NO320173B1

NO320173B1 - Method and apparatus for controlling a fluid flow between the outside and inside of a source tube

Info

Publication number: NO320173B1
Application number: NO20041678A
Authority: NO
Inventors: Rune Freyer
Original assignee: Rune Freyer
Priority date: 2004-04-22
Filing date: 2004-04-22
Publication date: 2005-11-07
Also published as: US20080271895A1; WO2005103443A1; CA2563342A1; NO20041678D0

Description

FREMGANGSMÅTE OG ANORDNING FOR Å REGULERE EN FLUIDSTRØM MELLOM ET BRØNNRØRS UTSIDE OG INNSIDE METHOD AND DEVICE FOR REGULATING A FLUID FLOW BETWEEN THE OUTSIDE AND INSIDE OF A WELL PIPE

Denne oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for å regulere en fluidstrøm mellom et brannrørs utside og innside. Nærmere be-stemt dreier det seg om en fremgangsmåte hvor en temperaturstyrt ventil som er anordnet mellom et brønnrørs innside og utside påvirkes av temperaturen i et fluid ved ventilen. Fremgangsmåten er særlig velegnet for anvendelse ved dampin-jeksjon i et reservoar og hvor det er ønskelig å forhindre at damp og eventuelt uønskede hydrokarboner skal kunne strømme inn i brønnrøret. Oppfinnelsen omfatter også en anordning for utøvelse av fremgangsmåten. This invention relates to a method for regulating a fluid flow between the outside and inside of a fire pipe. More precisely, it concerns a method where a temperature-controlled valve which is arranged between the inside and outside of a well pipe is affected by the temperature of a fluid at the valve. The method is particularly suitable for use with steam injection in a reservoir and where it is desirable to prevent steam and any unwanted hydrocarbons from being able to flow into the well pipe. The invention also includes a device for carrying out the method.

Med brønnrør menes i denne sammenheng enhver form for hul-legeme som anvendes for å hente ut brønnfluid fra et reservoar eller for å injisere fluid til reservoaret. In this context, well pipe means any form of hollow body that is used to extract well fluid from a reservoir or to inject fluid into the reservoir.

Det er kjent å anvende vanndamp, nedenfor betegnet damp, for oppvarming av brønnfluid i reservoar hvor brønnfluidet har en relativt høy viskositet. Hensikten med en slik damptilførsel er å redusere viskositeten og dermed øke produksjonsraten fra reservoaret. It is known to use water vapour, referred to below as steam, for heating well fluid in reservoirs where the well fluid has a relatively high viscosity. The purpose of such a steam supply is to reduce the viscosity and thereby increase the production rate from the reservoir.

Ifølge kjent teknikk ledes damp ned i reservoaret i en injek-sjonsbrønn gjennom et rørløp og kan fordeles ut fra rørløpet via tilordnede fordelingsanordninger så som dyser. According to known technology, steam is led down into the reservoir in an injection well through a pipe run and can be distributed out of the pipe run via assigned distribution devices such as nozzles.

Fra fordelingsanordningene er det hensikten at dampen skal fordele seg i hovedsak jevnt i reservoaret og varme opp brønnfluidet slik at det lettere kan strømme til et brønnrør (produksjonsbrønn) som befinner seg i reservoaret. From the distribution devices, the purpose is for the steam to distribute essentially evenly in the reservoir and heat up the well fluid so that it can more easily flow to a well pipe (production well) located in the reservoir.

Det har imidlertid vist seg vanskelig å oppnå en jevn for-deling av dampstrømmen gjennom i reservoaret. Typisk vil det etter en tid danne seg områder hvor dampen strømmer relativt uhindret fra rørløpet og inn i produksjonsbrønnen. En slik strøm av damp er uønsket fordi verdifull damp tapes. However, it has proved difficult to achieve an even distribution of the steam flow throughout the reservoir. Typically, after a while, areas will form where the steam flows relatively unhindered from the pipe run into the production well. Such a flow of steam is undesirable because valuable steam is lost.

Det er kjent å anordne innstrømningregulerende ventiler i en produksjonsbrønn. GB patentsøknad 2371578 omhandler således en strømningsregulerende ventil som er innrettet til å kunne styres ved hjelp av et elektrisk signal eller ved hjelp av temperaturen i brønnen. Denne ventil er imidlertid ikke innrettet til å kunne regulere strømningen ved hjelp av ulike brønnfluidtemperaturer. It is known to arrange inflow regulating valves in a production well. GB patent application 2371578 thus deals with a flow regulating valve which is designed to be controlled by means of an electrical signal or by means of the temperature in the well. However, this valve is not designed to be able to regulate the flow using different well fluid temperatures.

Oppfinnelsen har til formål å avhjelpe ulempene ved kjent teknikk. The purpose of the invention is to remedy the disadvantages of known technology.

Formålet oppnås i henhold til oppfinnelsen ved de trekk som er angitt i nedenstående beskrivelse og i de etterfølgende patentkrav. The purpose is achieved according to the invention by the features indicated in the description below and in the subsequent patent claims.

Et brønnrør, typisk et produksjonsrør, som er forsynt med et antall temperaturstyrte ventiler, nedenfor betegnet ventil, langs sin i reservoaret seg befinnende lengdeutstrekning, anbringes i en produksjonsbrønn. Ventilene er innrettet til å kunne åpne og stenge for en fluidstrøm mellom produksjonsrø-rets utside og innside. A well pipe, typically a production pipe, which is equipped with a number of temperature-controlled valves, hereinafter referred to as valve, along its length in the reservoir, is placed in a production well. The valves are designed to be able to open and close a fluid flow between the outside and inside of the production pipe.

I et ringrom som er avgrenset av produksjonsrøret og brann-veggen, alternativt av produksjonsrøret og brønnens forings-rør eller sandskjerm, anbringes det et antall ringromspakninger. Ringromspakningene, som er innrettet til tettende å avdele ringrommet i ringromseksjoner, er fordelt langs pro-duks jonsrøret slik at i det minste én ventil befinner seg i hver ringromseksjon. In an annulus which is delimited by the production pipe and the fire wall, alternatively by the production pipe and the well casing or sand screen, a number of annulus seals are placed. The annulus seals, which are designed to seal the annulus into annulus sections, are distributed along the production pipe so that at least one valve is located in each annulus section.

Så lenge oppvarmet brønnfluid strømmer inn gjennom ventilen fra det tilstøtende ringrom og inn i produksjonsrøret, for-blir ventilen åpen. As long as heated well fluid flows in through the valve from the adjacent annulus and into the production pipe, the valve remains open.

Når damp eller hydrokarboner ved høy temperatur strømmer inn i det aktuelle ringrom, vil ventilen stenge for strømningen. When steam or hydrocarbons at high temperature flow into the relevant annulus, the valve will close the flow.

Det forhindres derved at damp i nevneverdig grad kan strømme inn i produksjonsrøret. Den tilgjengelige damp kan derfor anvendes til oppvarming av brønnfluid som strømmer inn i pro-duks jonsrøret via andre av brønnens seksjoner. It is thereby prevented that steam can flow into the production pipe to a significant extent. The available steam can therefore be used to heat well fluid that flows into the production pipe via other sections of the well.

I en foretrukket relativt enkel utførelsesform av ventilen er produksjonsrøret forsynt med en gjennomgående åpning i rør-veggen. En sleide forskyves mellom en åpen stilling hvor sleiden ikke dekker den gjennomgående åpning, og en lukket stilling hvor sleiden dekker åpningen. In a preferred relatively simple embodiment of the valve, the production pipe is provided with a continuous opening in the pipe wall. A slide is moved between an open position where the slide does not cover the through opening, and a closed position where the slide covers the opening.

Sleiden kan anbringes i produksjonsrørets rørløp eller utven-dig om produksjonsrøret og styres av et relativt langstrakt legeme hvor det langstrakte legemet har en utvidelseskoeffisient som er ulik produksjonsløpets utvidelseskoeffisient. Ventilens virkemåte forklares nærmere i søknadens spesielle del. The slide can be placed in the production pipe's pipe run or on the outside of the production pipe and controlled by a relatively elongated body, where the elongated body has an expansion coefficient that is different from the production run's expansion coefficient. The valve's operation is explained in more detail in the special part of the application.

Ventilen kan om ønskelig utgjøre en separat del som er tilkoplet produksjonsrøret. Om ønskelig kan ventilen overstyres ved hjelp av et elektrisk varmeelement ved det langstrakte legemet. If desired, the valve can form a separate part which is connected to the production pipe. If desired, the valve can be overridden by means of an electric heating element at the elongated body.

Temperaturstyrte ventiler ifølge kjent teknikk kan om ønskelig anvendes for det nevnte formål. Temperature-controlled valves according to known technology can, if desired, be used for the aforementioned purpose.

Fremgangsmåten og anordningen ifølge oppfinnelsen er også velegnet til å stenge for innstrømmende gass som grunnet trykkfall får en temperaturreduksjon; til å stenge for inji-sert vann som er noe kaldere enn formasjonsfluider, og til å justere innstrømningen av injeksjonsvann i en vanninjektor ved å strupe det relativt kalde injeksjonsvann ved hjelp av en avføling på brønnrørets utside. The method and device according to the invention are also suitable for closing off inflowing gas which, due to pressure drop, has a temperature reduction; to shut off injected water that is somewhat colder than formation fluids, and to adjust the inflow of injection water into a water injector by throttling the relatively cold injection water using a sensor on the outside of the well pipe.

I det etterfølgende beskrives et ikke-begrensende eksempel på en foretrukket fremgangsmåte og utførelsesform som er anskue-liggjort på medfølgende tegninger, hvor: Fig. 1 skjematisk viser en brønnformasjon hvor det er ført inn et rørløp for tilførsel av damp, og hvor et produksjons-rør er forsynt med et antall temperaturstyrte ventiler, idet ringrommet mellom produksjonsrøret og brønnveggen er avdelt ved hjelp av ringromspakninger; og Fig. 2 viser i snitt en åpen temperaturstyrt ventil i større målestokk; og Fig. 3 viser i snitt den temperaturstyrte ventil i fig. 2 i lukket stilling. In what follows, a non-limiting example of a preferred method and embodiment is described, which is visualized in the accompanying drawings, where: Fig. 1 schematically shows a well formation where a pipe run has been introduced for the supply of steam, and where a production pipes are provided with a number of temperature-controlled valves, the annulus between the production pipe and the well wall being separated by means of annulus seals; and Fig. 2 shows in section an open temperature-controlled valve on a larger scale; and Fig. 3 shows in section the temperature-controlled valve in Fig. 2 in closed position.

På tegningene betegner henvisningstallet 1 et reservoar i grunnen hvor det befinner seg et relativt viskøst brønnfluid. In the drawings, the reference number 1 denotes a reservoir in the ground where a relatively viscous well fluid is located.

Et rørløp 2 for tilførsel av damp til reservoaret 1 er ført ned i reservoaret 1. En produksjonsbrønn 4 er også anordnet i A pipe run 2 for supplying steam to the reservoir 1 is led down into the reservoir 1. A production well 4 is also arranged in

reservoaret 1. the reservoir 1.

Et brønnrør 6 (produksjonsrør) som er omkranset av et antall langs produksjonsrørets 6 lengde fordelte ringromspakninger 8, er anbrakt i produksjonsbrønnen 4. A well pipe 6 (production pipe) which is encircled by a number of annular packings 8 distributed along the length of the production pipe 6, is placed in the production well 4.

Ringromspakningene 8 avdeler et ringrom mellom produksjons-brønnens 4 vegg og brønnrøret 6 i seksjoner hvorav en første, en andre og en tredje seksjon merket henholdsvis 10, 12 og 14 er vist i fig. 1. The annulus seals 8 divide an annulus between the wall of the production well 4 and the well pipe 6 into sections of which a first, a second and a third section marked 10, 12 and 14 respectively are shown in fig. 1.

Ved hver av seksjonene 10, 12, 14 er brønnrøret 6 tildelt gjennomgående åpninger 16 hvorigjennom fluid fra reservoaret 1 kan strømme inn i brønnrøret 6. At each of the sections 10, 12, 14, the well pipe 6 is assigned through openings 16 through which fluid from the reservoir 1 can flow into the well pipe 6.

Hver av åpningene 16 er forsynt med en temperaturstyrt ventil 18 som er innrettet til å kunne åpne og stenge for en fluid-strøm mellom brønnrørets 6 utside og dets rørløp. Each of the openings 16 is provided with a temperature-controlled valve 18 which is designed to be able to open and close a fluid flow between the outside of the well pipe 6 and its pipe run.

Ventilen 18, se fig. 2, omfatter den i brønnrørets 6 rørvegg gjennomgående åpning 16. En sleide 22 er tettende forskyvbart anordnet ved den gjennomgående åpning 16. Sleiden 22 er innrettet til å kunne forskyves mellom en åpen stilling hvor sleiden 22 ikke dekker den gjennomgående åpning 16, og en lukket stilling hvor sleiden 22 dekker åpningen 16. The valve 18, see fig. 2, it comprises a through opening 16 in the pipe wall of the well pipe 6. A slide 22 is arranged in a sealing manner at the through opening 16. The slide 22 is arranged to be able to be moved between an open position where the slide 22 does not cover the through opening 16, and a closed position where the slide 22 covers the opening 16.

Sleiden 22 er tilkoplet det ene endeparti av et relativt langstrakt legeme 24 som i sitt motstående endeparti er koplet til brønnrøret 6. Det langstrakte legemets 24 materiale har en lengdeutvidelseskoeffisient som er større enn brønn-rørmaterialets lengdeutvidelseskoeffesient. Ved økende temperatur forlenges det langstrakte legeme 24 mer enn brønnrøret 6, hvorved sleiden 22 forskyves i retning av sin lukkende stilling over åpningen 16. The slide 22 is connected to one end part of a relatively elongated body 24 which, in its opposite end part, is connected to the well pipe 6. The material of the elongated body 24 has a coefficient of length expansion which is greater than the coefficient of length expansion of the well pipe material. As the temperature increases, the elongated body 24 is extended more than the well pipe 6, whereby the slide 22 is displaced in the direction of its closing position over the opening 16.

En kapsling 26 omkranser det langstrakte legemet 24 og er innrettet til å kunne styre fluidstrømmen fra den korresponderende An enclosure 26 surrounds the elongate body 24 and is designed to be able to control the fluid flow from the corresponding

åpning 16 mot det langstrakte legemet 24 og derved forhindre at det langstrakte legemet 24 i vesentlig grad påvirkes av temperaturen fra det øvrige fluid som strømmer i produksjons-røret 4. opening 16 towards the elongated body 24 and thereby prevent the elongated body 24 from being significantly affected by the temperature from the other fluid flowing in the production pipe 4.

Damp som ledes fra rørløpet 2 og inn i reservoaret 1 konden-serer etter at det har strømmet en distanse inn i reservoar-formasjonen. Den stiplede linje 28 i fig. 1 indikerer hvor i reservoaret 1 dampen kondenseres. Steam which is led from the pipe run 2 into the reservoir 1 condenses after it has flowed a distance into the reservoir formation. The dashed line 28 in fig. 1 indicates where in reservoir 1 the steam is condensed.

Damp strømmer gjennom reservoaret og inn i den tredje seksjon 14 hvorifra dampen strømmer videre inn i brønnrøret 6. Den til den tredje seksjon 14 korresponderende temperaturstyrte ventil 18 er i ferd med å stenge av fluidstrømmen fra den tredje seksjon 14 og inn i brønnrøret 6. Steam flows through the reservoir and into the third section 14 from where the steam flows further into the well pipe 6. The temperature-controlled valve 18 corresponding to the third section 14 is in the process of shutting off the fluid flow from the third section 14 into the well pipe 6.

Fluidstrømmen fra de øvrige seksjoner 10 og 12 er i hovedsak upåvirket av dampgjennombruddet inn i den tredje seksjon 14. The fluid flow from the other sections 10 and 12 is essentially unaffected by the steam breakthrough into the third section 14.

Ringromspakninger 8 av kjent art kan anvendes. Det har vist seg fordelaktig å anvende en svellbar ringromspakning 8 hvor ringromspakningens 8 materiale bringes til å svelle når det kommer i kontakt med for eksempel hydrokarboner. Annular packings 8 of a known type can be used. It has proven advantageous to use a swellable annulus packing 8 where the material of the annulus packing 8 is caused to swell when it comes into contact with, for example, hydrocarbons.

I alternative ikke viste utførelsesformer kan de temperaturstyrte ventiler 18 utgjøres av elektrisk oppvarmede ventiler ifølge i og for seg kjent teknikk. In alternative embodiments not shown, the temperature-controlled valves 18 can be made up of electrically heated valves according to per se known technology.

Claims

1. Method for regulating a fluid flow in a reservoir (1) between the outside and inside of a fire pipe (6) where the fluid flow has a temperature that is different from the reservoir's (1) temperature, characterized in that a temperature-controlled valve (18) which is designed to to be able to regulate a fluid flow between the outside and inside of the well pipe (6), regulated by temperature changes in the aforementioned temperature-controlled valve (18) or well pipe (6).

2. Method according to claim 1, characterized in that at least one annulus packing (8) is placed in an annulus bounded by the well pipe (6) and a production well (4) where the well pipe (6) is arranged, possibly the production well's (4) lining or sand screen.

3. Method according to claim 2, characterized in that two annulus seals (8) define a section (10, 12, 14) where at least one temperature control valve (18) is arranged.

4. Method according to claim 1 where steam is caused to flow into the reservoir (1) and in the direction of the well pipe (6), characterized in that the temperature-controlled valve (18) which is arranged to be able to regulate a fluid flow between the outside and inside of the well pipe (6), are closed by temperature changes in the aforementioned temperature-controlled valve (18) or well pipe (6).

5. Method according to claim 1, characterized in that the temperature-controlled valve (18) is overridden by means of an electric heating element.

6. Device for regulating a fluid flow in a reservoir (1) between the outside and inside of a well pipe (6) where the well pipe (6), which in its pipe wall is provided with at least one through opening (16), is placed in a production well ( 4) in the reservoir (1), characterized in that the opening (16) is provided with a corresponding temperature-controlled valve (18), the valve (18) being designed to be controlled by the temperature of the fluid flowing through the corresponding opening (16 ).

7. Device according to claim 6, characterized in that at least one annulus packing (8) is placed in an annulus that is bounded by the well pipe (6), or another similar body, and the wall of the production well (4), possibly the lining of the production well (4) or sand screen.

8. Device according to claim 7, characterized in that two annular seals (8) delimit a section (10, 12, 14) where at least one temperature-controlled valve (18) is arranged.

9. Device according to claim 6 where the temperature-controlled valve comprises a sliding slide (22) sealing against the through opening (16), characterized in that the slide (22) is connected to one end part of an elongated body (24) and where the opposite end part of the elongated body (24) is connected to the well pipe (6), the longitudinal expansion coefficient of the elongated body (24) being different from the length expansion coefficient of the production pipe (6).

10. Device according to claim 9, characterized in that the elongate body is surrounded by an enclosure (26) where the enclosure (26) is arranged to be able to direct fluid flowing through the corresponding through opening (16) to the elongate body (24) ).