DE60104412T2

DE60104412T2 - Verfahren und vorrichtung zur gasliftförderung von bohrlochflüssigkeiten

Info

Publication number: DE60104412T2
Application number: DE60104412T
Authority: DE
Inventors: Hansabhaya Jerome ELLEPOLA; Victoire Rene OLIEMANS
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 2000-05-04
Filing date: 2001-05-04
Publication date: 2005-09-08
Anticipated expiration: 2021-05-05
Also published as: EP1278938A1; CA2407734A1; EP1278938B1; GC0000234A; DE60104412D1; AU7399501A; AU2001273995B2; BR0110540B1; RU2263766C2; CA2407734C; US6983804B2; US20030159820A1; NO20025244D0; OA12262A; ATE271647T1; MXPA02010792A; BR0110540A; WO2001083944A1; NO20025244L; WO2001083944A9

Description

Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und System zur Gasliftförderung von Bohrlochflüssigkeiten durch Einblasen von Liftgas im unteren Bohrlochbereich in den Strom der Bohrlochflüssigkeiten.
Ein solches Verfahren und ein solches System sind bekannt, beispielsweise aus dem US-Patent Nr. 5,562,161.
Bei dem bekannten System wird Liftgas durch eine Gaseinblasöffnung in die Förderverrohrung eines Ölförderbohrloches eingeblasen.
Das Liftgas reduziert die Durchschnittsdichte der Bohrlochflüssigkeiten in der Förderverrohrung, derart, daß die Ölförderung verbessert wird, wenn Liftgas mit einem entsprechenden Einblasdurchsatz eingeblasen wird.
Ein Nachteil der bekannten Liftgas-Einblastechniken besteht darin, daß das eingeblasene Gas unmittelbar (Taylor) Gasbläschen bilden kann, die infolge des allmählich abnehmenden hydrostatischen Druckes langsam anwachsen, wenn die Fluide aus der Förderzone in einer Tiefe von wenigen Kilometern unterhalb der Erdoberfläche zum Bohrlochkopf strömen, der sich an oder nahe der Erdoberfläche befindet. Diese expandierenden (Taylor) Gasbläschen können das Öl passieren, so daß ein unstabiles Strömungsregime erzeugt und in Extremfällen hauptsächlich Liftgas und kaum irgendein Öl gefördert wird.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, diesen Nachteil der konventionellen Liftgas-Einblastechniken zu vermeiden, indem eine Liftgas-Einblastechnik geschaffen wird, bei welcher die Gefahr eines raschen Durchschlüpfens des Liftgases durch das geförderte Rohöl verringert ist. Die WO 99/11905 beschreibt eine solche Technik unter Verwendung von Mischelementen.
Zusammenfassung der Erfindung
Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung wird Liftgas als ein Agglomerat von fein dispergierten Bläschen in den Strom der Bohrlochflüssigkeiten eingeblasen.
Vorzugsweise wird dies durch Einblasen von Liftgas durch eine poröse Wand erreicht, in welcher eine Schar von Einblasöffnungen vorgesehen ist, die eine Durchschnittsweite von weniger als 0,5 mm haben, vorzugsweise von weniger als 0,1 mm.
Zweckmäßig wird diese poröse Wand durch eine poröse Membrane gebildet, und die poröse Wand hat eine rohrförmige Gestalt und bildet einen Teil eines rohrförmigen Gaseinblasdornes. Sie wird lösbar in eine Seitentasche einer Förderverrohrung eingesetzt, derart, daß im Betrieb Liftgas über einen Ringraum, welcher die Förderverrohrung umgibt, in das Innere des Dornes und sodann über die poröse Wand in den Strom der Bohrlochflüssigkeiten in der Förderverrohrung eingeblasen wird.
Das System gemäß der Erfindung umfaßt eine poröse Wand, in welcher eine Schar von Liftgas-Einblasöffnungen vorhanden ist, durch welche Öffnungen im Betrieb Liftgas als Agglomerat von fein dispergierten Bläschen in den Strom der Bohrlochflüssigkeiten eingeblasen wird.
Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles
Die Erfindung wird nun detaillierter an einem Beispiel unter Bezugnahme auf die angeschlossenen Zeichnungen beschrieben, die verschiedene Ausführungsformen des Einblassystems mit dispergiertem Liftgas gemäß der Erfindung zeigen, wobei:
1 einen schematischen Längsschnitt eines Rohöl-Förderbohrloches zeigt, in welches ein Einblasdorn für dispergiertes Liftgas in eine Seitentasche der Förderverrohrung einholbar eingesetzt ist.
2 einen schematischen Längsschnitt einer Rohöl-Förderbohrloch-Verrohrungsverbindung zeigt, in welcher eine poröse Einblasmuffe für dispergiertes Liftgas montiert ist;
3 eine schematische Längsansicht eines Rohöl-Förderbohrloches zeigt, in welchem eine poröse Einblasmuffe für dispergiertes Liftgas auf einholbare Weise angeordnet ist;
4 eine schematische Querschnittsansicht eines Bohrloches zeigt, das mit einer Naben- und Speichenkonfiguration einer einholbaren, segmentierten Einblasanordnung für dispergiertes Liftgas ausgestattet ist; und
5 eine schematische Querschnittsansicht eines Bohrloches zeigt, das mit einer einholbaren Teleskop-Einblasanordnung für dispergiertes Liftgas ausgestattet ist.
1 zeigt eine Förderverrohrung 1, durch welche Rohöl aus einer unterirdischen ölführenden Formation zur Oberfläche gefördert wird, wie dies durch den Pfeil 2 angedeutet ist.
Die Förderverrohrung 1 gemäß 1 weist eine Seitentasche 3 auf, in welcher ein Gaseinblasdorn 4 einholbar eingesetzt und durch eine Boden-Verriegelungsklinke 5 an Ort und Stelle verankert ist.
Im Betrieb wird Liftgas aus dem Ringraum 6, welcher die Verrohrung 1 umgibt, durch eine Öffnung 8 in der Verrohrung eingeblasen, und durch eine Reihe von Öffnungen 9 in der Wand des Dornes 4, wie dies durch den Pfeil 10 angedeutet ist.
Das Liftgas strömt sodann hoch durch ein Rückschlagventil 11 und einen verjüngten Leitungsabschnitt 12 in ein geschlitztes Aussteifungselement 13. Das Liftgas strömt dann durch die Schlitze 14 in einen Ringraum, welcher das Aussteifungselement 13 umgibt, wobei der Ringraum von einer porösen Keramikmembrane 15 umgeben ist, die eine Anordnung von schmalen Öffnungen mit einer Weite von weniger als 0,5 mm aufweist. Das durch diese Anordnung von schmalen Öffnungen ausgestoßene Liftgas bildet eine große Anzahl von kleinen Bläschen 16, die in dem geförderten Rohöl fein dispergiert sind.
Die Bläschen 16 und das Rohöl bilden somit ein innig gemischtes Schaumgemisch, derart, daß die Gefahr von großen Liftgasblasen, welche an dem Rohöl vorbeiströmen und ein unstabiles Strömungsregime ergeben, vermindert wird.
Der untere Teil des Dornes 4 weist einen Balgen 17 auf, in dem ein Druckgas, wie Stickstoff, vorhanden ist, das dazu dient, die Öffnung des Rückschlagventiles 11 zu steuern, derart, daß ein minimaler Druck auf der Gasseite aufrechterhalten und eine Umkehrströmung aus der Verrohrung 1 verhindert wird.
An dem oberen Ende des Dornes 4 ist ein Abschlußhals 18 vorgesehen, der so ausgebildet ist, daß er von einem Werkzeug oder einem Bohrlochtraktor erfaßt werden kann, um den Dorn 4 zur Wartung oder zum Ersatz zur Oberfläche einzuholen.
2 zeigt eine Verrohrungsverbindung 20, die obere und untere Schraubgewindeverbinder 21 aufweist, zwischen denen ein kurzes Rohrstück 22 eingeschweißt ist, in welchem eine gefrittete poröse Muffe 23 mittels eines Satzes von ringförmigen Schultern 24 montiert ist.
Ein Liftgas-Einblasrohr 25 ist an die Außenfläche des Rohres 22 geschweißt und steht in Fluidverbindung mit dem Ringraum 26 zwischen der Innenfläche des Rohres 22 und der Außenfläche der gefritteten porösen Muffe 23 über eine Öffnung 27 in der Wand des Rohres 22.
Das Liftgas-Einblasrohr 25 ist mit einem Einweg-Rückschlagventil 28 ausgestattet und kann an eine starre oder flexible Liftgas-Einblasleitung 29 angeschlossen werden, die sich von einem Bohrlochkopf (nicht gezeigt) durch die Bohrlochauskleidung und den Ringraum (nicht gezeigt) der Förderverrohrung erstreckt. Im Betrieb wird Liftgas, wie durch den Pfeil 30 angedeutet, über die Leitung 29, das Rohr 25, die Öffnung 27, den Ringraum 26 und die Poren der gefritteten porösen Muffe 23 in das Innere der Muffe 23 und der Förderverrohrung geblasen, wodurch fein dispergierte Bläschen 31 des eingeblasenen Liftgases und des Rohöles erzeugt werden, so daß ein schaumartiges Gas-Flüssigkeitsgemisch geformt wird.
3 zeigt eine alternative Ausführungsform eines Einblassystems für dispergiertes Liftgas gemäß der Erfindung, wobei eine gefrittete poröse Muffe 33 mittels eines Paares von Nitrilkautschukfersen 35 einholbar in eine Förderverrohrung 34 eingesetzt ist, die zu einem Förderbohrloch für viskoses Rohöl gehört.
Die Muffe 33 ist nahe einer ringförmigen Gaseinlaßkammer 36 angeordnet, in welche Liftgas durch einen flexiblen Liftgas-Einblasschlauch 37 eingeblasen wird, wie dies durch den Pfeil 38 angedeutet ist. Das Liftgas strömt durch die Poren der gefritteten porösen Muffe 33 und bildet einen Schaum aus einem Gas/Flüssigkeitsgemisch 39 bzw. ein schaumartiges Gemisch mit dem Rohöl, das durch die Förderverrohrung 34 strömt.
Die Muffe 33 kann mittels eines Drahtleitungswerkzeuges eingesetzt und/oder ersetzt werden, das mit einer expandierbaren Blase ausgestattet ist, welche eine expansive Last auf die Gummifersen 36 während der Installation ausübt, wodurch diese Fersen 36 gegen die Innenwand der Förderverrohrung 34 expandiert werden und an Ort und Stelle verankert werden können, z.B. durch einen federartigen, gesplitteten Ring oder einem Schnapp-Verriegelungsring (nicht gezeigt).
4 ist eine schematische Queransicht eines Rohölförderbohrloches 40, welches eine Untergrundformation 41 durchsetzt. Eine Förderverrohrung 42 ist in dem Bohrloch 41 aufgehängt. Innerhalb der Förderverrohrung 42 ist eine Gaslift-Anordnung vorgesehen, die ein gewickeltes Liftgas-Einblasrohr 43 und eine Naben- und Speichenkonfiguration aus drei porösen Liftgas-Muffensegmenten 44 aufweist, die jeweils auf einem radialen Stützrohr 45 montiert sind, über welches im Betrieb Liftgas aus der gewickelten Liftgaseinsblasleitung 43 in das Innere der porösen Muffensegmente 44 eingeblasen wird.
Das Liftgas wandert durch die Poren der Wände der Hülsensegmente und mischt sich nachfolgend mit dem geförderten Rohöl und bildet einen Schaum aus einer Rohöl-Flüssigkeitsphase und fein dispergierten Gasbläschen 46.
Das gewickelte Liftgas-Einblasrohr 43 und/oder die Liftgas-Einblassegmente 44 können in der Förderverrohrung 42 verankert und/oder mit einem Ballastgewicht versehen werden, um das Rohr 43 und die Segmente 44 an einer erwünschten Stelle im unteren Teil des Bohrloches zu halten, wo Liftgas in die Förderverrohrung 42 eingeblasen wird.
Die porösen Segmente 44 können eine Länge von mehreren Metern haben, und eine Reihe von Segmenten 44 kann an verschiedenen Tiefen des Bohrloches aufgehängt sein.
5 zeigt eine weitere Ausführung einer Einblasanordnung für dispergiertes Liftgas gemäß der Erfindung. Die Anordnung ist in einer Förderverrohrung 50 eines Rohol-Förderbohrloches 51 angeordnet, welches eine Untergrundformation 52 durchsetzt. Ein Liftgas-Einblasdorn 53 ist vorgesehen und in einer Seitentasche 54 der Förderverrohrung 50 verankert, in ähnlicher Weise, wie dies 1 zeigt.
Der Dorn 53 ist an seinem oberen Ende mit einer Teleskopanordnung aus porösen Muffensegmenten 55 versehen. Während der Installation sind die Segmente 55 eingeholt, derart, daß die kleineren Segmente 55 im wesentlichen innerhalb des größten Segmentes angeordnet wird.
Im Betrieb wird Liftgas aus dem Ringraum, welcher die Förderverrohrung 50 umgibt, über eine Öffnung 56 sowie den Dorn 53 in das Innere der porösen Segmente 55 eingeblasen. Der erhöhte Druck des eingeblasenen Liftgases drückt die kleineren Segmente 55 aus dem größten Segment heraus in eine ausgefahrene Position, wie sie 5 zeigt.
Das Liftgas wandert durch die Poren der Wände der gefritteten porösen Segmente 55, und somit wird ein Strom von fein dispergierten Mikrogasbläschen 56 in das Rohöl eingeblasen, das durch die Förderverrohrung 55 strömt, so daß ein Schaum-Gas/Flüssigkeitsgemisch bzw. ein schaumartiges Gemisch gebildet und die Tendenz des Liftgases, an dem geförderten Rohöl vorbeizuströmen, reduziert wird.

Claims

Verfahren zum Gasliften von Bohrlochflüssigkeiten (2) durch Einblasen von Liftgas (16) in einem unteren Bohrlochbereich in den Strom der Bohrlochflüssigkeiten (2), dadurch gekennzeichnet, daß das Liftgas (16) als ein Agglomerat aus fein dispergierten Bläschen (16) in den Strom der Bohrlochflüssigkeiten (2) eingeblasen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das Liftgas (16) in den Strom der Bohrlochflüssigkeiten (2) über eine poröse Wand (18) eingeblasen wird, in welcher eine Anordnung von Liftgas-Einblasöffnungen vorgesehen ist.
Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem die Durchschnittsweite der Einblasöffnungen weniger als 0,5 mm beträgt.
Verfahren nach Anspruch 3, bei welchem die Durchschnittsweite der Einblasöffnungen weniger als 0,1 mm beträgt.
Verfahren nach Anspruch 4, bei welchem die poröse Wand (15) durch eine poröse Membrane gebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem die poröse Wand (15) eine rohrförmige Gestalt hat und Teil eines rohrförmigen Gaseinblasdornes bildet, der lösbar in eine Seitentasche (3) einer Förderverrohrung (1) eingesetzt ist, derart, daß im Betrieb Liftgas (16) über einen Ringraum (6), welcher die Förderverrohrung (1) umgibt, in das Innere des Dornes (4) eingeblasen und dann über die poröse Wand (15) in den Strom der Bohrlochflüssigkeiten (2) in der Förderverrohrung (1) ausgestoßen wird.
System zum Gasliften von Bohrlochflüssigkeiten (2), wobei das System gekennzeichnet ist durch eine poröse Wand (15), in welcher eine Anordnung von Liftgas-Einblasöffnungen vorgesehen ist, durch welche Öffnungen im Betrieb Liftgas (16) als ein Agglomerat von fein dispergierten Bläschen (16) in den Strom der Bohrlochflüssigkeiten (2) eingeblasen wird.