[发明专利]用于在强化采油系统中调节注入压力的线性减压器

说明书

技术领域

本发明是用于在强化采油系统中调节注入井口中的注入压力的线性减压器。本发明的另一目的是实施上述线性减压器的强化采油系统。

背景技术

在石油开采工业中，初次生产通过使用油层压力获得石油。

在二次生产中，油层压力通过注入加压水被保持。

在20世纪70年代，开始使用利用聚合物的强化采油(EOR)，其中通过水溶性聚合物的添加使被注入的水具有粘性，以便通过物理效应加宽注入泡（injection bulb）、增加油层波及并在适当的位置采收更多的石油。所用的聚合物为：

或者天然的：黄原胶、瓜尔豆胶、纤维素衍生物，

或者合成的：聚丙烯酰胺、聚丙烯酸酯、聚乙烯吡咯烷酮等。

在实践中，在使用单个聚合物注入泵以不同的压力向几个井供给的场合，其必须同时：

以确定的速率（rate）泵送以便在所有的井中保持足够的压力，

减小某些井中的压力以不破裂它们，

使扭矩压力/速率适于所选的注入计划。

供给泵通常设定为最高压力超过井的压力20巴的压力。

每个井在其井口中包含称为节流器（choke）的减压阀，这允许控制进入每个井的注入压力和水流量。井的压力根据多个因素变化：对注入的反应、所注入溶液的盐度、过滤杂质的影响等。对每个井而言，所述节流器允许使用不同的调节器在任何时间将注入压力减小到期望压力。

就强化采油而言，主要的问题之一为聚合物由于节流器引起的期望压力的变化而经受机械降解（mechanical degradation），该变化一般对应于10-50巴的压降。随着聚合物降解，节流器显著降低将被注入的溶液粘度，因此限制采油。

由于在非牛顿系统中未被科学评估的减阻或减摩擦效应，所以对在溶液中的聚合物的机械降解进行的研究都是经验性的。

因此，能用于压力损失、流动、速度和降解的数字（figure）是非常不可比较的。

发现在活塞泵或隔膜泵的阀中的降解在3米每秒的速度时开始。

在具有有限精度的单个开口的，或者具有多个具有小直径孔的旋转开口（Cameron）的标准节流器中，降解开始得非常早，在5巴的压力差时开始，然而如上所提及的，它们最频繁在有10到50巴的压降下工作，尤其在海上应用中（参见图1）。因此，在变化的但显著的降解情况下调节流速，因为极高的减压力引起实际上会爆炸的气穴效应。

粘度的损失于是与通过节流器的压降和开口的直径直接有关。典型地，对于旋转节流器而言，降解大致线性上升直到20巴的压降为止，并且通过增加聚合物的浓度能被补偿。超过20巴，降解加速。

例如，具有40巴的压降的节流器使聚丙烯酰胺溶液的粘度平均降低50%。

在海上作业中，海底的节流器为若干注入器提供压力减少，有时超过50巴，这种现象变得极其重要。在内陆设施上，这个问题通常通过从中心聚合物溶解站单独向每个井供给而被解决。在这种情况下，聚合物在高浓度(5-20克/升)下被溶解并且在高压下通过容积泵注入到受控的水流中，从而注入到每个井中。节流器在聚合物注入之前被定位，于是聚合物被保护以避免机械降解。

溶解站可以：

被集中有在聚合物制备站制造的并通过管道被传输到每个井的水-聚合物混合物，

其也可被分配有环绕油层和注入器的两个水-聚合物回路和用于水的节流器，随后被分配有用于井的局部聚合物泵。

该两个方案在成本方面几乎是相当的。

已经被测试具有少许成功的第三种方案是循环注入。对于一组井，溶液每次被注入到单个井中，且循环进行。当注入完成后，压力逐渐减小，随后以低于破裂压力的压力在接下来的注入周期再次增加。这是复杂的且效率是低的。

因此，市场缺少即使以非常高的值减小压力也不使聚合物降解的装置。更准确地，目的是开发一种装置，该装置能相对于井压力的进展在高速下调节注入压力，而使聚合物无实质性降解，井压的变化如我们已经讨论过的那样取决于多种因素。

使用具有短长度(6-12米)的管和减小了的分段进行测试。虽然如此，仍旧观察到粘度的下降，意味着超过几巴的压降时，该系统不能在商业上应用。

发明内容

申请人已确定能够减小压力而不明显影响聚合物的粘度，并且尽管在高的注入速度，这在使用时也用大于100米的长度的管，具体为从大约100米到500米。