NO317326B1 - Bronnsil - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en brønnsi! for anbringelse i en brønnboring for å sile faste partikler fra fluider som produseres fra brønnen, omfattende et perforert basisrør som har gjengeforbindelser for innkobling av basisrøret i en rørstreng og en trådsil som omgir perforeringene til basisrøret, omfattende et rørformet hylster som dekker silen og danner et ringrom mellom hylsteret og silen.

Slike hylstre er en vanlig del av en brønnsilanordning. Hylstrene benyttes for å beskytte silene som filtrerer de faste partikler, slik som sand, fra fluidet som produseres fra en olje- og/eller gassbrønn. Hylstrene hindrer også at silene blir skadet når brønnsilan-ordningen innkobles i en produksjonsrørledning og når den føres ned i brønnboringen i en olje- eller gassbrønn. Hylsteret tjener også til å innkoble silen i produksjonsstrengen.

US-patentene 5611399 og 4343359 viser en brønnsil, omfattende et perforert basisrør, et trådfilter anordnet utenpå basisrøret og et rørformet hylster med åpninger anordnet utenpå trådfilteret for å tilveiebringe et ringrom mellom hylsteret og filteret.

Tidligere har hylsteret vært rørseksjoner som har perforerte vegger. Dette muliggjorde at brønnfluidet og eventuelle faste stoffer i dette kunne strømme gjennom perforeringene og treffe den indre brønnsilen direkte. I brønner med stor produksjon og særlig en brønn som produserer en vesentlig mengde gass som inneholder sand kunne sanden skjære gjennom brønnsilen i løpet av kort tid. De fleste brønnsilhylstre har tidligere vært perforerte rørseksjoner som har sylindriske perforeringer gjennom hvilke fluidet strømmer i rett vinkel med lengdeaksen til silen og treffer silen direkte. Baker-Hughes har markedsført et hylster (vist i fig. 4) i hvilket brønnfluidet passerer gjennom en rektangulær åpning i selve silen i rett vinkel med lengdeaksen til silen og treffer en plan vegg som befinner seg på tvers av utløpet til perforeringene og bevirker avbøyning av strømmen i 90°, slik at fluidet kommer inn i ringrommet mellom hylsteret og brønnsilen langs en linje som generelt er parallell med lengdeaksen til silen. I dette arrangementet utsettes den plane avbøyningsveggen for erosjon.

Med den foreliggende oppfinnelse er det kommet frem til en brønnsil som angitt innledningsvis, og som kjennetegnes ved at hylsteret har flere runde hull gjennom hvilke brønnfluid kan strømme inn i ringrommet, flere buede stropper som strekker seg inn i ringrommet, idet hver stropp har mindre bredde enn diameteren til hullene, med endene av hver stropp festet til hylsteret på motsatte sider av hvert av hullene, for å bevirke at brønnfluidet som strømmer gjennom hullene virvler når det passerer gjennom hullene og

strømmer sideveis fra hver side av stroppene og inn i ringrommet.

Fluidet kommer således inn i ringrommet mellom hylsteret og silen i en retning som generelt er parallell med ringrommet, for derved vesentlig å minske tendensen til at fluidet eroderer eller skjærer bort silen.

Oppfinnelsen vil fremgå for fagfolk på området a<y> den følgende beskrivelsen av urførelseseksempler, vist på de vedføyde tegninger, som også illustrerer kjent teknikk

Fig. 1 er et snitt gjennom brønnsilen i henhold til oppfinnelsen.

Fig. 2 er et snitt i forstørret målestokk, etter linjen 2-2.

Fig. 3 er en projeksjon langs linjen 3 - 3 av en av åpningene i hylsteret.

Fig. 4 er et snitt gjennom en tidligere kjent brønnsil (Baker-Hughes-silen).

Fig. 5 viser skjematisk komponentene i Poiseuilles lov.

Fig. 6 viser skjematisk leddene for å beregne hastighet og akselerasjon for den

sirkulære bevegelsen.

Strømningsmønsteret som bevirkes av hylsteret 11 i henhold til oppfinnelsen er basert på en sirkulær form i tre dimensjoner. Fluidet kommer inn i de sylindriske åpninger 10 i hylsteret 11 på en skruelinjeformet måte. Fig. 3 viser to halvdeler 14 og 16 av en slik åpning 10. Ved kontakt med den konkave overflaten på stropper 12 som befinner seg direkte under og på tvers av midten av åpningen 10 øker den sirkulære, skruelinjede strømmen til fluidet slik at fluidet kommer inn i ringrommet 18 mellom hylsteret 11 og brønnsilen S i et sirkulært strømningsmønster som generelt er parallelt med lengdeaksen til silen, hvilket bevirker at fluidet strømmer inn i ringrommet 18 generelt parallelt med ytterflaten til brønnsilen. Fra et fysisk synspunkt er dette er mye mer effektivt strømningsmønster enn et rettvinklet, og det beskytter også silen mot å skades av eventuelle faste partikler som føres med av brønnfluidet som treffer silen S direkte. Resultatet er at erosjon av silen avtar.

Strømningsmønsteret i henhold til oppfinnelsen er basert på en sirkulær form i tre dimensjoner. Strømningsvektoren kommer inn i perforeringene i hylsteret 11 ved å strømme i skruelinjeform, som økes ved kontakt med de avrundede eller konkave faste senterstroppene 12.

En definisjon av strømning er mengden av den fysiske mengde som transporteres pr.

tidsenhet gjennom en arealenhet vinkelrett på strømningsretningen. Den er proporsjonal med gradienten til andre fysiske størrelser, slik som temperatur, tyngdekraft, trykk, osv. Matematisk benyttes betegnelsen "zx" om strømningsretningen. Ettersom strømning inntreffer i en bestemt retning er den en vektorstørrelse.

Raten med hvilken fluidet strømmer gjennom et rør eller en sylindrisk åpning avhenger

av dimensjonene, radien og lengden til røret, viskositeten til fluidet og trykkfallet mellom endene av røret. Det følgende er de matematiske oppstillinger for å påvise strømnings-retningen til fluidet gjennom perforeringene, i henhold til oppfinnelsen, slik som vist i fig. 5. De omfatter Poiseuilles formel. Det benyttes også buelengdekrumningen i tredimen-sjonale vektorer for å påvise den sirkulære strømning.

1. GENERELL LOV

Jz = Strømning (pr. cm3 pr. sek.)

-B = Proporsjonalitets-konstant

8Y

= Gradienten til Y i strømningsretningen

8z

Y = Størrelser av fysiske parametre

2. POISEUILLES LOV (FLUIDSTRØM) (benyttes for strømningsberegning for hull gjennom hylsterveggen)

J2 = Strømning (pr. cm<3> pr. sek.)

-C = Proporsjonalitets-konstant

5p

— = Trykk- og strømningsgradient

5z

Poiseuilles lov for detaljert beregning av parametre

Samlet volum som passerer ethvert punkt pr. tidsenhet fx<=> (P1 - P2) 2 Ttrdr = Netto kraft + x-retning Kraft i x-retning på utside

Netto viskøs kraft er sum av krefter på inner- og yttersider.

Ved innsetting av disse detaljerte ligninger og utførelse av utregning fås:

som også er Poiseuilles formel, eller dersom:

a < 1 beregnes n fra det målte væskevolum som strømmer ut pr. tidsenhet.

Ettersom trykkgradienten:

endrer form til: som også er Poiseuilles formel. 3. HASTIGHET OG AKSELERASJON (sirkulær bevegelse)

Hastighetsvektor

(Bevegelig punkt P, tid t) = v(t) = -a sin ti -b cos tj +k

Buelengdekrumning for sirkulær skrue ved tid t

Som vist på tegningene bevirker dannelsen av stroppen 12 sideåpninger 14 og 16 gjennom hvilke fluid strømmer inn i hylsteret og i lengderetningen i ringrommet mellom hylsteret og brønnsilen. Fluidet sirkulerer i sirkulær retning på grunn av Coriolis-kraften kombinert med den strømningsbremsende virkning til den konkave stroppen som rager på tvers av bunnen av åpningen.

Fordi mange mulige utførelser kan dannes med oppfinnelsen uten å avvike fra omfanget av denne vil det forstås at alt som er angitt her eller vist på de vedføyde tegninger skal oppfattes som illustrerende og ikke-begrensende.

Claims (4)

1. Brønnsil for anbringelse i en brønnboring for å sile faste partikler fra fluider som produseres fra brønnen, omfattende et perforert basisrør (P) som har gjengeforbindelser for innkobling av basisrøret i en rørstreng og en trådsil (S) som omgir perforeringene til basisrøret, omfattende et rørformet hylster (11) som dekker silen (S) og danner et. ringrom (18) mellom hylsteret og silen, karakterisert ved at hylsteret (11) har flere runde hull (10) gjennom hvilke brønnfluid kan strømme inn i ringrommet (18), flere buede stropper (12) som strekker seg inn i ringrommet (18), idet hver stropp har mindre bredde enn diameteren til hullene, med endene av hver stropp festet til hylsteret (11) på motsatte sider av hvert av hullene (10), for å bevirke at brønnfluidet som strømmer gjennom hullene (10) virvler når det passerer gjennom hullene og strømmer sideveis fra hver side av stroppene (12) og inn i ringrommet (18).

2. Brønnsil som angitt i krav 1, i hvilken trådsilen (S) omfatter langsgående bærestaver.

3. Brønnsil som angitt i krav 1 eller 2, i hvilken stroppene (12) har ensartet bredde.

4. Brønnsil som angitt i krav 1, 2 eller 3, i hvilken hver av stroppene (12) er en halvring.