NO315989B1 - Anordning og fremgangsmåte for fjerning av sand fra en brönn - Google Patents

Abstract

Det er vist et sandoppfangingsverktøy og en sandoppfangingsmetode. Verktøyet er basert på en ejektor (32). Ejektoren (32) tilføres fluid som pumpes fra overflaten gjennom en kveilrør-opplagring for verktøyet. Ejektoren (32) skaper strømning inn i et sentralt rør i verktøyet som medbringer sanden som skal oppfanges. Fluidstrømmens tverrsnittsareal økes for å minske dens hastighet og for ytterligere å bringe sanden som er ført gjennom det trange innerrør (50) til å falle ut i et ringformet område rundt innerrøret (50). Det rene fluid strømmer ut gjennom en sil (62) og rundt ejektoren (32) og oppover i hullet til overflaten. Ifølge en alternativ utføringsform kan sammenstillingen opplagres på en elektrisk ledning (36). under anvendelse av en nedihullpumpe (38) som fremskaffer. drivfluidkraften for ejektordysen (32). I denne utføringsform er. virkemåten for øvrig den sammen.

Description

Denne oppfinnelse angår anordninger og teknikker for fjerning av sand fra en brønn for å lette videre produksjon.

Problemet med sandproduksjon i en brønn er anskueliggjort i fig. 1. Som vist i fig. 1, bærer det øvre foringsrør 10 et midtre foringsrør 12 som i sin tur bærer et nedre foringsrør 14. Bæremekanismen er typisk en henger 16 som er av vel-kjent type innen faget. Inne i brønnen W, som utgjøres av foringsrør-seksjonene 10,12 og 14, finnes produksjonsrøret 18 som strekker seg gjennom en pakning 20. Foringsrøret 14 kan være avstengt ved hjelp av en broplugg 22. Foringsrøret 14 er perforert som antydet ved perforeringer 24. Dette oppnås ved hjelp av perfo-reringskanoner av kjent konstruksjon eller ved hjelp av andre midler. Således kommuniserer produksjonssonen 26 med brønnen W gjennom perforeringene 24. Til slutt vil fluidene som produseres fra sonen 26 bringe sand 28 inn i brønnen, som vist i fig. 1.

Tidligere er mange teknikker blitt anvendt for å prøve å fjerne sanden 28 fra brønnen W. Ifølge en teknikk kan pakningen 20 trekkes opp sammen med rør-strengen 18. Deretter kan kveilerør innføres i brønnen til sonen nær sanden 28 og kraftig sirkulering ved pumping gjennom kveilerøret igangsettes, i et forsøk på å få sanden til å komme opp til overflaten. Problemet med denne teknikken er at den er tidkrevende og generelt ineffektiv. Grunnen er at når fluidet strømmer ut av kveilerøret og setter sanden 28 i bevegelse, vil sanden 28 i en viss utstrekning kunne stige oppover i hullet, men etterhvert som foringsrør-seksjonene blir større, vil hastigheten oppover i brønnen W avta og bunnfelle sanden. Ved bruk av denne teknikk vil derfor lite sand bli effektivt fjernet.

US-patent 4,924,940 omhandler en annen teknikk for fjerning av sand fra en brønn. Her benyttes en konstruksjon som omfatter flere ventiler av klafftypen, samt et frem- og tilbake-gående stempel for å bringe sanden inn i ventilene hvor den oppfanges. Denne anordningen kan kombineres med en gjenvinnbar pakning for å isolere et parti av brønnen for oppnåelse av den underliggende sandoppsam-ling. Denne konstruksjon innebærer mange bevegelige deler og er temmelig komplisert å sette sammen og drive på effektiv måte. En beslektet konstruksjon fra Cavins Corporation, betegnet som «the Sand Trap Downhole Desander» anvender et sete til å isolere brønnen, hvorunder det finnes en rekke innløpsslisser. Innvendig benytter anordningen en væskesykloneffekt for å fraskille sand som følger med væsken. En nedihull-pumpe er en del av bunnhull-sammenstillingen og dens sugevirkning suger ut fluidet ved toppen, idet sanden oppfanges ved bunnen. Fluidet med sanden strømmer ned og vender deretter oppover og inn i pumpen.

Andre anordninger er basert på en stråle- eller utløpsrørvirkning så som Baker Oil Tools kombinerte spyle- og skrapkurv eller skrotsamler av kuletypen, produkt nr. 130-97. Dette produkt har en rekke bevegelige deler som avbøyes av skrapet som bringes inn i kurvområdet. Utløpsrøret frembringer strømning gjennom bunnen av verktøyet, forbi de dreibare fingre som danner kurven. Dette verk-tøy er generelt konstruert for oppfanging av større skrap, så som spon fra utfre-sing av pakninger og annet brønnutstyr som må fjernes fra brønnen. Når dette produktet anvendes for sand, vil det generelt la noe av den oppfangede sanden passere tilbake ut gjennom de dreibare segmenter som danner kurven. Dersom sirkulasjonen stoppes kan dessuten sand komme inn bak de dreibare segmenter og derved hindre at de åpner fullstendig for å lette gjennomstrømning.

Et annet produkt fra Baker Oil Tools er en kombinasjon av et strålerør, produkt nr. 130-96, og en innvendig skrapkurv, produkt nr. 130-21. Når disse kombineres brukes en stråle- eller spylevirkning til å frembringe fluidstrømning inn i verk-tøyet fylt med sand. Den innvendige skrapekurven har en rekke skråplater som skaper en omveisbane for fluidet som innføres i huset på grunn av stråle- eller utiøpsrørvirkningen. Under sine forskjellige vridninger og vendinger slik at fluidet kan strømme ut av verktøyet, felles sanden ut og fanges opp på de innvendige skråplater. De forskjellige innvendige sump-kurveseksjoner er skrudd gjennom hverandre og til slutt til strålerøret. En innvendig sil er anordnet for fluidet som strømmer ut av verktøyet. Verktøyutløpet går rundt strålen og tilbake inn i ringrommet.

Enda en annen konstruksjon fra Baker Oil Tools er det såkalte «Model M reverse circulating tool» som anvender en skålformet tetning til å avstenge brøn-nen, og en motsatt sirkulerende strømningsbane under skåltetningen som bringer det motsatt strømmende fluid med avfall inn i verktøyets sentrale boring, fylt med skrapet som skal oppfanges i verktøylegemet. Til slutt strømmer det motsatt strømmende fluid ut av verktøylegemet overfor skåltetningen og strømmer i ringrommet til overflaten. Dette verktøy anvender skrapkurv-konstruksjonen som tidligere er konstruert for de andre Baker Oil Tools-modellene eller andre modifi-serte konstruksjoner som er basert på prinsippet med hastighetsreduksjon for utfelling av sanden.

US 5.176.208 omhandler en nedihullsanordning for utskilling av materialer fra brønnstrømmen som kan føre til plugging av strømningskanalen eller ringrommet og oppsamling av dette materialet i et oppsamlingskammer resp. tilbakehol-dingsrom.

US 5.447.200 omhandler en anordning for fjerning av sand og avfall nedi-hulls. Anordningen kan forbindes med en rørstreng og benytter seg av en nedi-hullspumpe.

GB 2.221.486 beskriver en anordning sammen med en fremgangsmåte for å fjerne sand fra produserende brønner.

Det som har manglet ved disse kjente konstruksjoner, er et verktøy som hurtig lar seg montere og demontere. Monteringstid er av stor betydning i betraktning av de stadig økende, daglige rater som nå blir pålagt. Det tok således betydelig tid å montere disse kjente konstruksjoner, som sammensettes ved å tilfeste gjengede komponenter, for innkjøring, og å demontere og bringe dem til overflaten i fylt tilstand. Et formål med anordningen og fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er derfor å kunne montere verktøyet hurtig for innføring, og demontere det raskt etter opptrekking for derved å minske nødvendig riggtid.

Et ytterligere formål med oppfinnelsen er å kunne kjøre inn sandopphen-tingsverktøyet gjennom produksjonsrør, festet til kveilrør eller til elektrisk ledning. Et ytterligere formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en enkel konstruksjon med færrest mulig antall bevegelige deler, slik at pålitelig drift kan oppnås.

Disse formål oppnås ifølge oppfinnelsen ved en anordning og fremgangsmåte som angitt i de etterfølgende patentkrav.

Oppfinnelsen gjelder således et sandopphentingsverktøy samt en sand-opphentings-fremgangsmåte. Verktøyet er basert på et utløpsrør. Utløpsrøret inn-føres ved å pumpe fluid fra overflaten gjennom en kveilrømolder for verktøyet. Utløpsrøret skaper strømning inn i et sentralt rør i verktøyet som medbringer sanden som skal innfanges. Til slutt økes tverrsnittsarealet til den innførte fluidstrøm for å minske dens hastighet og ytterligere innføre sanden som er blitt brakt gjennom det trange indre rør for å falle ut i et ringformet område rundt innerrøret. Det rene fluid strømmer ut gjennom en sil og går rundt utløpsrøret og oppover i hullet til overflaten. Ifølge en alternativ utføringsform, kan montasjen bæres i en elektrisk ledning som man anvender en nedihullpumpe som gir driv-fluidkraften for utløps-strålen. I denne utføringsformen er den gjenværende operasjonen den samme.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere under henvisning til tegningene, hvor: Fig. 1 er et oversiktsriss sett i snitt, av en typisk brønn, og viser sand i brønn som skal fjernes,

Fig. 2 viser skjematisk verktøyet ifølge foreliggende oppfinnelse i snitt,

Fig. 3 viser en detalj ved et parti av den nedre ende av verktøyet vist i

fig. 2, også i snitt,

Fig. 4 viser den nedre ende av verktøyet vist i fig. 2, også i snitt, og

Fig. 5 viser en detalj ved tilkoplingen av rørsegmenter 40.

I fig. 2 er anordningen A ifølge oppfinnelsen skjematisk vist. Den øvre hoveddel 30 omfatter dyser 32 som kan forsynes ved å la fluid strømme gjennom kveilrør 34. Ifølge en utføringsform kan kveilrøret løpe til overflaten, slik at anordningen A, som kan innføres gjennom produksjonsrørstrengen 18 (se fig. 1), kan aktiveres med pumpetrykk fra overflaten. En alternativ konstruksjon er å henge opp den øvre hoveddel 30 i en elektrisk ledning 36 som i sin tur er forbundet med en brønnpumpe 38. Den elektriske ledning 36 frembringer kraften for drift av pumpen 38, slik at fluider nede i hullet kan pumpes opp og ledes inn i den øvre hoveddel 30 for å operere dysene 32. Fig. 2 viser således skjematisk begge utfø-ringsformer for operering av dysene 32.1 begge tilfeller kan hele sammenstillingen innføres gjennom produksjonsrøret 18. Den øvre hoveddel 30 er forbundet med produksjonsrør-segmenter 40 hvorav ett er tydeligere vist i fig. 3. Etter sammenstilling, som vist i fig. 5, har den nedre ende 42 av et segment 40 en tapp 44 som er ment for inngrep i en stor J-formet slisse 46. En lås 48 for fastholding av tappen 44 i slissen 46, er vist skjematisk. Andre teknikker for hurtig sammenføyning av produksjonsrør-segmentene 40 kan benyttes, uten å avvike fra oppfinnelsestanken. Det vesentlige er at produksjonsrør-segmentene kan sammensettes ved hjelp av en nedtrykningskraft for å eliminere arbeidet med sammenskruing av segmentene, som er tidkrevende og følgelig dyrt i betraktning av de høye riggtid-kostnader.

Som vist i fig. 3 har hvert produksjonsrør-segment 40 et innerrør 50 som er anordnet i avstand fra produksjonsrør-segmentet 40 ved hjelp av en eller flere stabilisatorer 52 som skiller innerrøret 50 fra produksjonsrør-segmentet 40 og danner et ringrom 53 i produksjonsrør-segmentet 40. De nedre ender 54 og 56 av innerrørene 50 omfatter henholdsvis en kopling 58 og en teflon®-ring 60. Når det gjelder enden 56, vil således en annen kopling (ikke vist) nedenfra gå over teflon®-ringen 60.1 hovedsaken går rør-sammenstillingen som danner innerrøret 50 sammen på en tettende måte ved å sette et rørsegment 50 på toppen av det andre. Produksjonsrør-segmentene 40 blir i hovedsaken også satt ned på hverandre, men sammenlåses ved hjelp av en J-slisse-mekanisme eller annen sammenstilling av bajonettypen, som eliminerer behovet for bruk av sammenskruings-utstyr under opprigging og nedrigging av anordningen A. På grunn av denne kon-struksjonstype, kan hele anordningen A sammensettes meget raskt, og tas fra hverandre på en rask måte.

Som vist i fig. 2 er en innvendig sil 62 montert på overdelen 30 og står i forbindelse med en kanal 64.

Ringrommets 53 bunnende er avstengt ved hjelp av en innvendig ring 66.

Anordningens A nedre ende er vist i fig. 4, hvorav det fremgår at det nederste rørsegmentet 40 har en muslingformet eller utskåret ende 68, slik at det kan plante seg selv i sanden 28 som skal fjernes (se fig. 1).

Etter at anordningens hoved-bestanddeler nå er blitt beskrevet, skal dens virkemåte omtales. Hvis anordningen A innføres gjennom produksjonsrøret 18 på kveilrør, blir overflatepumpene slått på og sirkulasjon oppstår gjennom kveilrøret og inn i overdelen 30. Strømmen vil til slutt komme ut av utløpsrørene eller dysene 32, og således forårsake et minsket trykk i sonen 70. Fluid som opptar sand, re-presentert ved pilen 72, strømmer inn i stabelen av innerrør 50. På grunn av det reduserte tverrsnittsareal, øker hastigheten i rørene 50 inntil sonen 70 blir nådd, på hvilket tidspunkt sandpartiklene vil felles ut i ringrommet 53 der de oppfanges av platen 66. Det gjenværende fluid strømmer gjennom silen 62 og ut gjennom kanalen 64, ved hvilket tidspunkt det suges inn i utløpsrør-sammenstillingen 32 og ut i ringrommet rundt anordningen A i produksjonsrøret 18.

Anordningen ifølge foreliggende oppfinnelse, som ovenfor beskrevet, kan monteres (sammenstilles) og demonteres hurtig, og derved spare kostbar riggtid. Dessuten gir bruk av ringrommet 53 et stort reservoar for oppfanget sand eller annet metallavfall som følge av fresing. Anordningen lar seg lett sammenstille og er, i betraktning av bruken av et ringformet oppsamlingsreservoar, effektiv ved fjerning av sand og oppfanging av denne. Den høye hastighet i røret 50 holder sanden fanget i fluidstrømmen frem til sonen 70, der den kan falle ned i ringrommet 53. Når sanden er fjernet eller rommet 53 er fullt, heves sammenstillingen til overflaten for fjerning av sanden.

Virkemåten til den alternative utføringsform som nedføres på elektrisk ledning innebærer en ytterligere fordel fordi en kveilrør-enhet er på mange rigger ikke tilgjengelig. På de fleste rigger er imidlertid en elektrisk ledning tilgjengelig, slik at anordningen kan nedføres gjennom produksjonsrøret 18 med en nedihullpumpe som vil fremskaffe drivkraften for utløpsrøret 32. Utløpsrør-sammenstillingen 32 er av kjent type og er omtalt i beskrivelsens innledning. Tetningene mellom segmentene 50 kan lages av forskjellige materialer uten å avvike fra oppfinnelsestanken. Sammenkoplingsteknikkene for produksjonsrør-segmentene 40 kan være av mange forskjellige typer, så lenge de eliminerer behovet for sammenskruing som krever betydelig riggtid for hver skjøt. Ettersom anordningens A virkemåte ikke innbefatter noen rotasjon, kan skjøter av f.eks. bajonettypen brukes uten å avvike fra oppfinnelsestanken.

Ovenstående beskrivelse av oppfinnelsen illustrerer og forklarer denne, og forskjellige endringer i størrelse, form og materialer, såvel som i detaljene ved den viste konstruksjon, kan utføres uten å avvike fra oppfinnelsestanken.

Claims (21)

1. Anordning for oppfanging nedihull av forurensninger gjennom produksjons-rør i en brønn, omfattende: en langstrakt hoveddel (30) som avgrenser et innvendig kammer; minst ett produksjonsrør-segment (40) som er løsbart festet til hoveddelen (30) uten skruing; hvilket produksjonsrør-segment (40) avgrenser et rørformet innløpsrør (50) som strekker seg i lengderetningen mot kammeret og avgrenser et ringformet til— bakeholdingsrom rundt seg selv; karakterisert veden trykkreduksjonsinnretning som virker på kammeret for å suge fluid fylt med forurensninger gjennom innløpsrøret og inn i kammeret for utfelling av forurensningene i tilbakeholdingsrommet.

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at produksjonsrør-segmentet (40) er innrettet til å festes til hoveddelen (30) ved hjelp av en tapp-i-slisse-forbindelse (44,46).

3. Anordning ifølge krav 2, karakterisert ved at produksjonsrør-segmentet (40) omfatter et antall modulkomponenter som kan festes til hverandre og til hoveddelen uten skruing.

4. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at produksjonsrør-segmentet (40) omfatter et antall modulkomponenter som kan festes til hverandre og til hoveddelen (30) uten skruing.

5. Anordning ifølge krav 4, karakterisert ved at hvert produksjonsrør-segment (40) videre omfatter en tapp (44) nær en ende og en slisse (46) nær den motsatte ende.

6. Anordning ifølge krav 5, karakterisert ved at hvert produksjonsrør-segment (40) omfatter et rørformet innløpsrør (50) som strekker seg hovedsakelig i hele dets lengde.

7. Anordning ifølge krav 6, karakterisert ved at innløpsrøret (50) omfatter en kopling (58) på minst én ende av røret, for inngrep med et innløpsrør (50) hos et tilstøtende produksjonsrør-segment (40) når de tilstøtende produksjonsrør-segmentene er sammenkoplet ved hjelp av tapp-og-slisse-forbindelsen (44, 46).

8. Anordning ifølge krav 7, karakterisert ved at hvert innløpsrør (50) omfatter en tetning (60) nær en ende motsatt kop-lingen (58), hvorved, etter sammenføyning av produksjonsrør-segmenter (40), en tetning (60) fra et innløpsrør (50) strekker seg tettende inn i en kopling (58) på et tilstøtende innløpsrør (50).

9. Anordning ifølge krav 8, karakterisert ved at den videre omfatter en stabilisator (52) innrettet til å posisjonere innløps-røret (50) i dets respektive produksjonsrør-segment (40).

10. Anordning ifølge krav 9, karakterisert ved at den videre omfatter en utskåret bunn (68) på det nederste av produk-sjonsrør-segmentene (40), samt et ringformet element (66) som virker som en bunn for tilbakeholdingsrommet ved å strekke seg over den ringformede spalte mellom produksjons-rør-segmentet (40) og innløpsrøret (50) i det nederste av produksjonsrør-segmentene.

11. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at den videre omfatter minst ett utløpsrør (32) for frembringelse av strøm-ning gjennom det rørformede innløpsrør (50) og inn i kammeret, samt en sil (62) for oppfanging av faste stoffer som ikke faller inn i tilbakeholdingsrommet på grunn av en hastighetsreduksjon når fluid som opptar forurensninger strømmer inn i kammeret.

12. Anordning ifølge krav 11, karakterisert ved at den videre omfatter en rørstreng (18) fra overflaten for å lede drivfluid til utløpsrøret (32).

13. Anordning ifølge krav 11, karakterisert ved at den videre omfatter en nedihullpumpe (38) som er forbundet med den langstrakte hoveddel (30) for innføring gjennom produksjonsrør på kabel eller elektrisk ledning (36).

14. Fremgangsmåte for fjerning av forurensninger fra en brønn gjennom pro-duksjonsrør, omfattende: sammenstilling av en langstrakt hoveddel (30) med et innvendig kammer og minst én trykkreduksjonsinnretning for kammeret; sammenkopling, uten skruing, av et produksjonsrør-segment (40) til hoveddelen (30); anbringelse av et innløpsrør (50) i produksjonsrør-segmentet (40); nedsenking av den sammenstilte, langstrakte hoveddel (30) og produk-sjonsrør-segmentet (40) gjennom produksjonsrøret til et sted nær forurensningene; karakterisert vedbruk av trykkreduksjonsinnretningen til å suge brønnfluid og forurensninger gjennom innløpsrøret (50) inn i kammeret; oppfanging av forurensningene i produksjonsrør-segmentet (40), utenfor innløpsrøret (50).

15. Fremgangsmåte ifølge krav 14, karakterisert ved at den videre omfatter bruk av en tapp (44) og slisse (46) for å forbinde produksjonsrør-segmentet (40) med den langstrakte hoveddel.

16. Fremgangsmåte ifølge krav 15, karakterisert ved at den videre omfatter bruk av et antall produksjonsrør-segmenter (40) som kan sammenkoples ved hjelp av tapp-og-slisse-forbindelser (44, 46).

17. Fremgangsmåte ifølge krav 16, karakterisert ved at den videre omfatter anbringelse av en tetning (60) på en ende av hvert innløpsrør (50) og en kopling (56) på den motsatte ende.

18. Fremgangsmåte ifølge krav 17, karakterisert ved at den videre omfatter tettende tilkopling av et innløpsrør (50) i et produksjonsrør-segment (40) til et innløpsrør (50) i et tilstøtende produksjonsrør-segment (40) ved innføring av en ende av et innløpsrør (50) med tetningen (60) i en kopling (56) på det tilstøtende innløpsrør (50) som følge av sammenkopling av produksjonsrør-segmenter (40).

19. Fremgangsmåte ifølge krav 14, karakterisert ved at den videre omfatter tilveiebringelse av et større tverrsnittsareal i kammeret enn i innløpsrøret (50), minsking av hastigheten til fluid som strømmer inn i kammeret, idet forurensninger tillates å falle inn i et ringrom (53) utenfor innløpsrøret (50).

20. Fremgangsmåte ifølge krav 14, karakterisert ved at den videre omfatter innføring av den langstrakte hoveddel (30) på rør, påføring av fluidtrykk gjennom røret som bærer den langstrakte hoveddel (30), anvendelse av et utløpsrør (32) som trykkreduksjonsinnretningen, og bruk av det påførte fluidtrykk til å mate utløpsrøret (32).

21. Fremgangsmåte ifølge krav 14, karakterisert ved at den videre omfatter innføring av den langstrakte hoveddel (30) festet til en nedihullpumpe (38) som bæres på en kabel eller elektrisk ledning (36), anvendelse av et utløpsrør (32) som trykkreduksjonsinnretningen, tilføring av driv-fluidtrykk til utløpsrøret (32) ved hjelp av nedihullpumpen (38).