NO309829B1 - FremgangsmÕte og anordning til injeksjon av fluid i en formasjon - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte og anordning til injeksjon av fluid i en formasjon som angitt i innledningen av krav 1 respektive krav 8, for å øke en utvinning av hydrokarboner fra et reservoar i formasjonen.

I NO Bl 304 388 er det beskrevet et separasjonsanlegg for en brønnstrøm som er plassert på havbunnen. Vann og sand separeres her ut fra brønnstrømmen. Sanden separeres fra vannet i en syklon, og føres inn i den resterende brønnstrøm. Vannet føres inn i formasjonen. Den resterende brønnstrøm, som inneholder olje, gass og sand, føres til et prosesseringsanlegg på en plattform eller på land. Det er her ikke beskrevet en fraskillelse av gass fra brønnstrømmen.

I US 4 715 444 er det beskrevet en samtidig injeksjon av gass og vann på to forskjellige steder i en injeksjonsbrønn.

I US 4 846 276 er det beskrevet en sekvensiell injeksjon av gass og vann i en inj eksj onsbrønn.

I US 5 421 408 er det beskrevet en blanding av gass og vann i et statisk blandeelement, og injeksjon av blandingen i en injeksjonsbrønn.

Det er tidligere kjent å injisere en rekke stoffer ned i en formasjon for å øke

utvinningsgraden av olje og/eller gass fra et reservoar. Det kan dreie seg om stoffer til «åpning» av reservoaret, såkalt frakturering, kjemiske stoffer, eksempelvis for å gjøre oljen mer lettflytende, eller vann, for å øke trykket i en del av reservoaret slik at oljen »skyves» mot den produserende brønn.

Ved injeksjon av gass i reservoaret vil også oljen gjøres tynnere og dermed mer lettflytende, slik at den lettere kan bli transportert til og ut av produksjonsbrønnen.

Oppfinnelsen angår en bruk av vann og gass for å øke produksjonen av hydrokarboner fra en brønn.

Vannet og gassen pumpes ned i en egen injeksjonsbrønn, som er spesielt boret for dette formål, eller ned i den samme brønn, men i en annen del av formasjon enn den oljeproduserende.

Det er vanlig å pumpe vann ned i en injeksjonsbrønn som ovenfor nevnt. Det vil da bli benyttet sjøvann eller produsert vann dvs. vann som følger med oljen opp fra brønnen, og som prosesseres på et produksjonsanlegg (plattform) som flyter på havoverflaten. Dette siste kan medføre store fordeler. Vannet som kommer opp fra brønnen sammen med oljen er sterkt forurenset. Hvis det skal slippes ut i havet vil vannet måtte gjennomgå en omfattende renseprosess. Vann som reinjiseres i reservoaret behøver imidlertid ikke å bli renset så meget.

En vanskelighet ved begynnelsen av en produksjon fra en ny brønn kan være at det ikke blir produsert vann i en ønsket mengde. Det kan i dette tilfelle etter behov bli benyttet sjøvann som et tilleggs-injeksjonsfluid. Sjøvann er selvsagt lett tilgjengelig på havet og kan pumpes direkte ned i injeksjonsbrønnen i ubehandlet tilstand. Etter hvert kan imidlertid den produserte vannmengde øke og noen brønner kan ved slutten av sin levetid avgi inntil 80% vann. Mengden av nedpumpet sjøvann kan da bli gradvis redusert.

Ved at de to fluider, vann og gass, injiseres i en egen injeksjonsbrønn som befinner seg på avstand fra den produserende brønn, vil trykket i formasjonen ved injeksjonsbrønnen øke. Dersom dette trykk blir større enn trykket i formasjonen ved den produserende brønn, vil olje bli presset mot denne.

De to fluider injiseres samtidig og kan fås fra et behandlingsanlegg på havbunnen i nærheten av injeksjonsbrønnen.

Ifølge oppfinnelsen blir de ulike metoder kombinert på en ny måte slik at det oppnås en optimal fleksibilitet for injeksjonen. Ved at det er mulig å kombinere injeksjonsfluidene på forskjellige måter, kan injeksjonen styres på en slik måte at den alltid gir best resultat.

Ved oppfinnelsen separeres vann og gass fra brønnstrømmen og kombineres deretter for reinjeksjon i brønnen. En ytterligere fordel er herunder at man blir kvitt det forurensede vann på en enkel måte. Samtidig blir man kvitt gassen, idet det i mange tilfeller ikke er kostnadsmessig forsvarlig å transportere denne til land.

Det karakteristiske ved oppfinnelsen fremgår av de i kravene angitte, kjennetegnende trekk.

Oppfinnelsen vil i det følgende bli beskrevet nærmere under henvisning til tegningen som er et skjematisk riss av anordningen ifølge oppfinnelsen.

Anordningen består av en separator som er tildannet som en tank 1. Den er fortrinnsvis plassert på havbunnen i nærheten av en produksjonsbrønn som produserer en blanding av olje, gass og vann. Tanken 1 kan imidlertid i stedet være plassert på et fartøy, eksempelvis en produksjonsplattform som flyter på havoverflaten.

Fra en brønn 2 som er tildannet i en formasjon 30, strømmer det et fluid, som består av en blanding av olje, gass og vann. Fluidet blir ført inn i tanken via et innløp 3.

Olje, gass og vann har ulik tetthet og vil naturlig bli separert og danne separate lag i tanken. Tanken må være så stor at fluidene får tid til å skille seg fra hverandre. Under separasjonen samler vannet seg i bunnen av tanken, gassen samler seg i tankens øvre del, mens oljen blir liggende i et lag over vannet slik det er vist med stiplede linjer på figuren.

Som vist har tanken et innløp som kommuniserer med røret 3, og tre utløp 4, 5 og 6. Utløpene er anordnet slik at hver fase av blandingen naturlig vil kunne tappes ut. Utløpene står i forbindelse med respektive rør 7, 8 og 9.1 rørene er det plassert strømmålere (ikke vist) for måling av mengden av det respektive, gjennomstrømmende fluid.

I tanken er det anordnet måleinstrumenter (ikke vist) som gjør det mulig å overvake nivåene for de forskjellige faser av brønnfluidet. Slike måleinstrumenter kan være av vanlig kommersiell type.

Røret 8 står i forbindelse med en produksjonsledning 15 som eksempelvis fører opp til en plattform på havoverflaten.

Via grenrør 7a og 7b av røret 7, står røret 7 i forbindelse med produksjonsledningen 15 respektive et rør 12, som danner et innløp til en første pumpe eller flerfasepumpe 13.1 de to grenrør 7a, 7b av røret 7 er det anordnet ventiler 31 respektive 32 til regulering av strømmen gjennom rørene. I grenrøret 7b er det i tillegg anordnet en kompressor 17 til økning av trykket på gassen til et passende nivå for bruk i pumpen 13.

Røret 9 har et grenrør 9a som forbinder røret med produksjonsledningen 15, og et grenrør 9b, som danner et innløp for en sjøvannspumpe 14. Sjøvann kan bli tilført sjøvannspumpen 14 via en ledning 16. Utløpet av sjøvannspumpen 14 står i forbindelse med røret 12 ved innløpet for pumpen 13.1 begge grenrør 9a, 9b er det anordnet ventiler 33 respektive 34 til regulering av fluidstrømmen gjennom rørene.

Utløpet av den første pumpe 13 står i forbindelse med en injeksjonsbrønn 20. På denne måte kan blandingen av vann og gass som skilles ut fra brønnfluidet, pumpes ned i injeksjonsbrønnen 20.

Oppfinnelsen funksjonerer på den følgende måte.

Brønnfluidet, som kan være et flerfasefluid som omfatter olje, gass og vann, føres inn i tanken 1.1 tanken separeres de tre fluidfaser, idet oljen føres opp til overflaten, mens gassen og vannet blandes med hverandre i pumpen 13 for injeksjon i injeksjonsbrønnen 20.

Mengden av de to faser og disses blandingsforhold reguleres ved hjelp av ventilene 32 og 34.1 begynnelsen av produksjonsfasen, eller i eventuelle andre faser under brønnens levetid, kan det inntreffe at det blir produsert lite vann. Ved systemet ifølge oppfinnelsen benyttes det i dette tilfelle i tillegg sjøvann. Sjøvannet tilføres sjøvannspumpen 14 og trykket på sjøvannet blir øket til et trykk som er nødvendig for at sjøvannet skal kunne bli blandet med gassen i grenrøret 7b. Blandingen føres inn i pumpen 13 og injiseres i injeksjonsbrønnen 20.

Ventilene 33,34 regulerer forholdet mellom sjøvann og produsert vann, idet sjøvann tilføres etter behov.

Ventilene 31-34 regulerer også forholdet mellom vann og gass. De muliggjør en sekvensiell injeksjon, dvs at det i én periode injiseres adskillig gass enn vann, etterfulgt av en annen periode hvor det adskillig mer vann enn gass.

Det kan også inntreffe at det produseres så mye vann fra brønnen at det ikke er mulig å reinjisere alt, eksempelvis når det ønskes et spesielt blandingsforhold mellom vann og gass som ikke kan oppnås med den mengde gass som er til rådighet. Deler av vannstrømmen kan da styres inn i rørledningen 15 og tas med oljen opp til plattformen. Eventuelt kan et behandlingsanlegg plassert på havbunnen rense vannet før det slippes ut i havet.

Ved å overvåke systemet, kan det oppnås at det alltid blandes inn en ønsket mengde vann i gassen. Derved oppnås en optimal blanding, idet brønnvannet kan bli supplert med sjøvann.

Andre alternativer kan også tenkes innenfor oppfinnelsens ramme. Systemet gjør det mulig med en fleksibilitet både i blandingsforhold og over brønnens levetid og ved at det kan tas i betraktning endrede forhold i reservoaret.

Claims (15)

1. Fremgangsmåte til injeksjon av fluid i en formasjon gjennom en injeksjonsbrønn (20) på havbunnen, hvor injeksjonsfluidet er en blanding av vann og gass som helt eller delvis frembringes ved separasjon av en brønnstrøm fra en produksjonsbrønn (2) på havbunnen, hvilken brønnstrøm inneholder olje, vann og gass, brønnstrømmen separeres i adskilte strømmer av olje, vann og gass ved hjelp av et separasjonsanlegg (1) som er plassert på havbunnen, og strømmen av olje føres til et produksjonsanlegg, karakterisert vedat strømmen av vann og strømmen av gass føres sammen og blandes i og føres gjennom en første pumpe (13), hvoretter den samlede strøm av vann og gass føres ned i injeksjonsbrønnen (20) og injiseres i formasjonen.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedat forholdet mellom mengden av vann og gass overvåkes og reguleres.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert vedat overskytende vann føres sammen med strømmen av olje.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 2 eller 3, karakterisert vedat overskytende gass føres sammen med strømmen av olje.

5. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert vedat trykket i strømmen av vann økes før strømmen av vann og strømmen av gass føres sammen.

6. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert vedat trykket i strømmen av gass økes før strømmen av vann og strømmen av gass føres sammen.

7. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav,karakterisert vedat strømmen av vann tilføres sjøvann.

8. Anordning til plassering på havbunnen til injeksjon av fluid i en formasjon gjennom en injeksjonsbrønn (20) på havbunnen, hvor injeksjonsfluidet er en blanding av vann og gass som helt eller delvis frembringes ved separasjon av en brønnstrøm fra en produksjonsbrønn (2) på havbunnen, hvilken brønnstrøm inneholder olje, vann og gass, idet anordningen omfatter en separator (1) til separasjon av brønnstrømmen til separate strømmer av olje, vann og gass, og en første rørledning (15) til transport av strømmen av olje fra separatoren (1) til et produksjonsanlegg, karakterisert vedat anordningen omfatter også en første pumpe (13) for blanding og pumping av vann og gass, en annen rørledning (9) anordnet til transport av strømmen av vann fra separatoren (1) til den første pumpe (13), en tredje rørledning (7) anordnet til transport av strømmen av gass fra separatoren (1) til den første pumpe (13), og en rørledning (19) anordnet til transport av blandingen av vann og gass fra den første pumpe (13) til injeksjonsbrønnen (20).

9. Anordning ifølge krav 8, karakterisert vedat en reguleringsanordning (9a) er anordnet i den annen rørledning (9), for regulering av mengden vann som tilføres den første pumpe (13).

10. Anordning ifølge krav 8 eller 9, karakterisert vedat en annen pumpe (14) er anordnet i den annen rørledning (9), for trykksetting av strømmen av vann.

11. Anordning ifølge et av kravene 8-10, karakterisert vedet innløp for omgivende sjøvann til strømmen av vann.

12. Anordning ifølge krav 11, karakterisert veden reguleringsanordning på den annen pumpe (14) for regulering av mengden sjøvann som tilføres den første pumpe (13).

13. Anordning ifølge et av kravene 8-12, karakterisert vedat en reguleringsanordning (7a) er anordnet i den tredje rørledning (7), for regulering av mengden gass som tilføres den første pumpe (13).

14. Anordning ifølge et av kravene 8-13, karakterisert vedat en kompressor (17) er anordnet i den tredje rørledning (7), for trykksetting av strømmen av gass.

15. Anordning ifølge et av kravene 8-14, karakterisert vedat den første pumpe (13) er en flerfasepumpe.