[发明专利]用于将处理流体注入到井眼中的系统和方法以及处理流体注入阀

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于将处理流体注入到井眼中的系统、方法以及处理流体注入阀。该井眼例如是烃生产井眼。

背景技术

在烃生产的第一阶段中，也被称作初次开采，储层压力显著高于井眼内部的井底压力。该固有的高压差驱动烃朝向井眼并且向上抵达地面。为了减小井底压力或者增加压差来增加烃生产量，可采用人工举升系统。当储层压力已经降低到生产率不再合算的程度时，初次开采阶段达到了其极限。在初次开采期间，仅仅在适当位置处开采很小百分比的原始烃。例如，对于油或气储层，大约10%到20%。

烃生产的第二阶段被称为二次开采，在二次开采期间，外部流体（诸如水或者气体）通过一个或多个与生产井流体连通地注入井而被注入到储层中。因此，储层压力可保持在较高程度较长时间，并且烃可朝向井眼移动。当所注入的流体以显著量从生产井产出以及生产量不再合算时，二次开采阶段达到了其极限。气体储层中的初次开采和二次开采的连续应用可在适当的地方处生产例如大约30%至40%的油或气。

提高油采收率（EOR）或者提高气采收率指的是用于增加可从储层中提取出来的烃量的技术。提高油采收率或者提高气采收率有时候指的是三次开采，三次开采一般在二次开采之后进行，但是其可在烃储层的生产周期期间的任何时候开始。提高油采收率或者提高气采收率可通过将处理流体注入到烃生产井眼中而实现。

随着许多烃生产井眼现在接近它们二次开采生产周期的结束阶段或者已过了二次开采阶段，提高油采收率或者提高气采收率以保持生产能力和延长井的生产周期变得日益重要。因此，经常更期望的是，将处理流体注入到井眼（例如天然气生产井）中。

WO2005/045183描述了用于将处理流体注入到井中的方法和系统。井可包括地面控制的井下安全阀（SC-SSV），该井下安全阀可安装在井眼的生产管中。安全阀典型地通过改变阀控制导管中的流体压力而被控制，该阀控制导管从井口延伸穿过生产管与井眼套管之间的环形空间而到大SC-SSV。处理流体注入导管连接到阀控制导管，并且在生产管内从安全阀向下悬垂到井的生产区域。处理流体注入导管可以是钢导管，钢导管具有小于1厘米的外直径和例如为1-3千米从而到达生产区域的长度。

在实践中，处理流体注入导管在其下端部处具有处理流体注入阀。处理流体注入阀通常是球形止回阀（ball and seat valve）。随着处理流体注入阀就位于地面以下相当深的深度处，其可承受高工作压力，例如100-300bar。在如此高的工作压力下，处理流体注入阀不得不在关闭位置与打开位置之间移动，从而精确地计量注入到生产区域中的处理流体的注入量。此外，处理流体通常包含化学物品（诸如泡沫产生剂），其导致处理流体注入阀的结垢和腐蚀。这增加了失效的风险（诸如堵塞），因而负面地影响了处理流体注入阀的可靠性。

US-2010/0096127公开了一种恒流阀，该恒流阀包括：具有入口的固定套筒；穿过固定套筒的侧面而形成的固定端口；相对于固定套筒同轴且可滑动的浮动套筒；穿过浮动套筒的侧面而形成的并且选择性可对准该固定端口的浮动端口；在浮动套筒的端部上并且与浮动端口流体连通的节流孔；以及可压缩弹簧，其与相反于固定套筒的节流孔侧面上的节流孔相接触。当注入流体被导向到入口时，流体流到固定套筒，穿过所对准的固定端口和浮动端口并且穿过节流孔，以产生横穿节流孔的压差，该压差产生了用来使浮动套筒滑动远离固定套筒的作用力。结果，浮动端口和固定端口并未对准，这继而减小了穿过流动控制装置的流动区域。减小的流动区域减小了流过端口的流量，这继而降低了横穿节流孔的压差。当横穿节流孔的压差以及弹簧作用力基本上相同时，浮动孔将稳定并且停止运动，从而保持了流体的恒定流量。

US-2010/0096127的恒流阀例如通过选择某一弹簧作用力而设计用于预定流量的流体。不可能仅仅为了停止流动而将流量调整到较低速度。同样，滑动套筒的环空以及对准的开口易于结垢和阻塞。后者增加了失效的风险，并且负面地影响了阀的可靠性。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用于将处理流体注入到井眼中的改进的系统。

为此，本发明提供了一种用于将处理流体注入到井眼中的处理流体注入阀，该处理流体注入阀包括：

-管状壳体，所述管状壳体包括壳体轴向流体通道、与壳体轴向流体通道流体连通的流体入口、以及流体出口；