AT525683A1

AT525683A1 - Method and production arrangement for producing a fluid from a well

Info

Publication number: AT525683A1
Application number: ATA50919/2021A
Authority: AT
Original assignee: Hoerbiger Wien Gmbh
Priority date: 2021-11-17
Filing date: 2021-11-17
Publication date: 2023-06-15
Also published as: AR127701A1; WO2023088857A1

Abstract

Um die Förderung eines Fluids an einem Bohrloch (2) zu verbessern ist vorgesehen, dass mittels einer Förderpumpe (9) das Fluid aus dem Bohrloch (2) mit einer Förderleistung nach oben fördert und mit einem Kompressor (14) mit einer Fördermengenregelung Gas mit einer Fördermenge aus einem Zwischenraum (8) zwischen der Innenverrohrung (4) und der Außenverrohrung (5) fördert, wobei mit einer Messeinheit (21) am Bohrloch (2) ein Flüssigkeitsspiegel (F) im Bohrloch (2) erfasst wird, dass eine Steuereinheit (20) den Pumpantrieb (13) in Abhängigkeit vom erfassten Flüssigkeitsspiegel (F) ansteuert, um über die Förderleistung einen vorgegebenen Soll-Flüssigkeitsspiegel im Bohrloch (2) einzustellen, und dass die Steuereinheit (20) die Fördermenge des Kompressors (14) in Abhängigkeit vom erfassten Flüssigkeitsspiegel (F) einstellt, um den vorgegebenen Soll-Flüssigkeitsspiegel aufrecht zu erhalten.In order to improve the delivery of a fluid at a well (2), a delivery pump (9) is used to deliver the fluid upwards from the well (2) at a delivery rate and a compressor (14) with a delivery rate control for gas with a Delivery rate from an intermediate space (8) between the inner casing (4) and the outer casing (5), with a measuring unit (21) on the borehole (2) detecting a liquid level (F) in the borehole (2), that a control unit ( 20) controls the pump drive (13) as a function of the detected liquid level (F) in order to set a specified target liquid level in the borehole (2) via the delivery rate, and that the control unit (20) adjusts the delivery rate of the compressor (14) as a function of the sensed liquid level (F) adjusts to maintain the predetermined target liquid level.

Description

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Verfahren und Förderanordnung zum Fördern eines Fluids aus einem Bohrloch Method and production arrangement for producing a fluid from a well

Die gegenständliche Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fördern eines Fluids aus einem Bohrloch mittels einer Förderpumpe, die von einem Pumpantrieb angetrieben wird, wobei die Förderpumpe das Fluid in einer im Bohrloch angeordneten Innenverrohrung aus dem Bohrloch nach oben fördert, wobei mit einer Messeinheit am Bohrloch ein Flüssigkeitsspiegel im Bohrloch erfasst wird und eine Steuereinheit den Pumpantrieb in Abhängigkeit vom erfassten Flüssigkeitsspiegel ansteuert, um einen vorgegebenen Soll-Flüssigkeitsspiegel im Bohrloch einzustellen, wobei die Innenverrohrung im Bohrloch in einer Außenverrohrung angeordnet ist und mit einem Kompressor mit einer Fördermengenregelung Gas mit einer Fördermenge aus einem Zwischenraum zwischen der Innenverrohrung und der Außenverrohrung fördert. Die Erfindung betrifft auch eine Förderanordnung zur Umsetzung The present invention relates to a method for conveying a fluid from a borehole by means of a conveying pump which is driven by a pump drive, the conveying pump conveying the fluid upwards out of the borehole in an inner casing arranged in the borehole, with a measuring unit on the borehole measuring a liquid level is detected in the borehole and a control unit controls the pump drive as a function of the detected liquid level in order to set a predetermined setpoint liquid level in the borehole, the inner casing being arranged in the borehole in an outer casing and having a compressor with a flow rate control for gas with a flow rate from an intermediate space promotes between the inner casing and the outer casing. The invention also relates to a transfer conveyor assembly

des Verfahrens zum Fördern eines Fluids aus einem Bohrloch. the method of producing a fluid from a well.

Zur Förderung eines Fluids, wie beispielsweise Erdöl, aus einer Bohrung, wird üblicherweise in die Bohrung eine Verrohrung angeordnet. Diese besteht häufig aus einem Innenrohr und einem Außenrohr. Über das Innenrohr wird das Fluid mit einer Förderpumpe an die Oberfläche gefördert. Das Innenrohr ist beim Fördern mit dem Fluid gefüllt. Zwischen dem Außenrohr oder der Bohrung und dem Innenrohr ist ein hohlzylinderförmiger Zwischenraum ausgebildet. Dieser Zwischenraum ist am Grund der Bohrung mit dem Innenrohr verbunden und dient auch dem Druckausgleich in der Bohrung. Das zu fördernde Fluid strömt aus dem angebohrten Fluidreservoir in den Zwischenraum und kann von dort über das Innenrohr entnommen werden. Im Zwischenraum stellt sich in Abhängigkeit von der Förderrate der Förderpumpe und Zuströmrate von Fluid aus dem Fluidreservoir in die Bohrung ein Flüssigkeitsspiegel in der Bohrung, konkret im Zwischenraum ein. Aus der EP 2 169 179 B1 ist bereits ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt, um den Flüssigkeitsspiegel in einem Bohrloch anhand von akustischen Signalen zu bestimmen. Aus der WO 2016/124596 A1 ist es bekannt eine Förderpumpe zum Fördern eines Fluids aus einem Bohrloch anhand des In order to produce a fluid, such as petroleum, from a well, casing is usually placed in the well. This often consists of an inner tube and an outer tube. The fluid is pumped to the surface via the inner tube with a feed pump. The inner tube is filled with the fluid during delivery. A hollow-cylindrical intermediate space is formed between the outer tube or the bore and the inner tube. This intermediate space is connected to the inner tube at the bottom of the bore and also serves to equalize the pressure in the bore. The fluid to be pumped flows out of the drilled fluid reservoir into the intermediate space and can be removed from there via the inner tube. Depending on the delivery rate of the feed pump and the inflow rate of fluid from the fluid reservoir into the bore, a liquid level is established in the bore, specifically in the space. A method and a device are already known from EP 2 169 179 B1 for determining the liquid level in a borehole using acoustic signals. From WO 2016/124596 A1 it is known a feed pump for feeding a fluid from a borehole using the

bestimmten Flüssigkeitsspiegels zu betreiben. certain liquid level to operate.

Der Flüssigkeitsspiegel im Bohrloch wird auch vom Gegendruck der Gassäule im Zwischenraum über dem Flüssigkeitsspiegel beeinflusst. Durch die Förderung des Fluid gelangen durch das Ausgasen von im Fluid gelöstem Gas auch gasförmige Anteile aus dem Fluid in den Zwischenraum, die sich oberhalb des Flüssigkeitsspiegels sammeln. Dadurch kann der Gasdruck im Zwischenraum ansteigen, wodurch der Flüssigkeitsspiegel aufgrund des sich aufbauenden Gegendrucks sinken kann, weil die Zuströmrate des Fluids in die Bohrung aufgrund des Gegendrucks sinkt. Steigt der Gasdruck zu stark an, besteht auch die Gefahr, dass Gas mit der Förderpumpe angesaugt wird, was die Förderung beeinträchtigen The liquid level in the well is also affected by the back pressure of the gas column in the space above the liquid level. Due to the pumping of the fluid, gaseous components from the fluid also get into the intermediate space due to the outgassing of gas dissolved in the fluid, and these components collect above the liquid level. As a result, the gas pressure in the intermediate space can increase, as a result of which the liquid level can drop due to the back pressure that builds up, because the inflow rate of the fluid into the bore decreases due to the back pressure. If the gas pressure rises too much, there is also a risk that gas will be sucked in by the feed pump, which will impair the feed

kann und Förderpumpe beschädigen kann. Es ist auch bekannt, dass die Förderrate nicht zu and can damage the feed pump. It is also known that the delivery rate is not too

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hoch sein darf, sodass der Druck im Zwischenraum unterhalb des Entgasungsdrucks des Fluids abfällt, weil dann im Fluidreservoir Gas in Form von Gasblasen freigesetzt werden kann, die die Durchlässigkeit für Fluid im Fluidreservoir herabsetzen können, wodurch die Zuströmrate sinkt. Dieser Effekt kann irreversibel sein und sollte daher jedenfalls vermieden may be high, so that the pressure in the intermediate space falls below the degassing pressure of the fluid, because gas can then be released in the form of gas bubbles in the fluid reservoir, which can reduce the permeability for fluid in the fluid reservoir, thereby reducing the inflow rate. This effect can be irreversible and should therefore be avoided in any case

werden. become.

Um das Problem des Gegendrucks im Zwischenraum aufgrund der Gassäule oberhalb des To solve the problem of back pressure in the gap due to the gas column above the

Flüssigkeitsspiegels zu beheben, sind bereits verschiedene Ansätze bekannt. To fix the liquid level, various approaches are already known.

Im einfachsten Fall wurde das Gas im Zwischenraum einfach in die Atmosphäre entlüftet, was aber aus offensichtlichen Gründen des Umweltschutzes unerwünscht ist. Auch ein Abfackeln des Gases aus dem Zwischenraum ist eine Möglichkeit, was aber aus den gleichen Gründen problematisch ist. In beiden Fällen geht dieses Gas auch verloren, was die In the simplest case, the gas in the gap was simply vented to atmosphere, which is undesirable for obvious environmental reasons. Flaring the gas from the intermediate space is also a possibility, but this is problematic for the same reasons. In both cases, this gas is also lost, which is what the

Wirtschaftlichkeit der Bohrung verringern kann. can reduce the economics of drilling.

Es sind auch schon Anordnungen bekannt geworden, in denen das Gas im Zwischenraum aktiv mit Kompressoren gefördert wird. Das geförderte Gas kann dann in geeigneter Weise weiterverarbeitet oder weitergefördert werden. Oftmals wurde ein Kompressor hierfür einfach mit dem Antrieb der Förderpumpe gekoppelt, womit der Kompressor nicht regelbar war. Die Fördermenge des Kompressors konnte daher nicht kontrolliert werden und damit auch nicht Arrangements have also become known in which the gas in the intermediate space is actively conveyed with compressors. The extracted gas can then be further processed or extracted in a suitable manner. For this purpose, a compressor was often simply coupled to the drive of the feed pump, which meant that the compressor could not be controlled. The flow rate of the compressor could therefore not be controlled and therefore not

der Druck im Zwischenraum. the pressure in the space.

Daher sind auch schon separat angetriebene und gesteuerte Kompressoren zur Förderung des Gases im Zwischenraum bekannt geworden, beispielsweise aus US 2018/0334894 A1 oder MX 272 768 B. Bei diesen Ausführungen wird der Druck im Zwischenraum an der Oberfläche gemessen und der Kompressor anhand des an der Oberfläche gemessenen Drucks gesteuert. Es hat sich aber gezeigt, dass der Druck an der Oberfläche die Drucksituation in der Bohrung, insbesondere in der Flüssigkeitssäule im Bohrloch, und die Lage des Flüssigkeitsspiegels im Bohrloch nur unzureichend wiedergibt. Durch die Regelung des Kompressors mit dem Druck im Zwischenraum an der Oberfläche kann nicht sicher verhindert werden, dass der Flüssigkeitsspiegel zu stark ansteigt oder zu stark absinkt oder dass der Entgasungsdruck unterschritten wird, mit den oben erwähnten möglichen Therefore, separately driven and controlled compressors for pumping the gas in the space are already known, for example from US 2018/0334894 A1 or MX 272 768 B. In these designs, the pressure in the space is measured on the surface and the compressor based on the Surface measured pressure controlled. However, it has been shown that the pressure at the surface reflects the pressure situation in the borehole, in particular in the liquid column in the borehole, and the position of the liquid level in the borehole only insufficiently. Controlling the compressor with the pressure in the intermediate space on the surface cannot reliably prevent the liquid level from rising or falling too much or from falling below the degassing pressure, with the above-mentioned possible ones

Konsequenzen. consequences.

Es ist daher eine Aufgabe der gegenständlichen Erfindung, ein Verfahren und eine Anordnung anzugeben, mit denen die Förderung eines Fluids an einem Bohrloch verbessert It is therefore an object of the present invention to specify a method and an arrangement with which the production of a fluid at a well is improved

werden kann und die Probleme des Standes der Technik vermieden werden können. can be achieved and the problems of the prior art can be avoided.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Dadurch, dass nicht nur die Förderleistung der Förderpumpe, sondern auch die Fördermenge des Kompressors anhand des Flüssigkeitsspiegels im Bohrloch geregelt wird, kann mit dem This object is solved with the features of the independent claims. The fact that not only the capacity of the feed pump, but also the flow rate of the compressor is controlled based on the liquid level in the well, with the

Kompressor unabhängig von der Förderung des Fluids versucht werden, den Be tried regardless of the promotion of the fluid, the compressor

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Flüssigkeitsspiegel aufrecht zu erhalten. Auf diese Weise kann einen sich aufbauenden Gasdruck im Zwischenraum entgegengewirkt werden, ohne die Förderleistung des Fluids zu beeinflussen. Da auf den Flüssigkeitsspiegel geregelt wird, kann mit dem Kompressor der Gasdruck im Zwischenraum auch nicht unabsichtlich zu weit abgesenkt werden, to maintain fluid levels. In this way, a gas pressure building up in the intermediate space can be counteracted without influencing the delivery capacity of the fluid. Since the liquid level is regulated, the gas pressure in the intermediate space cannot be unintentionally lowered too far with the compressor,

insbesondere unterhalb des Entgasungsdruckes. especially below the degassing pressure.

Durch die Erfassung des Flüssigkeitsspiegels kann bei mehreren Förderanordnungen am Fluidreservoir auch die Interaktion der Förderanordnungen bei der Förderung des Fluids aus dem Fluidreservoir beobachtet werden. Das kann genutzt werden, um eine optimale globale By detecting the liquid level, the interaction of the conveying arrangements during the conveying of the fluid from the fluid reservoir can also be observed when there are several conveying arrangements on the fluid reservoir. That can be used to get an optimal global

Förderstrategie für das Förderreservoir einzustellen. Set funding strategy for the production reservoir.

Es ist insbesondere vorteilhaft, wenn bei einem sinkenden Flüssigkeitsspiegel zuerst die Fördermenge des Kompressors erhöht wird bis eine vorgegebene Fördermenge erreicht wird und erst dann die Förderleistung der Förderpumpe reduziert wird. Diese kombinierte Regelung der Förderpumpe und des Kompressors auf den Flüssigkeitsspiegel ermöglicht daher eine optimale Förderung des Fluids. Die Förderleistung muss dabei erst dann reduziert werden, wenn der Flüssigkeitsspiegel über den Kompressor, und die damit verbundene Einstellung des Gasdruckes im Zwischenraum, nicht mehr aufrechterhalten It is particularly advantageous if, when the liquid level falls, the delivery rate of the compressor is first increased until a predetermined delivery rate is reached and only then is the delivery rate of the delivery pump reduced. This combined control of the feed pump and the compressor on the liquid level therefore enables optimal delivery of the fluid. The delivery capacity only has to be reduced when the liquid level above the compressor and the associated setting of the gas pressure in the intermediate space can no longer be maintained

werden kann. can be.

Eine einfach zu implementierende Fördermengenregelung kann erzielt werden, wenn der Kompressor von einem Kompressorantrieb angetrieben wird und die Steuereinheit den A flow rate control that is easy to implement can be achieved if the compressor is driven by a compressor drive and the control unit

Kompressorantrieb in Abhängigkeit vom erfassten Flüssigkeitsspiegel steuert. Compressor drive controls depending on the detected liquid level.

Um die Erfassung des Flüssigkeitsspiegels, insbesondere mit akustischen Methoden, durch den Betrieb des Kompressors nicht negativ zu beeinflussen, kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass während der Erfassung des Flüssigkeitsspiegels im Bohrloch mit der Messeinheit, die Fördermenge des Kompressors gegenüber der Fördermenge des In order not to negatively influence the detection of the liquid level, in particular with acoustic methods, through the operation of the compressor, it can advantageously be provided that during the detection of the liquid level in the borehole with the measuring unit, the delivery rate of the compressor compared to the delivery rate of the

Kompressors vor und/oder nach der Erfassung reduziert wird. Compressor is reduced before and / or after detection.

Die gegenständliche Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figur 1 näher erläutert, die beispielhaft, schematisch und nicht einschränkend vorteilhafte Ausgestaltungen The present invention is explained in more detail below with reference to FIG. 1, which shows the exemplary, schematic and non-limiting advantageous configurations

der Erfindung zeigen. Dabei zeigt Fig.1 eine Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Förderanordnung. of the invention. 1 shows an embodiment of a conveyor arrangement according to the invention.

Die Fig.1 zeigt eine typische Förderanordnung 1 zur Förderung eines Fluids, beispielsweise Erdöl, aus einem Bohrloch 2 in der Erdkruste. Mit dem Bohrloch 2 wird ein Fluidreservoir 3, üblicherweise eine Fluid führende Gesteinsschicht, angebohrt. Das Bohrloch 2 muss dabei nicht zwingend senkrecht verlaufen. Im Bohrloch 2 ist in bekannterweise eine Innenverrohrung 4 angeordnet, die wiederum, üblicherweise konzentrisch, in einer 1 shows a typical pumping arrangement 1 for pumping a fluid, for example crude oil, from a borehole 2 in the earth's crust. With the borehole 2, a fluid reservoir 3, usually a fluid-bearing layer of rock, is drilled into. The borehole 2 does not necessarily have to run vertically. In the borehole 2, an inner casing 4 is arranged in a known manner, which in turn, usually concentrically, in a

umgebenden Außenverrohrung 5 angeordnet ist. Der Zwischenraum zwischen der surrounding outer piping 5 is arranged. The space between the

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Außenverrohrung 5 und der Bohrlochwand kann mit einer Zementierung 6 aufgefüllt werden. Gesteinsschichten, die Flüssigkeiten oder Gase enthalten, können mit der Zementierung auch abgedichtet werden. Das Bohrloch 2 mit der Außenverrohrung 5 und der Innenverrohrung 4 wird oben durch einen Bohrlochkopf 17 abgeschlossen. Vom External casing 5 and the borehole wall can be filled with cement 6. Rock layers that contain liquids or gases can also be sealed with cementing. The borehole 2 with the outer casing 5 and the inner casing 4 is closed off at the top by a wellhead 17 . From the

Bohrlochkopf 17 führt auch eine Fluidleitung 12 weg, um das geförderte Fluid abzuführen. Wellhead 17 also leads away a fluid line 12 to drain the produced fluid.

Zwischen der Innenverrohrung 4 und der Außenverrohrung 5 ist ein Zwischenraum 8 ausgebildet. Die Außenverrohrung 5, und gegebenenfalls auch die Zementierung 6, ist im Bereich des Fluidreservoirs 3 mit Perforationen 7 versehen, sodass das zu fördernde Fluid aus dem Fluidreservoir 3 durch die Außenverrohrung 5 in den Zwischenraum 8 strömen kann. Die Innenverrohrung 4 ist mit dem Zwischenraum 8 verbunden, sodass das Fluid aus dem Zwischenraum 8 in den Innenraum der Innenverrohrung 4 strömen kann. In der Innenverrohrung 4 ist eine Förderpumpe 9 angeordnet, mit der Fluid aus der Innenverrohrung 4 an die Oberfläche gefördert wird. Im Ausführungsbeispiel nach Fig.1 ist die Förderpumpe 9 als Gestängetiefpumpe ausgeführt. Ein Pumpenkopf 10 am Ende eines Gestänges 11 wird in der Innenverrohrung 4 auf und ab bewegt und dabei Fluid nach oben gefördert. Das Gestänge 11 wird in diesem Ausführungsbeispiel von einem Pumpantrieb 13 angetrieben, in diesem Ausführungsbeispiel ein bekannter Pferdekopfpumpantrieb. Es sei aber angemerkt, dass für die Erfindung grundsätzlich jede geeignete Förderpumpe 9 und jeder geeignete Pumpantrieb 13 verwendet werden könnte, insbesondere auch eine beliebig ausgeführte, in die Innenverrohrung hinabgelassene Verdrängerpumpe mit eigenem Antrieb. An intermediate space 8 is formed between the inner piping 4 and the outer piping 5 . The outer casing 5 and possibly also the cementing 6 is provided with perforations 7 in the area of the fluid reservoir 3 so that the fluid to be pumped can flow out of the fluid reservoir 3 through the outer casing 5 into the intermediate space 8 . The inner piping 4 is connected to the intermediate space 8 so that the fluid can flow from the intermediate space 8 into the interior of the inner piping 4 . A delivery pump 9 is arranged in the inner piping 4 and is used to deliver fluid from the inner piping 4 to the surface. In the exemplary embodiment according to FIG. 1, the feed pump 9 is designed as a deep linkage pump. A pump head 10 at the end of a rod 11 is moved up and down in the inner casing 4 and fluid is pumped upwards. In this exemplary embodiment, the linkage 11 is driven by a pump drive 13, in this exemplary embodiment a known horsehead pump drive. However, it should be noted that basically any suitable delivery pump 9 and any suitable pump drive 13 could be used for the invention, in particular any displacement pump lowered into the inner piping and having its own drive.

Damit muss der Pumpantrieb 13 auch nicht zwingend an der Oberfläche angeordnet sein. The pump drive 13 therefore does not necessarily have to be arranged on the surface.

Aufgrund der Förderleistung der Förderpumpe 9 und der Zuströmrate von Fluid aus dem Fluidreservoir 3 in die Bohrung 2 stellt sich im Zwischenraum 8 ein Flüssigkeitsspiegel F ein. Unterhalb des Flüssigkeitsspiegels F befindet sich eine Flüssigkeitssäule des Fluids und oberhalb des Flüssigkeitsspiegels F eine Gassäule, die einen Gegendruck für das Fluid im Due to the capacity of the feed pump 9 and the inflow rate of fluid from the fluid reservoir 3 into the bore 2, a liquid level F is established in the intermediate space 8. Below the liquid level F is a liquid column of the fluid and above the liquid level F is a gas column that creates a back pressure for the fluid in the

Zwischenraum 8 aufbaut, wie eingangs erläutert wurde. Gap 8 builds up, as explained above.

Am Bohrloch 2 ist eine Messeinheit 21 vorgesehen, mit der die Lage des Flüssigkeitsspiegels F, beispielsweise die Tiefe ausgehend von der Oberfläche, im Zwischenraum 8 erfasst werden kann. Die Messeinheit 21 ist beispielsweise wie in EP 2 169 179 B1 beschrieben ausgeführt. Im Wesentlichen werden dabei Druckwellen 22 (in Fig. 1 angedeutet) erzeugt und in das Bohrloch 2 gesendet. Die Druckwellen 22 werden am Flüssigkeitsspiegel F reflektiert und die Reflexion 23 (in Fig.1 angedeutet) läuft an die Oberfläche zurück, wo die Reflexionen 23 aufgezeichnet werden. Durch Auswerten der Laufzeiten zwischen Abgabe der Druckwellen 22 und Erfassen der Reflexionen 23 kann auf die Lage des Flüssigkeitsspiegels F im Zwischenraum 8 geschlossen werden. Grundsätzlich kann aber für die Erfindung auch jede andere Messeinheit 21 verwendet werden, die die A measuring unit 21 is provided at the borehole 2 with which the position of the liquid level F, for example the depth starting from the surface, in the intermediate space 8 can be detected. The measuring unit 21 is designed, for example, as described in EP 2 169 179 B1. Essentially, pressure waves 22 (indicated in FIG. 1 ) are generated and sent into the borehole 2 . The pressure waves 22 are reflected at the liquid level F and the reflection 23 (indicated in FIG. 1) travels back to the surface where the reflections 23 are recorded. By evaluating the propagation times between the delivery of the pressure waves 22 and the detection of the reflections 23, the position of the liquid level F in the intermediate space 8 can be inferred. In principle, however, any other measuring unit 21 can also be used for the invention

Erfassung der Lage des Flüssigkeitsspiegels F ermöglicht. Detection of the position of the liquid level F allows.

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Ein Messsignal MF, das die Lage des Flüssigkeitsspiegels F im Zwischenraum 8 repräsentiert, wird an eine Steuereinheit 20 übermittelt, die damit den Pumpantrieb 13 steuert, um die Förderleistung zu regeln. Das kann wie in WO 2016/124 596 A1 beschrieben erfolgen. Dazu erzeugt die Steuereinheit 20 ein Steuersignal SP, mit dem der Pumpantrieb 13 gesteuert wird. Mit dem Steuersignal SP wird beispielsweise ein Umrichter eines Elektromotors des Pumpantriebs 13 angesteuert, um die Drehzahl des Elektromotors A measurement signal MF, which represents the position of the liquid level F in the intermediate space 8, is transmitted to a control unit 20, which uses it to control the pump drive 13 in order to regulate the delivery rate. This can be done as described in WO 2016/124 596 A1. For this purpose, the control unit 20 generates a control signal SP, with which the pump drive 13 is controlled. For example, a converter of an electric motor of the pump drive 13 is controlled with the control signal SP in order to increase the speed of the electric motor

einzustellen. set.

Im oberen Bereich des Bohrlochs 2, beispielsweise im Bohrlochkopf 13, ist der Zwischenraum 8 mit einer Gasleitung 16 verbunden. In der Gasleitung 16 ist ein Kompressor 14 angeordnet, mit dem Gas aus dem Zwischenraum 8 gefördert werden kann. Der Kompressor 14 kann ein beliebiger geeigneter Kompressortyp sein, beispielsweise ein Hubkolbenkompressor, ein Schraubenverdichter usw. Der Kompressor 14 wird von einem Kompressorantrieb 15, beispielsweise ein Elektromotor, angetrieben. Der Kompressor 14 umfasst eine an sich bekannte Fördermengenregelung 18, mit der die mit dem Kompressor 14 aus dem Zwischenraum 8 geförderte Fördermenge an Gas eingestellt werden kann. Die Fördermengenregelung 18 kann verschiedene Weisen implementiert sein und kann die In the upper area of the borehole 2, for example in the wellhead 13, the intermediate space 8 is connected to a gas line 16. A compressor 14 is arranged in the gas line 16 and can be used to pump gas out of the intermediate space 8 . The compressor 14 may be any suitable type of compressor, such as a reciprocating compressor, a screw compressor, etc. The compressor 14 is driven by a compressor drive 15, such as an electric motor. The compressor 14 includes a flow rate regulator 18 known per se, with which the flow rate of gas conveyed out of the intermediate space 8 by the compressor 14 can be adjusted. The flow control 18 can be implemented in various ways and can

Fördermenge stufenlos verstellen oder in diskreten Stufen. Adjust the flow rate infinitely or in discrete steps.

Zur Fördermengenregelung 18 kann der Kompressorantrieb 15 von der Steuereinheit 20 anhand des erfassten Flüssigkeitsspiegels F (bzw. des Messsignals MF) angesteuert werden, wie im Ausführungsbeispiel der Fig.1. Die Steuereinheit 20 erzeugt hierfür ein Steuersignal SK für den Kompressor 14, mit dem der Kompressorantrieb 15 angesteuert wird. Das Steuersignal SK kann beispielsweise von einem Umrichter des Elektromotors des Kompressorantriebs 15 verwendet werden, um die Drehzahl des Elektromotors einzustellen. Auch ein getaktetes Einschalten und Ausschalten des Kompressors 14 über den To regulate the flow rate 18, the compressor drive 15 can be controlled by the control unit 20 based on the detected liquid level F (or the measurement signal MF), as in the exemplary embodiment in FIG. For this purpose, the control unit 20 generates a control signal SK for the compressor 14, with which the compressor drive 15 is controlled. The control signal SK can be used, for example, by a converter of the electric motor of the compressor drive 15 in order to set the speed of the electric motor. A clocked switching on and off of the compressor 14 on the

Kompressorantrieb 15 kann als Fördermengenregelung 18 eingesetzt werden. Compressor drive 15 can be used as flow control 18 .

Die Fördermengenregelung 18 kann aber auch als pneumatische, hydraulische oder elektromagnetische Kompressorventilsteuerung ausgeführt sein. Dabei wird das Öffnen und/oder das Schließen eines Saugventils oder Kompressorventils des Kompressors 14 über die Kompressorventilsteuerung beeinflusst, um die Fördermenge einzustellen. Beispielsweise kann ein Saugventil eines Kolbenkompressors während eines Teils der Kompressionshubes über die Kompressorventilsteuerung offen gehalten werden, wodurch die Fördermenge sinkt. Kompressorventilsteuerungen sind in vielfältigsten Ausführungen The flow control 18 can also be designed as a pneumatic, hydraulic or electromagnetic compressor valve control. The opening and/or closing of a suction valve or compressor valve of the compressor 14 is influenced via the compressor valve control in order to set the delivery rate. For example, a suction valve of a piston compressor can be kept open during part of the compression stroke via the compressor valve control, as a result of which the delivery volume decreases. Compressor valve controls come in a wide variety of designs

hinlänglich bekannt, weshalb hier nicht im Detail eingegangen wird. well known, which is why it is not discussed in detail here.

Eine weitere bekannte Fördermengenregelung 18 umfasst beispielsweise ein einstellbares Totvolumen eines Kompressionsraumes oder eine regelbare Bypassleitung zwischen Another well-known flow control 18 includes, for example, an adjustable dead volume of a compression chamber or an adjustable bypass line between

Druckleitung und Saugleitung. pressure line and suction line.

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Es kann eine gemeinsame Steuereinheit 20 für die Steuerung des Pumpantriebs 13 der Förderpumpe 9 und der Fördermengenregelung 18 des Kompressors 14 vorgesehen sein. Es können aber hierfür auch zwei physisch separate Steuereinheiten vorgesehen sein, die allerdings ebenso als gemeinsame Steuereinheit 20 betrachtet werden. Auch die Auswertung der von der Messeinheit 21 erfassten Reflexionen 23 zur Ermittlung des Messsignals MF kann in der Steuereinheit 20 (oder einer der Steuereinheiten) oder in einer eigenen Auswerteeinheit erfolgen. Eine Steuereinheit oder Auswerteeinheit ist vorzugsweise eine mikroprozessorbasierte Hardware, ein Mikrocontroller, eine speicherprogrammierbare Steuerung oder ähnliches, auf der Steuersoftware oder Auswertesoftware ausgeführt wird. Eine Steuereinheit oder Auswerteeinheit kann aber auch als integrierter Schaltkreis, beispielsweise in Form einer Anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC) oder eines Field Programmable Gate Array (FPGA), ausgeführt sein, ebenso als analoger A common control unit 20 for controlling the pump drive 13 of the delivery pump 9 and the delivery volume control 18 of the compressor 14 can be provided. However, two physically separate control units can also be provided for this purpose, which, however, are also regarded as a common control unit 20 . The evaluation of the reflections 23 detected by the measuring unit 21 to determine the measuring signal MF can also take place in the control unit 20 (or one of the control units) or in a separate evaluation unit. A control unit or evaluation unit is preferably microprocessor-based hardware, a microcontroller, a programmable logic controller or the like, on which control software or evaluation software is executed. However, a control unit or evaluation unit can also be designed as an integrated circuit, for example in the form of an application-specific integrated circuit (ASIC) or a field programmable gate array (FPGA), or as an analog circuit

Schaltkreis oder analoger Computer. circuit or analog computer.

Das mit dem Kompressor 14 geförderte Gas kann abgeführt werden und einer weiteren Verarbeitung zugeführt werden. Das Gas kann auch einfach in die Fluidleitung 12 geleitet werden (wie in Fig.1), da das Gas bedarfsweise in einer weiteren Verarbeitung des geförderten Fluids abgeschieden werden kann. Die Kompressorleistung, beispielsweise die Fördermenge an gefördertem Gas pro Zeiteinheit, wird damit nicht anhand des Druckes an der Oberfläche gesteuert, wie bisher im Stand der Technik, sondern anhand des The gas conveyed by the compressor 14 can be discharged and sent for further processing. The gas can also simply be fed into the fluid line 12 (as in FIG. 1), since the gas can be separated off as required in further processing of the fluid being pumped. The compressor output, for example the flow rate of pumped gas per unit of time, is not controlled based on the pressure on the surface, as was previously the case in the prior art, but based on the

Flüssigkeitsspiegels F, also anhand der aktuellen Verhältnisse im Bohrloch 2. Liquid level F, i.e. based on the current conditions in borehole 2.

Zur Förderung von Fluid aus dem Bohrloch 2 kann damit wie folgt vorgegangen werden. Aufgrund der bekannten Eigenschaften des Bohrlochs 2, wie beispielsweise Zuströmrate, Eigenschaften des Fluids usw., wird ein bestimmter Soll-Flüssigkeitsspiegel SF im Bohrloch 2 vorgegeben. Der aktuelle Flüssigkeitsspiegel F wird während des Förderbetriebs laufend mit der Messeinheit 21 gemessen, beispielsweise mehrmals pro Stunde, beispielsweise zwei bis zehn Mal pro Stunde. Ein den Flüssigkeitsspiegel F repräsentierender Messwert MF wird von der Messeinheit 21 an die Steuereinheit 20 übermittelt. Die Steuereinheit 20 steuert mit dem Messwert MF (als Istwert) über den Pumpantrieb 13 die Förderleistung der Förderpumpe 9, sodass der vorgegebene Soll-Flüssigkeitsspiegel SF (als Sollwert) eingehalten wird. Hierfür kann natürlich auch ein gewisser zulässiger Toleranzbereich für den über die Steuerung eingestellten Flüssigkeitsspiegel F vorgegeben sein. Damit kann verhindert werden, dass der Flüssigkeitsspiegel F aufgrund einer zu hohen Förderleistung zu tief absinkt, und insbesondere, dass der Druck nicht unterhalb des Entgasungsdruckes im Fluidreservoir absinkt. Steigt der Flüssigkeitsspiegel F an, so wird die Förderleistung erhöht. Damit kann eine optimal auf die Gegebenheiten im Bohrloch 2 abgestimmte Förderung des Fluids erzielt werden. Baut sich aufgrund der Entgasung aus dem Fluid oberhalb des The procedure for pumping fluid out of the borehole 2 is as follows. Based on the known properties of the borehole 2, such as the inflow rate, properties of the fluid, etc., a specific setpoint liquid level SF in the borehole 2 is specified. The current liquid level F is continuously measured with the measuring unit 21 during the conveying operation, for example several times per hour, for example two to ten times per hour. A measured value MF representing the liquid level F is transmitted from the measuring unit 21 to the control unit 20 . The control unit 20 uses the measured value MF (as the actual value) to control the delivery rate of the feed pump 9 via the pump drive 13, so that the specified setpoint liquid level SF (as the setpoint) is maintained. Of course, a certain permissible tolerance range for the liquid level F set via the controller can also be specified for this purpose. This can prevent the liquid level F from dropping too low due to an excessive delivery rate, and in particular the pressure not dropping below the degassing pressure in the fluid reservoir. If the liquid level F rises, the delivery rate is increased. In this way, a delivery of the fluid that is optimally matched to the conditions in the borehole 2 can be achieved. Builds up due to degassing from the fluid above the

Flüssigkeitsspiegels F ein Gegendruck auf, würde der Flüssigkeitsspiegel F absinken, was Liquid level F a back pressure, the liquid level F would drop, what

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15 15

20 20

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35 35

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die Steuereinheit 20 veranlassen würde, die Förderleistung der Förderpumpe 9 zu reduzieren, um dem Absinken des Flüssigkeitsspiegels F entgegenzuwirken. Daher wird der Kompressor 14 ebenso anhand des Flüssigkeitsspiegels F gesteuert. Sinkt der Flüssigkeitsspiegel F kann die Kompressorleistung durch die Fördermengenregelung 18 erhöht werden, um mehr Gas aus dem Zwischenraum 8 abzuführen, wodurch der Gasdruck im Zwischenraum 8 gesenkt wird und der Flüssigkeitsspiegel F wieder ansteigt. Das kann bis zur maximalen oder einer vorgegebenen Fördermenge des Kompressors 14 durchgeführt werden. Kann der Flüssigkeitsspiegel F durch Regeln der Fördermenge des Kompressor 14 nicht mehr gehalten werden, kann die Förderleistung der Förderpumpe 9 reduziert werden, um den Flüssigkeitsspiegel F im Bohrloch 2 anzuheben. Diese kombinierte Regelung der Förderpumpe 9 und des Kompressors 14 auf den Flüssigkeitsspiegel F ermöglicht daher would cause the control unit 20 to reduce the delivery rate of the feed pump 9 in order to counteract the drop in the liquid level F. Therefore, the compressor 14 is controlled based on the liquid level F as well. If the liquid level F drops, the compressor output can be increased by the flow control 18 in order to discharge more gas from the intermediate space 8, as a result of which the gas pressure in the intermediate space 8 is reduced and the liquid level F rises again. This can be done up to the maximum or a predetermined displacement of the compressor 14 . If the liquid level F can no longer be maintained by controlling the flow rate of the compressor 14, the flow rate of the feed pump 9 can be reduced in order to raise the liquid level F in the borehole 2. This combined control of the feed pump 9 and the compressor 14 to the liquid level F therefore allows

eine optimale Förderung des Fluids. optimal delivery of the fluid.

Wird die Lage des Flüssigkeitsspiegels F anhand von Schallwellen gemessen, so kann das Geräusch des Kompressors 14 und/oder des Kompressorantriebs 15 eine derartige Messung stören oder gar verunmöglichen. Daher kann vorgesehen sein, dass zu den Zeitpunkten, an denen die Lage des Flüssigkeitsspiegels F gemessen werden soll, die Kompressorleistung temporär reduziert wird, oder der Kompressor 14 sogar ganz abgeschaltet wird. Nachdem das Kompressorgeräusch unter anderem von der Kompressorleistung abhängig ist, kann damit eine Störung der Messung der Lage des Flüssigkeitsspiegels F verhindert werden. Nachdem eine solche Unterbrechung nur während des Messens der Lage des Flüssigkeitsspiegels F erfolgt, beeinflusst das die Regelung des If the position of the liquid level F is measured using sound waves, the noise of the compressor 14 and/or the compressor drive 15 can interfere with such a measurement or even make it impossible. It can therefore be provided that at the times at which the position of the liquid level F is to be measured, the compressor output is temporarily reduced, or the compressor 14 is even switched off completely. Since the compressor noise depends, among other things, on the compressor output, a disruption in the measurement of the position of the liquid level F can be prevented. Since such an interruption only occurs while measuring the position of the liquid level F, this affects the control of the

Flüssigkeitsspiegels F kaum bzw. vernachlässigbar. Liquid level F hardly or negligible.

Oftmals sind an einem Fluidreservoir 3 mehrere Förderanordnungen 1 vorgesehen, mit denen parallel aus dem Fluidreservoir 3 gefördert wird. Sind mehrere Förderanordnungen 1 erfindungsgemäß ausgeführt, kann auch die Interaktion dieser Förderanordnungen 1 beobachtet werden, beispielsweise um eine optimale Förderung aus dem Fluidreservoir 3 zu realisieren. Eine zu hohe Förderleistung mit einer ersten Förderanordnung 1 kann beispielsweise dazu führen, dass der Flüssigkeitsspiegel F in einer zweiten Förderanordnung 1 aufgrund einer sinkenden Zuströmrate sinkt. Für eine effiziente Förderung kann es daher förderlich sein, an der ersten Förderanordnung 1 den eingestellten Soll-Flüssigkeitsspiegel zu erhöhen, um die Zuströmrate an der zweiten Förderanordnung zu erhöhen. Solche globalen Förderstrategien aus einem Fluidreservoir 3 lassen sich mit erfindungsgemäß en Förderanordnungen 1 einfach umsetzen, weil die aktuellen Situationen in den jeweiligen Bohrungen 2 für die Steuerung der Fördermengen der einzelnen Förderanordnungen 1 verwendet werden. Wie die globale Förderstrategie umgesetzt ist, kann von verschiedenen A fluid reservoir 3 is often provided with a plurality of delivery arrangements 1 with which delivery from the fluid reservoir 3 is carried out in parallel. If several delivery arrangements 1 are designed according to the invention, the interaction of these delivery arrangements 1 can also be observed, for example in order to achieve optimal delivery from the fluid reservoir 3 . A delivery rate that is too high with a first delivery arrangement 1 can, for example, result in the liquid level F in a second delivery arrangement 1 dropping due to a falling inflow rate. It can therefore be beneficial for efficient delivery to increase the setpoint liquid level set on the first delivery arrangement 1 in order to increase the inflow rate at the second delivery arrangement. Such global production strategies from a fluid reservoir 3 can be easily implemented with production systems 1 according to the invention because the current situations in the respective wells 2 are used to control the production quantities of the individual production systems 1 . How the global funding strategy is implemented can vary

Faktoren aus dem Fluidreservoir abhängen. Es kann dabei auch vorgesehen sein, dass eine Factors from the fluid reservoir depend. It can also be provided that a

optimale Förderstrategie erst während des Förderbetriebs gelernt wird und/oder dass sich optimal funding strategy is only learned during the conveyor operation and / or that

die Förderstrategie während des Förderbetriebs auch verändert. the conveying strategy also changed during the conveying operation.

Für eine globale Förderstrategie kann eine übergeordnete Reservoirsteuerung vorgesehen sein, die Informationen von den einzelnen erfindungsgemäßen Förderanordnungen 1, insbesondere die jeweiligen Flüssigkeitsspiegel F, erhält. Eine der Steuereinheiten 20 kann A higher-level reservoir control can be provided for a global delivery strategy, which receives information from the individual delivery arrangements 1 according to the invention, in particular the respective liquid levels F. One of the control units 20 can

dazu auch als Reservoirsteuerung fungieren. also act as reservoir control.

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Claims

15 20 25 30 35 885 AT patent claims

1. A method for delivering a fluid from a borehole (2) by means of a delivery pump (9) which is driven to deliver the fluid with a delivery rate of a pump drive (13), the delivery pump (9) delivering the fluid in a borehole ( 2) arranged internal piping (4) from the borehole (2) upwards, with a measuring unit (21) on the borehole (2) a liquid level (F) in the borehole (2) is recorded and a control unit (20) the pump drive ( 13) as a function of the detected liquid level (F) in order to set a predetermined target liquid level in the borehole (2) via the delivery rate, the inner casing (4) being arranged in the borehole (2) in an outer casing (5) and being equipped with a compressor ( 14) with a flow rate control, conveys gas at a flow rate from an intermediate space (8) between the inner piping (4) and the outer pipework (5), characterized in that the control unit (20) adjusts the flow rate of the compressor (14) as a function of the detected liquid level (F) adjusts to the specified target liquid level

to maintain.

2. The method according to claim 1, characterized in that with a falling liquid level (F) in the borehole (2) first the flow rate of the compressor (14) is increased until a predetermined flow rate is reached and only then the flow rate

Feed pump (9) is reduced.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the compressor (14) is driven by a compressor drive (15) and the control unit (20) to the compressor drive (15) depending on the detected liquid level (F).

Setting the flow rate controls.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that during the detection of the liquid level (F) in the borehole (2) with the measuring unit (21), the flow rate of the compressor (14) compared to the flow rate of the compressor

(14) is reduced before and/or after the detection of the liquid level (F).

5. Conveying arrangement for conveying a fluid from a borehole (2) by means of a conveying pump (9) which is driven by a pump drive (13) to convey the fluid with a conveying capacity, an outer casing (5) being arranged in the borehole (2). , in which an inner casing (4) is arranged and an intermediate space (8) is formed between the outer casing (5) and the inner casing (4), the feed pump (9) pumping the fluid in the inner casing (4) out of the borehole (2nd ) up

promotes and a compressor (14) is provided with a flow control, the gas

"-9

15

20

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with a delivery rate from the intermediate space (8), a measuring unit (21) being provided on the borehole (2) which detects a liquid level in the borehole (2) and a control unit (20) being provided which controls the pump drive (13) as a function of the detected liquid level (F) in order to set a predetermined target liquid level in the borehole (2) via the delivery rate, characterized in that the control unit (20) regulates the delivery rate of the compressor (14) with the delivery rate control depending on the detected liquid level (F) controls in order to

to maintain fluid levels.

6. Conveyor arrangement according to claim 5, characterized in that the control unit (20) with a falling liquid level (F) first increases the flow rate of the compressor (14) until a predetermined flow rate is reached and only then the flow rate

of the feed pump (9) is reduced.

7. Conveying arrangement according to claim 5 or 6, characterized in that a compressor drive (15) is provided as a flow control, which drives the compressor (14), and the control unit (20) the compressor drive (15) depending on

detected liquid level (F) controls to adjust the flow rate.

8. Conveying arrangement according to one of claims 5 to 7, characterized in that the control unit (20) compares the delivery rate of the compressor (14) with the delivery rate control while the liquid level (F) in the borehole (2) is being detected with the measuring unit (21). the delivery rate of the compressor (14) and/or

reduced after detection.

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