一种调堵球密度与直径的选取方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及石油勘探技术领域，尤其设及一种调堵球密度与直径的选取方法及装 置。
【背景技术】
[0002] 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。
[0003] 在现有投球选注工艺中，调堵球密度一般按照地面溫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】
[0004] 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。 阳〇化]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W下步骤：
[0006] 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；
[0007] 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；
[0008] 获取井底溫度下所述注入流体的密度，并根据所述井底溫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；
[0009] 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；
[0010] 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；
[0011] 根据所述调堵球的最小临界密度和最大临界密度W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。
[0012] 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：
[0014] 其中，V,为调堵球滑脱速度，d,为调堵球直径，PS为调堵球密度，Pf为流体密度， y为注入流体的粘度。
[0015] 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，卿趴口流速和注入流体从卿趴口进入套管段流速。
[0016] 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：
[0017] 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；
[0018] 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。
[0019] 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。
[0020] 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：
[0021] 滑脱速度模型计算单元，用于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；
[0022] 最小临界密度获取单元，用于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；
[0023] 最大临界密度获取单元，用于获取井底溫度下所述注入流体的密度，并根据所述 井底溫度下所述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；
[0024] 最大临界直径获取单元，用于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；
[00巧]最小临界直径获取单元，用于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；
[00%] 调堵球密度和直径选取单元，用于根据所述调堵球的最小临界密度和最大临界密 度W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。
[0027] 本申请实施例的调堵球密度与直径的选取装置，所述调堵球的滑脱速度计算模型 为：
[0029] 其中，Vs为调堵球滑脱速度，dg为调堵球直径，PS为调堵球密度，Pf为流体密度， y为流体的粘度。
[0030] 本申请实施例的调堵球密度与直径的选取装置，所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，卿趴口流速和注入流体从卿趴口进入套管段流 速。
[0031] 本申请实施例的调堵球密度与直径的选取装置，所述计算调堵球在炮眼处的受力 夹角，包括：
[0032] 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；
[0033] 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。
[0034] 本申请实施例的调堵球密度与直径的选取装置，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。
[0035] 本申请实施例通过对调堵球处于油管内、套管内、炮眼处等阶段受力及运动状态 系统的分析与计算，并充分考虑溫度及注入水密度等参数的影响，计算出调堵球最小临界 密度、最大临界密度、最大临界直径和最小临界直径，进而再根据所述计算的临界密度和临 界直径选取调堵球的密度和直径。与现有技术相比，本申请实施例对调堵球在投球过程中 运动状态及受力情况进行了系统的分析，调堵球的密度与直径选取合理，符合实际需求，为 投球选注工艺的成功实施提供了技术支持。
【附图说明】
[0036] 为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提 下，还可W根据运些附图获得其他的附图。
[0037] 图1是本申请实施例的调堵球密度与直径的选取方法流程图；
[0038] 图2是本申请实施例的调堵球密度与直径的选取装置结构框图；
[0039] 图3是本申请一实施例调堵球在油管运动的受力示意图；
[0040] 图4是本申请一实施例调堵球在炮眼处受力示意图。
【具体实施方式】
[0041] 为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实 施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施 例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通 技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护 的范围。
[0042] 下面结合附图，对本申请实施例的【具体实施方式】作进一步的详细说明。
[00创参考图1所示，本申请实施例的调堵球密度与直径的选取方法，包括W下步骤：
[0044]S1、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。
[0045] 具体的，本申请实施例中调堵球在注入流体中滑脱速度计算方法，可W采用大颗 粒固-液两项流动基本理论，其中本申请实施例中注入流体可W是液体水。如图3所示为， 调堵球运动过程中，起主要作用的3种力包括：一种垂直向下为调堵球的重力W，一种是水 对调堵球产生的浮力T，W及水流向下运动时对调堵球产生的阻力F。当T〉W+F时，小球表 现为持续上浮，运种情况下小球漂浮于井口，无法携带于井底，当KW+F时，小球随水流向 井下