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技术方案

本发明专利技术提供了一种用于将处理流体注入到烃生产井的生产区域中的阀和方法。该阀包括：管状壳体，所述管状壳体包括壳体轴向流体通道、与所述壳体轴向流体通道流体连通的流体入口、以及横向流体出口；套筒构件，所述套筒构件具有套筒轴向流体通道和至少一个横向流体开口，该套筒构件固定地布置在所述管状壳体内部，其中套筒轴向流体通道与壳体轴向流体通道对准，并且所述至少一个横向流体开口与所述横向流体出口对准；以及活塞构件，所述活塞构件在关闭位置与打开位置之间可动地布置在套筒轴向流体通道内，其中在关闭位置中的活塞构件阻塞了处理流体从壳体轴向流体通道朝向套筒轴向流体通道的流动，而在打开位置中的活塞构件允许处理流体从流体入口穿过壳体轴向流体通道、穿过套筒轴向流体通道、以及穿过套筒构件中的所述至少一个横向流体开口闭并且朝向管状壳体的横向流体出口的流动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】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
本专利技术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。
技术介绍
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（ballandseatvalve）。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。
技术实现思路
本专利技术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，本专利技术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；-套筒构件，所述套筒构件具有套筒轴向流体通道以及至少一个横向流体开口，所述套筒构件固定地布置在所述管状壳体内，其中，套筒轴向流体通道与壳体轴向流体通道对准，并且所述至少一个横向流体开口与所述流体出口对准；以及-活塞构件，所述活塞构件在关闭位置与打开位置之间可动地布置套筒轴向流体通道内，其中，在关闭位置中的活塞构件阻塞了处理流体从壳体轴向流体通道朝向套筒轴向流体通道的流动，而在打开位置中的活塞构件允许处理流体从流体入口穿过壳体轴向流体通道、穿过套筒轴向流体通道、以及穿过套筒构件中的所述至少一个横向流体开口并且朝向管状壳体的横向流体出口流动。通过根据本专利技术的处理流体注入阀，关闭位置和（完全）打开位置是通过活塞构件在套筒构件的轴向流体通道内的运动而限定的。套筒构件固定不动地布置在管状壳体内。套筒构件的轴向流体通道形成了用于活塞构件的活塞室。在关闭位置中，活塞构件阻塞了从管状壳体中的轴向流体通道朝向套筒构件的轴向流体通道的流动路径，从而使得处理流体注入阀被关闭。当活塞构件处于关闭位置中时，泄漏率可以为零，或者至少相对低。甚至当处理流体注入阀以高工作压力（例如超过100bar）操作时，泄漏率也可以保持为零到非常低。由于根据本专利技术的注入阀的结构，结垢和腐蚀得以减小。因此，该阀可经受住化学处理流体的影响，具有增加的寿命，并且维护可能有限。因此，本专利技术的处理流体注入阀由于失效风险降低而是可靠的。典型地，该阀可设计为连续地操作化学处理流体一段时间（例如两年或者更长）而不会失效。在一个实施例中，套筒构件的轴向流体通道包括内圆周表面，并且其中活塞构件包括轴向端部表面和外圆周表面，活塞构件的外圆周表面设置有密封构件，所述密封构件从外圆周表面径向突出并且以密封方式与套筒构件的内圆周表面接合。密封构件可以按各种方式构造。例如，密封构件包括一个或多个环。这些环可包括两个或者三个布置成彼此相距一相互轴向距离的环。环中的一个或多个可由相对硬的材料（诸如金属或者钢）制成。可选的附加环可提供软密封件，例如由弹性材料制成的环，诸如橡胶O形环。密封构件提供了活塞构件与套筒构件之间的液密密封。因而，可以实现在高工作压力下的相对低的泄漏率。金属环用作紧的密封式密封件，或者用作金属-金属密封件。该金属环防止了软的密封构件下的高速度，并且从而保护了软密封件。在一个实施例中，在关闭位置钟，活塞构件的轴向端部表面邻靠由弹性材料制成的支座。该支座例如坐放成靠近套筒构件的轴向端部。当活塞构件处于关闭位置中时，活塞的端部接合由弹性材料制成的支座。弹性材料可包括例如橡胶。端部表面与弹性支座之间的接合保证了处理流体注入阀被关闭而没有任何泄露。围绕活塞构件径向设置的密封构件减轻支座的磨损。当阀处于打开位置中时，弹性密封件两端不存在或者几乎没有的压差。动态密封（活塞，以及可选的密封构件）和静态密封（弹性支座）彼此间隔本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将处理流体注入到井眼（1）中的处理流体注入阀，所述处理流体注入阀（22）包括：?管状壳体（30），所述管状壳体包括壳体轴向流体通道（34）、与壳体轴向流体通道（34）流体连通的流体入口（37）、以及横向流体出口（38）；?套筒构件（39），所述套筒构件具有套筒轴向流体通道（40）以及至少一个横向流体开口（41），所述套筒构件（39）固定地布置在所述管状壳体（30）内，其中，套筒轴向流体通道（40）与壳体轴向流体通道（34）对准，并且所述至少一个横向流体开口（41）与所述横向流体出口（38）对准；以及?活塞构件（43），所述活塞构件在关闭位置与打开位置之间可动地布置在套筒轴向流体通道（40）内，其中，在关闭位置中的活塞构件（43）阻塞了处理流体从壳体轴向流体通道（34）朝向套筒轴向流体通道（40）的流动，而在打开位置中的活塞构件（43）允许处理流体从流体入口（37）穿过壳体轴向流体通道（34）、穿过套筒轴向流体通道（40）、以及穿过套筒构件（39）中的所述至少一个横向流体开口（41）并且朝向管状壳体（30）的横向流体出口（38）流动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.07.06 EP 11172821.81.一种用于将处理流体注入到烃生产井(1)的生产区域(10)中的方法，所述方法包括：使用设有井下处理流体注入阀(22)的井下处理流体注入导管(19)而将处理流体注入到烃生产井(1)的生产区域(10)中，所述井下处理流体注入阀包括：-管状壳体(30)，所述管状壳体包括壳体轴向流体通道(34)、与壳体轴向流体通道(34)流体连通的流体入口(37)、以及横向流体出口(38)；-套筒构件(39)，所述套筒构件具有套筒轴向流体通道(40)以及至少一个横向流体开口(41)，所述套筒构件(39)固定地布置在所述管状壳体(30)内，其中，套筒轴向流体通道(40)与壳体轴向流体通道(34)对准，并且所述至少一个横向流体开口(41)与所述横向流体出口(38)对准；以及-活塞构件(43)，所述活塞构件在关闭位置与打开位置之间可动地布置在套筒轴向流体通道(40)内，其中，在关闭位置中的活塞构件(43)阻挡了处理流体从壳体轴向流体通道(34)朝向套筒轴向流体通道(40)的流动，而在打开位置中的活塞构件(43)允许处理流体从流体入口(37)穿过壳体轴向流体通道(34)、穿过套筒轴向流体通道(40)、以及穿过套筒构件(39)中的所述至少一个横向流体开口(41)并且朝向管状壳体(30)的横向流体出口(38)流动。2.如权利要求1所述的方法，其中，所述套筒轴向流体通道(40)包括内圆周表面，所述活塞构件(43)包括轴向端部表面(44)和外圆周表面(45)，所述活塞构件(43)的外圆周表面设置有密封构件(46)，所述密封构件从外圆周表面(45)径向突出并且以密封方式与套筒构件(39)的内圆周表面接合。3.如权利要求2所述的方法，其中，所述密封构件(46)包括金属。4.如权利要求2或3所述的方法，其中，在关闭位置中的活塞构件(43)的轴向端部表面(44)邻靠支座构件(32)，所述支座构件包括弹性材料。5.如权利要求1所述的方法，其中，所述套筒构件(39)中的横向流体开口(41)限定了能调整的流动区域，所述能调整的流动区域通过将活塞构件(43)相对于横向流体开口的位置控制到在关闭位置与打开位置之间的部分打开位置而能够调整。6.如权利要求1所述的方法，其中，活塞构件(43)能够被控制到在关闭位置与打开位置之间的至少一个部分打开位置，其中，在活塞构件(43)处于打开位置的情况下，套筒构件(39)中的横向流体开口(41)限定了第一流动区域，以及其中，在活塞构件(43)处于其至少一个部分打开位置的情况下，套筒构件(39)中的横向流体开口(41)限定了第二流动区域，所述第二流动区域小于所述第一流动区域。7.如权利要求1所述的方法，其中，活塞构件(43)能够通过调整处理流体在流体入口(37)处的流体压力而在关闭位置与打开位置之间进行调整。8.如权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个横向流体开口(41)的直径在远离流体入口(37)的方向上...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·L·克隆普斯玛，L·卢戈特迈尔，
申请(专利权)人：国际壳牌研究有限公司，
类型：
国别省市：