NO344786B1 - Strupeventilmontasje for brønnhullsfiltere - Google Patents

Description

OPPFINNELSENS OMRÅDE

[0001] Området for oppfinnelsen angår brønnfiltre og mer nøyaktig filtre med ventiler i hovedrøret og forskjellige monteringsteknikker for slike ventiler.

BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN

[0002] US 2006/00027377 A1 omtaler en brønnledning som har en åpning for kommunikasjon med et målreservoar og en enveisventil i åpningen kan benyttes i injeksjons- og produksjonsbrønner. Andre anordninger, systemer, fremgangsmåter og tilhørende anvendelser er også omtalt. For eksempel kan ledningen som inneholder ventilene benyttes som et baserør for en sandskjerm.

[0003] US 5127474 A omtaler en fremgangsmåte og innretning for å forhindre fluidisering eller mobilisering av en gruspakke i en fluidproduserende brønn som et resultat av økt fluidtrykk forårsaket av en brønninnstengning eller annet trykkstøt. En trykkavlastningsventil i formen av en tilbakeslagsventil er anordnet i rørstrengen under en pakning som omgir strengen og over toppen av gruspakken. Tilbakeslagsventilen er holdt i lukket posisjon ved hjelp av en forspenningskraft, slik som en fjær, som er mindre enn trykket som vil bevirke mobilisering eller fluidisering av gruspakken. Et trykkstøt slik som en brønnavstengning eller strømningshastighetsminskning øker rørtrykk som bevirker at tilbakeslagventilen åpner, og derved frigjør trykket i gruspakken til et punkt under det kritiske nivå.

[0004] Filtre er benyttet nede i brønnhullet for å holde tilbake fast materiale under produksjon fra en gitt produktiv sone. Slike soner kan være meget lange og kan være i fôret eller åpent hull. I de tidligere filterseksjoner, som kan være omkring 10 meter lange, er forbundet sammen for å spenne over det produktive intervall. I en anstrengelse på å utjevne strømming langs et langt intervall, har individuelle filterseksjoner blitt utstyrt med anordninger for å motstå strømming i ulike mengder for på den måten å sikre strømming som er rimelig enhetlig over det forlengede intervall. Slike filterseksjoner er laget av Baker Oil Tools under merket Equalizer®. De viser et ringformet rom mellom det sylindriske filter og et underliggende hovedrør. Når strømmingen går gjennom filteret, går den aksialt langs hovedrøret som ikke har noen åpninger under den sylindriske filterseksjon med unntak av en aksial passasje inne i et hus formet over hovedrøret og til én side av den sylindriske filterseksjonen. Passasjen til huset fra under det sylindriske filteret kan innbefatte en strømmingsbegrensning, slik som en spiralbane. Sprialbaner i forskjellige filterseksjoner kan bli mindre begrensende for en gitt strømmingsmengde ettersom filterseksjonene er lenger fra overflaten av brønnen, eller kan innstilles for å skape lik motstand over hele intervallet. På denne måten utjevner de strømming over et langt intervall.

[0005] I den senere tid, har det vært en interessant utvikling i å være stand til å føle om væske eller gass produseres i et filter og for å tilveiebringe ventilsystem for å føle denne forandring med et mål om å tillate væskestrømmingen og avstenging av strømmingen hvis gass produseres. Mange slike ventiler har blitt utviklet som kan gjøre denne atskillelsen og deres innvendige konstruksjon er ikke fokuset for den foreliggende oppfinnelse. Isteden, med fordelen av utformingene som kan operere i forskjellige posisjoner avhengig av om væske eller gass strømmer gjennom dem, har det oppstått problemer som relaterer seg til hvorledes komponentene kan sammenstilles for sikker operasjon, hvorledes den totale konstruksjon kan optimaliseres for lavere sammenstillingskostnader og hvorledes én eller en rekke av slike filtre kan imøtekomme et behov for å drepe en brønn og fremdeles fungere sikkert deretter, for å nevne noen av de mange betydelige problemstillinger.

[0006] Et problem med disse ventiler er hvorledes å montere dem på en måte hvor de ikke lekker. Gjenging av veggen til hovedrøret, slik at ventilsammenstillingen kan skrus inn, har innbygd lekkasjepotensiale som et gjenge-tetningsmiddel ikke fullstendig løser. Hovedrørveggen tillater kun så mange gjengeomdreininger og dette har vært en årsak til bekymring med hensyn til lekkasje. Sveising av ventilen inn i et hull i hovedrøret er ikke et levedyktig valg heller da ventilkomponentene er følsomme for varme som skapes under sveiseprosessen for på den måten å gjøre operasjonen av en ventil sveiset i posisjon uviss. Fjerning av ventilen ved et senere tidspunkt uten å ødelegge den er også et problem. En alternativ måte å montere disse ventiler for å minimalisere eller eliminere risikoen fra gjengelekkasjer ble utviklet som del av den foreliggende oppfinnelse.

[0007] Disse ventiler hadde smale buktede baner gjennom seg. Et problem med disse oppsto når det var et behov for å drepe brønnen. Ofte var en brønndrepeteknikk som benyttet med filteret i sammenstillingen, å pumpe ned slam inn i hovedrøret for å blokkere de smale sporene innen hovedrøret hvor de av filter produserte væsker ville gå inn i hovedrøret. Problemet med ventilene som skiller mellom væske- og gasstrømming var at faststoffer som kom til deres indre passasjer ville forhindre de fra å operere senere når det var på tide å sette brønnen i gang igjen etter dreping av denne. Måten som disse ventiler var montert etter at deres innvendige komponenter eksponert for slam benyttes for å drepe brønnen fra innen hovedrøret. Følgelig, er et annet aspekt med foreliggende oppfinnelse å utstyre slike ventilender som er eksponert mot innsiden av hovedrøret med en anordning for å holde tilbake slammet som benyttes for å drepe brønnen slik at brønnen senere kunne bringes tilbake på linje med innvendig komponentblokkasje eller skade fra slammet benyttet for å drepe brønnen.

[0008] Den foreslåtte sammenstillingsteknikk for disse filtre var å etterligne sammenstillingen til Baker Oil Tools Equalizer® filter. Hva som var foreslått var en hovedrøråpning forskjøvet fra den sylindriske filterseksjon. Hovedrøret ville ikke være perforert under den sylindriske filterseksjon men det ville isteden være et tilstøtende hus over hovedrøret og én til en side av den sylindriske filterseksjonen med en aksial passasje fra det ringformede rommet under den sylindriske filterseksjonen til huset. Før sammenstilling av hust over hullet som vil motta ventilen som ville la væsker passere men holde gasser ute, ville ventilen skrus inn på det gjengede hullet laget for å godta den og så ville huset glis over den og tettes til hovedrøret og etterlate åpent en aksial passasje eller passasjer inne i huset slik at filtrerte væsker kunne gå gjennom filteret og så gjennom ventilen og inn i hovedrøret for å produseres ved overflaten. Et annet aspekt med oppfinnelsen innbefatter en sammenstilling hvor ventilen er installert i hovedrøret og sidehuset er eliminert i favør av enkelt å montere ventilen slik at dens forlengelse gjennom den ytre overflate av hovedrøret er liten nok eller jevn slik at den sylindriske filterseksjonen kan plasseres rett over ventilen og festes til hovedrøret for å forenkle tid og kostnad med sammenstilling av en filterseksjon. Disse og andre fordeler med den foreliggende oppfinnelse vil lettere verdsettes av de som er faglærte på området fra en gjennomgang av beskrivelsen av den foretrukne utførelse og de tilhørende tegninger idet det erkjennes at kravene representerer det fulle dekningsområde for oppfinnelsen.

SAMMENFATNING AV OPPFINNELSEN

[0009] Målene med foreliggende oppfinnelse oppnås ved et brønnhullsfilter for plassering tilstøtende en produserende formasjon, omfattende:

et hovedrør som er tilstrekkelig sterkt for å lede trykksatt fluid inn i eller fra formasjonen med i det minste en åpning, nevnte hovedrør har en ytre overflate;

et rørformet filter som omgir hovedrøret og glidbart posisjonerbart over nevnte ytre overflate for å monteres til nevnte ytre overflate av nevnte hovedrør på en måte hvor nevnte filter spenner over nevnte åpning; og

en ventil i nevnte åpning med en opererbar ventildel videre kjennetegnet ved at den opererbare ventildel tillater strømning i motsatte retninger.

[0010] Foretrukne utførelsesformer av filteret er videre utdypet i kravene 2 til og med 10.

[0011] Det er omtalt en ventil som opererer i forbindelse med brønnfiltre hvor ventilen er skrudd inn i veggen til et hovedrør etter at den er innført gjennom en sal. Når ventillegemet er skrudd inn, virker inngrepet i vegg-gjengene i hovedrøret som en tetningskraft på en ringtetning mellom salen og hovedrøret og mellom ventillegemet og salen. Selve ventilen kan være utstyrt med et deksel med åpninger som kan være integral eller fjernvare og anbrakt ved enden av ventilen som er innerst mot hovedrøret. Fortrinnsvis er en rekke av langstrakte spor benyttet som kan fange slam hvis brønnen skal drepes idet etterfølgende produksjon tillates for å drive de akkumulerte faststoffer fra brønndrepingen tilbake inn i hovedrøret. En annen egenskap plasserer ventilen i en hovedrøråpning under en sylindrisk filterseksjon for å redusere sammenstillingstid og kostnad for å konstruere et tilstøtende hus til én side av den sylindriske filterseksjon for å romme ventilen.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

[0012] Fig.1 er et seksjonsriss av en ventil montert i hovedrørveggen under et hus atskilt fra en tilstøtende sylindrisk filterseksjon;

[0013] Fig.2 er et snittriss av en filterventil lokalisert gjennom hovedrørveggen og under den sylindriske filterseksjon;

[0014] Fig.3 er et seksjonsriss av en monteringsdetalj for en ventil gjennom et hovedrør og en sal benyttet ved montering av denne;

[0015] Fig.4 er et gjennomgående riss gjennom hovedrørveggen som viser tetningen på undersiden av salen som går rundt hovedrøråpningen for ventilen;

[0016] Fig.5 er et perspektivriss av ventilen gjennom en sal og bruken av kiler for å holde ventilen fra å bli skrudd løs;

[0017] Fig.6 er et snitt gjennom risset i fig.5 som viser kilene som holder ventilen fra å skrus løs;

[0018] Fig.7 er et snittriss som viser et integralt filter for å fange materialet benyttet for å drepe brønnen med reverserende strømming gjennom ventilen;

[0019] Fig.8 er et perspektivriss av risset i fig.7 som visere noen ventilpassasjer bak brønndrepefilteret;

[0020] Fig.9 er en alternativ utførelse av snittet i fig.7 som viser et påsneppingsog fjernbart brønndrepefilter som kan settes på enden av ventilen som er i hovedrøret.

DETALJERT BESKRIVELSE AV DEN FORETRUKNE UTFØRELSE

[0021] Fig.1 illustrerer et hovedrør 10 med et sylindrisk formet filter 12 montert over dette og tettet ved begge ender selv om kun én ende er vist. Ved ende 14 er det en kontinuerlig sveis 16 til en ring som innbefatter et flertall av mellomstykker for å danne aksialt forløpne passasje 20 som fører til ringformet kammer 22. Én eller flere åpninger 24 er først plassert i hovedrøret 10-veggen og gjenget for å motta ventilsammenstilling 26 ved sin gjenge 28. Etter at filteret 12 er festet, som beskrevet, og åpningene 24 skapt og gjenget, er ventilsammenstilling 26 skrudd inn og hylsen 30 er satt i posisjon og kontinuerlig sveiset ved topp 32 og bunn 34. Ventilen illustrert i fig.1 har muligheten til å detektere gass-strømming bortsett fra væskestrømming og lukke, eller begrense når gass-strømming detekteres. Dens innvendige arbeidere er ikke en del av den foreliggende oppfinnelse. Denne sammenstillingsteknikk er tidskrevende og kostbar.

[0022] Fig.2 viser en måte å sammenstille komponentene på, mer hurtig og økonomisk og fremdeles oppnå den ønskede ytelse. Den viser ventilsammenstilling 26' montert dypere innen åpning 24' i hovedrør 10'. Det er muligheter for den virkelige posisjon av ventilinnløpstoppen 36 med hensyn til den ytre vegg 38 til hovedrøret 10'. Toppen 36 kan være innen den ytre vegg 38 eller jevn med den eller til og med strekke seg ut over men ikke så langt ut for på den måten å forhindre evnen til å gli på sylindrisk filterelement 40 over sammenstillingen 26' og feste den på begge ender til enderinger 42 og 44. Element 40 kan festes ved sveising, som vist, eller ved andre ekvivalentteknikker. Valgfritt kan en ytre skjerm 46 være festet til elementet 40 på mange måter med sveisning illustrert i fig.2. En sammenligning av figurer 1 og 2 vil tillate de som er faglært på området å verdsette den større enkelheten i fig.2-utformingen da mange fabrikasjonstrinn er eliminert og hvilke resultater er sammenlignbar i ytelse. Den lille klaringen eller presspasningen mellom innsiden av elementet (patronen) 40 og toppen 36 forhindrer også sammenstilling 26' fra å skrus opp ettersom dens evne til å bevege seg opp er hemmet eller eliminert. Som et resultat, tilbyr den foreliggende oppfinnelse, justert i sammenhengen med et brønnfilter, en sammenstilling av en ventil som opererer for å styre strømming gjennom et annet brønnverktøy hvori brønnverktøyet omhyller ventilen. Idet dette aspekt av den foreliggende oppfinnelse er justert sammenheng med et filter med en ventil som skjelner mellom gass og væskestrømming, vil de som er faglært på området verdsette at en varietet av ventiltyper kan benyttes og til og med andre typer av utstyr slik som sensorer, transmittere eller prosessorer for å nevne noen få. Det omgivende utstyr behøver ikke å være begrenset til et filter og bruken av en ytre skjerm 46, hvis et filter er benyttet, anses valgfritt for beskyttelsen av filteret 40 på dens vei til det ønskede brønnsted. Den foretrukkede måten for montering av ventilsammenstillinger 26' til hovedrøret 10' vil beskrives nedenfor. De som er faglært på området vil verdsette at aspektet med oppfinnelsen illustrert i fig.2, kan benyttes ved enhver festemåte for ventilsammenstillingen 26' innbefattende den fortrukkede tilstand som vil beskrives nedenfor. Det er tilfeldig at i fig.2 er toppen 36 vist jevn med ytre vegg 38 og festet med en sveis 48.

[0023] Fig.3 illustrerer en måte å sammenstille ventilsammenstilling 26' til hovedrøret 10'. Åpning 24' i hovedrøret 10' er boret og gjenget. Det er gjenger 28' på ventilsammenstillingen 26'. En sal 50, bedre vist i fig.5, har en fordypning som omgir åpningen 24' når plassert mot den ytre vegg 38. En kontinuerlig oringtetning 54 er fortrinnsvis tilpasset i spor før salen 50 er plassert på hovedrøret 10' med dens åpning 56 innrettet med åpning 24' i hovedrøret 10'. Ventilsammenstillingen 26' har videre en toppflens 58 utformet for å hvile på kant 60 til sal 50. Et spor 62 omgir gjenger 28' og er konstruert for å holde en o-ringtetning 64 mot kant 60 når ventilsammenstillingen 26' er skrudd ned. Tetningsringer 54 og 64 tetter av potensielle lekkasjebaner hvis fluider går forbi gjengene 28'. Denne sammenstillingsfremgangsmåte eliminerer ethvert behov for å sveise nær ventilsammenstilling 26' som kan få sine innvendige komponenter ødelagt fra varme generert i sveiseprosessen. På denne måten er ventilsammenstillingen 26' festet uten varmen fra sveising ved å fremvise oppbakkingstetninger for å ta hånd om problemet med gjengelekkasje som kan utvikle seg forbi gjenger 28'. I dette henseende av oppfinnelsen er en monteringsteknikk som oppbakker en gjenget forbindelse uten å måtte sveise er anvendt fortrinnsvis i et brønnfilter med ventilkombinasjonsapplikasjon for brønnhullsbruk selv om forbindelsesteknikker gjennom veggen av rørene eller beholderne er forutsatt innen området av oppfinnelsen utover en brønnfilterapplikasjon som innbefatter en ventil som skiller mellom gass og væskestrømming, som illustrert spesielt i fig.3.

[0024] Fig.4, er et annet riss av fig.3 for å illustrere utstrekningen av o-ringtetning 54 og hvordan den omgir gjenge 28' på ventilsammenstilling 26'. Også skjematisk illustrert er et filter 40 som kan spenne over ventilsammenstillingen 26' på måten som illustrert i fig.2. Det er også innen området av oppfinnelsen å benytte sammenstillingen i fig.1, men for å feste den viste ventilsammenstilling 26 er det måten illustrert i fig.3.

[0025] Fig.5 viser salen 50 med ventilsammenstilling 26' skrudd inn og som holder salen 50 til hovedrøret 10', som tidligere beskrevet, men med den tilførte egenskap av kiler 66 og 68 benyttet for å holde ventilsammenstillingen 26' til salen 50 mot oppskruing av gjenger 28'. Fig.6 viser kiler 66 og 68 i snitt og hvorledes de er holdt av henholdsvis reverserende skuldre 70 og 72.

[0026] Fig.7 illustrerer en ventilsammenstilling 26' gjennom veggen av hovedrøret 10'. Den normale strømming er gjennom filteret som ikke er vist og i retningen av pil 70. Vist ved ventilutgangen er et deksel 73 som innbefatter en rekke av parallelle spor 74 som også er vist i fig.8. For orientering mellom rissene i disse to figurer, er boltene 76 illustrert i begge riss. Platen 72 kan være integral med ventilsammenstilling 26' eller den kan være fjernbart montert, slik som med en sneppekanttilpasning 78 illustrert i fig.9. Årsaken til at platen 72 er hendig er når det er et behov for å drepe brønnen som nødvendigvis har en streng i seg som i det minste delvis er seksjoner av filtre. Måten som brønnen behøver å drepes på, er fra overflaten ved å blokkere åpningene 24' i hvilken ventilsammenstillingene 26' er. Problemet med tidlige utforminger av ventilsammenstillinger slik som 26' er at de manglet enhver egenskap for å forhindre slammateriale som benyttes for å drepe brønnen fra å entre innsiden av ventilsammenstilling 26' og forstyrrer de bevegelige deler. Sporene 74 er dimensjonert for å forhindre pumpet slam inn i hovedrøret fra overflaten fra å entre ventilsammenstillingen 26'. Selv om spor er vist er enhver utforming som vil stoppe det pumpede slam fra å entre innsiden av ventilsammenstillingen 26' et passende alternativ. Etter at ventilen er under kontroll, kan produksjon opptas ved ganske enkelt å la ventilen koples inn og strømmingen i retningen av pil 71 vil ganske enkelt skyve bort og opp til overflaten det akkumulerte nedpumpede slam som tidlig ble avlevert for å drepe brønnen. Sporene forhindrer også brønnboringsavfall fra å entre ventilen fra innen fôringen, hvilket kan bevirke at ventilen svikter, under ventilens levetid.

[0027] Beskrivelsen ovenfor er illustrativ for den foretrukne utførelse og mange modifikasjoner kan gjøres av de som er faglært på området uten å avvike fra oppfinnelsen hvis området skal bestemmes fra det bokstavelige og ekvivalente område av kravene nedenfor.

Claims (10)

PATENTKRAV

1. Brønnhullsfilter for plassering tilstøtende en produserende formasjon, omfattende:

et hovedrør (10’) som er tilstrekkelig sterkt for å lede trykksatt fluid inn i eller fra formasjonen med i det minste en åpning (24’), nevnte hovedrør (10’) har en ytre overflate;

et rørformet filter som omgir hovedrøret (10’) og glidbart posisjonerbart over nevnte ytre overflate for å monteres til nevnte ytre overflate av nevnte hovedrør (10’) på en måte hvor nevnte filter spenner over nevnte åpning (24’); og

en ventil (26’) i nevnte åpning med en opererbar ventildel videre

k a r a k t e r i s e r t v e d a t den opererbare ventildel tillater strømning i motsatte retninger.

2. Filter ifølge krav 1,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t:

nevnte ventil (26’) omfatter videre minst en tetning (54, 64) for en lekkasjebane mellom nevnte ventil (26’) og nevnte åpning (24’).

3. Filter ifølge krav 1 eller 2,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t:

nevnte ventil (26’) omfatter videre et filter (40) anbrakt på nevnte ventil (26’) ved et sted innen nevnte hovedrør (10’) for å tillate at partikler som avleveres inn i hovedrøret (10’) tilbakeholdes av nevnte filter for valgfritt å blokkere det.

4. Filter ifølge krav 2,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t:

nevnte åpning (24’) i nevnte hovedrør (10’) er gjenget og hvori nevnte ventil (26’) omfatter en sampassende gjenge (28’) for å feste nevnte ventil (26’) til nevnte gjengede åpning.

5. Filter ifølge krav 4,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t det videre omfatter:

en sal (50) med et hull derigjennom for å plasseres på hovedrør (10’) før nevnte gjenge i nevnte hovedrør (10’) er koblet, nevnte ventil (26’), når skrudd, tilbakeholder nevnte sal (50) til nevnte hovedrør (10’).

6. Filter ifølge krav 5,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t:

nevnte ventil (26’) omfatter en flens (58) med nevnte i det minste en tetning (54, 64) som omfatter en første tetning for å overlappe nevnte sal (50) for å holde og tette mot nevnte sal (50).

7. Filter ifølge krav 5,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t:

nevnte i det minste ene tetning (54, 64) omfatter en første tetning for å omgi hullet for tetting mellom nevnte sal (50) og nevnte hovedrør (10’) og rundt nevnte hull.

8. Filter ifølge krav 6,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t:

nevnte i det minste ene tetning (54, 64) videre omfatter en andre tetning for å omgi hullet for tetting mellom nevnte sal (50) og nevnte hovedrør (10’) og rundt nevnte hull.

9. Filter ifølge krav 3,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t:

nevnte filter er fjernbart montert.

10. Filter ifølge et hvilket som helst av krav 1 til 9,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t:

nevnte ventil (26’) tillater valgfri passasje av væske og i seg selv lukker, eller begrenser, hvis gass er tilstede.