NO341366B1

NO341366B1 - Strømningsanordning og fremgangsmåte for å tilveiebringe en strømningsstyringsanordning

Info

Publication number: NO341366B1
Application number: NO20120657A
Authority: NO
Inventors: Elmer R Peterson; Edward J O'malley; Martin P Coronado; Luis A Garcia
Original assignee: Baker Hughes Inc
Priority date: 2009-12-22
Filing date: 2012-06-05
Publication date: 2017-10-23
Also published as: AU2010341674A1; WO2011087608A1; US8469107B2; GB2490262B; NO20120657A1; BR112012017341A2; CN102667056B; US20110147007A1; CN102667056A; AU2010341674B2; BR112012017341B1; GB201210030D0; GB2490262A

Description

KRYSSREFERANSE TIL RELATERTE SØKNADER

Denne søknad krever fordelen av innleveringen av US-patentsøknad serienr. 12/905715, innlevert 15. oktober 2010, som er en delvis fortsettelse og krever fordelen av US-patentsøknad nr. 12/645300 innlevert 22. desember 2009, for "DOWNHOLE-ADJUSTABLE FLOW CONTROL DEVICE FOR CONTROLLING FLOW OF A FLUID INTO A WELLBORE".

BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN

2. Område for oppfinnelsen

[0001]Oppfinnelsen angår generelt apparat og fremgangsmåter for å styre fluid-strømning fra underjordiske formasjoner inn i en produksjonsstreng i en brønn-boring.

3. Beskrivelse av relatert teknikk

[0002]US 2008/03590 A1 omtaler et system som kan brukes med en brønn og som innbefatter et rørelement og en innstrømningsstyringsanordning. Skjermen mottar en brønnfluidstrømning, og rørelementet har en brønnfluid-kommunikasjonspassasje. Innstrømningsstyringsanordningen forandrer en driv-kraft i brønnfluidstrømmen og/eller innfører en strømningsmotstand for å regulere et trykk av brønnfluidet. Antallet av drivkraftforandringer og/eller strømnings-motstanden kan forandres mens innstrømningsstyringsanordningen er utplassert nede i brønnen.

[0003]Hydrokarboner slik som olje og gass er gjenvunnet fra en underjordisk formasjon ved å benytte en brønn eller brønnboring boret inn i formasjonen. I noen tilfeller er brønnboringen komplettert ved å plassere et foringsrør langs brønn-boringslengden og å perforere foringsrøret tilstøtende hver produksjonssone (hydrokarbonbærende sone) for å utvinne fluider (slik som olje og gass) fra den tilhørende produksjonssone. I andre tilfeller kan brønnboringen være åpenhulls, dvs. intet foringsrør. Én eller flere innstrømnings-styringsanordninger er plassert i brønnboringen for å styre strømningen av fluider inn i brønnboringen. Disse strømningsstyringsanordninger og produksjonssoner er generelt atskilt med pakninger installert mellom disse. Fluid fra hver produksjonssone som går inn i brønnboringen er trukket inn i et rør som går til overflaten. Det er ønskelig å ha en vesentlig jevn strømning av fluid langs produksjonssonen. Ujevn drenering kan resultere i uønskede forhold slik som invasjon av en gasskonus eller vannkonus. I tilfellet med f.eks. en oljeproduserende brønn, kan en gasskonus skape en inn-strømning av gass inn i brønnboringen som betydelig kan redusere oljeproduk-sjonen. På samme måte kan en vannkonus bevirke en innstrømning av vann inn i den oljeproduserende strømning som reduserer mengde og kvaliteten av den produserte olje.

[0004]En avvikende eller horisontal brønnboring er ofte boret inn i en produksjonssone for å utvinne fluid derfra. Flere innstrømnings-styringsanordninger er plassert atskilt fra hverandre langs en slik brønnboring for å drenere formasjonsfluid eller for å injisere et fluid inn i formasjonen. Formasjonsfluid inneholder ofte et lag av olje, et lag av vann under oljen og et lag av gass over oljen. For produk-sjonsbrønner er den horisontale brønnboring typisk plassert over vannlaget. Grenselagene av olje, vann og gass behøver ikke være jevne langs lengden av den horisontale brønn. Også visse formasjonsegenskaper, slik som porøsitet og permeabilitet, behøver ikke å være den samme langs lengden av brønnen. Derfor behøver ikke fluid mellom formasjonen og brønnboringen å strømme jevnt gjennom innstrømnings-styringsanordningene. For produksjonsbrønnboringer er det ønskelig å ha en relativt jevn strømning av produksjonsfluid inn i brønn-boringen og også å hindre strømningen av vann og gass gjennom hver innstrømnings-styringsanordning. Passive innstrømnings-styringsanordninger er vanligvis benyttet for å styre strømning inn i brønnen. Slike innstrømnings-styringsanordninger er innstilt for å tillate en viss strømningsmengde derigjennom og så installert i brønnboringen og er ikke konstruert eller konfigurert for brønn-hullsjusteringer. Noen ganger er det ønskelig å forandre strømningsmengden fra en spesiell sone. Dette kan være fordi en spesiell sone har startet ved å produsere et uønsket fluid, slik som vann eller gass, eller innstrømnings-styringsanordningen har tettet seg eller blitt forringet og den nåværende innstilling er ikke tilstrekkelig, etc. For å forandre strømningsmengden gjennom slike passive innstrømnings-styringsanordninger, er produksjonsstrengen trukket ut, som er meget kostbart og tidkrevende.

[0005]Det er derfor et behov brønnhullsjusterbare passive innstrømnings-styringsanordninger.

SAMMENFATNING

[0006]Målene med foreliggende oppfinnelse oppnås ved en strømningsstyrings-anordning, kjennetegnet ved at den omfatter: en innstrømningsstyringsanordning som innbefatter et gjennomstrømningsområde konfigurert for å motta fluid ved et innstrømningsområde og slippe ut det mottatte fluid ved et utstrømningsområde, gjennom-strømningsområdet danner et flertall av uavhengige kanaler, hvori hver kanal har en strømningsbane i en aksial retning med enestående strømningsegenskaper i forhold til andre kanaler; en innstillingsanordning konfigurert for å justere strømningen av fluidet gjennom gjennomstrømningsområdet til et valgt nivå, innstillingsanordningen innbefatter en koplingsdel konfigurert for å være koplet til en sperreanordning tilpasset for å bevege koplingsdelen for å bevirke at innstillingsanordningen forandrer strøm-ningen av fluidet fra gjennomstrømningsområdet til det valgte nivå, hvori innstillingsanordningen innbefatter en styrehylse med et styrespor og en bolt som beveger seg i styresporet for å rotere styrehylsen for å velge det ønskede nivå av strømningen av fluidet gjennom innstrømningsstyringsanordningen.

[0007]Foretrukne utførelsesformer av strømningsstyringsanordningen er videre utdypet i kravene 2 til og med 8.

[0008]Målene med foreliggende oppfinnelse oppnås også ved en fremgangsmåte for å tilveiebringe en strømningsstyringsanordning, kjennetegnet ved at den omfatter: å tilveiebringe en innstrømningsstyringsanordning med et gjennomstrøm-ningsområde konfigurert for å motta formasjonsfluid ved et innstrømningsområde og å slippe ut det mottatte fluid ved et utstrømningsområde, gjennomstrømningsområdet danner et flertall av uavhengige kanaler, hvori hver kanal har en strømningsbane i en aksial retning med enestående strømnings-egenskaper i forhold til andre kanaler; og å kople en innstillingsanordning til inn-strømningsstyringsanordningen, konfigurert for å justere strømningen av fluidet gjennom gjennomstrømningsområdet til et valgt nivå, innstillingsanordningen innbefatter en koplingsdel konfigurert for å koples til en utvendig sperreanordning tilpasset for å flytte koplingsdelen for å bevirke at innstillingsanordningen forandrer strømningen av fluidet fra gjennomstrømningsområdet til det valgte nivå, hvori innstillingsanordningen innbefatter en roterbar del konfigurert for å roteres for å justere strømningen av fluidet fra innstrømningsstyringsanordningen.

[0009]En foretrukken utførelsesform av fremgangsmåten er utdypet i krav 10.

[0010]I ett aspekt, er en brønnhullsjusterbar strømningsstyringsanordning fremskaffet som i en utførelse innbefatter en innstrømnings-styringsanordning med et gjennomstrømningsområde konfigurert for å motta formasjonsfluid ved et inn-strømningsområde og å slippe ut det motsatte fluid ved et utstrømningsområde og en innstilingsanordningen konfigurert for å justere strømningen av fluidet gjennom gjennomstrømningsområdet til et valgt nivå, innstillingsanordningen innbefatter en koplingsdel konfigurert for å koples til en utvendig sperreanordning tilpasset for å flytte tilkoplingsdelen for å bevirke at innstillingsanordningen forandrer strømnin-gen av fluidet til et ønsket nivå.

[0011]I et annet aspekt er et apparat for å styre strømming omtalt som i en ut-førelse kan innbefatte en passiv innstrømnings-styringsanordning konfigurert for å motta fluid fra en formasjon og slippe ut det mottatte fluid til et utstrømnings-område, en innstillingsanordning konfigurert for å justere strømming av fluidet gjennom innstrømnings-styringsanordningen, innstillingsanordningen innbefatter en koplingsdel og en sperreanordning konfigurert for å kople til koplingsdelen for å operere innstillingsanordningen for å justere strømmingen av fluidet gjennom innstrømnings-styringsanordningen.

[0012]Eksempler på flere viktige egenskaper til oppfinnelsen har blitt oppsummert i heller bred grad for at den detaljerte beskrivelse av denne som følger kan bedre forstås, og for at bidragene til teknikken kan forstås. Det er selvfølgelig ytterligere egenskaper med oppfinnelsen som vil beskrives heretter og som vil danne gjen-stand for de vedføyde krav.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

[0008]Fordelene og ytterligere aspekter med oppfinnelsen vil lett forstås av de som er normalt faglært på området da denne vil bedre forstås med referanse til den følgende detaljerte beskrivelse når sett i forbindelse med de vedføyde tegninger, hvor like referansebetegnelser angir like eller lignende elementer ut gjennom de mange figurer til tegningen, og hvori: Fig. 1 er et skjematisk elevasjonsriss av en eksemplifiserende flersone-brønnboring som har en produksjonsstreng installert deri, hvilken produksjonsstreng innbefatter én eller flere brønnjusterbare innstrømnings-styringsanordninger laget i henhold til en utførelse av oppfinnelsen; Fig. 2 viser et isometrisk riss av et parti av en passiv innstrømningsstyrings-del laget i henhold til en utførelse av oppfinnelsen; Figurer 3A og 3B viser henholdsvis et sideriss og snittriss av en justerbar strømningsstyringsanordning i en første posisjon i henhold til en utførelse av oppfinnelsen; Figurer 4A og 4B viser henholdsvis et sideriss og snittriss av den justerbare strømningsstyringsanordning i fig. 3A og 3B i en andre posisjon i henhold til en utførelse av oppfinnelsen; Figurer 5A og 5B viser henholdsvis et sideriss og snittriss av den justerbare strømningsstyringsanordning i figurer 3A-4B i en tredje posisjon i henhold til en utførelse av oppfinnelsen; Fig. 6A viser et snittsideriss av en justerbar strømningsstyringsanordning med en magnetisk sperreanordning for å justere strømming gjennom strømnings-styringsanordningen i en første posisjon i henhold til en utførelse av oppfinnelsen;

Fig. 6B viser et snittriss av den justerbare strømningsstyringsanordning i

fig. 6A i en andre posisjon i henhold til en utførelse av oppfinnelsen; Fig. 6C viser et snittriss av den justerbare strømningsstyringsanordning i fig. 6A i en tredje posisjon i henhold til en utførelse av oppfinnelsen; og Fig. 7 er et snittriss av en justerbar strømningsstyringsanordning i henhold til en annen utførelse av oppfinnelsen;

DETALJERT BESKRIVELSE AV OPPFINNELSEN

[0009]Den foreliggende oppfinnelse angår apparat og fremgangsmåter for å styre strømming av formasjonsfluider i en brønn. Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer visse eksemplifiserende tegninger for å beskrive visse utførelser av appa-ratene og fremgangsmåter som skal anses for eksemplifiserende for prinsippene beskrevet heri og er ikke ment å begrense konseptene og oppfinnelsen til de illustrerte og beskrevne utførelser.

[0010]Initielt med referanse til fig. 1, er det der vist et eksemplifiserende produk-sjonsbrønnboringssystem 100 som innbefatter en brønnboring 110 boret gjennom en jordformasjon 112 og inn i et par av produksjonssoner eller reservoarer 114, 116. Brønnboringen 110 er vist foret med et foringsrør med et antall av perfore-ringer 118 som penetrerer og strekker seg inn i formasjonsproduksjonssonene 114, 116 slik at produksjonsfluider kan strømme fra produksjonssonene 114, 116 inn i brønnboring 110. Den eksemplifiserende brønnboring 110 er vist til å innbefatte en vertikal seksjon 110a og en vesentlig horisontal seksjon 110b. Brønnbor-ingen 110 innbefatter en produksjonsstreng (eller produksjonssammenstilling) 120 som innbefatter et rør (også referert til som et basisrør) 122 som strekker seg ned-over fra et brønnhode 124 ved overflaten 126 til brønnboringen 110. Produksjonsstrengen 120 danner en innvendig aksial boring 128 langs sin lengde. Et ringrom 130 er dannet mellom produksjonsstrengen 120 og brønnboringsforingsrøret. Produksjonsstrengen 120 er vist til å innbefatte et generelt horisontalt parti 132 som strekker seg langs det avvikende ben eller seksjon 110b til brønnboringen 110. Produksjonsanordningen 134 er posisjonert ved valgte lokaliseringer langs produksjonsstrengen 120. Valgfritt kan hver produksjonsanordning 134 være isolert innen brønnboringen 110 ved et par av pakningsanordninger 136. Selv om kun to produksjonsanordninger 134 er vist langs det horisontale parti 132, kan et stort antall av slike produksjonsanordninger være anordnet langs det horisontale parti 132.

[0011]Hver produksjonsanordning 134 innbefatter en brønnjusterbar strømnings-styringsanordning 138 laget i henhold til én utførelse av oppfinnelsen for å styre én eller flere aspekter av strømning av én eller flere fluider fra produksjonssonene inn i produksjonsstrengen 120. Den brønnjusterbare strømningsstyringsanordning 138 kan ha et antall av alternative konstruksjonsmessige egenskaper som sørger for selektiv operasjon og styrt fluidstrømning derigjennom. Som benyttet heri innbefatter betegnelsen "fluid" eller "fluider" væsker, gasser, hydrokarboner, flerfase-fluider, blandinger av to eller flere fluider, vann og fluider injisert fra overflaten, slik som vann. Ytterligere referanser til vann skal også betraktes til å innbefatte vann-baserte fluider, f.eks. saltoppløsning eller salt vann.

[0012]Underoverflateformasjoner inneholder typisk vann eller saltlake sammen med olje og gass. Vann kan være tilstede under en oljebærende sone og gass kan være tilstede over en slik sone. En horisontal brønnboring, slik som seksjonen 110b, er typisk boret gjennom en produksjonssone, slik som produksjonssone 116, og kan strekke seg mer enn 5000 fot i lengde. Når brønnboringen har vært i produksjon en tidsperiode, kan vann strømme inn i noen av produksjonsanord-ningene 134. Mengden og regulering av vanninnstrømning kan variere langs lengden av produksjonssonen. Det er ønskelig å ha strømningsstyringsanord-ninger som kan justeres nede i hullet etter ønske for å styre strømning av uønskede fluider og/eller for å forandre strømningen derigjennom for å utjevne strømning. Den brønnjusterbare anordning kan også være konstruert for auto-matisk å begrense mengden av vannstrømning gjennom den brønnjusterbare strømningsstyringsanordning.

[0013]Figur 2 viser et isometrisk riss av en utførelse av et parti av en eksemplifiserende flerkanal innstrømnings-styringsanordning 200 som kan benyttes i bore-strengen og brønnboringen beskrevet heri. Innstrømningsstyringsanordningen 200 kan være innbefattet i en brønnjusterbar strømningsstyringsanordning 138 for å styre strømningen av fluider fra et reservoar inn i et produksjonsstreng. Produksjonsanordningen 134 kan innbefatte en filtreringsanordning for å redusere mengden og størrelsen av partikler medført i fluidene og innstrømningsstyrings-anordningen 200 som styrer den totale dreneringsmengde av formasjonsfluidet inn i brønnboringen. Som vist er innstrømnings-styringsanordningen 200 vist til å innbefatte et antall av konstruksjonsstrømningsseksjoner 220a, 220b, 220c og 220d formet rundt en rørdel 202, hver slik seksjon danner en strømningskanal eller strømningsbane. Hver seksjon kan være konfigurert for å skape et forhåndsbestemt trykkfall for å styre en strømningsmengde av produksjonsfluidet fra formasjonen inn i brønnboringsrøret. Én eller flere av disse strømningsbaner eller seksjoner kan være tilstoppet eller uavhengig (ikke i hydraulisk kommunikasjon med en annen seksjon) for å tilveiebringe et valgt eller spesifisert trykkfall over slike seksjoner. Fluidstrømning gjennom en spesiell seksjon kan være styrt ved å lukke porter 238 fremskaffet for den valgte strømningsseksjon.

[0014]Som omtalt nedenfor kan en rørdel grense til portene og derved eksponere én eller flere valgte porter, avhengig av parametere og forhold for den omgivende formasjon. Som vist er det totale trykkfall over innstrømnings-styringsanordningen summen av trykkfallene skapt av hver aktiv seksjon. Konstruksjonsstrømnings- seksjoner 220a-220d kan også være referert til som strømningskanaler eller gjennomstrømningsområder. For å forenkle beskrivelsen av innstrømnings-styringsanordningen 200, er strømningsstyringen gjennom hver kanal beskrevet med referanse til kanal 220a. Kanal 220a er vist til å innbefatte et utstrømnings-område eller område 212 (også referert til som "første strømningsområde") og et innstrømningsområde 210 (også referert til som "andre strømningsområde"). Formasjonsfluid går inn i kanalen 220a inn i innstrømningsområdet 210 og går ut av kanalen via utstrømningsområdet 212. Kanal 220a skaper et trykkfall ved å kanalisere det strømmende fluid gjennom et gjennomstrømningsområde 230, som kan innbefatte én eller flere strømningstrinn eller ledninger, slik som trinn 232a, 232b, 232c og 232d. Hver seksjon kan innbefatte ethvert ønsket antall av trinn. Også, i aspekter kan hver kanal i innstrømnings-styringsanordningen 200 innbefatte et forskjellig antall av trinn. I et annet aspekt kan hver kanal eller trinn være konfigurert for å tilveiebringe en uavhengig strømningsbane mellom innstrøm-ningsområdet og utstrømningsområdet. Noen eller alle kanaler 220a-220b kan være vesentlig hydraulisk isolert fra hverandre. Det vil si at strømningen over kanalene og gjennom anordningen 200 kan anses å være i parallell istedenfor i rekke. Således kan en produksjonsanordning 134 muliggjøre strømning over en valgt kanal idet delvis eller totalt blokkere strømning i andre kanaler. Innstrømnings-styringsanordningen 200 blokkerer én eller flere kanaler uten vesentlig å påvirke strømningen over en annen kanal. Det skal forstås at betegnelsen "parallell" er benyttet i den funksjonelle mening istedenfor for å foreslå en spesiell konstruksjon eller fysisk konfigurasjon.

[0015]Fremdeles med referanse til fig. 2 er det der vist ytterligere detaljer av flerkanal-strømningsdelen 200 som skaper et trykkfall ved å transportere det inn-strømmende fluid gjennom én eller flere av flertallet av kanaler 220a-220d. Hver

av kanalene 220a-220d kan være formet langs en vegg av et basisrør eller spindel 202 og innbefatte konstruksjonsegenskaper konfigurert for å styre strømning på en forhåndsbestemt måte. Selv om ikke påkrevd, kan kanalene 220a-220d være innrettet på en parallell måte og langsgående langs den lange akse til spindelen 202. Hver kanal kan ha en ende i fluidkommunikasjon med brønnboringsrør-strømningsboringen (vist i fig. 3-8) og en andre ende i fluidkommunikasjon med det ringformede rom eller ringrom som atskiller strømningsstyringsanordningen

200 og formasjonen. Generelt kan kanaler 220a-220d være atskilt fra hverandre, for eksempel i området mellom deres respektive innstrømnings- og utstrømnings-om råder.

[0016]I utførelse kan kanalen 220a være anordnet som en forvirring eller labyrint-konstruksjon som former en buktet eller kretsaktig strømningsbane for fluidet som strømmer derigjennom. I én utførelse kan hvert trinn 232a-232d til kanal 222a henholdsvis innbefatte et kammer 242a-242d. Åpninger 244a-244d forbinder hydraulisk kamre 242a-242d på en rekkemåte (seriemåte). I den eksemplifiserende konfigurasjon av kanal 220a, går formasjonsfluid inn i innstrømningsområdet 210 og går ut i det første kammer 242a via port eller åpning 244a. Fluidet beveger seg så langs en buktet bane 252a og går ut i det andre kammer 242b via port 244b og så videre. Hver av portene 244a-244d fremviser et visst trykkfall over porten som er funksjon av konfigurasjon av kamrene på hver side av porten, for-skyvningen mellom portene forbundet med disse og størrelsen av hver port. Trinn-konfigurasjonen og konstruksjonen innenfor bestemmer kroketheten (slyngningen) og friksjonen av fluidstrømningen i hvert spesielle kammer, som beskrevet heretter. Forskjellige trinn i en spesiell kanal kan være konfigurert for å tilveiebringe forskjellige trykkfall. Kamrene kan være konfigurert i enhver ønsket konfigurasjon basert på prinsippene, fremgangsmåtene og utførelser beskrevet heri. I utførelser kan flerkanal-strømningsdelen 200 tilveiebringe et flertall av strømningsbaner fra formasjonen inn i røret.

[0017]Som omtalt nedenfor kan en brønnjusterbar strømningsstyringsanordning være konfigurert for å muliggjøre justering av strømningsbanen gjennom flerkanal-strømningsdelen, og derved skreddersy anordningen basert på formasjon og fluidstrømningskarakteristikker. Kanalen eller strømningsbanen kan være valgt basert på formasjonsfluidinnhold eller andre målte parametere. I ett aspekt kan hvert trinn i strømningsstyringsanordningen 200 ha samme fysiske dimensjoner. I et annet aspekt kan den radiale distanse, portforskyvning og portstørrelse være valgt for å tilveiebringe en ønsket krokethet slik at trykkfallet vil være en funksjon av fluidviskositeten eller tettheten. I en utførelse kan en flerkanal-strømningsdel fremvise relativt høy prosentmessig trykkfallforandring for lav-viskositets fluid (opptil omkring 10cP) og et vesentlig konstant trykkfall for fluider i relativt høyere viskositetsområde (fra omkring 10cP til 180 cP). Selv om innstrømnings- styringsanordningen 200 er beskrevet som en flerkanalanordning, kan innstrømnings-styringsanordningen benyttet i en brønnjusterbar strømnings-styringsanordning innbefatte enhver passende anordning, innbefattende, men ikke begrenset til, dysetype-anordning, spiralanordning og en hybridanordning.

[0018]Figur 3A et isometrisk riss av en brønnjusterbar strømningsstyringsanord-ning 300 over en rørdel 302 i henhold til én utførelse av oppfinnelsen. Figur 3B er et snittriss av røret 302 og justerbar strømningsstyringsanordning 302. Figurer 3A og 3B viser den justerbare strømningsstyringsanordning 300 i en første posisjon, hvilken posisjon kan for eksempel være innstilt før utplassering av strømnings-styringsanordningen 300 i brønnboringen. Strømningsstyringsanordningen 300 er vist til å innbefatte en flerkanal-strømningsdel 304 (også referert til som innstrømnings-styringsanordning) og innstillingsanordningen 305. Den første posisjon til innstillingsanordningen 305 svarer til en valgt kanal til flerkanal-strømningsdelen 304. I et aspekt innbefatter flerkanal-strømningsdelen 304 et flertall av strømningskanaler, hvori hver av kanalene har en forskjellig strømnings-motstand. I én utførelse kan strømningsmotstanden for hver kanal være konfigurert for å begrense strømning av et valgt fluid, slik som gass eller vann, inn i røret 302. Som vist er flerkanal-strømningsdelen 304 konfigurert for å muliggjøre fluid-strømning gjennom en kanal som innbefatter en rekke av trinn 306, en strøm-ningsport 307 og rør 302. I aspekter er strømningsporten 307 lokalisert på et sporparti 309 til røret 302, og derved muliggjør fluidstrømning fra alle porter 307, enten dekket eller udekket ved rotasjonsmessig indekserte del 308. I et aspekt er fire strømningsporter lokalisert periferisk, ved 90 grader i forhold til hverandre, rundt sporpartiet 309. Rotasjonsmessig indeksert del 308 innbefatter et fordypet (ned-senket) parti 310 som eksponerer strømningsporten 307. Den rotasjonsmessig indekserte del 308 innbefatter et spor 312 (også referert til som et J-spor eller styrespor) og en bolt 314 (også referert til som en J-bolt eller styrebolt) som styrer rotasjonsbevegelsen til den rotasjonsmessig indekserte del 308. I et aspekt kan det være et flertall av bolter 314 posisjonert med sporet 312 for å sikre stabilitet under bevegelse av den rotasjonsmessig indekserte del 308. I aspekter er sporet 312 en mønstret åpning i delen som muliggjør rotasjonsmessig og aksialt bevegelse for å justere strømning av fluid gjennom strømningsstyringsanord-ningen 302. I en utførelse kan aksial bevegelse av komponenter lokalisert på innsiden av røret 302 justere den rotasjonsmessig indekserte del 308 for å bevirke fluidstrømning gjennom en valgt kanal til flerkanal-strømningsdelen 304.

[0019]Innstillingsanordningen 305 innbefatter den rotasjonsmessig indekserte del 308, forspenningsdel 320 og styrehylse 316, hver lokalisert på utsiden av rør 302. Styrehylsen 316 er koblet til den rotasjonsmessig indekserte del 308, som mulig-gjør aksial bevegelse 317 av røret 302 og hylse 316, idet det tillates uavhengig rotasjonsbevegelse av komponentene. Styrehylsen 316 er også koblet til forspenningsdel 320, slik som en fjær, som motvirker aksial bevegelse 317 når sammentrykket. I et aspekt er forspenningsdelen 320 fast festet til røret 302 på enden motsatt styrehylsen. I den viste utførelse er styrehylsen 316 koblet til en styrebolt 322 lokalisert i et spor. Styrebolten 322 styrer det aksiale bevegelses-områdettil styrehylsen 316 og forspenningsdelen 320. En indre del (også referert til som en koblingsdel, en sperreanordning eller koblingsverktøy), slik som er spennhylse 324, er lokalisert innen røret 300 og innbefatter fremspring 326 konfigurert for selektivt å oppta en skiftehylse 328 som er en del av eller koblet til styrehylsen 316. Skiftehylsen 328 kan også refereres til som en koblingsdel. Som omtalt nedenfor i fig. 4A og 4B, kan fremspring 326 oppta skiftehylsen 328 når spennhylsen 324 beveger seg aksialt i retning 317 innen røret 300. Spennhylsen 324 kan være enhver passende del eller verktøy konfigurert for å bevege seg aksialt innen røret 300 og bevirke bevegelse av den justerbare strømnings-styringsanordning 302. Spennhylsen 324 innbefatter aksiale deler 332 atskilt ved spor, hvor de aksiale deler 332 er konfigurert for å forspenne eller presse bort fra røraksen og mot den indre overflate av røret 302. Følgelig kan et vaierlednings-verktøy eller kveilrør benyttes for å flytte spennhylsen 324 aksialt 317 innen røret 302. Spennhylsen 324 kan selektivt koble og frikoble fra komponenter innen røret 302 for å bevirke bevegelse av den rotasjonsmessig indekserte del 308 og andre komponenter til den justerbare strømningsstyringsanordning 300.

[0020]Figur 4A og 4B viser henholdsvis et sideriss og et snittriss av røret 302 og den justerbare strømningsstyringsanordning 300 i overgang mellom kanal-strømningsposisjoner. I aspekter kan den justerbare strømningsstyringsanordning 300 ha ethvert antall av strømningsposisjoner. Som vist er den justerbare strømningsstyringsanordning 300 i overgang mellom posisjonen i fig. 3A og 3B og posisjonen i fig. 5A og 5B. I et aspekt kan et vaierledningsverktøy eller glattvaier- verktøy være benyttet for å flytte spennhylsen 324 i retning 317, hvor spennhylsen 324 opptar skiftehylsen 328. Ved kobling av det indre parti bevirker skiftehylsen 328, spennhylsen 324 at forspenningsdelen 320 komprimerer og den rotasjonsmessig indekserte del 308 beveger seg i retningen 317. Ettersom den rotasjonsmessig indekserte del 308 beveger seg i retning 330, flytter sporet 312 omkring bolt 314 for å bevirke at delen beveger seg rotasjonsmessig. Som vist er bolten i posisjon 400 til spor 312 og den rotasjonsmessig indekserte del 308 er i overgang mellom den første posisjon og den andre posisjon, hvor bolten 314 er lokalisert i henholdsvis posisjoner 402 og 404. Spennhylsefremspringene 326 kan forbli koblet med skiftehylsen 328 inntil fremspringene 326 er presset aksialt 318 og innover, slik som ved en frigjøringshylse 406 lokalisert på innsiden av røret 300.

[0021]Etter frigjøring av fremspringene 326 fra skiftehylsen 328, fortsetter vaier-ledningsverktøyet å bevege spennhylsen 324 ned i hullet i retningen 330. Frigjør-ing av spennhylsen 324 bevirker ekspansjon av forspenningsdelen 320, som bevirker at den rotasjonsmessig indekserte del 308 og styrehylsen 316 beveger seg i retning 408 inn i den andre posisjon. Den andre posisjon bevirker fluidstrømning gjennom en andre kanal til flerkanal-strømningsdelen 304 idet bolten 314 er i posisjon 404 i sporet 312. Figurer 5A og 5B viser henholdsvis et sideriss og snittriss av den justerbare strømningsstyringsanordning 300 i den andre posisjon. Som vist muliggjør den justerbare strømningsstyringsanordning 300 fluidstrømning gjennom kanalen 500 til flerkanal-strømningsstyringsdelen i den andre posisjon. Følgelig er den andre rotasjonsmessig indekserte del 308 rotert for å forhindre fluidstrømning gjennom andre strømningskanaler, innbefattende kanal 502. Forspenningsdelen 320 er fullstendig ekspandert, og derved presser styrebolten 322 til en grense av boltsporet. Ettersom spennhylsen 324 beveger seg i retning 330 og frigjør skiftehylsen 328, beveger bolten 314 til den rotasjonsmessig indekserte del 308 seg inn i posisjon 404 i spor 312. Det forsenkede parti 310 til delen 308 er så innrettet for å muliggjøre fluidstrømning fra kanalen 500 inn i strømningsporten 307.

[0022]Figurer 3A til og med 5B viser bevegelsen av den justerbare strømnings-styringsanordning 300 mellom to posisjoner, hvor hver posisjon bevirker at formasjonsfluidet strømmer gjennom en annen kanal av flerkanal-strømningsdelen 304 og inn i røret 302. I aspekter innbefatter flerkanal-strømningsdelen 304 et flertall av kanaler konfigurert for å muliggjøre valgte fluider til å strømme inn i røret 302 idet strømning av andre fluider begrenses. Et vaierledningsverktøy eller annen passende anordning kan benyttes for å bevege den indre del eller spennhylse 324 innen røret 302 for å bevirke justering av den justerbare strømningsstyrings-anordning 302. Prosessen vist i fig. 3A til og med 5B kan repeteres så mange ganger som ønskelig for å innstille den justerbare strømningsstyringsanordning 300 til en valgt posisjon.

[0023]I en annen utførelse kan en elektromagnetisk og/eller elektrisk mekanisk anordning benyttes for å justere posisjonen av et strømningsstyringsanordning, hvor en vaierledning eller glatt vaier kan kommunisere kommandosignaler og kraft for å styre fluidstrømningen inn i røret. Figur 6A er et snittriss av et utførelse av et rør 602 og justerbar strømningsstyringsanordning 600 i en første posisjon. Som vist er den justerbare strømningsstyringsanordning 600 vist før flytting eller justering av strømningsbanen inn i røret 602. Den justerbare strømningsstyrings-anordning 600 innbefatter en flerkanal-strømningsdel 604 som inneholder en rekke av trinn 606. Trinnene 606 muliggjør strømning av fluider gjennom en strømningsport 607 inn i røret 602. I en utførelse er et flertall av strømningsporter 607 posisjonert periferisk omkring røret 600. En innstillingsanordning 605 innbefatter en rotasjonsmessig indeksert del 608 med et forsenket parti 610 som selektivt eksponerer én av strømningsportene 607. Den rotasjonsmessig indekserte del 608 innbefatter et spor 612 og bolt 614 som samarbeidende styrer bevegelse av den rotasjonsmessig indekserte del 608. I et aspekt kan et flertall av bolter 614 være posisjonert innen sporet 612 for å sikre stabilitet under rotasjonsbevegelse. I aspekter er sporet 612 en mønstret åpning i delen som muliggjør rotasjonsmessig og aksial bevegelse for å justere strømning av fluid gjennom den justerbare strømningsstyringsanordning 600.

[0024]Innstillingsanordningen 605 innbefatter også en forspenningsdel 620 og

styrehylse 616, hver lokalisert på utsiden av røret 602. Styrehylsen 616 er koblet til den rotasjonsmessig indekserte del 608 for aksial bevegelse 617 så vel som uavhengig rotasjonsbevegelse av komponentene i forhold til hverandre. En magnetisk del 618 er posisjonert i styrehylsen 616 for å muliggjøre en magnetisk kobling til komponenter på innsiden av røret 602.1 et aspekt kan et flertall av magnetiske deler 618 være periferisk posisjonert i hylsen 616. Som illustrert er styrehylsen

616 også koblet til en forspenningsdel 620, slik som en fjær, som motvirker aksial bevegelse 617 når sammentrykket. Forspenningsdelen 620 er festet til røret 602 på enden motsatt styrehylsen 616. Som vist er bolten 614 posisjonert nær en første ende av sporet 612 (eller aksiale brønn-ytterpunkt). I andre aspekter kan styrehylsen 616 være metallisk eller magnetisert, og derved tilveiebringe en kob-lingskraft for en magnet på innsiden av røret 600.

[0025]En intervensjonsstreng 622 kan benyttes for å transportere en magnetsammenstilling 624 ned i hullet innen røret 600. Magnetsammenstilling 624 kan innbefatte en passende elektromagnet konfigurert for å benytte elektrisk strøm for å generere et magnetisk felt. Magnetsammenstilling 624 kan generere et magnetisk felt for å bevirke kobling med den metalliske del(ene) 618. Strøm er tilført magnetsammenstillingen 624 ved en passende kraftkilde 626, som kan være posisjonert i, på eller tilstøtende en vaierledning eller kveilrør. Magnetsammenstilling 624 kan være selektivt drevet ettersom intervensjonsstrengen 622 beveger seg aksialt i retningen 617 innen røret 600 for å bevirke bevegelse av styrehylsen 616. For eksempel kan den magnetiske sammenstilling 624 generere et magnetisk felt for å muliggjøre kobling til den magnetiske del(ene) 618 ettersom strengen 622 beveger seg aksialt 617 ned i hullet, og derved bevirker at styrehylsen 616 beveger seg aksialt 617. Den magnetiske kobling mellom magnetsammenstilling 624 og de magnetiske deler 618 er av en tilstrekkelig styrke for å opprettholde koblingen for å overvinne fjærkraften til forspenningsdel 620 ettersom styrehylsen 616 beveger seg aksialt 617. I et aspekt kan den metalliske del(ene) være en magnet for å tilveiebringe tilstrekkelig kraft i en kobling mellom delen og magnetsammenstillingen 624. Magnetsammenstillingen 624 kan innbefatte et flertall av elektromag-neter atskilt periferisk omkring sammenstillingen, hvor hver elektromagnet er konfigurert for å koble til en tilhørende metallisk del 614. Som vist kan vaierled-ningskomponentene og magnetsammenstillingen 624 benyttes for å flytte styrehylsen 616 og den rotasjonsmessig indekserte del 608 aksialt 617. Videre bevirker den aksiale bevegelse 617 bevegelse av magnetsammenstillingen 624, idet magnetisk koblet til styrehylsen 616, rotasjonsbevegelse av den rotasjonsmessig indekserte del 608, og derved justerer strømningsbanen gjennom flerkanal-strømningsdel 604.

[0026]Det skal bemerkes at komponentene posisjonert på utsiden av røret 602 (fig. 6A-6C), innbefattende den justerbare strømningsstyringsanordning 600, er vesentlig lik med de som vist i fig. 3A-5B. Spesielt, i aspekter, svarer illustrasjonen i fig. 6A, 6B og 6C til de i fig. 3A, 4A, 5A. De illustrerte mekanismer viser forskjellige anordninger eller verktøy lokalisert på innsiden av røret for å justere de justerbare strømningsstyringsanordninger. I andre utførelser kan komponentene, innbefattende flerkanal-strømningsdelen 604 og den rotasjonsmessig indekserte del 608, innbefatte forskjellige anvendelsesspesifikke konfigurasjoner og komponenter avhengig av kostnad, ytelse og andre betraktninger. I tillegg kan kraftkilden 626 også innbefatte én eller flere sensorpakker, innbefattende, men ikke begrenset til, sensorer for å gjøre målinger relatert til strømningsmengde, fluidsammensetning, fluidtetthet, temperatur, trykk, vannavstengning, olje/gass-forhold og vibrasjon. I en utførelse er målingene prosessert av en prosessor som benytter program og en hukommelse, og kan benytte valgte parametere basert på målingene for å forandre posisjonen og strømningen gjennom den justerbare strømningsstyrings-anordning 602.

[0027]Figur 6B er et snittriss av røret 602 og den justerbare strømningsstyrings-anordning 600, som vist i fig. 6A, i en andre posisjon. Som vist er forspenningsdelen 620 komprimert mellom styrehylsen 616 og røret 600. I forhold til posisjonen i fig. 6A, har den rotasjonsmessig indekserte del 608 flyttet seg aksialt 617 i en brønnhullsretning, hvor bolten 614 er posisjonert nær en andre ende av sporet 612 (eller aksiale opphulls-ytterpunkt). Den rotasjonsmessig indekserte del 608 roterer idet den beveger seg aksialt mellom den første posisjon (fig. 6A) og andre posisjon (fig. 6B). Som vist er den magnetiske sammenstilling 624 koblet til de metalliske deler 618. Den magnetiske kobling tilveiebringer en kraft i retning 617 som overvinner fjærkraften til forspenningsdelen 620 for å komprimere delen. Den justerbare strømningsstyringsanordning 600 er vist i prosessen med justering av strømningsbanen inn i røret 602. I et aspekt er den andre illustrerte posisjon omtrent halvveis mellom en første strømningskanal-posisjon (posisjon én i fig. 6A) og en andre strømningskanal-posisjon (posisjon tre, fig. 6C nedenfor).

[0028]Figur 6C, et snittriss av røret 602 og den justerbare strømningsstyrings-anordning 600 som viser den justerbare strømningsstyringsanordning i fig. 6A og 6B i en tredje posisjon. Magnetsammenstillingen 624 er koblet ut, og derved fjernes det magnetiske felt og frakobler sammenstillingen fra de metalliske deler 618. Følgelig trekker styrehylsen 616 seg tilbake i retning 630, ettersom den er trukket av kraften fra forspenningsdelen 620. Ettersom den rotasjonsmessig indekserte del 608 flytter seg aksialt 630 i en opphullsretning, er bolten 614 posisjonert nær den første ende av sporet 612 (eller aksiale nedihulls-ytterpunkt). Som vist er den rotasjonsmessig indekserte del 608 og den justerbare strømnings-styringsanordning 600 i en andre strømningskanal-posisjon, og derved eksponerer strømningsport 607 i forsenket parti 610 (ikke vist). I et aspekt er fire strømnings-kanaler eller baner fremskaffet i flerkanal-strømningsdelen 604, hvor en valgt kanal kan være i fluidkommunikasjon med én eller flere strømningsporter 607 i røret 602. Følgelig viser posisjonene illustrert i fig. 6A-6C den justerbare strøm-ningsstyringsanordning 600 som flytter seg fra en første strømningskanal-posisjon til en andre strømningskanal-posisjon. I en utførelse svarer den første strømningskanal-posisjon i fig. 6A til posisjonen vist i fig. 3A. Videre kan den andre strømningskanal-posisjon i fig. 6C svare til posisjonen vist i fig. 5A. Den illustrerte magnetiske sammenstilling 624 tilveiebringer et apparat for å justere fluidstrøm-ning inn i røret 602 lokalt, ved å benytte en prosessor og program, eller ved en fjernbruker, hvor apparatet innbefatter færre bevegelige deler. Prosessoren og/eller programmet kan være lokalisert nede i brønnen eller ved overflaten, avhengig av anvendelsesbehov og andre restriksjoner.

[0029]Figur 7 er et snittriss av den justerbare strømningsstyringsanordning 700 og rør 702. Som vist er den justerbare strømningsstyringsanordning 700 i en første posisjon, hvilken posisjon kan innstilles før utplassering av strømningsstyrings-anordningen 700 i brønnboringen. Strømningsstyringsanordningen 700 er vist til å innbefatte en flerkanal-strømningsdel 704 og innstillingsanordning 705. Den første posisjon av innstillingsanordningen 705 svarer til en valgt kanal til flerkanal-strømningsdelen 704. I et aspekt innbefatter flerkanal-strømningsdelen 704 et flertall av strømningskanaler i et gjennomstrømningsområde 748, hvor hver av kanalene har en forskjellig strømningsmotstand. I en brønninjeksjonsutførelse kan strømningsmotstanden for hver kanal konfigureres for å begrense en strømning av et valgt fluid, slik som gass eller vann, fra røret 702 inn i formasjonen. Følgelige er den justerbare strømningsstyringsanordning 700 benyttet i en injeksjonsbrønn for å injisere en valgt mengde av fluid inn i en valgt sone av en formasjon, hvor det injiserte fluid fortrenger hydrokarboner fra formasjonen. Således bevirker det injiserte fluid strømning av hydrokarboner fra formasjonssonen til en tilstøtende brønn.

[0030]Som vist er flerkanal-strømningsdelen 704 konfigurert for å muliggjøre fluidstrømning gjennom en strømningsport 707 i rør 702 til en valgt kanal som innbefatter en rekke av trinn. I aspekter er strømningsporten 707 lokalisert på et sporparti til røret 702, og derved muliggjør fluidstrømning fra alle porter 707, enten dekket eller avdekket ved en rotasjonsmessig indeksert del 708. I et aspekt er fire strømningsporter lokalisert periferisk, ved 90 grader i forhold til hverandre. Rotasjonsmessig indeksert del 708 innbefatter en forsenket parti 710 som eksponerer i det minste en strømningsport 707. Den rotasjonsmessig indekserte del 708 innbefatter en bolt 714 (også referert til som en J-bolt eller styrebolt) posisjonert i et spor for å styre rotasjonsbevegelsen av den rotasjonsmessig indekserte del 708. I aspekter er sporet en mønstret åpning i delen (som vist i fig. 3A, 4A og 5A) som muliggjør rotasjonsmessig og aksial bevegelse for å justere strømning av fluid gjennom strømningsstyringsanordningen 702. I en utførelse kan aksial bevegelse av komponentene lokalisert på innsiden av røret 702 justere den rotasjonsmessig indekserte del 708 for å bevirke fluidstrømning (injeksjon) fra røret 702 til formasjonen gjennom en valgt kanal til flerkanal-strømningsdelen 704.

[0031]Innstillingsanordningen 705 innbefatter den rotasjonsmessig indekserte del 708, forspenningsdelen 720 og styrehylse 716, hver lokalisert på utsiden av røret 702. Styrehylsen 716 er koblet til den rotasjonsmessig indekserte del 708, som muliggjør aksial bevegelse av røret 702 og hylse 716, idet uavhengig rotasjonsbevegelse tillates for komponentene. Styrehylsen 716 er også koblet til forspenningsdel 720, slik som en fjær, som motvirker aksial bevegelse når sammentrykket. I et aspekt er forspenningsdelen 720 fast festet til røret 702 på enden motsatt styrehylsen. I den viste utførelse er styrehylsen 716 koblet til en styrebolt 722 lokalisert i et spor. Styrebolten 722 styrer det aksiale bevegelsesområdet til styrehylsen 716 og forspenningsdelen 720. En indre del (også referert til som en koblingsdel, en sperreanordning eller koblingsverktøy), slik som en spennhylse 724, er lokalisert innen røret 702 og innbefatter fremspring 726 konfigurert for selektivt å oppta en skiftehylse 728 som er en del av eller koblet til styrehylsen 716. Derfor kan den justerbare strømningsstyringsanordning 700 vist i fig. 7 innbefatte lignende komponenter til å være funksjonell i likhet med anordningene vist i fig. 3A-5B. I tillegg erfluidstrømningen gjennom anordningen 700 i en injeksjonsbrønnanvendelse motsatt av den som beskrevet i fig. 2, hvor fluidet strømmer fra opphulls til røret til et første område 212, gjennom et andre område 210 og inn i en formasjon. I andre utførelser benytter den justerbare strømnings-styringsanordning 700 enhver passende mekanisme for selektivt å styre strømning fra røret 702 inn i formasjonen, slik som den magnetiske sammenstilling vist i fig. 6A-6C. Dessuten skal det forstås at apparatet benyttet for injeksjonsbrønner kan benytte enhver passende anordning for justerbar strømning, innbefattende de som vist i fig. 2-6C. Som vist strømmer et fluid fra en opphullskilde, slik som en tank ved overflaten, i røret 702, som vist ved pil 750, gjennom porten 707, vist ved pil 752, til en valgt kanal av den justerbare strømningsstyringsanordning 700 og inn i formasjonen, vist ved pil 754. Følgelig tilveiebringer den justerbare strøm-ningsstyringsanordning 700 et apparat for å styre en mengde og hastighet av fluid-strømning fra injeksjonsbrønnrøret 702 inn i formasjonen.

[0032]Det skal forstås at figurer 1 -7 er ment for kun å være illustrative for lærene av prinsippene og fremgangsmåtene beskrevet heri og hvilke prinsipper og fremgangsmåter kan anvendes for å utforme, konstruere og/eller benytte innstrømnings-styringsanordninger. Videre er den foregående beskrivelse rettet mot spesielle utførelser av den foreliggende oppfinnelse for formålet med illustra-sjon og forklaring.