NO320870B1 - Fremgangsmate for drift av en olje- og gassproduksjonsbronn aktivisert av et pumpesystem - Google Patents
Fremgangsmate for drift av en olje- og gassproduksjonsbronn aktivisert av et pumpesystem Download PDFInfo
- Publication number
- NO320870B1 NO320870B1 NO19990596A NO990596A NO320870B1 NO 320870 B1 NO320870 B1 NO 320870B1 NO 19990596 A NO19990596 A NO 19990596A NO 990596 A NO990596 A NO 990596A NO 320870 B1 NO320870 B1 NO 320870B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- motor
- throttle valve
- pump
- speed
- vmin
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 68
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 37
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 44
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 claims description 31
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 5
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 claims description 3
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 claims description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 30
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 19
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 19
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 3
- 239000003129 oil well Substances 0.000 description 3
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 3
- 238000013022 venting Methods 0.000 description 3
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 2
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 238000011143 downstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000011017 operating method Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B34/00—Valve arrangements for boreholes or wells
- E21B34/16—Control means therefor being outside the borehole
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/12—Methods or apparatus for controlling the flow of the obtained fluid to or in wells
- E21B43/121—Lifting well fluids
- E21B43/128—Adaptation of pump systems with down-hole electric drives
Landscapes
- Geology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)
- Lubrication Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Jet Pumps And Other Pumps (AREA)
- Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
Description
TEKNISK OMRÅDE
Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for drift av en olje- og gassproduserende oljebrønn som blir aktivert av et nedsenkbart nedihulls pumpesystem.
TEKNIKKENS STILLING
I tilfelle av visse oljebrønner er produksjonsmengden av olje og gass lav, på grunn av det lave trykket i reservoaret.
For å øke produksjonen av hydrokarboner blir det konvensjonelt benyttet en fremgangsmåte kjent under navnet en elektrisk nedsenkbar pumpingsfremgangsmåte.
I henhold til denne fremgangsmåten blir et pumpesystem omfattende en pumpe drevet av en elektrisk motor plassert i brønnbunnen, for å suge inn olje fra hydrokarbonreservoaret og levere den inn i en produksjonskolonne, som forbinder brønnbunnen ved reservoarnivå med brønnhodet ved toppen.
Den elektriske kraftforsyningen til motoren blir vanligvis tilveiebragt av en frekvensomformer, som tillater at rota-sjonshastigheten til pumpen kan varieres.
Produksjonskolonnen avgrenser, med foringsrøret som danner veggen i brønnen, et ringformet rom som tillater ventiler-ingen av den overflødige frie gassen ved termodynamiske forhold ved brønnbunnen.
Ved toppen av brønnen er produksjonskolonnen forbundet til et rør utstyrt med en oljeutløpsstrupeventil, og det ringformete rom er forbundet med et annet rør utstyrt med en gassventileringsstrupeventil. Disse to strupeventilene tillater regulering av respektivt oljeutløpsstrømningshastig-heten og gassventileringsstrømningshastigheten.
En fremgangsmåte for å drive en slik brønn, beskrevet i US patent nr. 5,634,522, består av slavestyring av det målte nivået til hvilket oljen stiger i det ringformete rommet til en forhåndsbestemt verdi, ved å styre graden av åpning-en på oljeutløpsstrupeventilen.
Det er også kjent praksis å øke motorhastigheten lineært som en funksjon av tid under den initielle produksjons-startfasen og under en restart etter en stans.
Den elektriske motoren er konvensjonelt beskyttet mot overoppheting ved en kretsbryter som bryter den elektriske krafttilførselen når den trukkede strømmen overskrider en svært høy fast terskel.
Denne beskyttelsen har ulempen av ikke å være effektiv under alle brønndriftstilstander. For eksempel, når strøm-ningshastigheten av den produserte oljen er lav, og ettersom strømmen trukket av motoren er lav, er oppvarming som følge av Joule-effekten liten, men størrelsen av kjølingen av oljen som strømmer gjennom motoren er også lav. Under slike forhold kan kombinasjonen av disse to motsatte virk-ningene føre til en overdreven temperaturøkning i motoren uten at den beskyttende innretningen er i stand til å tre i funksjon, på grunn av at den svært høye strømtrekkterskelen ikke er blitt overskredet. Slike temperaturøkninger fører over tid til nedbrytning av motoren og fører til slutt til ødeleggelse av denne.
Andre termodynamiske, termiske og hydrauliske fenomener kan midlertidig føre til et overskudd av fri gass i pumpen. Dette overskuddet av gass kan i visse tilfeller føre til ustabiliteter eller til utilstrekkelig kjøling. Disse feno-menene, som har en innvirkning på levetiden til motoren og pumpen, er ikke tatt i betraktning i de kjente drifts-fremgangsmåtene.
En annen ulempe ved disse kjente fremgangsmåtene er at en hvilken som helst uregelmessighet i driften fører til at produksjonen blir stoppet og til kostbare restarter.
SAMMENDRAG AV OPPFINNELSEN
Det presise formålet med foreliggende oppfinnelse er å overvinne disse ulempene ved å foreslå en fremgangsmåte for drift av en oljebrønn aktivert med et pumpesystem med en elektrisk nedsenkbar pumpe, som forbedrer beskyttelsen av pumpen og av den elektrisk drevne motor under alle driftsforhold, som reduserer virkningen av termisk og hydraulisk sjokk, og som sikrer overensstemmelse mellom innstillingene for krafttilførselen til den elektriske motoren og innstillingene til brønnutløpene for å minimalisere produksjonsav-brudd.
På grunn av oppfinnelsen har levetiden til pumpesystemet blitt forlenget og antallet av kostbare reparasjonsinter-vensjoner og tilhørende kostbare restarter blitt betydelig redusert.
For dette formål foreslår oppfinnelsen en fremgangsmåte for drift av en olje- og gassproduksjonsbrønn aktivert av et pumpesystem, omfattende, anbragt ved brønnbunnen, en nedsenket pumpe drevet av en elektrisk motor som trekker en kjent mengde med strøm, der nevnte brønn ved sin topp omfatter en oljeutløpsstrupeventil og en gassventileringsstrupeventil, karakterisert ved at den omfatter en startfase som består av kjøring av følgende trinn:
- et forberedende trinn som består av å:
påvirke gassventileringsstrupeventilen for å bringe
trykket oppstrøms nevnte strupeventil til en forhåndsbestemt startverdi, . påvirke oljeutløpsstrupeventilen for å bringe trykket oppstrøms nevnte strupeventil til en forhåndsbestemt startverdi,
• gjenstenge oljeutløpsstrupeventilen,
. kontrollere, med ingen kraft tilført den elektriske motoren, at tilstanden til pumpen er forenlig med
starting,
et produksjonsstart-trinn som består av å:
• gradvis tilføre kraft til motoren inntil pumpen kjø-rer på en forhåndsbestemt minimumshastighet, . kontrollere, etter en tid, at trykket oppstrøms av oljeutløpsstrupeventilen har overskredet en forhåndsbestemt trykkstigningsterskei, • kontrollere, etter en tid, at strømmen trukket av den elektriske motoren har overskredet en forhåndsbestemt terskel, • la pumpen kjøre dersom disse to tersklene er blitt overskredet, og ved andre tilstander stoppe pumpen, . gradvis øke åpningsgraden av oljeutløpsstrupeventi-len, opp til en forhåndsbestemt verdi,
. vente en forhåndsbestemt stabiliseringstid,
. kontrollere korrekt drift ved samtidig å gjøre kontroller på strømmen trukket av motoren og på brønn-produksjonen ved å bruke i det minste en produk-sjons indikator, . regulere trykket oppstrøms gassventileringsstrupeventilen til den forhåndsbestemte startverdien.
I henhold til en annen egenskap ved oppfinnelsen omfatter samsvaret av tilstanden til pumpen med oppstart, følgende kontroller: - at pumpen, som roterer og er utstyrt med en rotasjonsret-nings-sensor, ikke kjører i motsatt retning av sin normale rotasj onsretning, - at tiden mellom to etterfølgende forsøk på start overskrider en forhåndsbestemt verdi, - at etter et forhåndsbestemt antall startforsøk i løpet av en forhåndsbestemt tid, det neste forsøket ikke inntreffer før en forhåndsbestemt tid har forløpt.
I henhold til en annen egenskap ved oppfinnelsen, hvor strømmen trukket av motoren blir sammenliknet med svært høye og svært lave terskler uavhengig av motorens hastighet, forårsaker en overskridelse av en av de nevnte terskler at pumpen blir stoppet, og hvor kontrollene av strømmen trukket av den elektriske motoren for å kontrollere korrekt drift, i tillegg består av å: - sammenlikne verdien av nevnte strøm med en lav terskel, og, dersom terskelen er blitt overskredet og dersom tiden den har vært overskredet overstiger en forhåndsbestemt verdi, stoppe pumpen, - etter en forhåndsbestemt tid, kontrollere stabiliteten av den nevnte strøm, og, dersom en ustabilitet blir oppdaget og dersom varigheten av ustabiliteten overstiger en forhåndsbestemt verdi, stoppe pumpen.
I henhold til en annen egenskap ved oppfinnelsen består kontrollene av produksjonen til brønnen i å ta som en produksjonsindikator i det minste en fysisk variabel som indikerer oljeutløpsstrømmen, og i å sammenlikne verdien av nevnte variabel med en forhåndsbestemt terskel, hvor terskelen anses å ha blitt overskredet når den er slik kontinuerlig i en forhåndsbestemt varighet, og dersom terskelen er blitt overskredet, i å stoppe pumpen.
I henhold til en annen egenskap, etter startfasen, under produksjonsforhold, består oppfinnelsen i å samtidig utføre følgende operasjoner: - øke hastigheten til motoren opp til en forhåndsbestemt målverdi, - åpne oljestrupeventilen opp til en verdi som blir beregnet som en funksjon av målverdien av motorhastigheten, - påvirke gassventileringsstrupeventilen for slik å opprettholde trykket oppstrøms av nevnte strupeventil ved en verdi som blir beregnet som en funksjon av målverdien av motorhastigheten, - deretter kontrollere korrekt drift ved å utføre kontroller av strømmen trukket av motoren og av brønnproduksjonen, ved bruk av produksjonsindikatorer.
I henhold til en annen egenskap ved oppfinnelsen, blir åpningsgraden av oljeutløpsstrupeventilen, beregnet ved å anvende følgende formel:
Solje = a(V - Vmin) + Smin dersom Vmin < V < Vmax
i hvilken:
Solje representerer åpningsgraden av oljeutløpsstrupeventi-len
V representerer målverdien av hastigheten til den elektriske motoren graden av
a er en konstant
Smin er en konstant som representerer oljeutløpsstrupeven-tilens minimum åpningsgrad
Vmin og Vmax representerer respektivt den minste og den største hastigheten til motoren, og der a, Smin, Vmin og Vmax blir bestemt av karakteristika av brønnen, av pumpen og av motoren.
I henhold til en annen egenskap ved oppfinnelsen, blir trykket oppstrøms gassventileringsstrupeventilen beregnet ved å anvende følgende formel:
Pgass = P(V - Vmin) + Po dersom Vmin < V < Vmax
i hvilken:
Pgass representerer målverdien av trykket oppstrøms av gas svent ileringsstrupeventilen
V representerer målverdien av hastigheten til den elektriske motoren
P er en konstant
Po er en konstant
Vmin og Vmax representerer respektivt minimums- og maksimumshastighetene til motoren, og der p, Vmin og Vmax blir bestemt av karakteristika av brønnen, av pumpen og av motoren.
I henhold til en annen egenskap ved oppfinnelsen, under produksjonsforhold, hvor strømmen trukket av motoren blir
sammenliknet med svært høye og svært lave terskler, hvor en overskridelse av en av nevnte terskler forårsaker at pumpen blir stoppet, består kontrollene av strømmen trukket av motoren for kontroll av korrekt drift i tillegg av å:
- sammenlikne verdien av nevnte strøm med høye og lave terskler som varierer som en funksjon av motorens hastighet, - dersom en terskel blir overskredet, redusere hastigheten, og dersom terskelen fortsatt er overskredet, stoppe pumpen, - kontrollere stabiliteten av nevnte strøm, og dersom en ustabilitet blir oppdaget, redusere hastigheten til en forhåndsbestemt verdi, og dersom varigheten av ustabiliteten overskrider en forhåndsbestemt verdi, stoppe pumpen.
I henhold til en annen egenskap ved oppfinnelsen, under produksjonsforhold, blir den høye og lave terskelen som varierer som en funksjon av hastigheten beregnet ved å anvende følgende formler: Ihøy = INmin + y(V - Vmin) + AI dersom Vmin < V < Vmax Ilav = INmin + y(V - Vmin) - Al dersom Vmin < V < Vmax i hvilke: Ihøy representerer den høye terskelen for strømmen trukket av motoren,
Ilav representerer den lave terskelen for strømmen trukket av motoren,
V representerer hastigheten til den elektriske motoren,
INmin er en konstant som representerer minimum nominell verdi av strømmen trukket av motoren,
Vmin og Vmax representerer respektivt minimums- og maksimumsverdien av hastigheten til motoren bestemt av karakteristika av brønnen, av pumpen og av motoren,
y og Al er konstanter kalkulert for hver brønn ut fra motorens karakteristika.
I henhold til en annen egenskap ved oppfinnelsen, består kontrollene av produksjonen av brønnen i å ta som en produksjonsindikator i det minste en fysisk variabel som indikerer oljeutløpsstrømmen, og i å sammenlikne verdien av nevnte variabel med i det minste en forhåndsbestemt terskel, hvor terskelen anses å faktisk ha blitt overskredet når den er slik i en forhåndsbestemt varighet, og dersom terskelen er blitt overskredet, i å redusere hastigheten.
I henhold til en annen egenskap ved oppfinnelsen, blir den fysiske variabelen som indikerer oljeutløpsstrømmen, valgt fra gruppen bestående av en trykkforskjell skapt ved en restriksjon på oljeutløpet, ventileringsgasstrømmen, brønn-bunnstrykket oppstrøms pumpen, trykket oppstrøms oljeut-løpsstrupeventilen og oljeutløpstemperaturen.
I henhold til en annen egenskap, hvor brønnen er utstyrt med en sikkerhetsinnretning, består oppfinnelsen i å stenge oljeutløps- og gassventileringsstrupeventilene og i å stoppe motoren øyeblikkelig når sikkerhetsinnretningen trer i funksjon, for å styrke dens egne funksjoner.
Et annet formål med oppfinnelsen er en fremgangsmåte for drift av en olje- og gassproduksjonsbrønn aktivert av et pumpesystem, omfattende, anbragt på brønnbunnen, en nedsenket pumpe drevet av en elektrisk motor som trekker en kjent mengde strøm, der nevnte brønn ved sin topp omfatter en oljeutløpsstrupeventil og en gassventileringsstrupeventil, karakterisert ved at den etter en startfase består i samtidig utføring av følgende operasjoner:
- øke hastigheten til motoren opp til en forhåndsbestemt målverdi, - åpne oljeutløpsstrupeventilen opp til en verdi som blir beregnet som en funksjon av målverdien av motorhastigheten, - påvirke gassventileringsstrupeventilen for slik å opprettholde trykket oppstrøms nevnte strupeventil ved en verdi som blir beregnet som en funksjon av målverdien av motorhastigheten , - deretter kontrollere korrekt drift ved å utføre kontroller av strømmen trukket av motoren og av brønnproduksjonen, ved å benytte produksjonsindikatorer.
I henhold til en annen egenskap ved oppfinnelsen, under produksjonsforhold, blir åpningsgraden av oljeutløpsstrupe-ventilen, beregnet ved å anvende følgende formel:
Solje = a(V - Vmin) + Smin dersom Vmin < V < Vmax
i hvilken:
Solje representerer åpningsgraden av oljeutløpsstrupeventi-len
V representerer målverdien av hastigheten til den elektriske motoren
a er en konstant
Smin er en konstant som representerer oljeutløpsstrupeven-tilens minimum åpningsgrad,
Vmin og Vmax representerer respektivt den minste og den største hastigheten til motoren,
og der a, Smin, Vmin og Vmax blir bestemt av karakteristika av brønnen, av pumpen og av motoren.
I henhold til en annen egenskap ved oppfinnelsen, blir trykket oppstrøms av gassventileringsstrupeventilen beregnet ved å anvende følgende formel:
Pgass = P(V - Vmin) + Po dersom Vmin < V < Vmax
i hvilken:
Pgass representerer målverdien av trykket oppstrøms av gas svent i1eringsstrupeventi1en,
V representerer målverdien av hastigheten til den elektriske motoren,
P er en konstant
Po er en konstant
Vmin og Vmax representerer respektivt minimums- og maksimumshastighetene til motoren,
og der p, Vmin og Vmax blir bestemt av karakteristika av brønnen, av pumpen og av motoren.
I henhold til en annen egenskap ved oppfinnelsen, hvor strøm trukket av motoren blir sammenliknet med svært høye og svært lave terskler uavhengig av motorens hastighet, der pumpen blir stoppet ved en overskridelse av en av nevnte terskler, består kontrollene av strømmen trukket av den elektriske motoren for kontroll av korrekt drift i tillegg av å: - sammenlikne verdien av nevnte strøm med høye og lave terskler beregnet som en funksjon av motorens hastighet, - dersom en terskel overskrides, redusere hastigheten, og dersom terskelen fortsatt er oversteget, stoppe pumpen, - kontrollere stabiliteten til nevnte strøm,, og dersom en ustabilitet blir oppdaget, redusere hastigheten til en forhåndsbestemt verdi, og dersom varigheten av ustabiliteten overstiger en forhåndsbestemt verdi, stoppe pumpen.
I henhold til en annen egenskap ved oppfinnelsen, blir den høye og lave terskelen beregnet ved å anvende følgende formler: Ihøy = INmin + y(V - Vmin) + Al dersom Vmin < V < Vmax Ilav = INmin + y(V - Vmin) - Al dersom Vmin < V < Vmax i hvilke: Ihøy representerer den høye terskelen for strømmen trukket av motoren,
Ilav representerer den lave terskelen for strømmen trukket av motoren,
V representerer hastigheten til den elektriske motoren,
INmin er en konstant som representerer minimum nominell verdi av strømmen trukket av motoren,
Vmin og Vmax representerer respektivt minimums- og maksimumsverdien av hastigheten til motoren bestemt av karakteristika av brønnen, av pumpen og av motoren,
y og Al er konstanter kalkulert for hver brønn ut fra motorens karakteristika.
I henhold til en annen egenskap ved oppfinnelsen, består kontrollene av brønnproduksjonen i å ta som en produksjonsindikator i det minste en fysisk variabel som indikerer ol-jeutløpsstrømningen, og i å sammenlikne verdien av nevnte variabel med i det minste en forhåndsbestemt terskel, hvor terskelen blir betraktet som faktisk å ha blitt overskredet når den er slik i en forhåndsbestemt varighet, og dersom terskelen er blitt overskredet, i å redusere hastigheten.
I henhold til en annen egenskap ved oppfinnelsen, blir den fysiske variabelen som indikerer oljeutløpsstrømningen
valgt fra gruppen bestående av en trykkdifferanse skapt av en restriksjon på oljeutløpet, gassventileringsstrømningen, brønnbunnstrykket oppstrøms pumpen, trykket oppstrøms olje-utløpsstrupeventilen og oljeutløpsstrømningstemperaturen.
I henhold til en annen egenskap, med brønnen utstyrt med en sikkerhetsinnretning, består oppfinnelsen i å lukke oljeut-løps- og gassventileringsstrupeventilene og i å stoppe motoren øyeblikkelig når sikkerhetsinnretningen trer i funksjon, for å styrke dens egne funksjoner.
KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE
Figur 1 viser skjematisk en brønn for å produsere hydrokarboner i form av olje og gass, aktivert av et nedsenket pumpesystem. Figur 2 representerer verdien av den høye og lave terskelen for strømmen trukket av motoren som en funksjon av den hastighet . Figur 3 representerer åpningsgraden av oljeutløpsstrupeven-tilen som funksjon av motorhastigheten. Figur 4 representerer trykket oppstrøms av gassventileringsstrupeventilen som en funksjon av motorhastigheten. Figur 5 er et tidsdiagram for forsøk på å starte motoren.
DETALJERT BESKRIVELSE AV OPPFINNELSEN
Generelt blir fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen benyttet for drift av en hydrokarbonproduserende brønn aktivert av et pumpesystem.
Figur 1 representerer en hydrokarbonproduserende brønn, som omfatter:
- en rørformet produksjonskolonne 1 som forbinder brønnbun-nen 31, som befinner seg ved nivå for hydrokarbonreservoaret, med brønnhodet beliggende ved toppen, - et rør 2 konsentrisk med kolonnen 1 som fårer veggen av brønnen og som ved sin bunn har et antall åpninger 4 gjennom hvilke hydrokarbonene passerer fra reservoaret og inn i brønnbunnen 31, - et ringformet rom 3 bestemt av kolonnen 1 og røret 2 og via hvilket den overskytende frie gassen blir ventilert under brønnbunnens termodynamiske forhold, - en pumpe 5 nedsenket i hydrokarbonene inneholdt i brønn-bunnen 31, hvor utløpet av pumpen er forbundet med bunnen-den av produksjonskolonnen 1 med formål å heve hydrokarbonene, - en elektrisk motor 6 mekanisk forbundet med pumpen 5 og utstyrt med tilførselskontakter 13, - en frekvensomformer 10 med utgangskontakter 11, som er tilført kraft ved hjelp av en kabel 12 fra et elektrisk nettverk, som ikke er vist på figur 1, - en krafttilførselskabel 7 for den elektriske motoren 6 som forbinder utgangskontaktene 11 på frekvensomformeren 10 med krafttilførselskontaktene 13 på motoren 6, - en revers-rotasjonssensor 8 plassert på kabelen 7, og som ved en utgang leverer et elektrisk signal når pumpen 5 kjø-rer i motsatt retning av sin normale rotasjonsretning, - en strømsensor 9, som ved en utgang leverer et elektrisk signal som representerer strømmen trukket av motoren 6, - et oljeutløpsrør 14 forbundet med toppen av produksjonskolonnen 1, via hvilken den produserte oljen blir ledet mot en nedstrøms prosesseringsenhet ikke vist på figur 1, - en oljeutløpsstrupeventil 17 montert på røret 14 og med formål å regulere strømmen av den produserte olje, - en aktuator 18 som er mekanisk forbundet til strupeventilen 17 og som har en styreinngang, - en trykksensor 15 som føler trykket oppstrøms strupeventilen 17 og som ved en utgang leverer et elektrisk signal proporsjonalt med nevnte trykk, - en sensor 16 som indikerer oljestrømmen i røret 14, omfattende en blende satt inn i røret 14 og en sensor som må-ler differensialtrykket skapt over nevnte blende, - et gassventileringsrør 19 forbundet med toppen av det ringformede rom 3 via hvilket den overskytende produserte gassen blir sluppet ut, - en gassventileringsstrupeventil 22 montert på røret 19 og med formål å regulere strømmen av gass sluppet ut av røret 19, - en aktuator 23 mekanisk forbundet med strupeventilen 22 og som har en styreinngang, - en trykksensor 20 for å føle trykket oppstrøms av strupeventilen 22,
- en sensor 21 for måling av ventileringsgasstrømmen,
- en programmerbar styreenhet 24 som har et antall inngang-er 25a, 25b, 25c, 25d, 25e, 25f og 25g, respektivt tilkoblet utgangen 28 av frekvensomformeren 10 og til sensorene 9, 8, 21, 20, 16, 15 og et antall utganger 26a, 26b og 26c som respektivt er tilkoblet inngangen 27 av frekvensomformeren 10 og til styreinngangene av aktuatorene 18 og 23,
- dialogmidler 29 for operator/styreenhet 24.
Styreenheten 24 omfatter i tillegg, og dette er ikke vist i figur 1, en hukommelse forhåndslastet med et program og med data som er nødvendig for drift av brønnen, særskilt alle de forhåndsbestemte verdiene av reguleringsvariablene. Denne informasjonen blir lastet inn på forhånd av en operatør ved bruk av dialogmidlene 29 for operator/styreenheten og er modifiserbare under produksjonen ved bruk av de samme midlene 29.
Frekvensomformeren 10, som tilføres kraft fra det elektriske nettverket med en fast frekvens, leverer ved sin kraft-utgang 11 en elektrisk spenning ved en variabel frekvens som kan endres ved et signal påført til dens inngang 27. Den omfatter også en kretsbrytervender som tillater motoren 6 å bli koblet på og av, og hvor dette er styrbart ved å påføre et elektrisk signal til dens inngang 27, der nevnte signal blir sendt ut av utgangen 26a av styreenheten.
Frekvensomformeren 10 leverer ved sin egen utgang 28 et signal som representerer frekvensen av spenningen påført den elektriske motoren 6. Dette signalet påført inngangen 25a på styreenheten tillater sistnevnte å beregne hastigheten til motoren 6.
Ettersom hastigheten til den elektriske motoren 6 er pro-porsjonal med frekvensen av tilførselsspenningen, kan denne hastigheten bli styrt fra styreenheten 24 ved et signal levert av utgangen 26a tilkoblet inngangen 27 på omformeren 10.
Hydrokarbonproduksjonsbronnen omfatter også, og dette er ikke vist på figur 1, en sikringsinnretning forbundet ved en utgang til en inngang på styreenheten 24. Sikkerhetsinnretningen omfatter avstengningsventiler montert på produksjonskolonnen 1 og på det ringformede rommet 3 og er styr-bar av elektroniske moduler som utfører logiske funksjoner for å sikre brønnen.
Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen består, under en fase for oppstart av brønnen, dvs. å starte initiell produksjon eller restarte etter en stopp under produksjonen, i å kjøre ' følgende trinn:
- et forberedende trinn under hvilket styreenheten 24:
• fastsetter, ved bruk av en styrealgoritme, på basis av signalet levert av sensoren 20 som føler trykket oppstrøms gassventileringsstrupeventilen 22, en sty-reverdi for aktuatoren 23 for slik å bringe dette trykket til en forhåndsbestemt startverdi, • fastsetter, ved hjelp av en styrealgoritme, på basis av signalet levert av sensoren 15 som føler trykket oppstrøms oljeutløpsstrupeventilen 17, en verdi for å styre aktuatoren 18 for å bringe dette trykket til en forhåndsbestemt startverdi, • deretter leverer ved sin utgang 26b et signal for å styre aktuatoren 18 til å stenge oljeutløpsstrupe-ventilen 17, • etter dette, kontrollerer at, med ingen kraft påført den elektriske motoren 6, tilstanden til pumpen 5 er kompatibel med start, uten risiko for mekanisk forringelse, dvs. at pumpen 5 er stoppet eller kjører i sin normale omdreiningsretning, hvilket vil tillate
at hydrokarbonene som blir sugd inn fra brønnbunnen
blir levert oppover. Dersom den ikke er det, dersom pumpen 5 kjører i motsatt retning av sin normale omdreiningsretning under virkning av den naturlige sirkulasjonen av hydrokarboner, blir signalet levert fra sensoren 8 tolket av styreenheten som et forbud mot å starte motoren 6,
kontrollerer at tiden mellom to påfølgende forsøk på
start er større enn en forhåndsbestemt verdi Tl, for slik å forhindre overoppheting. For dette formål, etter start, setter styreenheten igang en tidsteller hvis innhold den sammenlikner, ved neste start, med verdien Tl forhåndsbestemt på basis av anbefalinger fra produsenten av motoren 6 og forholdene hvor den virker; der denne verdien blir lagret i hukommelse i form av et dataelement,
kontrollerer at etter at antall av n = 3 forsøk på
start i løpet av en tid T2 at n+1, dvs. det fjerde forsøket, ikke inntreffer før motoren 6 har hatt en tid T3 for å avkjøles. Tl, T2 og T3 er for-håndsbstemt ut ifra motorkarakteristika og er repre-sentert på tidsdiagrammet på figur 5.
- et start-av-produksjonen trinn under hvilket styreenheten 24: leverer ved utgang 26a et signal for gradvis å til-
føre kraft til motoren 6 inntil pumpen 5 kjører ved en forhåndsbestemt starthastighet,
kontrollerer etter en tid at trykket oppstrøms ol-jeutløpsstrupeventilen, målt ved bruk av trykk-sensoren 15, overskrider en forhåndsbestemt trykkstigningsterskei,
kontrollerer etter en tid at strømmen trukket av motoren 6 og målt av sensoren 9 overskrider en forhåndsbestemt terskel,
tillater pumpen 5 å fortsette å kjøre dersom disse to tersklene er overskredet, og ellers stoppe pumpen
5, og gir frekvensomformeren 10 en ordre til å stoppe, • gradvis øker åpningsgraden av oljeutløpsstrupeven-tilen 17, opp til en forhåndsbestemt verdi,
• venter en forhåndsbestemt stabiliseringstid,
• kontrollerer korrekt drift av brønnen ved samtidig å utføre kontroller av strømmen trukket av motoren 6 og av brønnproduksjonen ved bruk av en produksjonsindikator, • regulerer trykket oppstrøms gassventileringsstrupeventilen 22 til den forhåndsbestemte startverdien ved påvirkning av nevnte ventil.
I tillegg til kontrollene som vanligvis blir utført, som består i å sammenlikne strømmen trukket av motoren 6 med svært høye og svært lave terskelverdier uavhengig av motorens hastighet, der en overskridelse av en av nevnte terskler forårsaker at pumpen blir stoppet, sammenlikner styreenheten 24 nevnte strøm med en lav terskel.
Dersom terskelen overskrides, stopper styreenheten pumpen 5 ved å gi passende ordre til frekvensomformeren 10.
Styreenheten kontrollerer også stabiliteten av strømmen trukket av motoren 6, for å oppdage ustabiliteter. Denne kontrollen består i å forsikre at strømmen trukket av motoren 6 ikke overstiger høye og lave grenser et gitt antall ganger i løpet av en gitt tid. De forskjellige parametrene blir bestemt ved å ta i betraktning karakteristika til motoren 6 og til pumpen 5.
Dersom en ustabilitet blir oppdaget, stopper styreenheten pumpen 5 ved å gi passende ordre til hastighetsvariatoren 10.
For å utføre kontroller av brønnproduksjonen, sammenlikner styreenheten 24 oljeutløpsstrømningen målt av sensor 16 forbundet med inngang 25f på styreenheten, med en eksperi-mentelt bestemt terskelverdi. En terskel blir betraktet som faktisk å ha blitt overskredet når den er blitt overskredet kontinuerlig i en minimums tidslengde, slik at forbigående overskridelser som ikke indikerer uregelmessigheter, ikke blir tatt i betraktning. Dersom en terskel blir overskredet, gir frekvensomformeren en ordre til å stoppe pumpen 5.
Under en fase av restarting av brønnen, forblir derved ifølge oppfinnelsen ikke oljeutløpsstrupeventilen 17 luk-ket, ettersom dette ville føre til overoppheting og ødeleggelse av motoren.
Etter en fase av oppstarting av brønnen, utfører i henhold til oppfinnelsen styreenheten 24 følgende operasjoner samtidig: - leverer ved sin utgang 26a et signal for å øke frekvensen til omformeren 10, for slik å øke hastigheten til motoren 6 opp til en målverdi for hastigheten, forhåndsbestemt for å sikre den ønskede oljeproduk-sjonsstrøm. Denne strømmen kan fastsettes i form av en verdi innlastet i styreenheten 24 eller endres som en funksjon av driftsforhold for enheten for behandling av de produserte hydrokarbonene, som er plassert ned-strøms i brønnen, - leverer ved sin utgang 26b et signal for å styre aktuatoren 18 til å åpne oljeutløpsstrupeventilen 17 opp til en størrelse som er en funksjon av målverdien for hastigheten, beregnet ved å anvende følgende formel:
Solje = a(V - Vmin) + Smin dersom Vmin < V < Vmax
i hvilken:
Solje representerer åpningsgraden av oljestrupeventilen
V representerer målverdien av hastigheten til den elektriske motoren 6
a er en konstant
Smin er en konstant som representerer oljeutløpsstru-peventilens minimum åpningsgrad,
Vmin og Vmax representerer respektivt den minste og den største hastigheten til motoren,
og der a, Smin, Vmin og Vmax blir bestemt utifrå karakteristika av brønnen, av pumpen og av motoren.
Figur 3 viser, i form av kurven 44, verdien Solje som er åpningsgraden av oljeutløpsstrupeventilen 17, som en funksjon av målverdien for hastigheten V til motoren 6. - leverer ved sin utgang 26c et signal for å styre aktuatoren 23 for å holde trykket oppstrøms gassventileringsstrupeventilen 22 ved en verdi som er en funksjon av målverdien for hastigheten, beregnet ved å anvende følgende formel:
Pgass = P(V - Vmin) + Po dersom Vmin < V < Vmax
i hvilken:
Pgass representerer trykket oppstrøms gassventileringsstrupeventilen 22 og målt av sensoren 20,
V representerer målverdien for hastigheten til den elektriske motoren 6,
P er en negativ konstant
Po er en konstant
Vmin og Vmax representerer respektivt minimums- og maksimumshastighetene til motoren,
og der p, Po, Vmin og Vmax blir bestemt utifrå karakteristika av brønnen, av pumpen og av motoren.
Figur 4 viser, i form av kurven 45, verdien Pgass til trykket oppstrøms gassventileringsstrupeventilen 22 som en funksjon av målverdien for hastigheten til motoren 6. - kontrollerer korrekt drift av brønnen ved samtidig å utføre kontroller av strømmen trukket av motoren 6 og av brønnproduksjonen ved bruk av en produksjonsindikator .
For å utføre kontroller av strømmen trukket av den elektriske motoren 6, sammenlikner styreenheten verdien av nevnte strøm med høye og lave terskler som er en funksjon av hastigheten til motoren 6. Disse tersklene blir beregnet ved å anvende følgende formler: Ihøy = INmin + y(V - Vmin) + Al dersom Vmin < V < Vmax Ilav = INmin + y(V - Vmin) - Al dersom Vmin < V < Vmax
i hvilke:
Ihøy representerer den høye terskelen for strømmen trukket av motoren 6,
Ilav representerer den lave terskelen for strømmen trukket av motoren 6,
V representerer hastigheten til den elektriske motoren 6 kjent av styreenheten fra verdien av frekvensen til omformeren 10,
INmin er en konstant som representerer minimum nominell verdi av strømmen trukket av motoren 6,
Vmin og Vmax representerer respektivt minimums- og maksimumsverdien av hastigheten til motoren bestemt ut ifra karakteristika av brønnen, av pumpen 5 og av motoren 6,
y og Al er konstanter kalkulert for hver brønn, som tar i betraktning karakteristika av motoren 6 og dens faktiske avkjøling av de pumpede hydrokarbonene.
Figur 2 viser i form av kurver 40 og 41 respektivt, verdiene Ilav og Ihøy av de høye og lave tersklene til strømmen trukket av motoren 6 som en funksjon av hastigheten V til motoren. Intervallene 42 og 43 i variasjonen av I, representerer Al og -AI respektivt.
Dersom en terskel blir overskredet, reduserer styreenheten hastigheten til motoren 6 til en forhåndsbestemt verdi, og dersom terskelen fortsatt blir overskredet etter en forhåndsbestemt tidsperiode, stopper den pumpen 5 ved å gi en ordre til frekvensomformeren 10.
Styreenheten kontrollerer også stabiliteten til strømmen trukket av motoren 6 under fasen som etterfølger start, for slik å oppdage ustabiliteter som karakteriserer hurtige va-riasjoner i hydrokarbonstrømningsforholdene, som f.eks. skyldes nærvær av en for stor mengde gass ved pumpen, og som særlig kan føre til ødeleggelse av motoren 6 og av pumpen 5. Denne kontrollen består i å forsikre om at strømmen trukket av motoren 6 ikke overstiger en høy grense et gitt antall ganger i løpet av en gitt tid. Disse forskjellige parametrene blir bestemt ved å ta i betraktning karakteristika av motoren 6 og av pumpen 5.
Dersom en ustabilitet blir oppdaget, reduserer styreenheten hastigheten til motoren 6 til en forhåndsbestemt verdi, og dersom ustabiliteten fortsatt er tilstede, stopper pumpen 5, ved å gi passende ordre til frekvensomformeren 10.
For å utføre kontroller av brønnproduksjonen, sammenlikner styreenheten 24 oljeutløpsstrømningen målt av sensoren 16 forbundet med inngangen 25f på styreenheten, med forhåndsbestemte høye og lave terskelverdier. En overskridelse av en terskel blir ansett faktisk å ha inntruffet når den er kontinuerlig i en minimums tidslengde, slik at forbigående overskridelser som ikke indikerer uregelmessigheter, ikke blir tatt i betraktning. Dersom en terskel blir overskredet, reduserer styreenheten motorhastigheten og gir frekvensomformeren en ordre til å stoppe pumpen 5 dersom fei-len vedvarer.
Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen består også i koordiner-ing av driftsfunksjonene med brønnsikringsfunksjonene. Når sikringsinnretningen setter igang en rekke sikringsfunk-sjoner, leverer den samtidig et signal på en utgang forbundet med en inngang på styreenheten 24. Sistnevnte tolker dette signalet og sender ut ordrene for å lukke oljeutløps-strupeventilen og gassventileringsstrupeventilen, for å stoppe motoren 6, hvilket har den effekt å forsterke sik-ringsfunksjonene.
En annen fordel ved oppfinnelsen er at den beskytter pumpen mot overdreven stor eller overdreven forlenget åpning av oljeutløpsstrupeventilen, hvilket kan være uheldig for pum-pens karakteristika. Den tillater også pumpen å kjøre ved nærvær av fri gass, fordi ved sine funksjoner for aktiv overvåkning garanterer den for at brønnens driftsforhold er akseptable.
I henhold til fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, er motoren beskyttet mot forringelse av oppheting ved alle kjøre-tilstander, særlig ved lav hastighet under startfasene og under produksjonsstartfåsene, mens det på samme tid tilla-tes maksimum produksjon av hydrokarboner.
Oppfinnelsen gjør det også mulig å beskytte brønnutstyret, særlig motoren og pumpen, mot mekaniske og hydrauliske sjokk, takket være de samtidige funksjonene/påvirkningene på oljeutløps- og gassventileringsstrupeventilene og på motorhastigheten .
EKSEMPEL
Verdiene av parametrene benyttet for implementering av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen for drift av en produk-sjonsbrønn for hydrokarboner fra et reservoar som ligger på 650 meters dybde, der det statiske brønnbunnstrykket var 50 bar, vil bli gitt nedenfor som et eksempel. Denne brønnen, utstyrt med en rørformet produksjonskolonne med diameter på 114 mm omgitt av et konsentrisk rør med diameter på 244 mm, ble aktivert ved hjelp av et pumpesystem, omfattende en nedsenket 36-trinns pumpe drevet av en 200 kw elektrisk motor plassert i brønnbunnen.
Den elektriske strømtilførselen for motoren var tilveiebragt av en 360 kVA frekvensomformer som tillot et drifts-spenn på 1600 til 2700 m<3>/dag av pumpede hydrokarboner, og der frekvensen av den leverte strøm var mellom 47 og 61 Hz, hvilket tilsvarer en minimumshastighet på 2740 opm og en maksimumshastighet på 3560 opm.
Den nominelle strømmen trukket av motoren var 77 A ved 55 Hz ved en spenning på 2000 V.
Målhastigheten var lik maksimum motorhastighet.
Etter en restart som fulgte en produksjonsstans, under trinnet med forberedelse av startfasen, ble trykket opp-strøms den gassventilerende strupeventil bragt opp til 20 bar og trykket oppstrøms oljeutløpsstrupeventilen ble bragt opp til 17 bar.
Minimumstiden som skulle ventes mellom to etterfølgende forsøk på start, var 20 min.
Minimumstiden som skulle ventes etter tre startforsøk i lø-pet av en periode på 120 min, var 60 min.
Under start-av-produksjon-trinnet, korresponderte minimums-hastigheten nådd av motoren etter en gradvis påføring av kraft til denne, til en tilførselsfrekvens på 47 Hz, nemlig til 2740 opm.
Terskelen for trykkstigningen oppstrøms oljeutløpsstrupe-ventilen var 20 bar, og terskelen som strømmen trukket av motoren måtte ligge over, var 36 A.
Åpningsgraden av oljeutløpsstrupeventilen, oppnådd etter at den gradvis var blitt øket, var 70%.
Den lave terskelen med hvilken strømmen trukket av motoren ble sammenliknet, for å utføre kontrollen av nevnte strøm for å kunne kontrollere korrekt drift, var 36 A.
Stabiliteten av strømmen trukket av motoren ble kontrollert ved å forsikre seg om at verdien av nevnte strøm ikke mer enn fem ganger i løpet av ett minutt, overskred dens gjennomsnittsverdi beregnet over en tidsperiode på 60 sekunder, øket med 3 A.
Ettersom produksjonsindikatoren som ble valgt for kontroll av korrekt drift var en trykkdifferanse over en blende om-dannet til en oljestrømningshastighet, var terskelen med hvilken den ble sammenliknet 1000 m<3>/dag.
Trykket oppstrøms gassventileringsstrupeventilen ble regu-lert til forhåndsbestemt startverdi, nemlig 20 bar.
Etter startfasen ble motorhastigheten øket til en målverdi, som ble oppnådd ved å sette frekvensen av tilførselsstrøm-men til 61 Hz, nemlig 3560 opm.
Etter den samme tid ble oljeutløpsstrupeventilen åpnet til en verdi som ble beregnet som en funksjon av hastigheten, ved bruk av følgende formel:
Solje = a(V - Vmin) + Smin dersom Vmin < V < Vmax
i hvilken:
Solje representerer åpningsgraden av oljestrupeventilen
V representerer målverdien av hastigheten til den elektriske motoren
a er en konstant lik 0,036
Smin er en konstant lik 70%, som representerer oljeut-løpsstrupeventilens minimum åpningsgrad,
Vmin = 2740 opm og Vmax = 3560 opm, representerer respektivt den minste og den største hastigheten til motoren.
En verdi Solje = 100% ble derved oppnådd.
Stillingen til den gassventilerende strupeventil ble ju-stert for slik å holde trykket oppstrøms nevnte strupeventil ved en verdi beregnet i henhold til følgende formel som en funksjon av hastigheten til motoren:
Pgass = P(V - Vmin) + Po dersom Vmin < V < Vmax
i hvilken:
Pgass representerer trykket oppstrøms gassventileringsstrupeventilen,
V representerer målverdien for hastigheten til den elektriske motoren
(3 er en konstant lik -0,01
Po er en konstant lik 20 bar
Vmin = 2740 opm og Vmax = 3560 opm, representerer respektivt minimums- og maksimumshastigheten til motoren.
Tersklene for strømmen trukket av den elektriske motoren for å utføre kontroller av denne strømmen, ble beregnet ved å anvende følgende formler: Ihøy = INmin + y(V - Vmin) + Al dersom Vmin < V < Vmax
Ilav = INmin + y (V - Vmin) - AI dersom Vmin < V < Vmax i hvilke: Ihøy representerer den høye terskelen for strømmen trukket av motoren,
Ilav representerer den lave terskelen for strømmen trukket av motoren,
V representerer hastigheten til den elektriske motoren i opm,
INmin = 40 A representerer minimum nominell verdi av strøm-men trukket av motoren,
vmin = 2740 opm og Vmax = 3560 opm representerer respektivt minimums- og maksimumsverdien av hastigheten til motoren bestemt ut ifra karakteristika av brønnen, av pumpen og av motoren,
Y = 0,034 og Al = 4 A er konstanter som ble kalkulert for den aktuelle brønn og som tar i betraktning karakteristika av motoren og dens faktiske avkjøling av de pumpede hydrokarbonene .
Stabiliteten av strømmen trukket av motoren ble kontrollert ved å forsikre om at verdien av nevnte strøm ikke overskred mer enn fem ganger i ett minutt sin gjennomsnittsverdi beregnet over en tidsperiode på 60 sekunder, øket med 3 A, som i startfasen.
Da målhastigheten ble nådd, ble produksjonsindikatoren, om-formet til en oljestrømningshastighet, sammenliknet med tersklene på 2400 og 3000 m<3>/dag.
Verdien til hvilken hastigheten ble redusert i tilfellet av en overskridelse av en terskel for kontroll av korrekt drift, var lik verdien av den korresponderende hastigheten ved en frekvens av tilførselsstrømmen lik 47 Hz, nemlig 2740 opm.
Under og etter startfasen, var de svært høye og svært lave tersklene, uavhengige av hastigheten til motoren, henholds-vis lik 80 A og 36 A.
Claims (20)
1. Fremgangsmåte for drift av en olje- og gassproduksjonsbrønn aktivert av et pumpesystem, omfattende, anbragt på brønnbunnen, en nedsenket pumpe (5) drevet av en elektrisk motor (6) som trekker en kjent mengde med strøm, der nevnte brønn omfatter, ved sin topp, en oljeutløpsstrupeventil (17) og en gassventileringsstrupeventil (22),
karakterisert ved at den omfatter startfase som består av kjøring av følgende trinn: - et forberedende trinn som består av å: • påvirke gassventileringsstrupeventilen (22) for å bringe trykket oppstrøms nevnte strupeventil til en forhåndsbestemt startverdi, . påvirke oljeutløpsstrupeventilen (17) for å bringe trykket oppstrøms nevnte strupeventil til en forhåndsbestemt startverdi, . gjenstenge oljeutløpsstrupeventilen (17), • kontrollere, med ingen kraft tilført den elektriske motoren (6), at tilstanden til pumpen (5) er forenlig med starting, - et produksjonsstart-trinn som består av å: • gradvis tilføre kraft til motoren (6) inntil pumpen (5) kjører på en forhåndsbestemt minimumshastighet, . kontrollere, etter en tid, at trykket oppstrøms av oljeutløpsstrupeventilen (17) har overskredet en forhåndsbestemt trykkstigningsterskel, . kontrollere, etter en tid, at strømmen trukket av den elektriske motoren (6) har overskredet én forhåndsbestemt terskel, • la pumpen (5) kjøre dersom disse to tersklene er blitt overskredet, og ved andre tilstander stoppe pumpen (5), • gradvis øke åpningsgraden av
oljeutløpsstrupeventilen (17), opp til en forhåndsbestemt verdi, . vente en forhåndsbestemt stabiliseringstid, . kontrollere korrekt drift ved samtidig å gjøre kontroller på strømmen trukket av motoren (6) og på brønnproduksjonen ved å bruke i det minste en pro-duksjons indikator , • regulere trykket oppstrøms
gassventileringsstrupeventilen (22) til den forhåndsbestemte startverdien.
2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,
karakterisert ved at samsvaret av tilstanden til pumpen (5) med oppstart, omfatter følgende kontroller: - at pumpen (5), som roterer og er utstyrt med en rota-sjonsretnings-sensor (8), ikke kjører i motsatt retning av sin normale rotasjonsretning, - at tiden mellom to etterfølgende forsøk på start overskrider en forhåndsbestemt verdi (Tl), - at etter et forhåndsbestemt antall (n) startforsøk i løp-et av en forhåndsbestemt tid (T2), det neste forsøket ikke inntreffer før en forhåndsbestemt tid (T3) har forløpt.
3. Fremgangsmåte ifølge krav 1,
karakterisert ved at hvor strømmen trukket av motoren (6) blir sammenliknet med svært høye og svært lave terskler uavhengig av motorens (6) hastighet, forårsaker en overskridelse av en av de nevnte terskler at pumpen (5) blir stoppet, og hvor kontrollene av strømmen trukket av den elektriske motoren (6) for å kontrollere korrekt drift, i tillegg består av å: - sammenlikne verdien av nevnte strøm med en lav terskel, og, dersom terskelen er blitt overskredet og dersom tiden den har vært overskredet overstiger en forhåndsbestemt verdi, stoppe pumpen (5), - etter en forhåndsbestemt tid, kontrollere stabiliteten av den nevnte strøm, og, dersom en ustabilitet blir oppdaget og dersom varigheten av ustabiliteten overstiger en forhåndsbestemt verdi, stoppe pumpen (5).
4. Fremgangsmåte ifølge krav 1,
karakterisert ved at kontrollene av produksjonen til brønnen består i å ta som en produksjonsindikator i det minste en fysisk variabel som indikerer oljeutløpsstrømmen, og i å sammenlikne verdien av nevnte variabel med en forhåndsbestemt terskel, hvor terskelen anses å ha blitt overskredet når den er slik kontinuerlig i en forhåndsbestemt varighet, og dersom terskelen er blitt overskredet, i å stoppe pumpen (5).
5. Fremgangsmåte ifølge kravene 1 til 4, karakterisert ved at etter startfasen, under produksjonsforhold, består den i å samtidig utføre følgende operasjoner: - øke hastigheten til motoren (6) opp til en forhåndsbestemt målverdi, - åpne oljestrupeventilen opp til en verdi som blir beregnet som en funksjon av målverdien av motorhastigheten, - påvirke gassventileringsstrupeventilen (22) for slik å opprettholde trykket oppstrøms av nevnte strupeventil ved en verdi som blir beregnet som en funksjon av målverdien av motorhast igheten, - deretter kontrollere korrekt drift ved å utføre kontroller av strømmen trukket av motoren (6) og av brønnproduk-sjonen, ved bruk av produksjonsindikatorer.
6. Fremgangsmåte ifølge krav 5,
karakterisert ved at åpningsgraden av oljeutløpsstrupeventilen, blir beregnet ved å anvende følg-ende formel: Solje = <x(V - Vmin) + Smin dersom Vmin < V < Vmax i hvilken:
Solje representerer åpningsgraden av oljeutløpsstrupeven-tilen (17)
V representerer målverdien av hastigheten til den elektriske motoren (6)
a er en konstant
Smin er en konstant som representerer oljeutløpsstrupeventilens minimum åpningsgrad (17) Vmin og Vmax representerer respektivt den minste og den største hastigheten til motoren (6),
og der a, Smin, Vmin og Vmax blir bestemt av karakteristika av brønnen, av pumpen (5) og av motoren (6).
7. Fremgangsmåte ifølge krav 5,
karakterisert ved at trykket oppstrøms gassventileringsstrupeventilen (22) blir beregnet ved å anvende følgende formel: Pgass = P(V - Vmin) + Po dersom Vmin < V < Vmax i hvilken:
Pgass representerer målverdien av trykket oppstrøms av gassventileringsstrupeventilen (22),
V representerer målverdien av hastigheten til den elektriske motoren (6)
P er en konstant
Po er en konstant
Vmin og Vmax representerer respektivt minimums- og maksimumshastighetene til motoren (6),
og der p, Vmin og Vmax blir bestemt av karakteristika av brønnen, av pumpen (5) og av motoren (6).
8. Fremgangsmåte ifølge krav 5,
karakterisert ved at hvor strømmen trukket av motoren (6) blir sammenliknet med svært høye og svært lave terskler, hvor en overskridelse av en av nevnte terskler forårsaker at pumpen (5) blir stoppet, består kontrollene av strømmen trukket av motoren (6) for kontroll av korrekt drift i tillegg av å: - sammenlikne verdien av nevnte strøm med høye og lave terskler som varierer som en funksjon av motorens (6) hastighet, - dersom en terskel blir overskredet, redusere hastigheten, og dersom terskelen fortsatt er overskredet, stoppe pumpen (5) , - kontrollere stabiliteten av nevnte strøm, og dersom en ustabilitet blir oppdaget, redusere hastigheten til en forhåndsbestemt verdi, og dersom varigheten av ustabiliteten overskrider en forhåndsbestemt verdi, stoppe pumpen (5).
9. Fremgangsmåte ifølge krav 8,
karakterisert ved at de høye og lave tersklene som varierer som en funksjon av hastigheten, blir beregnet ved å anvende følgende formler: Ihøy = INmin + y(V - Vmin) + Al dersom Vmin < V < Vmax Ilav = INmin + y(V - Vmin) - Al dersom Vmin < V < Vmax i hvilke:
Ihøy representerer den høye terskelen for strømmen trukket av motoren (6),
Ilav representerer den lave terskelen for strømmen trukket av motoren (6),
V representerer hastigheten til den elektriske motoren (6), INmin er en konstant som representerer minimum nominell verdi av strømmen trukket av motoren (6),
Vmin og Vmax representerer respektivt minimums- og maksimumsverdien av hastigheten til motoren (6) bestemt av karakteristika av brønnen, av pumpen (5) og av motoren (6), og der
y og AI er konstanter kalkulert for hver brønn ut fra motorens karakteristika.
10. Fremgangsmåte ifølge krav 5,
karakterisert ved at kontrollene av produksjonen av brønnen består i å ta som en produksjonsindikator i det minste en fysisk variabel som indikerer oljeutløpsstrømmen, og i å sammenlikne verdien av nevnte variabel med i det minste en forhåndsbestemt terskel, hvor terskelen anses å faktisk ha blitt overskredet når den er slik i en forhåndsbestemt varighet, og dersom terskelen er blitt overskredet, i å redusere hastigheten.
11. Fremgangsmåte ifølge krav 4 eller 10, karakterisert ved at den fysiske variabelen som indikerer oljeutløpsstrømmen, blir valgt fra gruppen bestående av en trykkforskjell skapt ved en restriksjon på olje-utløpet, ventileringsgasstrømmen, brønnbunnstrykket opp-strøms pumpen (5), trykket oppstrøms oljeutløpsstrupe-ventilen (17) og oljeutløpstemperaturen.
12. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 11,
karakterisert ved at hvor brønnen er utstyrt med en sikkerhetsinnretning, består fremgangsmåten i å stenge oljeutløps- og gassventileringsstrupeventilene (17 og 22) og i å stoppe motoren (6) øyeblikkelig når sikkerhetsinnretningen trer i funksjon.
13. Fremgangsmåte for drift av en olje- og gassproduk-sjonsbrønn aktivert av et pumpesystem, omfattende, anbragt på brønnbunnen, en nedsenket pumpe (5) drevet av en elektrisk motor (6) som trekker en kjent mengde strøm, der nevnte brønn ved sin topp omfatter en oljeutløpsstrupe-ventil (17) og en gassventileringsstrupeventil (22), karakterisert ved at etter en startfase består den i å samtidig utføre følgende operasjoner: - øke hastigheten til motoren (6) opp til en forhåndsbestemt målverdi, - åpne oljeutløpsstrupeventilen (17) opp til en verdi som blir beregnet som en funksjon av målverdien av motorhastigheten, - påvirke gassventileringsstrupeventilen (22) for slik å opprettholde trykket oppstrøms nevnte strupeventil ved en verdi som blir beregnet som en funksjon av målverdien av motorhastigheten, - deretter kontrollere korrekt drift ved å utføre kontroller av strømmen trukket av motoren (6) og av brønnproduk-sjonen, ved å benytte produksjonsindikatorer.
14. Fremgangsmåte ifølge krav 13,
karakterisert ved at åpningsgraden av oljeutløpsstrupeventilen blir beregnet ved å anvende følg-ende formel: Solje = a(V - Vmin) + Smin dersom Vmin < V < Vmax i hvilken:
Solje representerer åpningsgraden av oljeutløpsstrupe-ventilen (17)
V representerer målverdien av hastigheten til den elektriske motoren (6)
a er en konstant
Smin er en konstant som representerer minimumsåpningsgraden av oljeutløpsstrupeventilen (17),
Vmin og Vmax representerer respektivt den minste og den største hastigheten til motoren (6),
og der a, Smin, Vmin og Vmax blir bestemt av karakteristika av brønnen, av pumpen (5) og av motoren (6).
15. Fremgangsmåte ifølge krav 13,
karakterisert ved at trykket oppstrøms av gassventileringsstrupeventilen blir beregnet ved å anvende følg-ende formel: Pgass = P(V - Vmin) + Po dersom Vmin < V < Vmax i hvilken:
Pgass representerer målverdien av trykket oppstrøms av gassventileringsstrupeventilen (22),
V representerer målverdien av hastigheten til den elektriske motoren (6),
J3 er en konstant
Po er en konstant
Vmin og Vmax representerer respektivt minimums- og maksimumshastighetene til motoren (6),
og der p, Vmin og Vmax blir bestemt av karakteristika av brønnen, av pumpen (5) og av motoren (6).
16. Fremgangsmåte ifølge krav 13,
karakterisert ved at hvor strøm trukket av motoren blir sammenliknet med svært høye og svært lave terskler uavhengig av motorens (6) hastighet, der pumpen blir stoppet ved en overskridelse av en av nevnte terskler, består kontrollene av strømmen trukket av den elektriske motoren (6) for kontroll av korrekt drift i tillegg av å: - sammenlikne verdien av nevnte strøm med høye og lave terskler beregnet som en funksjon av motorens (6) hastighet, - dersom en terskel overskrides, redusere hastigheten, og dersom terskelen fortsatt er oversteget, stoppe pumpen (5), - kontrollere stabiliteten til nevnte strøm,, og dersom en ustabilitet blir oppdaget, redusere hastigheten til en forhåndsbestemt verdi, og dersom varigheten av ustabiliteten overstiger en forhåndsbestemt verdi, stoppe pumpen (5).
17. Fremgangsmåte ifølge krav 16,
karakterisert ved at den høye og lave terskelen blir beregnet ved å anvende følgende formler: Ihøy = INmin + y(V - Vmin) + Al dersom Vmin < V < Vmax Ilav = INmin + y(V - Vmin) - Al dersom Vmin < V < Vmax i hvilke:
Ihøy representerer den høye terskelen for strømmen trukket av motoren (6),
Ilav representerer den lave terskelen for strømmen trukket av motoren (6),
V representerer hastigheten til den elektriske motoren (6), INmin er en konstant som representerer minimum nominell verdi av strømmen trukket av motoren (6),
Vmin og Vmax representerer respektivt minimums- og maksimumsverdien av hastigheten til motoren (6) bestemt av karakteristika av brønnen, av pumpen (5) og av motoren (6), der
y og Al er konstanter kalkulert for hver brønn ut fra motorens karakteristika.
18. Fremgangsmåte ifølge krav 13,
karakterisert ved at kontrollene av brønnproduk-sjonen består i å ta som en produksjonsindikator i det minste en fysisk variabel som indikerer oljeutløpsstrøm-ningen, og i å sammenlikne verdien av nevnte variabel med i det minste en forhåndsbestemt terskel, hvor terskelen blir betraktet som faktisk å ha blitt overskredet når den er slik i en forhåndsbestemt varighet, og dersom terskelen er blitt overskredet, i å redusere hastigheten.
19. Fremgangsmåte ifølge krav 18,
karakterisert ved at den fysiske variabelen som indikerer oljeutløpsstrømningen blir valgt fra gruppen bestående av en trykkdifferanse skapt av en restriksjon på oljeutløpet, gassventileringsstrømningen, brønnbunnstrykket oppstrøms pumpen (5), trykket oppstrøms oljeutløpsstrupe-ventilen (17) og oljeutløpstemperaturen.
20. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 13 til 19, karakterisert ved at med brønnen utstyrt med en sikkerhetsinnretning, består fremgangsmåten i å lukke oljeutløps- og gassventileringsstrupeventilene (17 og 22) og i å stoppe motoren (6) øyeblikkelig når sikkerhetsinnretningen trer i funksjon.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR9801782A FR2775018B1 (fr) | 1998-02-13 | 1998-02-13 | Methode de conduite d'un puits de production d'huile et de gaz active par un systeme de pompage |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO990596D0 NO990596D0 (no) | 1999-02-09 |
NO990596L NO990596L (no) | 1999-08-16 |
NO320870B1 true NO320870B1 (no) | 2006-02-06 |
Family
ID=9522969
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO19990596A NO320870B1 (no) | 1998-02-13 | 1999-02-09 | Fremgangsmate for drift av en olje- og gassproduksjonsbronn aktivisert av et pumpesystem |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6119781A (no) |
BR (1) | BR9900643A (no) |
CA (1) | CA2260333C (no) |
FR (1) | FR2775018B1 (no) |
GB (1) | GB2334275B (no) |
NO (1) | NO320870B1 (no) |
OA (1) | OA11102A (no) |
RU (1) | RU2216632C2 (no) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NO20072954A (no) * | 2007-06-11 | 2008-07-07 | Shore Tec Consult As | Gassdrevet pumpeanordning og fremgangsmåte for pumping av en væske i en brønn |
Families Citing this family (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2783558B1 (fr) * | 1998-09-21 | 2000-10-20 | Elf Exploration Prod | Methode de conduite d'un puits de production d'hydrocarbures de type eruptif |
NO992947D0 (no) * | 1999-06-16 | 1999-06-16 | Jon Kore Heggholmen | Metode og sammenstilling av komponenter for Õ utvinne mer olje og gass fra olje/gass reservoarer |
US6937923B1 (en) | 2000-11-01 | 2005-08-30 | Weatherford/Lamb, Inc. | Controller system for downhole applications |
US7011152B2 (en) | 2002-02-11 | 2006-03-14 | Vetco Aibel As | Integrated subsea power pack for drilling and production |
GB2387977B (en) * | 2002-04-17 | 2005-04-13 | Abb Offshore Systems Ltd | Control of hydrocarbon wells |
FR2840952A1 (fr) * | 2002-06-13 | 2003-12-19 | Schlumberger Services Petrol | Installation d'extraction d'hydrocarbures pour puits de forage |
US20080154510A1 (en) * | 2006-12-21 | 2008-06-26 | Chevron U.S.A. Inc. | Method and system for automated choke control on a hydrocarbon producing well |
US20080203734A1 (en) * | 2007-02-22 | 2008-08-28 | Mark Francis Grimes | Wellbore rig generator engine power control |
GB2450157B (en) * | 2007-06-15 | 2011-12-21 | Baker Hughes Inc | System for determining an initial direction of rotation of an electrical submersible pump |
FR2925569B1 (fr) * | 2007-12-20 | 2010-01-22 | Total Sa | Procede de conduite d'un puits de production d'hydrocarbures |
US8155942B2 (en) * | 2008-02-21 | 2012-04-10 | Chevron U.S.A. Inc. | System and method for efficient well placement optimization |
FR2944828B1 (fr) * | 2009-04-23 | 2012-08-17 | Total Sa | Procede d'extraction d'hydrocarbures d'un reservoir et une installation d'extraction d'hydrocarbures |
US8400093B2 (en) * | 2009-08-27 | 2013-03-19 | Baker Hughes Incorporated | Device, computer program product and computer-implemented method for backspin detection in an electrical submersible pump assembly |
CN102787829B (zh) * | 2011-05-20 | 2015-03-25 | 大港油田集团有限责任公司 | 压裂与无泵采油一体化工艺管柱及其作业方法 |
CN102747987A (zh) * | 2012-07-04 | 2012-10-24 | 刘庆敏 | 套管气收集装置及方法 |
US9528355B2 (en) * | 2013-03-14 | 2016-12-27 | Unico, Inc. | Enhanced oil production using control of well casing gas pressure |
CA2944635A1 (en) | 2014-04-03 | 2015-10-08 | Schlumberger Canada Limited | State estimation and run life prediction for pumping system |
CN105952420A (zh) * | 2016-05-27 | 2016-09-21 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种油气井的防砂方法 |
US10865635B2 (en) | 2017-03-14 | 2020-12-15 | Baker Hughes Oilfield Operations, Llc | Method of controlling a gas vent system for horizontal wells |
US10947821B2 (en) * | 2017-08-23 | 2021-03-16 | Robert J. Berland | Oil and gas production well control system and method |
US11649705B2 (en) * | 2017-08-23 | 2023-05-16 | Robert J Berland | Oil and gas well carbon capture system and method |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US34111A (en) * | 1862-01-07 | Improvement in printing-presses | ||
US4989671A (en) * | 1985-07-24 | 1991-02-05 | Multi Products Company | Gas and oil well controller |
US4676313A (en) * | 1985-10-30 | 1987-06-30 | Rinaldi Roger E | Controlled reservoir production |
US4798247A (en) * | 1987-07-15 | 1989-01-17 | Otis Engineering Corporation | Solenoid operated safety valve and submersible pump system |
US5193985A (en) * | 1990-01-10 | 1993-03-16 | Uniflo Oilcorp, Ltd. | Pump control system for a downhole motor-pump assembly and method of using same |
US6006832A (en) * | 1995-02-09 | 1999-12-28 | Baker Hughes Incorporated | Method and system for monitoring and controlling production and injection wells having permanent downhole formation evaluation sensors |
FR2730767B1 (fr) * | 1995-02-21 | 1997-04-18 | Inst Francais Du Petrole | Procede et dispositif de regulation d'un ensemble de pompage polyphasique |
US5634522A (en) * | 1996-05-31 | 1997-06-03 | Hershberger; Michael D. | Liquid level detection for artificial lift system control |
US5823262A (en) * | 1996-04-10 | 1998-10-20 | Micro Motion, Inc. | Coriolis pump-off controller |
US5819848A (en) * | 1996-08-14 | 1998-10-13 | Pro Cav Technology, L.L.C. | Flow responsive time delay pump motor cut-off logic |
US5941305A (en) * | 1998-01-29 | 1999-08-24 | Patton Enterprises, Inc. | Real-time pump optimization system |
US5967234A (en) * | 1998-05-02 | 1999-10-19 | Petroenergy Llc | Method of and device for production of hydrocarbons |
-
1998
- 1998-02-13 FR FR9801782A patent/FR2775018B1/fr not_active Expired - Lifetime
-
1999
- 1999-02-04 US US09/244,047 patent/US6119781A/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-02-09 NO NO19990596A patent/NO320870B1/no not_active IP Right Cessation
- 1999-02-09 GB GB9902741A patent/GB2334275B/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-02-12 BR BR9900643-0A patent/BR9900643A/pt not_active IP Right Cessation
- 1999-02-12 CA CA002260333A patent/CA2260333C/fr not_active Expired - Lifetime
- 1999-02-12 OA OA9900030A patent/OA11102A/fr unknown
- 1999-02-12 RU RU99102971/06A patent/RU2216632C2/ru active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NO20072954A (no) * | 2007-06-11 | 2008-07-07 | Shore Tec Consult As | Gassdrevet pumpeanordning og fremgangsmåte for pumping av en væske i en brønn |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB2334275A (en) | 1999-08-18 |
FR2775018B1 (fr) | 2000-03-24 |
CA2260333A1 (fr) | 1999-08-13 |
US6119781A (en) | 2000-09-19 |
GB9902741D0 (en) | 1999-03-31 |
GB2334275B (en) | 2002-10-23 |
CA2260333C (fr) | 2006-09-12 |
BR9900643A (pt) | 2000-09-12 |
RU2216632C2 (ru) | 2003-11-20 |
NO990596D0 (no) | 1999-02-09 |
NO990596L (no) | 1999-08-16 |
OA11102A (fr) | 2003-03-17 |
FR2775018A1 (fr) | 1999-08-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
NO320870B1 (no) | Fremgangsmate for drift av en olje- og gassproduksjonsbronn aktivisert av et pumpesystem | |
US8774972B2 (en) | Intelligent pump system | |
WO2018179789A1 (ja) | 気体圧縮機 | |
GB2376534A (en) | Centrifugal pump with low through-flow protection means | |
JP2010133554A (ja) | 油圧システム及びこれを備えた風力発電装置 | |
NO328233B1 (no) | Fremgangsmate ved styring av en hydrokarbonproduksjonsbronn aktivert ved injeksjon av gass | |
EP0945589B1 (fr) | Méthode de conduite d'une installation de production d'hydrocarbures | |
RU99102971A (ru) | Способ эксплуатации скважины, осуществляющей добычу нефти и газа, активированную системой подкачки | |
US20240084739A1 (en) | Multi-speed turbine reduction gearbox system and method | |
GB2334284A (en) | Submersible downhole pumping system | |
NO328225B1 (no) | Fremgangsmate ved styring av en "brusende" hydrokarbonproduksjonsbronn | |
PH12018000262A1 (en) | Extraction control method for steam turbine generator and control device for the steam turbine generator | |
CN106015132B (zh) | 工程机械的液压泵控制装置及控制方法以及包括其的工程机械 | |
KR100908385B1 (ko) | 인버터 부스터 펌프 시스템 및 이를 이용한 캐비테이션 검출 방법 | |
JP7058559B2 (ja) | 廃棄物焼却装置および焼却炉内圧力制御方法 | |
KR100838859B1 (ko) | 히터의 파워조절방법 | |
JP2008214047A (ja) | バケットの駆動装置 | |
JP3849734B2 (ja) | 浄水池、配水池の水位を考慮した配水制御方法 | |
CN117545558A (zh) | 电子控制液压沉降式离心机 | |
KR100351283B1 (ko) | 유압 엘리베이터의 유온 제어방법 | |
CN114094898A (zh) | 倒旋电机控制 | |
JPH0240886B2 (no) | ||
KR100335982B1 (ko) | 유압 엘리베이터의 압력 보정방법 | |
JPS5825841B2 (ja) | 蒸気タ−ビン制御装置 | |
KR19980060908A (ko) | 부스터 장치 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MK1K | Patent expired |