NO337390B1 - Fremgangsmåte for pumping av fluid i et brønnhull og sammenstilling for behandling av en lokalitet i en jordformasjon - Google Patents

Description

OPPFINNELSENS BAKGRUNN

Oppfinnelsens område

[0002]Utføringsformer av den foreliggende oppfinnelse angår generelt kunstig fluidløftemekanismer i et brønnhull. Nærmere bestemt angår utføringsformer av den foreliggende oppfinnelse progressive hulsromspumper i brønnhullet.

Beskrivelse av teknikkens stilling

[0003]For utvinning av hydrokarbonfluider fra en jordformasjon, bores et brønnhull i jorden for å skjære gjennom et aktuelt område i en formasjon. Brønnhullet kan så "kompletteres" ved å innføre foringsrør i brønnhullet og fastgjøre foringsrøret i dette ved bruk av sement. Alternativt kan brønnhullet forbli uforet (et "åpent hull-brønnhull"), eller kan bli bare delvis foret. Uansett brønnhullets form, blirproduk-sjonsrør typisk kjørt inn i brønnhullet (i foringsrøret når brønnen er i det minste delvis foret) primært for å transportere produksjonsfluid (f.eks. hydrokarbonfluid, som også kan inneholde vann) fra det aktuelle område i brønnhullet til brønn-hullets overflate.

[0004]Ofte er trykk i brønnhullet utilstrekkelig til å få produksjonsfluidet til å stige naturlig gjennom produksjonsrøret til brønnhullets overflate. For å bringe produksjonsfluidet fra det aktuelle område i brønnhullet til brønnhullets overflate, er således kunstig løft-innretninger iblant nødvendig. Noen kunstig-brønner er utstyrt med pumpestang-løftesystemer. Pumpestang-løftesystemer omfatter generelt en overflate-drivmekanisme, en pumpestangstreng og en nedihulls-fortrengningspumpe. Fluid bringes til brønnhullets overflate ved pumpevirkning av nedihullspumpen, som styrt av drivmekanismen festet til stangstrengen.

[0005]Én type pumpestang-løftesystem er en roterende fortrengningspumpe, typisk betegnet en progressiv hulromspumpe ("PHP"). Disse pumper bruker typisk en forskjøvet skruelinjekonfigurasjon, der gjengene på skrue- eller "rotor"-partiet ikke er lik gjengene på det stasjonære parti eller "stator"-partiet over pumpens lengde. Ved å innføre rotorpartiet i pumpens statorparti, skapes en flerhet av skrueformede hulrom i pumpen som, når rotoren roteres i forhold til pumpehuset, virker til å fortrenge fluidet gjennom pumpen. For å muliggjøre denne pumpevirkning, må rotorens overflate ligge tettende an mot statorens overflate, som også typisk er en integrert del av huset. Denne tetning danner flerheten av hulrom mellom rotoren og statoren, som "progresserer" oppoverpumpens lengde når rotoren roterer i forhold til huset. Tetningen avstedkommes typisk ved å utstyre i det minste den indre boring- eller stator-overflate i huset med et ettergivende materiale så som nitrilgummi. Rotorens ytterste radialutstrekning skyver mot dette gummimateriale når den roterer, og tetter derved hvert hulrom som dannes mellom rotoren og huset for å muliggjøre fortrengning av fluid gjennom pumpen når rotasjon skjer i forhold til rotorhus-paret.

[0006]Rotasjon av rotoren i forhold til huset oppnås ved å strekke pumpestangstrengen, som roterbart drives av en motor ved overflaten, ned gjennom borehullet for å koples til én ende av rotoren utenfor huset. Ved den nedre ende av pumpen, er det utformet et innløp som tillater produksjonsfluid å strømme inn i produksjons-røret, og ved den øvre ende av pumpen, strekker produksjonsrør seg fra pumpe-utløpet til en mottaksinnretning på overflaten, så som en tank, reservoar eller rørledning.

[0007]Ofte før, under eller etter forløpet av produksjon av hydrokarbonfluid fra det aktuelle område, må én eller flere fluidbehandlinger utføres for å avhjelpe produk-sjonsproblemer. Utførelse av fluidbehandlinger innebærer innpressing av behandlingsfluid i formasjonen, eventuelt i det aktuelle område i formasjonen. Fluid-behandlingen kan f.eks. innebære frakturering av formasjonen ved bruk av et fraktureringsfluid for å tillate bedre drenering av reservoaret i det aktuelle område eller innføring av inhibitorer eller funksjonelle additiver i formasjonen for å hindre parafin, avleiring, korrosjon eller for stor vannproduksjon.

[0008]For å utføre fluidbehandling på formasjonen, må pumper kunne overvinne bunnhullstrykk i brønnhullet og presse behandlingsfluidet inn i formasjonen. For tiden er pumpene som benyttes til å utføre behandlinger, transportvogn-monterte pumpeenheter. Vanligvis sementpumpevogner, som må forflyttes til brannstedet når fluidbehandling er nødvendig og koples til produksjonsrøret for å pumpe fluid ned i produksjonsrøret og inn i formasjonen.

[0009]Bruk av de transportvogn-monterte pumpeenheter for å behandle formasjonen er dyrt, da utstyret er dyrt å leie for hver dag som det er ønskelig å benytte det. De transportvognmonterte pumpeenheter kan koste mer enn en million dollar hver, slik at betydelige utgifter påløper for leie av pumpeenhetene. Behandling av formasjonen med de transportvognmonterte pumpeenheter er særlig dyrt når det er nødvendig med fluidbehandlingsoperasjoner som er mest effektive ved bruk av lave gjennomstrømningsmengder av behandlingsfluid til å pumpe store volumer av behandlingsfluid over lange tidsrom.

[0010]En ytterligere omkostning ved behandling av brønnhullet ved bruk av transportvognmonterte pumpeenheter, ligger i den risikable beskaffenhet av noen av de kjemikalier som anvendes for brønnbehandlinger. Disse risikable kjemikalier kan utilsiktet komme i kontakt med operatører ved de transportvognmonterte pumpeenheter og derved bety et sikkerhetsproblem, så vel som å øke omkostningene ved brønnbehandlingen på grunn av ytterligere sikkerhetsomkostninger.

[0011]Videre påløper ytterligere omkostninger ved bruk av transportvognmonterte pumpeenheter for å behandle formasjonen, fordi PHP'n, for å kunne operere pumpeenhetene, må trekkes ut av brønnhullet (og deretter gjeninnsettes i brønn-hullet etter behandlingen). Fjerning av PHP'n fra brønnhullet og igjen plassere PHP'n i brønnhullet vil i tillegg til brønnbehandlingsprisen innebære omkostningen når drift av en vedlikeholdsrigg, som kan kreve leieutgifter på $500 eller mer pr. brukstime.

[0012]På grunn av de iblant prohibitive omkostninger for behandling av formasjonen ved bruk av den transportvognmonterte pumpeenhet, blir varigheten av hver fluidbehandling ofte avkortet, slik at maksimal produksjon under et tidsrom mellom behandlinger ikke blir oppnådd fordi brønnen aldri er effektivt behandlet. Dessuten, fordi brønnhullbehandling iblant blir for dyrt ved bruk av de transportvognmonterte pumpeenheter og fordi de forventede gjenytelser fra brønnhullet ikke er tilstrekkelig høye til å rettferdiggjøre behandling av formasjonen ved hjelp av behandlingsfluidet, kan brønnen bli stengt uten realisering av hele potensialet til brønnproduksjonen. I det minst vil de høye behandlingsomkostninger ved bruk av de transportvognmonterte pumpeenheter minske brønnens lønnsomhet.

[0013]Et annet problem med bruk av transportvognmonterte pumpeenheter ved brønnhullets overflate, er at kjemikalier som brukes ved behandling av formasjonen må skapes fra deres bestanddeler ved brønnhullets overflate for å pumpes ned i hullet. Noen kjemikalier er tidssensitive og er mer effektive tidlig etter at de er skapt fra bestanddelene. Derfor kan disse tidssensitive kjemikalier bli gjort ineffek-tive eller mindre effektive etter at kjemikaliene har vandret fra bønnhullets overflate hele veien ned gjennom hullet til det aktuelle område.

[0014]Det er derfor behov for mer kostnadseffektive anordninger og fremgangsmåter for pumping av behandlingsfluid inn i en formasjon. Videre er det behov for mer kostnadseffektive anordninger og fremgangsmåter for pumping av behandlingsfluid inn i en formasjon som er utstyrt med produksjonsutstyr. Det er et ytterligere behov for anordninger og fremgangsmåter for maksimering av effektiviteten til tidssensitive kjemikalier som benyttes til å behandle formasjonen.

Publikasjonen US 5697768 A beskriver en fremgangsmåte og et apparat som reduserer eller fjerner aksiale belastninger på drivstrengen til en roterende nedihulls pumpe. US 6079491 A beskriver et dobbelt injeksjons- og løftesystem som anvender en stavdrevet progressiv kavitetspumpe og en elektrisk nedsenkbar progressiv kavitetspumpe.

SAMMENFATNING AV OPPFINNELSEN

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for pumping av fluid i et brønnhull i en jordformasjon, kjennetegnet ved at den omfatter det å: tilveiebringe en første progressiv hulromspumpe i et rørformet legeme, hvor den første progressive hulromspumpe er anordnet nedihulls gjennom det rørformede legeme i brønnhullet;

tilveiebringe en andre pumpe i et ringrom mellom en ytre diameter av det rørformede legeme og en vegg i brønnhullet; og

operere den første progressive hulromspumpe til å pumpe et første fluid fra en overflate av brønnhullet nedihulls inn i brønnhullet.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører også en sammenstilling for behandling av en lokalitet i en jordformasjon som omgir et brønnhull, kjennetegnet ved at den omfatter: en reverserbar progressiv hulromspumpe anordnet i et rørlegeme, hvor den progressive hulromspumpe omfatter en rotor anordnet i en stator hvor rotoren kan rotere i forhold til statoren i en første retning og en andre retning, hvor rotorens rotasjon i den første retning kan pumpe fluid i én retning i rørlegemet og rotorens rotasjon i den andre retning kan pumpe fluid i en motsatt retning i rørlegemet; og

en andre pumpe anordnet i et ringrom mellom rørlegemet og en vegg i brønnhullet, hvor hver av den første og andre pumpe er anordnet nedihulls for å pumpe fluid fra en overflate av brønnhullet til jordformasjonen.

Ytterligere utførelsesformer av fremgangsmåten og sammenstillingen i henhold til oppfinnelsen fremgår av de uselvstendige patentkrav.

[0015]Det beskrives en fremgangsmåte for pumping av fluid inn i et brønnhull i en jordformasjon, omfattende det å tilveiebringe en første progressiv hulromspumpe i et rørlegeme, rørlegemet anordnet nedihulls i brønnhullet; og operere den første progressive hulromspumpen til å pumpe et første fluid nedihulls gjennom rør-legemet inn i brønnhullet. Det beskrives videre en anordning for behandling av et sted i en jordformasjon som omgir et brønnhull, omfattende en reversibel progressiv hulromspumpe anordnet i et rørlegeme, hvor den progressive hulromspumpe omfatter en rotor anordnet i en stator, idet rotoren er i stand til å rotere i forhold til statoren i en første retning og i en andre retning, hvor rotorens rotasjon i den første retning er i stand til å pumpe fluid i én retning i rørlegemet og rotasjonen av rotoren i den andre retning er i stand til å pumpe fluid i en motsatt retning i rørlegemet.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

[0016]Slik at den måte hvorved de ovenfor angitte trekk ved den foreliggende oppfinnelse skal kunne forstås i detalj, kan en mer spesiell beskrivelse av oppfinnelsen, kort sammenfattet ovenfor, finnes ved henvisning til utføringsformer, hvorav noen er vist i tegningene. Det skal imidlertid bemerkes at de medfølgende tegninger bare illustrerer typiske utføringsformer av denne oppfinnelse og derfor ikke skal anses å begrense dens omfang, for oppfinnelsen kan gi adgang til andre like effektive utføringsformer.

[0017]Fig. 1 viser et snitt gjennom en nedihulls PHP som har en overflate-drivmekanisme.

[0018]Fig. 2 viser et snitt gjennom en nedihulls PHP, som roterer i en første retning for å pumpe produksjonsfluid fra brønnen opp til brønnhulls-overflaten.

[0019]Fig. 3 viser et snitt gjennom nedihulls PHP'n ifølge fig. 2, som roterer i en andre retning som er motsatt den første retning, for å pumpe behandlingsfluid fra overflaten ned i brønnhullet.

[0020]Fig. 4 er et snitt gjennom nedihulls PHP'n ifølge fig. 3, som roterer i den andre retning. En ytterligere nedihulls PHP er anordnet i et ringrom mellom produksjonsrør og brønnhullsveggen. Den ytterligere PHP roterer også i den andre retning, slik at et første fluid som pumpes ned gjennom den første PHP reagerer nedihulls med et andre fluid som pumpes ned gjennom den ytterligere

PHP.

[0021]Fig. 5 er et snitt gjennom nedihulls PHP'n ifølge fig. 3, som roterer i en andre retning. En overflatepumpe er også vist, som pumper et første fluid ned i et ringrom mellom produksjonsrøret og brønnhullsveggen for å reagere nedihulls med et andre fluid som pumpes ned gjennom PHP'n.

NÆRMERE BESKRIVELSE

[0022]Fig. 1 viser et PHP løftesystem som innbefatter en PHP 30 som drives av

én eller flere drivmekanismer 10. Et ventilsystem 5 i drivmekanismen 10 regulerer fluidstrømning gjennom PHP 30. Drivmekanismen 10 omfatter generelt en motor, så som en hydraulikkmotor, for å gi dreiemoment og rotasjon til en drivstreng eller stangstreng 25 (også betegnet "pumpestang") anordnet i drivmekanismen 10. Drivstrengen 25 forbinder operativt PHP 30 med motoren til drivmekanismen 10.

[0023]Et brønnhull 13 strekker seg inn i en jordformasjon 60 under drivmekanismen 10. Foringsrør 15 er fortrinnsvis satt i brønnhullet 13 ved bruk av sement eller annet fysisk foranderlig bindemateriale. (Alternativt kan brønnhullet 13 være bare delvis foret eller kan være et åpent hull-brønnhull). Fortrinnsvis strekker foringsrøret 15 seg fra et brønnhode 11, som utgjør et avtettet miljø for PHP 30. Brønnhodet 11 omfatter høye og lave trykkavstengere for å håndtere fluidtrykket i brønnhullet 13 og for å hindre at fluidet unnslipper til atmosfæren fra grenseflaten mellom brønnhodet 11 og resten av de underliggende brønnhullkomponenter. Generelt kan én eller flere pakningselementer (ikke vist) som er anordnet i brønn-hodet 11 benyttes til å hindre at fluid unnslipper fra brønnhodet 11.

[0024]Et rørformet legeme 20, som har en i lengderetningen gjennomgående boring, og som kan innbefatte produksjonsrør, er anordnet i og koaksialt med foringsrøret 15. Rørlegemet 20 strekker seg fra brønnhullets 13 overflate og danner en bane for fluidstrømning gjennom dette.

[0025]PHP 30, som finnes i rørlegemet 20, omfatter generelt drivstrengen eller pumpestangen 25, som er roterbar i forhold til rørlegemet 20 (og i forhold til drivmekanismen 10) ved drift av drivmekanismen 10. Drivstrengen 25 kan omfatte én eller flere pumpestenger som er forbundet med hverandre ved hjelp av gjengeforbindelser og/eller én eller flere glattstenger som er forbundet med hverandre ved hjelp av gjengeforbindelser.

[0026]Fig. 2 og 3 viser snittet gjennom brønnhullet 13 som PHP 30 befinner seg i. Én eller flere pony-stenger 40 kan forekomme i pumpestangstrengen 25 ved dens nedre ende, og den ene eller de flere pony-stenger 40 kan være forbundet med en rotor 85. Én eller flere stangsentreringsinnretninger 50A, 50B, 50C kan eventuelt være strategisk plassert langs en ytterdiameter av stangstrengen 25 og i avstand fra hverandre langs lengden av stangstrengen 25 for å sentrere stangstrengens 25 posisjon i rørlegemet 20. Dessuten kan én eller flere rørsentreringsinnretninger 45A, 45B eventuelt være plassert på en ytterdiameter av rørlegemet 20 for å posisjonere rørlegemet 20 i foringsrøret 15. Rørsentrerings-innretningene 45A, 45B er anordnet med innbyrdes avstand langs lengden av rørlegemet 20 og er fortrinnsvis anordnet nær en nedre ende av rørlegemet 20.

[0027]Rørlegemet 20 kan omfatte et sandfilter 65 ved eller nær dets nedre ende. Sandfilteret 65 har én eller flere gjennomgående perforeringer og kan filtrere faste partikler fra fluid som strømmer inn i rørlegemet 20 fra rørlegemets 20 utside og fluid som strømmer fra innsiden av rørlegemet 20 til utsiden av rørlegemet 20. Én eller flere perforeringer 70 strekker seg også fra foringsrørets 15 innerdiameter inn i formasjonen 60, slik at fluid kan strømme inn i og ut av et aktuelt område i formasjonen 60. Det aktuelle område kan være et reservoar som inneholder hydrokarbonfluider.

[0028]I rørlegemet 20, omfatter PHP 30 rotoren 85 anordnet konsentrisk i en stator 80. Rotoren 85 er operativt festet til drivmekanismen 10, og statoren 80 er operativt festet til rørlegemets 20 innerdiameter. Rotoren 85 kan rotere i forhold til den stasjonære stator 80 ved hjelp av drivstrengen 25 for å pumpe fluid i en retning i rørlegemet 20. Rotoren 85 er skrueformet, mens statoren 80 er elastomerforet og også skrueformet. Innvendig i rotoren 85 er der en flerhet av undulasjoner 87, og innvendig i statoren 80 er der en flerhet av undulasjoner 83. Likeledes finnes det innerdiameter-utvidelser 88 mellom undulasjonene 87 i rotoren 85 og innerdiameter-utvidelser 81 finnes mellom undulasjonene 83 i statoren 80. Statorundulasjonene 83 samvirker med rotorforlengelsene 88 på ulike tidspunkter under rotorens 85 rotasjon.

[0029]Ved alle rotorens 85 rotasjonsposisjoner i statoren 80, finnes et område 73 mellom rotoren 85 og statoren 80 som fluid kan føres gjennom. Når rotoren 85 roterer eksentrisk i statoren 80, omfatter området 73 en rekke avtettede hulrom som danner og progresserer fra fluidinnløpsenden til fluidutløpsenden av PHP 30. Når således rotoren 85 roterer i statoren 80, vil fluidet strømme spiralmessig gjennom området 73 inn i den nedre ende av rørlegemet 20 eller spiralmessig opp gjennom området 73 inn i det øvre parti av rørlegemet 20. Resultatet er en ikke-pulserende fortrengning av fluid med en utstrømningshastighet fra PHP 30 generelt proporsjonal med arealets 73 størrelse, rotorens 85 rotasjonshastighet og trykkforskjellen over PHP 30. Rotorens 85 rotasjonsretning (med eller mot urviseren) bestemmer retningen som fluidet strømmer (opp eller ned gjennom området 73). Eksempler på progressive hulromspumper som kan benyttes som PHP 30 ifølge foreliggende oppfinnelse, omfatter de som er vist og beskrevet i US-patentnr. 1,892,217, innsendt 27. april, 1931 av Moineau eller felleseid US-patentsøknad serienr. 2003/0146001 innsendt 7. august, 2003 av Hosle et al., hver av hvilke er inkorporert her i sin helhet ved henvisning. Driften av PHP 30 ved pumping av produksjonsfluid F til overflaten er vist i ovenfor inkorporerte patent og patentsøknad.

[0030]Ved drift, innføres rørlegemet 20 og PHP 30 i foringsrøret 15 i brønnhullet 13. Den nedre ende av pumpestangstrengen 25 er operativt forbundet med den nedre ende av rotoren 85 for å danne forbindelse mellom PHP 30 og drivmekanismen 10. Drivmekanismen 10 aktiveres for å rotere drivstrengen 25 i en første retning, hvorved rotoren 85 roteres i den første retning. Som vist i fig. 2, strømmer produksjonsfluid F inn i brønnhullet 13 fra det aktuelle område i formasjonen 60 gjennom perforeringene 70. Fluidet F strømmer så inn i sandfilteret 65 via sandsiktperforeringene, og det filtrerte fluid F pumpes opp gjennom rør-legemets 20 innerdiameter ved rotasjon av rotoren 85 i den første retning.

[0031]Rotorens 85 rotasjon avstedkommes ved hjelp av drivmekanismen 10 (se fig. 1) som gir rotasjonskraft til stangstrengen 25. Drivmekanismen 10 bør være konfigurert til å reversere stangstrengens 25 rotasjonsretning, fortrinnsvis ved å anordne en reverserbar motor i drivmekanismen 10. En reverserbar motor kan rotere stangstrengen 25 i to retninger, både med og mot urviseren.

[0032]For å gi stangstrengen 25 rotasjonskraft, kan drivmekanismen 10 omfatte en reverserbar hydraulisk motor, reverserbar elektrisk motor, reverserbar V-8-maskin, reverserbar transportvogn-maskin, eller hvilken som helst annen type reverserbar mekanisme som kan rotere stangstrengen 25. Motorer som ikke er reverserbare motorer, men likevel i stand til å rotere rotoren 85 i to retninger er også påtenkt. Eksempler på drivmekanismer som en reverserbar motor kan anordnes i for utføringsformer ifølge foreliggende oppfinnelse innbefatter, men er ikke begrenset til drivmekanismene vist og beskrevet i felleseid US-patent nr. 6,557,643, innlevert 10. november, 2000 av Hall et al., eller felleseid US-patent nr. 8,358,027 innlevert 23. juni, 2000 av Lane, idet hvert av disse patenter er inkorporert her ved henvisning i sin helhet. Flere drivmekanismer kan også brukes til å drive PHP 30, og hver av drivmekanismene kan omfatte reversible motorer. I en annen utføringsform kan drivmekanismen befinne seg nedihulls. For eksempel kan drivmekanismen omfatte en brønnmotor plassert nedihulls og innrettet til å drive den progressive hulromspumpen. Brønnmotoren kan drives ved elektrisitet, hydraulikkfluid, eller på enhver måte som en person med vanlig dyktighet i faget kjenner til.

[0033]Etter at produksjonsfluidet F strømmer inni sandfilteret 65, vandrer fluidet F opp gjennom rørlegemets 20 innerdiameter inntil det når en nedre ende av PHP 30. Rotasjon av stangstrengen 25 i den første retning ved bruk av drivmekanismene 10 vil da presse fluid F opp gjennom områdene 73 når rotoren 85 beveger seg oppover gjennom statoren 80 ved rotasjon i forhold til statoren 80, idet fluidet F fortrenges av PHP 30 under rotasjonen. Fluidet F pumpes så ut av den øvre ende av PHP 30 og strømmer deretter opp gjennom rørlegemets 20 innerdiameter til brønnhullets 13 overflate. PHP 30 tilføyer energi til fluidet F når det vandrer fra den nedre ende til den øvre ende av PHP 30, for derved å presse fluidet F til brønnhullets 13 overflate.

[0034]Ved et punkt under produksjon av fluidet F, kan det være ønskelig eller nødvendig å behandle det aktuelle område i formasjonen 60 (f.eks. reservoaret eller et annet parti av formasjonen 60) med ett eller flere behandlingsfluider T, som vist i fig. 3. For å behandle formasjonen 60, stoppes rotasjonen av rotoren 85 i statoren 80 i den første retning for å stanse produksjon av produksjonsfluidet F. Fordi PHP 30 er reverserbar i retning av rotorens 85 rotasjon, kan PHP 30 deretter benyttes til å pumpe behandlingsfluid T inn idet aktuelle område fra brønnhullets 13 overflate, og derved eliminere behovet for en separat transportvognmontert pumpeenhet ved overflaten for å pumpe fluidet T inn i formasjonen 60.

[0035]For å pumpe fluid T ned gjennom rørlegemet 20 ved bruk av PHP 30, blir én eller flere tanker (ikke vist) inneholdende behandlingsfluidet T forbundet med ventilsystemet 5 (se fig. 1). Behandlingsfluid T innføres i rørlegemets 20 innerdiameter. Rotoren 85 roteres i en andre retning, som er motsatt den første retning, ved hjelp av stangstrengen 25 som roteres ved hjelp av drivmekanismen 10. Den reverserbare motor reverseres for å rotere drivstrengen 25 i den andre retning. Drivmekanismen 10 kan være innrettet til å arbeide i reversretningen ved å modifisere girsystemet til en mekanisk motor ved overflaten, ved å reversere hydraulikken når en hydraulikkmotor brukes, eller ved en annen modifikasjon av en typisk drivmekanismemotor som benyttes med en PHP 30, avhengig av typen av drivmekanisme 10 og motor som anvendes.

[0036]Rotasjon av rotoren 85 i den andre retning, skyver behandlingsfluidet T ned gjennom områdene 73 mellom rotoren 85 og statoren 80 på en spiralformet måte, mens energi hele tiden tilføres fluidet T. Behandlingsfluidet T strømmer så ned gjennom den nedre ende av rørlegemet 20 og inn i sandfilteret 65, ut gjennom perforeringene i sandfilteret 65, inn i brønnhullet 30, deretter ut gjennom perforeringene 70 inn i formasjonen 60. På denne måte drives PHP 30 i den motsatte retning av den retning den ble drevet for å utvinne produksjonsfluidet F fra formasjonen 60, slik at behandlingsfluid T tvinges ned gjennom rørlegemet 20 inn i formasjonen 60. Til slutt vil den samme pumpe som pumper produksjonsfluid F opp til overflaten, også pumpe behandlingsfluid T inn i formasjonen 60 fra overflaten.

[0037]Etter en tilstrekkelig tid for passende behandling av formasjonen 60, kan rotorens 85 rotasjon i den andre retning stoppes og produksjon igjen påbegynnes ved å rotere rotoren 85 i den første retning. Ytterligere behandlinger kan om ønskelig utføres mellom produksjonsperioder.

[0038]En alternativ utføringsform av foreliggende oppfinnelse er vist i fig. 4. Alle komponentene i utføringsformen vist i figurene 1-3, bortsett fra rør-sentrerings- innretningene 45A og 45B inngår i utføringsformen, vist i fig. 4, og konstruksjonen og virkemåten til komponentene som er felles for figurene, er hovedsakelig de samme. Dessuten viser fig. 4 en ytterligere PHP 95 anordnet i et ringrom 55 mellom foringsrørets 15 innerdiameter og rørlegemets 20 ytterdiameter. PHP 95 omfatter en rotor 97 som er anordnet i en stator 99 og roterer i denne, idet konstruksjonen og virkemåten til rotoren 97 og statoren 99 er i alt vesentlig lik konstruksjonen og virkemåten til rotoren 85 og statoren 80 som ovenfor beskrevet. PHP 95 kan pumpe fluid ned gjennom ringrommet 55 fra brønnhullets 13 overflate og kan eventuelt også pumpe fluid opp til overflaten. Fluid pumpes gjennom PHP 95 på samme måte som fluid pumpes gjennom PHP 30, som ovenfor beskrevet.

[0039]Ved drift av utføringsformen ifølge fig. 4, pumpes produksjonsfluid F opp til overflaten ved bruk av PHP 30 som vist og beskrevet i forbindelse med fig. 2. Når det er ønskelig å behandle formasjonen 60, stoppes rotorens 85 rotasjon i den første retning, og rotoren 85 roteres i den andre retning, som også beskrevet ovenfor. I utføringsformen, vist i fig. 4, blir imidlertid et første fluid T1 innført i rør-legemet 20 fra overflaten. Det første fluid T1 påvirkes av PHP 30 til å pumpe det første fluid T1 ned gjennom rørlegemet 20, hvorved det første fluid T1 tilføres energi på sin vei ned gjennom hullet.

[0040]Før, på samme tid, eller på et senere tidspunkt, bringes et andre fluid T2 til å strømme inn i ringrommet 55 fra brønnhullets 13 overflate. PHP 95 som er anordnet i ringrommet 55 pumper det andre fluid T2 ned gjennom ringrommet 55 på samme måte som PHP 30 pumper det første fluid T1 ned gjennom rørlegemet 20, idet PHP 95 tilfører energi til det andre fluid T2 på dets vei ned gjennom hullet. Det første fluid T1 og det andre fluid T2 er fortrinnsvis bestanddeler av en kjemisk forbindelse som kan reagere kjemisk med hverandre for å danne et behandlingsfluid T3.

[0041]Det første fluid T1 strømmer ut av rørlegemet 20 inn i ringrommet 55 gjennom perforeringer gjennom sandfilteret 65, og deretter møter det første fluid T1 det andre fluid T2 ved et punkt 90 i brønnhullet 13. Når fluidene T1 og T2 ved punktet 90, vil det nedihulls skje en kjemisk reaksjon som danner behandlingsfluid T3. Fortrinnsvis er punktet 90 ved en ytterflate av reservoaret. På grunn av virkningen til PHP 30 og PHP 95, presses behandlingsfluid T3 inn i formasjonen 60 gjennom perforeringene 70 for å behandle formasjonen 60.

[0042]PHP 95 som tilfører energi til det andre fluid T2 i ringrommet 55 er ikke det eneste brennpunktet som kan brukes med den foreliggende oppfinnelse. I andre utføringsformer kan andre typer av brønnpumper som fagkyndige på området kjenner til anordnes i ringrommet 55 for å tilføre energi til det andre fluid T2.

[0043]Enda en ytterligere alternativ utføringsform av foreliggende oppfinnelse er vist i fig. 5. Alle komponentene i utføringsformen, vist i fig. 1-3 inngår i utførings-formen vist i fig. 5, og alle komponentene i fig. 5 virker på hovedsakelig samme måte som utføringsformene vist i fig. 1-3. Utføringsformen, vist i fig. 5, omfatter, som en ytterligere komponent, en pumpe 100 anordnet ved brønnhullets 13 overflate. Pumpen 100 kan pumpe fluid ned gjennom ringrommet 55. Pumpen 100 kan omfatte enhver pumpemekanisme som kan plasseres ved overflaten og som kan tilføre energi til det andre fluid T2. Flere pumper er kjent for fagkyndige på området, som kan brukes som overflatepumpen 100 ifølge foreliggende oppfinnelse.

[0044]Ved drift av utføringsformen, vist i fig. 5, blir PHP 30, etter en produksjons-periode hvor PHP 30 brukes til å pumpe fluid i den første retning, operert til å pumpe det første fluid T i den andre retning nedihulls gjennom rørlegemet 20, og overflatepumpen 100 opereres til å pumpe det andre fluid T2 i den andre retning nedihulls gjennom ringrommet 55. Fluidene T1 og T2 møtes ved punkt 90, og en kjemisk reaksjon finner sted for å frembringe behandlingsfluid T3. Fortrinnsvis er punkt 90 ved en ytterflate av reservoaret. Behandlingsfluid T3 presses inn i formasjonen 60 på grunn av energien som tilføres fluidene T1, T2 ved hjelp av PHP 30 og overflatepumpen 100. Etter at behandling ved bruk av fluidet 30 på formasjonen 60 har fortsatt i et tidsrom, kan produksjon gjenopptas gjennom den reverserte drift av PHP 30 (driver PHP 30 i den motsatte rotasjonsretning).

[0045]Utføringsformene vist og beskrevet ovenfor i forbindelse med fig. 4-5 blir særlig anvendbare ved behandling av formasjonen 60 med tidssensitive kjemikalier (kjemikalier som mister sin effektivitet over tid), da tiden under hvilken behandlingsfluidet T3 eksisterer før det injiseres i formasjonen 60 er sterkt redusert idet to komponenter T1, T2 av fluidet T3 bringes til å reagere nedihulls nær behandlingsfluidets T3 innføringspunkt i reservoaret (eller et annet aktuelt område i formasjonen 60). En spesiell anvendelse for utføringsformen ifølge fig. 4-5 innebærer tverrbinding av polymerere for en kjemisk reaksjon nedihulls for båndtilpas- ningsoperasjoner som innebærer endring av hydrokarbon/vann-forholdet til produksjonsfluid som strømmer fra reservoaret.

[0046]Eksempler på behandlingsfluider T, T3 som kan brukes i utføringsformene i følge foreliggende oppfinnelse innbefatter (men er ikke begrenset til) avleirings-eller korrosjonsbehandlingsfluider, proppemidler, elastomerer som brukes for avleiringsutpressinger, polymerer, tverrbundne polymerer, inhibitorer, funksjonelle additiver, eller hvilket som helst annet behandlingsmiddel som fagkyndige på området kjenner til for behandling av formasjonen. Fluidbehandlingsoperasjoner som kan utføres ved bruk av den reverserbare PHP 30 omfatter (men er ikke begrenset til) brønnfrakturering for å forbedre reservoarets dreneringsevne, syrebehandling for å rense perforeringene for små partikler som rutinemessig migrerer fra formasjonens innside, avleiringsbehandlinger som utføres for å kontrollere forekomst av avleiring, korrosjonsbehandlinger som utføres for å kontrollere forekomst av korrosjon, avleiringsutpressinger, parafinbehandlinger som utføres for å kontrollere parafin-oppbygging, vanntilpasningsbehandlinger som innebærer pumping av en vannløselig polymer inn i reservoaret for å endre dets hydrokarbon/vann-forhold og viskositeten til produksjonsfluidet som strømmer fra reservoaret, eller hvilken som helst annen behandlingsoperasjon som utføres på formasjonen ved hjelp av behandlingsfluid som fagkyndige på området kjenner til. Den reverserbare PHP som brukes i utføringsformene ifølge 4-5 er særlig anvendbar ved pumping av polymerer så som vannkontrollpolymerer som er skjærsensitive (som har lett for å skille seg).

[0047]Hvilken som helst av de ovenfor omtalte utføringsformer vist i fig. 1-5 kan eventuelt innbefatte et avfølingssystem, som enten kan være plassert ved brønn-stedet eller i avstand fra brønnstedet. Avfølingssystemet innbefatter én eller flere sensorer anordnet i brønnhullet og i stand til å måle trykk i fluidet som strømmer gjennom et parti av brønnhullet (fortrinnsvis i sanntid). Sensorene kan være elektriske eller optiske. Én eller flere kabler (f.eks. optiske bølgeføringer eller elektriske kabler) forbinder sensorene med en overflate-overvåkings- og styre-enhet beliggende ved brønnhullets overflate og som kommuniserer trykket i brønnhullet til overflate-overvåkings- og styreenheten. Overflateovervåkings- og styreenheten kan så endre operasjonen til PHP 30, PHP 95 og/eller overflatepumpen 100 for å oppnå det fluidtrykk som er ønsket i brønnhullet.

[0048]Selv om den ovenstående beskrivelse omhandlet et foret brønnhull 13, er utføringsformer av den foreliggende oppfinnelse like anvendbare for et uforet brønnhull. Videre skal det bemerkes at selv om den ovenstående beskrivelse fokuserer på et generelt vertikalt brønnhull og bruker termer så som "oppover", "nedover", "opp" og "ned", er posisjonene bare innbyrdes relative og brønnhullet kan være horisontalt, sideveis, avvikende, retningsboret eller hvilken som helst annen konfigurasjon.

[0049]Utføringsformer av den foreliggende oppfinnelse tillater pumping over utstrakte tidsrom uten bruk av overflate-pumpeutstyr montert på transportvogner, hvilket reduserer omkostningene for brønnen ved å eliminere behovet for å leie dyrt overflate-pumpeutstyr og reduserer omkostningene ved sikkerhetsrisiko forbundet med pumping av kjemikalier ved bruk av overflate-pumpeutstyret. Omkostningene ved brønnen blir også redusert fordi den progressive hulromspumpen ikke krever fjerning fra brønnhullet for å tillate bruk av overflate-enheten og deretter gjeninnføring i brønnhullet etter behandling av formasjonen, hvilket gir mer tid for behandlingsoperasjonen. Eliminering av den nødvendige tid for å fjerne og gjen-innføre den progressive hulromspumpen i brønnhullet tillater også mer hydro-karbonproduksjonstid på grunn av minsket brønnavstengningstid.

[0050]Omkostningsbesparelsene ved bruk av utføringsformer ifølge foreliggende oppfinnelse gjelder særlig når produksjonslønnen er offshore. Transportutstyr til offshore-brønnsteder er særlig kostbart. Følgelig vil eliminering av transport-omkostningene for eksternt pumpeutstyr for pumping av behandlingsfluid inn i brønnen redusere omkostningene ved brønnen, og derved øke brønnens lønnsomhet.

[0051]Ettersom dyre, transportvognmonterte enheter elimineres ved bruk av utføringsformer ifølge foreliggende oppfinnelse, kan en rekke brønnbehandlinger som er mest effektive ved bruk av lave strømningsmengder over lengre tidsrom utføres uten redusering av brønnens avkastninger. Derfor kan disse mer effektive behandlinger med lav gjennomstrømningsmengde utføres istedenfor de mindre effektive behandlinger med høy gjennomstrømningsmengde og korte tidsrom, og derved øke tidsrommet mellom fluidbehandlinger (således øke brønnproduksjons-tiden). Dessuten kan om ønskelig hyppigere behandlinger oppnås med bruk av utføringsformer ifølge foreliggende oppfinnelse fordi den progressive hulroms pumpen allerede eksisterer i brønnhullet og ytterligere pumpeutstyr trenger ikke knyttes opp til brønnhullet for å utføre hver behandling.

[0052]I en annen utføringsform omfatter en anordning for behandling av et sted i en jordformasjon som angir et borehull, en reverserbar progressiv hulromspumpe anordnet i et rørlegeme, hvor den progressive hulromspumpe omfatter en rotor anordnet i en stator, hvor rotoren kan rotere i forhold til statoren i en første retning og en andre retning, hvor rotorens rotasjon i den første retning kan pumpe fluid i én retning i rørlegemet og rotorens rotasjon i den andre retning kan pumpe fluid i en motsatt retning i rørlegemet.

[0053]I enda en annen utføringsform, omfatter apparatet videre en overflate-drivmekanisme som kan rotere rotoren i den første og andre retning. I enda en annen utføringsform, hvor den ene retning er fra rørlegemets indre til en overflate av brønnhullet. I enda en annen utføringsform er den første retning med urviseren.

[0054]I enda en annen uføringsform omfatter anordningen videre en pumpe som er anordnet ved brønnhullets overflate, idet pumpen kan pumpe fluid inn i brønnhullet.

[0055]I enda en annen utføringsform omfatter anordningen videre en ytterligere progressiv hulromspumpe beliggende på utsiden av rørlegemet i et ringrom mellom en ytterdiameter av rørlegemet og en vegg i brønnhullet. I enda en annen utføringsform, hvor den ytterligere progressive hulromspumpe kan pumpe fluid fra en overflate av brønnhullet gjennom ringrommet.

[0056]I enda en annen utføringsform, omfatter en fremgangsmåte for pumping av fluid i et brønnhull i en jordformasjon, plassering av en progressiv hulromspumpe i brønnhullet og operering av den progressive hulromspumpe til å pumpe et fluid nedihulls.

[0057]I én eller flere av utføringsformene, er drivmekanismen plassert ved overflaten.

[0058]I én eller flere av utføringsformene, er drivmekanismen plassert under overflaten.

[0059]I én utføringsform omfatter fremgangsmåten videre kopling av den progressive hulromspumpe til en drivmekanisme.

[0060]I én utføringsform omfatter fremgangsmåten videre operering av den progressive hulromspumpe til å pumpe et andre fluid i en retning motsatt det første fluid.

[0061]Selv om det ovenstående er rettet mot utføringsformer av den foreliggende oppfinnelse, kan andre og ytterligere utføringsformer av oppfinnelsen påtenkes uten å avvike fra dens grunnramme, og dens omfang bestemmes av kravene som følger.

Claims (39)

1. Fremgangsmåte for pumping av fluid i et brønnhull (13) i en jordformasjon (60),karakterisert vedat den omfatter det å: tilveiebringe en første progressiv hulromspumpe (30) i et rørformet legeme (20), hvor den første progressive hulromspumpe (30) er anordnet nedihulls gjennom det rørformede legeme (20) i brønnhullet; tilveiebringe en andre pumpe (95) i et ringrom (55) mellom en ytre diameter av det rørformede legeme (20) og en vegg i brønnhullet; og operere den første progressive hulromspumpe (30) til å pumpe et første fluid fra en overflate av brønnhullet nedihulls inn i brønnhullet.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, som videre omfatter det å operere den første progressive hulromspumpe (30) til å pumpe et andre fluid fra nedihulls gjennom det rørformede legeme (20) til overflaten av brønnhullet.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, hvor: den første progressive hulromspumpe (30) omfatter en rotor (85) som er roterbar i en stator (80); og det å operere den første progressive hulromspumpe (30) til å pumpe det første fluid nedihulls omfatter rotering av rotoren (85) i en første retning relativt til statoren (80).

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, hvor det å operere den første progressive hulromspumpe (30) til å pumpe det andre fluid til overflaten omfatter rotering av rotoren (85) i en andre retning i forhold til statoren (80), idet den andre retning er motsatt den første retning.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor den andre pumpe (95) er en progressiv hulromspumpe.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 2, som videre omfatter det å operere den andre pumpe (95) til å pumpe et tredje fluid nedihulls gjennom ringrommet (55) i brønnhullet.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 6, som videre omfatter det å kombinere det første og tredje fluid nedihulls for å danne et fjerde fluid.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7, som videre omfatter det å bringe det fjerde fluid til å strømme inn i en lokalitet i formasjonen.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 8, hvor det å kombinere det første og tredje fluid skjer nær lokaliteten.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9, hvor lokaliteten er et reservoar.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 7, hvor det å kombinere det første og tredje fluid skjer etter at det første fluid strømmer ut av den første progressive hulromspumpe (30) og etter at det tredje fluid strømmer ut av den andre pumpe (95).

12. Fremgangsmåte ifølge krav 7, hvor det første fluid omfatter én eller flere tverrbundne polymerer.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 1, som videre omfatter det å operere den andre pumpe (95) til å pumpe et andre fluid nedihulls inn i ringrommet (55) mellom en ytterdiameter av det rørformede legeme (20) og en brønnhullsvegg.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 13, som videre omfatter det å kombinere det første og andre fluid nedihulls for å danne et tredje fluid.

15. Fremgangsmåte ifølge krav 14, som videre omfatter det å bringe det tredje fluid til å strømme inn i en lokalitet i formasjonen.

16. Fremgangsmåte ifølge krav 15, hvor det å kombinere det første og andre fluid skjer nær lokaliteten.

17. Fremgangsmåte ifølge krav 16, hvor lokaliteten er et reservoar.

18. Fremgangsmåte ifølge krav 13, hvor det å kombinere det første og andre fluid skjer etter at det første fluid strømmer ut av den første progressive hulromspumpe (30).

19. Fremgangsmåte ifølge krav 13, hvor det første fluid omfatter én eller flere tverrbundne polymerer.

20. Fremgangsmåte ifølge krav 1, som videre omfatter det å injisere korrosjonsbehandlingsfluid inn i en lokalitet i formasjonen ved bruk av den første progressive hulromspumpe (30).

21. Fremgangsmåte ifølge krav 1, som videre omfatter det å injisere avleirings-behandlingsfluid inn i en lokalitet i formasjonen ved bruk av den første progressive hulromspumpe (30).

22. Fremgangsmåte ifølge krav 1, som videre omfatter det å injisere ett eller flere proppemidler i en lokalitet i formasjonen ved bruk av den første progressive hulromspumpe (30).

23. Fremgangsmåte ifølge krav 1, som videre omfatter fluidfrakturering av en lokalitet i formasjonen med det første fluid ved bruk av den første progressive hulromspumpe (30).

24. Fremgangsmåte ifølge krav 1, som videre omfatter det å utføre én eller flere vanntilpasningsoperasjoner for å injisere én eller flere polymerer inn i et reservoar i formasjonen ved bruk av den første progressive hulromspumpe (30), for derved å endre et komponentforhold av produksjonsfluid fra reservoaret.

25. Fremgangsmåte ifølge krav 1, som videre omfatter syrebehandling av en lokalitet i formasjonen med det første fluid ved bruk av den første progressive hulromspumpe (30).

26. Fremgangsmåte ifølge krav 1, som videre omfatter det å kontrollere korrosjon ved en lokalitet i formasjonen med det første fluid ved bruk av den første progressive hulromspumpe (30).

27. Fremgangsmåte ifølge krav 1, som videre omfatter det å gjennomføre en avleiringsutpressing ved en lokalitet i formasjonen med det første fluid ved bruk av den første progressive hulromspumpe (30).

28. Fremgangsmåte ifølge krav 1, som videre omfatter det å bringe det første fluid til å strømme inn i en lokalitet i formasjonen.

29. Fremgangsmåte ifølge krav 1, som videre omfatter det å aktivere den første progressive hulromspumpe (30) ved bruk av en drivmekanisme (10) anordnet ved overflaten.

30. Fremgangsmåte ifølge krav 1, som videre omfatter det å aktivere den første progressive hulromspumpe (30) ved bruk av en drivmekanisme (10) anordnet nedihulls.

31. Sammenstilling for behandling av en lokalitet i en jordformasjon (60) som omgir et brønnhull (13),karakterisert vedat den omfatter: en reverserbar progressiv hulromspumpe (30) anordnet i et rørlegeme (20), hvor den progressive hulromspumpe (30) omfatter en rotor (85) anordnet i en stator (80), hvor rotoren (85) kan rotere i forhold til statoren (80) i en første retning og en andre retning, hvor rotorens (85) rotasjon i den første retning kan pumpe fluid i én retning i rørlegemet (20) og rotorens (85) rotasjon i den andre retning kan pumpe fluid i en motsatt retning i rørlegemet (20); og en andre pumpe (95) anordnet i et ringrom (55) mellom rørlegemet (20) og en vegg i brønnhullet, hvor hver av den første (30) og andre (95) pumpe er anordnet nedihulls for å pumpe fluid fra en overflate av brønnhullet til jordformasjonen.

32. Sammenstilling ifølge krav 31, som videre omfatter en overflate-drivmekanisme (10) som kan rotere rotoren (85) i den første og andre retning.

33. Sammenstilling ifølge krav 31, hvor den ene retning er fra rørlegemets (20) indre til overflaten av brønnhullet.

34. Sammenstilling ifølge krav 33, hvor den første retning er med urviseren.

35. Sammenstilling ifølge krav 31, hvor den andre pumpe (95) er en progressiv hulromspumpe.

36. Sammenstilling ifølge krav 35, hvor den andre pumpe (95) kan pumpe fluid fra overflaten av brønnhullet gjennom ringrommet (55).

37. Fremgangsmåte ifølge krav 14, hvor i det minste ett av det første, andre og tredje fluid innbefatter i det minste en av en polymer, en tverrbundet polymer, et avleirings- eller korrosjonsbehandlingsfluid, et proppemiddel, en elastomer, en inhibitor, og et funksjonelt additiv.

38. Fremgangsmåte ifølge krav 7, hvor i det minste ett av det første, tredje og fjerde fluid innbefatter i det minste en av en polymer, en tverrbundet polymer, et avleirings- eller korrosjonsbehandlingsfluid, et proppemiddel, en elastomer, en inhibitor, og et funksjonelt additiv.

39. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor det første fluid innbefatter i det minste en av en polymer, en tverrbundet polymer, et avleirings- eller korrosjonsbehandlingsfluid, et proppemiddel, en elastomer, en inhibitor, og et funksjonelt additiv.