[發明專利]用于將處理流體注入到井眼中的系統和方法以及處理流體注入閥

有效

• 申請號: 201280032356.2
• 申請日: 2012-06-29
• 公開（公告）號: CN103635656A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: D·L·克隆普斯瑪;L·盧戈特邁爾
• 申請（專利權）人: 國際殼牌研究有限公司
• 主分類號: E21B34/14
• 分類號: E21B34/14;E21B43/25;E21B43/10;E21B34/10
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 王會卿

技術領域

本發明涉及一種用于將處理流體注入到井眼中的系統、方法以及處理流體注入閥。該井眼例如是烴生產井眼。

背景技術

在烴生產的第一階段中，也被稱作初次開采，儲層壓力顯著高于井眼內部的井底壓力。該固有的高壓差驅動烴朝向井眼并且向上抵達地面。為了減小井底壓力或者增加壓差來增加烴生產量，可采用人工舉升系統。當儲層壓力已經降低到生產率不再合算的程度時，初次開采階段達到了其極限。在初次開采期間，僅僅在適當位置處開采很小百分比的原始烴。例如，對于油或氣儲層，大約10%到20%。

烴生產的第二階段被稱為二次開采，在二次開采期間，外部流體（諸如水或者氣體）通過一個或多個與生產井流體連通地注入井而被注入到儲層中。因此，儲層壓力可保持在較高程度較長時間，并且烴可朝向井眼移動。當所注入的流體以顯著量從生產井產出以及生產量不再合算時，二次開采階段達到了其極限。氣體儲層中的初次開采和二次開采的連續應用可在適當的地方處生產例如大約30%至40%的油或氣。

提高油采收率（EOR）或者提高氣采收率指的是用于增加可從儲層中提取出來的烴量的技術。提高油采收率或者提高氣采收率有時候指的是三次開采，三次開采一般在二次開采之后進行，但是其可在烴儲層的生產周期期間的任何時候開始。提高油采收率或者提高氣采收率可通過將處理流體注入到烴生產井眼中而實現。

隨著許多烴生產井眼現在接近它們二次開采生產周期的結束階段或者已過了二次開采階段，提高油采收率或者提高氣采收率以保持生產能力和延長井的生產周期變得日益重要。因此，經常更期望的是，將處理流體注入到井眼（例如天然氣生產井）中。

WO2005/045183描述了用于將處理流體注入到井中的方法和系統。井可包括地面控制的井下安全閥（SC-SSV），該井下安全閥可安裝在井眼的生產管中。安全閥典型地通過改變閥控制導管中的流體壓力而被控制，該閥控制導管從井口延伸穿過生產管與井眼套管之間的環形空間而到大SC-SSV。處理流體注入導管連接到閥控制導管，并且在生產管內從安全閥向下懸垂到井的生產區域。處理流體注入導管可以是鋼導管，鋼導管具有小于1厘米的外直徑和例如為1-3千米從而到達生產區域的長度。

在實踐中，處理流體注入導管在其下端部處具有處理流體注入閥。處理流體注入閥通常是球形止回閥（ball?and?seat?valve）。隨著處理流體注入閥就位于地面以下相當深的深度處，其可承受高工作壓力，例如100-300bar。在如此高的工作壓力下，處理流體注入閥不得不在關閉位置與打開位置之間移動，從而精確地計量注入到生產區域中的處理流體的注入量。此外，處理流體通常包含化學物品（諸如泡沫產生劑），其導致處理流體注入閥的結垢和腐蝕。這增加了失效的風險（諸如堵塞），因而負面地影響了處理流體注入閥的可靠性。

US-2010/0096127公開了一種恒流閥，該恒流閥包括：具有入口的固定套筒；穿過固定套筒的側面而形成的固定端口；相對于固定套筒同軸且可滑動的浮動套筒；穿過浮動套筒的側面而形成的并且選擇性可對準該固定端口的浮動端口；在浮動套筒的端部上并且與浮動端口流體連通的節流孔；以及可壓縮彈簧，其與相反于固定套筒的節流孔側面上的節流孔相接觸。當注入流體被導向到入口時，流體流到固定套筒，穿過所對準的固定端口和浮動端口并且穿過節流孔，以產生橫穿節流孔的壓差，該壓差產生了用來使浮動套筒滑動遠離固定套筒的作用力。結果，浮動端口和固定端口并未對準，這繼而減小了穿過流動控制裝置的流動區域。減小的流動區域減小了流過端口的流量，這繼而降低了橫穿節流孔的壓差。當橫穿節流孔的壓差以及彈簧作用力基本上相同時，浮動孔將穩定并且停止運動，從而保持了流體的恒定流量。

US-2010/0096127的恒流閥例如通過選擇某一彈簧作用力而設計用于預定流量的流體。不可能僅僅為了停止流動而將流量調整到較低速度。同樣，滑動套筒的環空以及對準的開口易于結垢和阻塞。后者增加了失效的風險，并且負面地影響了閥的可靠性。

發明內容

本發明的一個目的是提供一種用于將處理流體注入到井眼中的改進的系統。

為此，本發明提供了一種用于將處理流體注入到井眼中的處理流體注入閥，該處理流體注入閥包括：

-管狀殼體，所述管狀殼體包括殼體軸向流體通道、與殼體軸向流體通道流體連通的流體入口、以及流體出口；