NO315755B1 - Lukket fluidhåndteringssystem for bruk under boring av brönn - Google Patents

Description

OPPFINNELSENS FAGOMRÅDE

Denne oppfinnelsen vedrører hovedsakelig boring av brønnhull og mer spesielt, til et fluidhåndteringssystem for bruk ved underbalansert boring av brønnhull.

BAKGRUNN FOR FAGOMRÅDET

Ved vanlig boring av brønnhull for produksjon av hydrokarboner fra formasjoner under overflaten, blir brønnhull boret ved bruk av en rigg. Et fluid som omfatter vann og passende tilsetningsstoffer, på fagområdet vanligvis referert til som "slam", blir sprøytet inn under trykk gjennom en rørledning som har en bore-krone som blir rotert for å bore brønn hullene. Trykket i brønnhullet blir opprettholdt over formasjonstrykket for å hindre utblåsninger. Slammet blir sirkulert fra bunnen av borekronen til overflaten. Sirkulasjonsfluidet som når overflaten omfatter fluidet som har blitt pumpet ned i hullet og borekaks. Det at fluidtrykket i brønnhullet er større enn formasjonstrykket, forårsaker at slam trenger inn i eller invaderer formasjonene rundt brønnhullet. Slik slaminntrengning reduserer permeabiliteten rundt brønnhullet og reduserer nøyaktigheten til måling-under-boringsanordninger som vanligvis brukes under boring av brønnhull. Slik brønnhullsødeleggelse (også kjent som overflateskade eller overflateeffekt "skin damage or effect") kan strekke seg fra noen få centimeter til flere meter fra brønnhullet. Overflateskaden resulte-rer i en redusering i hydrokarbonproduktiviteten.

For å unngå de ovenfor beskrevne problemene, blir noen brønner nå boret hvori trykket til det sirkulerende fluidet i brønnhullet blir opprettholdt under formasjonstrykket. Dette blir oppnådd ved å opprettholde et mottrykk ved brønnhodet. Siden brønnhodetrykket er mindre enn formasjonstrykket, blander fluider fra for-masjonen (olje, gass og vann) seg med det sirkulerende slammet. Følgelig, inneholder fluidet som når overflaten fire faser: borekaks (fast), vann, olje og gass. Slike boresystemer krever mer komplekse fluidhåndteirngssystemer ved overflaten. I systemer i henhold til tidligere teknikk, tømmes typisk de returnerende fluidene ("brønnstrøm") inn i en trykktank eller separator ved overflaten for å separere oljeslam (fast), vann, olje og gass. Trykket i trykktanken overstiger typisk 6,9 MPa (1.000 psi). Et antall manuelt regulerte ventiler blir brukt for å opprettholde det ønskede trykket i separatoren og for å tømme fluidene fra trykktanken. Disse kjente systemene bruker også manuelt regulerte nødavstengningsventiler til å stenge av boringsdriften. I tillegg, avhenger disse systemene av trykk målt ved borehodet for å styre slamtrykket nede i hullet. I mange tilfeller representerer dette en stor feilmargin. Disse kjente fluidhåndteringssystemene krever bruk av høy-trykkstanker som er (a) relativt dyre og mindre trygge en lavtrykkstanker, (b) relativt ineffektive og (c) krever flere operatører for å styre fluidhåndteringssystemet.

US 5,012,966 tilveiebringer en fremgangsmåte for mottagelse av det som returneres fra en brønn som bores, der det hydrostatiske trykket ikke kan oppta formasjonstrykket.

US 0,047,347 beskriver en anordning for separering av gasser og faststoffer fra væske, samt et boresystem som omfatter anordningen.

US 5,415,776 beskriver en horisontal separator for behandling av underba-lansene borefluid.

Den foreliggende oppfinnelsen henvender seg til de ovenfor anførte mang-lene tii fluidhåndteringssystemer i henhold til kjent teknikk og fremskaffer et fluidhåndteringssystem med relativt lavt trykk, som bruker fluidstrømstyreanordninger med fjernstyring og trykkstyreanordninger, sammen med andre sensorer for å styre separasjonen av bestanddelene til borestrømmen, som angitt i søknadens selv-stendige krav.

Den foreliggende oppfinnelsen fremskaffer også midler for å styre brønn-hulltrykket fra overflaten som en funksjon av trykket målt nede i borehullet.

SAMMENDRAG AV OPPFINNELSEN

Denne oppfinnelsen fremskaffer et fluidhåndteringssystem for bruk ved un-derbalansene boringsoperasjoner. Systemet inkluderer en første tank som tjener som en firefasers separator. Den første tanken inkluderer et første trinn for å separere ut faste stoffer. Olje og gass blir separert ved et andre trinn, inn i separate reservoarer. En trykksensor tilknyttet den første tanken avgir et signal til en trykkregulator som modulerer en gasstrømsventil koplet til tanken for uttømming av gass fra den første tanken. Trykkregulatoren opprettholder trykket i den første tanken med en forhåndsbestemt verdi. En oljenivåsensor plassert i den første tanken fremskaffer et signal til et oljenivåstyrer. Oljenivåregulereren modulerer en oljestrømsventil koplet til tanken, for å tømme ut olje fra den første tanken inn i en andre tank. Oljenivåregulatoren regulerer oljestrømsventilen for å opprettholde oljenivået i den første tanken på et forhåndsbestemt nivå. Likeledes, vann (fluid som er hovedsakelig fritt for olje og faste stoffer) blir tømt inn i en tredje tank. Vann fra den tredje tanken blir tømt via en vannstrømsstyreventil, som er modulert av en nivåstyrer som en funksjon av vannivået i den tredje tanken. Gass fra den tredje tanken blir tømt ut ved modulering av en gass-styreventil som en funksjon av trykket i den tredje tanken.

I en alternativ utførelsesform, brukes en sentralstyreenhet eller krets for å styre driften av alle strømningsventilene. Signaler fra trykksensorene og nivåsensorene blir matet inn i styreenheten som regulerer driften av hver av strømnings-styreventilene basert på signalene som mottas fra de forskjellige sensorene og i samsvar med programmerte instruksjoner. Under drift, opprettholder regulatoren-hetene trykket i hver av tankene ved deres respektive forhåndsbestemte verdier. Regulatorenheten opprettholder også fluidnivåene i hver av tankene ved deres respektive forhåndsbestemte verdier.

Systemet i henhold til den foreliggende oppfinnelsen bestemmer også trykket nede i hullet, inklusive formasjonstrykket, og regulerer borefluidstrømmen inn i brønnhullet for å opprettholde et ønsket trykk ved borehodet. Systemet regulerer også borefluidsammensetningen som en funksjon av en eller flere ønskede ope-rasjonsparametere for å styre tettheten til det sirkulerende fluidet.

Eksempler på de viktigere egenskapene til oppfinnelsen har blitt oppsum-mert temmelig bredt for at dens detaljerte beskrivelse, som følger, skal bli forstått bedre, og for at bidragene til fagområdet skal bli anerkjent. Der er selvfølgelig til— leggsegenskaper til oppfinnelsen som vil bli beskrevet heretter, som vil utgjøre området kravene henviser seg til.

KORT BESKRIVELSENE AV TEGNINGENE

For en detaljert forståelse av den foreliggende oppfinnelsen, henvises til den følgende detaljerte beskrivelsen av den foretrukne utførelsesformen, sett i kombinasjon med de vedlagte tegningene, der like elementer er gitt like henvis-ningstall, hvor: Fig. 1 viser skjematisk et fluidhåndteringssystem i samsvar med den foreliggende oppfinnelsen. Fig 1A viser et funksjonsblokkdiagram av et styresystem for bruk med systemet på fig. 1 for å styre driften av fluidhåndteringssystemet. Fig. 2 viser fluidhåndteringssystemet på fig. 1 i kombinasjon med en skjematisk representasjon av et brønnhull med en boringssammenstilling fraktet deri for automatisk å styre borehodetrykket, det sirkulerende fiuidtrykket nede i hullet og borefluidsammensetningen.

NÆRMERE BESKRIVELSE AV DEN FORETRUKNE UTFØRELSESFORMEN

Fig. 1 viser en skjematisk representasjon av et fluidhåndteringssystem 100 i samsvar med den foreliggende oppfinnelsen. Under underbalansert boring av et brønnhull, blir et borefluid {også referert til som "slammet") sirkulert gjennom borehullet for å behjelpe boring av brønnhullet. Fluidet som returnerer fra brønnhull-omkretsen (referert til heretter som borestrømmen "wellstream") inneholder typisk borefluidet som i utgangspunktet ble sprøytet inn i borehullet, olje, vann og gass fra formasjonene, og borekaks laget ved boringen av brønnhullet.

På systemet 100, passerer borestrømmen fra borehodeutstyret 101 gjennom en strupeventil 102, som gjennomgår en driftssyklus ved en forhåndsbestemt hyppighet. En andre strupingsventil 104 forblir ett hundre prosent (100%) i reser-ve. Driftssyklus ventilen 102 blir styrt elektrisk for å opprettholde et forhåndsbestemt mottrykk. Borestrømmen passerer så gjennom en nødavstengningsventil ("ESD") 106 via en passende ledning 108 inn i en firefasers separator (primær separator) 110. Strupingsventilen 102 lager et forhåndsbestemt trykkfall mellom borehodeutstyret 101 og primær separatoren 110 og tømmer ut borestrømmen inn i primærtanken ved et relativt lavt trykk, typisk mindre enn 0,7 MPa (100 psi). På noen bruksområder, kan det være ønskelig å bruke mer enn én strupingsventil i serie for å oppnå et tilstrekkelig trykkfall. Slike strupingsventiler blir så fortrinnsvis uavhengig fjernstyrt som nærmere forklart senere.

Primærseparatoren 110 er fortrinnsvis en firefasers separator. Borestrøm-men som går inn i separatoren 110 passerer til et første trinn av separatoren 110. Faste stoffer (oljeslam), slik som borekaks, tilstede i borestrømmen blir fjernet i det første trinnet ved hjelp av gravitasjonskrefter som blir behjelpet av sentrifugal-virkning av en evolvent inngangsanordning 112 plassert i separatoren 110. Slike separasjonsanordninger 112 er kjent på fagområdet, og er følgelig ikke beskrevet i detalj. En hvilken som helst annen passende anordning kan også bli brukt for å separere de faste stoffene fra borestrømmen. De faste stoffene er tyngre enn de resterende fluidene som samler seg ved bunnen av primærseparatoren 110 og blir fjernet av en halvnedsunken oljeslamspumpe 114. En sensor 113 registrerer nivået til de faste stoffene som bygger seg opp i separatoren 110 og gir energi til pumpen 114 for å ta ut de faste stoffene fra separatoren 110 inn i et sted for over-flødige faste stoffer 115 via en rørledning 115a. Driften av oljeslamspumpe 114 blir fortrinnsvis styrt av et styresystem plassert på et fjerntliggende sted. Fig 1A viser et styresystem 200 som har en styreenhet eller en styrekrets 201, som mottar signaler fra et mangfold med sensorer tilknyttet fluidhåndteringssystemet 100, bestemmer en rekke driftsparametere og regulerer driften til fluidhåndteringssystemet 100 i samsvar med programmerte instruksjoner og modeller fremskaffet til styreenheten 201. Driften av styresystemet 200 blir beskrevet i større detalj senere.

Fluidet som er hovedsakelig fritt for faste stoffer passerer tii et andre trinn, som her generelt angitt med tallet 116. Det andre trinnet 116 tjener hovedsakelig som en trefase separator for å separere gass, olje og vann tilstede i fluidene som kommer inn i det andre trinnet Gassen forlater separatoren 110 via en styreventil 120 og rørledning 122. Gassen kan bli brent av eller brukt på hvilken som helst annen måte. En trykksensor 118 plassert i separatoren 110 og koplet til styreenheten 201 blir kontinuerlig brukt for å overvåke trykket i separatoren 110. Styreenheten 201 justerer styreventilen 120, slik at trykket opprettholdes i separatoren 110 ved en forhåndsbestemt verdi innen et forhåndsbestemt område. Alternativt kan signalet fra trykksensoren 118 bli forsynt til en trykkstyrer 118a, som i sin tur modulerer styreventil 120 for å opprettholde trykket i separatoren ved en forhåndsbestemt verdi. Både høyt- og lavtrykksatarmsignaler blir også generert fra trykksensoren 118's signal. Alternativt kan to trykkbrytere bli brukt, hvor en bryter blir justert for å fremskaffe et høytrykkssignal og den andre fremskaffe et lavtrykk-signal. Styreenheten 201 aktiverer en alarm 210 (fig. 1a), når trykket i separatoren enten er over det høye nivået eller når det faller under det lave nivået.

Styreenheten 201 kan også være programmert til å stenge av systemet 100 når trykket i separatoren er over et forhåndsbestemt maksimumsnivå ("høy-høy") eller under et forhåndsbestemt minimumsnivå ("lav-lav"). Alternativt kan systemet 100 bli stengt av ved aktivering av trykkbrytere plassert i separatoren hvori en slik bryter blir aktivert ved det høy-høy trykket og en annen bryter blir aktivert ved lav-lav trykket. Høy-høy trykkutløseren beskytter mot feil i de oppstrøms strupingsven-tilene 102 og 104, mens lav-lav utløseren beskytter systemet mot tap i oppdem-ming inne i separatoren 110.

Oljen som fluidet inneholder ved det andre trinnet 116 samler seg i en bøtte 124 plassert i det andre trinnet 116 til separatoren 110. En nivåsensor 126 tilknyttet bøtten 124 blir koplet til styreenheten 201, som bestemmer nivået til oljen i bøt-ten 124. Styreenheten 201 regulerer en ventil 128 for å tømme oljen fra separatoren 110 inn i en oljeutjevningstank 160. Alternativt kan nivåsensoren 126 fremskaffe et signal til en nivåregulerer 126a, som modulerer styreventilen 128 for å styre oljestrømmen fra bøtten 124 inn i oljeutjevningstanken 160. Oljenivåsensor-signalene kan også bli brukt for å aktivere alarmene 210 når oljenivået er over et maksimumsnivå eller under et minimumsnivå.

I det andre trinnet 116, flyter fluid så nær som hovedsakelig fri for olje (referert heri som "vann" av hensiktsmessige grunner) under oljebøtten 124 i området 116 og så over en overløpskant 134 og samler seg inn i et vannkammer eller reservoar 136. En nivåsensor 138 er plassert i vannreservoaret 136 og er koplet til styreenheten 201, som kontinuerlig bestemmer vannivået i reservoaret 136. Styreenheten 201 er programmert til å styre en ventil 140 for å tømme ut vannet fra separatoren 110 inn i en vanntank 145 via en rørledning 142. Alternativt kan nivåsensoren 128 forsyne et signal til en nivåregulerer 138a som modulerer styreventil 140 til å tømme ut vannet fra separatoren 110 inn i vanntanken 145.1 tillegg, blir væskenivået i hovedlegemet til separatoren styrt av en nivåbryter 142, som fremskaffer et signal når væskenivået i hovedlegemet til separatoren 110 er over mak-simumsnivået, hvilket signal setter i gang nødavstengning. Denne nødavsteng-ningen forhindrer væske å passere inn i gassventilen 11 eller inn i et avbrennings-system som brukes.

Hvilken som helst gass som er til stede i vannet som tømmes inn i vanntanken separeres inne i vanntanken 145. Slik gass blir tømt ut via en styreventil 147 til avbrenning. En trykksensor 148 tilknyttet vanntanken 145 blir brukt til å styre styreventil 147 for opprettholde et ønsket trykk i vanntanken 145. Styreventilen 147 kan bli modulert av en trykkregulator 148a på grunnlag av signaler fra trykksensoren 148. Alternativt kan styreventilen 147 bli styrt av styreenhet 201 på grunnlag av signaler fra trykksensoren 148. Alarmer blir aktivert når trykket i vanntanken 145 er over eller under forhåndsbestemte grenseverdier. Vannivået i vanntanken 145 er overvåket av en nivåsensor 150. En nivåregulerer 150a modulerer en styreventil 152 på grunnlag av nivåsensorsignalene for å opprettholde et ønsket væskenivå i vanntanken 145. Alternativt, kan styreenheten 201 bli brukt for å styre ventilen 152 på grunnlag av nivåsensorsignalene. Væskenivået i vanntanken 145 er også styrt av en nivåbryter 151, som starter en nødavstengning av systemet hvis nivået når et forhåndsbestemt maksimumsnivå på grunn av uaktsomhet. En pumpe 155 passerer fluidet fra vanntanken 145 til styreventilen 152. Fluidet som forlater ventilen 152 tømmes ut via en rørledning 153 inn i en borefluidtank 154.

Gass til stede i oljeutjevningstanken 160 separeres inne i oljeutjevningstanken 160. Den separerte gassen blir tømt ut via en styreventil 164 og en rørledning 165 til gassledning 122 for avbrenning. En trykksensor 162 tilknyttet oljeutjevningstanken 160 blir brukt for å styre styreventil 164 for å opprettholde et ønsket trykk i oljeutjevningstanken 160. Styreventil 164 kan bli modulert av en trykkregulator 162a på grunnlag av signaler fra trykksensor 162. Alternativt, kan driften av styreventilen 164 bli styrt av styreenhet 201 på grunnlag av signalene fra trykksensoren 162. Alarmer 210 blir aktivert når trykket i oljeutjevningstanken 160 er enten over eller under deres respektive forhåndsbestemte grenseverdier. Oljenivået i oljeutjevningstanken 160 blir overvåket av en nivåsensor 168. En nivåregulator 168a modulerer styringsventil 170 på grunnlag av nivåsensorsignalene for å opprettholde et ønsket væskenivå i oljeutjevningstanken 160. Alternativt, kan styreenheten 201 bli brukt til å styre ventil 170 på grunnlag av signalene fra nivåsensor 168. Oljenivået i oljeutjevningstank 160 blir også overvåket av en nivåbryter 169 som starter en nødavstengning av systemet hvis nivået når et forhåndsbestemt maksimumsnivå på grunn av uoppmerksomhet. En pumpe 172 passerer fluidet fra oljeutjevningstank 160 til styreventil 170. Væsken som forlater ventilen 170 tømmes ut via en rørledning 174 inn i en oljetank eller oljereservoar 176.

Fremdeles med referanse til fig. 1 og 1A, kan styreenhet 201 bli plassert et passende sted i felten eller i en styrehytte som har annet styreutstyr for styring av den totale driften av boreriggen brukt for boring av brønnhullet. Styreenhet 201 er koplet til en eller flere monitorer eller fremvisningsskjermer 212 for fremvisning av forskjellige parametere tilknyttet til fluidhåndteringssystemet 100. Passende utstyr for innføring av data, slik som berøringsskjermer eller tastaturer blir brukt for å inn-føre informasjoner og instruksjoner til styreenheten 201. Styreenhet 201 inneholder en eller flere dataprosesseringsenheter, slik som en datamaskin, programmer og modeller for operering av fluidhåndteringssystemet 100.

Generelt mottar styreenheten 201 signaler fra de forskjellige sensorene beskrevet over, og hvilke som helst andre sensorer tilknyttet med fluidhåndteringssystemet 100 eller boringssystemet. Styreenheten 201 bestemmer eller reg-ner ut verdiene av en rekke driftsparametere til fluidhåndteringssystemet, og regulerer driften av forskjellige anordninger basert på slike parametere i samsvar med programmet og modellene forsynt til styreenheten 201. Inngående eller "input"-ledningene Si-S„ forbundet med styreenhet 201 indikerer at styreenhet 201 mottar signaler og input fra forskjellige kilder inkludert sensorene til system 100. De utgå-ende eller "outpuf-linjene Ci-Cm er vist for å indikere at styreenhet 201 er koplet til de forskjellige anordningene i system 200 for å styrestyre driften av slike anordninger, inkludert styringsventilene 102,104,120,128,147,152, 64,168 og 170, og pumper 124,155 og 170.

Nå, med henvisning til fig. 1,1A og 2, før drift av systemet 100 legger, en operatør stasjonert ved styreenheten 201, som fortrinnsvis er plassert i en trygg avstand fra fluidhåndteringssystemet 100, inn ønskede styreparametere, inkludert de ønskede nivåene eller områdene av forskjellige parametere, slik som fluidnivå-er og trykknivåer. Etter som boringen starter, starter styreenheten 201 å styre strømmen av brønnstrømmen fra brønnhullet 225 ved å styre ventilene 102 og 104 for å opprettholde et ønsket mottrykk. Styreenheten 201 regulerer også trykket i separatoren 110, fluidnivået i separatoren 110 og hver av tankene 145 og 160, uttømmingen av faste stoffer fra separatoren 110 og uttømmingen av gasser og væsker fra tankene 145 og 170.

Som bemerket tidligere, regulerer systemer i henhold til tidligere teknikk brønnhulltrykket ved å opprettholde trykket ved overflaten ved en ønsket verdi. Basert på dybden til brønnhullet og typene av fluider som blir brukt under boring av brønnhullet, kan det virkelige trykket nede i hullet variere fra det ønskede trykket med flere MPa (flere hundre pund). For å styre trykket i brønnhullet på en nøyaktig måte, inkluderer systemet en trykksensor 222c for måling av trykket ved borehode 101, en trykksensor 222b i borestrengen 224 for måling av trykket av borefluidet i borestreng 224 og en trykksensor 222c i borestreng 224 for måling av trykket i omkretsen mellom borestrengen 224 og brønnboringen 225. Andre typer sensorer slik som differensialtrykksensorer kan også bli brukt for å bestemme dif-ferensialtrykket nede i hullet. Under boringsoperasjoner, overvåker styreenheten 201 periodisk eller kontinuerlig trykket fra sensorene 222a, 222b og 222c og regulerer fluidstrømsgraden inn i brønnhullet 225 ved å styre slik at boretrykket opprettholdes ved en forhåndsbestemt verdi eller innen et forhåndsbestemt område. Borestrengen 224 kan også omfatte andre sensorer eksempelvis en temperatursensor 223, for måling av temperaturen i brønnhullet 225.

Under underbalansert boring, blir borefluidene blandet med andre materialer, eksempelvis nitrogen, luft, karbondioksid, luftfilterballer og andre tilsetningsstoffer for å styre borefluidets tetthet eller den ekvivalente sirkulasjonstettheten og for å lage skum i borefluidet for å fremskaffe gassløft nede i hullet. Fig. 2 viser en utførelsesform 100a til fluidhåndteringssystemet i henhold til den foreliggende oppfinnelsen som automatisk kan styre borefluidsammensetningen som en funksjon av målte driftsparametere nede i hullet eksempelvis formasjonstrykket, eller hvilke som helst andre utvalgt parameter. Som vist i fig. 2, omfatter systemet 100a en eller flere kilder 302 av materialer (tilsetningsstoffer) som kan bli blandet med boreslammet fra slamtank 154. Borefluidet fra slamtanken 154 passerer via en elektrisk styrt strømningsventil 304 til en blander 310. Tilsetningsstoffene fra kilden 302 passerer via en elektrisk styrt strømningsventil 305 til mikseren 310. Re-gulatoren 201 mottar informasjon om parameterne nede i hullet fra forskjellige sensorer Si-Sn, inkludert trykksensorene 22a, 222b og 222c, og temperatursensor 223 og bestemmer de utvalgte parameterne som skal styres, eksempelvis formasjonstrykket. System 100a er anbrakt med en modell 308 brukt av styreenheten 201 for å bestemme borefluidsammensetningen. Styreenheten 201 bestemmer periodisk eller kontinuerlig den foreskrevne fluidsammensetningen som en funksjon av en eller flere av de utvalgte driftsparameteme og opererer styreventilen 304 via styringsledning Cq for å tømme ut den riktige mengden med ttlsetningsma-terialer for å få den ønskede sammensetningen. Styreenheten 201 regulerer også fluidstyreventil 306 via ledning Cp for å styre borefluidstrømmen inn i blanderen 310. Det blandede fluidet blir tømt inn i brønnhullet 225 fra blanderen 310 via rør-ledning 312 for å opprettholde det ønskede trykket i brønnhullet. Slam fra slamtanken 154 og tilsetningsstoffene fra kilden 302 blir fortrinnsvis blandet i et knute-punkt eller blander 310 og tømt inn i brønnhullet via rørledning 312. Tilsetningsstoffene og borefluidet, kan imidlertid bli sprøytet separat inn i brønnhullet 225. i enkelte bruksområder kan det være mer ønskelig å sprøyte tilleggsstoffene ved eller nær bunnen av borestreng 224 via en separat rørledning (ikke vist), slik at blandingen opptrer nær borekronen 226.

Følgelig, fremskaffer fluidhåndteirngssystemet i henhold til den foreliggende oppfinnelsen et lukket fluidhåndteringssystem som automatisk separerer bore-strømmen inn i sine respektive deler, og tømmer de separerte bestanddelene inn i deres ønskede lagringsanlegg. Systemet regulerer automatisk trykket i brønnhullet og boringsfluidsammensetningen som en funksjon av valgte driftsparametere.

Det ovenfor beskrevne systemet foreskriver hovedsakelig mindre arbeids-kraft for drift sammenlignet med kjente fluidhåndteringssystemer som er brukt under underbalansert boring av brønnhull. Trykket i hovedseparatoren 110 er relativt lavt sammenlignet med systemer i henhold til kjent teknikk, som typisk drives ved et trykk på mer enn 6,9 MPa (1 000 psi). Lavtrykksoperasjoner reduserer kostna-dene forbundet med tilvirkning av separatorene. Viktigere er det at lavtrykksoperasjoner i henhold til det foreliggende systemet er iboende tryggere enn driften av systemer med relativt høyt trykk i henhold til tidligere teknikk. Styring av borehodetrykket og borefluidblandingen basert på målinger nede i hullet under boringsdriften fremskaffer en mer nøyaktig styring av trykket i brønnhullet.

Mens den forutgående redegjørelsen er rettet mot den foretrukne utførel-sesformen av oppfinnelsen, vil forskjellige modifikasjoner være åpenbare for de som kjenner fagområdet. Det er ment at alle variasjoner innenfor området og ån-den til de vedlagte kravene er omfattet av den forutgående redegjørelsen.

Claims (22)

1. Separator (110) for separering av materialer fra et brønnfluid, der separatoren (110) omfatter en første tank med et første trinn for separering av faste stoffer som fluidet inneholder, en trykksensor (118) for å bestemme trykket i den første tanken, karakterisert ved: (a) en gasstyringsanordning (200) for utstrømmende gass fra den første tanken; og (b) en styringskrets (201) omfattende en trykkstyrer (118a) for automatisk styring av gasstyringsanordningens drift som en funksjon av trykket i den første tanken.

2. Separator (110) i henhold til krav 1, karakterisert ved at trykkstyreren modulerer gasstyringsanordningen (200) til å styre driften av gasstyringsanordningen (200) til å tømme ut gass fra den første tanken.

3. Separator (110) i henhold til krav 2, karakterisert ved at gasstyringsanordningen (200) er modulert slik at den opprettholder trykket i den første tanken innenfor et forhåndsbestemt område.

4. Separator (110) i henhold til krav 2, karakterisert ved at gasstyringsanordningen (200) er modulert slik at den opprettholder trykket i den første tanken ved en forhåndsbestemt verdi.

5. Separator (110) i henhold til krav 2, karakterisert ved en trykkbryter for å tilveiebringe et signal når trykket i den første tanken er over en forhåndsbestemt maksimalverdi.

6 Separator (110) i henhold til krav 5, karakterisert ved en trykkbryter for å tilveiebringe et signal når trykket i den første tanken er under en forhåndsbestemt minimumsverdi.

7. Separator (110) i henhold til krav 2-5, karakterisert ved at styringskretsen hindrer fluidinngang inn i den første tanken ved mottakelse av et signal fra trykkbryteren.

8. Separator (110) i henhold til krav 1-7, videre karakterisert ved at den første tanken omfatter: (a) et andre trinn for å separere olje og vann inn i et separat reservoar; og (b) en separat nivåsensor tilknyttet vannreservoaret (136) og oljereservoa-ret (176) for henholdsvis å bestemme vannivået og oljenivået i deres respektive reservoarer (136,177); og at styringskretsen mottar signaler fra trykksensoren og hver av nivåsensorene for å styre trykket, oljenivået og vannivået i den første tanken.

9. Separator (110) i henhold til krav 1 -8, karakterisert ved en pumpe for å tømme ut faststoffer fra den første tanken.

10. Separator (110) i henhold til krav 1 -9, karakterisert ved en første strømningsstyringsanordning tilknyttet den første tanken for å tømme ut olje fra den første tanken.

11. Separator (110) i henhold til krav 10, karakterisert ved en andre strømningsstyringsanordning tilknyttet den første tanken for å tømme ut vann fra den første tanken.

12. Separator (110) i henhold til krav 11, karakterisert ved at styringskretsen ytterligere styrer uttømmingen av olje og vann fra den første tanken for å opprettholde oljenivået og vannivået i den første tanken under sine respektive forhåndsbestemte grenser.

13. Separator (110) i henhold til krav 8, karakterisert ved at styringskretsen ytterligere styrer uttømmingen av olje og vann ved å styre en separat strømningsstyringsventil tilknyttet oljen og vannet.

14. Separator (110) i henhold til kravene 2-7, videre karakterisert ved: (a) en første nivåstyrer for automatisk styring av strømmen av olje fra den første tanken ved å modulere en strømningsstyringsventil som en funksjon av oljenivået i den første tanken til å opprettholde oljenivået i den første tanken under et forhåndsbestemt nivå; (b) en andre nivåstyrer for automatisk styring av strømmen av vann fra førs-te tanken ved modulering av en andre strømningsstyringsventil som funksjon av trykket i den første tanken for å opprettholde vannivået i den første tanken under et forhåndsbestemt nivå; (c) en andre tank for mottakelse av olje fra den første tanken, der den andre tanken har en trykkstyrer (118a) samvirkende med en trykksensor tilknyttet den andre tanken for å tømme ut en hvilken som helst gass den andre tanken inneholder, der den andre tanken også har en nivåstyrer samvirkende med en nivåsensor for å opprettholde oljen i den andre tanken under et forhåndsbestemt nivå; og (d) en tredje tank for å motta fluid som er hovedsaklig fritt for olje fra den første tanken, der den tredje tanken har en trykkstyrer (118a) samvirkende med en trykksensor tilknyttet den tredje tanken for å tømme ut en hvilken som helst gass den tredje tanken inneholder, der den tredje tanken også innehar en nivåstyrer samvirkende med en nivåsensor for å opprettholde fluidet i den tredje tanken under et forhåndsbestemt nivå.

15. Separator (110) i henhold til kravene 1-14, ytterligere karakterisert ved: (a) en fluidstrømningsstyringsanordning for å motta brønnfluid ved et relativt høyt trykk og å tømme ut det mottatte fluidet ved et relativt lavt trykk inn i den førs-te tanken.

16. Separator (110) i henhold til krav 15, karakterisert ved at fluidstrømningsstyringsanordningen er en strupeventil.

17. Separator (110) i henhold til kravl 5, karakterisert ved at det relativt høye trykket er større enn 1000 psi (69 bar) og det relativt lave trykket er under 100 psi (7 bar).

18. Fremgangsmåte for separering av bestanddeler av et borefluid ved relativt høyt trykk karakterisert ved at den omfatter å: (a) redusere borefluidstrykket til et relativt lavt trykk; (b) tømme ut fluidet med relativt lavt trykk inn i en separator (110) og separering av faststoffer fra fluidet i separatoren; (c) bestemme trykket i tanken; (d) automatisk tømme ut gass fra separatoren (110) gjennom en gasstrøm-ningsstyringsanordning som respons til det bestemte trykket i tanken for å opprettholde trykket i separatoren (110) under en forhåndsbestemt verdi.

19. Fremgangsmåte i henhold til krav 18, karakterisert ved at uttømmingen av gassen gjøres ved modulering av gasstrømningsstyrings-anordningen.

20. Fremgangsmåte i henhold til krav 18-19, karakterisert ved på en styrt måte å tømme ut olje fra separatoren (110) for å opprettholde oljenivået i separatoren (110) under et forhåndsbestemt nivå.

21. Fremgangsmåte i henhold til krav 18-20, karakterisert ved på en styrt måte å tømme ut vann fra separatoren (110) for å opprettholde vannivået i separatoren (110) under et forhåndsbestemt nivå.

22. Fremgangsmåte i henhold til kravene 18-21, videre karakterisert ved: (a) separering av olje og vann inne i separatoren; (b) styring av uttømming av olje fra separatoren (110) gjennom en olje-strømningsanordning ved styringsenheten for å opprettholde oljenivået i separatoren (110) under en forhåndsbestemt verdi; og (c) styring av utstrømning av vann fra separatoren (110) gjennom en vann-strømningsanordning av styringsenheten for å opprettholde vannivået i separatoren (110) under en forhåndsbestemt verdi.