[发明专利]用于井下化学品注入应用的高温高压密封

说明书

一种注入系统，包括流体控制构件和往复构件；其中所述流体控制构件被构造成响应于施加压缩力而与所述往复构件形成碳复合材料‑金属密封；所述碳复合材料包含碳和含有以下一者或多者的粘结剂：SiO₂、Si、B、B₂O₃、填充金属或所述填充金属的合金，并且所述填充金属包含以下一者或多者：铝、铜、钛、镍、钨、铬、铁、锰、锆、铪、钒、铌、钼、锡、铋、锑、铅、镉或硒。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年5月26日提交的美国申请No.15/164969的权益，该申请通过引用整体并入本文。

背景技术

随着近海运营商进入更深的水域并使用更复杂的井架构开发更成熟的油气田，越来越需要井下注入化学品来应对诸如井眼内的结垢或沥青质沉淀等挑战。通常，化学品经由包括注入止回阀的化学品注入系统注入。由于注入阀通常安装在井内的深处，因此它们经常承受高温高压。注入阀还暴露于具有不同化学和物理特性的各种化学品。这些恶劣的工作条件可能导致具有由聚合物材料制成的密封的注入阀的泄漏或完全失效，因为聚合物材料可能在高温下失去其机械强度、具有低的耐磨性/抗冲击性或对注入流体具有不良的化学稳定性。因此，本领域可接受具有良好耐压性、耐热性和耐化学性的替代性注入阀。

发明内容

一种注入系统包括流量控制构件和往复构件；其中流体控制构件被构造成响应于施加压缩力而与往复构件形成碳复合材料-金属密封。

一种注入化学组合物的方法包括在足以使流量控制构件与往复构件脱离的压力下注入化学组合物，使得化学组合物流过往复构件；减小或消除化学组合物的压力；使流量控制构件与往复构件接合以形成碳复合材料-金属密封。

上述注入阀系统和方法中的碳复合材料包含碳和含有以下一者或多者的粘结剂：SiO₂、Si、B、B₂O₃、填充金属或填充金属的合金，并且所述填充金属包含以下一者或多者：铝、铜、钛、镍、钨、铬、铁、锰、锆、铪、钒、铌、钼、锡、铋、锑、铅、镉或硒。

附图说明

以下描述无论如何都不应被视为限制性的。参考附图，相似元件编号相似：

图1描绘了根据示例性实施方案的处于闭合位置的注入系统的局部剖视图；

图2描绘了图1的处于打开位置的注入系统的局部剖视图；

图3描绘了根据示例性实施方案的注入系统的局部剖视图；

图4描绘了根据另一示例性实施方案的处于闭合位置的注入系统的局部剖视图；

图5描绘了图4的处于打开位置的注入系统的局部剖视图；

图6描绘了根据又一示例性实施方案的注入系统的局部侧视图；

图7描绘了根据又一示例性实施方案的注入系统的局部侧视图；

图8是应力循环试验前的碳复合材料样品和增强碳复合材料样品的照片图像；

图9是图8的在应力循环试验后的碳复合材料样品和增强碳复合材料样品的照片图像；以及

图10显示了应力循环试验的条件。

具体实施方式

本公开提供了具有改善的机械强度和耐化学性的注入系统。与含有弹性体材料的注入系统相比，本文公开的注入系统即使在高压高温环境中使用时也可具有延长的寿命。

一种注入系统包括流体控制构件和往复构件；其中流体控制构件被构造成响应于施加压缩力而与往复构件形成碳复合材料-金属密封。任选地，流量控制构件还可以与往复构件形成金属-金属密封。