[发明专利]用于小装置的保护隔层

说明书

技术领域

本发明涉及小装置领域，如具有在恶劣环境条件下应用的传感器、致动器、流动控制装置、加热器、流体喷射器等。更具体地，本发明的目的在于提供一种适用于在恶劣环境条件下如浸没在油井流体中应用的小装置的保护隔层，例如，防止受到其性质为侵蚀和/或腐蚀的高压高温井下流体的浸渍。 

背景技术

油气储集层的开发和抽提包括关于地质地层中的流体的广泛数据的收集和分析。例如，地质地层中的油气储集层的经济评价包括地层流体的完全分析。同样地，开发和生产考虑的问题如用于油气储集层的生产方法、回收效率、以及生产系统的设计都依赖于对储集层的油气流体的性质和特性的初始和连续分析的精确性。地层分析和评价要求恒定地测量地层流体，以获得关于流体性质的数据。 

地层流体特性如密度、粘度、温度、压力、汽油比(GOR)、泡点等提供了分析储集层地层的性质和特点的方法。地层流体性质产量的测量可以了解地质地层的特点，如渗透性和流体特性。数据还提供了评价油气储集层的经济值的方法。 

典型地，在油井开发的勘探阶段期间获得地层流体样品，并在地面确定流体的热物理性质。然而，经常需要和/或理想地确定在油气储集层的压力和温度时的某些储集层流体的性质，如原油或盐水的密度和粘度。虽然在地面的流体样品的压力和温度可以调节到储集层中的条件，但有时很难在地面上获得与井下地层流体完全一致的流体样品的化学成分。 

已经发现，由于较轻油气的挥发性、固体的沉积、钻井液的污染等，造成在提取流体样品中出现各种变化。此外，从井眼中提取井下流体样品以及在地面在井下压力和温度条件下保持和处理提取的流体样品很昂贵， 因此，优选在地面获得和传递用于待分析的数据的井下的流体性质，从而显著地减少油气储集层的分析和评价的时间和成本。 

如根据井下流体分析的分析的、涉及储集层产量和优选法的答复结果典型地依赖于分析井下流体的极小样品，即通过相对低于典型地质地层中的油气储集层的10^-9的体积分析。此外，储集层中的地层流体的成分和特性在开发和提取油气储集层的同时经过变化。因此，优选通过在全部油井勘探和生产阶段频繁地进行井下测量而常规地监测地层流体的性质。 

与使用小测量和数据收集装置如微芯片传感器的惯常条件相比，典型地在油井勘探和生产工业中处理的油井流体为极恶劣的操作环境。例如，在生产油气储集层中的典型井下流体条件包括从50到175摄氏度或以上的井下温度、从100到2000巴的井下压力、500到1300kgm^-3范围内的密度、以及从0.1到1000mPas的粘度。 

作为其化学和成分性质的结果，油井流体在性质上倾向于侵蚀和腐蚀。由于布置油井设备的困难环境，设备必须可以经受住由于由如H₂S和CO₂、以及固体微粒(例如沙子)组成的腐蚀流体可能造成的剧烈冲击和腐蚀。参考文献为1990年9月3日出版的热和流体流动(Heat and FluidFlow)的第11卷#3的J.A.C.Humphrey的“受到固体微粒冲击的侵蚀中的流体运动的基础”(Fundamental of Fluid Motion in Erosion by Solid ParticleImpact，Int.J.)，用于讨论由固体微粒如流体中的沙子造成的侵蚀。 

此外，油气储集层流体倾向于复杂，并可能包含范围从沥青烯和蜡到甲烷的化学成分。油气流体的化学成分使蜡质材料沉积在井下仪器上具有明确的可能性，其经常造成仪器产生污垢。 

发明内容

在上述背景的结果，以及在油井勘探和生产领域中公知的其它因素中，申请人认识到，在井下条件下的应用中，需要可以承受完全暴露到油井流体的牢固的小装置。 

申请人进一步认识到，在石油的勘探和生产工业中，如果小装置适合用于避免不利的井下型条件，则小装置具有涉及到油气流体的评价和开发的许多区域中的应用前景。 

申请人注意到，目前，通常没有公知的适用于在石油工业中的高压-高温的恶劣环境下保护小装置的保护涂层或隔层。 

申请人发现了将产生适用于在如地层流体在或接近井下条件中侵蚀的恶劣环境下应用的牢固小装置的表面涂层和保护隔层。