NO328893B1 - Fremgangsmate og innretning for a optimalisere produksjonen fra en gassbronn - Google Patents

Abstract

En fremgangsmåte for å optimalisere produksjonen fra en gassløftingsbrønn omfatter de følgende trinn: å oppnå en statistisk modell av produksjonsoppførselen for den nevnte gassløftingsbrønn, hvor produksjonsoppførselen omfatter kjente mønstre for minst en produksjonskarakteristikk og tilsvarende operasjonsparametere; å operere gassløftingsbrønnen ved første operasjonsparametere; å oppnå en sanntidsverdi av produksjonskarakteristikker fra gassløftings- brønnen ved de første operasjonsparametere; å sammenligne sanntidsverdien for produksjonskarakteristikkene med modellen for å bestemme hvorvidt et kjent mønster er detektert; og hvis et kjent mønster er detektert, å justere operasjonsparametrene til de tilsvarende operasjonsparametere. En innretning er også frembrakt.

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte og en innretning for å forbedre produksjonen fra en oljebrønn, mer spesielt, for å forbedre produksjonen fra en gassløftingsoljebrønn.

Som er vel kjent i teknikken, blir gassløftingsteknikk benyttet i oljebrønner som har vanskeligheter med å produsere tilfredsstillende nivå av fluida basert på naturlig formasjonstrykk. Slike brønner har typisk et formasjonstrykk som ikke er tilstrekkelig til å drive fluid med akseptabelt volum til overflaten.

Gassløftingsteknikken omfatter injisering av gass inn i foringsrøret i en oljebrønn gjennom en eller flere ventiler, typisk plassert ved forskjellige høyder langs brønnen. Avhengig av den teknikken som blir brukt, kan gassen bli injisert i hovedsak kontinuerlig inn i søylen av fluid i brønnen, og dermed lette denne søylen av fluid for å øke volumet av produksjon som kan oppnås med naturlig formasjonstrykk. Alternativt, kan gass injiseres avbrutt i en gjentatt eller syklisk prosess for å produsere suksessive støt av fluid ved brønnhodet.

Skjønt gassløftteknikken gir utmerkede resultater for visse typer av oljebrønner, er hver brønn forskjellig når det gjelder formasjonstrykk nede i borehullet, temperatur nede i borehullet, dybden til den produserende formasjon, geotermisk gradient som møtes langs den vertikale høyde av brønnen, og mange andre faktorer. Bestemmelse av de optimale operasjonsparametere for en gassløftteknikk er således en tidkrevende prøve og feile prosess som kan kreve betydelig overvåkning, og fremdeles gi mindre enn ideell produksjon.

US 4 267 885 beskriver en metode for å optimalisere produksjon i en kontinuerlig eller avbrutt gassløftbrønn, som gjennom prøving og feiling, øker og/eller reduserer volumet av gass som injiseres mens man overvåker temperaturen av fluidet som produseres på overflaten. Ifølge denne metode, blir gassinjeksjonen øket og/eller redusert etter ønske, for å gi en maksimum mulig fluidtemperatur ved overflaten. For avbrutt produksjon, er det beskrevet en lignende fremgangsmåte hvor volumet av produksjon blir overvåket per gassinjeksjonssyklus i et forsøk på å bestemme det gassinjeksjonsvolum som vil gi maksimum mulig fluidtemperatur på overflaten. I begge tilfeller, blir en kontinuerlig prøve og feile metode brukt til å forbedre gassinjeksjonsvolumene, og venting for å se virkningen av slike endringer på overflaten. US 4 267 885 er således en prøve og feile metode, og har de forventede ulemper for en slik metode.

I lys av det ovenstående, er det klart at det gjenstår et behov for en fordelaktig fremgangsmåte og innretning for å forbedre produksjonen fra en gassløftingsbrønn.

Det er derfor det primære mål for den foreliggende oppfinnelse å frembringe en fremgangsmåte for å optimalisere produksjonen fra en gassløftingsbrønn.

Et videre mål for den foreliggende oppfinnelse er å frembringe en innretning for å optimalisere produksjon fra en gassløftingsbrønn. Enda et videre mål for oppfinnelsen er å frembringe en fremgangsmåte og en innretning som lett kan tilpasses de vidt varierende forhold man møter ved forskjellige gassløftingsbrønner.

Enda et mål for den foreliggende oppfinnelse er å frembringe en fremgangsmåte og en innretning som lærer brønnens oppførsel for det spesifikke forhold av en spesiell brønn, og som styrer gassinjeksjonen og produksjonen fra brønnen basert på mønster-gjenkjennelse og tidligere oppførsel av brønnen for vesentlig å redusere og/eller fullstendig å unngå behovet for forlenget eller kontinuerlig prøve- og feile-operasjon.

Andre mål og fordeler for den foreliggende oppfinnelse vil fremkomme nedenfor.

Ifølge den foreliggende oppfinnelse, har de foregående mål og fordeler lett blitt oppnådd.

Ifølge oppfinnelsen, er det frembrakt en fremgangsmåte for å optimalisere produksjon fra en gassløftingsbrønn, kjennetegnet ved å oppnå en statistisk modell av produksjonsoppførselen for en gassløftingsbrønn, hvor produksjonsoppførselen omfatter kjente mønstre av minst en produksjonskarakteristikk og tilsvarende operasjonsparametere; å operere av gassløftingsbrønnen ved første operasjonsparametere; å oppnå en sanntids verdi for temperaturen fra gassløftingsbrønnen ved de første operasjonsparametere; å sammenligne sanntidsverdien for temperaturen med den nevnte modell for å bestemme hvorvidt et kjent mønster er detektert; og hvis et kjent mønster er detektert, å justere operasjonsparameterne til de tilsvarende operasjonsparametere.

Videre ifølge den foreliggende oppfinnelse, er det frembrakt en innretning for å optimalisere produksjon fra en gassløftingsbrønn, som er kjennetegnet ved at den omfatter en anordning for lagring av en statistisk modell av produksjonsoppførsel, hvor produksjonsoppførelsen omfatter kjente mønstre og omfattende minst en produksjonskarakteristikk og tilsvarende operasjonsparametere; en anordning for å oppnå sanntidsverdi for produksjonskarakteristikken fra gassløftingsbrønnen ved første operasjonsparametere; en anordning forbundet med den nevnte anordning for lagring og den nevnte anordning for å oppnå, for sammenligning av sanntidsverdien av produksjonskarakteristikken med modellen for å bestemme hvorvidt et kjent mønster er detektert; og en anordning for å justere operasjonsparametere til de tilsvarende operasjonsparametere når et kjent mønster er detektert.

I det følgende er en detaljert beskrivelse av foretrukne utførelser av den foreliggende oppfinnelse med henvisning til tegningene, hvor figur 1 viser skjematisk en fremgangsmåte og en innretning ifølge den foreliggende oppfinnelse; og figur 2 er en skjematisk illustrasjon av installasjonen, diagnostiske og operasjonsfaser av den foreliggende oppfinnelse.

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte og en innretning for å optimalisere produksjon fra en gassløftingsbrønn, mer spesielt, for å optimalisere oljeproduksjon fra en oljebrønn som blir produsert ved bruk av kontinuerlig eller avbrutt gassløfteteknikker. Fremgangsmåten og innretningen ifølge den foreliggende oppfinnelse opererer fordelaktig ved konstruksjon av en statistisk modell av en brønnoppførsel for en brønn basert på oppsamlede sanntidsdata fra brønnen, som så blir brukt ifølge den foreliggende oppfinnelse til å diktere optimaliserte operasjonsparametere tilpasset spesielt for den brønnen for å optimalisere og/eller totalt eliminere behovet for kontinuerlig prøve- og feile-operasjon for brønnen.

Figur 1 illustrerer skjematisk et typisk gassløftingsinjeksjonsmiljø omfattende en brønn 10 boret fra overflaten 12 til en produserende formasjon 14, og med et foringsrør 16, et produksjonsrør 18 og et ringformet rom 20 mellom foringsrøret 16 og produksjonsrøret 18. Som vist er foringsrøret 16 typisk perforert ved perforeringer 22 for å tillate ønskede fluida å entre det ringformede rom 20 og produksjonsrøret 18. Som vist, i en typisk gassløftebrønn, blir gass matet gjennom en eller flere ventiler, skjematisk representert ved 24, til det ringformede rom 20, og entrer det indre rom av produksjonsrøret 18, f.eks. gjennom en eller flere spindler 26. I en kontinuerlig gassinjeksjonsteknikk, tjener gassinjeksjonen til å lette tettheten av fluidet inne i produksjonsrøret 18 slik at dette fluidet lettere kan produseres ved naturlig formasjonstrykk og/eller pumping. I en avbrutt gassløfteteknikk, blir gassen injisert i ringrommet 20 på en avbrutt basis, som tillater en tid mellom injeksjoner slik at tilstrekkelig fluid kan samle seg inne i produksjonsrøret 18, og hver gassinjeksjon blir brukt til å drive et støt av slik akkumulert fluid til overflaten.

Ifølge den foreliggende oppfinnelse er en temperaturtransduser 28 forbundet med fluid produsert ved overflaten for å oppnå sanntidstemperaturmålinger av det produserte fluid. Denne informasjonen blir matet til en prosessor 30 som bruker informasjonen til å generere en statistisk modell av brønnens produksjonsoppførsel. Denne modellen er basert på de oppnådde sanntids temperaturmålinger, og kunne derfor om ønsket bli basert på eller inkludere videre produksjonsdata så som strømningsmønster og/eller gass/vann/olje-forhold. Modellen eller databasen omfatter også lagrede operasjonsparametere som tilsvarer spesielle mønstre av den statistiske modell så som de produserte fluida overflate-temperaturmønstre, som etter tilstrekkelig installasjons- og diagnostisk operasjon, vil bli benyttet for å styre produksjonen fra brønnen i henhold til oppfinnelsen.

Etter en første installasjon av prosessoren 30 ved en eller flere brønner 10, blir prosessoren 30 operert i en installasjonsmodus, fortrinnsvis i en periode på minst 30 minutter, for å samle tilstrekkelige data til å generere den statistiske modell som ønsket ifølge den foreliggende oppfinnelse. Prosessoren 30 kan f.eks. installeres som en del eller et element av et overordnet styrings- og datasamlingssystem som skal forbindes med en eller flere brønner i produksjon. Gjennom temperaturtransduseren 28, mottar prosessoren 30 sanntids temperaturinformasjon så snart den er tilgjengelig, og hver samplet temperatur som er mottatt blir umiddelbart brukt til å oppdatere den statistiske modell. På denne måten blir den statistiske modell generert basert på oppførsel og operasjonsparametere for den virkelige brønn som skal styres, og modellen har derfor en høy grad av nøyaktighet. Under installasjonsfasen, er de fleste parametere i forbindelse med modellen selvjusterende, fortrinnsvis ved prosessoren 30, slik at en tilstrekkelig modell inkludert relevante produksjonskarakteristikker kan lages. Noen parametere, så som responstiden eller aksjon-reaksjonsintervall, kan justeres eller entres manuelt eller bestemmes ved prosessoren 30 før installasjonstrinnet. Denne parameter representerer den tid som er nødvendig for en spesiell aksjon som blir tatt til å reflekteres i temperaturen av fluida ved brønnhodet.

Etter tilstrekkelig konstruksjon av den statistiske modell gjennom operasjon i installasjonsmodus, blir prosessoren 30 så operert i en diagnostisk modus. I denne modus, blir sanntids temperaturmålinger overvåket for å sammenligne virkelig produksjonsoppførsel, f.eks. en serie av temperaturmålinger, med den statistiske modell. Denne sammenligningen blir utført i et forsøk på å detektere en mønstertilpasning av en serie av mottatte temperaturmålinger med en serie verdier i den statistiske modell. Hvis et kjent mønster blir detektert, blir styringsaksjoner for å modifisere en eller flere operasjonsparametere utstedt av prosessoren 30, f.eks. kommandoer til ventilene 24 for å modifisere gassinjeksjonen. Slike kommandoer ville bli ment å optimalisere produksjonen av brønnen basert på tidligere ytelse som representert ved den statistiske modell. Som skal diskuteres nedenfor, blir disse kommandoene validert i den diagnostiske modus. Etter tilstrekkelig diagnostisk operasjon, er prosessoren 30 så klar for bruk til operasjon av brønnen.

Visse mønstre kan også indikere problemer. F.eks., virkelig målinger kunne omfatte unormalheter som indikerer uønsket gassresirkulering, og den statistiske modell kan gjenkjenne slike unormalheter når de matcher tidligere oppførsel, og utstede kommandoer for korrektiv aksjon.

Hvis ingen mønstre blir gjenkjent, vil prosessoren 30 minne en operatør om å entre passende styringsaksjoner, og det ikke-gj enkj ente mønster sammen med de entrede styringsaksjoner blir så addert til den statistiske modell slik at modellen blir ekspandert til å gjenkjenne, og om nødvendig, å virke på ytterligere oppførselsmønstre for brønnen. På denne måten blir systemet ifølge den foreliggende oppfinnelse i stand til bedre å styre gassinjeksjonsprosessen mens prosessen fortsetter.

Figur 1 illustrerer videre operasjonen av oppfinnelsen. Prosessoren 30 utfører en rekke trinn, omfattende trinn 32 hvor sanntids statistisk signalprosessering blir utført, og en statistisk modell blir skapt eller oppdatert, trinn 34 hvor sanntidsverdier i modellen blir forbundet med virkelige produksjonshendelser og/eller operasjonsparametere for å fullføre grunnmodellen, trinn 36 hvor sanntidsverdier eller mønstre for verdier blir sammenlignet med den statistiske modell for å bestemme hvorvidt en mønstertilpasning finnes, og, hvis en tilpasning detekteres, trinn 38 hvor styringsaksjoner for optimalisering av produksjonen blir utstedt til gassinjeksjonsventilene 24, og hvis ingen mønstertilpasning blir detektert, trinn 40 hvor en operatør blir bedt om manuelt å entre styringsaksjoner. I trinn 40, kan ytterligere styringsaksjoner entret av en operatør være aksjoner til å korrigere potensielle problemer istedenfor aksjoner for å optimalisere produksjonen. I alle tilfelle, blir aksjonen som tatt av operatøren lagret i databasen og forbundet med modellen for senere bruk om nødvendig, under de samme forhold.

Det henvises nå til figur 2, som viser et flytdiagram som skjematisk illustrerer operasjonen av fremgangsmåten og innretningen ifølge den foreliggende oppfinnelse under installasjon, diagnostiske og operasjons-faser eller trinn.

Under installasjonstrinnet, velger prosessoren 30 gassinjeksjonsparametere ved hvilke brønnen blir operert, og produksjonskarakteristikker blir registrert i den statistiske modell. Dette blir utført, fortrinnsvis i minst omkring 30 minutter, for å frembringe basen for en statistisk modell som reflekterer brønnytelse ved forskjellige automatisk valgte gassinjeksjonsparametere. Denne installasjonsfasen er representert ved trinnene 50, 60 og 70 på figur 2.

Etter installasjonen, blir fremgangsmåten og innretningen ifølge den foreliggende oppfinnelse operert i en diagnostisk fase hvor spesifikke gassinjeksjonsparametere som tilsvarer visse produksjonsmønstre blir manuelt entret og/eller validert for å fullføre forberedelsen av den statistiske modell for bruk til optimalisering av produksjonen fra brønnen. Under dette trinnet, kan det detekteres spesifikke mønstre av brønnens ytelse som indikerer unormalheter så som uønsket gassresirkulering, og passende korrektiv aksjon kan manuelt entres og valideres for å inkluderes i den statistiske modell. Det diagnostiske trinn for fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse er representert ved trinnene 80, 90, 100 og 110 på figur 2.

Etter installasjon og diagnostiske trinn, er fremgangsmåten og innretningen ifølge den foreliggende oppfinnelse klart brukt til å styre produksjonen av en eller flere brønner. Denne operasjonen er indikert ved trinn 120 på figur 2.

Ifølge den foreliggende oppfinnelse, omfatter de styringsaksjoner eller operasjonsparametere som kan utstedes av prosessoren 30 gassinjeksjonsparametere så som gasstrømningsmengde og tid eller varighet for injeksjonen, mulige endringer i injeksjonspunktet langs brønnens høyde, på og av kopling av gassinjeksjonen til en spesiell brønn, og lignende. På/av-parameteren angår tilstanden av gassinjeksjonen til en spesiell brønn, og bør brukes til å svitsje til en annen brønn for å styre eller optimalisere. Det er også situasjoner hvor en brønn vil i seg selv møte en på-av tilstand. F.eks., en på-av tilstand kunne trigges av en gassinjeksjons strømningsmengde til en brønn som er for høy, og som trigger et sikkerhetssystem til en av tilstand.

Fremgangsmåten og innretningen ifølge den foreliggende oppfinnelse virker som indikert ovenfor, og etter fullføring av en syklus, blir fremgangsmåten enten utført på en ny brønn, eller blir utført på den neste operasjonssyklus i den samme brønn. På denne måten, skulle det være klart forstått at fremgangsmåten og innretningen ifølge den foreliggende oppfinnelse kan brukes til å optimalisere produksjonen fra en rekke brønner.

Fremgangsmåten og innretningen ifølge den foreliggende oppfinnelse er adaptiv og iterativ, og frembringer med fordel optimalisering av operasjonsparametere for en gassløftingsbrønn basert på mønster-gjenkjenning av tidligere ytelse av brønnen, og reduserer dermed vesentlig behovet for å stole på prøving og feiling for brønnoperasjonen.

Claims (14)

1. Fremgangsmåte for å optimalisere produksjonen fra en gassløftingsbrønn, karakterisert ved å oppnå en statistisk modell av produksjonsoppførselen for en gassløftingsbrønn (10), hvor produksjonsoppførselen omfatter kjente mønstre av minst en produksjonskarakteristikk og tilsvarende operasjonsparametere; å operere gassløftingsbrønnen ved første operasjonsparametere; å oppnå en sanntidsverdi for temperaturen fra gassløftingsbrønnen ved de første operasjonsparametere; å sammenligne sanntidsverdien for temperaturen med den nevnte modell for å bestemme hvorvidt et kjent mønster er detektert; og hvis et kjent mønster er detektert, å justere operasjonsparameterne til de nevnte tilsvarende operasjonsparametere.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den minst ene produksjonskarakteristikk er valgt fra en gruppe bestående av temperatur av produsert fluid, volum av produsert fluid, gass/olj e-forhold av produsert fluid og kombinasjoner av disse.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den minst ene produksjonskarakteristikk omfatter temperatur av produsert fluid.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1-3, karakterisert ved at de første og tilsvarende operasjonsparametere er valgt fra gruppen bestående av gassinjeksjonsmengde, gassinjeksjonssted, varighet av gassinjeksjonen og kombinasjoner av disse.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1-4, karakterisert ved at trinnet for å oppnå den statistiske modell omfatter de trinn å operere gassløftebrønnen (10) ved de første operasjonsparametere og å registrere tilsvarende verdier av den minst ene produksjonskarakteristikk for å frembringe den statistiske modell.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 5, karakterisert ved at oppnåelsestrinnet videre omfatter periodisk utvelging av nye verdier av operasjonsparametrene for å generere mønstre av verdiene av den minst ene tilsvarende produksjonskarakterstikk.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 5 eller 6, karakterisert ved at oppnåelsestrinnet videre omfatter det trinn å utføre en diagnostikk ved bruk av den statistiske modell for å oppnå anbefalte operasjonsparametere, og validering av de anbefalte operasjonsparametere for å oppnå en validert statistisk modell.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 1-7, karakterisert ved at trinnet for oppnåelse av sanntidsverdi av produksjonskarakteristikken omfatter oppnåelse av en rekke av de nevnte sanntidsverdier, og sammenligningstrinnet omfatter sammenligning av rekken med modellen for å bestemme hvorvidt rekkene er tilpasset et kjent mønster av modellen.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 1-8, karakterisert ved at den videre omfatter de trinn, hvis et kjent mønster ikke er detektert i sammenligningstrinnet for et spesielt mønster av sanntidsverdier av produksjonskarakteristikkene, å rekvirere inngang av ytterligere tilsvarende operasjonsparametere, og tilføye det spesielle mønster av sanntidsverdier og de ytterligere tilsvarende operasjonsparametere til den statistiske modell.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at produksjonskarakteristikken er temperaturen av produsert fluid og tilsvarende operasjonsparametere.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 10, karakterisert ved at operasjonsparametrene omfatter gassinjeksjonsmengde, lokalisering og varighet.

12. Innretning for å optimalisere produksjonen fra en gassløftingsbrønn (10), karakterisert ved at den omfatter en anordning for lagring av en statistisk modell av produksjonsoppførsel, hvor produksjonsoppførselen omfatter kjente mønstre og omfattende minst en produksjonskarakteristikk og tilsvarende operasjonsparametere; en anordning for å oppnå sanntidsverdi for produksjonskarakterstikken fra gassløftingsbrønnen (10) ved første operasjonsparametere; en anordning forbundet med den nevnte anordning for lagring og den nevnte anordning for å oppnå, for sammenligning av sanntidsverdien av produksjonskarakteristikken med modellen for å bestemme hvorvidt et kjent mønster er detektert; og en anordning for å justere operasjonsparametrene til de tilsvarende operasjonsparametere når et kjent mønster er detektert.

13. Innretning ifølge krav 12, karakterisert ved at den statistiske modell inneholder den minst ene produksjonskarakterstikk og de tilsvarende operasjonsparametere oppnådd fra minst omkring 30 minutter av brønn-operasjon.

14. Innretning ifølge krav 13, karakterisert ved at de tilsvarende operasjonsparametere av den statistiske modell er validert.