NO334024B1 - Nedihulls trykk- og vibrasjonsmåleinnretning integrert i en rørseksjon som del av et produksjonsrør - Google Patents

Description

NEDIHULLS TRYKK- OG VIBRASJONSMÅLEINNRETNING INTEGRERT I EN RØRSEKSJON SOM EN DEL AV ET PRODUKSJONSRØR

Oppfinnelsen angår en nedihulls trykk- og vibrasjonsmåleinnretning integrert i en rør-seksjon som del av et produksjonsrør ved utvinning av hydrokarboner slik det er angitt i innledningen til det medfølgende krav 1.

Nedihulls instrumentering benyttes for å innhente måledata i produksjonsbrønner og er et viktig redskap for å styre produksjonen optimalt. Påliteligheten ved nedihulls målere er dårlig ved temperaturer som 110° C eller høyere. En tommelfingerregel sier at feilraten dobles for hver ti grader økning i temperatur.

Redusert levetid for nedihulls instrumentering i olje- og gassbrønner på grunn av høy temperatur er et stort problem. Kostnadene ved en brønnintervensjon er i praksis for store til at nedihulls instrumentering som svikter, skiftes ut. Spesielt gjelder dette for undervannsbrønner. Tap av denne instrumenteringsfunksjonen kan over tid få økono-miske konsekvenser ved at kontrollen over brønnen ikke er optimal.

Moderne målesystemer er typisk silikon-, safir- eller kvartssensorer med elektronikk. Et stort antall nedihulls elektroniske målesystemer har blitt installert i de siste tjue år, og mange studier er foretatt for å evaluere påliteligheten til denne type utstyr. Én evaluering avdekket at bare 88 % av installasjonene fortsatt fungerte etter fire års drift, og en trend viste et frafall på 3 % per år, hvilket indikerer at 1/3 av brønnene ville ha mistet nedihulls overvåking ved slutten av brønnens levetid.

Andre nedihulls målesystemer er fiberoptiske måleinstrumenter som tåler høye temperaturer, men som angripes av hydrogen som sverter fibrene. Måleinstrumenter med kapillarrør brukes primært til trykkmålinger med inertgass som nitrogen og helium, og i kombinasjoner med fiberoptisk temperaturmåling. Feil kan oppstå ved at partikler blokkerer boblerør, for eksempel ved gasslekkasjer og når trykkammer er underdi-mensjonerte, slik at olje kommer inn i gassrør.

Fra patentlitteraturen hitsettes som bakgrunnsteknikk:

- US 5,226,494 beskriver et nedihulls verktøy der strekklapper skal registrere påførte krefter for å initiere en nedihulls funksjon uten å benytte porter i produksjonsrøret eller arbeidsstrengen for å skaffe tilveie pålitelig aktivering av funksjonen fra overfla-ten. Endringer i signal fra strekklappene montert på en rørdel som inngår i verktøyet ved mekanisk påvirkning, kan registreres av nedihulls elektronikk, og når en aktive-rende påvirkningssekvens gjenkjennes, vil elektronikken utløse opplagret energi i verktøyet, som utfører en ønsket verktøyfunksjon.

- US 6,384,738 beskriver en oppfinnelse med samme formål.

Oppfinnelsen har til formål å avhjelpe eller å redusere i det minste én av ulempene ved kjent teknikk, eller i det minste å skaffe til veie et nyttig alternativ til kjent teknikk.

Formålet oppnås ved trekk som er angitt i nedenstående beskrivelse og i etterfølgende patentkrav.

Omsøkte oppfinnelse skiller seg vesentlig fra begge ovennevnte, hva angår både formål, utførelse og funksjon.

Foreliggende søknad vedrører en nedihulls trykk- og vibrasjonsmåleinnretning integrert i en rørseksjon som del av et produksjonsrør, og måleinnretningen er kjennetegnet ved de i patentkravene fremsatte karakteristikker.

Formålet med oppfinnelsen er å fremskaffe et system som er robust i forhold til temperatur og vibrasjon, og med følgende funksjonalitet:

- måling av innvendig trykk i produksjonsrøret

- måling av trykk i ringrom mellom brønnens produksjonsrør og foringsrør

- måling av temperatur

- måling av vibrasjon.

Oppfinnelsen vedrører mer spesifikt en nedihulls trykk- og vibrasjonsmåleinnretning

integrert i en rørseksjon som en del av et produksjonsrør, der måleinnretningen utgjø-res av et sensorhus og et todelt klammer på sensorhusets øvre del, hvorfra en elektrisk, flerleders kabelforbindelse fra minst fire nipler i et kabelrør er klamret opp langs produksjonsrøret med føringer gjennom brønnhodeinstallert utstyr til en forsterkeren-het og en kontrollenhet over brønnhodet, kjennetegnet ved at

sensorhuset danner et ringrom omkring rørseksjonen og er fylt med en inert

gass,

i ringrommet er et første sett strekklapper festet på en utovervendende sidevegg på produksjonsrøret jevnt fordelt langs den utovervendende sideveggens periferi, og et andre sett strekklapper er festet på en innovervendende vegg på sensorhuset jevnt fordelt langs den innovervendende veggens periferi, og

strekklappene er forbundet med glasspenetratorer til elektriske ledere i kabel-rør som er terminert i et røroppheng til forsterkerenheten og kontrollenheten.

Trykk- og vibrasjonsmåleinnretningen kan omfatte et termometer for måling av temperaturer samt midler for behandling av trykkmålingssignaler fra strekklappene som mål på vibrasjon i produksjonsrøret.

I det etterfølgende beskrives et eksempel på en foretrukket utførelsesform som er anskueliggjort på medfølgende tegninger, hvor: Fig. 1 viser en perspektivskisse av en strekklappbasert måleinnretning som er montert på en rørseksjon som er skjøtet inn som en del av et pro-duksjonsrør i en olje- eller gassbrønn og som registrerer overflatespen-ningen fra trykk innvendig i produksjonsrøret og overflatespenning fra utvendig trykk i ringrommet mellom produksjonsrøret og et foringsrør i en brønn; Fig. 2 viser et sideriss av måleinnretningen; Fig. 3 viser en perspektivskisse av en detalj i måleinnretningen hvor sensorhuset for oversiktens skyld er fjernet, men hvor posisjonen til strekklapper anordnet på en innovervendende vegg på sensorhuset er indikert;

Fig. 4 viser et sideriss av en detalj av en kabelterminering; og

Fig. 5 viser et skjematisk sidesnitt av en undervanns produksjonsbrønn, der et produksjonsrør med den strekklappbaserte måleinnretningen og en nedihulls sikkerhetsventil løper opp til et ventiltre.

Det henvises først til figurene 1-4. Hoveddelene av måleinnretningen er en rørseksjon 1 med en konisk del som sammenføyes med et sensorhus 2 med et todelt klammer 3 anordnet i sensorhusets 2 øvre ende og som beskytter glasspenetratorer 4 som for-binder korresponderende strekklapper 7, 8 med kabelforbindelser innvendig i kabelrør 9 som strekker seg langs et produksjonsrør 20 i en flerleders kabelforbindelse 10 med elektriske gjennomføringer i en brønns røroppheng 21.

Sensorhuset 2 tildanner sammen med pakninger 2A, 2B et tett ringrom 5 mellom en innovervendende vegg 2C på det utvendige sensorhuset 2 og en utovervendende sidevegg IA rørseksjonen 1 og som gjennom en fyllingskanal 6 er fylt med en inert gass, fortrinnsvis nitrogen. Sensorhuset 2 beskytter strekklappene 7, 8 som er jevnt fordelt på innsiden av sensorhuset 2 langs ringrommets 5 periferi. Strekklappene 7, 8 er fortrinnsvis festet med lim som tåler minst 250° C, henholdsvis på den innovervendende veggen 2C av sensorhuset 2 og på rørseksjonens 1 utovervendende sidevegg IA, slik at både det innvendige og det utvendige trykket som virker på produksjonsrø-ret 20, blir målt.

En temperaturmåler kan integreres, og signaler føres opp til forsterker- og kontrollen-heter 11, 12 på tilsvarende måte som for strekklappene.

Måleinnretningen forbindes med forsterkerenheten 11 via elektriske ledere innkapslet i kabelrørene 9 som klamres til produksjonsrøret 20, og blir terminert i røropphenget 21 med den elektriske flerleders kabelforbindelsen 10 til forsterkerenheten 11 og sammenkoplet med kontrollenheten 12 på utsiden av brønnhodeutstyret.

Det går ledninger mellom strekklappene 7, 8 til pinner 4A på glasspenetratorene 4 som går gjennom sensorhusets 2 øvre ende.

Glasspenetratorene 4 er utstyrt med et utvendig gjengeparti og blir skrudd inn gjennom gjengede hull i toppen av sensorhuset 2, slik at utvendige pakningsringer 4B tetter mot godset i sensorhusets 2 øvre ende når de er helt innskrudd. En utvendig rør-mutter 9C tres inn på hvert av kabelrørene 9 før korte rørstusser 9B med krage på røret blir sveist på enden av hvert sitt rør 9A med EB-( Electron fleam-)sveis. Kabelrø-rene 9 blir levert på trommel og termineres mot måleinnretningens glasspenetratorer 4 som en del av installasjonen.

Kabelterminering innebærer at lederne som stikker ut av hver av kabelrørendene 9B, blir loddet til pinner 4C på de korresponderende glasspenetratorene 4. Rørstussen 9B føres inn i den øvre enden av glasspenetratoren 4 inntil en krage på rørstussen 9B ligger an mot den øvre kanten av glasspenetratoren 4. Pakninger 4D innvendig på toppen av glasspenetratoren 4 tetter mot rørstussen 9B. Rørmutteren 9C skrues til slutt inn på det utvendige gjengeparti på toppen av glasspenetratoren 4, til den klemmer kragen på rørenden 9B mot anleggsflaten på toppen av glasspenetratoren 4, og kabelrøret 9 er dermed forankret til glasspenetratoren 4.

Ved hjelp av en særlig programvare behandles trykkmålingssignalene som mottas fra de strekklappbaserte sensorene, også for å måle vibrasjon i produksjonsrøret 20.

Det er ikke plassert noen form for elektronikk i brønnen.

Fig. 5 viser et skjematisk sidesnitt av en undervanns produksjonsbrønn, der produk-sjonsrøret 20 med en måleinnretning i sensorhuset 2 og en nedihulls sikkerhetsventil 22, løper opp til et horisontalt ventiltre 23.

Claims (2)

1. Nedihulls trykk- og vibrasjonsmåleinnretning integrert i en rørseksjon (1) som en del av et produksjonsrør (20), der måleinnretningen utgjøres av et sensorhus (2) og et delt klammer (3) på sensorhusets (2) øvre del, hvorfra en elektrisk, flerleders kabelforbindelse (10) fra minst fire nipler i et kabelrør (9) er klamret opp langs produksjonsrøret (20) med føringer gjennom brønnhodeinstallert utstyr til en forsterkeren het (11) og en kontrollenhet (12) over brønnhodet,karakterisert vedat sensorhuset (2) danner et ringrom (5) omkring rørseksjonen (1) og er fylt med en mett gass, fortrinnsvis nitrogen, i ringrommet (5) er et første sett strekklapper (7) festet på en utovervendende sidevegg (IA) på produksjonsrøret (1) fordelt langs den utovervendende sideveggens (IA) periferi, og et andre sett strekklapper (8) er festet på en innovervendende vegg (2C) på sensorhuset (2) fordelt langs den innovervendende veggens (2C) periferi, og strekklappene (7, 8) er forbundet med glasspenetratorer (4) til elektriske ledere i kabelrør (9) som er terminert i et røroppheng (21) til forsterkerenheten (11) og kontrollenheten (12).

2. Nedihulls trykk- og vibrasjonsmåleinnretning ifølge krav 1,karakterisert vedat trykk- og vibrasjonsmåleinnretningen omfatter et termometer for måling av temperaturer, og midler for behandling av trykkmålingssignaler fra strekklappene (7, 8) som mål på vibrasjon i produksjonsrøret.