NO313895B1 - Anordning og fremgangsmÕte for begrensning av innströmning av formasjonsvann i en brönn - Google Patents

Abstract

I en fremgangsmåte for begrensning av produksjon av uønsket medium så som vann eller gass fra formasjonen i hydrokarbonproduserende brønner, hvor det produserte brønnfluid strøm-mer inn i et produksjonsrør (8) gjennom åpninger (7, 23, 32,. ) i dette, blir avvik i densiteten av brønnfluidet utnyt-tet til å danne en strømningshindring (4, 5, 22, 34, 44). mellom formasjonen og nevnte åpninger (7, 23, 32, 42).For dette formål kan det benyttes legemer (4, 3) med omtrent tilsvarende densitet som brønnfluidet som skaper et strømningstrykktap i et kammer (3, 3) ved å flyte opp og danne en hindring (,) ved vannproduksjon, men synke ved hydrokarbonproduksjon for å skape mindre strømningstrykktap.

Description

Denne oppfinnelse vedrører en anordning og en fremgangsmåte for ved hjelp av flytelegemer å styre innstrømning av formasjonsvann i en petroleumsbrønn på en automatisk måte.

Olje- og gassutvinning vil i de fleste tilfeller måtte stan-ses når vannproduksjonen fra en brønn blir for stor. Tids-punktet for vanngjennombrudd vil variere fra sone til sone og i tillegg være avhengig av sonens målte dybde på grunn av strømningstrykktap. Dersom en sone med innstrømning, hovedsakelig av vann, strupes, kan det produseres mer i soner som hovedsakelig produserer olje. Derfor har det i de senere år blitt fremstilt systemer med ventiler og justerbare dyser som er styrt fra overflaten. Dette er teknisk kompliserte systemer som krever mye utstyr i brønnen og har så langt vist dår-lig driftssikkerhet. Det er også begrensede muligheter for å benytte mer enn 4-5 ventiler i hver brønn. Produksjonsrøret får også lite strømningsareal, slik at produksjonen begrenses .

Som et enkelt alternativ til dette, er det blitt utviklet et dyse- eller kanalsystem der produksjonen begrenses uansett om innstrømningen er av olje eller vann. Eksempler på dette er US patentene 6,112,815 og 5,435,393. Anordningene ifølge disse dokument kan motvirke effekter fra strømningsfriksjon fra fluid som strømmer gjennom produksjonsrøret, men ikke re-gulere trykkfall over systemet basert på vannfraksjon i brønnstrømmen. Ifølge disse patentene strømmer de produserte fluidene gjennom en fast strømningsbegrensning, slik som et kapillærrør eller dyse, før de strømmer inn i røret. Disse kapillærrørsanordningene har typisk blitt arrangert rundt produksjonsrøret som en spiralformet gjenge der fluidene strømmer i gjengens spor.

US patent 5.333.684 omhandler et verktøy for å trekke ut gass fra en brønn uten at det samtidig produseres vann. Verktøyet er forsynt med kuleformede stablede styrte flytelegemer hvor flytelegemenes densitet er lavere enn vann. Ved utstrømning av vann fra brønnen flyter legemene opp og stenger for en åpning, slik at vannet ikke kan strømme ut av brønnen.

Ifølge oppfinnelsen er det tilveiebrakt en begrensningsanord-ning som definert i krav 1 og en fremgangsmåte som definert i krav 5.

Formasjonsvanninnstrømningen fra en brønn til et produksjons-rør kan reduseres ved at hydrokarbonproduksjonen i brønnen, for eksempel innen en 12m lang rørlengde, strømmer inn i et eller flere til produksjonsrøret forbundne kammer. Fra kammeret strømmer oljen videre inn i produksjonsrøret via et antall i rørveggen gjennomgående dyser. I kammeret er det anbrakt et antall kuler. Kulene har tilnærmet samme densitet som formasjonsvannet. Ved oljeproduksjon vil kulene være lite mobile fordi de har en vesentlig høyere densitet enn oljen og derfor vil synke.

Typisk er densiteten av oljen mindre enn 900kg/m3, mens vannet vil ha densitet som er omtrent 1000kg/m3. Ved delvis produksjon av vann vil disse kulene sveve nøytralt i vannet og stenge for dyser hvorigjennom det strømmer formasjonsvann. Alternativt kan kulene pakke seg sammen og redusere gjennom-strømningen gjennom kammeret.

Det kan eventuelt strømme olje og formasjonsvann gjennom forbistrømningsdyser som ikke kan stenges med kuler. Disse forbistrømningsdysene vil redusere virkningen av regulering-en, slik at produksjonen ikke blir fullstendig stoppet selv om vannfraksjonen blir høy. Dersom den aktuelle brønnsone utelukkende produserer vann, vil bare dyser som ikke stenges av kuler produsere brønnvæske.

Anordninger ifølge oppfinnelsen kan anbringes med relativt korte mellomrom langs produksjonsrøret, hvorved fluidproduk-sjonen i soner med vanninnstrømning reduseres. Anordningene arbeider uavhengig av hverandre og med omgående respons. Det oppnås således større selektivitet og bedre styring enn ved bruk av overflatestyrte systemer.

Sammenlignet med kjent teknikk er strømningstrykktapene i produksjonsrørene betydelig mindre fordi at større produks jonsrørdimens joner kan anvendes. Driftssikkerheten blir bedre, installasjonsarbeidet mindre og kostnaden blir lavere på grunn av enklere teknologi med totalt fravær av kabler, kabelforbindelse og bevegelig presisjonsmekanikk og hydrau-likk.

Til bedre forståelse av oppfinnelsen skal den beskrives i form av utførelseseksempler som er illustrert på de vedføyde tegninger, hvor: Figur 1 viser en situasjon hvor en oljestrøm 1 passerer gjennom et filter 2 og deretter inn i et strømningskammer 3. Et antall kuler 4 ligger på lavsiden i dette kammeret på grunn av at kulene er tyngre enn oljen. Oljen strømmer videre gjennom et filter 5 og inn i et rom 6 for videre å strømme gjennom åpninger 7 og inn i produksjonsrøret 8 for deretter å følge strømmen av olje opp i brønnen. Figur 2 viser den samme situasjonen som figur 1, men med den forskjell at det nå strømmer vann. Kulene er nå pakket verti-kalt fordi kulene er i nøytral oppdrift. Det dannes derfor en kuleansamling 14 som forårsaker et trykktap i strømningen. Figur 3 viser et ringromsformet sandfilter 30, en forbi-strømningsdyse med et hull 31 i et produksjonsrør 38, samt et ringromsformet kammer 33 med kuler 34 hvor kulene 34 har omtrent samme densitet som formasjonsvannet. En av disse kulene er vist i det den plugger en av dysene 32. I tillegg er det vist en plugg 39 som er utført i et borbart eller syre/base-løselig materiale med et borehull som nesten går gjennom pluggen. Når tuppen av denne pluggen fjernes ved en brønnin-tervensjon, for eksempel ved hjelp av en borekrone kjørt på kveilerør senere i brønnens levetid, vil de produserte væske-ne strømme lettere inn i brønnen.

Claims (5)

1. Anordning for begrensning av innstrømning av formasjonsvann fra en undergrunnsformasjon til en hydrokarbonproduserende brønn hvor det mellom undergrunnsformasjonen og et i brønnen seg befinnende produksjonsrør (38) er anordnet minst ett til produksjonsrøret (38) forbundet gjennomstrømningskammer (3, 33), idet gjennomstrømnings-kammeret (3, 33) fortrinnsvis via et filter (2) i sitt ene parti er åpent for innstrømning av formasjonsfluid og hvor kammeret (3, 33) kommuniserer med produksjonsrø-ret (38) via minst en åpning (7, 32), karakterisert ved at gjennomstrømningskammeret (3, 33) er forsynt med minst ett frittflytende legeme (4, 34) som har tilnærmet samme densitet som formasjonsvannet, hvor det minst ene legemet (4, 34) er innrettet til ved hjelp av stengning av i det minste en åpning eller stru-ping (32) å redusere innstrømningen av formasjonsvann i produksjonsrøret (38).

2. Anordning i henhold til krav 1, karakterisert ved at flere legemer (4) er anordnet i gjen-nomstrømningskammeret (3) og hvor legemene (4) gjennom sammenpakking til en pakket form (14) er innrettet til ved hjelp av oppdrifts og gravitasjonskrefter å strupe gjennomstrømningen av formasjonsvann gjennom gjennom-strømningskammeret (3).

3. Anordning i henhold til ett eller flere av de foregående krav, karakterisert ved at det mellom gjennomstrømningskammeret (33) og produksjonsrørets (38) innvendige rom er anordnet en plugg (39) som rager inn i produksjonsrøret (38), og hvor pluggen (39) er forsynt med en ikke-gjennomgående boring som forløper fra gjen-nomstrømningskammeret (33) til en posisjon på innsiden av produksjonsrørets (38) rørvegg, idet pluggens (39) innoverragende endeparti er innrettet til ved hjelp av et brønnintervensjonsverktøy eller en oppløsningsvæske å kunne fjernes, hvorved pluggens (39) boring åpnes for gjennomstrømning.

4. Anordning i henhold til ett eller flere av de foregående krav, karakterisert ved at produks jons-røret (38), utenfor den del av gjennomstrømningskammeret (33) hvor de frittflytende legemer (34) er anbrakt, er forsynt med gjennomgående åpninger (31).

5. Fremgangsmåte for begrensning av innstrømning av produ-sert formasjonsvann fra en undergrunnsformasjon til en hydrokarbonproduserende brønn, hvor det mellom under-grunns f ormas jonen og et i brønnen seg befinnende produks jonsrør (38) er anordnet minst ett til produksjons-røret (38) forbundet gjennomstrømningskammer (3, 33), idet gjennomstrømningskammeret (3, 33) fortrinnsvis via et filter (2) i sitt ene parti er åpent for innstrømning av formasjonsfluid og kommuniserer med produksjonsrøret (38) via minst en åpning (7, 32), og hvor de produserte hydrokarbonene har en densitet som er ulik formasjons-vannets densitet, karakterisert ved at legemer (34) som har tilnærmet samme densitet som det produserte formasjonsvann, under gjennomstrømning av de produserte hydrokarboner i gjennomstrømningskammeret (33), ved gravitasjons- og oppdriftsvirkning, i hovedsak holdes borte fra åpninger (32) anordnet mellom gjennom-strømningskammeret (33) og produksjonsrørets (38) innvendige rom, idet legemene (34) etter hvert som formasjonsvannet strømmer gjennom gjennomstrømningskammeret (33), grunnet lik densitet med formasjonsvannet, virvles rundt i formasjonsvannet som helt eller delvis fyller gjennomstrømningskammeret (33), hvorved de kan legge seg over åpningene (32) og derved gradvis redusere strøm-ningsmengden av formasjonsvann fra gjennomstrømningskam-meret (33) til produksjonsrøret (38), eventuelt samler seg i en sammenpakking (14) i gjennomstrømningskammeret (3, 33) som reduserer strømningsmengden av formasjonsvann.