NO335238B1 - Intelligent nedhulls strømningsstyreventilsystem for flere soner samt fremgangsmåte for å styre sammenblanding av strømning fra flere soner - Google Patents

Abstract

Det er beskrevet et produksjonsstyringssystem med en rekke rørorganer satt inn i hverandre for å danne minst én aksial strømningskanal og minst to ringformede strømningskanaler. Minst én ventil utformet og posisjonert for styring av strømning fra hver strømningskanal, er tilveiebrakt. Videre er det beskrevet en produksjonsanordning med en rekke rør satt inn i hverandre, slik at det dannes minst én aksial strømningskanal og minst to ringformede strømningskanaler. En ventil er tilordnet hver av strømningskanalene og er utformet og posisjonert for uavhengig å styre strømning fra hver av strømningskanalene. Videre er det beskrevet en fremgangsmåte for styring av sammenblanding av strømninger fra flere soner. Fremgangsmåten innbefatter fysisk å holde strømninger fra forskjellige soner til individuelle konsentriske strømningskanaler i et arrangement med rør som er satt inn i hverandre og selektivt blande sammen én eller flere av strømningene ved å sette minst én ventil tilknyttet hver strømningskanal til en lukket stilling eller et endelig antall stillinger som tillater strømning.

Description

BAKGRUNN

I begynnelsen av boring etter olje og andre hydrokarbonressurser ble det boret en forholdsvis vertikal brønn inn i jordoverflaten og eventuelle lommer med fluid som ble påtruffet, ville bli produsert ved overflaten. Dette innbefatter forskjellige faser av ønskede hydrokarboner, vann, osv. Mange ganger blir bare en enkelt komponent i formasjonsreserven ønsket produsert, og det er kostbart og tidkrevende å atskille de produserte fluidene i bestanddelskomponenter når de først er blitt sammenblandet. For å lette behovet for atskillelse har man lært å separere produksjonssoner i mindre seksjoner. Dette kan gjøres på et antall måter, innbefattende gruspakking og avstengning av forskjellige seksjoner med pakninger. Etter en gruspakkings-operasjon kan fluider bare komme inn i brønnhullet gjennom et gjennomhullet basisrør i en spesiell seksjon, hvor disse fluidene ble produsert fra formasjonen. Et av problemene i forbindelse med styring av disse individuelle sonene, er at gruspakkingen (eller andre brønnhullsarrangementer) har en tendens til å innsnevre den indre diameteren til rørstrengen og gjøre det vanskelig å installere en ventil ved vedkommende sted. Installasjon av ventiler over gruspakkingen har vært begrenset til to i en betydelig tidsperiode, ettersom det ikke har vært noen måte å styre flere soner gjennom ventiler plassert over gruspakkingen.

US 3,282,341 beskriver en trippel strømningsstyringsenhet for strømnings-rørledninger.

OPPSUMMERING

Hovedtrekkene ved oppfinnelsen fremgår av de selvstendige patentkrav. Ytterligere trekk ved oppfinnelsen er angitt i de uselvstendige krav.

Det blir her beskrevet et produksjonsstyresystem som har en rekke sammen-koplede rørorganer, innbefattende minst én aksial strømningskanal og minst to ringformede strømningskanaler.

Minst én ventil utformet og posisjonert for å styre strømning fra hver strømningskanal, er tilveiebrakt.

Videre er det beskrevet en produksjonsanordning med en rekke nestede rør forbundet med hverandre, slik at minst én aksial strømningskanal og minst to ringformede strømningskanaler blir dannet.

En ventil er tilordnet hver av strømningskanalene og er utformet og posisjonert for uavhengig strømningsstyring fra hver av strømningskanalene.

Videre er det beskrevet en fremgangsmåte for styring av sammenblanding av strømmer fra flere soner. Denne fremgangsmåten innbefatter fysisk å holde strømninger fra forskjellige soner til individuelle konsentriske strømningskanaler i et nestet rørarrangement og selektivt blande sammen en eller flere av strømningene ved å sette minst én ventil tilknyttet hver strømningskanal til en lukket stilling blant et endelig antall mulige strømningsstillinger.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

Det vises nå til tegningene, hvor like elementer er gitt like henvisningstall på de forskjellige figurene.

Fig. 1 er en skjematisk tverrsnittsskisse gjennom et intelligent strømnings-styreventilsystem i et brønnhull med flere soner.

DETALJERT BESKRIVELSE

Et intelligent strømningsstyreventilsystem i et brønnhull med flere soner er illustrert generelt ved 10 på fig. 1. En vanlig fagkyndig på området vil gjenkjenne utseendet til et brønnsystem, hvor en seksjon av foringsrøret er illustrert ved 12. Illustrert under foringsrørseksjonen er tre forskjellige produksjonssoner 14, 16 og 18. Hver sone er illustrert skjematisk. De enkelte sonene er skissert med pakninger 20, 22 og 24, så vel som diskrete silseksjoner 26, 28 og 30, selv om man vil forstå at en enkelt, forlenget silseksjon kan erstatte de enkelte silseksjonene uten å endre funksjonen til anordningen. Gjennom silseksjonene som er identifisert, strekker det seg ned i hullet to rør 32 og 34 med forskjellige lengder. Det vil ses at røret 32 er mindre enn røret 34 i diameter og er det røret som strekker seg lenger ned i hullet enn røret 34. Røret 32 innbefatter en ringformet pakning 36 (eller tetning) som er forbundet med pakningen 20. Røret 34 ender med en pakning 38 (eller tetning) forbundet med pakningen 22. Dette skaper, som vist på tegningen, tre individuelle strømningskanaler for produsert fluid. Fluidet fra sone 14 strømmer opp gjennom den indre diameteren i røret 32. Det fluidet som produseres fra sone 16 strømmer gjennom det ringformede rommet mellom røret 32 og røret 34, og det fluidet som produseres fra sone 18 strømmer i det ringformede rommet som defineres av rommet 34 og silseksjonen 30. Ved på denne måten å atskille fluidene, kommer produsert fluid fra hver sone inn i den forede seksjonen 12 i brønnhullet atskilt fra andre fluider. Hvert av disse fluidene kan så styres før sammenblanding.

For å tilveiebringe styring over alle tre fluidstrømningene, er tre separate ventiler anordnet inne i foringssegmentområdet 12. Et deksel 42 strekker seg radialt utover fra en pakning 40 ved røret 34. Dekselet 42 blir benyttet til å holde det fluid som produseres fra sone 18 atskilt fra de fluider som produseres fra sonene 16 og 14. Man vil forstå at fluider fra sonene 14 og 16 er separate inntil, og med mindre, de blandes i et rom definert av dekselet 42 ved hjelp av ventiler 44 (rør 34) og 46 (rør 32) som åpnes. Inne i dekselet 42 er en ventil 44 koplet til røret 34 for å regulere strømning fra dette. Røret 32 strekker seg gjennom den indre diameteren til ventilen 44 og opp til en ventil 46, som styrer fluidproduksjon fra sone 14 og rør 32. Hver ventil 44 og 46 fører, når de er åpne, fluid inn i dekselet 42 og gjennom en hullet rør-seksjon (eller en ventil om ønsket) 48 (illustrert som en gjennomhullet rørseksjon). Fagkyndige på området vil forstå at en plugg 49 er installert i røret 32 umiddelbart over ventilen 46 for å hindre strømning av fluid forbi denne inne i røret 32. Hvis det ikke var for pluggen 49, ville røret 32 være i forbindelse med røret 50.

Fluid som strømmer gjennom den gjennomhullede rørseksjonen 48 kommer inn i produksjonsrøret 50 for å fortsette bevegelsen oppover. Fluid produsert fra sone 18 og som beveger seg gjennom et ringformet rom definert av dekselet 42 ved den indre dimensjon og av fdringsrørsegmentet 12 ved den ytre dimensjonen, beveger seg gjennom en ventil 52, hvis den er åpen, for å komme sammen med det fluid som er produsert gjennom den gjennomhullede rørseksjonen 48. En vanlig fagmann på området vil forstå at ventilen 44 muliggjør eller hindrer fluidproduksjon fra sone 16, ventil 46 tillater eller hindrer produksjon fra sone 14, og ventil 52 tillater eller hindrer fluidproduksjon fra sone 18. Dette er flersonestyring hvor ventilstrukturer blir holdt i et fdringsrørsegment med større diameter over en gruspakkingsseksjon. En brønn-operatør kan derfor selektivt lukke en hvilken som helst av, og i hvilken som helst rekkefølge, ventilene 44, 46 og 52 for å produsere en hvilken som helst kombinasjon av strømningene, innbefattende en enkelt strømning, en kombinasjon av strømninger, eller alle eller ingen av strømningene som kommer fra formasjonen. Hver av ventilene som er beskrevet ovenfor kan drives hydraulisk, pneumatisk, elektrisk, mekanisk, ved kombinasjoner av det foregående og ved kombinasjoner som innbefatter minst én av de foregående, enten ved inngrep fra overflaten eller ved intelligente systemer i et brønnhullsmiljø eller på overflaten. Når intelligente avslutningssystemer anvendes, vil minst én sensor være installert (skjematisk illustrert som 60, 62 og 64) i hver av de produserende sonene og i hver av ventil- seksjonene, slik at parametere som trykk, temperatur, kjemisk tilstand, vannkutt, pH, faststoffinnhold, avleiringsoppbygging, resistivitet og andre parametere kan over-våkes av personell på overflaten eller minst én styringsenhet nede i hullet eller på overflaten, eller begge deler (overflate- eller brønnhulls-styringsenheter skjematisk illustrert i operativ kommunikasjon med sensorer og ventiler) for på passende måte å modifisere tilstanden til ventilene for å produsere det ønskede fluid. Med passende programmerte styringsenheter blir automatisk justering av ventilene mulig og gjennomført. Det skal også bemerkes at det er ment at hver av ventilene kan aktiveres på variabel måte slik at trykkforspenninger mellom sonene kan bevirkes, slik at vanngjennombrudd kan unngås mens produksjonen opprettholdes ved et optimalisert nivå.

En vanlig fagkyndig på området vil forstå at beskrivelsen av anordningen/systemet ovenfor også angår en fremgangsmåte til å styre sammen-blandingen av brønnfluider, som hittil har vært vanskelig, om ikke umulig, i visse brønnkonfigurasjoner, slik som flersonegruspakninger. Fremgangsmåten i forbindelse med anordningen som er beskrevet ovenfor, omfatter fysisk å holde strømningene fra forskjellige soner i konsentrisk anordnede strømningskanaler, som diskutert ovenfor. Strømningene blir holdt separate inntil de når en posisjon hvor det er mulig å føre den gjennom ventiler slik at styring blir opprettholdt. Fremgangsmåten omfatter videre avføling av fluidparametrene et sted i strømningskanalen før den når ventilstrukturen, for å gjøre det mulig for en operatør eller en styringsenhet å bestemme at en spesiell ventil skal forbli lukket eller skal åpnes, basert på en bestemmelse om at det fluid som produseres henholdsvis ikke er ønsket eller ønsket. Prosessen kan gjøres automatisk med passende programmering av minst én styringsenhet.

Selv om foretrukne utførelsesformer er blitt vist og beskrevet, kan modifika-sjoner og utskiftinger gjøres uten å avvike fra oppfinnelsens ramme. Følgelig vil man forstå at foreliggende oppfinnelse er blitt beskrevet kun som illustrasjoner og ikke som en begrensning.

Claims (11)

1. Produksjonsstyringssystem for et brønnhull med flere soner (14, 16,18), omfattende: en rekke rørformede organer (32, 34) satt inn i hverandre, hvor minst én aksial strømningskanal og minst to ringformede strømningskanaler er dannet; og minst én ventil (44, 46, 52) utformet og posisjonert for å styre strømning fra hver av strømningskanalene, karakterisert vedat installasjonen av ventilgruppen av den minst ene ventil (44, 46, 52) tilknyttet hver strømningskanal, er posisjonert og anordnet over den øverste pakning (24) av pakninger (24, 20, 36, 22, 38) for sonene (14, 16,18), hvor minst ett deksel (42) er benyttet til å holde det fluid som produseres fra en sone (18) atskilt fra de fluider som produseres fra de andre sonene (14, 16), idet fluidene produsert fra de andre sonene (14, 16) kan blandes i et rom definert av det minst ene deksel (42).

2. System ifølge krav 1, hvor hver av ventilene (44, 46, 52) kan reguleres individuelt.

3. System ifølge krav 1 eller 2, hvor systemet videre selektivt fører sammen strømning fra alle strømningskanalene ved hjelp av ventilene (44, 46, 52).

4. System ifølge et hvilket som helst av krav 1-3, hvor systemet videre omfatter minst én styringsenhet og minst én sensor, hvor den minst ene styringsenhet er i operativ kommunikasjon med den minst ene sensoren.

5. System ifølge krav 4, hvor den minst ene styringsenhet er innrettet til å betjene den minst ene ventilen (44, 46, 52) automatisk etter informasjon innsamlet fra den minst ene sensoren.

6. Produksjonsanordning omfattende: en rekke rørformede organer (32, 34) satt inn i hverandre, slik at minst én aksial strømningskanal og minst to ringformede strømningskanaler er dannet, og minst én ventil (44, 46, 52), tilknyttet hver av strømningskanalene, utformet og posisjonert for å styre strømningen fra hver av strømningskanalene,karakterisert vedat installasjonen av ventilgruppen av den minst ene ventil (44, 46, 52) tilknyttet hver strømningskanal, er posisjonert og anordnet over den øverste pakning (24) av pakninger (24, 20, 36, 22, 38) for soner (14, 16, 18) i et brønnhull med flere soner (14, 16, 18), hvor uavhengig styring av strømningen fra hver av strømnings-kanalene er fremskaffet ved hjelp av ventilene (44, 46, 52) og minst ett deksel (42) som er benyttet til å holde det fluid som produseres fra en sone (18) atskilt fra de fluider som produseres fra de andre sonene (14,16), idet fluidene produsert fra de andre sonene (14, 16) kan blandes i et rom definert av det minst ene deksel (42).

7. Anordning ifølge krav 6, hvor anordningen videre innbefatter minst én sensor.

8. Anordning ifølge krav 7, hvor den minst ene sensoren avføler minst én produksjonsfluidparameter.

9. Anordning ifølge krav 8, hvor den minst ene parameteren er valgt blant slike som: trykk, temperatur, kjemisk sammensetning, vannkutt, pH, faststoffinnhold, avleiringsoppbygning og resistivitet.

10. Anordning ifølge et hvilket som helst av krav 6-9, videre omfattende minst én styringsenhet.

11. Anordning ifølge krav 10, hvor den minst ene styringsenhet befinner seg i brønnhullsmiljøet.