DE60107594T2 - Drainage-Element mit Filtervorrichtung bestehend aus hohlen Schaften zur Sammlung von insbesondere Kohlenwasserstoffen - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf ein Drainageelement zum Sammeln insbesondere von Kohlenwasserstoffen gebildet aus einem Sieb, das um einen sich in eine Längsrichtung erstreckenden Ansaugzylinder angeordnet ist.
• Die Erfindung wird zum Beispiel bei der Gewinnung von Kohlenwasserstoffen im Rahmen einer Förderung mit einer horizontalen oder stark geneigten Bohrung angewendet. In einem solchen Fall sind mehrere aneinander gefügte Drainageelemente angeordnet, um eine Drainage zu bilden, die durch eine Kohlenwasserstofflagerstätte läuft, und wird in einer oberirdisch angeordneten Förderanlage eine Ansaugung geschaffen, beispielsweise zum Ausbringen von Rohöl aus einer in der Tiefe angeordneten Lagerstätte. In einer solchen Anordnung beträgt die Länge der Drainage üblicherweise etwa 1000 Meter und die Länge eines Drainageelements beträgt im Allgemeinen etwa 10 Meter. Jedes Drainageelement filtert die zwischen Lagerstätte und Ansaugzylinder wandernden Kohlenwasserstoffe und sammelt sie ein und alle Ansaugzylinder sind aneinander gefügt, damit die gesamte, auf der gesamten Drainagelänge gesammelte Menge an Kohlenwasserstoffen an die Oberfläche transportiert wird.
• Wenn ein Durchströmen erzeugt wird, kommt es zu hohen Druckverlusten zwischen dem Drainageansatz (dem der Oberfläche am nächsten gelegenen Teil) und dem unterirdischen Drainageende, so dass die von einem Drainageelement erzeugte Durchflussmenge an Kohlenwasserstoffen am Drainageansatz bedeutend höher als an seinem unterirdischen Ende ist. Daraus ergibt sich, dass die Kohlenwasserstofflagerstätte im Bereich des Ansatzes geleert wird und dass dann Gas oder Wasser bis in den Bereich des Ansatzes angesaugt werden, wodurch die Förderung gestört und der Abbau der Lagerstätte gestoppt wird, obwohl diese in einem Bereich um das unterirdische Ende der Drainage noch eine große Menge an Kohlenwasserstoffen enthält. Diese Erscheinung ist unter dem Namen "coning" bekannt.
• Zur Lösung dieses Problems sind aus den Patentschriften GB-2325949 und US-5435393 Drainageelemente bekannt, mit denen ein anpassbarer Druckverlust eingeführt wurde. Elemente mit einem geringen Druckverlust werden hier zum unterirdischen Ende der Drainage hin angeordnet, um die Durchflussmenge in diesem Bereich zu erhöhen, und Drainageelemente mit großen Druckverlusten werden im Drainageansatz angeordnet, um in diesem Bereich die Durchflussmenge zu verringern. In der so gestalteten Drainage ist der Durchfluss in den verschiedenen Elementen homogen, so dass die Kohlenwasserstofflagerstätte gleichmäßig über die gesamte Drainagelänge geleert wird. In der Patentschrift US-5435393 wird der Kohlenwasserstoff durch einen ein Siebrohr bildenden Ring, der zwischen dem Ansaugzylinder und das den Zylinder umgebende Sieb angeordnet ist, gesammelt. Dieser Ring sammelt den Kohlenwasserstoff und enthält ein Kanallabyrinth, welches der Kohlenwasserstoff durchlaufen muss, um nach innen in den Ansaugzylinder zu wandern. Es ist möglich, die Länge des Labyrinths durch Verschließen bestimmter Kanäle des Rings mit Schrauben zu verändern, so dass der eingebrachte Druckverlust verändert wird. Der Ring eines derartigen Drainageelements ist ein komplexes Teil, dessen Herstellung sehr teuer ist, und andererseits wird der Kohlenwasserstoff nur im Bereich des Rings gesammelt, wodurch die Förderung begrenzt wird. Die Patentschrift US-4088580 macht ein Siebrohr bekannt, wie es im Oberbegriff des Anspruchs 1 definiert wird und das zur Ausstattung eines Drainageelements zum Sammeln von Kohlenwasserstoffen bestimmt ist. Dieses bekannte Siebrohr hat ein Sieb, bestehend aus einem Draht, der um eine röhrenförmige, aus vollen Stangen gebildete Struktur gewickelt und daran befestigt ist, welche sich in eine Längsrichtung zwischen zwei Ringen ausdehnen, wobei die Stangen an ihren beiden Enden in beide Ringe eingeführt und gleichmäßig am Umfang der Ringe verteilt sind. In dieser Anordnung dringt die Flüssigkeit in das Siebrohr ein, indem sie durch die Drahtwicklungen und zwischen den Stangen hindurch läuft, und es ist nicht möglich, einen Druckverlust in der Drainage einfach zu verändern.
• Die Aufgabe der Erfindung ist, diese Nachteile abzuwenden, indem sie ein Siebrohr und ein Drainageelement mit einem einfacheren Aufbau vorschlägt.
• Zu diesem Zweck besteht der Gegenstand der Erfindung in einem wie durch Anspruch 1 definierten und für ein Drainageelement bestimmten Siebrohr, um insbesondere Kohlenwasserstoffe zu sammeln. Durch einen solchen Aufbau wird erreicht, dass der Kohlenwasserstoff durch das Sieb des Siebrohres selbst gesammelt wird, was die Konstruktion vereinfacht, und der durch das Drainageelement verursachte Druckverlust kann durch Änderung der Anzahl der hohlen, mit dem Innenraum des Ansaugzylinders des Drainageelements verbundenen, Sammelstangen des Siebrohres verändert werden.
• Das erfindungsgemäße Siebrohr kann einen ringförmigen, um den Ansaugzylinder angeordneten Sammler enthalten, der mit dem Zylinder einen wulstförmigen Hohlraum bildet, welcher mit dem Zylinderinnenraum durch die zu diesem Zweck im Zylinder vorgesehenen Schlitze verbunden ist. Der Sammler ist mit Bohrungen versehen, die sich in Längsrichtung erstrecken und in besagtem wulstförmigen Hohlraum einmünden, wobei diese Bohrungen dazu bestimmt sind, die Hohlstangen des Siebes aufzunehmen, damit diese über besagten wulstförmigen Hohlraum mit dem Innenraum des Ansaugzylinders in Verbindung stehen können. In dieser Anordnung kann der Sammler, der die Verbindung zwischen Sammelstangen und dem Zylinderinnenraum herstellt, durch Aufschrumpfen auf den Zylinder montiert werden. Der Sammler kann radiale, sich radial zur Längsachse erstreckende Bohrungen aufweisen, wobei jede radiale Bohrung mit einem entsprechenden Längsloch verbunden ist, und jede radiale Bohrung so angeordnet ist, dass sie eine Schraube aufnehmen kann, um die Verbindung zwischen dem entsprechenden Längsloch und dem wulstförmigen Hohlraum zu unterbrechen oder freizugeben. In dieser Anordnung kann die Anzahl der Sammelstangen, die mit dem Innenraum des Ansaugzylinders eines Drainageelements verbunden sind, an Ort und Stelle eingestellt werden, bevor das Drainageelement in das Bohrloch eingeführt wird. Die Verwendung von Ansatzschrauben oder einfachen Schrauben erleichtert diesen Einstellvorgang. Gemäß einer besonderen Anordnung des Siebes und des erfindungsgemäßen Drainageelements ist mindestens eine Stange des Siebes eine Hohlstange ohne seitliche Öffnung, um eine Transportstange zu bilden, und mindestens eine Sammelstange ist mit dem Zylinderinnenraum über eine Transportstange oder mehrere, in Reihe angeordnete Transportstangen verbunden, die den Zylinderinnenraum mit einem Ende der besagten Sammelstange verbindet. In dieser Anordnung kann der Druckverlust einer jeden Sammelstange noch erhöht werden, indem bestimmte Enden der Hohlstangen des Siebes miteinander verbunden werden. Das Siebrohr kann an einem seiner Enden einen ersten ringförmigen Sammler zur Verbindung der Stangen mit dem Zylinderinnenraum, und an seinem anderen Ende einen zweiten ringförmigen Sammler enthalten, wobei dieser zweite Sammler mit Längslöchern versehen ist, die zur Aufnahme der Hohlstangen vorgesehen sind, und mit Kanälen, die bestimmte, aufeinander folgende Längslöcher miteinander verbinden, damit zwei aufeinander folgende Stangen in Reihe angeordnet werden können. In dieser Anordnung kann der Anschluss der beiden in Reihe angeordneten Stangen in Höhe des zweiten Sammlers erfolgen.
• Nun erfolgt eine detaillierte Beschreibung der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, die eine Ausführungsform darstellen, wobei dieses Beispiel nicht einschränkend ist.
• Die 1 ist eine schematische Darstellung eines Drainageelements.
• Die 2 ist eine Teilschnittansicht eines Siebes des erfindungsgemäßen Drainageelements.
• Die 3 ist eine Teilschnittansicht des erfindungsgemäßen Drainageelements.
• Die 4 ist eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Sammelstange.
• Die 5 ist eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Drainageelements.
• Die 6 und 7 sind Schnittansichten eines Beispiels für einen ringförmigen Sammler des erfindungsgemäßen Drainageelements.
• Die 8 ist eine Teildarstellung eines zweiten Sammlers des erfindungsgemäßen Drainageelements.
• Das erfindungsgemäße Drainageelement enthält einen Ansaugzylinder CA, der sich längs der Achse LA erstreckt, wie in der 1 zu sehen ist. Dieser Ansaugzylinder ist von einem Sieb TM umgeben, zum Beispiel aus Metall, das ein Siebrohr bildet, bestehend aus Stangen, die sich längs um den Zylinder CA herum erstrecken. Diese Stangen sind mit einem sie umgebenden Draht FI verbunden, um das Sieb TM zu bilden. Dieser Draht FI ist an besagte Stangen zum Beispiel mit einem Widerstandsschweißverfahren angeschweißt und umgibt die Stangen, indem er eine Spirale um die Längsachse AL bildet. Das Sieb TM hat somit die Form eines Zylinders, der den Ansaugzylinder CA umgibt, und es wird auf dem Ansaugzylinder CA durch zwei ringförmige Sammler CL festgehalten, die ebenfalls um den Zylinder CA montiert sind, wobei jeder Sammler an einem Ende des zylindrischen Siebes TM angebracht ist. Diese Sammler können zum Beispiel durch Aufschrumpfen auf den Zylinder CA aufgebracht werden.
• Wie in 2 zu sehen ist, sind die Stangen TT, TC des erfindungsgemäßen Drainageelements rohrförmige Hohlstangen, so dass das Sammeln und der Transport der Kohlenwasserstoffe zum Innenraum des Ansaugzylinders CA durch diese Stangen, die das Sieb TM bilden, erfolgt.
• Insbesondere sind bestimmte Stangen als Hohlstangen mit einer seitlichen Öffnung OC ausgebildet, um Sammelstangen TC zu bilden. Ein Ende dieser Stangen TC ist mit dem Innenraum des Ansaugzylinders CA verbunden, wie in 3 dargestellt. Auf diese Art wird der Kohlenwasserstoff HY durch das Sieb TM gefiltert, um es von Verunreinigungen wie Sand SA zu befreien, bevor er durch eine Öffnung OC angesaugt und zum Innenraum des Ansaugzylinders CA geführt wird. In der 3 ist eine derartige Sammelstange TC dargestellt, die mit dem Innenraum des Ansaugzylinders verbunden ist und dessen eines Ende an den Sammler CL angeschlossen ist. Diese Stange ist somit mit einem Hohlraum CT im Innern des Sammlers verbunden, der seinerseits mit dem Inneren des Zylinders CA durch Schlitze FE verbunden ist, die zu diesem Zweck vorgesehen sind. Das andere, nicht dargestellte Ende dieser Stange ist zum Beispiel verschlossen. Die in der Sammelstange seitlich eingebrachte Öffnung OC kann zum Beispiel durch eine Bohrung wie in der 3 dargestellt oder durch teilweises Einsägen der Stange wie in der 4 dargestellt erreicht werden.
• Das Sieb TM der erfindungsgemäßen Stange kann aus einer Vielzahl von Sammelstangen TC bestehen, die geeignet sind, über einen Sammler mit dem Innenraum des Zylinders CA in Verbindung zu stehen. Dieser Sammler kann dann Vorrichtungen enthalten, um das Ende einer Stange zu verschließen oder nicht zu verschließen. Somit ist es möglich, den durch das Drainageelement eingebrachten Druckverlust zu erhöhen, indem die Anzahl der mit dem Innenraum des Ansaugzylinders verbundenen Sammelstäbe TC verringert wird, und diesen Druckverlust zu verringern, indem die Anzahl der mit dem Innenraum des Ansaugzylinders verbundenen Sammelstäbe TC erhöht wird. Ebenso ist es möglich, den Druckverlust durch Änderung der Anzahl der seitlichen Öffnungen an den Sammelstäben zu verändern.
• Ein derartiger Sammler CL hat eine deutlich ringförmige Form, wie in den 6 und 7 dargestellt, um den Zylinder CA zu umgeben und um eventuell durch Aufschrumpfen auf diesem Zylinder montiert zu werden. Er stellt sich in Form eines Ringes dar, der an einer seiner zur Längsachse AL senkrecht ausgerichteten Seite eine Vielzahl von Längslöchern PC aufweist, die Bohrungen sein können, die zur Aufnahme der Stangen des Siebes TM bestimmt sind, damit dieses Sieb auf dem Ansaugzylinder CA festgehalten werden kann. Dieser Sammler hat in seinem Innenteil eine Aussparung, die mit dem Zylinder einen wulstförmigen Hohlraum CT bildet, wie es in den 3 und 7 zu sehen ist. Der so gebildete wulstförmige Hohlraum CT steht über die zu diesem Zweck vorgesehenen, gegenüber besagtem wulstförmigen Hohlraum angeordneten, Schlitze FE des Zylinders mit dem Innenraum des Ansaugzylinders CA in Verbindung. Die Bohrungen PC führen nach innen in diesen Hohlraum, um die entsprechenden Stangen mit diesem Hohlraum zu verbinden. Dieser Sammler ermöglicht somit über den Hohlraum CT eine Verbindung zwischen einer Vielzahl von Hohlstangen und dem Innenraum des Ansaugzylinders. Insbesondere enthält dieser Sammler auch die mit Gewinde versehenen Radialbohrungen PT, die radial zur Längsachse AL angeordnet sind und von denen jede einzelne mit einer entsprechenden Bohrung PC verbunden ist. Jede Radialbohrung PT, die durch Bohren hergestellt werden kann, führt auf eine äußere Fläche des Sammlers, um von außen zugänglich zu sein. Mit diesen radialen Bohrungen PT ist es möglich, das Ende der entsprechenden Stange zu verschließen, indem eine lange Schraube eingeschraubt wird, die bis zum Boden der entsprechenden Bohrung PC reicht, oder aber dieses Ende nicht zu verschließen, indem dort eine kurze Schraube eingeschraubt wird, um die entsprechende Bohrung PC frei zu halten.
• Mit einem solchen Sammler kann der durch das Drainageelement eingebrachte Druckverlust an Ort und Stelle eingestellt werden, indem die Anzahl von Sammelrohren ausgewählt wird, die mit dem Innenraum des Ansaugzylinders in Verbindung stehen sollen.
• Im erfindungsgemäßen Drainageelement kann der durch eine Sammelstange TC eingebrachte Druckverlust noch erhöht werden, indem diese Sammelstange durch eine Transportstange TT oder mehrere, in Reihe angeordnete Transportstangen TT mit dem Innenraum des Ansaugzylinders verbunden wird. Dieser induzierte Druckverlust wird somit durch Verlängerung des Weges, den die Flüssigkeit von der Sammelöffnung OC bis zum Innenraum des Zylinders CA durchlaufen muss, erhöht. Insbesondere sind die Transportstangen TT röhrenförmige, hohle Stangen des Siebes, die aus demselben Werkstoff wie die Sammelstangen hergestellt werden können, aber nicht notwendigerweise die Sammelöffnung aufweisen.
• Wie in 5 zu sehen ist, kann das Sieb TM zum Beispiel abwechselnd Sammelstangen TC und Transportstangen TT enthalten, die paarweise angeordnet sind. In einer solchen Anordnung ist ein Ende einer Sammelstange verschlossen und das andere Ende ist mit einem Ende der entsprechenden Transportstange verbunden, und das zweite Ende der Transportstange ist nicht verschlossen, um mit dem Innenraum des Zylinders CA verbunden zu werden. Es versteht sich von selbst, dass diese Anordnung beispielhaft und ohne Beschränkung angegeben wird und dass andere Anordnungen denkbar sind, wie zum Beispiel die Anordnung von abwechselnd einer Sammelstange TC und zwei Transportstangen TT, um auf ähnliche Weise eine Sammelstange zu zwei in Reihe angeordneten Transportstangen zu zuordnen.
• Insbesondere können Transportstangen und Sammelstangen durch einen zweiten Sammler CL in Reihe angeordnet werden. Ein derartiger zweiter Sammler CL, dessen Form etwa der in den 6 und 7 abgebildeten Form entspricht, und der Kanäle enthält, die aufeinander folgende Bohrungen PC, wie in 8 dargestellt, miteinander verbinden, so dass zwei aufeinander folgende Bohrungen durch einen Kanal CN miteinander verbunden sind, anstatt an einen wulstförmigen Hohlraum angeschlossen zu sein. Auf diese Weise erhält man die in 5 gezeigte Anordnung der Stangen, indem ein erster Sammler, wie in den 6 und 7 gezeigt, an einem Ende des Drainageelements und ein zweiter Sammler, wie in 8 gezeigt, am anderen Ende des Drainageelements angeordnet wird.
• Wie zu sehen ist, sind es in dem erfindungsgemäßen Drainageelement die das Sieb bildenden Stangen, die den Kohlenwasserstoff sammeln und in den Innenraum des Ansaugzylinders transportieren, wobei diese Stangen in einer Vielzahl von Kombinationsmöglichkeiten angeordnet werden können, um eine bestmögliche Einstellung des durch das Drainageelement eingebrachten Druckverlustes zu erreichen.

Claims (7)

1. Siebrohr mit einem Filtersieb, bestehend aus einem Metalldraht (FI), der um eine rohrförmige Struktur gewickelt und daran befestigt ist, die aus sich in Längsrichtung (AL) zwischen zwei Ringen erstreckenden Stangen gebildet ist, wobei die Stangen mit ihren beiden Enden in die beiden Ringe eingefügt sind und gleichmäßig am Umfang der Ringe verteilt sind, wobei einer der Ringe einen inneren Hohlraum (CT) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Stangen eine Hohlstange ist oder Hohlstangen (TC) sind, die alle eine seitliche Öffnung (OC) aufweisen und mit dem inneren Hohlraum des Ringes durch eines ihrer Enden verbunden sind, so dass eine Flüssigkeit die Außenseite des Siebrohrs bis in den inneren Hohlraum des Ringes oder umgekehrt durchdringen kann.
2. Drainageelement zum Sammeln insbesondere von Kohlenwasserstoffen, bestehend aus einem Siebrohr gemäß Anspruch 1, in dem das Filtersieb des Siebrohrs einen Ansaugzylinder (CA) umgibt, auf den zwei Ringe (CL) montiert sind, um ein System zur Regelung des durch das Drainageelement eingebrachten Druckverlustes zu bilden, wobei der Ansaugzylinder (CA) mit besagtem inneren Hohlraum (CT) des Ringes verbunden ist, so dass der Kohlenwasserstoff durch die Hohlstangen des Filtersiebes in kontrolliertem Durchsatz von der Außenseite des Siebrohres zum Innenraum des Ansaugzylinders gebracht werden kann.
3. Drainageelement gemäß Anspruch 2, in dem Kanäle (CN) innen in den Ringen (CL) ausgebildet sind, um die Hohlstangen untereinander zu verbinden, mit der Möglichkeit, den durch das Drainageelement eingebrachten Druckverlust mit Hilfe von Schrauben zu verändern, die von außen zum Verschließen der Kanäle (CN) in die Ringe montierbar sind.
4. Drainageelement gemäß Anspruch 3, in dem die Stangen noch andere Hohlstangen ohne seitliche Öffnung umfassen, die als Transportstangen (TT) ausgebildet sind und in die die Schrauben so angebracht werden, dass sie die seitliche Öffnung (OC) einer hohlen Sammelstange (TC) mit besagtem inneren Hohlraum (CT) des Ringes über eine oder mehrere hohle Transportstangen (TT) verbinden.
5. Drainageelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, in dem die seitliche Öffnung (OC) in jeder Hohlstange durch Bohren oder teilweises Einsägen der Hohlstange hergestellt wird.
6. Drainageelement gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, in dem besagter innerer Hohlraum (CT) des Ringes mit dem Innenraum des Ansaugzylinders (CA) durch im Ansaugzylinder ausgebildete Schlitze (FE) verbunden ist.
7. Drainageelement gemäß einem der Ansprüche 2 bis 6, in dem die Ringe (CL) durch Aufschrumpfen auf das Ansaugrohr (CA) aufgebracht werden.