CN105051319B - 流体注入系统和方法 - Google Patents

Abstract

将流体注入井中的系统，具有连接到生产树(2)顶部处的芯轴(6)上的流体供应管线(22)。该系统被设置为，系统的所有部件都封装在一起，并在一起运行中进入到生产树(2)中。生产树(2)被设计为对从芯轴(6)行进到树(2)中的生产孔(4)且继而行进到井的生产管中的流体提供通路。

Description

流体注入系统和方法

背景技术

技术领域

本发明大体上涉及将流体注入到油气井中。特别地，本发明涉及通过在生产树中的芯轴中注入流体而将流体通过安装在井上的生产树输送到井里。

相关技术的说明

在相同的井中生产油气可导致烃源岩层中物质以及油田工艺流体中存在的物质，比如，海水物质，之间的接触。这种接触会导致堵住储层的“垢”或者盐的形成，并导致防止储层中的烃进入到井中。相应地，阻垢剂有时候被引入井中来控制或者防止垢沉淀。在某些情况下，阻垢剂可结合压裂处理，其目的在于压裂储层并便于烃释放到井中。

用于防止结垢和引起压裂的流体(此后称之为垢挤压流体或者就称为流体)通常通过连接到井的生产树的阻塞部引入井中。从阻塞部开始，流体可进入到树的生产孔中，井的生产管中，并最后到达在需要除垢/压裂的储层中。然而，与通过生产树上的阻塞部引入流体相关的问题是存在的。

比如，当流体通过阻塞部而引入的时候，会减少或者消除阻塞部执行其他功能的能力例如管理井之中的压力。此外，通过阻塞部加入流体需要特定的阻塞部插入件，其适于与输送流体的载置模块相面接。改造阻塞部以接受特定的阻塞部插入件可以是需要多个步骤的复杂工艺。这些步骤包括运行引导杆、运行遥控组件更换(RCR)工具来移除任意旧的阻塞部插入件、运行RCR工具来插入特定阻塞部插入件，运行垢挤压模块，注入垢挤压流体，恢复模块，以及压盖垢挤压适配器。

相应地，需要有解决现有技术中缺陷的流体注入系统和工艺。

发明内容

本文公开了一种流体注入系统，其中流体并不被注入到生产树的阻塞部中，而是直接注入树顶部的芯轴中。在生产树中提供了通路来使得流体从芯轴行进到树中的生产孔中，继而进入到井的生产管中。

还在本文中公开了通过直接将液体注入到安装到井上的生产树处的芯轴之中而将流体注入到井中的工艺。该工艺包括利用连接器将流体供应管线附接到生产树的芯轴。在一个实施方式中，所有的部件必须将流体供应管线连接到芯轴，并控制流体流流经流体供应管线，所有的部件被包在一个封装中，这样流体注入系统的安装仅需要一次来输送封装以及在生产树上安装系统的部件。

附图说明

在阅读了下面非限定性实施例的详细描述和研究附图的情况下能更好地理解本发明，其中：

图1为生产树的示例实施方式的示意性侧面截面图，该生产树具有从生产树的顶部处的芯轴通往树中的生产孔的流动路径；以及

图2为流体注入系统的示例实施方式的示意性侧面截面图，该系统布置并设计为将流体输送到生产树的顶部处的芯轴。

具体实施方式

本发明的系统和方法将参考附图进行更为完全的说明，其中示出了示例性实施方式，且其中相同的附图标记表示相同的元件。本发明的主题，然而，可以以很多种不同的形式来体现，并不应被理解为对所示实施方式的限制；而是，这些方式被提供为，使得本发明透彻且完整，并对本领域技术人员来说完全传递了本发明的范围。

应该理解的是，本发明的主题不限于所示出的和所描述的确定细节或者实施方式，改进和等同方式对本领域技术人员来说是显而易见的。在附图和说明书中，公开了本发明的展示性实施方式，且尽管采用了特定的术语，它们但仅是作为一般和说明性使用，而非用作限定。

参考图1，示出了根据本发明一个可能实施方式的生产树2的示意侧面横截面图。生产树2具有生产孔4，其与下端流体联通并被配置为在下端连接到井的生产管(未示出)。生产树2也在上端包括有芯轴6。流体端口8提供了穿过芯轴6到达穿过环形接入阀10的环形翼块的通路，并从环形接入阀10到达转换端口12。环形主阀14将转换端口12与位于环形主阀14下方的环形部分分开。

转换端口12提供了从环形翼块到穿过转换阀16的生产翼块的通路。转换端口12在生产翼形阀18和生产主阀20之间的位置处与生产孔4相交。生产翼形阀18将转换端口12从生产翼形阀18的生产孔上游部分分开。本文所公开的每一种阀可通过已知方法控制。比如，阀可液压控制。可替换地，阀可以机械或者电控制。

图1所示的生产树配置的一个优势在于，流体，比如，垢挤压流体，可通过生产树2的芯轴6直接引入到生产孔4中。这种通过芯轴6直接注入之所以有利的原因是，其消除了需要通过阻塞部来引入流体的需要。这可以使得阻塞部可以用于其他目的，例如，控制井中的压力。通过芯轴6直接把流体注入到生产树而不是通过阻塞部引入的另一个优势在于，当连接流体管线的时候，其比阻塞部来说更容易将连接器(下方会详细说明)载置到芯轴上。

图2示出了根据本发明实施方式的流体注入系统其示意侧面截面图，流体通过位于生产树2顶部的芯轴6引入到生产树2中。如可见那样，流体可通过流体供应管线22引入到流体注入系统中，该管线将流体注入系统与在另一个位置(未示出)处比如海表面处的流体源连接。流体供应管线22通过连接器24与生产树2连通。在示例性实施方式中，连接器24为环形，并在内圆周上包括夹子(未示出)，该内圆周选择性地附接到生产树2的芯轴6的外圆周上。在一个实施例中，连接器24可以是MDH4连接器。连接器24可选择地适于与不同功能的封装一起使用。此外，不同连接器可用于将流体供应管线22连接到不同类型的生产树。比如，尽管图1所示生产树是水平树，但是本发明的流体注入系统也可以与具有竖直构造的树一起使用。

如图2所示，流体供应管线22可包括控制流经流体供应管线22的流体流的一个或更多阀。比如，流体供应管线22可包括隔离阀26和/或止回阀28。此外，流体注入系统可基于生产树2的类型和结构而包括额外的部件。比如，如果生产树在芯轴6顶部具有塞30，系统可包括比如在美国专利No.7240736和6968902中公开的塞移除工具32。同样，远程操作车辆(ROV)载体34可包括在系统中。此外，流体注入系统可包括安全装置，比如，紧急快速切断器36，以保证可靠的切断。

图2所示的流体注入系统的一个优势在于所有的必要结构(如，供应管线22，隔离阀26，止回阀28，紧急快速切断36，ROV载体34，塞移除工具32，以及连接器24)可以在一次行程中放置，仅进行连接器的一次载置和锁定。因此，图2系统的安装比起很多需要分别运行多个部分和工具从而将流体供应管线连接到生产树的已知系统的安装来说更快速且更经济有效。

通过图1和2所示的生产树2和流体注入系统的结构，通过系统引入的流体的流动路径如下：首先，流体从流体源通过流体供应管线22行进到连接器24。然后流体通过流体端口8行进通过连接器24以及芯轴6。环形接入阀10打开，环形主阀14闭合，这样流体行进通过环形接入阀10并进入转换端口12。此后，随着转换阀16打开，生产接入阀18闭合，且生产主阀20打开，流体行进通过转换阀16和生产主阀20进入生产孔4。因此，流体通过芯轴6进入到生产树2中，并最终进入生产孔4。流体从生产孔4行进到井的生产管中。

本发明的另一个实施方式包括通过将流体引入生产树顶部的芯轴而将流体注入到井的生产管中的方法。首先，生产树定位在井的顶部，这样树的生产孔与井中的生产管处于流体连通。在一个实施方式中，生产树被设计为参考图1的所述说明，流动路径在树顶部的芯轴以及树的生产孔之间。流体供应管线，如参照图2在上面所描述的那样，被附接到生产树的芯轴上。此后，流体通过芯轴注入，注入到树的生产管中，并继而从树流入到井的生产管中。在一个实施方式中，液体可以为垢挤压液体，而其他类型的流体也可以通过相同的方法引入。

虽然本发明已经以其仅仅一些形式来进行显示和说明，但是对本领域技术人员来说应该清楚的是其不局限于此，而是可在不偏离本发明的范围的情况下作出各种改变。比如，除了上述特别被讨论的生产树的部件之外，其他已知树部件也可以包含在树中。比如，树可包括阻塞部，阀的液压或者电控制管线等。同样地，这个系统可以与其他深水封装形成一体。此外，应该理解的是，上面公开的实施方式仅仅是原理的说明，以及本发明的应用。相应地，可对说明性实施方式做出大量改变，且在没有偏离由权利要求书所限定出的本发明的精神和范围的情况下可以设计出一些其他布置。

Claims (16)

1.一种用于将流体注入到井中的系统，其包括：

生产树(2)，所述生产树在其顶部具有芯轴(6)并附接到具有生产管的井的顶部，所述芯轴具有穿过其中的芯轴孔，所述生产树(2)具有生产出口通路，所述生产出口通路布置并设计为与所述井的所述生产管处于流体连通；

位于所述生产出口通路内的生产翼形阀(18)，其用于选择性地开启和关闭所述生产出口通路；

从芯轴端口延伸的环形接入通路；

用于开启和关闭所述环形接入通路的环形接入阀；

转换端口，其一端与所述环形接入通路相交，另一端与所述生产出口通路相交；

转换阀(16)，其用于选择性地开启和关闭所述转换端口；以及

流体供应管线(22)，附接到所述生产树(2)的所述芯轴(6)上，当流体注入时，所述流体供应管线通过从所述生产树(2)的顶部的所述芯轴孔穿过所述环形接入通路和与转换端口连通的生产出口通路与生产孔(4)处于流体连通。

2.根据权利要求1所述的系统，进一步包括：

连接器(24)，定位在流体供应管线(22)和芯轴(6)之间并与两者附接。

3.根据权利要求2所述的系统，其中流体供应管线(22)通过延伸穿过所述连接器的至少一个流体供应端口连接到生产树的生产出口通路，且其中所述流体供应管线具有定位在其中的至少一个阀。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述生产树在生产模式下，所述生产翼形阀(18)开启，所述转换阀关闭，所述生产出口通路与所述生产管流体相通。

5.根据权利要求3所述的系统，其中所述至少一个阀选自由隔离阀(26)和止回阀(28)构成的组。

6.根据权利要求1所述的系统，进一步包括：

附接到流体供应管线(22)的紧急快速切断装置(36)。

7.根据权利要求1所述的系统，其中生产树(2)是水平树或竖直树。

8.根据权利要求1所述的系统，其中所述芯轴包括围绕芯轴轴孔轴线延伸的筒状侧壁，且所述环形接入通路的至少一部分在所述侧壁内延伸。

9.一种垢挤压注入系统，其包括：

生产树(2)，包括

具有芯轴(6)的第一端，所述芯轴包括芯轴孔以及围绕芯轴孔的外部轮廓；

具有生产孔的第二端，所述生产孔附接到井内，且所述井具有生产管和围绕生产管的环形部分；

从芯轴端口延伸到所述环形部分的环形接入通路；

位于环形接入通路的环形接入阀，所述环形接入阀位于所述芯轴端口和管道环形主阀之间；

通往所述生产管的生产出口通路；

位于所述生产出口通路内的生产翼形阀(18)，其用于选择性地开启和关闭所述生产出口通路；

转换端口，其一端与所述环形接入通路相交，另一端与所述生产出口通路相交；

转换阀(16)，其用于选择性地开启和关闭所述转换端口；

连接到所述芯轴的外部轮廓的连接器；以及

垢挤压供给管线(22)，其附接到所述连接器，这样垢挤压供给管线(22)与所述芯轴(6)的所述芯轴孔处于流体连通；

其中所述生产树(2)具有注入模式和生产模式，

在注入模式时，所述环形接入阀打开，管道环形主阀关闭，转换阀打开，生产翼形阀关闭，从而形成经由芯轴孔、芯轴端口、环形接入通路、转换端口和生产出口通路一部分使垢挤压供给管线与所述生产管相通的流体路径；

在生产模式时，所述环形接入阀关闭，生产翼形阀打开，转换阀关闭，从而形成与所述生产管连通的流体路径。

10.根据权利要求9所述的系统，其中所述环形接入通路的一部分在所述芯轴的侧壁内向下延伸。

11.根据权利要求9所述的系统，其中垢挤压供给管线(22)包括位于生产树(2)的上游的至少一个阀(26，28)。

12.根据权利要求9所述的系统，进一步包括：附接到垢挤压供应管线(22)的紧急快速切断装置(36)。

13.根据权利要求9所述的系统，其中生产树(2)为水平树。

14.根据权利要求9所述的系统，其中生产树(2)为竖直树。

15.一种用于将流体注入井中的方法，包括：

提供生产树，所述生产树包括具有芯轴孔的芯轴、生产出口通路、位于生产出口通路内的生产翼形阀、通往芯轴端口(8)的环形接入通路、位于所述环形接入通路内的环形接入阀以及转换端口，其中所述转换端口具有接合所述环形接入通路的端以及结合生产出口通路的另一端；

将生产树(2)连接到井，这样生产树(2)的生产出口通路与井中的生产管处于流体连通；

将流体供应管线(22)连接到所述生产树(2)的芯轴(6)；

打开所述环形接入阀(10)且关闭所述生产翼形阀(18)，通过所述生产树(2)的所述芯轴(6)，提供从流体供应管线(22)进入所述芯轴孔，穿过所述芯轴端口、所述环形接入通路以及转换端口到生产树(2)的生产出口通路的注入模式的流体路径；

在所述注入模式下，通过流体供应管线(22)将流体注入到所述生产树(2)的生产出口通路中，并注入到井的生产管中；以及

关闭所述环形接入阀且开启所述生产翼形阀，提供从所述生产管到所述生产翼形阀的生产模式流体路径。

16.根据权利要求15所述的方法，进一步包括：

在围绕生产管的环形部分和所述转换端口之间提供环形主阀(14)，且在注入模式时，关闭所述环形主阀。