用于使用聚合物控制辅助石油采收的注入压力的装置的制作方法

文档序号:17723644发布日期:2019-05-22 02:21阅读:195来源:国知局
用于使用聚合物控制辅助石油采收的注入压力的装置的制作方法

在油田作业建设期间,生产可以区分为几个阶段:

首先,基于油田的内部压力而出油,通常内部压力会迅速降低;

之后,注入水(注水法)维持压力直到生产井中油/水浓度达到2%至5%。此时,注水的成本使得石油的成本失去竞争力;

之后,通过各种方式增强石油采收。

其中一种方法为注入聚合物的粘性溶液,特别是聚丙烯酰胺,以调动油田的更大容积。

这种方法在1973年的第一次石油危机中工业化。

然而,注射的聚丙烯酰胺对分子量的机械和化学劣化敏感,需要精确的处理以保持它们的有效性。

通常,聚合物为粉末形式,其以相当高的浓度溶解在水中,以减小熟化容器(即溶解容器)的尺寸。实际上,这些粉末的溶解时间约为1小时。这些溶液的浓度为10至20克/升,具有高粘度(1000至10000cps)。

为了使用,必须将该储备溶液稀释至1至3克/升以进行注入。为了使注入压力适应于特定的油井的压力,使用各种方法来防止由急剧压降引起的机械劣化。

第一种为每口井安装一个计量泵,并将储备溶液送到每口井的顶部,以便用注入水稀释溶液。

第二种为稀释溶解平台上的储备溶液,并通过单独的管道将该稀释的溶液送入每口井中。

第三种为用所有的注入水完全稀释储备溶液,并使用注水管线。

这种方法要求的投资最低。

在这种情况下,水泵将被设置为高于具有最高压力的井的压力,并且必须降低其它井上的压力;这通常会导致随着压力差增大而增大的劣化。

为了防止这种劣化,会使用特定的减压器,并且减压器不应使得聚合物劣化。

有几种可行的方法:

通过长的、校准的管降低压力,该管允许高达60至100巴的压降,取决于速度和管的长度,并具有小于5%或10%的劣化(文献us2012/0292029)。

最佳的速度在10米/秒的数量级上。通常,可以产生每10米1巴或每500米50巴的压降。根据这个专利,压降可通过将管切割成可被供给或旁路的各种长度来调节。

通过带有盖的管的涡流效应减少压力,其盖用于产生涡流效应。

文献us4782847利用了产生压降高达5巴的压力差而不产生劣化的固定帽,以及调节针型阀,并且该调节针型阀也通过涡流效应工作并且允许根据开度从0到5巴变化而劣化最小。

通过多个针型阀(或其他阀)通过涡流效应降低压力,针型阀(或其他阀)可各自产生约5巴的压降且具有较小的劣化(文献us2016/0168954)。

使用10个阀,可以产生50巴的压降。阀头可配备串联的液压马达,通过单次调节即可在所有阀上实现相同的开度。

这些系统中,第一系统较麻烦,第二系统不是非常可缩放的,并且第三系统相当昂贵。

石油公司的需求是具有大约50巴的最大压降,且几乎没有劣化,其中每个井大约调节10巴,以及能够用简单、便宜的装置供给井使得其压力随时间变化。

这种设备因此必须具有灵活性并易于操作。



技术实现要素:

所提出的解决方案如下:

通过至少一个阀,优选两个阀来实现对每个减压器的调节,每个阀产生高达5巴的压降而不会使聚合物显著劣化;

线性管,其中插入了可变数量的涡流模块,该线性管由具有产生对应于5巴的涡流效应的限制的一段内管组成(图1和2)。

本发明的一个目的在于提供一种用于控制油井中聚合物水溶液的注入压力的装置,装置由下列组成:

至少一个压力调节阀,阀允许的最大压降为每个阀5巴且实际地没有机械劣化,该一个或多个阀成直线连接;和

包含涡流模块的管,每个涡流模块产生5巴的最大压降且实际地没有机械劣化,

涡流模块为管的一部分,在涡流模块的一端通过有穿孔的盖封闭,并且涡流模块能够插入管中;

该装置的目的在于能够将压力减少到100巴并且总机械劣化小于10%。

“机械劣化”理解为指注入井中的溶液中的聚合物的劣化,其通过溶液在通过压力调节装置之后的粘度降低来测量。

优选地,盖上的孔的直径在10mm至25mm之间。阀为针型阀,然而其他类型的阀也可以使用。孔优选地位于中心位置。

每个涡流模块都可以被定位成以使得该孔处于流动的下游或上游。优选地,涡流模块都定位在与聚合物水溶液流下游的孔相同的方向上。

这些模块的最大优点是它们的极端模块性。油井中的最大注入通常需要相对于减压器的2英寸(约50mm)管。

因此,可以使用内径50mm的模块和两个2英寸的针型阀。50mm的直径由涡流模块的内部给出,涡流模块的内部对于允许5巴的压降的通道将具有必要的限制。限制可以为10mm至25mm,同时维持涡流模块的外径。每个模块优选的具有10cm至20cm的长度。

本领域技术人员可以根据需要或使用来开发这些原理。例如,这些模块将能够由与10cm管的段联接的穿孔垫圈构成。

优选地,管包含4至20个涡流模块。这使得获取从20巴(4个模块)到100巴(20个模块)的压降成为可能。

涡流模块能够插入管中。优选地,涡流模块的外径略小于可拆卸的管的内径。优选地,其比管的内径小1mm。

压力调节阀可以定位在包含有涡流模块的管的上游或下游。管的内径在1.27cm(1/2英寸)至10.16cm(4英寸)之间,优选地在1.27cm(1/2英寸)至7.62cm(3英寸)

在井上的流速非常大的情况下,也可以非常快地将所有模块改变为具有更小或更大的孔,以使压降适应于预期流速。

另外,这种设备可以用于海底注入,其中两个调节阀可以通过液压马达从地面控制,并且管本身通过快速连接来附件,以使得能够相当容易地拆卸、改变模块的数量和重新附接。

同样地,可以安装一个或多个阀以限制或展开控制范围。

本发明的目的也在于提供一种在增强的石油采收方法中,采用根据本发明装置,根据油井的压力调节聚合物水溶液的注入压力的方法。在阀或涡流模块中产生的所述压降最大为5巴,优选地在1至5巴之间。

附图说明

通过附图支持的以下实施例,本发明和由此产生的益处将变得清楚。

图1为可以与主管道成直线连接的压力调整装置的示意图。该设备依次包括两个各自能够最大压降5巴的阀(1)、两个用于监测压力的压力计(2)和包含10个涡流模块(4)的可拆卸管(3),每个模块允许最大压降5巴。总之,该设备能够将压力调节最多60巴。

图2为可拆卸模块(3)的一部分的示意图,其内径为60mm且保护两个涡流模块(4),其中模块的长度为100mm,外径为59mm,每个模块具有直径为14mm的中心孔。

具体实施方式

示例:

用160巴的水泵向四口井供水,其中聚合物通过泵送以500ppm的剂量与三缸泵混合并在水泵之后注入。

每口井的流速固定在19m3/小时,通过用电磁流量计测量。

减压器的结构包括:

两个带压力表的2英寸针型阀,可在1到5巴的压降之间进行调节;和

内径为60mm的管,可容纳外径为59毫米、内径为50毫米的模块。盖通过14mm的通道穿孔以生成对于19m3/小时的5巴的压降的涡流效应。

对于130巴的井,管中放置有5个模块,并且压力可以通过两个阀从125巴调节到135巴。

对于125巴的井,管中放置有6个模块,并且压力可以从120巴调节到130巴。

对于120巴的井,管中放置有7个模块,并且压力可以从115巴调节到125巴。

对于110巴的井,管中放置有9个模块,使得压力可以从105巴调节到115巴。

与前面的测试一样,即使在压力差为50巴的情况下,所记录的劣化也小于5%。

在井经受的压力随着时间增加的情况下(这是常有的情况),管可以被拆卸并且模块可以被移除,这是一种简单的操作。

这种简单、紧凑且成本低的系统符合了石油生产商目前的需要。

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