NL1009668C2 - Putwerktuig. - Google Patents

Description

Putwerktuig

De uitvinding heeft betrekking op een putwerktuig in de vorm van een putzeef, die een basispijp omvat met daarin een zeefsectie. Een dergelijk werktuig is bestemd voor het fractureren van een put of het maken van een grindpak in 5 een put.

Bij de productie van koolwaterstoffen of dergelijke uit bepaalde ondergrondse formaties is het nu gebruikelijk grote hoeveelheden deeltjesvormig materiaal (bijv. zand) te produceren langs de formatiefluïda. De productie van dit 10 zand dient beheerst te worden of kan de economische levensduur van de put ernstig beïnvloeden. Een van de meest algemeen gebruikte technieken voor zandbeheersing is bekend als "grindpakken".

Bij een typische grindpak-afwerking wordt een zeef 15 binnen de putboring geplaatst nabij het af te werken interval en wordt een slurry van deeltjesmateriaal (d.w.z. grind) in de put naar beneden gepompt tot in de ringvormige ruimte om de zeef. Naarmate de slurry vloeistof verliest aan de formatie en/of door de zeef, zet het grind uit de 20 slurry zich af rond de zeef om rond de zeef een doordringbare massa te vormen die toelaat dat geproduceerde fluïda door de grindmassa stromgn terwijl de stroom van eventueel deeltjesvormig materiaal wordt tegengehouden.

Een groot probleem bij het maken van grindpakken -25 speciaal waar lange of schuinstaande intervallen afgewerkt moeten worden - ligt in het geschikt verdelen van het grind over het hele af te werken interval, d.w.z. het volledig dichtpakken van de putring rond de lengte van de zeef. Slechte grindverdeling (d.w.z. lege plaatsen in het grind-30 pakket) wordt dikwijls veroorzaakt wanneer vloeistof uit de grindslurry voortijdig verloren gaat naar de meer doorlaatbare delen van de formatie, met als gevolg dat zich in die ringvormige ruimte "zandbruggen" vormen voordat alle grind aangebracht is. Deze zandbruggen verhinderen effectief 1 OOQR68 - 2 - verdere stroming van de slurry door de ringvormige ruimte, waardoor afgifte van grind aan alle delen van die ruimte rond het scherm wordt verhinderd.

Om dit probleem te ondervangen zijn nu putwerktuigen 5 "met alternatieve baan" (d.w.z. put 7) ontwikkeld, die een goede verdeling van grind geven over het gehele afwerkings-interval, zelfs wanneer zandbruggen ontstaan voordat alle grind aangebracht is. Door putwerktuigen met alternatieve baan lopen geperforeerde shunts of omloopleidingen langs de 10 hele lengte van het werktuig; deze nemen grindslurry op wanneer deze de putring binnenkomt. Als zich in die ring een zandbrug vormt kan de slurry door de geperforeerde shuntbuizen gaan om te worden afgeleverd aan verschillende niveaus in de ring boven en/of onder de brug. Voor een meer 15 volledige beschrijving hoe zulke putwerktuigen werken (bijvoorbeeld grindpak 7) zie US octrooischrift 4 945 991.

Bij vele bekende putzeven met alternatieve baan worden de afzonderlijke shuntbuizen uitwendig gedragen aan het buitenoppervlak van de zeef; zie US octrooischriften 20 4 945 991, 5 082 052, 5 113 935, 5 417 284 en 5 419 349.

Hoewel deze uitvoering zeer succesvol is gebleken, hebben uitwendig aangebrachte shunts toch enkele nadelen. Door de shunts uitwendig aan de zeef aan te brengen wordt bijvoorbeeld de effectieve totale uitwendige middellijn van de 25 zeef vergroot. Dit kan heel belangrijk zijn, speciaal wanneer de zeef moet worden toegepast in een putboring met betrekkelijk kleine middellijn, waar zelfs fracties van een inch in de middellijk de zeef onbruikbaar kunnen maken, of minstens moeilijk in de put te installeren.

30 Om de effectieve middellijn van een werktuig zo klein mogelijk te maken worden uitwendige shuntbuizen typisch vervaardigd uit "platte" rechthoekige buizen, zelfs hoewel men inziet dat het makkelijker is en aanzienlijk goedkoper om een ronde buis te vervaardigen, en dat een ronde buis 35 een aanzienlijk grotere en meer gelijkmatige explosiesterk-te heeft dan het geval is bij een rechthoekige buis.

Een ander nadeel bij het uitwendig opstellen van de shunts, hetzij dat ze rond zijn of rechthoekig, is dat de 1009668 - 3 - shunts blootstaan aan beschadiging tijdens montage en installatie van de zeef. Als de shunt krimpt tijdens installatie of explodeert onder druk tijdens de werking, wordt hij onwerkzaam voor het afgeven van het grind aan 5 alle niveaus in het af te werken interval, en dit kan leiden tot onvolledig pakken van het interval. Een voorstel ter bescherming van deze shunts is om ze binnen het buitenoppervlak van de zeef te plaatsen, zie ÜS octrooischriften 5 476 143 en 5 515 915. Dit kan echter de kostprijs van 10 de zeef aanzienlijk doen toenemen zonder dat de totale middellijn van de zeef substantieel afneemt.

Het putscherm volgens de uitvinding is gekenmerkt door een inwendige shuntbuis, geplaatst binnen de basispijp en zich door in hoofdzaak de hele lengte van de basispijp 15 uitstrekkend, en middelen voor fluïdumverbinding tussen het inwendige van de shuntbuis en het uitwendige van de put-zeef, waarbij deze middelen worden gevormd door een langwerpig element met een erdoorlopende doorgang.

Hierdoor kan, wanneer de zeef opgesteld wordt nabij de 20 af te werken formatie grindslurry worden afgeleverd aan verschillende niveaus binnen de ringvormige ruimte die de zeef omgeeft. De verdeling van grind vanuit de inwendige buis rechtstreeks naar de verschillende niveaus in de ring geeft een betere verdeling van grind door het hele afwer-25 kingsinterval, speciaal wanneer zich zandbruggen vormen in die ring voordat alle grind geplaatst is.

Ook wordt, door de inwendige shuntbuis in de basispijp van de zeef te plaatsen, (a) de shunt beperkt tegen beschadiging en mishandeling tijdens het hanteren en het instal-3 0 leren van de grindpakzeef, (b) wordt de effectieve middel lijn van de zeef niet groter, (c) kan een meer wenselijke "ronde" buis worden gebruikt als inwendige shunt, zodat men een shunt heeft met een grotere explosiesterkte en minder kans op bezwijken tijdens de werking dan de meeste uitwen-35 dige shunts, en (d) kan de shunt worden af gedicht ten opzichte van de binnenzijde van de zeef zodat er geen behoefte aan is om de inlaat of de uitlaten van de inwendige shuntbuis af te sluiten bij beëindiging van de grindpak- 100P6S8 - 4 - operatie om te voorkomen dat grind of deeltjes de zeef binnengaan.

Meer in het bijzonder is de putzeef volgens de uitvinding samengesteld uit een of meer stukken, waarbij elk stuk 5 samengesteld is uit een doorlaatbare basispijp met daarin een zeefsectie (bijvoorbeeld om de basispijp gewikkeld draad). Een van draad voorziene koppeling of dergelijke is aangebracht aan beide einden van de basispijp om opvolgende stukken met elkaar te verbinden. Een lengte van inwendige 10 basispijp (bijv. leiding met ronde dwarsdoorsnede) wordt geplaatst in de basispijp en strekt zich uit in hoofdzaak door de hele lengte van die basispijp. Er is een van draad voorziene aansluiting aanwezig aan beide einden van de lengte van de inwendige shuntbuis om de opvolgende lengten 15 daarvan met elkaar te verbinden.

De lengte van inwendige shuntbuis wordt binnen de basispijp geplaatst zodat de aansluiting aan de shuntbuis gericht zal liggen met de koppeling aan de basispijp. Openingen worden ofwel aangebracht zowel in aansluiting als 20 in koppeling en dan gericht, of beide openingen worden gevormd (bijv. geboord) nadat de aansluiting en de koppeling tijdens de montage gericht zijn. Een langwerpig element, bijv. een van draad voorziene bout met een open axiale doorgang, wordt door de gericht liggende openingen 25 gestoken zodat een fluïdumverbinding ontstaat tussen het inwendige van de inwendige shuntbuis en het uitwendige van de putzeef. Er is een afdichtingsmiddel, bijvoorbeeld een pakking, aanwezig om lekkage van grind of ander deeltjesvormig materiaal rond de bout naar het inwendige van de 3 0 zeef te voorkomen. In sommige gevallen kunnen aan de put zeef ook uitwendige shuntbuizen worden aangebracht.

De putzeef wordt gemonteerd en in de putboring omlaag-gebracht tot een plaats nabij het interval waar het grind-pak moet worden aangebracht. Dan wordt grindslurry de 35 putboring ingepompt tot in de ringvormige ruimte die de zeef omgeeft. Slurry komt de inwendige shuntbuis binnen door een inlaat (d.w.z. de bovenste fluïdumverbindingsdoor-gang naar de inwendige shunt) en stroomt naar beneden door 1 n o 9 0 s 8 - 5 - de inwendige shunt om hem te verlaten naar de ringvormige ruimte bij elk van de uitlaatdoorgangen die vanaf de inwendige shuntbuis leiden naar het uitwendige van de zeef.

De feitelijke constructie, werking en de voordelen van 5 de uitvinding zullen beter worden begrepen aan de hand van de bijgaande tekeningen, die niet noodzakelijk op schaal zijn, en waarin

Fig. 1 een aanzicht is, gedeeltelijk in doorsnede, van een putwerktuig volgens de uitvinding, en 10 Fig. 2 een aanzicht is, gedeeltelijk in doorsnede, van een andere uitvoering van een putwerktuig volgens de uitvinding .

Meer in het bijzonder verwijzend naar de tekeningen geeft fig. 1 het onderhavige putwerktuig 10 in werkzame 15 stand weer binnen het onderste einde van een producerende en/of injectieputboring 11. Putboring 11 loopt vanaf de (niet getekende) oppervlakte in en door formatie 12. Putboring 11 is, zoals getekend, bekleed met een bekledingsbuis 12 voorzien van perforaties 14, zoals voor de vakman duide-20 lijk zal zijn. Terwijl putboring 11 weergegeven is als een in hoofdzaak verticale, beklede put, dient te worden verstaan dat de uitvinding ook kan worden gebruikt bij afwerkingen "met open gat" en/of verwijde afwerkingen, alsmede bij horizontale en/of schuin lopende putboringen.

25 Putwerktuig 10 (bijvoorbeeld grindpakzeef) kan van een enkele lengte zijn of kan samengesteld zijn uit meerdere verbindingsstukken (bijvoorbeeld 15a, 15b in fig. 1) die met elkaar verbonden zijn door draadkoppelingen 16 o.d. Zoals getekend, zijn alle verbindingsstukken 15 van grind-30 pakzeef 10 in principe onderling identiek en zijn ze allemaal samengesteld uit een geperforeerde basispijp 17, omwikkeld met een doorlopende lengte van wikkeldraad 19 zodat er een "gezeefde" sectie wordt gevormd. Doordat basispijp 17 getekend is als een pijp voorzien van meerdere 35 perforaties 18, dient te worden verstaan dat binnen het kader van de uitvinding ook andere typen doorlaatbare basispijpen kunnen worden gebruikt, bijvoorbeeld sleufpijp enz.

1 nnop £ p, - 6 -

Elke winding van wikkeldraad 19 ligt op een kleine afstand van de naburige windingen zodat (niet getekende) fluidumdoorgangen worden gevormd tussen de respectieve draadwindingen, zoals gewoonlijk gedaan wordt in veel in de 5 handel verkrijgbare wikkeldraadzeven, bijvoorbeeld BAKER-WELD Gravel Pack Sereens, Baker Sand Control, Houston, TX, USA. Wederom dient te worden verstaan dat, hoewel een zeeftype 10 specifiek beschreven wordt, de term "zeef" in het verband van de onderhavige beschrijving en conclusies 10 bedoeld is algemeen te zijn en bestemd is om alle typen van soortgelijke structuren te omvatten die gewoonlijk worden gebruikt bij grindpakoperaties (bijvoorbeeld in de handel verkrijgbare zeven, van sleuven voorziene of geperforeerde voeringen of pijpen, zeefpijpen, voorgepakte of dubbele 15 voorgepakte zeven en/of voeringen, of combinaties daarvan).

Wederom verwijzend naar fig. 1 hebben de stukken 15a, 15b een lengte van tenminste een inwendige shuntbuis 20a resp. 20b, geplaatst binnen basispijpen 17a resp. 17b, en in hoofdzaak erdoorheen lopend. Shuntbuis 20 is bij voor-20 keur een ronde buis die een gelijkmatige explosiesterkte heeft over zijn hele lengte, waardoor het minder waarschijnlijk is dat hij tijdens de werking zal bezwijken. Elke lengte van de shuntbuis 20 is bestemd voor fluidumver-binding met een aangrenzende lengte shuntbuis door een van 25 draad voorziene draadaansluiting 21 (bijvoorbeeld 2lb) of dergelijke, die op zijn beurt bestemd is om, wanneer zeef 10 op de juiste wijze gemonteerd is, aangrenzend te liggen aan een respectieve basispijpkoppeling (bijv. 16b).

Een doorgang 22 (bijv. uitlaat 22b) is overal in de 30 hele zeef 10 aangebracht bij elke shuntkoppeling 21, doorlopend door zowel de koppeling 21 als de naburige basis-pijpkoppeling 16. Doorgang 22 zorgt voor fluidumverbinding tussen het inwendige van de inwendige shuntbuis 20 en het uitwendige van putzeef 10, voor een hierna te beschrijven 35 doel. Zoals getekend, bestaat uitlaat 22 uit een "hol" langwerpig element, bijv. bout 23 of dergelijke, met daardoorheen een open axiale doorgang 24.

Bij het monteren van putzeef 10 wordt het ondereinde 1009SSP· - 7 - van het onderste stuk 15c van putzeef 10 ofwel afgesloten, of het is bestemd om aangesloten te worden op een onderste boorpijpserie 40, zoals de vakman duidelijk zal zijn. Het ondereinde van inwendige shuntbuis 20b wordt afgesloten met 5 een van draad voorziene dop 2lc of dergelijke, en shuntaan-sluiting 21b wordt op het boveneinde ervan geschroefd. Shuntbuis 21b wordt dan in basispijp 17b geplaatst zodat de shuntaansluiting 21b nabij basiskoppeling 16b zal liggen.

Er kan een opening gemaakt worden zowel in koppeling 10 16b als in aansluiting 21b, die gericht moeten liggen wanneer inwendige shuntbuis 20b zich op zijn plaats bevindt binnen basispijp 17b. Als alternatief kunnen deze openingen worden geboord of op een andere wijze aangebracht door zowel de basispijpkoppeling als de shuntbuisaansluitingen 15 in een enkele handeling nadat ze gericht zijn wanneer de zeef wordt opgebouwd. Dan wordt pak 23b door deze gericht liggende openingen gestoken om een doorgang 22b te vormen. Bout 23 kan ofwel rechtstreeks in de opening in shuntaansluiting 21b worden geschroefd (onderste bout 23c in fig. 20 1) of er kan een moer 25 (bij bovenste bouten 23a, 23b) worden gebruikt om hem op zijn plaats te houden. Er kunnen, indien nodig, pakkingen 26 of andere afdichtingsmiddelen worden gebruikt om lekkage van fluida (d.w.z. deeltjes) rond de bout en naar het inwendige van basispijp 17 tijdens 25 installatie in een putboring te voorkomen. De onderste doorgang 22c wordt geïnstalleerd voordat het onderste stuk 15b wordt afgesloten of gemonteerd in de onderste boorse-rie. Men ziet dat de open axiale doorgangen 24 door de respectieve bouten 23 fluïdumverbinding zullen geven tussen 30 het inwendige van inwendige shuntbuis 20 en het uitwendige van put 17 bij elke lengte van de basispijpkoppeling 16.

Het ondereinde van de eerstvolgende shuntbuislengte, d.w.z. 20a, wordt dan in shuntaansluiting 21b geschroefd voordat het volgende stuk 15a omlaaggebracht wordt over 35 shuntbuis 20a. De basispijp 17a van stuk 15a wordt in basispijpkoppeling 16b geschroefd en de beschreven procedure wordt herhaald tot de gewenste lengte van put 17 gemonteerd is. Het boveneinde van de bovenste lengte, bijv. 20a, 1009668 - 8 - van shuntbuis 20 zal afgesloten worden door een van draad voorziene dop 21a of dergelijke, en bout 23a zal een "inlaat-"doorgang 22a vormen voor een hierna te beschrijven doel.

5 In sommige gevallen kan het wenselijk zijn ook een of meer uitwendige geperforeerde shunts 30 (er is er slechts één getekend) op te nemen van het type dat men gewoonlijk vindt in bekende zeven met alternatieve baan. Shunt 30 wordt geplaatst langs het buitenoppervlak van zeef 10 en is 10 bestemd om slurry te transporteren naar verschillende niveaus binnen een putboring; zie US octrooischriften 4 945 991; 5 113 935 en 5 419 394. In zulke gevallen worden bij voorkeur rechthoekige buizen gebruikt om uitwendige shunt 20 te vormen, zodat de uitwendige middellijn van de 15 zeef niet groter wordt dan die van de bekende zeven met soortgelijke uitwendige shunts. In het verband van de uitvinding kan echter, als shunt 30 tijdens installatie of explosies tijdens de grindpakoperatie wordt beschadigd, nog steeds slurry worden afgeleverd door de inwendige shunt 20 20 naar verschillende niveaus binnen ring 35 om de grindpakoperatie te voltooien.

Nu zal een typische grindpakoperatie worden beschreven met gebruikmaking van de uitvindingsgedachte. Zeef 10 wordt gemonteerd en omlaaggebracht in putboring 11 op een (niet 25 getekende) werkserie en wordt geplaatst nabij formatie 12. Er kan, indien nodig, een (niet getekend) vulstuk worden geplaatst, zoals de vakman duidelijk zal zijn. Dan wordt grindslurry in de werkserie naar beneden gepompt, naar buiten door een (niet getekende) overgang of dergelijke, en 30 tot in de ringvormige ruimte 35 rond zeef 10. Het boveneinde van elk van de uitwendige shuntbuizen 30, als die aanwezig zijn, is typisch open voor het opnemen van de grindslurry, wanneer deze ringvormige ruimte 35 binnenkomt of ze kunnen een verdeelstuk hebben rechtstreeks naar de uitlaten 35 in de overgang en zullen slurry vervoeren naar verschillende niveaus in de ring.

Naarmate de grindslurry in ring 3 5 rond de zeef 10 naar beneden stroomt, zal hij vloeistof verliezen aan 100QR68 - 9 - formatie 15 en/of door de zeef zelf. Het in de slurry meegevoerde grind wordt afgezet en verzamelt zich in de ringvormige ruimte om het grindpakket rond de zeef 10 te vormen. Wanneer teveel vloeistof uit de slurry verloren 5 gaat voordat de ringvormige ruimte gevuld is, is het waarschijnlijk dat een (niet getekende) zandbrug ontstaat in die ringvormige ruimte 35, waardoor verdere doorstroming wordt verhinderd, wat op zijn beurt verder opvullen van de ringvormige ruimte beneden de brug verhindert.

10 Als zich een zandbrug vormt voordat de grindpakking voltooid is kan, volgens de uitvinding, grindslurry naar beneden blijven stromen door shuntbuizen 20, door de respectieve uitlaten 22 naar buiten, om daardoor de brug te passeren en het grindpak te voltooien. De slurry zal (zie 15 dik getekende pijlen) inwendige shuntbuis 20 binnengaan door inlaat 22a en zal naar buiten treden door elk van de uitlaten, bijv. 22b, 22c, op verschillende hoogten binnen de ringvormige ruimte 35.

De grindverdeling vanuit inwendige shuntbuis 20 recht- 20 streeks naar de verschillende niveaus in de ring geeft een betere grindverdeling in een geheel interval, speciaal wanneer zich zandbruggen in de ring kunnen vormen voordat al het grind aangebracht is. Ook wordt, omdat inwendige shuntbuis 20 geplaatst is binnen de basispijp van de zeef, 25 de buis beschermd tegen beschadiging en mishandeling tijdens het hanteren en het installeren van de grindpakzeef. Verder zal, door de shunt binnen de basispijp te plaatsen, de effectieve middellijn van de zeef niet worden vergroot. Dit maakt het mogelijk een meer wenselijke (ronde) buis te 30 gebruiken om shunt 30 te vormen, waardoor een shunt ont staat met een grotere explosiesterkte en een kleinere kans van bezwijken tijdens de werking dan de meeste uitwendige shunts. Omdat de shunt afgedicht wordt ten opzichte van stroming binnen de zeef, is er geen behoefte aan om de in-35 of uitlaten van de inwendige shuntbuis af te sluiten bij beëindiging van de grindpakoperatie omdat er geen grind of deeltjes de zeef kunnen binnentreden vanuit de shunt of de bij behorende doorgangen.

1000663 - 10 -

Fig. 2 geeft een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding weer; deze komt overeen met die van fig. 1 behalve dat inwendige shunt 120 samengesteld is uit buislengten (bijv. ronde buizen 120a, 120b, 120c) die aan beide einden afge-5 sloten zijn door van draad voorziene doppen 121. Evenals tevoren zijn gericht liggende openingen aangebracht door zowel de basispijpkoppeling 116 als de doppen 121 en zijn holle bouten 123 of dergelijke daardoorheen aangebracht om een fluïdumverbinding te vormen tussen de shunt en het 10 uitwendige van de zeef. Tijdens de werking zal slurry shunt 120 binnengaan aan het (niet getekende) boveneinde van het bovenste stuk van de zeef en door de eerste shuntlengte 120 vloeien (bijv. 120a) en naar buiten gaan door bout 123a. De slurry kan dan de tweede shuntlengte binnengaan, bijv. 121b 15 aan het boveneinde door bout 123b en deze verlaten aan het ondereinde door bout 123c, en zo vervolgens over de helen lengte van de zeef 110.

1009688

Claims (5)

1. Putzeef, omvattend een basispijp met daarin een zeef-sectie; gekenmerkt door een inwendige shuntbuis, geplaatst binnen de basispijp en zich door in hoofdzaak de hele 5 lengte van de basispijp uitstrekkend, en middelen voor fluïdumverbinding tussen het inwendige van de shuntbuis en het uitwendige van de putzeef, waarbij deze middelen worden gevormd door een langwerpig element met een erdoorlopende doorgang.

2. Putzeef volgens conclusie 1, met het kenmerk dat de middelen voor fluïdumverbinding tussen het inwendige van de shuntbuis en het uitwendige van de putzeef gevormd worden door een bout met een doorgang in lengterichting.

3. Putzeef volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk dat 15 deze omvat een koppeling op een einde van de basispijp; een aansluiting op een eind van de inwendige shuntbuis, bestemd om gericht te worden wanneer de inwendige shuntbuis in de basispijp wordt geplaatst; 20 openingen in de koppeling en de aansluiting die ge richt worden wanneer de inwendige shuntbuis in de basispijp wordt geplaatst, met de bout door de gericht liggende openingen gestoken.

4. Putzeef volgens conclusie 1, aangebracht aan een 25 pijpstuk.

5. Putzeef volgens conclusie 1, met het kenmerk dat deze omvat tenminste een uitwendige geperforeerde shuntbuis, buiten de basispijp geplaatst. 1009653