NO311449B1 - Fremgangsmåte ved styring av den gassmengde som injiseres i en produksjonsstreng og fremgangsmåte for redusering avustabilitet i en produksjonsstreng som er plassert i enkontinuerlig gasslöftbrönn - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte ved styring av den gassmengde som injiseres i en produksjonsstreng som er plassert i en kontinuerlig gassløftbrønn, hvilken brønn er foret med et foringsrør, idet produksjonsstrengen er konsentrisk relativt foringsrøret, og foringsrøret og den nevnte konsentriske produksjonsstreng mellom seg danner et ringrom.

Oppfinnelsen vedrører også en fremgangsmåte for redusering av ustabilitet i en produksjonsstreng som er plassert i en kontinuerlig gassløftbrønn, hvilken brønn er foret med et foringsrør, idet produksjonsstrengen er konsentrisk relativt foringsrøret, og foringsrøret av den nevnte konsentriske produksjonsstreng mellom seg danner et ringrom.

Ved produksjon av væsker, innbefattende vann, olje og olje med innblandet gass, fra en geologisk formasjon, virker det naturlige trykk i reservoaret til å løfte væskene i en brønnboring oppad til overflaten. Reservoartrykket må overskride den hydrostatiske høyde av fluidet i brønnboringen og eventuelle mottrykk påsatt av produksjons-anleggene ved overflaten for at brønnen skal produsere naturlig. Reservoartrykket kan avta over tid, hvilket krever kunstige inngrep for å bedre løftet. En vanlig kjent metode for å forsterke løftet er å injisere gass i produksjonsstrengen, eller produksjonsrøret, for å minske fluidets tetthet, slik at den hydrostatiske høyde minsker og reservoar-trykket kan virke mer fordelaktig på fluidene som skal løftes mot overflaten. Denne gass-injesering blir vanligvis utført ved å tvinge gass ned ringrommet mellom produksjons-røret, som leder reservoarfluider til overflaten, og brønnens foringsrør. Da tvinges gassen til å strømme gjennom en gasstrøm-styreanordning ved en forutbestemt dybde inn i produksjonsrøret. Gassbobler blander seg med reservoarfluidet, hvilket reduserer den totale densitet for blandingen og bedrer løftet.

Alternativt kan gass og/eller fluider med forholdsmessig lavere densitet fra en annen formasjon som penetreres av brønnboringen, tvinges til å strømme inn i produksjonsrør-strengen for å minske den totale densistet i fluidene som skal produseres fra brønnen. Denne prosedyren, vanligvis referert til som autoløfting, bruker formasjonsfluider (binder gass eller lette hydrokarbonvæsker) fra en annen formasjon som har et formasjonstrykk som er større enn fra formasjonen som væskene som skal løftes opp blir produsert fra. Således, i steden for å komprimere gass på overflaten og injisere gassen ned foringsrøret i brønnen til strømningsstyreanordningen, isoleres en annen formasjon som har tilstrekkelig høyere trykk, og gassen og/eller det mindre tette fluid fra den isolerte formasjon tvinges til å strømme ned ringrommet mellom forings-røret og produksjonsrøret, gjennom strømningsstyreanordningen og inn i produksjons-røret, slik at dermed den totale densitet i blandingen i produksjonsrøret reduseres og tilveiebringer løft.

Det er to typer gasstrøm-styreanordninger som vanligvis blir brukt for å styre den injiserte gass inn i produksjonsrøret, nemlig gassløftventiler og blendeventiler. Gassløft-ventiler blir vanligvis lukket i en spent stilling hvorved en bevegelig spindel tvinges på et sammenpassende sete for å stenge gassløftventilen og hindre strømningen av injisert gass gjennom denne. På den annen side har blendeventiler ingen bevegelige deler bort-sett fra en tilbakeslagsventil for å hindre reversert strømning gjennom denne. Derfor er blendeventiler ganske enkelt å oppnå for strømning av injeksjonsgass, men er lukket for strømning i den motsatte retning.

Gassløftventiler blir brukt som avlastningsventiler på forskjellige steder i brønnen, og brukes også til å styre injeksjonen av gass på det mest optimale injeksjonssted. Blendeventiler blir brukt til å styre injeksjonsgass mengdene inn i produksjonsrøret ved det optimale injeksjonssted. I visse situasjoner anses gassløftventiler av og til å være mindre ønskede pga. deres kostnad og pga. at deres oppbygning, nemlig spindel og sete-arrangement, hindrer gassstrømmen. En blendeventil overvinner begge disse inn-vendinger, og blir derfor ofte brukt ved det optimale injeksjonssted. Ventilen som blir installert ved det optimale injeksjonssted blir vanligvis kalt betjeningsventil.

Strømningslabilitet er et vanlig problem som finnes i brønner som benytter kontinuerlig gasstrømløft. Strømningslabilitet fører til (1) store svingninger i produksjonsstrøm-mengden, (2) store svingninger i gassinjeksjonsmengden, og (3) store svingninger i trykket i både produksjonsrøret og foringsrøret. Det å forstå innvirkningen som gasstrøm-styre-anordningen har på strømningslabiliteten er helt vesentlig for forståelsen av den foreliggende oppfinnelse.

Strømningslabilitet i en gassløft-brønn med kontinuerlig strømning kan karakteriseres som en syklisk prosess. Når gassinjeksjonsmengden gjennom gassstrøms-styreanordningen begynner å øke, avtar densiteten i fluidet i produksjonsrørstrengen, som i sin tur fører til at mer reserovarfluid kommer inn i brønnboringen. Denne del av syklusen fortsetter og akselererer inntil trykket i ringrommet faller, dvs. tilførselen av injeksjonsgass i ringrommet minsker. Trykkfallet i ringrommet medfører en minskning i trykkforskjellen over gasstrøm-styreanordningen og dermed en minskning i gassinjeksjonsmengden gjennom gasstrøm-styreanordningen og inn i produksjonsrøret. Som et resultat av minskningen i gassinjeksjonsmengden gjennom gasstrøm-styreanordningen, øker densiteten i fluidet i produksjonsrørstrengen, hvilket fører til at produksjonstrykket, eller nedstrømstrykket øker, noe som i sin tur fører til at mindre reservoarfluid entrer brønn-boringen. Denne del av syklusen fortsetter inntil trykket i ringrommet øker tilstrekkelig til at gassinjeksjonsmengden gjennom gasstrøm-styreanordningen nok en gang øker.

Trykkforskjellen over gasstrøm-styreanordningen er definert som forskjellen mellom injeksjonstrykket og produksjonstrykket. Trykkforskjellen kan også angis som en prosentandel av injeksjonstrykket. I denne sammenheng blir injeksjonstrykket også referert til som enten oppstrømstrykket eller foringsrørtrykket, og produksjonstrykket blir også referert til som enten produksjonsrørtrykket eller nedstrømstrykket.

Strømningslabilitet i gassløft-brønner med kontinuerlig strømning skjer når gass-strøm-styreanordningen tillater at gassinjeksjonsmengden gjennom anordningen svinger som en funksjon av produksjonstrykket, eller nedstrømstrykket. Gassinjeksjonsmengden gjennom en tidligere kjent gasstrøm-styreanordning med rettkantet blende svinger etter hvert som produksjonstrykket eller nedstrømstrykket svinger.

Struping av strømningsledningen nedstrøms av produksjonsrørstrengen er den praksis som industrien har innført som brukes for å minske virkningen av de ovenfor nevnte faktorer som medfører strømningslabilitet. Struping øker vanligvis det midlere strømningstrykk nede i bunnen av hullet i produksjonsrøret slik at det blir høyere enn ønsket. Dette reduserer i sin tur fluidmengden som produseres fra reservoaret. For å kompensere for strømningslednings-struping er mer gassinjeksjon påkrevet. Denne økning i gassinjeksjon påvirker ufordelaktig virkningsgraden for gassløft-operasjonen pga. økningen i løftekostnadene og den ineffektive bruk av injeksjonsgass.

Svingninger i produksjonsrørtrykket i bunnen av hullet medfører svingninger i gass-strømningsmengdene gjennom strømstyringsanordningen; dvs. med store nedganger i produksjonsrørtrykket nede i hullet øker gassinjeksjonsmengden gjennom strømnings-styreanordningen. Dette fenomen er i det store og hele ukontrollerbart og uforutsigbart ved bruk av eksisterende gasstrøm-styreanordninger.

De forannevnte svingninger i produksjonsrørtrykket kan også føre til problemer på overflaten. F.eks. kan segregerte strømninger av olje- og gassblandinger bli tvunget opp produksjonsrørstrengen til overflaten, hvilket fører til alvorlige trykksvingninger gjennom hele produksjonsrøret og inne i utstyret på overflaten. Dette fenomen blir vanligvis referert til som støtvis strømning. Når de segregerte fluider fra brønnen når produksjons-anlegget og entrer separatoren i første trinn, kan den bestemte umiddelbare strømnings-mengde, eller trykksvingning, av væsker overskride strømningskapasiteten til separatoren, slik at man får væskeovergang til gassledningen. Dette kan føre til gjentatte kostbare stopp og profittap fra alle brønnene som er tilknyttet dette bestemte anlegg. Det midlere strømningstrykk nede i bunnen av hullet i produksjonsrøret under ustabil strømning er betydelig høyere enn under stabil strømning. Ved trykksvingning øker strømningstrykket i produksjonsrøret pga. fluidet med høyere densitet som er tilstede i produksjonsrørstrengen. Trykkøkningen blir ytterligere forsterket ved den tidligere kjente strømningsstyreanordning fordi den slipper gjennom mindre gass når strøm-ningstrykket nede i bunnen av hullet i produksjonsrøret øker, hvorved mindre gass leveres inn i produksjonsrøret.

Følgelig foreligger det et behov for å tilveiebringe en gasstrøm-styreanordning som øker produksjonsmengden av og stabiliserer produksjonsstrømmen fra en gassløft-brønn med kontinuerlig strømning.

Det foreligger et ytterligere behov for å oppnå forbedret ytelse med både en bedret blendeventil og en forbedret gassløftventil som blir brukt som gasstrøm-styre-anordninger.

Det finnes et ytterligere behov for å tilveiebringe en gasstrøm-styreanordning som har en konsistent og forutsigbar gassinjeksjonsmengde.

Det finnes også et behov for å tilveiebringe en gasstrøm-styreanordning som har en redusert følsomhet ovenfor svingninger i produksjonsrørtrykket.

Det finnes et ytterligere behov for å tilveiebringe en gasstrøm-styreanordning hvormed løftegassens injeksjonsmengde kan styres fra overflaten.

Den foreliggende oppfinnelse overkommer manglene med den tidligere kjente teknikk.

For å ta tak i de ovenfor beskrevne problemer med, og mangler hos den kjente teknikk, er det et hovedformål med den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en gass-strømning-styreanordning hvormed en forutsigbar og konstant gassinjeksjonsmengde kan bli etablert, og som overvinner den strømningslabilitet som vanligvis skjer i gassløft-brønner.

Det er en ytterligere hensikt med den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en forbedret gasstrøm-styreanordning hvor gassinsjeksjonsmengden gjennom gasstrøm-styreanordningen kan styres fra overflaten.

Det er et ytterligere formål med den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en fremgangsmåte for å øke produksjonsgraden i en gassløft-brønn med kontinuerlig strømning.

Det er et ytterligere formål med den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en fremgangsmåte for å stabilisere produksjonen fra en gassløft-brønn med kontinuerlig strømning.

Det er et ytterligere formål med den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en forbedret gasstrøm-styreanordning for å injisere gass inn i en produksjonsstreng, hvor injeksjons-gasstrykket i strømningsstyreanordningen blir gjenvunnet og friksjons-tap gjennom gasstrøm-styreanordningen reduseres, slik at det dermed etableres en kritisk strømning ved en lavere trykkforskjell over gasstrøm-styreanordningen.

Det er et ytterligere formål med den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en fremgangsmåte for å fjerne virkningen av produksjonsrørtrykket på gassinjeksjonsmengden gjennom en gasstrømning-styreanordning benyttet i en gassløftbrønn med kontinuerlig strømning.

I et etablert kontinuerlig strømmende gassløftsystem er det fem selvstendige hovedvariabler som påvirker labiliteten i en brønn og dens produksjonsgrad, nemlig produk-sjonsrørtrykket ved gasstrøm-styreanordningen, foringsrørtrykket ved gasstrøm-styreanordningen, gassinjeksjonsgraden gjennom gasstrøm-styreanordningen, blende-geometrien i gasstrøm-styreanordningen og tilbøyeligheten for, eller evnen som formasjonen har til å produsere væsker. Det er et hovedformål med oppfinnelsen å tilveiebringe en gasstrøm-styreanordning som reduserer labiliteten i en kontinuerlig strømmende gassløft-brønn ved å gjøre virkningen av en hovedvariabel minst mulig, nemlilgproduksjonsrørtrykket ved gasstrøm-styreanordningen. Det å minimere virkningen av produksjonsrørtrykket oppnås ved hjelp av å styre tre av de gjenstående hovedvariabler, nemlig foringsrørtrykket, gassinjeksjonsmengden og geometrien i gasstrøm-styre-anordningen.

I samsvar med den foreliggende oppfinnelse foreslås det en fremgangsmåte for å styre den gassmengden som injiseres i et produksjonsrør, som angitt i krav 1.

Produksjonsrørstrengen blir plassert inne i en brønn og konsentrisk i foringsrøret, slik at det dannes et ringrom mellom dem. En gasstrøm-styreanordning blir anbrakt i brønnen på et bestemt sted, gass-strøm-syrenaordningen omfatter et hus innbefattende minst en innløpsport og minst en utløpsport, og en blende som omfatter et dyseparti og et venturiparti, der dysepartiet innbefatter en første dyseende, en andre dyseende, og en dyse-strømningsbane mellom dysens første ende og andre ende, der dyse-strømnings-banen konvergerer fra den første dyse ende til den andre ende, og venturipartiet innbefatter en første ende og en andre ende, og en venturi-strømningsbane mellom dem, venturi-strømningsbanen divergerer fra venturiens første ende til venturiens andre ende, venturiens første ende er plassert nær dysens andre ende, venturiens strørnningsbane er i flukt med dysens strømnings-bane for å gi en kontinuerlig strørnningsbane, og gasstrøm-styreanordningen er plassert for å overføre strømmen av injisert gass fra ringrommet inn i produksjonsrørstrengen. Komprimert gass trykkes inn i ringrommet. Den komprimerte gass tvinges til å strømme gjennom gasstrøm-styreanordningen for å blande gassen med reservoarfluider inne i produksjonsrørstrengen, slik at dermed densiteten i reservoarfluidene reduseres. Trykket på gassen som presses inn i ringrommet styres med en trykk-styreanordning, slik at gassinjeksjonsmengden gjennom gasstrøm-styreanordningen økes ved å øke trykket i gassen i ringrommet, og gassinjeksjonsmengden gjennom gasstrøm-styre-anordningen minskes ved å minske trykket på gassen i ringrommet.

I samsvar med den foreliggende oppfinnelse foreslås også en fremgangsmåte for å redusere labilitet i en produksjonsrørstreng i en kontinuerlig strømmende gassløft-brønn som angitt i krav 2. Produksjonsrørstrengen er plassert inne i brønnen og konsentrisk i foringsrøret, hvilket foringsrør og den konsentriske produksjonsrørstreng danner et ringrom mellom seg. En gasstrøm-styreanordning er plassert inne i brønnen ved et forutbestemt sted, der gasstrøm-styreanordningen omfatter et hus innbefattende minst en innløpsport og minst en utløpsport; og en blende som omfatter et dyseparti og et venturiparti; hvilket dyse-parti innbefatter en første dyseende, en andre dyseende og en dyse-strømningsbane mellom dysens første ende og dysens andre ende, der dyse-strømningsbanen konvergerer fra den første dyseende til den andre dyseende og venturipartiet innbefatter en første ende og en andre ende, og en venturi-strømningsbane mellom disse, hvilken venturi-strømningsbane divergerer fra venturiens første ende til venturiens andre ende, venturiens første ende er plassert nær inntil dysens andre ende, venturi-strørnningsbanen er i flukt med dysens strørnningsbane for å gi en kontinuerlig strørnningsbane, hvilken gasstrøm-styreanordning er plassert for å overføre strømmen av injisert gass fra ring-rommet inn i produksjonsrørstrengen. Komprimert gass trykkes inn i ringrommet. Den komprimerte gass blir tvunget til å strømme gjennom gasstrøm-styreanordningen for å blande gassen med reservoarfluider inne i produksjons-rørstrengen, som hvorved reduserer densiteten til reservoarfluidene reduseres. Trykket i gassen i ringrommet styres med en trykk-styreanordning for å oppnå kristisk strømning gjennom gasstrøm-styreanordningen, som derved opprettholder en konstant gassinjeksjonsmengde over gass-strøm-styreanordningen uavhengig av trykket i produksjons-rørstrengen.

I samsvar med foreliggende oppfinnelse er en fremgangsmåte for eliminere labilitet i kontinuerlig strømmende gassløft-brønner tilveiebrakt ved å stabilisere gassinjeksjonsmengden gjennom gasstrøm-styreanordningen slik at gassinjeksjonsmengden vil være uavhengig av de vanlige produksjonsrørtrykk-svingninger som skjer i en kontinuerlig strømmende gassløft-brønn.

Det er foreslått at fluider, nemlig både gass og væsker, kan brukes for å løfte formasjonsfluider til overflaten. Følgelig, mens den foreliggende oppfinnelse refererer seg til "gass-løft" og "gasstrøm-styreanordninger", er det foreslått at fluider som har forholdsvis lavere densitet enn formasjonsfluider som skal løftes, kan injiseres gjennom strømnings-styre-anordningen og inn i produksjonsrøret for å minske densiteten i blandingen for derved å bedre løftet.

Det foranstående har skissert trekkene og de tekniske fordeler ved den foreliggende oppfinnelse slik at fagmannen bedre kan forstå den detaljerte beskrivelse av oppfinnelsen som følger. Trekkene og fordelene ved oppfinnelsen som er beskrevet ovenfor og i det etterfølgende danner gjenstanden for kravene ifølge oppfinnelsen. Fagmannen skal forstå at de kan lett bruke konseptet og de bestemte utførelser som er vist som basis for å modifisere eller konstruere andre strukturer for å utføre de samme formål som den foreliggende oppfinnelse.

For at oppfinnelsen lettere skal forstås vil utførelser av denne (og tidligere kjent teknikk) nå bli beskrevet kun gjennom illustrasjon, med henvisning til de vedlagte tegninger hvor: Fig. 1 viser en grafisk fremstilling som illustrerer blendeytelsen ved gassinjeksjon for et typisk, tidligere kjent høytrykks gassløft-system. Kurven viser en utplotting av gass-strømningsmengden (ordinat) og produksjonsrørtrykket i (abscissen), hvor forings-rørtrykket holdes konstant ved 112 kg/cm<2>. Området A er den kritiske strømnings-tilstand. Fig. 2 viser en grafisk fremstilling som illustrerer blendeytelsen ved gassinjeksjon i et typisk, tidligere kjent lavtrykks gassløft-system. Kurven er en utplotting av gass-strømningsmengden (ordinat) og produksjonsrørttrykket (abscissen), hvor forings-rørtrykket holdes konstant ved 70 kg cm<2>. Området A er den kritiske strømningstilstand. Fig. 3 viser en grafisk fremstilling som illustrerer den ønskede ytelse ifølge oppfinnelsen ved gassinjeksjon i en gasstrøm-styreanordning for å eliminere labilitet i en kontinuerlig strømmende gass-løft-brønn. Kurven er en utplotting av gasstrømningsmengden (ordiant) og produksjons-rørtrykket (abscissen), hvor foringsrørtrykket holdes konstant ved 70 kg/cm<2>. Området A er den kritiske strømningstilstand. Fig. 4 viser et skjematisk lengdesnitt gjennom omgivelsen til en gassinjeksjon-styreanordning; Fig. 5 viser et lengdesnitt gjennom en gassinjeksjon-styreanordning med standard rettkantet blende; Fig. 6A og 6B viser et lengdesnitt gjennom en eksempelvis gasstrømblende-styreanordning som innbefatter en dyse-venturiblende; Fig 6C viser et lengdesnitt gjennom en dyse-ventuirblendeenhet som inngår i en gass-strøm-styreanordning; Fig. 7A og 7B viser et lengdesnitt gjennom en eksempelvis gassløftventil som innbefatter en dyse-venturiblende; Fig. 8 viser en grafisk fremstilling som illustrerer den dynamiske ytelse for en eksempelvis dyse-venturigasstrøm-styreanordning ifølge den foreliggende oppfinnelse ved tre adskilte oppstrømstrykk, og gir også en sammenligning for den dynamiske ytelse med tidligere kjente gasstrøm-styreanordninger som bruker en rettkantet blende, vist i fig. 2. Kurven er en utplotting av gassinjeksjonsmengden (ordinat) og nedstrømstrykk (abscissen) ved oppstrømstrykk på 28 kg/cm<2> (linje D), 64 kg/cm<2> (linje E), 64 kg/cm<2 >(linje F) og 98 kg/cm<2> (linje G). Fig. 9 viser en grafisk fremstilling som sammenligner et trykkprofil for en rettkantet blende i en tidligere kjent gasstrøm-styreanordning og en trykkprofil for en eksempelvis dyse-venturiblende i en gasstrøm-styreanordning ifølge den fore-liggende oppfinnelse. I den grafiske fremstilling er venstre ordinat oppstrømstrykket og høyre ordinat er nedstrømstrykket. Abscissen er avstanden. Linjen P er den kjente teknikk og linjen Q er i samsvar med oppfinnelsen.

For å illustrere virkningen av en tidligere kjent rettkantet blende brukt i en gasstrøm-styreanordning, viser fig. 1 en typisk ytelse for denne. Foringsrørtrykket i brønn-boringen, ved gassinjeksjonsdybden, er konstant 112 kg/cm<2>, og ønsket produksjons-rørtrykk er 102 kg/cm<2>. Foringsrørtrykket er definert som oppstrøms-trykket i blenden, og produksjonsrørtrykket er definert som nedstrømstrykket i blenden. Etterhvert som produksjonsrørtrykket øker avtar gassinjeksjonsmengden gjennom blenden. Omvendt, når produksjonsrørtrykket avtar, øker gassinjeksjonsmengden gjennom blenden.

Fig. 2 viser også virkningen av den tidligere blenden benyttet i en gasstrøm-styreanordning. I denne illustrasjon er den tidligere blende anordnet i et miljø ved nedre foringsrør- og produksjonsrørtrykk på 70 kg/cm2 og 60kg/cm<2>.

Vanligvis er det ønskede trykkfall over den kjente blende mellom 7 og 14 kg/cm<2>. Ved trykkfall på 10,5 til 14 kg/cm<2> er imidlertid høye injeksjonstrykk påkrevet, hvilket fører til høye gasskomprimeirngskostnader. Når trykkfallet ligger under 7 kg/cm<2> blir gassinjeksjonsmengden mer uforutsigbar. Således er et trykkfall på under 7 kg/cm2 vanligvis ikke tatt i betraktning pga. manglen på nøyaktige data og faren for å konstruere et ueffektivt gassløftsystem. Følgelig er et trykkfall på over 7 kg/cm<2> over den tidligere blende vanligvis ønsket og brukt som en sikkerhetsfaktor ved beregning av gassløft-systemet.

Som det fremgår av fig. 1 og 2, og som kjent innenfor faget, fortsetter gassinjeksjonsmengden gjennom den tidligere blende å øke inntil produksjonsrørtrykket avtar til en verdi som er omlag 54% av det konstante foringsrørtrykk. Deretter forblir gassinjeksjonsmengden gjennom blenden konstant når produksjonsrørtrykket synker. Man vet at den kritiske strømning gjennom den tidligere kjente rettkantede blende blir etablert når produksjonsrørtrykket er omlag 54% av foringsrørtrykket. Når produksjonsrørtrykket faller til den kritiske strømningstilstand (dvs. produksjonsrør-trykket er 54% av foringsrørtrykket), forblir gassinjeksjonsmengden gjennom blenden konstant og uavhengig av produksjonsrørtrykket.

Etablering av den kritiske strømningstilstand gjennom blenden virker til å eliminere strømningslabilitet. F.eks. for brønnen som virker ved et produksjonsrørtrykk på 102 kg/cm<2> vil etableres av kritisk strømning gjennom den tidligere kjente, rettkantede gasstrøm-styreanordning kunne bli verifisert ved å øke foringsrørtrykket fra 112 kg/cm<2 >til 19 kg/cm<2> eller over. Å skape et slikt høyt trykkfall over blenden er ikke økonomisk mulig pga. tilleggskostnaden ved gasskompremering. Videre er denne praksis ikke praktisk pga. den økede sannsynlighet for mekaniske problemer.

Det er et formål med oppfinnelsen å tilveiebringe en blendeventil som søker å redusere og effektivt eliminere strømningslabiliteten under normale forhold. Spesielt er det et formål med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en strømningsstyreanordning som har de ytelseskarakteristikker som er illustrert i fig. 3, hvor den kritiske strømnings-tilstand og en konstant injeksjonsmengde nås når produksjonsrørtrykket er omlag 90% -95% eller mindre enn foringsrørtrykket, i motsetning til industristandarden på 54% for den tidligere kjente rettkantede blende.

Fig. 3 viser en grafisk fremstilling som illustrerer den ønskede strømningsmengde-ytelse i en gasstyreanordning ifølge den foreliggende oppfinnelse hvor det konstante foringsrørtrykk er 70 kg/cm<2>. Derfor, dersom produksjonsrørtrykket avtar under omlag 63 kg/cm<2> forblir gassinjeksjonsmengden gjennom styreanordningen fast. Således, for et typisk trykkfall på 7 til 14 kg/cm<2> over gasstrøm-styreanordningen, kan en konstant gassinjeksjonsmengde oppnås slik at det oppnås en stabilisert brønn og bedret økonomi.

En annen fordel med blendeventilen ifølge foreliggende oppfinnelse er muligheten til å styre injeksjonsgassmengden gjennom gasstrøm-styreanordningen, uten å medføre labilitet, ved enkelt å styre overflate-injeksjonstrykket. Vanligvis vil derved også produksjonsmengden av væsker fra brønnboringen styres. Ved å bruke blendeventilen ifølge den foreliggende oppfinnelse ned i hullet, kan operatøren øke trykket i gassen ved overflaten for å øke injeksjonstrykket (foringsrør- eller opp-strømstrykket) ved gasstrøm-styreanordningen, noe som i sin tur øker trykkforskjellen over gasstrøm-styreanordningen og derfor mengden gassinjisering gjennom gasstrøm-styre-anordningen. Dette minsker i sin tur densiteten i fluidet i produksjonsrørstrengen, slik at at mer fluid fra reservoaret entrer brønnboringen og kan produseres. Økning av trykket i den injiserte gass øker densiteten i gassen slik at, for samme begrensning i gasstrøm-styreanordningen, økes gassinjeksjonsmengden.

Den foreliggende oppfinnelse blir brukt i et eksempelvis miljø som er vist i fig. 4. Et gassløft-brønnsystem 10 forløper fra over bakken G, hvor systemet 10 er forbundet til en trykkgass-kilde (ikke vist) og til petroleum-utvinningsutstyr (ikke vist), og et under-jordisk petroleumsreservoar P. Petroleum stiger i produksjonsrøret 12. Trykkgass blir innført i ringrommet 14, som foreligger mellom produksjonsrøret 12 og det ytre stål-foringsrør 16. Ringrommet 14 er tettet i bunnen av foringsrøret 16 med en ekspansjons-pakning 18. Trykkgass blir levert fra en kilde, slik som en kompressor (ikke vist). Gasstrykket i ringrommet 14 reguleres med en trykkstyreanordning 9, nemlig enten en juster-bare struper eller en regulator ved overflaten, trykkgassen, er representert ved piler 20, strømmer fra kompressoren, gjennom trykkstyreanordningen 9 og gjennom ringrommet 14 inn i produksjonsrøret 12 via en gasstrøm-styreanordning 22. Gass injisert i produk-sjonsrøret 12 minsker densiteten på petroleumen som stiger til overflaten og gjør det mulig for reaservoarets naturlige trykk og vedlikeholde denne strømning. Trykkstyreanordningen 9 blir brukt ved overflaten for å styre trykket i ringrommet 14, som i sin tur etablerer injeksjonstrykket (også referert til som foringsrørtrykket eller oppstrøms-trykket) i gasstrøm-styreanordningen 22, trykkforskjellen over gasstrøm-styreanordningen og således injeksjonsgraden gjennom gasstrøm-styreanordningen 22.

Mens trykkstyreanordningen 9 er vist ved overflaten i fig. 4, er det tenkt at en trykk-styreanordning kan installeres inne i ringrommet ved en dybde nærmere gasstrøm-styreanordningen 22.1 den situasjon isoleres en viss mengde av ringrommet for å danne et kammer for injeksjonsgass hvorved gassen som skal injiseres blir levert til kammeret, og gasstrykket reguleres ved trykkstyreanordningen som i sin tur styres fra overflaten via en hydraulisk eller elektrisk styreledning.

Videre vil en enkelt brønnboring ofte krysse et antall produserende formasjoner og av økonomiske årsaker, blir disse formasjoner, referert til som produksjonssoner, isolert ved å installere avtetningsinnretninger slik at de individuelle soner kan produsere uav-hengig av hverandre. Et antall produksjonsrørstrenger blir dermed brukt for å produsere fra de bestemte formasjoner. Begrensningene ved tidligere kjente gasstrøm-styre-anordninger, nemlig dens dynamiske ytelse, forverrer strømningslabiliteten i brønn-kompliteringer med et antall produksjonsrørstrenger. I en slik brønn vil ustabilitet svært ofte skje i hver av de individuelle produksjonsrørstrenger av gassløftsystemet fordi det felles ringrom leverer injeksjonsgass til hver gasstrøm-styreanordning og injeksjons-mengden gjennom hver tidligere kjent gasstrøm-styreanordning er fullstendig ufor-utsigbar og uavhengig. Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en konstant gass-injeksjonsgrad inn i hver produksjonsrørstreng og vil derfor minske strømnings-labiliteten som er vanlig i brønner som har et antall produksjonsrørstrenger.

En tidligere kjent gasstrøm-styreanordning 22 med en firkantet blende er vist i fig. 5. Retningen på gasstrømmen gjennom gasstrøm-styreanordningen er indikert med piler 26. Trykkgass ved injeksjonstrykket entrer den tidligere strømningsstyreanordning 22 gjennom innløp 24 og strømmer gjennom en rettkantet blende 29, som inneholder passasjen 29a og tetningen 29b. Gass passerer så gjennom kanalen 28a av en blende-holder 28 og forbi tilbakeslagsventilen 30. Gass blir så sluppet ut gjennom utløpet 32 ved neseenden 21, ved produksjonstrykket, og passerer inn i produksjonsrøret 12 (fig.4). Passasjen 29a og passasjen 28a har vanligvis sirkulære tverrsnitt, når man betrakter de tverrsnitt som er tatt langs planet vinkelrett på lengdeaksen gjennom gasstrøm-styreanordningen.

Fig. 6A og 6B viser en eksempelvis gasstrøm-styreanordning 60 ifølge den foreliggende oppfinnelse. Gasstrøm-styreanordningen 60 har hovedsakelig de samme dimensjoner og komponenter som de ifølge den tidligere kjente gasstrøm-styreanordning 22 (vist i fig. 5), innbefattende en prøve-haleseksjon 62, innløpsporter 54 og neseende 61 med en tilbakeslagsventil 65 og utløpsporter 64; tilbakeslagsventilen 65 innbefatter en pil 67, en fjær 69 og en tilbakeslagstetning 71. Gasstrømning-styreanordning 60 ifølge den fore-liggende oppfinnelse innbefatter imidlertid en dyse-venturiblende 34, isteden for den firkantede blende 29 funnet i den tidligere kjente teknikk.

Retningen på gasstrømmen gjennom gasstrøm-styreanordningen ifølge den foreliggende oppfinnelse er indikert med piler 26. Trykkgass ved injeksjonstrykket (foringsrør-trykket) entrer innløpsportene 54 og strømmer gjennom dyse-venturiblenden 34 og forbi tilbakeslagsventilen 65. Gass blir så sluppet ut gjennom utløpsportene 64, ved produksjonstrykket (nedstrømstrykket eller produksjonsrørtrykket), og passerer inn i produk-sjonsrøret.

En eksempelvis dyse-venturiblende 34 er vist i detalj i fig. 6C og kan f.eks. omfatte en sirkulær bueformet venturi, og innbefatter et dyseparti 34a og et venturiparti 34b. Munnstykkepartiet eller dysepartiet 34a ligger over en hals 36 og venturiepartiet 34b ligger under halsen 36.

Dysepartiet 34a innbefatter sidevegger 38 som gir minimal motstand mot strømningen av fluid (gass eller væske) når fluid nærmer seg halsen 36. Sideveggene 38 er progressivt innsnevret mot halsen 36. Tverrsnittsarealet av halsen 36 er mindre enn tverrsnittsarealet av dysepartiet 34a og venturiepartiet 34b.

Sideveggene 38 er kurveformede, eller kromlinjede, slik at helningen til tangentlinjene målt med hvert sted langs kurven 42 av dysepartiet 34a, idet helningen som betraktes i matematisk betydning, er større enn tangentpunktene som nærmer seg halsen 36. Krumningen av dysepartiet 34a er også slik at det er en krumningsradius 44 som er større enn en diameter 46 av halsen 36 med en faktor mellom 1,5 og 2,5, en foretrukket verdi er 1,9.

Under halsen 36 øker venturien 34b i tverrsnittsarealet ved en grad slik at de vertikale vegger 48 av denne danner en vinkel 50 til en vertikal eller langsgående retning 52. Vinkelen 50 ligger innenfor et området på 4 til 15°, en foretrukken verdi er 6°.

Forholdet mellom tverrsnittsarealet ved diameteren 46 av halsen 36 og tverrsnittsarealet ved det videste sted av dysepartiet 34a, når målt ved munningen 54, er lik ved eller mindre enn 0,4.

Tverrsnittet av dyse-venturiblenden 34, innbefattende tverrsnittene av dysepartiet og venturiepartiet, tatt i betraktning de tverrsnitt som er tatt langs planet vinkelrett på venturieaksen, er generelt representert som å være sirkulære. Dette skyldes forvent-ningen om at fremstillingsprosessen for å danne dyse-venturiblenden 34, eller for å danne en dyse eller form for fremstilling av denne vil sentreres ved skjæring rundt et roterende arbeidsstykke, som eksempelvisert av en dreibenk operasjon. Det er imidlertid tenkt at andre fremstillingsprosesser er mulig, og at andre geometrier for tverrsnittene av dysepartiet og venturiepartiet således er mulig. F.eks. kan tilsvarende tverrsnitt av dyse-venturiblenden 34 være rektangulær, elliptisk, polygonal, hypergeometirskelliptisk eller til og med andre utforminger.

Gass som strømmer inne i dysepartiet 34a av dyse-venturiblenden 34 strømmer ved en høy hastighet og et lavt trykk. Gass som strømmer gjennom venturiepartiet 34b minsker i hastighet og øker i trykk slik at gass som utgår fra ventilen 22 har trykk gjenvunnet med et minimalt tap av energi eller trykk.

For optimal ytelse bør dysepartiet 34a og venturiepartiet 34b i dyse-venturiblenden 34 være tilvirket av lavfriksjonsmaterialer, slik som keramiske materialer, høypolerte metaller og plaster. Således gjøres friksjonstapene over dyse-venturien minst mulig. Materialet som brukes i blendeventilen som ble testet var tilvirket av 17-pH rustfritt stål.

Fig. 7A og 7B viser nok en foretrukken utførelse av en gasstrøm-styreanordning ifølge den foreliggende oppfinnelse, der en dyse-venturiblende er holdt inne i en kunstløft-ventil, ofte også referert til som en gassløft-ventil. Det vises nå til fig. 7A og 7B hvor en kunstløft-ventil 200 er vist i detalj, som er representativ for kunstløft-ventiler som er innesluttet i en sidelommedor som inngår i en produksjonsrørstreng. Det skal forstås at utformingen beskrevet for denne kunstløft-ventil er kun for forklarende formål og er ikke ment å begrense oppfinnelsen til en bestemt oppbygning av kunstløft-ventiler.

Selv om oppbygningen og den generelle virkemåte av kunstløft-ventilene og deres komponenter er godt kjent, vil dette bli beskrevet i noe detalj for å gi bakgrunn og for å hjelpe leseren til en forståelse av oppfinnelsen.

Som vist i fig. 7A-7B, er i en foretrukken utførelse av oppfinnelsen kunstløft-ventilen 200 satt sammen av et ventilhus, indikert generelt ved 202, som er utformet og dimensjonert til å ligge inne i boringen 204 i en sidelommedor i produksjonsrøret. Det skal bemerkes at boringen 204 av sidelommedoren innbefatter et antall hovedsakelig radielt utadvendene side-åpninger 206 som tillater fluidkommunikasjon mellom innsiden av boringen 204 og brønnboringens ringrom 14 (som vist i fig. 4). Det nedre parti av boringen 204 oppviser også en eller flere radielt innadvendende åpninger (ikke vist) som vil tillate fluidkommunikasjon mellom det indre av boringen 204 og strømnings-boringen inne i rørstrengen 12 (som vist i fig. 4). Sidelommedor-utformingen i denne form er godt kjent.

Ventilhuset 202 innbefatter i seg selv et øvre kuppel-rør 208 som er gjengeforbundet ved 210 til et belg-hus 212 nedenfor. Den øvre ende av det øvre kuppel-rør 208 oppviser et gjengeparti 214 som tillater at ventilhuset 202 kan bli grepet av et låsbart element 216 (låsbare parti ikke vist) for å sikkert feste ventilen 200 inne i boringen 204 i sidelommedoren. Belghuset 212 er gjengemessig inngrep ved 218 i dens nedre ende til et koblings-rør 220 som i sin tur er gjengeinnfestet til et hovedventilhus 224. Hovedventilhuset 224 bærer en ytre ringformet ekstorner tetning 226 som, når ventilen 200 er plassert inne i boringen 204, besørger en fluidtetning mot en indre overflate av boringen 204. Hovedventilhuset 224 oppviser også en eller flere sideporter 228 som tillater fluidoverføring gjennom hovedventilhuset 224. En ventilsete-holder 230 er festet ved gjengeforbindelse 232 til den nedre ende av hovedventilhuset 224. Et dyse-venturihus 234 er gjenget ved 236 til ventilseteholderen 230 og bærer en ytre ringtetning 238 omkring sin omkrets som, når ventilen 200 er plassert inne i boringen 204, besørger en fluidtetning mot en indre overflate av boringen 204. Til slutt er et tilspisset nesestykke 240 skrudd ved 242 til dyse-venturihuset 234.

Et nitrogenfylt kammer eller i "kuppel" kammer 244 befinner seg nær toppen av ventilen 200. En påfyllingsventil 246 og en uttakbar gjenget hovedtetningsplugg 248 befinner seg ovenfor.

Under kuppelkammeret 244 er en hovedventilenhet 250 frem og tilbake bevegelig plassert inne i et belgekammer 252 og et hovedventilkammer 253 som er avgrenset av hovedventilhuset 224. En hals 254 med redusert diameter befinner seg i det øvre parti av belgkammeret 252 og skiller belgkammeret 252 fra kuppelkammeret 244 ovenfor. Hovedventil-enheten 250 er satt sammen av øvre, midtre og nedre spindelpartier 256, 258 og 260 respektivt, som er gjengeforbundet til hverandre i et ende mot endeforhold som vist. Hovedventilenheten 250 oppviser også en ventilplugg 262 med et nedadvist sfærisk utformet lukkeelement, eller kule, 264 gjengemessig inngrep med bunnen av det nedre spindelparti 260. Under vnetilpluggen 262 holdes et ventilsete 266 på plass inne i hovedventilkammeret 253 med ventilseteholderen 230.

Det øvre spindelparti 256 av hovedventilenheten 250 er plassert gjennom halsen 254 med redusert diameter. En serie små ringformede ledeplater 268 omgir omkretsmessig partier av det øvre spindelparti 256 som er dimensjonert og utformet til å oppta små mengder viskøse fluider og dermed, under bevegelse av hovedventilenheten 250, tjener til å dempe vibrasjon.

Inne i belgkammeret 252, og som vanligvis radielt omgir det sentrale spindelparti 258, er en trekkspillingnende belg 270 som vil gå ut og trekke seg sammen aksielt inne i belgkammeret 252. Belgen 270 er tilvirket av et fleksibelt, vannfast materiale. En trykk-fjær 255 er plassert inne i belgkammeret over hovedventilenheten 250 for å begrense formye oppad bevegelse av hovedventilenheten 250 og overtrykk i belgen 270.

To innbyrdes motstående fluidtrykkledende passasjer, adskilt av belgen 270, blir brukt til å styre åpning og lukking av hovedventilenheten 250 pga. fluidtetningene skapt mellom boringen 204 i den omgivende sidelommedor og pakningene 226 og 238. Den første trykkledende passasje, vanligvis ved 272, innbefatter kuppelkammeret 244 og belgkammeret 252. Trykk inne i den første trykkledende passasje holdes radielt utenfor belgen 270. Den første trykkledende passasje 272 blir trykksatt før avhendig av kunst-løft-ventilen 200 inn i brønnboringen. Belgkammeret 252 er fylt med et viskøst fluid inntil fluidet dekker halsen 254 med redusert diameter og når et nivå 274 inne i kuppelkammeret 244. Kuppelkammeret 244 blir så fylt med nitrogen gjennom påfyllingsventilen 246 før den blir kjørt inn i brønnboringen for slik å tilveiebringe en fluidfjær ved å fjerne pluggen 248 og tvinge nitrogen gjennom påfyllingsventilen 246 under trykk.

Den andre trykkledende passasje 276 innbefatter hovedventilkammeret 253. Fluid og fluidtrykk fra brønnboringens ringrom 320 entrer hovedventilkammeret via porter 228. Fluid som entrer hovedventilkammeret 253 holdes radielt inne i belgen 270.

Resultanttrykk inne i den andre trykkledende passasje 276 virker på hovedventilenheten 250 i motpunktet til det gitt av fluidfjæren i den første trykkledende passasje 272. Når trykket inne i den andre trykkledende passasje 276 overvinner den gitt av fluidfjæren vil lukkeelementet 264 (kulen) bli løftet fra setet 266 for å tillate strømning av fluid som entrer portene 228 til å strømme nedad forbi setet 266 og inn i og gjennom dyse-venturiblenden 34 avgrenset inne i dyse-venturihuset 234. Dyse-venturiblenden 34 (som vist i detalj i fig. 6C) forløper nedad til å forbi en tilbakeslagsventilenhet 280 i den nedre ende av ventilen 200. Derfor kan fluid som entrer dyse-venturiblenden 34 nedad forbi ventil-setet 266 bevege seg nedad igjennom dyse-venturiblenden 34, ut fra den nedre ende av ventilen 200 og inn i den nedre parti av boringen 204 hvor det kan entre produksjons-rørstrengen gjennom åpninger i doren nedenfor.

En dyse-venturiblende 34 holdes inne i dyse-venturihuset 234 og i flukt slik at gass vil passere ned gjennom dyse-venturiblenden 34 og ut den nedre ende av ventilen 200. Arrangementet med dyse-venturien er best vist ved å referere nok en gang til fig. 6C.

I en typisk gassløftventil, definerer kombinasjonen av den bevegbare spindel og sete en trykkjusterbar blende og, i tidligere kjente gassløft-ventiler, jo større kulen og sete-dimensjonen er jo mer påvirker produksjonsrørtrykket åpningen og lukkingen av ventilen. Fluktuerende produksjonsrørtrykk kan medføre at ventilen åpner og stenger feilaktig, som medfører feilaktige injeksjonsmengder som kan videre forsterke fluktueringen i produksjonsrørtrykkene. I tillegg er tidligere gassløftventiler utsatt for alle begrensninger beskrevet ovenfor som vedrører trykkgjenvinning gjennom enheten. Til sammenligning vil en gassløftventil med den foreliggende oppfinnelse si forbedret trykJoitvinningsgrad og en øket gassinjeksjonsgrad pga. lavere friksjonstap over gass-løftventilen, som dermed øker virkningsgraden i gassløftsystemet. Videre vil gassløft-ventilen også være mindre utsatt for svingninger i injeksjonsmengden. I gassløftventilen vil en konvergerende/divergerende, eller dyse-venturi-blende nedstrøms av kulen og setet føre til et konstant trykk under kulen og setet og injeksjon av gass ved konstant kritisk strømningsmengde som bestemmes av den fysiske geometri av ventilen og åpningen. Sammenlignet med tidligere kjente gassløftventiler, vil gassløftventil en ha en lavere trykkforskjell hvorved kritisk strømning over gass-løtfventilen vil skje.

Fig. 8 er en grafisk fremstilling som illustrerer testresultatet som viser den dynamiske ytelse for en eksempelvis dyse-ventuirblendegasstrøm-styreanordning, som vist i fig. 6A og 6B og den dynamiske ytelse for en konven-sjonell gasstrøm-styreanordning som har en rettkantet blende, som vist i fig. 5. En gass-strøm-styreanordning, som innbefattet en dyse-venturiblende 34 med en halsdiameter (gjenstand 46 ifølge fig. 6C) på 8,3 millimeter, ble testet ved 3 adskilte konstante oppstrømstrykk (injeksjon eller foringsrør), nemlig 28 kg/cm<2>, 63 kg/cm<2> og 98 kg/cm<2>. Videre er testresultatene for dynamisk ytelse for injeksjons-gasstrøm-styreanordningen ifølge den foreliggende oppfinnelse med den foreliggende dyse-venturiblende 34 ved et konstant oppstrømstrykk på 63 kg/cm<2>, som er representert ved kurven innbefattende punktet A, sammenlignet med testresultater for dynamisk ytelse med en kjent injeksjonsgasstrøm-styreanordning, nemlig en standard blende-ventil, som har en rettkantet blende 29 (som vist i fig. 5). Testresultatene for den tidligere kjente, rettkantede blendeventil er indikert med kurven innbefattende punkt B. Begge gasstrøm-styreanordningene hadde den samme diameter på 8,3 millimeter, og begge ble testet ved et konstant oppstrømstrykk på 63 kg/cm<2>. Den soniske (kritiske) strømnings-gradtilstand er det parti av hver kurve som er horisontal. Ved å betjene en gassinjeksjon-strømningsstyreanordning i det soniske strømningsområdet, oppnås et stabilt gassløft-system. Det skal hurtig forstås at det brede flate parti mellom den vertikale akse og punktet A, som representerer stabil ytelse av en gasstrøm-styreanordning ifølge den foreliggende oppfinnelse innbefatter en dyse-venturiblende 34, er mye bredere enn det tilsvarende flate parti mellom den vertikale akse og punktet B, som representerer stabil ytelse for en tidligere kjent gasstyreanordning, nemlig en konvensjonell blendeventil innbefattende en rettkantet blende. Videre, ved like produksjonstrykk, strømmer mer gass gjennom en gasstrøm-styreanordning med en dyse-venturiblende 34 enn gjennom en gasstrøm-styreanordning med en rettkantet blende som har samme halsstørrelse.

Listet nedenfor er testresultater oppnådd for forskjellig dimensjonerte strømningsstyre-anordninger ifølge den foreliggende oppfinnelse, nemlig blendeventiler innbefattende visse dimensjonerte dyse-venturiblender, ved ulike oppstrømstrykk (injeksjonstrykk). Resultatene opplistet er nedstrømstrykkene, i betydning av prosenandeler av oppstrøms-trykket, ved hvilket den kritiske strømning over strømningsstyreanordningene ble nådd, som er betegnet som punkt A i fig. 8. Alternativt ble den resulterende trykkforskjell ved hvilken kritisk strømning over strømningsstyreanordningen ble nådd i testene hurtig beregnet som en prosentandel av injeksjonstrykket ved å trekke fra et gitt nedstrøms-trykk, listet som en prosentandel av injeksjonstrykket, fra 100%.

Nedstrømstrykk som en prosentdel av injeksjonstrykk ved hvilken kritisk strømning er nådd:

Oppstrøms

(i<n>jeksjon)

Trykk kg/cm<2>

Gasstrøm-styreanordningen sørger for et lavere trykkfall for å nå sonisk eller kritisk strømning. Rettkantede blender krever vanligvis et trykkfall på 46% av oppstrømstrykket for å frembringe sonisk hastighetsstrømning gjennom denne. I motsetning, som vist i tabellen ovenfor, innbefatter gasstyreanordningen en dyse-venturiblende som vanligvis krever mindre enn et 10% trykkfall i oppstrømstrykk, og ofte mindre en 6% trykkfall i oppstrømstrykk for å oppnå kritisk strømning. Evnen som gasstrøm-styreanordningen har til å oppnå kritisk strømning ved et slikt lavt trykkfall bevirker at gassinjeksjonsgraden gjennom gasstrøm-styreanordningen er generelt uav-hengig av produksjonsrørtrykket, som effektivt eliminerer strømningslabilitet som beskrevet ovenfor. I tillegg til gassinjeksjonsgraden som er uavhengig av produksjons-rørtrykket, kan gassinjeksjonsgraden gjennom gasstrøm-styreanordningen bli styrt ved å justere injeksjonstrykket ved overflaten, som virker til å øke eller minske trykket og densiteten i den injiserte gass i ringrommet.

For å forklare ytterligere forskjellen i strømningsytelsen i en tidligere kjent gasstrøm-styreanordning som har en rettkantet blende og strømningsytelsen for en eksempelvis

gasstrøm-styreanordning omvendt ifølge den foreliggende oppfinnelse som med en dyse-venturi-blende, illustrerer fig. 9 trykkprofilene for hver anordning. Det øvre parti av fig. 9 viser en oversikt over tverrsnittsrissene av to anordninger tatt langs strømningsbanen for den injiserte gass, hvor den stiplede linje representerer en rettkantet blende og den heltrukne linje med skravering representerer dyse-venturiblenden. Pilen i det øvre parti av fig. 9 indikerer retningen på strømningen med injisert gass gjennom to anordninger.

Det nedre parti av fig. 9 er en grafisk fremstilling som utplotter gasstrykket inne i anordningene som en funksjon av posisjonen til gassen når den strømmer gjennom anordningene. Den stiplede linje representerer trykkprofilet for den firkantede blende ifølge den tidligere kjente gasstrøm-styreanordning og den heltrukne linje representerer trykkprofilet for dyse-vneturiblenden i gasstrøm-styreanordningen som anvendes ifølge den fore-liggende oppfinnelse. For et injeksjonstrykk på 70 kg/cm<2>, etableres den soniske strømning i halsen (den kritiske strømningstilstand) for begge anordningene. For luft-strøm tilsvarer dette et trykk på omlag 38 kg/cm<2> ved halsen. Denne strømningstilstand fører til en maksimal massestrømningsgrad som indikert ved punktene A og B i fig. 8, for dyse-venturaen og den rettkantede blende. Etter halsen, hvor den største hastighet og det laveste trykk skjer, øker trykket (gjenvinner) og hastigheten avtar i strømningens retning. For dyse-venturien oppnås et maksimalt trykk på 63 kg/cm<2> ved utgangen fra den divergerende seksjon. Trykkgjenvinningen for den rettkantede blende er kun noe, som medfører et utgangstrykk på feks. 42 kg/cm<2>. Derfor kan den soniske strømning for en dyse-venturistrømningstyreanordning oppnås ved en mye lavere trykk-forskjell som fører til en høyere utgang eller produksjonstrykk, sammenlignet med en strømningsstyreanordning med rettkantet blende.

Det kan derfor sees at den foreliggende dyse-venturi sørger for en gasstrøm-styreanordning som minimaliserer brønnustabiliteter mest mulig ved å forlenge det kritiske strømningsgrad-regimet, og ved å gjøre løfteoperasjoner uavhengige av produksjonstrykket. Gasstrøm-styreanordningen virker således til å stabilisere produksjonsstrømmen i produksjonsrørstrengen.

Gasstrøm-styreanordningen oppnår kritisk strømning, det punkt hvor et hvert tilleggstrykkfall i produksjonsrøret ikke vil føre til en økning i strømningen gjennom ventilen, med et trykkfall på omlag 5% av oppstrøms-trykket eller større. Fordi stabil strømning gjennom gassløftventilen er etablert med et slikt minimalt trykkfall, er det ikke noe behov for å ha en "finite control"- styring av injeksjons-gassen på overflaten.

Claims (8)

1. Fremgangsmåte ved styring av den gassmengde som injiseres i en produksjonsstreng (12) som er plassert i en kontinuerlig gassløft-brønn, hvilken brønn er foret med et foringsrør (16), idet produksjonsstrengen (12) er konsentrisk relativt foringsrøret (16), og foringsrøret (16) og den nevnte konsentriske produksjonsstreng (12) mellom seg danner et ringrom (14), karakterisert ved at fremgangsmåten innbefatter plassering av en gasstrøm-styreanordning (60) i brønnen på et forutbestemt sted, hvilken gasstrøm-styreanordning (60) innbefatter et hus med minst en innløpsport (54) og minst en utløpsport (64), og en blende (34) anordnet i huset og innbefattende en dysedel (34a) og en venturidel (34b), hvilken dysedel (34a) har en første dyseende, en andre dyseende og en dyse-strømningsbane mellom den nevnte første og andre dyseende, hvilken dyse-strømningsbane konvergerer fra den nevnte første dyseende og mot den andre dyseende, og venturidelen (34b) innbefatter en første ende og en andre ende, og en venturi-strømningsbane derimellom, hvilken venturi-strømningsbane divergerer fra den nevnte første venturiende og mot den nevnte andre venturiende, idet den nevnte første venturiende er anordnet nær den nevnte andre dyseende, og venturi-strømningsbanen er innrettet relativt nevnte dyse-strømningsbane for å tilveiebringe en kontinuerlig strørnningsbane, hvilken gasstøm-styringsanordning (60) plasseres for overføring av en strøm av injisert gass fra ringrommet (14) og inn i produksjonsstrengen (12), hvorved trykket i den injiserte gass synker i dysedelen (34a) og i hovedsaken gjenvinnes i venturidelen (34b), idet komprimert gass presses inn i ringrommet (14), og den komprimerte gass tvinges til å strømme gjennom gasstrøm-styringsanordningen (60) for derved å blande gassen med reservoarfluider i produksjonsstrengen (12), hvorved tettheten til reservoarfluidene reduseres, og styring av trykket i den gass som presses inn i ringrommet (14) med en trykkstyreanordning (9) ved overflaten, hvorved gassinji-seringsmengden gjennom gasstrøm-styringsanordningen (60) økes ved å øke trykket i gassen i ringrommet, eller reduseres ved å redusere trykket i gassen i ringrommet (14), idet det foretas en i hovedsaken blokkering av en reverserende strømning gjennom gasstrøm-styringsanordningen (60) ved hjelp av en tilbakeslagsventil (65) som er plassert nedstrøms for den nevnte andre venturiende.

2. Fremgangsmåte for redusering av ustabilitet i en produksjonsstreng (12) som er plassert i en kontinuerlig gassløft-brønn, hvilken brønn er foret med et foringsrør (16), idet produksjonsstrengen (12) er konsentrisk relativt foringsrøret (16), og foringsrøret (16) og den nevnte konsentriske produksjonsstreng (12) mellom seg danner et ringrom (14), karakterisert ved at fremgangsmåten innbefatter plassering av en gasstrøm-styreanordning (60) i brønnen på et forutbestemt sted, hvilken gasstrøm-styreanordning (60) innbefatter et hus med minst en innløpsport (54) og minst en utløpsport (64), og en blende (34) anordnet i huset og innbefattende en dysedel (34a) og en venturidel (34b), hvilken dysedel (34a) har en første dyseende, en andre dyseende og en dyse-strømningsbane mellom den nevnte første og andre dyseende, hvilken dyse-strømningsbane konvergerer fra den nevnte første dyseende og mot den andre dyseende, og venturidelen (34b) innbefatter en første ende og en andre ende, og en venturi-strømningsbane derimellom, hvilken venturi-strømningsbane divergerer fra den nevnte første venturiende og mot den nevnte andre venturiende, idet den nevnte første venturiende er anordnet nær den nevnte andre dyseende, og venturi-strømningsbanen er innrettet relativt nevnte dyse-strømningsbane for å tilveiebringe en kontinuerlig strørnningsbane, hvilken gasstrøm-styirngsanordning (60) plasseres for overføring av en strøm av injisert gass fra ringrommet (14) og inn i produksjonsstrengen (12), hvorved trykket i den injiserte gass synker i dysedelen (34a) og i hovedsaken gjenvinnes i venturidelen (34b), idet komprimert gass presses inn i ringrommet (14), og den komprimerte gass tvinges til å strømme gjennom gasstrøm-styreanordningen (60) for derved å blande gassen med reservoarfluider i produksjonsstrengen (12), hvorved tettheten til reservoarfluidene reduseres, og styring av trykket i den gass som presses inn i ringrommet (14) med en trykkstyreanordning (9) ved overflaten, for oppnåelse av kritisk strømning gjennom gasstrøm-styringsanordningen (60), for derved å bibeholde en konstant gassinjiseringsmengde gjennom gasstrøm-styringsanordningen (60) uavhengig av trykket i produksjonsstrengen (12), idet det foretas en i hovedsaken blokkering av en reverserende strømning gjennom gasstrøm-styringsanordningen (60) ved hjelp av en tilbakeslagsventil som er plassert nedstrøms for den nevnte andre venturiende.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, hvor den gass som bringes til å strømme gjennom gasstrøm-styringsanordningen (60) oppnår kritisk strømning gjennom gasstrøm- styrings-anordningen (60) ved et differensialtrykk på mindre enn 46% av trykket i ringrommet (14).

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, hvor den gass som bringes til å strømme gjennom gasstrøm-styringsanordningen (60) oppnår kritisk strømning gjennom gasstrøm-styrings-anordningen (60) ved et differensialtrykk som er mindre enn 10% av trykket i ringrommet (14).

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, hvor den gass som bringes til å strømme gjennom gasstrøm-styringsanordningen (60) oppnår kritisk strømning gjennom ventilen ved et differensialtrykkfall i gasstrøm-styringsanordningen (60) på mellom 5% og 46% av gassinjiseirngstrykket.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, hvor den gass som bringes til å strømme gjennom gasstrøm-styringsanordningen (60) oppnår kritisk strømning i ventilen ved et differensialtrykkfall i gasstrøm-styringsanordningen (60) på mellom 4% og 10% av gassinjiseringstrykket.

7. Fremgangsmåte ifølge et av de forutgående krav, hvor den nevnte dysedel (34a) innbefatter krummede sidevegger (38) som strekker seg fra den nevnte første dyseende og til den nevnte andre dyseende.

8. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert v e d et strupested (36) mellom den nevnte andre dyseende og den nevnte første venturiende.