NO343570B1 - En fremgangsmåte og en innretning for styring av fluidstrømningen inn i et produksjonsrør - Google Patents

Description

TEKNISK OMRÅDE

Den foreliggende oppfinnelsen angår en fremgangsmåte og en innretning for styring av fluidstrømning inn i et tungoljeproduksjonsrør tilveiebrakt med innstrømningsstyreinnretninger. Oppfinnelsen kan for eksempel anvendes til å styre massestrømningen av hydrokarboner inn i et produksjonsrør i et brønnhull.

KJENT TEKNIKK

Innretninger for å utvinne olje og gass fra lange, horisontale og vertikale brønner er kjent fra US patentpublikasjoner nr. 4821801, 4858 691, 4574 691 og GB patentsøknad nr. 2169018. Disse kjente innretningene omfatter et perforert dreneringsrør med for eksempel et filter for styring av sand rundt røret. En betydelig ulempe med de kjente innretningene for olje- og/eller gassproduksjon i sterkt permeable geologiske formasjoner er at trykket i dreneringsrøret øker eksponentielt i oppstrømsretningen som et resultat av strømningsfriksjonen i røret. Siden differensialtrykket mellom reservoaret og dreneringsrøret vil avta oppstrøms som et resultat, vil mengden av olje og/eller gass som strømmer fra reservoaret inn i dreneringsrøret avta tilsvarende. Den totale oljen og/eller gassen som produseres på denne måten vil derfor være lav. Med tynne oljesoner og høypermeable geologiske formasjoner er det videre en stor risiko for koning, dvs. strømning av uønsket vann eller gass inn i dreneringsrøret nedstrøms, hvor hastigheten til oljestrømningen fra reservoaret til røret er størst.

Ved utvinning av olje fra reservoarer ved injisering av damp eller ved hjelp av forbrenning, kan differensialtrykket variere langs dreneringsrøret. Variasjoner i differentialtrykk kan forårsakes av en ujevn fordeling eller utbredelse av injisert damp og/eller forbrenningsvarme i reservoaret. Fluider som er til stede i reservoarformasjonen, hvilke fluider kan være formasjonsvann, kondensert damp og/eller flytende hydrokarboner, er ved eller nær sine respektive kokepunkter. Under slike forhold kan endringer i trykket forårsake at fluidene avdamper (eng. flash) eller koker for å produsere gass eller damp. Dette kan forårsake problemer dersom gass eller damp når ventilene som anvendes for å drenere fluid fra reservoaret inn i produksjonsrøret, ettersom mange slike ventiler ikke er i stand til å stenges for å hindre at damp eller forbrenningsgass kommer inn i produksjonsrøret. Især kan inntrengning av damp eller forbrenningsgass, hvis differensialtrykket er relativt lavt, føre til en "kortslutning" av injiseringstrykket og produksjonstrykket. Dette vil føre til at differensialtrykket faller ytterligere, noe som har en negativ virkning på dreneringsprosessens virkningsgrad. Virkningsgraden bestemmes av mengden av injisert energi versus det produserte oljevolumet.

Et ytterligere resultat av områder med lav trykkforskjell i kombinasjon med høy temperatur, også betegnet som heteflekker (eng. hot spots), er at fluid med lav viskositet fra høytemperaturområdene i reservoaret vil dominere innstrømningen inn i produksjonsrøret. På denne måten vil produksjonsrøret ha en uønsket innstrømningsprofil langs sin lengde.

Et gjennombrudd av varme fluider, slik som hydrokarboner og eller vann, ved temperaturer i nærheten av sine respektive kokepunkter kan føre til at fluidet avdamper eller koker inne i produksjonsrøret. Hvis dette skjer oppstrøms for eller i en "down-hole" pumpe vil dette ha en skadelig virkning på driften av pumpen og vil føre til en begrensning av drawdown, det vil si trykkforskjellen mellom reservoartrykket og trykket i produksjonsrøret.

Fra World Oil, vol. 212, N. 11 (11/91), s. 73-80, er det tidligere kjent å dele opp et dreneringsrør i seksjoner med en eller flere innstrømningsbegrensningsinnretninger som glidehylser eller strupeinnretninger. Imidlertid omhandler denne referansen hovedsakelig anvendelse av innstrømningsstyring for å begrense innstrømningshastighet for opphullssoner og derved unngå eller redusere koning av vann og/eller gass.

WO-A-9208875 beskriver et horisontalt produksjonsrør omfattende en flerhet av produksjonsseksjoner som er forbundet med blandekamre som har en større innvendig diameter enn produksjonsseksjonene. Produksjonsseksjonene har en ekstern slisset fôring som kan anses å utføre en filtreringshandling. Imidlertid skaper sekvensen av seksjoner med forskjellige diametre strømningsturbulens og forhindrer kjøringen av overhalingsverktøy som drives langs den ytre overflaten av produksjonsrøret.

Innstrømningsstyreinnretninger eller autonome ventiler som beskrevet i de internasjonale publikasjonene WO 2009/088292 og WO 2008/004875 er robuste, tåler store krefter og høye temperaturer, kan hindre drawdown (differensialtrykk), trenger ikke energiforsyning og tåler sandutvikling. Samtidig er de pålitelige, enkle og meget billige. Imidlertid kan det foretas flere forbedringer for å øke ytelsen og levetiden til de ovennevnte innretningene.

Ved utvinning av olje og eller gass fra geologiske produksjonsformasjoner blir fluider i forskjellige kvaliteter, dvs. olje, gass, vann, produsert i forskjellige mengder og blandinger avhengig av formasjonens egenskap eller kvalitet. Ingen av de ovennevnte kjente innretningene er i stand til å skille mellom og styre innstrømningen av olje, gass eller vann på basis av deres relative sammensetning og/eller kvalitet. Spesielt er de kjente innretningene ikke i stand til å styre variasjoner i innstrømningen inn i produksjonsrøret på grunn av variasjoner i differensialtrykket forårsaket av temperaturvariasjoner. De nevnte ventilene er også ikke i stand til å styre virkningen av fluid som avdamper eller koker inne i produksjonsrøret.

WO 2011/098328 beskriver et gjenvinningsapparat for termisk hydrokarbon. Det omfatter et antall dampinjeksjonsrør, som hver er forsynt med flere autonome innstrømningsstyringsanordninger, AICD, som er adskilt fra hverandre langs lengden av hvert dampinjeksjonsrør. Det omfatter dessuten et flertall av produksjonsrør, som hver er forsynt med flere produksjonsautonomiske tilstrømningsstyringsanordninger, AICDer, som er adskilt fra hverandre langs lengden av hvert produksjonsrør. Nevnte injektor-AICD er anordnet for å injisere damp i en geologisk formasjon for å redusere viskositeten av hydrokarboner i formasjonen. Nevnte produksjon AICD er anordnet for å tillate strømmen av oppvarmede hydrokarboner inn i produksjonsrørene for bevegelse til overflaten.

US 2009/218089 beskriver en fasestyrt brønnkontroll. Et brønnsystem inkluderer en strømningsstyringsanordning som regulerer strømning av et fluid i brønnsystemet, hvori strømningsstyringsanordningen reagerer på både trykk og temperatur i brønnsystemet for å regulere væskestrømmen. Der beskrives dessuten en fremgangsmåte for å kontrollere en faseendring av et fluid i et brønnsystem.

US 2004/060703 beskriver en petroleumsbrønn som har et brønnforingsrør, et produksjonsrør, en kilde til tidsvarierende strøm, en nedihulls kjemisk injeksjonsanordning og en nedihulls induksjonsdrepe. Injeksjonsanordningen har en kommunikasjons- og kontrollmodul, en kjemisk beholder og en elektrisk kontrollerbar kjemisk injektor.

US 2005/103497 beskriver hvordan våt dampinjeksjon i arktiske brønner eller i dype offshore brønner krever minimum varmetap gjennom brønnrør som bærer damp eller oppvarmet tung olje. Dette gjøres ved en kombinasjon av forbedringer i flersidig brønnkonfigurasjon og i en referanseprosess som omfatter bruk av to dedikerte og superisolerte vertikale rørledninger, koaksialt bærende våt damp, i midten, omgitt av oppvarmet olje, gjennom den kaldeste delen av sitt miljø. Processen omfatter å opprettholde temperaturen på det koaksiale ytre foringsrøret med en sirkulasjon av kald oljevæske.

WO 2008/004875 beskriver en fremgangsmåte for strømningskontroll og en selvjusterende ventil eller strømningsstyringsanordning, spesielt egnet i et produksjonsrør for å produsere olje og/eller gass fra en brønn i et olje- og/eller gassreservoar.

Den foreliggende oppfinnelsen tilveiebringer et forbedret produksjonsrør som tar sikte på å minimalisere problemene relatert til variasjoner i innstrømningen inn i produksjonsrøret på grunn av temperaturvariasjoner. Oppfinnelsen tar videre sikte på å redusere problemer i forbindelse med fluider som avdamper eller koker i et produksjonsrør.

SAMMENDRAG AV OPPFINNELSEN

Oppfinnelsen tilveiebringer en fremgangsmåte, et produksjonssystem og en anvendelse av innstrømningsstyreinnretninger som angitt i de medfølgende patentkravene.

Ovennevnte problemer er løst ved en fremgangsmåte og et produksjonsrør for styring av innstrømningen inn i et produksjonsrør ifølge de medfølgende patentkravene.

Innstrømningsstyreinnretningene er fortrinnsvis selvjusterende eller autonome. Innstrømningsstyreinnretningene kan lett monteres i veggen på et produksjonsrør og tillater bruk av overhalingsverktøy. Innretningen er konstruert for å "skjelne" mellom olje og/eller gass og/eller vann og er i stand til å regulere strømningen eller innstrømningen av olje eller gass avhengig av hvilket av disse fluidene strømningsstyringen kreves for.

"Fluidet" som omtales i teksten kan omfatte hydrokarboner i væskefase (f.eks. olje eller bitumen), hydrokarboner i gassfase eller være et blandet fluid inneholdende en blanding av hydrokarboner i væskefase og/eller gassformige hydrokarboner og/eller vann. I det etterfølgende er kokepunktet for et element eller en substans temperaturen ved hvilken damptrykket i væsken er lik omgivelsestrykket som omgir væsken. Metningstemperaturen er lik kokepunktet. Metningstemperaturen er temperaturen for et tilsvarende metningstrykk ved hvilken en væske koker inn i sin dampfase.

I en utførelsesform anvender innstrømningsstyreinnretningene Bernoulli-effekten og eventuelt stagnasjonstrykk skapt over den bevegelige legemet når innstrømningen i seksjoner av dreneringsrøret hvor fluidet i formasjonen er ved eller over sitt kokepunkt reduseres. På denne måten vil innstrømningsstyreinnretningene, avhengig av fluidets sammensetning og viskositet, stenges i det minste delvist for å redusere innstrømning lokalt.

Ved økning av innstrømning i deler av dreneringsrøret hvor fluid i formasjonen er under kokepunktet, anvender innstrømningsstyreinnretningene den samme effekten, hvorved innstrømningsstyreinnretningene åpnes for å øke innstrømningen lokalt

Fremgangsmåten kan omfatte styring av innstrømningsstyreinnretningene avhengig av minst en av sammensetningen, densiteten og/eller viskositeten av fluidet.

I en utførelsesform er innstrømningen redusert i seksjoner av dreneringsrøret hvor fluidet i formasjonen er ved eller over sitt kokepunkt ved i det minste delvis å stenge de nevnte autonome innstrømningsstyreinnretningene. Innstrømning reduseres gjennom innstrømningsstyreinnretningene ved å tillate at det bevegelige legemet autonomt reduserer fluidstrømningen som respons på en økning i strømningshastigheten og/eller en reduksjon i viskositeten i fluidet. Innstrømning gjennom innstrømningsstyreinnretningene kan også reduseres ved å tillate det bevegelige legemet å redusere fluidstrømningen autonomt som respons på en økning i fluidets temperatur.

Samtidig som innstrømningen i seksjoner av dreneringsrøret som befinner seg i en heteflekk reduseres, kan fremgangsmåten også omfatte økning av innstrømningen i seksjoner av dreneringsrøret i avstand fra slike heteflekker, hvor fluidet i formasjonen er under sitt kokepunkt, ved anvendelse av nevnte innstrømningsstyreinnretninger ved anvendelse av nevnte autonome innstrømningsstyreinnretninger. Innstrømning gjennom innstrømningsstyreinnretningene kan økes ved å tillate at det bevegelige legemet autonomt øker fluidstrømningen som respons på en reduksjon i strømningshastigheten og/eller en økning i fluidets viskositet.

I en utførelsesform bringes fluidet til å strømme fra dreneringsrøret og opp gjennom et stigerørparti av produksjonsrøret ved hjelp av en injektor for et gassformig medium ved eller nedstrøms for bakstykket. Fluidstrømningens hastighet nedstrøms for bakstykket kan styres ved hjelp av en styrbar injektor. Det gassformige mediet blir injisert for å øke drawdown i dreneringsrøret, og for å forårsake en reduksjon i fluidets densitet for å transportere fluid og kondensat mot en samletank (ikke vist) ved overflaten. Ettersom det injiserte gassformige mediet og fluidet strømmer oppover, vil det lokale trykket i stigerøret synke, og i det minste noen av hydrokarbonene og kondensatet kan avdampe og bidra til oppadgående transport av fluidet. Fluidstrømningens hastighet kan styres ved å regulere mengden av gassformig medium som leveres av injektoren.

Trykkfallet i dreneringsrøret kan begrenses ved hjelp av en produksjonsmengderegulator innrettet oppstrøms for injektoren.

Uten en produksjonsmengderegulator kan fluider slik som kondensat eller overopphetet vann som kommer inn i dreneringsrøret, tillates å avdampe. Avdamping kan forårsakes av trykkfallet over innstrømningsstyreinnretningene og anvendes for å bidra ytterligere til strømningen mot bakstykket og den oppadgående transporten av fluidet gjennom stigerøret.

Med en produksjonsmengderegulator kan fluidet som kommer inn i dreneringsrøret hindres i å avdampe oppstrøms for mengderegulatoren. Produksjonsmengderegulatoren opprettholder trykket i dreneringsrøret over et forhåndsbestemt nivå og reduserer eller forhindrer avdamping i dreneringsrøret oppstrøms for produksjonsmengderegulatoren. Dette kan anvendes for å opprettholde en jevn fluidstrøm gjennom dreneringsrøret. Forbi produksjonsmengderegulatoren forårsaker reduksjonen i trykket over mengderegulatoren at kondensatet gjennomgår en delvis fordamping som betegnes som en flashfordamping. Fluidet som inneholder vann og/eller kondensat kan tillates å avdampe for å bidra ytterligere til strømningen mot bakstykket og den oppadgående transporten av fluidet gjennom stigerøret.

Injektoren kan injisere et gassformig medium, slik som damp eller gass for å øke drawdown i dreneringsrøret, og for å forårsake en reduksjon i fluidets densitet for å transportere fluid og kondensat mot overflaten eller til et samlepunkt som ligger ovenfor bakstykket. Ettersom det injiserte gassformige mediet og fluidet strømmer oppover vil det lokale trykket i stigerøret synke, og i det minste noen av hydrokarbonene og kondensatet kan avdampe og bidra til oppadgående transport av fluidet. Naturgasskondensat er en lavdensitetsblanding av hydrokarbonvæsker som er til stede som gassformige komponenter i den rå naturgassen. Naturgasskondensat betegnes også som bare kondensat eller gasskondensat.

Lokale heteflekker forårsakes av formasjonsfluid som er oppvarmet over sin metningstemperatur, for eksempel ved at damp injiseres inn i formasjonen for å oppvarme den og gjøre de flytende hydrokarbonene mer viskøse for å øke utbyttet av produksjonsrøret. Ideelt sett utbrer en oppvarmet front som passerer gjennom formasjonen seg med samme hastighet. Imidlertid kan lokale variasjoner i porøsitet i formasjonen forårsake at fronten når dreneringsrøret raskere i enkelte områder og dermed skaper en heteflekk hvor vann eller kondensat kan avdampe nær dreneringsrøret og forstyrre innstrømningen av fluid inn i dreneringsrøret. En autonom innstrømningsstyreinnretning av den angitte typen vil reagere på en endring i sammensetningen av fluidet, slik som en plutselig økning av mengden av gass i fluidet, og/eller i viskositeten, slik som en reduksjon i viskositet når et oppvarmet hydrokarbonfluid når frem til ventilen.

Hvis ønskelig kan innstrømningsstyreinnretningene også være innrettet til selvstendig å redusere fluidstrømningen som respons på en økning i fluidets temperatur. Det sistnevnte kan oppnås ved hjelp av en temperaturresponsiv innretning som virker på det bevegelige legemet eller begrenser strømningen gjennom en strømningskanal i ventilen.

I tillegg kan en produksjonsmengderegulator innrettes tilgrensende bakstykket oppstrøms for injektoren for å begrense trykkfallet i dreneringsrøret. Uten en produksjonsmengderegulator kan fluidet, slik som kondensat eller overopphetet vann som kommer inn i dreneringsrøret, tillates å avdampe. Avdamping kan forårsakes av trykkfallet over innstrømningsstyreinnretningene og kan bidra ytterligere til strømningen mot bakstykket og den oppadgående transporten av fluidet. Med en produksjonsmengderegulator kan fluidet som kommer inn i dreneringsrøret hindres i å avdampe. Produksjonsmengderegulatoren opprettholder trykket i dreneringsrøret over et forhåndsbestemt nivå og reduserer eller forhindrer avdamping før produksjonsmengderegulatoren. Forbi produksjonsmengderegulatoren forårsaker reduksjonen i trykket over mengderegulatoren at kondensatet gjennomgår en delvis fordamping som betegnes som en flashfordamping. Fluidet som inneholder vann og/eller kondensat kan tillates å avdampe for å bidra ytterligere til strømningen mot bakstykket og den oppadgående transporten av fluidet.

Innstrømning gjennom innstrømningsstyreinnretningene kan også reduseres ved å tillate det bevegelige legemet å redusere fluidstrømningen autonomt som respons på en økning i fluidets temperatur. Temperaturresponsive anordninger kan benyttes i kombinasjon med anordninger som reagerer på strømningshastighet og/eller -viskositet for å tillate at innstrømningsstyreinnretningen stenges.

I en slik utførelsesform kan ventilen videre omfatte et bevegelig ventillegeme innrettet til å påvirkes av en temperaturresponsiv innretning. Ventillegemet kan være innrettet til å aktiveres mot sin stengte stilling av den temperaturresponsive innretningen som respons på en forhåndsbestemt økning i temperaturen i fluidet som omgir og/eller går inn i ventilen.

Den temperaturresponsive innretningen kan omfatte en forseglet utvidbar anordning som i det minste delvis er fylt med et materiale som er innrettet til å gjennomgå en vesentlig utvidelse når temperaturen i fluidet som omgir innretningen øker. Fortrinnsvis skal utvidelsen være tilstrekkelig til i det vesentlige eller fullstendig å stenge ventilen når temperaturen i fluidet som omgir den temperaturresponsive innretningen øker over en forhåndsbestemt verdi. En slik utvidelse kan for eksempel oppnås ved å velge et materiale som gjennomgår en faseforandring ved en forhåndsbestemt temperatur. Et eksempel på en slik faseforandring er en væske som koker ved eller over en forhåndsbestemt temperatur. Fluidet kan omfatte en egnet alkohol, en alkohol/vannblanding eller aceton. Fluidet kan velges avhengig av dets kokepunkt ved et forhåndsbestemt trykk, hvilket trykk er avhengig av trykket som virker på produksjonsrøret på plasseringsstedet for ventilen, eller innstrømningsinnretningen. Fluidmaterialet kan også velges avhengig av hvor produksjonsrøret er anbrakt. For eksempel kan et produksjonsrør som er anbrakt på en dybde av 300 meter bli utsatt for press på 25-30 bar og temperaturer på 250-290 °C under normale produksjonsforhold. For å forhindre en plutselig innstrømning av damp med en høyere temperatur gjennom ventilen, kan den utvidbare anordningen fylles med en alkohol/vannblanding som koker ved f.eks 280 °C. Ved en uønsket økning av temperaturen i fluidet som strømmer gjennom ventilen er den utvidbare anordningen innrettet til å utvides og forårsake en forskyvning av det bevegelige ventillegemet mot dets stengte stilling når fluidets temperatur overskrider den forhåndsbestemte temperaturen. På denne måten kan ventilen stenges for å hindre at kokende eller avdampende vann trenger inn i produksjonsrøret. Avdamping eller koking kan forekomme når trykkforskjellen over innstrømningsstyreinnretningen er forholdsvis lav. Dersom kokende eller avdampende vann tillates å trenge inn i produksjonsrøret, fører dette til en "kortslutning" av injiseringstrykk og produksjonstrykk og fører til at differansetrykket faller ytterligere. Dette har en negativ effekt på dreneringsprosessens virkningsgrad, som beskrevet ovenfor. Andre uønskede fluider som kan hindres i å komme inn i produksjonsrøret er varme produksjonsgasser eller forbrenningsgasser som benyttes for å øke produksjonsraten.

For å kunne styre åpningen og stengningen av ventilen ved varierende temperaturer, kan den utvidbare anordningen være innrettet i kontakt med fluidet som omgir produksjonsrøret eller strømmer gjennom ventilen. Et utvidbar innretning kan festes til et parti av fluidkammeret og utvides i kontakt med det bevegelige ventillegemet. Alternativt kan den utvidbare anordningen festes til det bevegelige ventillegemet og utvidbar i kontakt med fluidkammeret.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

Utførelsesformer av oppfinnelsen vil bli beskrevet i detalj, kun i form av eksempler, med henvisning til de vedlagte figurene. Det skal forstås at tegningene utelukkende er utarbeidet for illustrasjonsformål og ikke er ment som en definisjon av oppfinnelsens grenser. Det skal videre forstås at tegningene ikke nødvendigvis er tegnet i målestokk, og at hvis ikke annet er angitt, er de kun ment å illustrere konstruksjonene og fremgangsmåtene beskrevet heri skjematisk.

Figur 1 viser et skjematisk riss av et produksjonsrør anbrakt i en reservoarformasjon med en lokal heteflekk;

Figur 2 viser et skjematisk riss av et produksjonsrør ifølge en første utførelsesform av oppfinnelsen;

Figur 3 viser et skjematisk riss av et produksjonsrør ifølge en andre utførelsesform av oppfinnelsen;

Figur 4 viser et snitt av et dreneringsrør som er en del av et produksjonsrør som vist i figur 2 eller 3;

Figur 5 viser en skjematisk ventilinnretning som er passende til anvendelse i et dreneringsrør ifølge oppfinnelsen;

Figur 6 viser en skjematisk alternativ ventilinnretning som er passende til anvendelse i et dreneringsrør ifølge oppfinnelsen;

Figur 7 viser en ventilinnretning som vist i figur 5 tilveiebrakt med en varmeutvidbar anordning ifølge et første eksempel;

Figur 8 viser en ventilinnretning som vist i figur 6 tilveiebrakt med en varmeutvidbar anordning ifølge et andre eksempel.

DETALJERT BESKRIVELSE

Figur 1 viser et skjematisk riss av et produksjonsrør 1 anbrakt i et brønnhull i en reservoarformasjon 2, hvor en lokal heteflekk 3 er til stede tilgrensende et nedre parti av produksjonsrøret 1. Produksjonsrøret 1 omfatter et dreneringsrør 4, et stigerør 5 som strekker seg mot overflaten og et bakstykke 6 som forbinder dreneringsrøret 4 og stigerøret 5. Dreneringsrøret 4 ender i et forstykke 7 i avstand fra bakstykket 6.

Lokale heteflekker forårsakes av formasjonsfluid som er oppvarmet over sin metningstemperatur, for eksempel ved at damp 8 injiseres inn i formasjonen fra et andre borehull (ikke vist) for å oppvarme formasjonsfluidet og gjøre de flytende hydrokarbonene mindre viskøse for å øke utbyttet av produksjonsrøret. Ideelt sett utbrer en oppvarmet front 9 (angitt med stiplede punktlinjer) som passerer gjennom formasjonen 2 seg med samme hastighet langs hele lengden av fronten 9. Imidlertid kan lokale variasjoner i formasjonens porøsitet forårsake at fronten 9 når dreneringsrøret 4 raskere i enkelte områder og dermed skaper en heteflekk 3 hvor vann eller kondensat ved eller over sin metningstemparatur kan avdampe nær dreneringsrøret 4 og forstyrre innstrømningen av fluid inn i dreneringsrøret 4. Dette skaper en forholdsvis varm sone rundt dreneringsrøret 4 ved heteflekk 3, mens de gjenværende partier av dreneringsrøret 4 er omgitt av en relativt kald sone hvor fluidene er under sin metningstemperatur.

Produksjonsrøret 1 omfatter en injektor 10 anbrakt ved eller nedstrøms for bakstykket, hvilken injektor 10 er innrettet til å injisere et gassformig medium 11, slik som damp eller gass, for å øke drawdown i dreneringsrøret 4. Det gassformige mediet 11 tilføres fra en kilde 12 på overflaten. Injisering av et gassformig medium 11 fører til en reduksjon i fluiddensiteten for å transportere fluid og kondensat oppover i stigerøret 5 i retning av en samletank 13 på overflaten.

Figur 2 viser et skjematisk riss av et produksjonsrør 21 ifølge en første utførelsesform av oppfinnelsen. Produksjonsrøret 21 er innrettet til å styre innstrømning av et fluid fra en formasjon langs en lengde av produksjonsrøret, slik som et dreneringsrør 24 som drenerer fluid fra en reservoarformasjon 22. Dreneringsrøret 24 omfatter flere seksjoner 24a, 24b, 24c, 24d (fire er vist), som hver er tilveiebrakt med en eller flere innstrømningsstyreinnretninger 25a, 25b, 25c, 25d (en vist per seksjon), hvilke forbinder den geologiske produksjonsformasjonen 22 med et innvendig strømningsrom 26 i dreneringsrøret 24. Produksjonsrøret 21 omfatter videre et øvre produksjonsrør eller stigerør 23 for å fjerne eller samle opp fluidet fra dreneringsrøret 24, og en bakstykkeseksjon 27 som forbinder stigerøret 23 og dreneringsrøret 24. Dreneringsrøret 24 strekker seg mellom bakstykket 27 og et forstykke av produksjonsrøret. Strømningsretningen i dreneringsrøret 24 mot bakstykket 27 er angitt med piler A1.

Produksjonsrøret omfatter også en injektor 28 anbrakt ved eller nedstrøms for bakstykket 27, hvor injektoren er innrettet til å injisere et gassformig medium, slik som damp eller gass. Strømningsretningen for det gassformige mediet er angitt med piler A2. Det gassformige mediet tilføres fra en kilde (ikke vist) ved overflaten og strømmer gjennom en ledning 29 i stigerøret 23 til injektoren 28. Det gassformige mediet blir injisert av injektor 28 for å øke drawdown i dreneringsrøret 24 og for å forårsake en reduksjon i fluidets densitet for å transportere fluid og kondensat mot en samletank (ikke vist) ved overflaten. Injiseringen av det gassformige mediet ved bunnen av stigerøret 23 resulterer i en reduksjon i fluidets densitet i stigerøret 23, noe som igjen resulterer i et lavere trykk ved bakstykket 27 ved bunnen av stigerøret 23 på grunn av den lavere vekten av fluidet i stigerøret 23. På grunn av at trykket i reservoarformasjonen 22 er tilnærmet konstant, resulterer reduksjonen i trykket ved bakstykket 27 i en økning i drawdown, dvs. trykkdifferansen mellom reservoarformasjonen 22 og innsiden av dreneringsrøret 24. Ettersom det injiserte gassformige mediet og fluidet strømmer oppover, vil det lokale trykket i stigerøret synke, og i det minste noen av hydrokarbonene og kondensatet kan avdampe og bidra til den oppadgående transporten av fluidet. Strømningsretningen i stigerøret 23 mot overflaten er angitt med piler A3.

Dreneringsrøret 24 er tilveiebrakt med innstrømningsstyreinnretninger 25a-25d som hver omfatter et bevegelig legeme tilveiebrakt innenfor et hus. Det bevegelige legemet er innrettet for å regulere fluidstrømningen gjennom innstrømningsstyreinnretningen autonomt ved å utnytte Bernoulli-prinsippet, hvori innstrømningsstyreinnretningen er innrettet for å redusere innstrømning lokalt fra heteflekker og/eller for å øke innstrømningen i avstand fra heteflekker.

Lokale heteflekker er forårsaket av formasjonsfluid oppvarmet over sin metningstemperatur, som beskrevet ovenfor. Lokale variasjoner i porøsitet i formasjonen kan forårsake at fronten når dreneringsrøret 24 raskere i enkelte områder (se plassering "3" i figur 1) og dermed skape en heteflekk hvor vann eller kondensat kan avdampe nær dreneringsrøret og forstyrre innstrømningen av fluid inn i dreneringsrøret. En autonom innstrømningsstyreinnretning av den angitte typen vil reagere på en endring i sammensetningen av fluidet, slik som en plutselig økning av mengden av gass i fluidet, og/eller i viskositeten, slik som en reduksjon i viskositet når et oppvarmet hydrokarbonfluid når frem til ventilen. Hvis en heteflekk når en innstrømningsstyreinnretning 25c i en seksjon 24c av dreneringsrøret 24, vil denne innretningen 25c redusere innstrømningen, eller kortvarig stenge innretningen som respons på økningen i strømningshastighet og/eller reduksjon i viskositet. Dette vil redusere innstrømningen for denne seksjonen av dreneringsrøret, og i det minste redusere heteflekkens innvirkning på strømningen gjennom dreneringsrøret. Innstrømningsstyreinnretningene er konstruert for å aldri stenges helt permanent, selv om de kan stenges kortvarig.

Samtidig vil de resterende innstrømningsstyreinnretningene 25a, 25b, 25d, som ikke er utsatt for en heteflekk, øke innstrømningen i seksjoner av dreneringsrøret 24a, 24b, 24d hvor fluidet i formasjonen er under sitt kokepunkt. Her anvender innstrømningsstyreinnretningene 25a, 25b, 25d Bernoulli-effekten og eventuelt stagnasjonstrykk skapt over det bevegelige legemet, til å åpne de autonome innstrømningsstyreinnretningene. Innstrømning øker gjennom innstrømningsstyreinnretningene ved å tillate at det bevegelige legemet autonomt øker fluidstrømningen som respons på en reduksjon i strømningshastigheten og/eller en økning i fluidets viskositet. Dette vil øke drawdown for disse seksjonene av dreneringsrøret, og bidra til å øke strømningen fra deler av formasjonen hvor den oppvarmede fronten (se linje "9" i figur 1) beveger seg med en lavere hastighet. Følgelig kan innretningen ifølge oppfinnelsen bidra til å styre utbredelsen av en oppvarmet front som sprer seg gjennom en formasjon og opprettholde en jevn strømning av fluid gjennom dreneringsrøret som respons på temperaturvariasjoner langs lengden av dreneringsrøret.

Figur 3 viser et skjematisk riss av et produksjonsrør 31 ifølge en andre utførelsesform av oppfinnelsen. Produksjonsrøret 31 er innrettet til å styre innstrømning av et fluid fra en formasjon langs en lengde av produksjonsrøret, slik som et dreneringsrør 34 som drenerer fluid fra en reservoarformasjon 32. Dreneringsrøret 34 omfatter flere seksjoner 34a, 34b, 34c, 34d (fire er vist), som hver er tilveiebrakt med en eller flere innstrømningsstyreinnretninger 35a, 35b, 35c, 35d (en vist per seksjon), hvilke forbinder den geologiske produksjonsformasjonen 32 med et innvendig strømningsrom 36 i dreneringsrøret 34. Produksjonsrøret 31 omfatter videre et øvre produksjonsrør eller stigerør 33 for å fjerne eller samle opp fluidet fra dreneringsrøret 34, og en bakstykkeseksjon 37 som forbinder stigerøret 33 og dreneringsrøret 34. Dreneringsrøret strekker seg mellom bakstykket 37 og et forstykke av produksjonsrøret. Strømningsretningen i dreneringsrøret 34 mot bakstykket 37 er angitt med piler A1.

Produksjonsrøret omfatter også en injektor 38 anbrakt ved eller nedstrøms for bakstykket 37, hvor injektoren er innrettet til å injisere et gassformig medium, slik som damp eller gass. Strømningsretningen for det gassformige mediet er angitt med piler A2. Det gassformige mediet tilføres fra en kilde (ikke vist) ved overflaten og strømmer gjennom en ledning 39 i stigerøret 33 til injektoren 38. Det gassformige mediet blir injisert for å øke drawdown i dreneringsrøret og for å forårsake en reduksjon i fluidets densitet for å transportere fluid og kondensat mot en samletank (ikke vist) ved overflaten. Ettersom det injiserte gassformige mediet og fluidet strømmer oppover, vil det lokale trykket i stigerøret synke, og i det minste noen av hydrokarbonene og kondensatet kan avdampe og bidra til oppadgående transport av fluidet. Strømningsretningen i stigerøret 33 mot overflaten er angitt med piler A3.

Utførelsesformen i figur 3 skiller seg fra den i figur 2 ved at en produksjonsmengderegulator 30 er innrettet tilgrensende bakstykket 37 oppstrøms for injektoren 28. Formålet med produksjonsmengderegulatoren 30 er å begrense trykkfallet i dreneringsrøret 34.

Uten en produksjonsmengderegulator kan fluider, slik som kondensat eller overopphetet vann som kommer inn i dreneringsrøret 24, tillates å avdampe. Dette er tilfellet i figur 2, hvor avdamping kan forårsakes av trykkfallet over innstrømningsstyreinnretningene 25a-25d og anvendes for å bidra ytterligere til strømningen mot bakstykket 27 og den oppadgående transporten av fluidet gjennom stigerøret 23.

Med en produksjonsmengderegulator 30, som vist i figur 3, kan fluidet som trenger inn i dreneringsrøret 34 forhindres i å avdampe. Produksjonsmengderegulatoren 30 opprettholder trykket i dreneringsrøret 34 over et forhåndsbestemt nivå og reduserer eller forhindrer avdamping før produksjonsmengderegulatoren 30. Dette kan anvendes for å opprettholde en jevn fluidstrøm gjennom dreneringsrøret 34. Forbi produksjonsmengderegulatoren 30 fører reduksjonen i trykket over regulatoren til at kondensatet gjennomgår en delvis fordamping som betegnes som en flashfordamping. Fluidet som inneholder vann og/eller kondensat tillates å avdampe for å bidra ytterligere til strømningen mot bakstykket 37 og den oppadgående transporten av fluidet gjennom stigerøret 33.

Figur 4 viser et utsnitt av et dreneringsrør 41, som er en del av et produksjonsrør. Dreneringsrøret 41 er tilveiebrakt med en åpning hvor en innstrømningsstyreinnretning i form av en autonom ventilinnretning 42 ifølge oppfinnelsen. Ventilinnretningen 42 er spesielt nyttig for styring av fluidstrømningen fra et underjordisk reservoar og inn i et dreneringsrør 41 i en brønn i olje- og/eller gassreservoaret, mellom en innløpsport 43 på en innløpsside til i det minste en utløpsport (ikke vist) på en utløpsside av den autonome ventilinnretningen 42. Komponenten som utgjør hele den autonome ventilinnretningen blir deretter i det følgende betegnet som en "ventilinnretning", mens de aktive komponentene som er nødvendige for styring av strømningen ofte blir betegnet som en "strømningsstyreinnretning". Innløpssiden av den autonome ventilinnretningen 42 befinner seg i åpningen på den ytre siden 44 av dreneringsrøret 41, mens utløpssiden befinner seg på den indre siden 45 av dreneringsrøret 41. I det etterfølgende er betegnelser slik som "indre" og "ytre" brukt for å definere stillinger i forhold til den indre og ytre overflaten av ventilinnretningen når den er montert i et dreneringsrør 41.

Figur 5 viser en skjematisk ventilinnretning 50 som er passende til anvendelse i et dreneringsrør som beskrevet ovenfor. Ventilinnretningen omfatter et hus 51 bygget opp av et første skiveformet huslegeme 51a med et ytre sylindrisk segment 51b og indre sylindrisk segment 51c, og med en sentral åpning eller innløpsport 52. Huset 51 omfatter videre et andre skiveformet holderlegeme 51d med et ytre sylindrisk segment 51e, beliggende mellom det ytre sylindriske segmentet 51b og det indre sylindriske segmentet 51c. Et bevegelig legeme eller en bevegelig skive 53 er tilveiebrakt i et kammer 54 dannet mellom det første og andre skiveformede huset og holderlegemer 51a og 51d. Det bevegelige legemet 53 er fortrinnsvis flatt og er fritt bevegelig i kammeret 54. Det bevegelige legemets 53 hovedplan er innrettet vinkelrett på midtaksen av den sentrale innløpsporten 52 og er fritt bevegelig langs nevnte akse. Det bevegelige legemet 53 kan for bestemte anvendelser og justeringer fravike fra den flate formen og ha en delvis konisk eller halvsirkelformet form. Ved en konisk form er toppunktet rettet direkte mot innløpsporten 52. Som det fremgår av figur 5 passer det andre skiveformede holderlegemets 51d sylindriske segment 51e inn i og stikker frem i den motsatte retningen av det første skiveformede huslegemets 51a ytre sylindriske segment 51b, og danner derved en strømningsbane som vist ved pilene 55, hvor fluidet kommer inn i styreinnretningen gjennom den sentrale innløpsporten 52 og strømmer mot og radialt langs skiven 53 før den strømmer gjennom en ringformet åpning 56 som er dannet mellom de indre og ytre sylindriske segmentene 51c og 51e, og videre ut via en ringformet åpning 57 som dannes mellom de respektive ytre sylindriske segmentene 51b og 51e. De to skiveformede hus- og holderlegemene 51a, 51d er festet til hverandre med en skruforbindelse, sveising eller andre midler (ikke nærmere vist i figuren) og er montert i et dreneringsrør ved hjelp av en utvendig gjenget seksjon 58.

Den foreliggende oppfinnelsen utnytter effekten av Bernoullis lære om at summen av statisk trykk, dynamisk trykk og friksjon er konstant langs en strømningslinje:

Med henvisning til ventilen vist i figur 5, kan trykkforskjellen over skiven 53 uttrykkes som følger ved å utsette det bevegelige ventillegemet eller skiven 53 for en fluidstrømning:

På grunn av lavere viskositet vil et fluid som gass "ta svingen senere" og følge videre langs skiven mot dens ytre periferi. Dette gir et høyere stagnasjonstrykk i den delen av kammeret 54 som er tilgrensende området av skiven 53 i avstand fra innløpsporten 52, hvilket øker stagnasjonstrykket på denne side av skiven. På grunn av lavere viskositet vil et fluid som gass strømme raskere langs det området av skiven som vender mot innløpsporten 52. Dette resulterer i en reduksjon av trykket på området A2 over skiven. Skiven 9, som er fritt bevegelig i kammeret mellom de skiveformede legemene, vil bevege seg mot innløpsporten og derved begrense strømningsbanen mellom skiven 53 og det indre sylindriske segmentet 51c. På denne måten kan skiven 53 bevege seg i forhold til innløpsporten 52, avhengig av viskositeten i fluidet som strømmer gjennom, hvorved dette prinsippet anvendes til å styre (delvis stenge eller åpne) strømningen av fluid gjennom ventilinnretningen.

Videre vil trykkfallet gjennom en tradisjonell innstrømningsstyreinnretning med fast geometri være proporsjonal med det dynamiske trykket:

hvor konstanten K hovedsakelig er en funksjon av geometrien og mindre avhengig av Reynolds-tallet. I styreinnretningen som her er beskrevet, vil strømningsområdet avta når differensialtrykket øker, slik at volumstrømmen gjennom styreinnretningen ikke, eller nesten ikke, øker når trykkfallet øker. Følgelig er gjennomstrømningsvolumet for den foreliggende oppfinnelsen i det vesentlige konstant over et gitt differensialtrykk. Dette representerer en vesentlig fordel med den foreliggende oppfinnelse, ettersom den kan anvendes for å sikre et i det vesentlige konstant volum som strømmer gjennom hver seksjon i hele den horisontale brønnen, noe som ikke er mulig med faste innstrømningsstyreinnretninger.

Ved produksjon av olje og gass kan strømningsstyreinnretningen ifølge oppfinnelsen ha to ulike anvendelser: Anvendelse som innstrømningsstyreinnretning for å redusere innstrømning av vann eller gass, eller for opprettholdelse av en konstant strømning gjennom strømningsstyreinnretningen. Ved konstruksjon av styreinnretningen ifølge oppfinnelsen for de forskjellige anvendelsene, slik som konstant fluidstrømning, vil de ulike områder og trykksoner som vist på figur 6, ha innvirkning på innretningens virkningsgrad og gjennomstrømningsegenskaper. Med henvisning til figur 6 kan de forskjellige områdene/trykksonene deles opp i:

- A1, P1er henholdsvis innstrømningsområde og trykk. Kraften (P1*A1) som genereres av dette trykket vil forsøke å åpne styreinnretningen (bevege skiven eller legemet 53 bort fra innløpsporten 52). ;- A2, P2er området og trykket i sonen mellom en første overflate av skiven ved innløpsporten og kammeret 54, hvor hastigheten vil være størst og følgelig representere en dynamisk trykkilde. Det resulterende dynamiske trykket vil forsøke å stenge styreinnretningen ved å bevege skiven eller legemet 53 mot innløpsporten etter som strømningshastigheten øker og trykket reduseres. ;- A3, P3er området og trykket ved utløpet. Dette skal være det samme som brønntrykket (innløpstrykket). ;- A4, P4er området og trykket (stagnasjonstrykket) bak skiven, i avstand fra innløpsporten. Stagnasjonstrykket skaper trykket og kraften bak skiven. Dette vil søke å stenge styreinnretningen, idet det beveger skiven mot innløpsporten. ;;Fluider med forskjellige viskositeter vil tilveiebringe forskjellige krefter i hver sone avhengig av konstruksjonen av disse sonene. For å optimalisere styreinnretningens virkningsgrad og gjennomstrømningsegenskaper vil konstruksjonen av områdene være forskjellige for forskjellige anvendelser, f.eks. gass/olje- eller olje/vannstrømning. For hver anvendelse må områdene følgelig være nøye balansert og optimalt konstruert og ta hensyn til egenskaper og fysiske forhold (viskositet, temperatur, trykk osv.) for hver konstruksjonssituasjon. En ventil av typen som er vist i figur 5, er beskrevet i WO2008/004875, så vel som i WO2009/088292. ;;Figur 6 viser en skjematisk alternativ ventilinnretning 60. Ventilinnretningen omfatter, som i ventilinnretningen vist i figur 5, et hus 61 bygget opp av et første skiveformet huslegeme 61a med et ytre sylindrisk segment 61b og med en sentral åpning eller innløpsport 62. Huset 61 omfatter videre et andre skiveformet holderlegeme 61d festet til det ytre sylindriske segmentet 61b av huslegemet 61a, et bevegelig legeme eller en bevegelig skive 63 er tilveiebrakt i et kammer 64 dannet mellom det første og det andre skiveformede huset og holderlegemer 61a og 61d. Denne ventilinnretningen er forskjellig fra ventilinnretningen i figur 5 ved at utløpet omfatter et antall utløpsporter 66 som er forbundet med kammeret via radiale åpninger. ;;Strømningsbanen gjennom ventilinnretningen, angitt ved piler 65, viser at fluidet vil strømme inn gjennom innløpsporten, radialt over skiven, gjennom de radiale åpningene og ut gjennom utløpsportene. Følgelig er det ingen oppbygging av stagnasjonstrykket på siden av skiven 63 som er i avstand fra innløpsporten, slik det er forklart ovenfor i forbindelse med figur 5. Med denne løsningen uten stagnasjonstrykk er byggetykkelsen for innretningen lavere og kan motstå en større mengde partikler i fluidet. ;;Med henvisning til ventilen vist i figur 6, kan trykkforskjellen over skiven 63 uttrykkes som følger ved å utsette det bevegelige ventillegemet eller skiven 63 for en fluidstrømning: ;;; ;;; Som beskrevet ovenfor, vil fluider med forskjellige viskositeter tilveiebringe ulike krefter i hver sone avhengig av konstruksjonen av disse sonene, for å optimalisere styreinnretningens virkningsgrad og gjennomstrømningsegenskaper vil konstruksjonen av områdene være forskjellige for forskjellige anvendelser, f.eks konstant volumstrøm, eller i gass/olje- eller olje/vannstrømningen. For hver anvendelse må områdene følgelig være nøye balansert og optimalt konstruert og ta hensyn til egenskaper og fysiske forhold (viskositet, temperatur, trykk osv.) for hver konstruksjonssituasjon. ;;Med henvisning til figur 6 kan de forskjellige områdene/trykksonene deles opp i: ;;- A1, P1er henholdsvis innstrømningsområde og trykk. Kraften (P1*A1) som genereres av dette trykket vil forsøke å åpne styreinnretningen (bevege skiven eller legemet 63 bort fra innløpsporten 62).

- A2, P2er området og trykket i sonen mellom en første overflate av skiven ved innløpsporten og kammeret 64, hvor hastigheten vil være størst og følgelig representere en dynamisk trykkilde. Det resulterende dynamiske trykket vil forsøke å stenge styreinnretningen ved å bevege skiven eller legemet 63 mot innløpsporten etter som strømningshastigheten øker og trykket reduseres.

- A3, P3er området og trykket på overflaten av den bevegelige skiven 63 som ligger i avstand fra innløpsporten, mellom en andre overflate av skiven 63 og kammeret 64. Trykket bak den bevegelige skiven skal være det samme som brønntrykket (innløpstrykket). Dette vil søke å stenge styreinnretningen, idet den beveger skiven mot innløpsporten.

På grunn av lavere viskositet vil et fluid som gass strømme raskere langs skiven 63 mot dens ytre periferi. Dette resulterer i en reduksjon av trykket på området A2over skiven, mens trykket som virker på området A3under skiven 63 forblir upåvirket. Skiven 63 er innrettet med sitt hovedplan i rette vinkler mot den sentrale aksen av innløpsporten, og er fritt bevegbar langs nevnte akse i kammeret. En reduksjon i viskositeten vil bevege skiven mot innløpsporten og derved begrense strømningsbanen mellom overflaten av skiven 63 som vender mot innløpsporten og kammeret 64. Således beveger skiven 63 seg mot eller bort fra innløpsporten, avhengig av viskositeten i fluidet som strømmer gjennom, hvorved dette prinsippet kan anvendes for å styre fluidstrømmen gjennom innretningen.

Ventilen omfatter ytterligere et bevegelig ventillegeme innrettet til å påvirkes av en temperaturresponsiv innretning. Ventillegemet er innrettet til å aktiveres mot sin stengte stilling av den temperaturresponsive innretningen som respons på en forhåndsbestemt økning i temperaturen i fluidet som omgir og/eller går inn i ventilen.

Den temperaturresponsive innretningen omfatter en forseglet, utvidbar anordning som i det minste delvis er fylt med et fluidmateriale som er innrettet til å gjennomgå en faseforandring ved en forhåndsbestemt temperatur. Et eksempel på en slik faseforandring er en væske som koker ved eller over en forhåndsbestemt temperatur. Fluidmaterialet velges avhengig av hvor produksjonsrøret er anbrakt. For eksempel kan et produksjonsrør som er anbrakt på en dybde av 300 meter bli utsatt for press på 25-30 bar og temperaturer på 250-290 °C under normale produksjonsforhold. For å forhindre en plutselig innstrømning av damp med en høyere temperatur gjennom ventilen, kan den utvidbare anordningen fylles med en alkohol/vannblanding som koker ved f.eks 280 °C. Ved en uønsket økning av temperaturen i fluidet som strømmer gjennom ventilen er den utvidbare anordningen innrettet til å utvides og forårsake en forskyvning av det bevegelige ventillegemet mot stengt stilling når fluidets temperatur overskrider den forhåndsbestemte temperaturen. På denne måten kan ventilen stenges for å hindre at kokende eller avdampende vann trenger inn i produksjonsrøret. Avdamping eller koking kan forekomme når trykkforskjellen over innstrømningsstyreinnretningen er forholdsvis lav. Dersom kokende eller avdampende vann tillates å trenge inn i produksjonsrøret, fører dette til en "kortslutning" av injiseringstrykk og produksjonstrykk og fører til at differansetrykket faller ytterligere. Dette har en negativ effekt på dreneringsprosessens virkningsgrad, som beskrevet ovenfor. Andre uønskede fluider som kan forhindres i å komme inn i produksjonsrøret er varme produksjonsgasser eller forbrenningsgasser som benyttes for å øke produksjonsraten.

For å kunne styre åpningen og stengningen av ventilen ved varierende temperaturer, er den utvidbare anordningen innrettet i kontakt med fluidet som omgir produksjonsrøret eller strømmer gjennom ventilen.

Figur 7 viser en ventilinnretning 71 som vist i figur 5 tilveiebrakt med en varmeutvidbar anordning ifølge et første eksempel. Ifølge dette eksemplet er en utvidbar anordning i form av en belg 70 anordnet i et fluidkammer 74 i ventilen, hvilket kammer inneholder et bevegelig ventillegeme i form av en skive 73 som styrer fluidstrømningen gjennom ventilen. Skivens 73 stilling styres vanligvis av en innstrømning av fluid fra en innløpsport 72 som ligger vendt mot midten av skiven 73 og strømmer radialt utad over i det minste en del av skiven 73 og mot en utløpsport 77. I dette eksempelet befinner belgen 70 seg på motsatt side av skiven 73 i forhold til fluidinnløpsporten 72. Belgen 70 består av en første og en andre i det vesentlige flat endeflate 70a og 70b, som er forbundet ved en korrugert seksjon 70c. Den forseglede, utvidbare anordningen 70 er i det minste delvis fylt med et fluidmateriale som er innrettet til å gjennomgå en faseforandring ved en forhåndsbestemt temperatur. I dette tilfellet er den første endeflaten 70a av belgen 70 festet til et veggparti av fluidkammeret 74 og er utvidbart i kontakt med platen 73. Alternativt kan den utvidbare anordningen festes til skiven og kan utvides til å komme i kontakt med et veggparti av fluidkammeret.

Når det skjer en uønsket økning av temperaturen i fluidet som strømmer gjennom ventilen, blir varme overført fra det varme fluidet til belgen 70, delvis gjennom skiven 73 og delvis rundt den ytre kanten av denne til rommet mellom kammeret 74 og skiven 73 hvor den utvidbare anordningen er anbrakt. Hvis den utvidbare anordningen inneholder en væske, vil væsken begynne å koke når fluidet som strømmer gjennom ventilen overskrider en forhåndsbestemt temperatur. Dette forårsaker at belgen 70 utvides på grunn av økningen i trykk og volum inne i belgen 70. Etter som belgen 70 utvider seg vil den forskyve skiven 73 mot dens stengte stilling og, hvis temperaturøkningen er tilstrekkelig, til slutt stenge ventilen.

Fremgangsmåten for feste av belgen til en veggseksjon, som beskrevet her, kan også benyttes for den utførelsesformen som er vist i figur 8 nedenfor.

Figur 8 viser en ventilinnretning 81 som vist i figur 6 tilveiebrakt med en varmeutvidbar anordning ifølge et andre eksempel. Ifølge dette eksemplet er en utvidbar anordning i form av en belg 80 anordnet i et fluidkammer 84 i ventilen, hvilket kammer inneholder et bevegelig ventillegeme i form av en skive 83 som styrer fluidstrømningen gjennom ventilen. Skivens 83 stilling styres vanligvis av en innstrømning av fluid fra en innløpsport 82 som ligger vendt mot midten av skiven 83 og strømmer radialt utad over i det minste en del av skiven 83 og mot en utløpsport 87. I dette eksempelet befinner belgen 80 seg på motsatt side av skiven 83 i forhold til fluidinnløpsporten 82. Belgen 80 består av en første og en andre i det vesentlige flat endeflate 80a og 80b, som er forbundet ved en korrugert seksjon 80c. Den forseglede, utvidbare anordningen 80 er i det minste delvis fylt med et fluidmateriale som er innrettet til å gjennomgå en faseforandring ved en forhåndsbestemt temperatur. I dette tilfellet er den første endeflaten 80a av belgen 80 festet til skiven 83 og er utvidbar til kontakt med en veggseksjon av fluidkammeret 84. Alternativt kan den utvidbare anordningen festes til skiven og kan utvides til å komme i kontakt med et veggparti av fluidkammeret.

Når det skjer en uønsket økning av temperaturen i fluidet som strømmer gjennom ventilen, blir varme overført fra det varme fluidet til belgen 80, delvis gjennom skiven 83 og delvis rundt den ytre kanten av denne til rommet mellom kammeret 84 og skiven 83 hvor den utvidbare anordningen er anbrakt. Hvis den utvidbare anordningen inneholder en væske, vil væsken begynne å koke når fluidet som strømmer gjennom ventilen overskrider en forhåndsbestemt temperatur. Dette forårsaker at belgen 80 utvides på grunn av økningen i trykk og volum inne i belgen 80. Etter som belgen 80 utvider seg, vil den forskyve skiven 83 mot dens stengte stilling og, hvis temperaturøkningen er tilstrekkelig, til slutt stenge ventilen.

Fremgangsmåten for feste av belgen til skiven, som beskrevet her, kan også benyttes for den utførelsesformen som er vist i figur 7 ovenfor.

Den utvidbare anordningen som er beskrevet i forbindelse med figurene 7 og 8 er en stengt beholder i form av en belg, i det minste delvis fylt med et fluidmateriale. Alternativt kan beholderen ha et forhåndsbestemt generell form med i det minste et parti som er elastisk deformerbart, eller være i form av en pose med en ikke-bestemt form. I dette tilfellet kan den utvidbare anordningen bli holdt i en ønsket stilling av fikseringsanordninger på det bevegelige ventillegemet eller kammerveggen, uten å være fysisk festet til noen av komponentene. For eksempel kan den utvidbare anordningen holdes i stilling ved å fikseringsanordninger i form av et antall fremspring som strekker seg inn i kammeret for å støtte det bevegelige ventillegemet i sin endestilling, hvor ventilen er helt åpen. Eksempler på slike støttefremspring finnes i den inngitte internasjonale søknaden PCT//EP2011/050471. Dette alternativet er å foretrekke for utvidbare anordninger som har en i det vesentlige formløs form, hvilke kan ekspandere ensartet i alle retninger.

Oppfinnelsen er ikke begrenset til de ovenstående eksemplene.

Claims (16)

PATENTKRAV:

1. Fremgangsmåte for styring av fluidstrømning inn i et tungoljeproduksjonsrør (1, 21, 31, 41), karakterisert ved trinnene med

- reduksjon av innstrømning inn i produksjonsrøret lokalt fra heteflekker (3) ved anvendelse av innstrømningsstyreinnretninger (25a – 25d, 42, 43, 50, 60, 71, 81) omfattende et bevegelig legeme (53, 63, 73, 83) tilveiebrakt i et hus (51, 61) , idet det bevegelige legemet er innrettet for å justere fluidstrømningen gjennom innstrømningsstyreinnretningene autonomt ved å utnytte Bernoulli-prinsippet;

- økning av innstrømning til produksjonsrøret i avstand fra heteflekkene ved hjelp av innstrømningsstyreinnretningene for å øke innstrømning lokalt;

- økning av drawdown i produksjonsrøret ved anvendelse av en injektor (10, 28, 38) for å injisere inn i tungoljen i produksjonsrøret et gassformig medium (8) ved eller nedstrøms for nevnte innstrømningsstyreinnretninger;

- reduksjon av innstrømning gjennom innstrømningsstyreinnretningene ved å tillate det bevegelige legemet å redusere fluidstrømningen autonomt som respons på en økning i temperatur i fluidet, hvori en temperaturresponsiv innretning (70, 80) av hver av nevnte innstrømningsstyreinnretning utvider seg som respons på en økning i temperatur for å aktivere det bevegelige legemet av innstrømningsstyreinnretningen mot en stilling for å stenge innstrømningsstyreinnretningen; og

- begrensning av et trykkfall i produksjonsrøret ved hjelp av en produksjonsmengderegulator (30) anbrakt oppstrøms for injektoren;

hvori et stigerørparti (5, 23, 33) av produksjonsrøret omfatter injektoren, hvori injektoren er en styrbar injektor som styrer fluidets strømningshastighet nedstrøms for produksjonsmengderegulatoren og innstrømningsstyreinnretningene.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1 omfattende styring av innstrømningsstyreinnretningene (25a – 25d, 42, 43, 50, 60, 71, 81) avhengig av minst ett av sammensetningen, densiteten og/eller viskositeten av fluidet.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2 omfattende reduksjon av innstrømning i seksjoner av produksjonsrøret (1, 21, 31, 41) hvor fluid i formasjonen (2) er ved eller over sitt kokepunkt ved i det minste delvis å stenge de nevnte autonome innstrømningsstyreinnretningene.

4. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 3, omfattende reduksjon av innstrømning gjennom innstrømningsstyreinnretningene ved å tillate det bevegelige legemet (53, 63, 73, 83) å redusere fluidstrømningen autonomt som respons på en økning i strømningshastighet og/eller en reduksjon i viskositet i fluidet.

5. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 3, omfattende økning i innstrømningen i seksjoner av produksjonsrøret (1, 21, 31, 41) hvor fluid i formasjonen er under sitt kokepunkt ved hjelp av nevnte autonome innstrømningsstyreinnretninger.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, omfattende økning av innstrømning gjennom innstrømningsstyreinnretningene ved å tillate at det bevegelige legemet (53, 63, 73, 83) autonomt øker fluidstrømningen som respons på en reduksjon i strømningshastigheten og/eller en økning i viskositet i fluidet.

7. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående kravene, hvori produksjonsrøret (1, 21, 31, 41) omfatter et øvre produksjonsrør (5, 23, 33), et dreneringsrør (4, 24) og et bakstykke (6, 27, 37) som forbinder det øvre produksjonsrøret med dreneringsrøret.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7, hvilken videre omfatter injisering av det gassformige mediet ved eller nedstrøms for nevnte bakstykke (6, 27, 37).

9. Tungoljeproduksjonssystem omfattende et produksjonsrør (1, 21, 31, 41) for drenering av fluid fra en reservoarformasjon (2), idet produksjonsrøret har flere seksjoner (24a-24d) som hver er tilveiebrakt med en eller flere innstrømningsstyreinnretninger (25a-25d, 42, 43, 50, 60, 71, 81) som hver for seg forbinder nevnte formasjon med et strømningsrom inne i produksjonsrøret, hvori produksjonssystemet videre omfatter: - innstrømningsstyreinnretninger (25a-25d, 42, 43, 50, 60, 71, 81) hver omfattende et bevegelig legeme (53, 63, 73, 83) tilveiebrakt i et hus (51, 61), idet det bevegelige legemet er innrettet til å justere fluidstrømningen gjennom innstrømningsstyreinnretningene autonomt ved å utnytte Bernoulli-prinsippet;

- en styrbar injektor (10, 28, 38) for injisering inn i tungoljen i produksjonsrøret av et gassformig medium (8) ved eller nedstrøms for innstrømningsstyreinnretningene for å øke drawdown i produksjonsrøret; og

- en produksjonsmengderegulator (30) anbrakt nedstrøms for injektoren for begrensning av et trykkfall i produksjonsrøret,

- hvori:

innstrømningsstyreinnretningene er innrettet for å redusere innstrømning fra heteflekker (3) på stedet og for å øke innstrømningen i avstand fra heteflekker;

det bevegelige legemet i hver innstrømningsstyreinnretning er innrettet til å redusere fluidstrømningen gjennom innstrømningsstyreinnretningene autonomt som respons på en økning i temperatur i fluidet, hvori hver av nevnte innstrømningsstyreinnretning har en temperaturresponsiv innretning (70, 80) innrettet til å utvide seg som respons på en økning i temperatur for å aktivere det bevegelige legemet av innstrømningsstyreinnretningen mot en stilling for å stenge innstrømningsstyreinnretningen;

produksjonsrøret har et stigerørparti (5, 23, 33) omfattende injektoren; og injektoren er en styrbar injektor innrettet til å styre fluidets strømningshastighet nedstrøms for produksjonsmengderegulatoren og innstrømningsstyreinnretningene.

10. Produksjonssystem ifølge krav 9, hvori produksjonsrøret omfatter et øvre produksjonsrør (5, 23, 33), et dreneringsrør (4, 24) og et bakstykke (6, 27, 37) som forbinder det øvre produksjonsrøret med dreneringsrøret.

11. Produksjonssystem ifølge krav 10, hvori injektoren er innrettet for å injisere det gassformige mediet ved eller nedstrøms for bakstykket (6, 27, 37).

12. Produksjonssystem ifølge et hvilket som helst av kravene 9 til 11, hvori innstrømningsstyreinnretningene (25a – 25d, 42, 43, 50, 60, 71, 81) er innrettet til å reagere på i det minste fluidets sammensetning og/eller viskositet.

13. Produksjonssystem ifølge et hvilket som helst av kravene 9 til 12, hvori innstrømningsstyreinnretningene (25a – 25d, 42, 43, 50, 60, 71, 81) er innrettet til å stenges i det minste delvis for å redusere innstrømning i seksjoner av dreneringsrøret hvor fluid i formasjonen (2) er ved eller over sitt kokepunkt.

14. Produksjonssystem ifølge et hvilket som helst av kravene 9 til 13, hvori det bevegelige legemet (53, 63, 73, 83) i hver innstrømningsstyreinnretning er innrettet til å redusere fluidstrømningen gjennom innstrømningsstyreinnretningene autonomt som respons på en økning i strømningshastigheten og/eller en reduksjon i viskositet i fluidet.

15. Produksjonssystem ifølge et hvilket som helst av kravene 9 til 14, hvori innstrømningsstyreinnretningene er innrettet til å åpnes for å øke innstrømning i seksjoner av produksjonsrøret (1, 21, 31, 41) hvor fluid i formasjonen er under sitt kokepunkt.

16. Produksjonssystem ifølge et hvilket som helst av kravene 9 til 15, hvori det bevegelige legemet (53, 63, 73, 83) i hver innstrømningsstyreinnretning er innrettet til å øke fluidstrømningen gjennom innstrømningsstyreinnretningen autonomt som respons på en reduksjon i strømningshastigheten og/eller en økning i viskositet i fluidet.