采、周期注水等多重效果，为海外老油田新型井网重构模式的高效实施提供技术支撑。为了支撑海外不稳定注采模式的高效实施，迫切需要开展不稳定注采工作制度参数优化，配套井下高效、低成本控制工具。

6、对于双层油层采用轮注方式开采是主要方式之一，现有技术主要通过双管分注实现轮注，其成本较高，操作难度大。

技术实现思路

1、本发明的目的是解决油层的双层轮注过程中现有方式成本高、操作难度大的问题。

2、为了实现上述目的，本发明一方面提供一种双层轮注工具，其中，所述双层轮注工具包括套管组件、设置在所述套管组件中的滑套、连接于所述滑套下端的注水阀、设置在所述套管组件下端中的密封座，所述套管组件上设置有上部注水孔，所述注水阀的下端设置有下部注水孔，所述滑套上设置有第一通孔，所述滑套能够被驱动为在上部位置和下部位置之间移动，在所述上部位置，所述注水阀与所述密封座分离以允许通过所述下部注水孔向下部注水，在所述下部位置，所述注水阀与所述密封座接合以封堵所述下部注水孔，所述第一通孔与所述上部注水孔对齐，以通过所述上部注水孔注水。

3、根据一些实施方式，所述滑套的内部设置有位于所述第一通孔上部的第一投球座，所述双层轮注工具包括插入所述滑套的上端的芯座，所述芯座插入所述滑套的部分设置有第二投球座，所述滑套包括设置在位于所述第二投球座上部的第二通孔和位于上端的凸缘，所述滑套和所述凸缘与所述套管组件之间围成与所述第二通孔连通的压力作用腔，所述双层轮注工具能够设置为通过第二通孔向所述压力作用腔中注入流体以推动所述滑套从所述下部位置移动到所述上部位置。

4、根据一些实施方式，所述第一投球座的内径小于所述第二投球座的内径，所述第一投球座能够通过第一类型可溶球封堵，所述第二投球座能够通过第二类型可溶球封堵，所述第二类型可溶球的外径大于所述第一类型可溶球。

5、根据一些实施方式，所述芯座上设置有第三通孔，当所述滑套位于所述下部位置时，所述第三通孔与所述第二通孔对齐连通。

6、根据一些实施方式，所述芯座固定接合于所述套管组件。

7、根据一些实施方式，所述第一投球座和/或所述第二投球座具有渐缩的台阶面。

8、根据一些实施方式，所述注水阀的下端设置有围绕中心轴线设置的多个所述下部注水孔，所述密封座设置有中心孔，所述密封座围绕所述中心孔的部分能够密封接合于所述注水阀设置有所述下部注水孔的部分。

9、根据一些实施方式，所述注水阀的下端设置有渐缩的外圆台面，所述下部注水孔设置在所述外圆台面上，所述密封座上设置有渐缩的内圆台面，在所述下部位置所述外圆台面和所述外圆台面接合。

10、根据一些实施方式，所述外圆台面上设置有第一密封垫和/或所述内圆台面上设置有第二密封垫。

11、根据一些实施方式，所述密封座和所述套管组件之间设置有弹性件，当所述滑套处于所述下部位置时，所述密封座位于密封位置，当所述滑套处于所述上部位置时，所述密封座位于非密封位置，所述非密封位置处于所述密封位置的上侧，所述弹性件能够向所述密封座施加从所述密封位置向所述非密封位置移动的弹力。

12、根据一些实施方式，所述套管组件的下端的内周设置有环形的凸缘板，所述弹性件为弹簧，所述弹簧的下端抵压于所述凸缘板。

13、根据一些实施方式，所述密封座的下端连接有插入所述弹簧中的定位管。

14、根据一些实施方式，所述套管组件包括筒体、可拆卸地连接于所述筒体的上端的上接头以及可拆卸地连接于所述筒体的下端的下接头。

15、根据一些实施方式，所述滑套的外周面上设置有能够径向弹性伸缩的限位卡环，所述套管组件的内周面上设置有第一环形槽和第二环形槽，在所述下部位置，所述限位卡环部分地容纳在所述第一环形槽中，在所述上部位置，所述限位卡环部分地容纳在所述第二环形槽中。

16、另外，本发明还提供了一种双层轮注管柱，其中，所述双层轮注管柱包括油管、定压阀、封隔器和以上方案所述的双层轮注工具，所述双层轮注工具设置在所述油管上。

17、另外，本方案还提供了一种注水井，其中，所述注水井设置有以上方案所述的双层轮注管柱。

18、通过以上所述方案，通过驱动滑套移动，使得滑套在上部位置和下部位置之间切换移动，从而允许在竖直方向上的不同位置向外部输出流体，以对不同深度处的油层进行注水操作，简化了结构和操作方式，能够在降低成本的同时提高了注水效果效率。

技术特征：

1.一种双层轮注工具，其特征在于，所述双层轮注工具包括套管组件、设置在所述套管组件中的滑套(3)、连接于所述滑套(3)下端的注水阀(5)、设置在所述套管组件下端中的密封座(7)，所述套管组件上设置有上部注水孔(12)，所述注水阀(5)的下端设置有下部注水孔(19)，所述滑套(3)上设置有第一通孔(20)，所述滑套(3)能够被驱动为在上部位置和下部位置之间移动，在所述上部位置，所述注水阀(5)与所述密封座(7)分离以允许通过所述下部注水孔(19)向下部注水，在所述下部位置，所述注水阀(5)与所述密封座(7)接合以封堵所述下部注水孔(19)，所述第一通孔(20)与所述上部注水孔(12)对齐，以通过所述上部注水孔(12)注水。

2.根据权利要求1所述的双层轮注工具，其特征在于，所述滑套(3)的内部设置有位于所述第一通孔(20)上部的第一投球座(14)，所述双层轮注工具包括插入所述滑套(3)的上端的芯座(2)，所述芯座(2)插入所述滑套(3)的部分设置有所述第二投球座(15)，所述滑套(3)包括设置在位于所述第二投球座(15)上部的第二通孔(21)和位于上端的凸缘(13)，所述滑套(3)和所述凸缘(13)与所述套管组件之间围成与所述第二通孔(21)连通的压力作用腔(16)，所述双层轮注工具能够设置为通过第二通孔(21)向所述压力作用腔(16)中注入流体以推动所述滑套(3)从所述下部位置移动到所述上部位置。

3.根据权利要求2所述的双层轮注工具，其特征在于，所述第一投球座(14)的内径小于所述第二投球座(15)的内径，所述第一投球座(14)能够通过第一类型可溶球封堵，所述第二投球座(15)能够通过第二类型可溶球封堵，所述第二类型可溶球的外径大于所述第一类型可溶球。

4.根据权利要求3所述的双层轮注工具，其特征在于，所述芯座(2)上设置有第三通孔(22)，当所述滑套(3)位于所述下部位置时，所述第三通孔(22)与所述第二通孔(21)对齐连通。

5.根据权利要求4所述的双层轮注工具，其特征在于，所述芯座(2)固定接合于所述套管组件。

6.根据权利要求2所述的双层轮注工具，其特征在于，所述第一投球座(14)和/或所述第二投球座(15)具有渐缩的台阶面。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的双层轮注工具，其特征在于，所述注水阀(5)的下端设置有围绕中心轴线设置的多个所述下部注水孔(19)，所述密封座(7)设置有中心孔，所述密封座(7)围绕所述中心孔的部分能够密封接合于所述注水阀(5)设置有所述下部注水孔(19)的部分。

8.根据权利要求7所述的双层轮注工具，其特征在于，所述注水阀(5)的下端设置有渐缩的外圆台面，所述下部注水孔(19)设置在所述外圆台面上，所述密封座(7)上设置有渐缩的内圆台面，在所述下部位置所述外圆台面和所述外圆台面接合。

9.根据权利要求8所述的双层轮注工具，其特征在于，所述外圆台面上设置有第一密封垫(10)和/或所述内圆台面上设置有第二密封垫(11)。

10.根据权利要求7所述的双层轮注工具，其特征在于，所述密封座(7)和所述套管组件之间设置有弹性件(8)，当所述滑套(3)处于所述下部位置时，所述密封座(7)位于密封位置，当所述滑套(3)处于所述上部位置时，所述密封座(7)位于非密封位置，所述非密封位置处于所述密封位置的上侧，所述弹性件(8)能够向所述密封座(7)施加从所述密封位置向所述非密封位置移动的弹力。

11.根据权利要求10所述的双层轮注工具，其特征在于，所述套管组件的下端的内周设置有环形的凸缘板(17)，所述弹性件(8)为弹簧，所述弹簧的下端抵压于所述凸缘板(17)。

12.根据权利要求11所述的双层轮注工具，其特征在于，所述密封座(7)的下端连接有插入所述弹簧中的定位管(18)。

13.根据权利要求1所述的双层轮注工具，其特征在于，所述套管组件包括筒体(4)、可拆卸地连接于所述筒体(4)的上端的上接头(1)以及可拆卸地连接于所述筒体(4)的下端的下接头(9)。

14.根据权利要求1所述的双层轮注工具，其特征在于，所述滑套(3)的外周面上设置有能够径向弹性伸缩的限位卡环(6)，所述套管组件的内周面上设置有第一环形槽和第二环形槽，在所述下部位置，所述限位卡环(6)部分地容纳在所述第一环形槽中，在所述上部位置，所述限位卡环(6)部分地容纳在所述第二环形槽中。

15.一种双层轮注管柱，其特征在于，所述双层轮注管柱包括油管、定压阀、封隔器和根据权利要求1-14中任意一项所述的双层轮注工具，所述双层轮注工具设置在所述油管上。

16.一种注水井，其特征在于，所述注水井设置有权利要求15所述的双层轮注管柱。

技术总结本发明涉及采油工程领域，公开了一种双层轮注工具、双层轮注管柱及注水井，双层轮注工具包括套管组件、滑套、注水阀、密封座，套管组件上设置有上部注水孔，注水阀的下端设置有下部注水孔，滑套能够被驱动在上部位置和下部位置之间移动，在上部位置，注水阀与密封座分离以允许通过下部注水孔向下部注水，在下部位置，注水阀与密封座接合以封堵下部注水孔，第一通孔与上部注水孔对齐，以通过上部注水孔注水。通过以上方案，通过驱动滑套移动，使得滑套在上部位置和下部位置之间切换移动，从而允许在竖直方向上的不同位置向外部输出流体，以对不同深度处的油层进行注水操作，简化了结构和操作方式，能够在降低成本的同时提高了注水效果效率。技术研发人员：贾德利,孙福超,裴晓含,赵伦,王进财,郭桐,邹洪岚,丁建东,黄小敏受保护的技术使用者：中国石油天然气股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/23