NO339931B1 - Gassløfteplunger, plungerløftesystem og brønngassløftfremgangsmåte - Google Patents

Description

Væskeoppbygning kan oppstå i aldrende produksjonsbrønner, og kan redusere brønnens produktivitet. For å håndtere oppbygning kan operatører benytte tråleløftepumper (beam lift pumps) eller andre bøteteknikker, slik som å ventilere eller "blåse ned" brønnen til atmosfærisk trykk. Disse vanlige teknikker kan forårsake gasstap. Videre kan nedblåsning (blowing down) av en brønn gi uønskede metanutslipp. I motsetning til disse teknikker kan operatører benytte et plungerløftesystem som reduserer gasstap og forbedrer brønnproduktiviteten.

US 3786864 A beskriver en borestyreanordning til en borestreng og som virker i en kort seksjon derav.

US 2006/113072 Al beskriver en brønnborpumpe som omfatter en plunger med passasjemidler som kan åpnes og lukkes av en ventil.

Et tidligere kjent plungerløftesystem 100 som vist i figur IA, har en plunger 110 og en bunnhullstøtinnretning (bottom hole bumper) 120 anbrakt i røret 14 inne i brønnforingen 12. I brønnhodet 10 har systemet 100 en smører/fanger 130 og en styring 140. I operasjon hviler plungeren 110 initielt på bunnhullsstøtinnretningen 120 i bunnen av brønnen. Når gass blir produsert til en salgsledning 150, kan væsker akkumuleres i brønnhullet, og skape et mottrykk som kan redusere gassproduksjonen gjennom salgsledningen 150. Ved bruk av sensorer opererer styringen 140 en ventil i brønnhodet 10 for å regulere oppbygningen av gass i foringen 12.

Ved føling av redusert gassproduksjon stenger styringen 140 brønnen i brønnhodet 10 for å øke trykket i brønnen ettersom en høytrykksgass akkumuleres i ringrommet mellom foringen 12 og røret 14. Når tilstrekkelig volum av gass og trykk blir nådd, skyver gassen plungeren 110 og væskelasten over den til overflaten slik at plungeren 110 i det vesentlige virker som et stempel mellom væske og gass i røret 14. Som vist i figur IB, kan plungeren 110 ha et massivt eller halv-hult legeme, og plungeren 110 kan ha spiraler, faste børster, eller puter på utsiden av legemet for kontakt med røret 14.

Til slutt skyver gasstrykkoppbygningen plungeren 110 oppover til smøreren/fangeren 130 i brønnhodet 10. Fluidsøylen over plungeren 110 i bevegelse beveges likeledes opp røret 14 til brønnhodet 10 slik at væskelasten kan bli fjernet fra brønnen. Når plungeren 110 stiger, tillater for eksempel styringen 140 gass og akkumulerte væsker over plungeren 110 å strømme gjennom øvre og nedre utløp 152 og 154. Smøreren/fangeren 130 fanger plungeren 110 når den ankommer ved overflaten, og gassen som løftet plungeren 110 strømmer gjennom det nedre utløpet 154 til salgsledningen 150. Straks gasstrømmen stabiliseres, starter styringen 140 brønnen og frigjør plungeren 110, som faller tilbake ned i hullet til støtinnretningen 120. Til slutt gjentar syklusen seg.

For å sikre at en brønn ikke er i stand til å strømme ukontrollert, krever noen brønnhull en nedihullssikkerhetsventil 20 som stenger når strømning og trykk overskrider akseptable grenser eller når skade skjer på overflateutstyr i et nødsfall. Noen sikkerhetsventiler installert i produksjonsrør 14 er produksjonsrørgjenvinnbare, mens andre sikkerhetsventiler er kabelledning-gjenvinnbare. Nedihullssikkerhetsventilene, slik som klaffeventiler, kan forhindre utblåsninger forårsaket av en for stor økning av strømmen gjennom brønnhullet eller brønnhodeskade. Fordi plungeren 110 vandrer langs røret 10 mellom støtinnretningen 120 i bunnen av brønnhullet og fangeren 130 ved overflaten, må plungeren 110 bevege seg gjennom sikkerhetsventilen 20. Som forventet må plungeren 110 være konstruert for å passe gjennom den reduserte passasjen inne i sikkerhetsventilen 20, og ikke skade eller interferere med sikkerhetsventilens operasjon.

Figur IA viser et plungerløftesystem i henhold til teknikkens stand.

Figur IB viser en plunger i henhold til teknikkens stand.

Figur 2 viser et plungerløftesystem i henhold til en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse. Figur 3 A viser et tverrsnittsriss av en nedre støtinnretningssammenstilling mot systemet i figur 2. Figur 3B viser et tversnittsriss av ytterligere komponenter av den nedre sammenstillingen hos systemet i figur 2.

Figur 4 viser et tverrsnittsriss av en plunger i systemet i figur 2.

Figur 5A viser et tverrsnittsriss av en øvre landingssammenstilling hos systemet i figur 2. Figur 5B viser et tverrsnittsriss av ytterligere komponenter hos den øvre sammenstillingen i systemet i figur 2. Figur 6 viser en tverrsnittsdetalj av den nedre støtinnretningssammenstillingen i figur 3A.

Figur 7 viser en tverrsnittsdetalj av plungeren i figur 4.

Figur 8 viser en tverrsnittsdetalj av den øvre landingssammenstillingen i figur 5A.

Figurene 9A - 9C viser alternative utførelsesformer av plungeren i figur 7.

Figur 10A viser et tverrsnittsriss av plungeren i figur 7 som treffer landingssammenstillingen i figur 8.

Figur 10B viser en detalj i figur 10A.

Figur 11 viser en graf som viser styringsoperasjonen av systemet i figur 2.

Figur 12A - 12B viser tverrsnittsriss av en annen øvre landingssammenstilling i henhold til den foreliggende oppfinnelse. Figur 13 viser et tverrsnittsriss av en plunger i henhold til den foreliggende oppfinnelse med en stempel ventil. Figur 14 viser et tverrsnittsriss av en plunger i henhold til den foreliggende oppfinnelse med en kuleventil. Figur 15 viser et tverrsnittsriss av plungeren i figur 13 som treffer treffstangen til sammenstillingen i figurene 12A - 12B.

Figur 16 viser et tverrsnittsriss av plungeren i figur 13 med en fjær.

Figurene 17A - 17B viser tverrsnittsdetalj er av rekyl systemet til treffsammenstillingen i figurene 12A- 12B.

Et plungerløftesystem 200 vist i figur 2 har en nedre støtinnretningsammenstilling (lower bumper assembly) 300, en plunger 400, og en øvre landingssammenstilling 500. I motsetning til konvensjonelle plungerløftesystemer i henhold til teknikkens stand, benytter plungerløftesystemet 200 ikke en smører/fanger med styringssystemet ved overflatebrønnhode. I stedet inkluderer systemet 200 en styring 210, en ventil 220 og sensorer 230 ved overflaten, men har ikke den konvensjonelle smører/fanger. I stedet benytter systemet 200 den øvre landingssammenstillingen 500 anordnet i røret 14 mellom sikkerhetsventilen 20 for å kontakte plungeren 400.

Ytterligere i motsetning til konvensjonelle systemer går plungeren 400 i det beskrevne systemet 200 ikke gjennom sikkerhetsventilen 20 i brønnhullet. I stedet er støtinnretningssammenstillingen 300, plungeren 400 og landingssammenstillingen 500 posisjonert og operert under sikkerhetsventilen 20, og plungeren 400 går mellom sammenstillingene 300 og 500 uten å gå gjennom sikkerhetsventilen 20. Plungeren 400 går mellom sammenstillingene 300 og 500 og fungerer allikevel som et stempel mellom væske og gass i røret 14 og løfter fluidsøyler over plungeren 400 når den beveges opp brønnrøret 14.

I en utførelsesform kan plungeren 400 være en konvensjonell plunger med enten en halvveis hul eller et massivt legeme. I tillegg kan plungeren 400 ha puter, børster, spor, elastomer eller andre trekk for å produsere en trykkdifferanse over plungeren og å tillate oppovertrykk å løfte plungeren fra bunnhullsstøtinnretningssammenstillingen 300 til landingssammenstillingen 500. En slik plunger 400 kan ligne plungeren i figur 2 eller en hvilken som helst annen konvensjonell plunger. I andre utførelsesformer inkluderer plungeren 400 et hult hus med en ventil for å styre strømning gjennom plungeren 400 og med et trykkdifferansetrekk (for eksempel puter, børster, spor, etc.) på utsiden av huset. Plungerutførelsesformer med et hult hus og en ventil er beskrevet nedenfor med henvisning til figurene 4, 13, 14 og 16, for eksempel.

Når plungeren 400 blir løftet, løfter den fluidsøylen over seg inntil plungeren 400 til slutt når den øvre landingssammenstillingen 500 under sikkerhetsventilen 20. Straks denne nås, stopper landingssammenstillingen 500 ytterligere oppoverbevegelse av plungeren 400, og fortsatt oppoverstrømning vil forsøke å bibeholde plungeren 400 i denne oppoverposisjonen. Hvis plungeren 400 har et massivt eller halvveis hult legeme, kan oppoverstrømmen i røret 14 passere gjennom det omkransende ringrom fordi trykkdifferansetrekket (for eksempel puter, børster, spor, eller lignende) på utsiden av plungeren 400 ikke gir en positiv forsegling. Hvis plungeren 400 har et hult hus og en ventil som i andre utførelsesf ormer, blir oppoverstrømmen tillatt å strømme gjennom plungeren 400 som beskrevet senere i denne publikasjonen. På et eller annet punkt når oppoverstrømmen avtar, vil styringen 200 som overvåker strømningen stenge av brønnen, som tillater plungeren 400 å falle tilbake til nedihullsstøtinnretnings-sammenstillingen 300. En egnet styring 210 for bruk i det beskrevne systemet 200 inkluderer CEO™ Plunger Lift Controller serien fra Weatherford, Inc.

Med forståelsen av plungerløftesystemet 200 tilveiebrakt over, går beskrivelsen nå over til ytterligere detaljer ved de ulike komponenter i systemet 200, startende med bunnhullsstøtinnretningssammenstillingen 300. Som vist i detalj i figurene 3A - 3B, kan bunnhullsstøtinnretningssammenstillingen 300 være en dobbelt støtinnretnings-fjærsammenstilling (double bumper spring assembly), slik som tilgjengelig fra Weatherford, Inc., eller den kan være en hvilken som helst konvensjonell støtinnretningsfjærsammenstilling. Kort fortalt installeres sammenstillingen 300 i røret 14 ved bruk av kabellinjeprosedyrer og posisjoneres i en forhåndsbestemt dybde i forhold til foringsperforeringer 16. Som vist i figurene 3 A - 3B har sammenstillingen 300 en forspent støtinnretningsstang 310 understøttet på en rørstopper 320. Sammenstillingen 300 kan også ha en stående ventil 330 understøttet på en rørstopper 340 lenger ned i røret 14, som vist i figur 3B.

I detaljen i figur 6 har den forspente støtinnretningsstangen 310 en treffende 312 og en stang 314. Enden 312 er festet til stangen 314 og er forspent på en fjær 316. Stangen 314 går på den annen side gjennom en konnektorende 318 som definerer åpninger 319 for passasje av væsker og gass fra den nedre rørstopperen (dvs. 320 i figur 3 A).

Ved nå å gå over til den øvre landingssammenstillingen 500 vist i detalj i figurene 5A - 5B er en treffsammenstilling 510 understøttet av en rørstopper 560. Sammenstillingen 500 kan også ha en stående ventil 570 understøttet av stopperen 560 lengre opp i røret 14. En slik stående ventil 570 kan forhindre opphullsfluid fra å strømme tilbake ned i hullet, for eksempel hvis et plungerløft ikke er vellykket.

Treffsammenstillingen 510 vist i mer detalj i figur 8 har en stang 520 med sin nedre ende 524 koblet til et trefflegeme 540 og med sin øvre ende 522 bevegelig gjennom en konnektorende 550. En dobbeltfjær 530 posisjonert over stangen 520 forspenner trefflegemet 540 i forhold til konnektorenden 550. Trefflegemet 540 har en skulder 544 og en treffstang 542 med en indre boring 543. Treffinnretningens boring 543 kommuniserer med tverrporter 546 styrt av en kuleventil 548 i legemet 540. Konnektorenden 550 definerer en indre passasje 552 som kommuniserer med sideporter 554 for passasje av gass og væske til komponenter over treffsammenstillingen 510.

Som beskrevet ovenfor, kan utførelsesf ormer av plungeren 400 i det beskrevne systemet 200 ha et hult hus med en ventil for å styre fluidstrømning gjennom plungeren 400. En slik plunger 400 er vist i figur 4 og i detalj snittet i figur 7. Plungeren 400 har et sylindrisk hus 410 som definerer en indre passasje 412 derigjennom og har en ventil 430 posisjonert i den indre passasjen 412. Husets topptreffende 414 treffer treffsammenstillingen (510 i figur 8) når plungeren 400 blir skjøvet opp til landingssammenstillingen (500). Likeledes treffer husets nedre støtinnretningsende 416 nedihullsstøtinnretningssammenstillingen (300 i figur 3A) når plungeren 400 faller nedhulls.

Utsiden av plungeren 400 kan benytte puter, børster, spiralspor, elastomer eller andre trekk for å produsere en trykkdifferanse over plungeren 400. I det foreliggende eksempel har huset 410 et antall sammensynkbare T-puter 420 anordnet på utsiden og forspent av fjærer 422, selv om andre typer puter også kunne benyttes. Når de er plassert i røret 14, kontakter de forspente T-puter 420 innsiden av røret. Dette skaper en barriere mellom ringrommet til plungeren 400 og det omkransende røret 14, som kan produsere en trykkdifferanse over plungeren 400 som tillater gassoppbygning å bevege plungeren 400 opphulls. Fordi systemet 200 installeres under sikkerhetsventilen 20, interfererer ikke plungeren 400 med operasjon av rør- eller kabelledningsgjenvinnbare sikkerhetsventiler, og plungeren 400 trenger bare å bevege seg gjennom forseglingshull under installasjon. For å tillate plungeren 400 å gå igjennom forseglingshullrestriksjoner og allikevel løfte fluid effektivt i standard rørdiametre er plungerens T-puter 420 konstruert for å tillate plungeren 400 å i det minste bli skjøvet gjennom en sikkerhetsventil og andre komponenter under initiell installasjon. Videre er huset 410 maskinelt for å drifte gjennom den nominelle indre diameter til en sikkerhetsventils landingsnippel benyttet ved en installasjon, som kan være 2,75 tommer i ett eksempel.

Selv om den foreliggende utførelsesform av plungeren 400 benytter T-puter 420, kan ulike innretninger for å kontakte innsiden av røret og skape en trykkdifferanse over plungeren 400, bli benyttet. For eksempel viser figurene 9A - 9C utførelsesformer av plungeren 400 med noen andre innretninger. Plungeren 400A har et antall ribber, mens plungeren 400B har et antall faste børster. Plungeren 400C har en kombinasjon av ribber og T-puter. Disse og andre slike innretninger kan bli benyttet på plungeren 400. Inne i plungeren 400 i figur 7 roterer ventilen 430, som er en skiveutformet klaff i den foreliggende utførelsesform, på en hengseltapp 432 som kobler ventilen 430 til huset 410. Ventilen 430 tillater fluidkommunikasjon gjennom den indre passasje 412 når den er åpnet og posisjonert i et vindu 418 i huset 410. Når den er lukket (som vist i figur 7), kontakter deler av ventilen 430 en indre skulder 413 på passasjen 412 og blokkerer fluidkommunikasjon gjennom den indre passasjen 412. En fjær 434 anordnet på tappen 432 forspenner ventilen 430 til å bli lukket for å blokkere passasjen 412. På denne måten forblir ventilen 430 lukket når plungeren 400 er landet på støtinnretningssammenstillingen 300 og når den går gjennom røret 14 skjøvet av gass og løfter fluidsøylen over seg.

Som vist i figurene 10A - 10B skjer åpning av ventilen 430 når plungeren 400 når

treffsammenstillingen 510 og husets treffende 414 kontakter sammenstillingens skulder 544. Når plungeren 400 treffer sammenstillingen 510, absorberer den forspente stangen 520 og fjæren 530 kraften til det løftede stemplet 400, og treffstangen 542 passer inne i plungerens passasje 412 og tvinger ventilen 530 åpen.

Mens plungeren 400 forblir posisjonert på treffstangen 542 og ventilen 430 forblir åpen, kan løftegassen passere gjennom treffstangens passasje 543, gjennom kuleventilen 548, og tverrportene 546. Fluidet kan så passere gjennom ringrommet mellom stangen/fjæren 520/530 og det omkransende røret 14 opp til konnektorendens åpninger (554; se figur 8). Fra enden (550) går fluidet inn i øvre komponenter (ikke vist) koblet til over sammenstillingen 500. I en slik fullt åpen tilstand på stangen 542 står ventilen 430 åpen når fluidstrømningsraten er stor nok til å holde plungeren 400 på treffstangen 542.

Initielt, etter plungerens første treff, kan plungeren 400 forsøke å på nytt sprette fra treffstangen 542 og løfte igjen inntil en balanse tilslutt skjer. Når ventilen når treffstangen 542, kan for eksempel plungeren 400 oscillere mellom åpne og lukkede tilstander. I oscillasjonen kan plungeren 400 gjentatte ganger treffe treffsammenstillingen 510, falle igjen, treffe igjen, osv. ettersom støtinnretningsfjæren 530 responderer på plungerens treff og strømningstilstandene tillater plungeren 400 å stige og falle i forhold til treffstangen 542. I disse tilstander lukkes for eksempel den forspente ventilen 430 når stemplet 400 faller fra treffstangen 542 når trykket til løftegassene mot den nedre enden 416 er utilstrekkelig til å bibeholde stemplet 400 på treffstangen 542 og åpner når plungeren 400 beveges ytterligere opp treffstangen 542. Mengden og varigheten av slik oscillasjon avhenger av gasstrømmen på tidspunktet og andre spesielle detaljer ved en gitt implementering, slik som overflateareal og vekt av plungeren 400, forspenningen av fjæren 530, strømningsrater, etc. Allikevel stabiliseres tilstanden til plungeren 400 på et eller annet punkt og forblir på treffstangen 542.

I overflaten (se figur 2) benytter styringen 210 ventilen 220 og sensorer 230 for å styre operasjonen av systemet 200 basert på målt strømning. I operasjon estimerer styringen 210 at plungeren 400 har ankommet landingssammenstillingen 500 basert på målte strømningsbetingelser for plungerens syklus. For eksempel viser figur 11 en graf som viser et eksempel på plungersyklusen 600. I syklusen 600 har strømningsraten 610 en initiell topp 612 fulgt av en etterfølgende topp 612 ved ankomst av plungeren 400, senere fulgt av et fall. Styringen 200 er konfigurert for å identifisere de to toppene 612 og 614 og å benytte den andre strømningstoppen 614 som et estimat for plungerens 400 ankomst i den øvre landingssammenstillingen 500.

Basert på den estimerte ankomsten fra toppene, opererer styringen 210 da sin ventil 220 for å styre strømmen til salgsledningen 150 i overflaten. Etter at strømmen har stabilisert seg og oppbygningen av gass som løftet plungeren 400 har blitt avledet til salgsledningen 150, stenger styringen 210 til slutt brønnen ved lukking av ventilen 220. Som et resultat kan plungeren 400 falle vekk fra treffstangen 542 grunnet den reduserte strømmen for å holde plungeren 400 på treffstangen 542 og dens ventil 430 lukker. Som en følge faller plungeren 400 til den nedre støtinnretningsammenstillingen 300 for nok en syklus.

En annen utførelsesform av et plungerløftesystem har også en nedre sammenstilling (for eksempel 300 i figur 3), en øvre landingssammenstilling 700 (figurene 12A - 12B), og en plunger 800 (figur 13), som alle er i posisjon under sikkerhetsventilen i røret. Nedihullsstøtinnretningssammensetningen benyttet i denne utførelsesformen kan være den samme som beskrevet tidligere med henvisning til figurene 3 A - 3B. Den øvre landingssammenstillingen 700 vist i figurene 12A - 12B installeres direkte under sikkerhetsventilen ved bruk av kabelledningsprosedyrer. Som vist i figur 12A, har landingssammenstillingen 700 en treffsammenstilling 710, en rørstopper 760, en svabrekopp/tetteelement 770, og en ventilasjonsovergang-sammenstilling 780 med kuleforsegling.

Treffsammenstillingen 710 vist i figurene 12A - 12B har en stang 720 med en konnektorende 722 ventilert med åpninger 723 og med en ytterende koblet til en treffstang 750. En rekylsammenstilling 740 er posisjonert ved koblingen av stengene 720/750, og en fjær 730 på stangen 720 forspenner et hus 740 hos rekylsammenstillingen 740.

Plungeren 800 vist i de detaljerte tverrsnittene i figurene 13-16 har et sylindrisk hus 810, sammensynkbare T-puter 820 og en ventil 830. Mange av plungerens trekk, slik som huset 810 og T-putene 820, ligner de som er beskrevet med henvisning til utførelsesformen i figur 7, og er ikke gjentatt her.

I utførelsesformen i figur 13 er plungerens ventil 830 et stempel som er bevegelig gjennom en åpning i plungerens ytterende 816. Et hode 832 på stemplet 830 er bevegelig inne i husets indre boring 812 i forhold til sideåpninger 818 for å oppnå lukkekommunikasjon gjennom huset 810. I ventilens lukkede tilstand (vist i figur 13), for eksempel, kontakter hodet 832 en indre skulder 842, som kan være en del av en indre hylse 840, og som begrenser fluidkommunikasjonen inn i plungerens indre passasje 812. I den åpne tilstand for ventilen 830 (vist i figur 15), tillater hodet 832 fluidkommunikasjon gjennom åpningene 818 og inn i plungerens indre passasje 812.

Under bruk skyver nedihullstrykk som beveger stemplet 800 opphulls mot stemplets 830 ytterende og beveger det til den lukkede tilstand (for eksempel figur 13). Likeledes, som vist i figur 15, beveger kontakt med landingssammenstillingens treffstang 750 stemplet 830 til den åpne posisjon for å tillate fluid å strømme gjennom sideåpninger 818 og opp ringrommet mellom stangen 750 og den indre boringen 812.

Straks det har truffet stangen 750, kan plungeren 800 forbli tilkoblet på stangen 750 så lenge fluidtrykket er tilstrekkelig mot plungerens ytterende (dvs. så lenge gasstrømmen er høy nok og styringen bibeholder ventilen åpen i brønnhodet). Som for den tidligere plungerutførelsesformen kan plungeren 800 ha en tendens til å oscillere på enden av treffstangen 750 avhengig av fluidtrykket, mengden spredt (rebound) overflateareal, etc. For å hjelpe til å bibeholde plungeren 800 på stangen 750, definerer stangens ytterende 752 en serie med periferiske spor for å avbryte strømning gjennom sideåpningene 818 tilstøtende enden 752. Dette strømningsavbruddet kan ha en tendens til å redusere fluidtrykket innenfor denne regionen og å hjelpe til å "fange" plungeren 800 på stangens ende 752.

I et alternativ vist i figur 14, kan plungerens ventil inkluderer en kuleventil 830' som er bevegelig plungerens indre passasje 812 i forhold til sideåpninger 818 og skulderen 842. Oppoverrettet trykk beveger kuleventilen 830' mot skulderen 842 for å blokkere strømning gjennom plungeren 800, som ville tillate gass å løfte plungeren 800 og enhver fluidsøyle over den i røret. For å tillate slikt oppoverrettet trykk å bli påført mot kuleventilen 830 mens plungeren er på nedihullsstøtinnretningen, kan huset 810 definere en port 817 som kommuniserer med den indre passasjen 812 under ventilen 830'. Som for tidligere utførelsesformer, kan treffstangen 750 kontakte kuleventilen 830' vekk fra skulderen 842 når plungeren 800 når landingen for å tillate strømning gjennom plungeren.

I et annet alternativ vist i figur 16 kan den tidligere beskrevne stempelventilen 830 bli forspent av en fjær 850 til den lukkede tilstand. Denne fjæren 850 fungerer for å bibeholde stemplet 830 i den lukkede tilstand som blokkerer åpninger 818, og kan hjelpe til å bibeholde plungeren 800 på stangens ende 752. For eksempel, dersom plungeren 800 skulle falle fra stangens ende 752, lukker fjæren 850 stemplet 830, og forsøker da å tvinge stemplet 800 tilbake på stangens ende 752.

Som vist i det detaljerte tverrsnittet i figurene 17A - 17B, kontakter plungeren 800, når den er skjøvet opphulls i kontakt med landingssammenstillingen 710, og fjæren 730 og rekylsystemet 740 tar imot støtet fra stemplet 800 og dens ventil 830 på treffsammenstillingen 710. Som vist i figur 17A, kontakter plungerens treffinnretningsende 814 bunnen av rekylhuset 742 når flytsøylen over plungeren 800 har passert gjennom ringrommet mellom huset 742 og det omkransende røret (ikke vist). Ved sammenstøtet kommuniserer plungerens indre passasje 812 med husets ytterpunkter 748 og tillater fluid å passere fra plungerens passasje 812, gjennom portene 748, og mellom ringrommet til huset 742 og røret.

Ved sammenstøt absorberer forspenningen til fjæren 730 mot husets endehette 744 så vel som det hydrauliske fluidet i husets kammer 746 plungerens energi. Spesifikt beveger plungerens sammenstøt huset 742, som blir motvirket av fjærens 730' forspenning. I tillegg går hydraulisk fluid rommet i den nedre kammerdelen 746A (figur 17A) gjennom en kanal 755 i treffinnretningsstangens nære ende 754 og går inn i den øvre kammerdelen 746B via en komplementær kanal 725 i sammenstillingens stang 720. Når fjæren 730 blir komprimert, tillater en enveisbegrenser 756 mellom kanalene 725 og 755 fluid å strømme fra den nedre kammerdelen 746A til den øvre kammerdelen 746B. Denne begrensede passasjen for hydraulikkfluidet kan også absorbere litt av stemplets sammenstøt med huset 742.

Etter fullt sammenstøt med plungerens ende 814 kan huset 742 ha den posisjonen på stangen 750 som er vist i figur 17B nærmere en skulder 721 på stangen 720. På dette trinnet kan produsert fluid som holder plungeren 800 tilkoblet på sammenstillingen 710 nå passere gjennom plungeren 800 gjennom ytterporter 748 som skal produseres lengre opphulls. Ytterligere sideporter (ikke vist) kan være tilveiebrakt i huset til plungeren 800 for å tillate strømning fra den indre passasjen 812. Med ventilen 830 til plungeren 800 åpnet av treffinnretningsstangen 750, har fluidstrømmen en tendens til å få plungeren til å "flyte" inntil strømmen blir stoppet ved lukking av salgsventilen i overflaten.

Når trykket stabiliseres, søker fjæren 730 å skyve rekylhuset 742 langs med plungeren 800 nedover, som ville tillate plungerens ventil 830 å tilslutt lukke. Selv om fjæren 730 absorberer sammenstøt, kan den også rekylbeveges for raskt og tvinge plungeren 800 vekk fra treffinnretningsstangen 750. Imidlertid søker hydraulikkfluidet i kammeret 746 til å forhindre rask rekyl ved i stedet å kreve hydraulisk fluid retur fra den øvre kammerdelen 746B til den nedre kammerdelen 746A via kanaler 725 og 755 og enveisbegrenseren 756. Når fjæren 730 strekker seg, reduserer for eksempel enveisbegrenseren 756 mellom kanalene 725 og 755 det hydrauliske fluidets returstrøm og forhindrer forlengelse av fjæren 730, som dermed reduserer rekylen forårsaket av fjæren 730.

Selv om materialet benyttet til komponentene i de beskrevne plungersystemer kan avhenge av egenskapene til den bestemte implementering, er materialene fortrinnsvis av større eller lik kvalitet som de i rørmaterialet. For eksempel kan et 13Cr-materiale bli benyttet for standard metallkomponenter, og nikkelbaserte legeringer blir fortrinnsvis benyttet til komponenter som krever et materiale med høy styrke, for kraftige sammenstøt. Dynamiske tettinger for komponentene er fortrinnsvis T-tettinger, og de statiske tettinger kan være elastomer-O-ringer. De ulike fjærer i systemet er fortrinnsvis utgjort av Inconel X-750. Materialene kan være børstet med rustfritt stålbånd med Inconel X-750-bibeholdende tråd og PEEK-børstehår. Tappen 432 til plungerens ventil 430 i figur 7 er fortrinnsvis utgjort av MP35N<®>legering [UNS R30035] (varemerke tilhørende SPS Technologies, Inc.), med en teknisk strekkstyrke på minst ca. 235 ksi, i motsetning til å være utgjort av rustfritt stål.

Den foregående beskrivelse av foretrukne og andre utførelsesformer har ikke til hensikt å begrense omfanget eller appliserbarheten av de inventive konsepter uttenkt av søkerne. Følgelig kan trekk ved plungerløtfesystemet beskrevet i en utførelsesf orm bli benyttet i de andre utførelsesformer beskrevet heri. For eksempel kan rekylsammenstillingen i figurene 17A - 17B bli benyttet ikke bare for treffinnretningssammenstillingen i henhold til figurene 12A - 12B, men også for treffinnretningssammenstillingen i figur 8. Videre, selv om utførelsesformen av det beskrevne plungerløftesystemet har blitt beskrevet som å ha plungeren bevegelig inne i røret bare under sikkerhetsventilen, vil det forstås at ved hjelp av den foreliggende beskrivelse kan komponentene i systemet bli benyttet i implementeringer hvor plungeren passerer gjennom en sikkerhetsventil under plungersyklusen. Videre vil det forstås, ut fra den foreliggende beskrivelse, at de beskrevne plungere med ventilen også kan bli benyttet i konvensjonelle systemer med en snører/fanger i overflaten.

Claims (28)

1. Gassløfteplunger,karakterisert vedå innbefatte: et hus (410) som er bevegelig inne i et rør (14) til en brønn og som definerer en strømningspassasje (412) derigjennom; og en ventil (430) anordnet på huset (410) og som er bevegelig til åpne og lukkede posisjoner i forhold til strømningspassasjen (412), idet ventilen (430) kan kontakte et opphullselement og er bevegelig derved til den åpne posisjonen, idet ventilen (430) i den åpne posisjonen tillater fluidkommunikasjon gjennom strømningspassasjen (412), og der ventilen (430) i den lukkede posisjonen forhindrer fluidkommunikasjon gjennom strømningspassasjen (412), idet plungeren (400) er bevegelig opphulls ved anvendelse av nedihullstrykk og løfter en fluidsøyle over plungeren (400) ved bevegelse opphulls, hvori ventilen (430) innbefatter en klaff (430) hengslbart tilkoblet til huset (410) og bevegelig på den hengslede forbindelsen mellom de åpne og lukkede posisjoner, idet klaffen (430) i den lukkede posisjonen kontakter en skulder definert i strømningspassasjen (412) til huset (410).

2. Plunger i henhold til krav 1,karakterisert vedat ventilen (430) innbefatter en fjær (434) som forspenner ventilen (430) til den lukkede posisjonen.

3. Plunger i henhold til krav 1 eller 2,karakterisert vedat huset (410) innbefatter midler (420) for å produsere en trykkdifferanse over plungeren (400).

4. Plunger i henhold til krav 1, 2 eller 3,karakterisertv e d å innbefatte en landingssammenstilling (500, 700) idet opphullselementet er anordnet i røret (14) under en sikkerhetsventil (20) i brønnen, landingssammenstillingen (500, 700) kontaktende plungeren (400, 800) når denne løftes til landingssammenstillingen (500, 700) og forhindrer plungeren (400, 800) fra å passere gjennom sikkerhetsventilen (20).

5. Plunger i henhold til krav 4,karakterisert vedat landingssammenstillingen (500, 700) innbefatter en treffinnretningsstang (510, 710) som beveger ventilen (430, 830, 830") til den åpne posisjonen når den kontaktes av denne.

6. Plunger i henhold til krav 5,karakterisert vedat treffinnretningsstangen (542) har en indre passasje (543) som tillater fluidkommunikasjon gjennom minst en del av landingssammenstillingen (500, 700).

7. Plungerløftesystem,karakterisert vedå innbefatte: en plunger (400, 800) i henhold til krav 1-6 bevegelig anordnet i et rør (14) til en brønn, hvilken plunger (400, 800) løfter en fluidsøyle over plungeren (400, 800) når den løftes ved anvendelse av nedihullstrykk; og en landingssammenstilling (500, 700) posisjonert i røret (14) under en sikkerhetsventil (20) i brønnen, hvilken landingssammenstilling (500, 700) kontakter plungeren (400, 800) når den løftes til landingssammenstillingen (500, 700) og forhindrer plungeren (400, 800) fra å passere gjennom sikkerhetsventilen (20).

8. System i henhold til krav 7,karakterisert vedat plungeren (400, 800) innbefatter midler (420, 820) for å produsere en trykkdifferanse over plungeren (400, 800).

9. System i henhold til krav 7 eller 8,karakterisert vedat plungeren (400, 800) innbefatter et legeme (410, 810) som er massivt eller halvveis hult.

10. System i henhold til krav 7, 8 eller 9,karakterisertv e d at plungeren (400, 800) innbefatter et hus (410, 810) med en strømningspassasje (412, 812) derigjennom og med en ventil (430, 830, 830") bevegelig posisjonert i forhold til strømningspassasjen (412, 812), hvilken ventil (430, 830, 830") regulerer fluidstrømning gjennom strømningspassasjen (412, 812).

11. System i henhold til krav 10,karakterisert vedat landingssammenstillingen (500, 700) har en treffinnretningsstang (510, 710), og at ventilen (430, 830, 830") er bevegelig til åpne og lukkede posisjoner i forhold til strømningspassasjen (412, 812), idet ventilen (430, 830, 830") kan kontakte treffinnretningsstangen (510, 710) og er bevegelig dermed til den åpne posisjonen, idet ventilen (430, 830, 830") i den åpne posisjonen tillater fluidkommunikasjon gjennom strømningspassasjen (412, 812) og idet ventilen (430, 830, 830") i den lukkede posisjonen forhindrer fluidkommunikasjon gjennom strømningspassasjen (412, 812).

12. System i henhold til krav 10 eller 11,karakterisertv e d at ventilen (430, 830, 830^) innbefatter en klaff (430) hengslbart koblet til huset (410, 810) og bevegelig mellom åpne og lukkede posisjoner i forhold til strømningspassasjen (412, 812).

13. System i henhold til krav 10 eller 11,karakterisertv e d at ventilen (430, 830, 830") innbefatter et stempel (830) bevegelig mellom åpne og lukkede posisjoner i det hule huset (410, 810).

14. System i henhold til et hvilket som helst av kravene 7 til 13,karakterisert vedå innbefatte: en støtinnretning (300) anordnet i røret (14) under landingssammenstillingen (500, 700) og som kontakter nedihullsbevegelse av plungeren (400, 800) i røret (14).

15. System i henhold til et hvilket som helst av kravene 7 til 14,karakterisert vedat landingssammenstillingen (500) har en treffinnretningsstang (542) med en indre passasje (543), hvilken treffinnretningsstang (542) tillater fluidkommunikasjon gjennom minst en del av landingssammenstillingen

(500).

16. System i henhold til et hvilket som helst av kravene 7 til 15,karakterisert vedat landingssammenstillingen (500, 700) innbefatter en fjærforspent (530, 730) kontakt mellom plungeren (400, 800) og landingssammenstillingen (500, 700).

17. System i henhold til et hvilket som helst av kravene 7 til 16,karakterisert vedat landingssammenstillingen (700) innbefatter et hydraulisk kammer (746) med en første ende som kan kontakte plungeren (400, 800) og med en andre ende forspent av en fjær (730), idet det hydrauliske kammeret (746) tillater hydraulisk strømning fra en første del (746A) av kammeret til den andre (746B) som respons på kontakt mellom plungeren (400, 800) og den første enden og som begrenser fluidstrømning fra den andre delen (746B) til den første delen (746A) som respons på forspenning av fjæren (730).

18. System i henhold til et hvilket som helst av kravene 7 til 17,karakterisert vedå innbefatte en styring (210) som estimerer kontakt mellom plungeren (400, 800) og landingssammenstillingen (500, 700) basert på strømningsmålinger.

19. System i henhold til krav 18,karakterisert vedat styringen (210) kobles til en strømningsventil (220) og styrer fluidkommunikasjon gjennom røret (14) som respons på den estimerte kontakten.

20. System i henhold til krav 7,karakterisert vedat plungeren (400, 800) innbefatter: et hus (410, 810) som definerer en strømningspassasje (412, 812) derigjennom og som er bevegelig inne i røret (14) til brønnen, hvilket hus (410, 810) er bevegelig opphulls ved anvendelse av nedihullstrykk og som løfter fluidsøylen over huset (410, 810) ved bevegelse opphulls; og en ventil (430, 830, 830") for selektivt å tillate fluidkommunikasjon gjennom strømningspassasjen (412, 812) i huset (410, 810); hvori landingssammenstillingen (500, 700) aktuerer ventilen (430, 830, 830") for selektivt å tillate fluidkommunikasjon gjennom strømningspassasjen (412, 812) i huset (410, 810).

21. System i henhold til krav 20,karakterisert vedat landingssammenstillingen (500, 700) innbefatter en stang og fjær (520/530, 720/730) for å absorbere opphullsbevegelse av huset (410, 810).

22. System i henhold til krav 9,karakterisert vedat de absorberende midler (520/530, 720/730) innbefatter midler (740) for å redusere rekyl ved absorpsjon av opphullsbevegelsen til huset (410, 810).

23. System i henhold til et hvilket som helst av kravene 20, 21 eller 22,karakterisert vedat landingssammenstillingen (500, 700) innbefatter: én eller flere strømningspassasjer (543, 546, 552, 554 eller 780) for å tillate opphullsstrømning derigjennom, og en kuleventil (548 eller 780), for å forhindre nedihullsstrømning derigjennom.

24. Brønngassløftfremgangsmåte,karakterisert vedå innbefatte: anordne en plunger (400, 800) i henhold til krav 1-6 i et rør (14) til en brønn; anordne en landingssammenstilling (500, 700) under en sikkerhetsventil (20) i røret (14); tillate opphullsbevegelse av plungeren (400, 800) ved anvendelse av nedihullstrykk; løfte fluid over plungeren (400, 800) med opphullsbevegelsen; forhindre passasje av plungeren (400, 800) gjennom sikkerhetsventilen (20) ved kontakt mellom plungeren (400, 800) og landingssammenstillingen (500, 700) under sikkerhetsventilen (20); og i det minste midlertidig tillatelse av fluidstrømning forbi plungeren (400, 800) når denne er i kontakt med landingssammenstillingen (500, 700) ved å åpne en ventil (430, 830, 830') hos plungeren (400, 800) når denne er i kontakt med landingssammenstillingen (500, 700).

25. Fremgangsmåte i henhold til krav 24,karakterisertved at det å kontakte plungeren (400, 800) på landingssammenstillingen (500, 700) innbefatter å absorbere sammenstøtet fra plungeren (400, 800) på landingssammenstillingen.

26. Fremgangsmåte i henhold til krav 25,karakterisertved at det å absorbere sammenstøtet innbefatter å redusere rekyl fra det absorberte sammenstøtet.

27. Fremgangsmåte i henhold til krav 24, 25 eller 26,karakterisert vedat det å tillate opphullsbevegelse av plungeren (400, 800) ved anvendelse av nedihullstrykk innbefatter å forspenne en ventil (430, 830, 830") på plungeren (400, 800) til lukket tilstand.

28. Fremgangsmåte i henhold til krav 24 til 27,karakterisertv e d at den i det minste midlertidige tillatelsen av fluidstrømning forbi plungeren (400, 800) innbefatter: tillate fluidstrømning gjennom en strømningspassasje (412, 812) i huset (410, 810). Tekst på figurer: Figur IA og IB Prior Art = Teknikkens stand Figur 11 Pressure/Flow Rate = Trykk/strømningsrate Cycles with casing sway = sykler med foringssvaiing Time = Tid Casing = Foring Tubing = Rør Differential = differanse Line = Linje Flowrate = Strømningsrate