NO313150B1 - Fluidsepareringssystem - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse omhandler et system for brønnhullsseparasjon av fluider, og særlig et slik system som separerer olje fra vann inne i borehullet og som kvitter seg med vannet inne i borehullet. Spesifikt vedrører oppfinnelsen et fluidseparasjonssystem for installasjon inne i et borehull som penetrerer en produksjonsformasjon og en deponeringssformasjon. Systemet omfatter: en første pumpe og en andre pumpe som hver er driftsmessig koblet til en drivanordning, en fluidseparator for separasjon av borehullsvæsker fra produksjonsformasjonen i en første strøm og en lettere andre strøm, første ledeinnretninger for å lede borehullsvæskene som kommer ut av den første pumpe til et innløp til fluidseparatoren, andre ledeinnretninger for å lede den andre strøm som kommer ut av fluidseparatoren til den andre pumpes innløp, tredje ledeinnretninger for å lede den andre strøm som kommer ut av den andre pumpe til jordoverflaten, og tetningsinnretninger for å isolere deponeringsformasjonen for frembringelse av en deponeringssone som fluidmessing er isolert fra produksjonsfor-ma sj onen.

På mange oljefelter rundt om i verden er prosentdelen med vann som utvinnes fra underjordiske borehull sammen med olje, øket til å bli større enn prosentdelen med oljen. Faktisk har prosentdelen med olje i mange felter minket fra å være rundt 20% i et utmerket felt til omtrent 2% i et relativt dårlig felt. Derfor blir resultatet at operatøren må løfte opp til overflaten og deretter kvitte seg med et enormt volum med vann. Denne situasjon sløser med energi fordi energi kreves for å drive pumper for å løfte og separere vannet, og det fører til et miljøproblem. På mange steder kan ikke man ikke kvitte seg med det separerte vann på overflaten, slik at vannet må transporteres til en fjerntliggende brønn for å reinjiseres i undergrunnsformasjonen. Det er et behov for en fremgangsmåte og et tilhørende system for å separere olje fra vann nede i brønnhullet, slik at mengden av vann som utvinnes på jordoverflaten kan minimaliseres, og forhåpentligvis elimineres.

En fremgangsmåte for brønnhullsseparasjon av olje og vann er omtalt i U.S. Patentene 5.296.153 og 5.456.837, der borehullsvæsker trekkes gjennom en hydrosyklon som separerer olje fra vann. En aktuell feltinstallasjonsform for et slikt tidligere system er vist her i Fig. 1. Det separerte vann føres der inn i en første pumpe for å tvinge vannet inn i undergrunnsformasjonen, som er adskilt fra formasjonen som blandingen av olje og vann utvinnes fra. Den separerte olje føres inn i en annen pumpe for å tvinge oljen til jordoverflaten for prosessering.

En stor ulempe med fremgangsmåten som er omtalt i U.S. Patent 5.296.153 er at olje- og vannblåndingen må trekkes gjennom hydrosyklonen og deretter føres inn i en pumpe. Videre må det separerte vann føres ut av separatoren og ledes til et fjerntliggende sted inne i borehullet. Dette arrangement fører til et stort tap av væskeforråd, slik at tapet av pumpeeffektivitet avgrenser systemets mulighet for å brukes i brønner med større volum, og resulterer i sløsing med energi. Det er et behov for en fremgangsmåte og et tilhørende system som effektivt separerer olje fra vann inne i borehullet, og som effektivt kvitter seg med det separerte vann inn i undergrunnsformasj onen.

Dessuten, byr systemet som er omtalt i U.S. patent 5.2 96.153 på problemer med diametral klaring i borehullet. For eksempel er det vanlig praksis i et foringsrør med diameter på 17,5 cm (7 tommer) å installere et neddykkbart pumpesystem med diameter på 14,3 cm (5,62 tommer). Den resterende diametrale klaring er utilstrekkelig til å ha væskegjennomstrømningsrør på utsiden av pumpeutstyrets ytre profil, noe som kreves dersom væsker skal utvinnes fra en lavere sone, eller injiseres inn i en høyere sone, uten å bruke mindre pumpeutstyr enn ønsket. Dersom utstyr med mindre diameter brukes, har væskegjennomstrømningsrøret som er plassert på utsiden av pumpeutstyret lett for å gjøre skade ved installasjon eller fjerning av pumpeutstyret. Videre er det et problem med den tidligere hydrosyklonform at serier med kompliserte og relativt kostbare, støpte manifolder og formede rør må brukes, noe som vesentlig øker prisen på systemet.

Det er videre kjent fra "Downhole separator uses hydrosyclone, zone discharge", Offshore (Inc. Oilman), Vol.55, No 6, p.16, 1 June 1995, et fluidseparatorsystem omfattende en hydrosyklonseparator og pumper drevet av en motor nede i et brønnhull, der brønnfluidene pumpes inn i separatoren med den ene pumpe, og den andre pumpen benyttes til å pumpe olje til overflaten, idet vannet ledes til en deponeringssone. Et lignende separatorsy-stem, med bruk av nedihulls dobbelstrømpumpe, er kjent fra "Peachey et al.: Downhole Oil/Water Separator Development, Journal of Canadian Petroleum Technology, Vol. 33, No.7, p.17-21, 1 September 1994.

I den foreliggende oppfinnelse er det overveiet å løse de foregående mangler og møte kravene beskrevet ovenfor. Den foreliggende oppfinnelse vedrører spesielt et system for å separere olje fra vann inne i et under-jordisk borehull og utvinne separert olje til overflate-installasjonen. Fluidseparatorsystemet omfatter en første pumpe og en andre pumpe, som begge er operativt koblet til driftsorganer, slik som for eksempel en elektrisk brønnhullsmotor, og en fluidseparator, som for eksempel en eller flere hydrosykloner, for separasjon av borehullsvæsker fra produksjonsformasjonen til en første strøm (for det meste vann) og en andre strøm (for det meste olje, og en relativt svært liten prosentdel vann). Borehullsvæsker føres inn i den første pumpe, og ledes deretter til et fluidseparatorens innløp. Den andre strøm som kommer ut fra fluidseparatoren ledes til den andre pumpes innløp, og fra den andre pumpe til jordoverflaten. Det er inkludert enheter, slik som borehullstetninger, for å isolere avlastningsformasjonen fra produksjonsformasjonen, slik at den andre strøm som kommer ut fra fluidseparatoren går direkte inn i avlastningsformasjonen.

Med systemet ifølge den foreliggende oppfinnelse kommer det separerte vann ut fra fluidseparatoren og trenger ikke å ledes til et fjerntliggende sted inne i borehullet. Dette totale systemarrangement fører til en betraktelig reduksjon i tap av væskeforråd og øket pumpeeffekt sammenlignet med tidligere systemer.

Oppfinnelsen er kjennetegnet slik som definert i den karakteristiske del av krav 1,'ved at fluidseparatoren er anordnet slik at den første strøm som utføres fra fluidseparatoren ledes direkte til et ringrom mellom formasjonen og separatoren, og strømmer fra ringrommet direkte til avlastningsformasjonen.

Alternative utførelser er kjennetegnet ved de uselv-stendige kravene 2-19.

Det følgende er en detaljert beskrivelse av utførelsene ifølge oppfinnelsen, under henvisning til de medfølgende figurer, der: Fig. 1 viser et vertikalsnitt av et fluidseparatorsystem ifølge tidligere kjent teknikk. Fig. 2 viser et vertikalsnitt av en foretrukket utførelse av et fluidseparatorsystem ifølge den foreliggende oppfinnelse anordnet inne i et borehull. Fig. 3 viser et vertikalt utsnitt av en foretrukket utførelse av en produksjonspumpe som brukes i den foreliggende oppfinnelse. Fig. 4 viser et snitt langs linjen B-B i fig. 3. Fig. 5 viser et snitt langs linjen C-C i fig. 3. Fig. 6 viser et vertikalt utsnitt av en alternativ foretrukket utførelse av produksjonspumpen som brukes i den foreliggende oppfinnelse. Fig. 7 viser et vertikalt utsnitt av en foretrukket utførelse av en fluidseparator som brukes i den foreliggende oppfinnelse. Fig. 8 viser et vertikalt utsnitt av en foretrukket utførelse av en fluidseparator som brukes i den foreliggende oppfinnelse. Fig. 9 viser et vertikalt utsnitt av en foretrukket utførelse av en tetning, der en elektrisk kabel går gjennom, som brukes i den foreliggende oppfinnelse. Fig. 10 viser et vertikalt utsnitt av en alternativ foretrukket utførelse av et fluidseparatorsystem ifølge den foreliggende oppfinnelse anordnet inne i et borehull. Fig. 11 viser et vertikalt utsnitt av en alternativ foretrukket utførelse av en fluidseparator som brukes i den foreliggende oppfinnelse. Fig. 12 viser et vertikalt utsnitt av en alternativ, foretrukket utførelse av et fluidseparatorsystem ifølge den foreliggende oppfinnelse anordnet inne i et borehull. Fig. 13 viser et vertikalt utsnitt av en alternativ, foretrukket utførelse av en fluidseparator som brukes i den foreliggende oppfinnelse. Fig. 14 viser et vertikalt utsnitt av en alternativ, foretrukket utførelse av en fluidseparator som brukes i den foreliggende oppfinnelse. Fig. 15 viser et vertikalt utsnitt av en alternativ, foretrukket utførelse av en fluidseparator som brukes i den foreliggende oppfinnelse.

Som kort beskrevet ovenfor omfatter den foreliggende oppfinnelse et fluidseparatorsystem som installeres inne i et borehull som penetrerer en produksjonsformasjon og en avlastningsformasjon. Produksjonsformasjonen kan omfatte en eller flere jordformasjoner som inneholder fluider, slik som olje, kondensat, gass og vann. Avlastningsformasjonen kan omfatte en eller flere jordformasjoner som en operatør har valgt å bruke for tømming og eliminering av væsker som ikke skal bringes til jordflaten. Fluidseparatorsystemet ifølge den foreliggende oppfinnelse kan brukes i borehull der produksjonsformasjonen(e) er nærmere jordoverflaten enn avlastningsformasjonen(e), og vice versa. Siden fluidseparatorsystemet ifølge den foreliggende oppfinnelse kan brukes i vertikale, skråstilte eller horisontale borehull, er henvisninger her til "over" eller "under" bare gjort for å lette forståelsen, og må ikke anses for på noen måte å være begrensende.

En foretrukket utførelse av fluidseparatorsystemet omfatter en første pumpe og en andre pumpe som begge er operativt koblet til driftsorganer, slik som for eksempel en elektrisk brønnhullsmotor, og en fluidseparator for separasjon av borehullsvæsker fra produksjonsformasjonen til en første strøm og en lettere andre strøm. Borehullsvæsker føres inn i den første pumpe, og ledes deretter til et fluidseparatorens innløp. Den andre strøm som kommer ut fra fluidseparatoren ledes til den andre pumpes innløp, og fra den andre pumpe til jordoverflaten. Det er inkludert enheter, slik som borehullstetninger, for å isolere avlastningsformasjonen fra produksjonsformasjonen, slik at den andre strøm som kommer ut fra fluidseparatoren går direkte inn i avlastningsformasjonen.

Med referanse til figurene, viser fig. 2 en foretrukket utførelse av et fluidseparatorsystem 10 ifølge den foreliggende oppfinnelse installert inne i et borehull 12 som penetrerer en eller flere produksjons-formas joner 14 og en eller flere avlastningsformasjoner 16 i jorden. I det arrangement som er vist i fig. 2 er avlastningsformasjonen 16 over (dvs nærmere jordoverflaten) enn produksjonsformasjonen 14. Et borehullsforings-rør 18 som settes inne i borehullet 12 omfatter et antall åpninger eller perforeringer 20 i nærheten av formasjonene 14 og 16 for å tillate væsketransport fra/til formasjonene.

Systemet 10 inneholder en elektrisk brønnhullsmotor 22 koblet til en oljefylt motorbeskytter 24, som velkjent for fagmannen på området. Motoren 22 drives av elektrisk kraft levert gjennom en kabel 26 fra en spenningskilde på jordoverflaten. Motorens 22 drivaksel (ikke vist) er forlenget fra en beskyttelse 24 og er operativt koblet til en første pumpe 28, som vil betegnes

"injeksjonspumpe". Injeksjonspumpen 28 kan være en progressiv hulromspumpe (progressive cavity pump), tannhjulspumpe, eller mest å foretrekke, en flertrinns sentrifugalpumpe. Væsker slik som olje og vann fra produksjonsformasjonen 14 trekkes direkte inn i et inntak 3 0 i injeksjonspumpen 28, eller fluidene kan først passere gjennom en stasjonær eller roterende gass-separator (ikke vist), som er velkjent for fagmannen på området.

En drivaksel (ikke vist) løper fra injeksjonspumpen 28 og er operativt koblet til en andre pumpe 32, som betegnes "produksjonspumpe". Produksjonspumpen 32 kan være en progressiv hulromspumpe (progressive cavity pump), tannhjulspumpe, eller mest å foretrekke, en flertrinns sentrifugalpumpe. Produksjonspumpen 32 er vist direkte koblet til injeksjonspumpen 28, men det bør bemerkes at injeksjonspumpen 2 8 og produksjonspumpen 32 kan være adskilt fra hverandre og fremdeles koblet til hverandre med hjelp av en rørformet del, eller de to pumper trenger ikke å være koblet sammen i det hele tatt, som beskrevet mer detaljert nedenfor. I tillegg er det vist at de to pumper opereres av et enkelt drivorgan, for eksempel motoren 22, imidlertid kan hver pumpe kobles til hver sitt drivorgan, slik som separate elektriske brønnhullsmotorer, overflatedrivere og lignende, som også vil bli beskrevet mer i detalj nedenfor.

Hensikten med injeksjonspumpen 28 er å lede borehullsvæsker til en fluidseparator 34, som er koblet til produksjonspumpen 32. Inne i fluidseparatoren 34 separeres fluidene til en første strøm, som stort sett er vann, og en strøm som er lettere/har mindre tetthet, og som stort sett er olje. Den separerte andre strøm skal utvinnes til jordoverflaten, og i de fleste tilfeller er det for lite energi til å løfte den andre væskestrøm til jordoverflaten uten noen form for løftemekanisme. Produksj onspumpen 32 sørger for dette løft ved å lede den andre strøm til jordoverflaten gjennom et produksjonsforbind-elsesrør eller kveilerør 36.

Figurene 3, 4 og 5 viser en foretrukket utførelse av produksjonspumpen 32. Produksjonspumpens 32 ytre rørformet hus 38, inneholder en nedre åpning 4 0 for inntak av borehullsvæsker som ledes fra injeksjonspumpen 28 til fluidseparatoren 34. Gjennom den nedre åpning 40 løper produksjonspumpens 32 drivaksel 42, som er koblet til injeksjonspumpens 28 drivaksel, eller til sin egen elektriske brønnhullsmotor eller andre drivorganer. Inne i huset 38 er selve tannhjulspumpen, den progressive hulromspumpe, eller flertrinns sentrifugalpumpen anordnet, idet denne pumpes væskeinntak er i forbindelse med et lukket nedre kammer 46 inne i huset 38, og med denne pumpes væskeutløp i forbindelse med et lukket øvre kammer dannet inne i huset 38. En kanal 4 8 løper gjennom huset 3 8 og inn i det lukkede nedre kammer 44. Den andre væskestrøm, som stort sett består av olje, ledes fra fluidseparatoren 34 gjennom kanalen 48 til produksjonspumpens inntak. Den andre væskestrøm tømmes fra produksjonspumpen inn i et øvre kammer 46, forbi fluidseparatoren 34 til produksjonsrøret 36. Selv om det er å foretrekke at kanalen 4 8 er innebygd i huset 38, bør det bemerkes at en eller flere kanaler kan være plassert på yttersiden av huset 38, eller inne i selve produksj onspumpen. Slike ytre rør kan være av den type som er beskrevet i den parallelt løpende U.S. Patentsøknad 08/532.465, innlevert 22 september 1995, som ofte brukes til dette, og som herved er referert til.

En alternativ utførelse av produksjonspumpen 32 er vist i fig. 6, der produksjonspumpens 32 ytre rørformede hus 3 8 inneholder den nedre åpning 40 for inntak av borehullsvæsker som ledes fra injeksjonspumpen 28 til fluidseparatoren 34. Gjennom den nedre åpning 4 0 løper produksjonspumpens 32 drivaksel 42, som er koblet til injeksjonspumpens 28 drivaksel eller til en elektrisk brønnhullsmotor eller andre driftsorganer, som beskrevet ovenfor. Inne i huset 3 8 er selve den progressive fortrengningpumpe- eller sentrifugalpumpe-enhet anordnet inne i et annet hus 50. Væskeinntaket for denne pumpe er i forbindelse med et ikke lukket nedre kammer 52 som er formet inne i det andre hus 50, og med denne pumpes væskeutløp i forbindelse med et lukket øvre kammer 54 som er formet inne i det andre hus 50. En kanal 56 løper gjennom huset 38, og er i forbindelse med det indre i det andre hus 50, og også med denne pumpes inntak. Den andre væskestrøm, som stort sett består av olje, ledes fra fluidseparatoren 34 gjennom kanalen 56 til produksjonspumpens inntak. Den andre væskestrøm tømmes deretter fra produksjonspumpen og inn i det øvre kammer 54 gjennom en kanal 58 og inn i produksjonsrøret 36.

En av fordelene med arrangementet av produksjonspumpe 32 ifølge fig. 3 og 6 er at en nedre rotortetning 60 kan lages av relativt billig materiale siden denne ikke er utsatt for så høyt trykk som rotortetningen som brukes 1 det tidligere system som vist i fig. 1. Borehullsvæskene som kommer ut fra injeksjonspumpen 2 8 ledes til fluidseparatoren 34 der væskene separeres til en første strøm og en andre strøm med mindre tetthet. Organene som utfører denne væsketetthetsoperasjon kan være en eller flere filtre, membraner, elektrostatiske enheter, roterende skovlseparator (rotary vane separator) , statiske eller bevegelige sentrifugalseparatorer eller en vilkårlig kombinasjon av disse enheter. På grunn av lave kostnader og røffhet, er det å foretrekke at væskestrømmene separeres av en eller flere hydrosykloner.

Fig. 7 viser en foretrukket utførelse av en fluidseparator 34 der et vesentlig rørformet hus 62 har

en nedre åpning 64 som borehullsvæskene som kommer ut fra injeksjonspumpen 2 8 strømmer gjennom. Inne i huset 62 er en eller flere hydrosykloner 66 anordnet stort sett etter

hverandre eller langsgående justert i forhold til hverandre. Orienteringen av hydrosyklonene 66 er ikke ansett for å være viktig av funksjonelle hensyn, men orienteringen er viktig for montering av hydrosykloner med passende størrelse og tilhørende rørsystem inne i det begrensede rom i huset 62. Hydrosyklonene 66 kan anordnes langsgående, i spiralform, radialt, etter hverandre (i serie), eller i form av en vilkårlig annen ønsket anordning eller kombinasjon av anordninger.

Borehullsvæskene går fra injeksjonspumpen 28, gjennom en nedre åpning 64 og inn i det indre av huset 62, og går inn i en tangerende inntaksåpning 68 i hver hydrosyklon 66. Væskene virvles opp idet de kommer inn i hydrosyklonens indre, og separeres derved til en første strøm og en andre strøm med mindre tetthet. Den andre strøm, som stort sett er olje, kommer ut av hver hydrosyklon 66 gjennom en sentrert åpning (ikke vist) og går inn i en kanal 70 som leder den oppsamlede strøm til produksjonspumpen 32. Den andre strøm som kommer ut av produksjonspumpen 32 ledes gjennom en kanal 72 til røret 36. Kanalene 70 og 72 kan være plassert i husets 62 indre, som vist i fig.7, eller kanal 70 og/eller 72 kan være plassert på utsiden av huset 62, dersom ønsket.

En viktig trekk ved denne foretrukne utførelse av den foreliggende oppfinnelse er at den separerte første strøm, som stort sett er vann, ikke trenger å transporteres gjennom en separat kanal til et fjerntliggende sted, men kommer direkte ut fra fluidseparatoren 34 og føres derved inn i borehullet i nærheten av avlastningsformasjonen 16. Den andre strøm kommer ut fra hver hydrosyklon 66 gjennom en halekonus åpning (ikke vist) og går inn i en kanal 74 som er forlenget til åpninger 76 i husets 62 sidevegg. Åpningene 76 kan være radialt, lineært, skruformet eller tilfeldig anordnet rundt huset 62 etter ønske. Videre kan kanalene 74 inneholde kontrollventiler for å hindre at væsker inne i borehullet eller væsker fra avlastningsformasjonen 16 trenger inn i hydrosyklonen 66.

Fig. 8 viser en alternativ utførelse av fluidseparatoren 34 der et separat hus 78 inneholder en eller flere hydrosykloner 66, som igjen er konstruert som moduler, slik at et antall hus 78 kan stables eller kobles sammen for å oppnå det fluidseparatorvolum som er ønsket.

Borehullsisolasjons- eller tetningsenheter brukes for å hindre den andre strøm som kommer ut fra fluidseparatoren 34 fra å gå inn i injeksjonspumpen 28. Disse borehullsisolasjons- eller tetningsenheter betegnes ofte som borehullstetninger 80 (som vist i fig. 2), og er plassert på minst et sted mellom produksjonsformasjonen 14 og avlastningsformasjonen 16. Vanligvis vil to sett med tetninger 80 benyttes for å isolere avlastningsformasjonen 16. Tetningene 80 kan være passende kommersielt tilgjengelige uttrekkbare eller permanente tetninger med oppblåsbare eller sammentrykkbare elastomer tetningselementer, som velkjent for fagmannen på området. Tetningene 80 kan være inkludert yttersiden av fluidseparatoren 34, produksjonspumpen 32, injeksjonspumpen 28, motorbeskyt-telsen 24, motoren 22 eller å foretrekke på et separat hus som er innkoblet i systemet 10, slik som mellom fluidseparatoren 34 og/eller produksjonspumpen 32, eller på rørstrengen 36.

En foretrukket utførelse av en borehullstetning 80 for bruk sammen med systemet 10 er vist i fig. 9, der et stort sett rørformet hus eller foring 82 har en eller flere elastomer tetningselementer 84 anordnet i ringform på dennes ytterside. Mekanismen for å sette tetningselementer 84 er ikke vist, men er velkjent for fagmannen på området. Huset 82 inneholder fire separate passasjer eller kanaler som er gjennomgående. En sentral passasje 86 løper gjennom huset 82 og brukes for å lede borehullsvæskene fra injeksjonspumpen 28 til fluidseparatoren

34. En kanal 88 løper gjennom huset 82 og brukes for å lede den separerte andre strøm fra fluidseparatoren 34 til produksjonspumpen 32. En annen kanal 90 løper gjennom huset 82 og brukes for å lede den andre strøm fra produksjonspumpen 32 til foringsrøret 36. En fjerde

passasje 92 bukter seg gjennom husets 82 sidevegg til og fra begge sider av tetningselementene 84. Den elektriske kabel 26 for motoren 22 løper gjennom denne passasje 92 slik at en mer komplisert tetningsmekanisme ikke behøves for å tette rundt kabelen 2 6 dersom kabelen løper langs det ytre av utstyrsenhetene inne i borehullssonen isolert av tetningene 80. Fig. 10 viser en alternativ foretrukket utførelse av fluidutvinningssystemet 10, der systemet 10 er snudd opp ned sammenlignet med orienteringen i fig. 2. I fig. 10 er produksjonsformasjonen over (dvs nærmere jordoverflaten) avlastningsformasjonen 16, slik at den separerte andre strøm kommer ut fra produksjonspumpen 32 inn i en oljeutvinningskanal 94. Kanalen 94 kan passere inne i injeksjonspumpen 28 eller med fordel på utsiden av denne, og blir da spent fast på utsiden av et forbindelsesrør eller kveilerør 96 som løper til jordoverflaten eller kan ende i det indre av foringsrøret 96, slik at den andre strøm føres til jordoverflaten gjennom foringsrøret 96. Den separerte første strøm, som stort sett er vann, tømmes fra fluidseparatorens 34 åpninger 76 og inn i avlastningsformasjonen 16. Dersom avlastningsformasjonen 16 har utilstrekkelig kapasitet til å motta den injiserte første strøm, kan et tømmerør 98 forlenges fra fluidseparatoren 34 for å lede alt eller deler av den separerte første strøm til en fjerntliggende avlastningsformasjon. Systemet i fig. 10 kan modifiseres til bare å omfatte en enkelt tetning 80 i rørstrengen 36 med hele systemet over tetningen 80 for tømming av avløpsvannet nedover inn i en nedre avlastningsformasjon 16 gjennom tømmerøret 98. Alternativt kan systemet i fig. 10 snus opp ned med en enkelt tetning 80 i rørstrengen 36 med hele systemet over tetningen 8 0 for tømming av den andre strøm oppover gjennom en indre eller ytre kanal. Fig. 11 viser en alternativ foretrukket utførelse av den modulære fluidseparator 34 for bruk sammen med et av systemene beskrevet ovenfor. I denne utførelse er hydrosyklonene 66 inkludert inne i et hus 100, som har en rekke åpninger 102 i sideveggen for tømming av den første strøm, og også åpninger for oppsamling og leding av den andre strøm som tvinges inn i støpte eller smidde manifolder 104. Hver manifold 104 har et ringformet tetningsorgan (ikke vist) på en ytre overflate, slik at hver hydrosyklon 66 adskilles som en modulenhet. I denne utførelse er avløpsvannet eller den første strøm vist ledet oppover for tømming (som vist i fig. 14 og 15), og den andre strøm er vist ledet nedover til en lavere produksjonspumpe. Det bør imidlertid bemerkes at en første strøm kan tømmes direkte inn i en avlastningsfor-mas jon fra separatorens 34 hus, eller et passende rør kan inkluderes for å lede den første strøm til en lavere avlastningsformasj on.

Fig. 12 viser en alternativ foretrukket utførelse av fluidseparatorsystemet 10 ifølge den foreliggende oppfinnelse. I denne utførelse kommer borehullsvæskene inn i injeksjonspumpen 28, og ledes til fluidseparatoren 34, som er adskilt fra denne med en rørformet del 106. Den andre strøm som kommer ut fra fluidseparatoren 34 går til produksjonspumpen 32, som er adskilt fra denne med en rørformet del 108. Tetningene 80 er plassert på de rørformede deler 106 og 108, idet den elektriske kabel 26 passerer igjennom på innsiden. Produksjonspumpen 32 kan drives av en motor 22 av en drivaksel som løper fra injeksjonspumpen 28, gjennom den rørformede del 106, fluidseparatoren 34 og den rørformede del 108. Produksj onspumpen 32 i denne utførelse drives fortrinnsvis av et separat andre drivorgan, slik som en elektrisk motor (ikke vist) plassert over eller under produksjonspumpen 32, eller av et overflate drivorgan, slik som en roterende aksel eller en sugestang streng dersom produksjonspumpen 32 er en vandreventilpumpe (traveling valve pump).

Med utførelsen vist i fig. 12 kan fluidseparatoren 34 være av en type som vist i fig. 13, idet den separerte andre strøm går direkte oppover til den adskilte produksjonspumpe 32, slik at kanalen 70 går oppover isteden for nedover og det er ikke behov for kanalen 72 for å føre den andre strøm tilbake gjennom fluidseparatoren 34 til foringsrøret 36. Fig. 14 viser en alternativ utførelse av fluidseparatorsystemet 10 ifølge den foreliggende oppfinnelse lignende utførelsen vist i fig. 12. Denne utførelse er nyttig når fluidseparatoren ikke kan plasseres direkte i nærheten av avlastningsformasjonen. I denne utførelse kommer den andre separerte strøm ut av fluidseparatoren 34, og passerer inn i oljeutvinningskanalen 94. Kanalen 94 passerer i tur enten innvendig i eller utvendig på tetningene 80, og deretter inn i det indre av rørdelen 108 for passering til den adskilte produksjonspumpe 32. I tillegg kommer den separerte første strøm ut fra fluidseparatoren 34 gjennom rørdelen 108 som er utstyrt med åpninger 110, under en indre tetning 112 for å tillate den andre strøm å gå inn i det isolerte borehull i nærheten av avlastningsformasjonen. Fig. 15 viser en annen alternativ utførelse av fluidseparatorsystemet 10 ifølge den foreliggende oppfinnelse. Denne utførelse er liggende utførelsene i fig. 12 og 14, imidlertid ledes den separerte første strøm som kommer ut fra fluidseparatoren 34 gjennom rørdelen 108 til en hydraulisk motor 114, som er en turbin-, blad-, sentrifugal-, tannhjuls- eller progressiv hulromsmotor, som roteres ved at den første strøm renner igjennom, som velkjent for fagmannen på området. Dersom den hydrauliske motor 114 er montert i nærheten av avlastningsformasjonen, kan den første strøm etter å ha kommet ut av den hydrauliske motor 114, føres direkte inn i den isolerte del av borehullet og inn i avlastningsfor-mas j onen. En drivaksel (ikke vist) løper fra den hydrauliske motor 114 og passerer gjennom en rørdel 116, og er i tur operativt koblet til produksjonspumpen 32. Den separerte andre strøm ledes via kanalen 94 til produksjonspumpen 32 og deretter gjennom foringsrøret 3 6 til jordoverflaten.

Som verdsatt av fagmannen på området, ved bruk av systemet ifølge den foreliggende oppfinnelse, trenger ikke nødvendigvis det separerte vann som kommer ut fra fluidseparatoren å ledes bort til et fjerntliggende sted inne i borehullet. Dette totale systemsamsvar fører til en betraktelig reduksjon i tap av væskeforråd og øket pumpe-effektivitet sammenlignet med tidligere systemer.

Selv om den foreliggende oppfinnelse er beskrevet spesielt med referanse til de medfølgende tegninger bør det forstås at andre og videre modifikasjoner, som er forskjellig fra de som er vist eller foreslått heri, kan være innbefattet i formålet med eller oppfinnertanken ifølge den foreliggende oppfinnelse.

Claims (19)

1. Et fluidseparasjonssystem for installasjon inne i et borehull som penetrerer en produksjonsformasjon og en deponeringssformasjon, omfattende: - en første pumpe (2 8) og en andre pumpe (32) som hver er driftsmessig koblet til en drivanordning (22) , - en fluidseparator (34) for separasjon av borehullsvæsker fra produksj onsf ormas j onen i en første strøm og en lettere andre strøm, - første ledeinnretninger for å lede borehullsvæskene som kommer ut av den første pumpe til et innløp til fluidseparatoren, - andre ledeinnretninger for å lede den andre strøm som kommer ut av f luidseparatoren til den andre pumpes (32) innløp, - tredje ledeinnretninger (3 6) for å lede den andre strøm som kommer ut av den andre pumpe (32) til jordoverflaten, og - tetningsinnretninger (80) for å isolere depone-ringssformasjonen for frembringelse av en deponeringssone som fluidmessing er isolert fra produksj onsf ormas j onen, karakterisert ved at fluidseperatoren (34) er anordnet slik at den første strøm som utføres fra fluidseparatoren (34) ledes direkte til et ringrom mellom formasjonen og separatoren (34), og strømmer fra ringrommet direkte til avlastningsformasjonen.

2. Fluidseparasjonssystem i samsvar med krav 1, karakterisert ved at drivanordningen (22) som er tilkoblet den første pumpen (28) omfatter en elektrisk brønnhullsmotor (22).

3. Fluidseparasjonssystem i samsvar med krav 1 eller 2, karakterisert ved at drivanordningen (22) som er tilkoblet den andre pumpen (32) omfatter en elektrisk brønnhullsmotor (22).

4. Fluidseparasjonssystem i samsvar med et av kravene 2-3, karakterisert ved at den elektriske brønnhullsmotor (22) er driftsmessig koblet til den første pumpen (28) og den andre pumpen (32).

5. Fluidseparasjonssystem i samsvar med et av de foregående kravene, karakterisert ved at den første pumpen (2 8) er direkte koblet til den andre pumpe (32).

6. Fluidseparasjonssystem i samsvar med et av de foregående kravene, karakterisert ved at den andre pumpen (32) er adskilt fra den første pumpen (28) ved hjelp av en rørformet del.

7. Fluidseparasjonssystem i samsvar med kravene 2, karakterisert ved at fluidseparatoren (34) er koblet til den andre pumpen (32), som er koblet til den elektriske motoren (22), som igjen er koblet til den første pumpen (28) .

8. Fluidseparasjonssystem i samsvar med et av kravene 2-6, karakterisert ved at fluidseparatoren (34) er koblet til den andre pumpen (32), som er koblet til den første pumpen (28), som igjen er koblet til den elektriske motoren (22).

9. Fluidseparasjonssystem i samsvar med et av kravene 2-6, karakterisert ved at den andre pumpen (32) er koblet til fluidseparatoren (34), som er koblet til den første pumpen (28), som igjen er koblet den elektriske motoren (22) .

10. Fluidseparasjonssystem i samsvar med et av de foregående kravene, karakterisert ved at den andre pumpen (32) er innebygd i et hus, der borehullsvæsker kommer inn i huset og strømmer forbi den andre pumpen (32), og inkluderer i dette innretningene for å lede den andre strøm som kommer ut fra fluidseparatoren (34) til den andre pumpes innløp (32).

11. Fluidseparasjonssystem i samsvar med krav 10, karakterisert ved at innretningene som leder den andre strøm som kommer ut fra fluidseparatoren (34) til den andre pumpes (32) innløp omfatter en kanal.

12. Fluidseparasjonssystem i samsvar med et av de foregående kravene, karakterisert ved at fluidseparatoren (34) omfatter en eller flere hydrosykloner (66) .

13. Fluidseparasjonssystem i samsvar med krav 12, karakterisert ved at fluidseparatoren (34) omfatter et stort sett rørformet hus som (62) inneholder et antall hydrosykloner (66) i et stort sett langsgående forhold.

14. Fluidseparasjonssystem i samsvar med krav 12, karakterisert ved at fluidseparatoren (34) omfatter det stort sett rørformet hus som inneholder en eller flere hydrosykloner, idet huset (62) har en stort sett åpen første ende for å slippe inn borehullsvæsker inn i husets indre, og videre omfatter et innløp (68) for hver hydrosyklon (66) som er i forbindelse med husets indre, et rørnett (70) koblet til et andre strømutløp i hver hydrosyklon (66) for å samle opp den andre strøm som kommer ut fra hver hydrosyklon (66), og for å lede den andre strøm til den andre pumpes (32) innløp, og et rørnett (74) koblet til det første strømutløp i hver hydrosyklon for å samle opp den første strøm som kommer ut fra hver hydrosyklon, og for å lede den første strøm til en eller flere fluid-utløpsåpninger (76) i huset.

15. Fluidseparasjonssystem i samsvar med et av de foregående kravene, karakterisert ved at både den første pumpen (28) og den andre pumpen (32) omfatter flertrinns sentrifugalpumper.

16. Fluidseparasjonssystem i samsvar med et av kravene 1-14, karakterisert ved at den første pumpen (2 8) er en flertrinns sentrifugalpumpe.

17. Fluidseparasjonssystem i samsvar med krav 16, karakterisert ved at den andre pumpen (32) omfatter en positiv fortrengningspumpe.

18. Fluidseparasjonssystem i samsvar med krav 16, karakterisert ved at den andre pumpen (32) omfatter en vandreventilpumpe.

19. Fluidseparasjonssystem i samsvar med et av de foregående kravene, karakterisert ved at fluidseparatoren (34) er anordnet tilstøtende deponeringsformasjonen.