NO178904B - Aktiverings- og måleanordning for ikke-strömmende brönner under produksjon - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en forbedret anordning for aktivering og måling av en ikke-strømmende brønn under produksjon, og særlig en awiksbrønn, hvormed menes enhver brønn hvorav ihvertfall en del forløper mer eller mindre skrått i forhold til de vertikale og/eller stort sett horisontale deler.

Forskjellige versjoner av en aktiverings- og loggingsanord-ning for brønner av ikke-strømmende type og særlig awiksbrønner, som er utstyrt for produksjon, er beskrevet i fransk patentsøknad 2.637.939 og EN.89/04.225. De beskrevne anordninger er særlig egnet for brønner som er utstyrt for utvinning av flytende oljeprodukter. Anordningene gjør det mulig å fastlegge de gunstigste brønnseksjoner under kryssing av heterogene reservo-arer som produserer olje men også vann og gass. Utstyret i en brønn omfatter i hovedsak et foringsrør som er faststøpt i stilling. En foring som er perforert ihvertfall langs en del av sin lengde og som forlenger foringsrøret, er anordnet i den totale sone som er ment for produksjon. Denne perforerte foring kan eventuelt sementeres, idet det sementerte ringrom forsynes med kanaler som forbinder den produserende sone med foringen. En gjennomløpsstreng i form av innbyrdes påfølgende, sammenkoplede seksjoner, hedføres i foringen. Strengen er forsynt med deler for sentrering i forhold til foringen. I ringrommet mellom strengen og foringen er det innmontert tetninger som skal bevirke at de totale fluidmengder fra den produserende sone kanaliseres i strengen. Da brønnen er ikke-strømmende, er strengen forbundet med aktiverings- eller pumpeinnretninger som nedføres i brønnen, for oppsuging av fluidene. Disse aktiveringsinnretninger kan eksempelvis innbefatte en pumpe som drives roterende av en elektrisk eller hydraulisk motor.

Anordningen omfatter minst én montasje av måleinstrumenter som er anbragt ved underenden av gjennomløpsstrengen, for å måle særtrekk ved en del av fluidstrømmene som oppsuges av pumpen. Isolasjonsdeler er anordnet rundt strengen, for å skille foringen i to deler og begrense målingene som utføres, til de fluider som tilføres fra bare én av disse to deler. Anordningen kan også omfatte to målerenheter for separat måling av egenskapene hos fluidstrømmer som stammer fra to motsatte deler av foringen. Loggingsinnretningen forflyttes ved forlenging eller forkorting av strengen, for å utføre målinger på de fluider som utstrømmer fra formasjonen i ulike brønnsoner.

Fransk patentsøknad EN. 90/03.305 beskriver en loggingsan-ordning som er forbedret i forhold til de tidligere og derved muliggjør nøyaktigere bestemmelse av egenskapene hos flerfase-strømmene fra en produserende brønn, hvor forbedringen hovedsake-lig skyldes anvendelsen av midler for homogenisering av fluidene, innen disse behandles i måleinstrumentene.

I samtlige av de ovennevnte patentsøknader er aktiverings-pumpen med tilhørende drivmotor beskrevet plassert ved underenden av strengen, umiddelbart ved måleinstrumentmontasjene. Det har vist seg at denne plassering ikke er egnet for mange produserende brønner. Den vanlig benyttede seksjon med aktiveringspumpene og de tilhørende drivmotorer, er i realiteten relativt stor, og i flere tilfeller har de kjente aktiverings- og måleanordninger ikke kunnet nedføres i visse, produserende brønner av mindre tverrsnitt enn standardseksjonene. Strømforsyningen til bore-hullmotorene foregår dessuten gjennom elektriske kabler som vanligvis er innført i ringkanalen mellom foringen og gjennom-løpsstrengen. I de skråttforløpende deler av de produserende brønner har det erfaringsmessig vist seg at et slikt tilførsels-system i viss grad kan svikte grunnet eventuelle brudd på materkablene.

Ved å forebygge de ovennevnte ulemper vil den forbedrede anordning ifølge oppfinnelsen gjøre det mulig å gjennomføre produksjonslogginger i en ikke-strømmende brønn som krysser en fluidproduserende, underjordisk sone og som er utstyrt for utvinning av disse fluider ved hjelp av en foring som mer perforert i den del som strekker seg gjennom den underjordiske sone, hvor en gjennomløpsstreng er forbundet med en overflateinstallasjon, og hvor det er anordnet midler for avstenging av ringkanalen mellom foringen og gjennomløpsstrengen slik at de to deler av foringen adskilles på hver sin side, samt et pumpesystem for aktivering av brønnproduksjonen gjennom strengen, og midler for måling av ihvertfall en del av de produserte fluider, som er anordnet nær strengens underende.

Den forbedrede anordning omfatter en kombinasjon bestående av

- et pumpesystem som innføres i gjennomløpsstrengen i en dybde innenfor rekkevidde av fluidene, - en sideåpnings-overgang som innføres i strengseksjonen mellom pumpesystemet og målerinnretningene, og - en flerlederkabel som er innført i strengen i nivå med sideåpnings-overgangen, for sammenkopling av målerinnretningene og overflateinstallasjonen.

I produserende awiksbrønner og særlig i brønner som krysser en produserende sone med relativt liten helning i forhold til horisontalplanet, kan lengden av strengseksjonen mellom pumpens plasseringssone og underenden av strengen være betydelig. Da denne strengseksjon vanligvis befinner seg i den mest horisontale del av brønnen, er det, i alle de tilfeller hvor pumpesystemet drives av elektromotorer, mulig å unngå sammensetting av mater-kabelseksjoner som mest sannsynlig kan fastkiles eller brytes mellom foringen og strengen.

Pumpesystemet kan f.eks. omfatte en pumpe som drives av en elektromotor som er forbundet med overflateinstallasjonen gjennom en elektrisk kabel som forløper på utsiden av strengen.

Målerinnretningene kan f.eks. omfatte en første instrumentmontasje som er anordnet på strengen, for å måle egenskapene hos de fluider som tilstrømmer fra den fremre del av foringen som befinner seg lengst fra pumpesystemet.

Målerinnretningene kan også omfatte en andre instrumentmontasje for måling av egenskapene hos de fluider som tilstrømmer fra den bakre del av foringen som befinner seg nærmest pumpesystemet .

Anordningen kan også omfatte midler for homogenisering av ihvertfall en del av de produserte fluider, innen disse behandles i,målerinnretningene.

Flerlederkabelen kan være forsynt med en innretning som kan sammenkoples elektrisk med målerinnretningene og som kan innplugges i et flytende medium og forsynes av en fluidstrøm langs gj ennomløpsstrengen.

Uten derved å begrenses er oppfinnelsen beskrevet i to versjoner i det etterfølgende i tilknytning til de medfølgende tegninger, hvori:

Figur 1 viser et skjematisk lengdesnitt av anordningen ifølge oppfinnelsen, innført i en brønnseksjon. Figur 2 viser en første versjon, hvor anordningen ifølge oppfinnelsen omfatter bare én måleinstrumentmontasje for måling av de fremre fluidstrømmer, samt et forbindelsessystem som beskytter sammenkoplingskablene. Figur 3 viser en andre versjon, hvor anordningen ifølge oppfinnelsen omfatter to måleinstrumentmontasjer for separat måling av de fremre og bakre fluidstrømmer, samt et lignende forbindelsessystem.

Brønnen 1 som er vist i figur 1 - 3, er boret nedad fra en overflateinstallasjon til en oljeformasjon 2. Den nedre del av brønnen er avbøyd og krysser produksjonssonen. Den kan forløpe horisontalt eller eksempelvis i meget liten helning mot horisontalplanet. Brønnen er utstyrt for produksjon. En foring 3 er i dette øyemed innmontert i brønnens nedre del. Foringen er utstyrt med perforeringer 4 i den del som strekker seg gjennom den produserende sone. Det er tale om en ikke-strømmende brønn hvis produksjon må aktiveres ved hjelp av et pumpesystem 5 som nedføres i brønnen, innført på en del 6A av en gjennomløpsstreng 6 som er sammensatt av innbyrdes tilstøtende rørelementer. Sugepumpesystemet 5 omfatter et kammer eller pumpehus 7 som omslutter en hydraulisk pumpe 8 hvis utløp 8A står i forbindelse med nevnte del 6A av strengen. Pumpen 8 drives av en elektromotor 9 som likeledes er innmontert i kammeret 7.

Den øvre del 6A av strengen 6, med pumpesystemet 5 fastgjort til strengunderenden, omfatter en nedre forlengelse 6B. Et pakningselement 10, eksempelvis ekspanderbart eller av skåltype, omslutter forlengelsen 6B nær dennes underende. Under styring fra overflateinstallasjonen kan et ekspanderbart pakningselement anbringes mot sideveggen av foringen 3, for på stort sett tettende måte å adskille brønnseksjonene 11 og 12 som blir beliggende på hver sin side. I forhold til fluidstrømmenes foretrukne bevegelsesretning mot overflaten er den såkalte "fremre" sone 11 beliggende lengst fra brønnmunningen, mens den såkalte "bakre" sone 12 er motsatt beliggende på den annen side i forhold til pakningselementet 10. Sentreringsdeler (ikke vist) er anbragt rundt gjennomløpsstrengen 6, for å lette fremføringen av denne i brønnen. Den nedre åpning 13 av forlengelsen 6B utmunner mot siden av den fremre brønnseksjon 11. Sideåpninger 14 i sideveggen av denne forlengelse 6B, på motsatt side av pakningselementet 10, forbinder gjennomløpsstrengen 6 med den bakre brønnseksjon 12. Fluidene som innstrømmer i strengen 6B gjennom åpningene 13 og 14, ledes mot innløpet 8B til pumpen 8.

Da målingene i dette tilfelle bare foretas på fluidene i den fremre seksjon, kan åpningene 14 være anordnet hvor som helst mellom pakningselementet 10 og pumpesystemet og særlig umiddelbart nær sistnevnte.

Ifølge figur 2 er det i gjennomløpsstrengens endeparti 15 installert en målingsmontasje 16, omfattende forskjellige instrumenter for måling av de fremre fluidstrømmer.

Et første instrument kan f.eks. være i form av en sporstoff-injektor for måling av strømningshastigheten av fluidene som tilstrømmer forfra. Et andre instrument består av et densitets-måleapparat, eksempelvis et gammadensimeter. Et tredje instrument består av en elektrisk kapasitansmåler, eksempelvis for bestemming av fluidenes vanninnhold.

Som beskrevet i ovennevnte fransk patentsøknad EN.90/03.305, kan en homogenisererinnretning 17 (f.eks. en propell eller en turbin) kombineres med målermontasjen, for å blande de forskjellige fluidfaser fra formasjonen og derved oppnå målinger som lettere kan tolkes og som ogs vil forenkle lokaliseringen av de brønnsoner som er av interesse for produksjon.

Gjennom en elektrisk kopling er denne målermontasje 16 forbundet med en flerlederkabel 18. En våt strømkopling som kan innplugges i et flytende medium, kombinert med en belastnings-skinne, som gjør det mulig å opprette tidsforsinkede forbindelser mellom målermontasjen 16 og kabelen 18, og å forenkle innstil-lingen av anordningen, som angitt i beskrivelsen av dennes virkemåte, vil fortrinnsvis benyttes. En slik våt kopling er eksempelvis beskrevet i fransk patentskrift 2.544.013 eller i US-patentskrift 4.690.214. Hvis det anvendes en homogenisererinnretning 17, kombinert med motoren, kan det tilføres strøm gjennom lederne i flerlederkabelen 18.

Kabelen 18 strekker seg langs seksjonen 6B av gjennomløps-strengen 6 til den motsatte ende av denne, tett ved pumpesystemet 6. En sideåpnings-overgang 20 er fortrinnsvis innført mellom pumpehuset 7 som opptar pumpesystemet 5, og strengseksjonen 6B. Flerlederkabelen 18 forløper langs åpningen 21 i overgangen 20 og oppad mot overflateinstallasjonen på utsiden av den øvre strengseksjon 6A.

Elektromotoren 9 som driver pumpen 8, tilføres strøm gjennom en kabel 22 som likeledes forløper oppad mot overflateinstallasjonen gjennom ringkanalen mellom det faststøpte foringsrør C i brønnen og den øvre strengseksjon 6A.

Som pumpemotor 9 kan det eksempelvis anvendes en asynkron-motor som gjennom materkabelen 22 er forbundet med en frekvens-omformer 2 3 som skal forsyne asynkronmotoren 9 med elektrisk strøm av justerbar frekvens, for derved å variere ytelsen av pumpen 8 i overensstemmelse med den produserte fluidmengde. Flerlederkabelen 18 forbinder målerinstrumentene i montasjen 16 med en kontroll-opptaker- og tilførerenhet 24 ved overflaten. Flerlederkabelen 18 omfatter ledere for strømtilførsel til målerinstrumentene i målermontasjen 16 og eventuelt til motoren som driver homogenisererinnretningen, samt andre ledere for overføring av signalene fra målerinstrumentene til enheten 24.

Det beskrevne system gjør det mulig å unngå mange av de vanskeligheter som kan oppstå i den mest avvikende del av brønnen og ofte i den trangeste del av denne. Pumpesystemet 5 nedføres til en tilstrekkelig dybde som fritt kan nåes av de produserte fluider, uten aktivering. Da denne dybde varierer i overensstemmelse med plasseringen av målermontasjen 16, vil pumpesystemet ofte nedføres til en mindre skråttforløpende brønnseksjon som er lettere tilgjengelig. Flerlederkabelen 18 beskyttes av gjennom-løpsstrengen i hele den nedre brønnseksjon. I likhet med materkabelen 2 2 til motoren 9 er kabelen 18 innført i ringkanalen rundt gjennomløpsstrengen, bare i den øvre del av brønnen, hvor kabelen er mindre utsatt for fasthenging og knekking.

Ifølge figur 3 omfatter anordningen ifølge oppfinnelsen også en andre instrumentmontasje 25 for måling av fluidstrømmene fra den bakre sone 12. Foringsseksjonen 15 foran utblåsings-ventil-satsen 10, som innbefatter den første instrumentmontasje 16 for måling av de fremre fluidstrømmer, er i dette øyemed sammenkoplet og forbundet med en andre strengseksjon 26 med en innvendig skillevegg 27 som avgrenser et kammer 28. Gjennom en åpning 29 står kammeret 28 i forbindelse med den bakre del 12 av brønnen. En annen homogenisererinnretning (ikke vist) kan også være anordnet i dette kammer 28, for å sammenblande de bakre fluid-strømmer innen disse behandles i den andre målermontasje 25. Det er i dette tilfelle den andre målermontasje 25 som gjennom strømkoplingen 19 er forbundet med flerlederkabelen 18. Strøm-tilførselen til målerinstrumentene i den første målermontasje 16 og overføringen av målingssignalene mellom sistnevnte og den andre målermontasje 25 foregår gjennom en flerlederkabel 30 som krysser skilleveggen 27.

Gjennom en åpning 31 står kammeret 28 i forbindelse med gjennomløpsstrengseksjonen 6B. Den målte, fremre fluidstrøm som avledes av skilleveggen 27, og den målte, bakre fluidstrøm fra åpningen 31 tilbakeføres gjennom strengseksjonen 6B til pumpeinn-løpet 8B.

I sin øvre del kan gjennomløpsstrengen 6 være forsynt med en omføringsledning som er forbundet med en tredje målermontasje (ikke vist) for behandling av de samlede fluidstrømmer som ledes til overflaten. Denne tredje målermontasje 3 0 kan tilsvare de førnevnte målermontasjer 16 og 25. Den kan også bestå av et apparat av testseparatortypen som adskiller fasene innen disse måles separat, og som er plassert utenfor brønnen ved overflaten.

Ved hjelp av anordningen ifølge oppfinnelsen kan det i ulike soner av den produserende brønn gjennomføres målinger, f.eks. av strømningsmengder i den fremre sone (som vist i figur 1) og/eller i den bakre sone (som vist i figur 2). Ved jevnføring av de målinger av de eventuelt homogeniserte fluidmengder, som er foretatt med de ulike målerinstrumenter i hver montasje 16 og/eller i den tredje målermontasje ved overflaten, kan andelen av hver fase i de oppsugde trefaseblandinger lett bestemmes.

Ved å jevnføre målingene som er foretatt ved de to montasjer 16 og 25 med målingene som er gjort med den tredje montasje, av de totale fluidstrømmer, justert under hensyntaking til de forhold som råder ved overflaten og som adskiller seg fra de rådende forhold i produksjonssonen, kan resultatene bedømmes ved avveiing.

Anordningen installeres i den produserende sone som beskrevet i det etterfølgende. - Rørseksjonen 15 innbefattende den første målermontasje 16 (figur 2) eller eventuelt de forenede, to rørseksjoner 15 og 26 innbefattende de to målermontasjer henholdsvis 16 og 25 (figur 3) sammenkoples med rørseksjoner, og den nedre seksjon 6B av gjennomløpsstrengen sammensettes av suksessive rørlengder. - Etter at kabelen 18 og den tilhørende kopling 19 er innført i strengen gjennom åpningen i sideåpningsovergangen (SES) 21, blir sistnevnte fastgjort. Den elektriske kopling 19 nedføres under tyngdekraftpåvirkning eller ved å pumpes gjennom strengseksjonen 6B, til den innplugges i nivå med målermontasjene 16 og/eller 25. - Pumpehuset 7 fastgjøres. Forankringen gjennomføres fortrinnsvis ved hjelp av en overgangsdel som er innpasset i en dreibar mutter og en vinkelretnings-plasseringskile av kjent type, som gjør det mulig å opprette en mekanisk forbindelse uten at overgangsdelen 21 og pumpehuset 7 må dreies i forhold til hverandre. - Med de to kabler 18 og 22 plassert på utsiden, fremføres målermontasjen 16 og/eller 25 ved forlenging av strengen 6A ved suksessiv tilføying av rørlengder, ned til den brønnsone hvor målingene skal gjennomføres.

Ved den derved dannede anordning forflyttes målermontasjene i brønnen langs produksjonssonen ved suksessiv tilføying eller fjerning av rørseksjoner, og ved jevnføring av målingene som er foretatt i disse ulike soner, kan sammensetningen av fluidene og variasjonen i fluidstrømningsmengden bestemmes i overensstemmelse med posisjonen i brønnen. Pumpen bør holdes i en stilling mellom det dynamiske nivå og en dybde som er forenelig med den tillatte maksimalhelning.

Claims (6)

1. Forbedret anordning for aktivering av en ikke-strømmende brønn (1) som krysser en underjordisk, fluidproduserende sone (2), og for måling av de produserte fluidstrømmer, hvor brønnen er utstyrt for produsering av fluidene i en foring (3) som er perforert i den del som strekker seg gjennom den underjordiske sone, hvor anordningen omfatter en gjennomløpsstreng (6) som er forbundet med en overflateinstallasjon, en innretning (10) for avstenging av ringrommet mellom foringen (3) og gjennomløpsstren-gen (6) slik at de to deler av foringen (3) skilles fra hverandre på hver sin side, midler for aktivering av brønnproduksjonen gjennom gjennomløpsstrengen og innretninger (16, 25) for måling av ihvertfall en del av de produserte fluider, karakterisert ved en kombinasjon bestående av - et pumpesystem (5) som nedføres på gjennomløpsstrengen til en dybde innenfor rekkevidde av fluidene, - en sideåpnings-overgang (20) som er innført på strengseksjonen (6B) mellom pumpesystemet (5) og målerinstrumentmontasjene (16, 25) , og - en flerlederkabel (18) som er forbundet med en kopling (19) og som er innført i strengen (6B) i nivå med overgangen (20) for sammenkopling av målerinstrumentmontasjene (16, 25) med overflateinstallasjonen.

2. Anordning i samsvar med krav 1, karakterisert ved at pumpesystemet (5) omfatter en pumpe (8) som drives av en elektromotor (9) som er forbundet med overflateinstallasjonen gjennom en elektrisk kabel (22) som forløper på utsiden av gjennomløpsstrengen (6).

3. Anordning i samsvar med krav 1 eller 2, karakterisert ved at målerinnretningene omfatter en første instrumentmontasje (16) som er montert på gjennomløps-strengen (6), for måling av egenskapene hos de fluider som tilstrømmer fra foringens (3) fremre del (11) som befinner seg lengst fra pumpesystemet.

4. Anordning i samsvar med et av de foregående krav, karakterisert ved at målerinnretningene også omfatter en andre instrumentmontasje (25) for måling av egenskapene hos de fluider som tilstrømmer fra foringens bakre del (12) som befinner seg nærmest pumpesystemet.

5. Anordning i samsvar med krav 1 eller 2, karakterisert ved en innretning (17) for homogenisering av ihvertfall en del av de produserte fluider, innen disse behandles av målerinnretningene.

6. Anordning i samsvar med et av de foregående krav, karakterisert ved at flerlederkabelen (18) er utstyrt med en elektrisk innretning (19) som tjener for sammen-koling med målerinnretningene (16, 25) og som kan innplugges i et flytende medium og forflyttes av en fluidstrøm langs gjennomløps-strengen (6) .