NO335157B1 - System og fremgangsmåte for produksjon til havs med brønnstyring - Google Patents

Abstract

Et system (20) og en fremgangsmåte tilveiebringes for kunstig løfting av fluider fra en formasjon (28). Systemet (20) utnytter en produksjonskontrollenhet (46) med en ejektorpumpesammenstilling (50) og ventil (52) for både å løfte de ønskede fluider og tilveiebringe brønnkontroll.

Description

Bakgrunn for oppfinnelsen

[0001] I produksjon av hydrokarbonbaserte fluider kan kunstig løftutstyr anvendes for å produsere et fluid til en overflatelokalitet eller annen ønsket lokalitet. For eksempel kan en ejektorpumpe anvendes for å tilveiebringe det kunstige løft. Operasjon av en ejektorpumpe krever imidlertid typisk bruk av to strømningspassasjer. Et drivfluid pumpes ned gjennom en strømningspassasje til ejektorpumpen og blandet produksjon returneres gjennom en ytterligere strømningspassasje til overflaten eller annet oppsamlingspunkt. På grunn av konfigurasjonen med den dobbelte strømningspassasje blir bruken av ejektorpumper i noen omgivelser, for eksempel ved produksjon til havs, vanskeliggjort som et resultat av regelverk som krever at brønnkontroll opprettholdes i en katastrofesituasjon. Spesifikt kan slik brønnkontroll være vanskelig og/eller dyr på grunn av at begge fluidpassasjer anvendt i operasjon av ejektorpumpen må lukkes i et katastrofetilfelle. For eksempel beskriver US 4,988,389 et apparat og en fremgangsmåte for å produsere fluider fra undergrunnsreservoarer som inneholder hydrogensulfid.

Oppsummering av oppfinnelsen

[0002] Generelt tilveiebringer den foreliggende oppfinnelse et system og metodikk for utnyttelse av én eller flere ejektorpumper ved en rekke anvendelser, inklusive produksjonsanvendelser til havs. Hovedtrekkene ved oppfinnelsen frem-går av de selvstendige patentkrav. Ytterligere trekk ved oppfinnelsen er angitt i de uselvstendige krav. Systemet omfatter en produksjonskontrollenhet med en utvinningsventil utplassert ved bunnen av en ejektorpumpesammenstilling for å tilveiebringe full brønnkontrollfunksjon. Posisjoneringen av utvinningsventilen muliggjør full kontroll av brønnfluidstrømningen i borehullet med en enkelt ventil. Videre kan ejektorpumpesammenstillingen bringes ned i brønnen i en enkelt operasjon for å spare tid og omkostninger. Systemet muliggjør også ettermontering av produksjonskontrollenheten i eksisterende brønner.

Kort beskrivelse av tegningene

[0003] Visse utførelsesformer av oppfinnelsen skal beskrives i det følgende med henvisning til de vedføyde tegninger, hvori tilsvarende henvisningstall angir like elementer, og:

[0004] Fig. 1 er et frontoppriss av et system for løfting av fluider ifølge en utførelsesform for den foreliggende oppfinnelse;

[0005] Fig. 2 er en tverrsnittstegning av en utførelsesform av en produksjonskontrollenhet som kan utnyttes i systemet illustrert i fig. 1; og

[0006] Fig. 3 er en tverrsnittstegning lignende fig. 2, men viser en alternativ utførelsesform av produksjonskontrollenheten.

Detaljert beskrivelse

[0007] I den følgende beskrivelse er tallrike detaljer angitt for å tilveiebringe en forståelse av den foreliggende oppfinnelse. Det skal imidlertid av vanlig fagkyndige forstås at den foreliggende oppfinnelse kan utøves uten disse detaljer og at tallrike variasjoner eller modifikasjoner av de beskrevne utførelsesformer kan være mulig.

[0008] Den foreliggende oppfinnelse vedrører generelt et system og en fremgangsmåte for tilveiebringelse av kunstig løft for fluider som finnes i en brønn-omgivelse. Systemet og metoden er nyttig i for eksempel produksjon av hydrokarbonbaserte fluider i omgivelser til havs. Anordningene og fremgangsmåtene ifølge den foreliggende oppfinnelse er imidlertid ikke begrenset til bruk i de spesifikke anvendelser som er beskrevet heri.

[0009] Med generell henvisning til fig. 1 er et system 20 ifølge en utførelses-form av den foreliggende oppfinnelse illustrert. Systemet 20 kan monteres på en plattform 22 i en omgivelse 24 til havs. Systemet strekker seg nedover fra plattformen 22 inn i et borehull 26 og til en produksjonsformasjon 28 inneholdende et ønsket produksjonsfluid eller fluider. Det skal bemerkes at systemet 20 også kan brukes ved anvendelser på land hvor plattformen 22 vil omfatte en overflatelokalitet på land.

[0010] I den illustrerte utførelsesform er borehullet 26 foret med et forings-rør 30 med perforasjoner 32. Produksjonsfluid strømmer fra formasjonen 28 inn i borehullet 26 gjennom perforasjoner 32. Fra denne lokalitet er systemet 20 i stand til å løfte fluidene til for eksempel et brønnhode 34 på plattformen 22.

[0011] I det illustrerte eksempel omfatter systemet 20 et produksjonsrør 36 som strekker seg nedover inn i borehullet 26 fra brønntoppen 34. En grunn brønn-sikringsventil 38 kan forbindes langs produksjonsrøret 36. Under brønnsikrings-ventilen 38 strekker produksjonsrøret 36 seg til en brønnkomplettering 40 som inkluderer en brønnholder 42. Brønnholderen 42 kan for eksempel omfatte en glidemuffe eller en standard hydraulisk brønnpumpesammenstilling. Brønn-kompletteringen 40 kan også omfatte et tetningsstykke 44.1 denne utførelsesform er tetningsstykket 44 posisjonert under brønnholderen 42. Tetningsstykket er posisjonert for å tette ringrommet mellom produksjonsrøret 36 og brønnforings-røret 30, som best illustrert i fig. 1.

[0012] Brønnholderen 42 er konstruert for å motta en brønnsikringsenhet 46 som kan leveres eller hentes opp fra brønnholderen 42 ved hjelp av for eksempel et utplasseringssystem 48 (vist i stiplet strek). Eksempler på utplasseringssystemer omfatter utplasseringssystemer med glatt ståltråd eller kabel. I den illustrerte utførelsesform omfatter produksjonssikringsenheten 46 en ejektorpumpe 50 anordnet i samvirkning med en brønnsikringsventil 52. Brønnsikringsventilen utplasseres i produksjonsrøret 36 under ejektorpumpen 50. I det minste ved noen utførelsesformer kan brønnsikringsventilen 52 posisjoneres under ejektorpumpen 50 og forbindes dertil for å lette selektiv utplassering av produksjonssikringsenheten 46 til brønnholderen 42 som en enkelt enhet og en "enkelt tur" ned i brønnen.

[0013] Med generell henvisning til fig. 2 forklares detaljene og operasjonen av systemet 20 lett. I denne utførelsesform er ejektorpumpesammenstillingen 50 illustrert som virkende på en standard sirkulasjonsmåte. Sagt med andre ord pumpes drivfluid ned gjennom produksjonsrøret 36 og blandet produksjon returneres opp gjennom ringrommet 54 mellom produksjonsrøret 36 og forings-røret 30. Brønnsikringsventilen 52 opereres av drivfluidtrykk som anvendes for selektivt å åpne ventilen 52 og muliggjør oppoverstrømningen av brønnfluid til ejektorpumpesammenstillingen 50.

[0014] Selv om andre typer av brønnsikringsventiler kan anvendes omfatter den illustrerte ventil 52 en klaffventil 56 posisjonert i en ventilkropp 58. Klaffventilen 56 åpnes via trykket av drivfluid levert gjennom en ledning 60. Ledningen 60 kan tildannes som internt ledningsløp eller som en ekstern ledning. Uansett, når drivfluidtrykk utøves for å operere ejektorpumpesammenstillingen 50 overføres det trykksatte fluid gjennom ledningen 60 for å åpne klaffventilen 56. En integrert selv-egaliserende ledning 62 kan være tildannet i brønnsikringsventilen 52 for å tillate at høye reservoartrykk "slippes ut" gjennom ventilen slik at trykket på begge sider av klaffventilen 56 egaliseres for å lette åpning av ventilen.

[0015] I den illustrerte utførelsesform er ventilen 52 normalt i en lukket posisjon, for eksempel at klaffventilen 56 blokkerer strømning gjennom ventilkroppen 58. Ventilen kan være forspent til den lukkede posisjon ved hjelp av borehullstrykket og/eller bruk av forspenningsanordninger, som for eksempel en fjær, for å bevege ventilen til den lukkede posisjon. I det tilfelle at strøm av drivfluid slås manuelt eller tilfeldig av stanses således tilførsel av trykksatt drivfluid gjennom ledningen 60 og brønnsikringsventilen 52 returnerer til sin normalt lukkede posisjon. Ved å anvende tetningsstykket 44 og brønnsikringsventilen 52 posisjonert under ejektorpumpesammenstillingen 50 opprettholdes fullstendig brønnkontroll selv etter opphør av drivfluidstrømningen. Tetningsstykket 44 blokkerer oppoverstrømning av brønnfluid mellom produksjonsrøret 36 og foringsrøret 30, mens ventilen 52 blokkerer all oppoverstrømning gjennom ventilkroppen 58 når ventilen er lukket. Brønnfluid kan følgelig ikke strømme oppover gjennom borehullet selv i tilfellet av katastrofesvikt over brønn-kompletteringen 40.

[0016] Ejektorpumpesammenstillingen 50 omfatter generelt en ejektorpumpe 64 med en dyse 66, en strupe 68 og en spreder 70. Drivfluid pumpes nedover gjennom produksjonsrøret 36 og inn i dysen 66. Drivfluidet fortsetter å strømme gjennom den innsnevrede strupe 68 før det ekspanderer i sprederen 70. Strømningen gjennom strupen 68 skaper et lavtrykksareal som suger inn bore-hullsfluid som omgir ejektorpumpen 64. Borehullsfluidet blandes med drivfluidet i sprederen 70 og presses utover inn i ringrommet 54. Samtidig virker det trykksatte drivfluid på brønnsikringsventilen 52 via ledningen 60 for å opprettholde ventilen i en åpen posisjon. En kontinuerlig tilførsel av brønnfluid er således tilgjengelig for sammenblanding med drivfluidet i ejektorpumpen 64. Ringrommet 54 leder dette blandede fluid til en ønsket lokalitet, som for eksempel brønntoppen 34.

[0017] I en ytterligere utførelsesform opereres systemet 20 på en revers sirkulasjonsmåte, som illustrert i fig. 3. I denne utførelsesform pumpes drivfluid ned gjennom ringrommet 34 og det blandede fluid føres oppover gjennom produksjonsrøret 36. Som illustrert strømmer drivfluid nedover langs ringrommet 54 og inn i dysen 66. Fra dysen 66 strømmer drivfluidet oppover gjennom strupen

68 og inn i sprederen 70. Som med utførelsesformen illustrert i fig. 2 utnyttes ledningen 60 for å styre det trykksatte drivfluid til en brønnsikringsventil 52, for eksempel klaffventilen 56. Når ventilen 52 først er åpnet strømmer brønnfluid oppover gjennom ventilkroppen 58 til ejektorpumpesammenstillingen 50. Som med den foregående utførelsesform trekkes brønnfluidet inn i ejektorpumpen 64 og blandes med drivfluidet. Dette blandede fluid rettes oppover gjennom produksjonsrøret 36 til en ønsket lokalitet, som brønntoppen 34.1 begge disse utførelsesformer kan en låsespindel 72 anvendes for å sikre produksjonskontrollenheten 46 i en utplassert posisjonert i brønnholderen 42. En rekke forskjellige mekanismer kan anvendes for å holde produksjonskontrollenheten 46 i den utplasserte posisjon inntil produksjonskontrollenheten 46 frigis ved å utøve tilstrekkelig oppover-rettet kraft eller annen frigivende effekt. Produksjonskontrollenheten 46 kan da hentes opp fra borehullet 26 ved hjelp av for eksempel utplasseringssystemet 48.

[0018] Produksjonskontrollenheten 46 kan utplasseres som en enkelt enhet med den kombinerte ejektorpumpesammenstilling 50 og brønnsikringsventilen 52 på for eksempel en glatt ståltråd. Denne "enkelt tur" i brønnen reduserer installa-sjonsomkostningene vesentlig og muliggjør ettermontering på en lang rekke forskjellige eksisterende anlegg utstyrt med glidemuffer eller andre brønnholdere. Produksjonskontrollenheten 46 blir enkelt ført ned i brønnen via utplasseringssystemet 48 og til inngrep med en passende brønnholder 42. Den endelige utplasserte posisjon av produksjonskontrollenheten 46 kan lokalisere ventilen 52 enten over tetningsstykket 44 (se fig. 1) eller forbi tetningsstykket 44 (se fig. 2 og 3). Brønnsikringsventilen 52 kan også kombineres med ejektorpumpesammenstillingen 50 ved hjelp av en rekke forskjellige mekanismer, inklusive integrert produksjon, gjengede koblinger eller andre anordninger som muliggjør den kombinerte utplassering.

[0019] Produksjonskontrollenheten 46 kan også utnyttes ved en rekke andre anvendelser. For eksempel kan produksjonskontrollenheten 46 anvendes for brønntesting i omgivelser både på land og til havs. Ved denne anvendelse omfatter produksjonskontrollenheten 46 en brønnhullparameterføler 74 posisjonert for å avføle en ønsket borehullsparameter. Brønnsikringsventilen 52 tilveiebringer en pålitelig strømningsventil som muliggjør oppsamling av pålitelige brønn-utvinningstestdata mens brønnkontroll opprettholdes. Et eksempel på borehulls-parameterføleren 74. er en registrerende trykkmåler posisjonert nær bunnen av produksjonskontrollenheten 46.

[0020] Ved en ytterligere anvendelse utnyttes produksjonskontrollenheten 46 som et midlertidig, tidlig produksjonskontrollsystem i omgivelser både på land og til havs. For eksempel, når brønner prøvebores til havs kan det gå betraktelig tid mellom boring og installasjon av permanente kunstige luftkompletteringer. Under denne forsinkelsestid kan en enkel grunnleggende komplettering installeres. Den enkle grunnleggende komplettering kan omfatte systemet 20 utnyttet under forsinkelsesperioden ved å installere en komplettering med midlertidig pakningsstykke og glidemuffe. Deretter installeres produksjonskontrollenheten 46 som beskrevet i det foregående for å muliggjøre produksjon før installasjon av det permanente, kunstige løfteutstyr.

[0021] Ved en ytterligere anvendelse kan produksjonskontrollenheten 46 anvendes som en midlertidig reserve for kunstig løftutstyr, som for eksempel elektriske brønnpumpesystemer, i omgivelser både på land og til havs. For eksempel, i tilfellet av at et elektrisk brønnpumpesystem svikter kan en produksjonskontrollenhet midlertidig utnyttes forutsatt at brønnkompletteringen har et pakningsstykke og en brønnholder, for eksempel en glidemuffe. Produksjonskontrollenheten muliggjør produksjon inntil kompletteringen kan fjernes og det elektriske brønn-pumpesystem settes på plass igjen.

[0022] Systemet 20 kan også anvendes for permanent kunstig løftproduk-sjon i omgivelser både på land og til havs. Kombinasjonen av ejektorpumpe og sikringsventil i en enkelt produksjonskontrollenhet tilveiebringer et kunstig løft-system som er lett å utplassere og hente opp igjen under opprettholdelse av den ønskede brønnkontroll.

[0023] Selv om bare et fåtall utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelse er detaljert beskrevet i det foregående, vil de vanlig fagkyndige lett innse at mange modifikasjoner er mulig uten vesentlig å gå utenfor læren ifølge denne oppfinnelse. Følgelig er slike modifikasjoner ment å være inkludert innenfor rammen av denne oppfinnelse som angitt i patentkravene.

Claims (13)

1. System (20) for å lette produksjon av et fluid fra et borehull (26), idet systemet (20) omfatter en produksjonskontrollenhet (46) med en brønnsikrings-ventil (52) anordnet i samvirkning med en ejektorpumpe (50, 64),karakterisert vedat produksjonskontrollenheten (46) omfatter en bore-hullsparameterføler (74) og selektivt utplasseres til en brønnkomplettering (40), idet brønnsikringsventilen (52) blokkerer oppoverstrømning av brønnfluid.

2. System ifølge krav 1, hvor brønnsikringsventilen (52) åpnes ved trykket av drivfluid som utøves på ejektorpumpen (50, 64).

3. System ifølge krav 1, videre omfattende en brønnholder (42) forbundet til brønnkompletteringen (40) og dimensjonert til å motta produksjonskontrollenheten (46).

4. System ifølge krav 3, hvor brønnholderen (42) omfatter en glidemuffe.

5. System ifølge krav 1, hvor brønnsikringsventilen (52) omfatter en klaffventil (56).

6. System ifølge krav 1, hvor borehullsparameterføleren (74) er en trykkmåler.

7. Fremgangsmåte for å kontrollere fluidstrømning i et borehull (26), idet fremgangsmåten omfatter følgende trinn: tilføring av en ejektorpumpe (50, 64) og en brønnsikringsventil (52) som er posisjonert i en produksjonskontrollenhet (46), til en borehullslokalitet i en "enkelt tur" nede i brønnen, karakterisert ved: utplassering av en borehullsparameterføler (74) i produksjonskontrollenheten (46), og kontrollering av brønnsikringsventilen (52) for å muliggjøre selektiv strømning av fluid oppover gjennom borehullet (26) via ejektorpumpen (50, 64).

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7, hvor leverings- eller tilføringstrinnet omfatter: levering av ejektorpumpen (50, 64) og brønnsikringsventilen (52) via én av: en glatt ståltråd (glatt linje) og en kabel (vaierlinje).

9. Fremgangsmåte ifølge krav 7, hvor kontrolleringstrinnet omfatter åpning av brønnsikringsventilen (52) via trykk av drivfluid utøvet for å operere ejektorpumpen (50, 64).

10. Fremgangsmåte ifølge krav 7, videre omfattende trinnet med å operere ejektorpumpen (50, 64) ved å pumpe drivfluid ned gjennom et brønnproduksjons-rør (36), gjennom ejektorpumpen (50, 64) og opp gjennom et ringrom (54) som omgir brønnproduksjonsrøret (36).

11. Fremgangsmåte ifølge krav 7, videre omfattende trinnet med å operere ejektorpumpen (50, 64) ved å pumpe drivfluid ned gjennom et ringrom (54) ti I— dannet omkring et brønnproduksjonsrør (36), gjennom ejektorpumpen (50, 64) og opp gjennom brønnproduksjonsrøret (36).

12. Fremgangsmåte ifølge krav 7, videre omfattende trinnet med å lokalisere et tetningsstykke (44) i borehullet (26), hvor leverings- eller tilføringstrinnet omfatter levering av brønnsikringsventilen (52) til en posisjon nær tetningsstykket (44).

13. Fremgangsmåte ifølge krav 7, videre omfattende trinnet med å utplassere en glidemuffe ved brønnhullslokaliteten for å motta brønnsikringsventilen (52).