NO345428B1 - Fremgangsmåte for å injisere fluid i en brønn samt fluidinjeksjonssystem for injeksjon i en underjordisk brønn - Google Patents

Description

Kryssreferanse til relatert søknader

[0001] Den foreliggende oppfinnelse angår US provisorisk søknad 61/107247 innlevert 21. oktober 2008, idet hele beskrivelsen av denne herved er innlemmet ved referanse.

BAKGRUNN

1. Område for oppfinnelsen

[0002] Denne oppfinnelse angår generelt olje- og gassproduksjon og spesielt en flerportet strømningsregulator benyttet for injeksjon av fluid inn i en brønnboring.

2. Beskrivelse av relatert teknikk

[0003] Olje- og gassproduksjon innbefatter utvinning av hydrokarboner fra en underjordisk formasjon hvor de er anbrakt. Hydrokarbonene, enten i væske (olje) eller i gassform, strømmer til overflaten innen en brønnboring som krysser formasjonen. Andre fluider, slik som vann, CO2, N2 og H2S kan være innbefattet i formasjonen med hydrokarbonene. Et injeksjonsfluid, som typisk er forskjellig fra det produserte fluid, er noen ganger benyttet under produksjonen av fluider fra underjordiske formasjoner. Injeksjonsfluidet(ene) kan være tilført ved et brønnhode montert på toppen av brønnboringen, innen brønnboringen, eller i formasjonen, injeksjonsstedet avhenger av hvorfor injeksjonsfluidet benyttes.

[0004] Ofte er fluider som er injisert inn i formasjonen eller dypt inn i brønnboringen for å øke produksjonen. For eksempel kan et lavviskositetsfluid være injisert inn i det produserte fluid, i formasjonen eller produksjonsrør i brønnboringen, for å minske viskositeten av fluidet som produseres og redusere strømningsmotstanden. Et lavtetthetsfluid kan injiseres for å redusere produksjonsfluidtetthet og derved øke dets strømningshastighet. Injeksjonsfluider kan også benyttes for å behandle formasjonen for å øke strømning. Visse reaksjonsfluider kan etse formasjonen og øke strømningskapasitet igjennom porer i formasjonen. Andre injeksjonsfluider kan hjelpe til med separasjonen av polare og ikke polare sammensetninger og hjelpe til med utvinningen av de produserte fluider fra formasjonen. Formasjonstrykk kan opprettholdes eller økes ved å injisere et fluid med høyere trykk inn i formasjonen. I noen tilfeller kan økning av formasjonstrykk øke strømning av produserte fluider fra formasjonen. Eksempler på injeksjonsfluider innbefatter rusthemmere, kjemiske behandlinger, overflateaktive midler, damp, vann, fett, naturgass, saltoppløsning og alkohol.

[0005] Fluidinjeksjon kan skje ved flere enn ett sted i brønnen, hvor de forskjellige steder er ved forskjellige trykk. I tillegg kan strømningsmengden av fluidinjeksjon ved hvert sted være forskjellig. Individuelle tilførselsledninger kan være anordnet som strekker seg fra overflaten direkte til hvert injeksjonspunkt. Dette kan være problematisk på grunn av plassbegrensninger innen brønnboringen og ved brønnhodet.

[0006] US 3319717 A beskriver en fremgangsmåte for å injisere fluid i en brønnboring, via (a) å isolere en første og en andre formasjon i en brønn fra hverandre, (b) å strekke en ledning fra en brønnhodesammenstilling inn i brønnen, der ledningen har en første port i fluidkommunikasjon med den første formasjon og en andre port i fluidkommunikasjon med den andre formasjon, (c) å pumpe fluid ned ledningen og til portene, og (d) å styre strømning gjennom hver av portene slik at strømningsmengdene gjennom hver av portene er vesentlig konstant ettersom trykkdifferensialet mellom ledningen og den første og den andre formasjonen varierer. Det er videre beskrevet en fluidkilde, en første og en andre strømningskontrollregulator, en konstant strømningsventil med et innløp, et utslipp, en strømningsbane mellom innløpet og utslippet, en passasje i strømningsbanen, en glidbar hylse med en sidevegg tilstøtende og normal til passasjen, en dyse i strømningsbanen festet til en ende av den glidbare hylse slik at når fluid strømmer gjennom dysen er en resulterende kraft dosert som kan gli hylsen i en første retning og bevege sideveggen av hylsen over et parti av passasjen, samt påføring av en begrensende kraft på hylsen i en andre retning som er motsatt den første retning.

[0007] US 4651822 A omtaler en utslipp- og drepeventil for bruk i en sidelomme med en hovedboring, en sidelomme i kommunikasjon med hovedboringen med porter mellom sidelommen og utsiden av spindelen og en skulder over lommen. Ventilen innbefatter et legeme som har en stoppskulder med en øvre første og en nedre andre tetning adskilt fra hverandre og posisjonert på legemet som tetter i lommen på motsatte sider av porten for initielt å blokkere fluidstrømning. Én av tetningene er frigjørbart forbundet med legemet og er bevegelig i forhold til legemet oppover i samsvar med fluidtrykk for åpningskommunikasjon mellom portene og hovedboringen. Låseinnretninger kan være anordnet mellom den bevegelige tetning og legemet for å låse den bevegelige tetning etter åpning og setteverktøyet kan innbefatte en frigjørbar tetningsholdeskulder for å forhindre for tidlig bevegelse av den bevegelige tetning.

SAMMENFATNING AV OPPFINNELSEN

[0008] Målene med foreliggende oppfinnelse oppnås ved en fremgangsmåte for å injisere fluid i en brønn, omfattende:

a. å styre en strømning av fluid til en ledning som har en ende forbundet til en konstant strømningsventil anbrakt i brønnen, den konstante strømningsventilen omfatter,

et legeme, et innløp dannet aksialt gjennom en ende av legemet, et utløp dannet gjennom en ende av legemet motsatt innløpet,

en fast hylse i legemet,

en boring som forløper aksialt gjennom legemet og avslutter på innsiden av den faste hylse,

sideporter dannet radialt gjennom en sidevegg av den faste hylse, en ringformet flytende dyse som har et hylseparti som omskriver den faste hylse,

oppstrømsporter i en sidevegg av hylsepartiet som er i selektiv innretning med sideportene med bevegelse av hylsepartiet,

en fremre hylse som henger aksialt ned fra hylsepartiet,

et dyseelement montert i den fremre hylse i fluidkommunikasjon med utløpet,

nedstrømsporter i sideveggen av hylsepartiet og anbrakt mellom oppstrømsportene og dyseelementet,

videre kjennetegnet ved

å tilveiebringe et ringrom som omskriver et parti av hylsepartiet med oppstrømsporten og nedstrømsporten, ringrommet tilveiebringer fluidkommunikasjon mellom oppstrømsporten og nedstrømsporten, og

en fjær i forspenningskontakt med en ende av den fremre hylse motsatt hylsepartiet;

b. å opprettholde strømningen av fluid til ledningen slik at fluidet entrer innløpet, strømmer radialt gjennom sideporten, oppstrømsportene, ringrommet, radielt innover gjennom nedstrøms-portene, gjennom dyseelementet; og c. å styre en mengde av fluid som strømmer til utløpet ved å tilveiebringe en mengde av fluid til utløpet som strømmer gjennom dyseelementet og utøver en forspenningskraft for å presse den flytende dyse nedstrøms for å bevege oppstrømsportene bort fra sideportene.

[0009] Foretrukne utførelsesformer av fremgangsmåten er utdypet i kravene 2 til og med 6.

[0010] Målene med foreliggende oppfinnelse oppnås også ved et fluidinjeksjonssystem for injeksjon i en underjordisk brønn, omfattende:

en fluidkilde;

en fluidtilførselsledning i fluidkommunikasjon med fluidkilden; og

en strømningskontrollregulator som omfatter,

et legeme,

et innløp dannet aksialt gjennom en ende av legemet,

et utløp dannet gjennom en ende av legemet motsatt innløpet,

en fast hylse i legemet,

en boring som forløper aksialt gjennom legemet og avslutter på innsiden av den faste hylsen,

sideporter dannet radialt gjennom en sidevegg av den faste hylse,

en ringformet flytende dyse som har et hylseparti som avgrenser den faste hylse, oppstrømsporter i en sidevegg av hylsepartiet som er i selektiv innretning med sideportene med bevegelse av hylsepartiet,

en fremre hylse som henger ned aksialt fra hylsepartiet,

et dyseelement montert i den fremre hylse i fluidkommunikasjon med utløpet, nedstrømsporter i sideveggen av hylsepartiet og anbrakt mellom oppstrømsportene og dyseelementet,

videre kjennetegnet ved

et ringrom som omskriver et parti av hylsepartiet med oppstrømsporten og nedstrømsporten, ringrommet tilveiebringer fluidkommunikasjon mellom oppstrømsporten og nedstrømsporten, og

en fjær i forspenningskontakt med en ende av den fremre hylse motsatt hylsepartiet.

[0011] Foretrukne utførelsesformer av fluidinjeksjonssystemet er videre utdypet i kravene 8 til og med 12.

[0012] Omtalt heri er en fremgangsmåte for å injisere fluid i en brønn som innbefatter å isolere første og andre formasjoner i en brønn fra hverandre. Å strekke ledning fra en brønnhodesammenstilling inn i brønnen, ledningen har en første port i fluidkommunikasjon med formasjonen og en andre port i fluidkommunikasjon med den andre formasjonen, å pumpe fluid ned ledningen og til portene og å styre strømning gjennom hver av portene slik at strømningsmengder gjennom hver av portene er vesentlig konstant etter som trykkforskjellen mellom ledningen og de første og andre formasjoner varierer. Fluid sluppet ut fra den første port og fra den andre port kan være ved forskjellig trykk. Hver port kan ha en strømningsstyringsanordning med et variabelt strømningsområde som varierer i omvendt forhold til trykket i ledningen. Fremgangsmåten kan videre innbefatte setting av en pakning mellom de første og andre formasjoner så vel som montering av en strømningsstyringsanordning i hver av portene på det ytre av ledningen. Injeksjonsfluidet kan være syre, vann, damp, gass, saltoppløsning, overflateaktive midler, rusthemmere, avleiringsbehandlingsfluider, alkohol eller kombinasjoner derav. I ett eksempel er injeksjonsfluidet opprettholdt ved en underkritisk tilstand.

[0013] Et fluidinjeksjonssystem for injeksjon inn i en underjordisk brønn er også beskrevet heri. I et eksempel innbefatter fluidinjeksjonssystemet en fluidkilde, en fluidtilførselsledning i fluidkommunikasjon med fluidkilden, en første strømningsstyringsregulator i fluidkommunikasjon med den første fluidtilførselsledning og med et utslipp i trykk-kommunikasjon med et første sted innen underjordisk brønn, slik at når fluidtilførselen tilfører fluid til fluidtilførselsledningen, går fluidet ut fra utslippet til det første sted innen den underjordiske brønn ved en konstant strømningsmengde, og en andre strømningsstyringsregulator i fluidkommunikasjon med fluidtilførselsledningen og med et utslipp i trykk-kommunikasjon med et andre sted innen den underjordiske brønn som har et trykk forskjellig fra det første sted, slik at når fluidkilden tilfører fluid til fluidtilførselsledningen, går fluidet ut fra utslippet til det andre sted innen den underjordiske brønn ved en konstant strømningsmengde. Stedet i den underjordiske brønn kan innbefatte et brønnhodehus, et produksjonstre, et ringrom mellom brønnboringsrørene, og innen produksjonsrøret. Fluidet kan gå ut fra utslippet ved en konstant strømningsmengde over en variasjon i trykk i fluidtilførselsledningen og stedene i den underjordiske brønnen. Strømningsstyringsregulatorene kan innbefatte en strømningsbane med et valgfritt skiftende strømningsområde. I et alternativt eksempel har strømningsstyringsanordningen et innløp, en fast hylse i fluidkommunikasjon med innløpet, en fast port formet gjennom en side av den faste hylse, en flytende hylse koaksial og glidbar med hensyn til den faste hylse, en flytende port formet gjennom en side av den flytende hylse og valgfritt innrettbar med den faste port, en begrensningsdyse på en ende av den flytende hylse i fluidkommunikasjon med den flytende port, og en komprimerbar elastisk del i kontakt med begrensningsdysen på en side av begrensningsdysen motsatt den faste hylse, slik at når injeksjonsfluid er styrt til innløpet av strømningsstyringsanordningen, strømmer fluidet til den faste hylse, gjennom de innrettede faste og flytende porter, og gjennom begrensningsdysen for å generere et trykkdifferensial over begrensningsdysen som skaper en kraft for å gli den flytende hylse bort fra den faste hylse skjevinnstille den flytende port og den faste port som igjen reduserer strømningsområdet (arealet) gjennom strømningsstyringsanordningen. Injeksjonsfluidet kan være syre, vann, damp, gass, saltoppløsning, overflateaktive midler, rusthemmere, avleiringsbehandlingsfluider, alkohol eller kombinasjoner derav.

[0014] Innbefattet i den foreliggende oppfinnelse er en fremgangsmåte for å behandle en brønnsammenstilling med et injeksjonsfluid som innbefatter å tilveiebringe en konstant strømningsventiloppbygning av, et innløp, et utslipp, en strømningsbane mellom innløpet og utslippet, en passasje i strømningsbanen, en glidbar hylse med en sidevegg tilstøtende og normal til passasjen, en dyse i strømningsbanen festet til en ende av den glidbare hylse, slik at når fluidet strømmer gjennom dysen er en resulterende kraft produsert som kan gli hylsen i en første retning som beveger sideveggen av hylsen over et parti av passasjen. Fremgangsmåten til denne utførelse innbefatter videre å påføre en begrensningskraft på hylsen i en annen retning som er motsatt til den første retning, å tilveiebringe fluidkommunikasjon mellom utslippet og et sted i brønnsammenstillingen, og avlevering av en forhåndsvalgt mengde av injeksjonsfluid til brønnsammenstillingen og ved en vesentlig konstant strømningsmengde ved å tilføre et injeksjonsfluid til innløpet.

KORT BESKRIVELSE AV DE FORSKJELLIGE TEGNINGSRISS

[0015] Noen av trekkene og fordelene med den foreliggende oppfinnelse har blitt angitt, andre vil fremkomme etter som beskrivelsen går fremover sett i forbindelse med de vedføyde tegninger, i hvilke:

[0016] Figur 1 er sideperspektivriss av en utførelse av en strømningsregulator konstruert i henhold til den foreliggende oppfinnelse.

[0017] Figur 2 er et delvis seksjonsriss av strømningsregulatoren i figur 1.

[0018] Figur 3 er et skjematisk riss av en alternativ utførelse av en konstant strømningsventil.

[0019] Figur 4 er et delvis snittriss av en strømningsregulator på rør.

[0020] Figur 5 er et delvis snittsideriss av en brønnhodesammenstilling som innbefatter en strømningsregulator.

[0021] Figur 6 er et snittriss av et eksempel på en konstant strømningsventil innen strømningsregulatoren.

[0022] Figur 7 er et delvis snittriss av en strømningsregulator for å regulere strømning inn i rør.

[0023] Selv om den angjeldende anordning og fremgangsmåte vil beskrives i forbindelse med de foretrukne utførelser, er ikke begrenset til disse. I motsetning er det intensjonen å dekke alle alternativer, modifikasjoner og ekvivalenter, som kan innbefattes innen området for den foreliggende oppfinnelse som definert ved de vedføyde krav.

Detaljert beskrivelse av oppfinnelsen:

[0024] Fremgangsmåten og systemet til den foreliggende oppfinnelse vil nå beskrives mer fullstendig heretter med referanse til de vedføyde tegninger i hvilke utførelser er vist. Fremgangsmåten og systemet til den foreliggende oppfinnelse kan være i mange forskjellige former og skal ikke fortolkes som begrenset til de illustrerte utførelser fremlagt heri; disse utførelser er snarere fremskaffet slik at denne omtale vil være gjennomgått og fullstendig, og vil fullstendig fremføre dens område for de som er faglærte på området. Like nummer refererer til like elementer ut gjennom.

[0025] Det skal videre forstås at området for den foreliggende oppfinnelse ikke er begrenset til de eksakte konstruksjonsdetaljer, operasjon, eksakte materialer, utførelser vist og beskrevet, da modifikasjoner og ekvivalenter ville være åpenbare for de som er faglærte på området. I tegningene og beskrivelsen er det omtalt illustrative utførelser og, selv om spesifikke betegnelser er anvendt, er de kun benyttet i en generisk og beskrivende mening og ikke for begrensningsformål. Følgelig er forbedringene heri beskrevet derfor kun begrenset av området for de vedføyde kravene.

[0026] Figur 1 illustrerer et perspektivriss av en utførelse av en strømningsregulator 10 som beskrevet heri. Strømningsregulatoren 10 innbefatter et generelt rørformet legeme 12 med en åpning 14 på en ende og en gjenget forbindelse 20 på sin motsatte ende. Legemet 12 er valgfritt tangflate 16 med en generelt plan overflate som lokalt veksler den sylindriske overflate til legemet 12. Flatene 16 kan være anordnet rundt legemet 12 periferi for å tilveiebringe en overflate for inngrep med en tang eller annet håndverktøy for å stramme eller løsne strømningsregulatoren 10. Som det vil beskrives i flere detaljer nedenfor, er åpningen 14 til strømningsregulatoren 10 festbar til en fluidkilde. Fluid fra fluidkilden kan gå inn i åpningen 14 og strømme gjennom legemet 12; fluid kan være selektivt regulert til et spesifikt trykk eller trykkområde. Fluid innen legemet 12 kan gå ut gjennom utløpsporter 18 vist på den ytre overflate av legemet 12.

[0027] Et delvis snittriss av strømningsregulatoren 10 er vist i perspektivriss i figur 2. Som vist strekker en boring 22 i legemet 12 seg fra åpning 14 og har en lukket ende ved utgangsporten 18. En pil anordnet i boringen 22 representerer fluidstrømningsretning innen boringen 22. Således for omtale for målene heri, peker pilen i en nedstrømsretning. Omvendt er oppstrøms angitt som å være i en retning motsatt den til pilen. Således ved å benytte denne konvensjon, er åpningen 14 oppstrøms av utgangsporten 18. Boringen 22 som vist innbefatter en rekke av overganger som begynner oppstrøms av tangflatene 16, og derved avsmalner diameteren til boringen 22. I den viste utførelse er en konstant strømningsventil 24 anordnet i et avsmalnet parti av boringen 22. Modulære utførelser av en konstant strømningsventil 24 er tilgjengelig for anskaffelse. Et eksempel for bruk er en Flosert varemerkeregistrert ventil fra The Lee Company, USA, Pettipaug Rd, P.O. Box 424, Westbrook, CT, 06498-0424.

[0028] Et alternativt eksempel på en konstant strømningsventil 24A er vist i et sidesnittriss i figur 3. Den konstante strømningsventil 24A innbefatter et rørlegeme 54 med et innløp 56 formet gjennom en ende av legemet 54. Vist koaksialt forankret innen legemet 54 er en ringformet fast hylse 58 med en åpen ende som vender mot innløpet 56 og en indre diameter mindre enn diameteren til innløpet 56.

Hylsen 58 er lukket på den ene ende motsatt innløpet 56. Forbindelsen som forankrer den faste hylse 58 strekker seg kontinuerlig fra legemet 54 til den åpne ende av den faste hylse 58 slik at enhver strømning som går inn i innløpet 56 er rettet mot innen den faste hylse 58. Porter 60 er vist formet radialt gjennom den faste hylse 58. En flytende dyse 62 er vist innen legemet 54 som koaksialt omskriver den faste hylse 58 og strekker seg forbi den lukkede ende av hylsen 58 inn i et utløpsringrom 63. Et hylseparti 64 til den flytende dyse 62 omskriver den faste hylse 58, portene 66 er vist radialt formet gjennom hylsepartiet 64 som er i innretning med portene 60 i den faste hylse 58. Ytterligere porter 68 er vist anordnet innen hylsepartiet 64. Definert i det ringformede rom mellom hylsepartiet 64 og legemet 54 er et ringrom 70 som kommuniserer med porter 66 og porter 68 på den ytre overflate av hylsepartiet 64. Porter 68 er i kommunikasjon med utslippsringrommet 63 på den indre overflate av hylsepartiet 64. Således kan fluid som går inn i den konstante strømningsventilen 24A gjennom sitt innløp 56, strømme innen den faste hylse 58, gjennom de innrettede porter 60, 66, inn i ringrommet 70, så gjennom porter 68 og inn i utslippsringrommet 63.

[0029] Den flytende dyse 62 innbefatter et dyseelement 72 vist anbrakt nedstrøms av portene 68 innen utslippsringrommet 63. En fjær 74 er koaksialt anbrakt i utslippsringrommet 63 vist delvis omkrevet av en fremre hylse 76 som strekker seg aksialt fra dysen 72 og bort fra innløpet 56. Utslippsringrommet 63 innbefatter et utløp 78 ved sin ende motsatt den faste hylsen 58. En ende av fjæren 74 kontakter nedstrømssiden av dysen 72 og den andre ende av fjæren 74 kontanter en flens 80 som vist stikkende frem radialt innvendig fra legemet 54 tilstøtende utløpet 78.

[0030] I et anvendelseseksempel er fluid som går inn i strømningsregulatoren 10A rettet mot innløpet 56 og til innen den faste hylse 58. Fra den faste hylse 58 kan fluidet strømme gjennom de innrettede porter 60, 66, ringrommet 70, og portene 68 og inn i utslippsringrommet 63. Innen utslippsringrommet 63 strømmer fluid gjennom dysen 72 med begrenset diameterdyse 72 før det går ut av den konstante strømningsventil 24A. Begrensende stømning gjennom dysen 72 skaper et trykkdifferensial over dysen 72 som omformes til en kraft for å presse den flytende dyse 62 nedstrøms og komprimere fjæren 74. Etter som den flytende dyse 62 er beveget nedstrøms, blir portene 60, 66 forskjøvet og derved reduserer det effektive strømningsareal gjennom ventilen 24A. Det reduserte strømningsareal reduserer strømning gjennom portene 60, 66, som igjen minsker trykkdifferensialet over dysen 72. Når trykkfallet over dysen 72 og fjærkraften er vesentlig den samme vil den flytende dyse 62 stabilisere seg og opphøre å bevege seg og derved opprettholde en konstant strømningsmengde av fluid gjennom den konstante strømningsventilen 24A.

[0031] En alternativ konstant strømningsstyringsanordning er illustrert i et skjematisk riss i figur 4. I denne utførelse strømmer injeksjonsfluid fra injeksjonsfluidkilden gjennom en innløpsledning 57 til en kontrollventilsammenstilling 59. Innløpsledningen 57 kan være direkte forbundet til kilden, fluidtilførselsledningen 50 så vel som en ledeledning 49. Sammenstillingen 59 innbefatter en strømningsmåler 69 oppstrøms av en kontrollventil 71, hvori strømningsbeholderen 69 måler strømningsmengden og kommuniserer til kontrollventilen 71 for å øke eller minske strømningsbanen (ikke vist) gjennom kontrollventilen 71, og derved opprettholde en konstant strømningsmengde av injeksjonsfluid. En utgangsledning 61 er vist nedstrøms av kontrollventilen, utgangsledningen 61 avslutter ved en basis 11 lokalisert på brønnboringssammenstillingen 40, eller alternativt kan kontrollventilen være koblet direkte til basisen 11.

[0032] Nå med referanse til figur 5, er et eksempel på en brønnboringssammenstilling 40 vist i et delvis sidesnittriss. Brønnboringssammenstillingen 40 innbefatter en produksjonstre 42 og brønnhodehus 43 over en brønnboring 3 som krysser en underjordisk formasjon 4. Brønnboringen 3 er vist fôret med fôringsrør 5 og produksjonsrør 6 innen fôringsrøret 5 for å danne et ringrom 7 mellom røret 6 og fôringsrøret 5. Fôringsrøret 5 og røret 6 er opphengt i brønnboringen 3 fra brønnhodehuset 43. Pakninger 52, vist i snittriss, er ved lokaliseringer i brønnen 3 og strekker seg mellom rørets 6 ytre diameter til fôringsrørets 5 indre overflate. For illustrasjonsformål er et enkelt fôringsrør 5 og rør 6 vist, imidlertid innbefatter utførelse av den foreliggende oppfinnelse brønnboringssammenstillinger 40 med flere enn en streng av fôringsrør 5 så vel som flere enn en streng av produksjonsrøret 6.

[0033] Eksempler på trykkregulator 10 er vist anbrakt innen brønnboringen 3 ved flere lokaliseringer. Regulatorene 10 kan være skruforbundet til en basis 11 vist innen ringrommet 7. En injeksjonsledning 46 for å transportere et injeksjonsfluid eller fluider er illustrert som transporterer injeksjonsfluid fra en injeksjonsfluidkilde 45 til produksjonstreet 42. Injeksjonsledningen 46 kan valgfritt innbefatte en strømningsmåler 47 mellom kilden 45 og produksjonstreet 42. Enden av injeksjonsledningen 46 motsatt fluidkilden er vist forbundet til en injeksjonsport 44 montert i produksjonstreet 42. Eksempler på injeksjonsfluid innbefatter syre, vann, damp, gass, saltoppløsning, overflateaktive midler, rusthemmere, avleiringsbehandlingsfluider, alkohol og kombinasjoner derav, for å nevnte noen få. En injeksjonsfluidtilførselsledning 50 i fluidkommunikasjon med injeksjonsporten 44 er vist som å gå gjennom produksjonstreet 42 og brønnhodehuset 43 og inn i borehullet 3. Hver regulator 10 er i fluidkommunikasjon med fluidtilførselsledningen 50 via ledeledninger 49 vist forbundet mellom fluidtilførselsledningen 50 og åpningen 11 til hver regulator 10.

[0034] I en operasjonstilstand er et injeksjonsfluid fremskaffet gjennom ledning 46 hvor det strømmer gjennom injeksjonsporten 44 og inn i fluidtilførselsledningen 50. Etter avgrening inn i ledningene 49 er injeksjonsfluidet innført til regulatoren 10 via åpningen 14 (figur 2). Fluidstrømningen gjennom strømningsregulatoren 10 er opprettholdt vesentlig konstante. En av fordelene med systemet beskrevet heri er evnen til å tilveiebringe nede i hullet en injeksjonsstrømning med vesentlig konstant strømningsmengde, uavhengig av tilførselstrykk for injeksjonsfluidet eller mottrykk ved utgangsporten 18. Dessuten kan flere injeksjonspunkter, som illustrert i figur 5, betjenes med en enkel injeksjonsledning ved et gitt tilførselstrykk ved å skreddersy hver trykkregulator 10 som beskrevet ovenfor. Således kan betydelige fordeler oppnås ved selektivt å injisere en ønsket injeksjonsstrømning idet antallet av fluidledninger begrenses innen brønnboringssammenstillingen 40.

[0035] En ytterligere fordel er den modulære utforming av strømningsregulatoren 10. Den konstante strømningsventilen 24 benyttet i strømningsregulatoren 10 beskrevet heri er lett ombyttbar med en konstant strømningsventil 24 klassifisert for en forskjellig operasjonsevne. I tillegg kan en konstant strømningsventil 24 med en viss opererende egenskap installeres etter at den er fremstilt, slik som på stedet ved en olje-/gassbrønn. Et eksempel på en forskjellig opererende egenskap innbefatter en fluidstrømningsmengde over den konstante strømningsventilen 24. Den lett ombyttbare utforming, eller klare installasjon, tilveiebringer fleksibilitet for å møte operasjonsforhold som kanskje ikke er kjent eller tilgjengelig før regulatoren 10 er fremstilt eller levert for bruk. Flere utgangsporter 18 fremskaffet på legemet 12 tilveiebringer en annen fordel siden injeksjonsdyser ned i hullet kan tilstoppes fra avleiringsoppbygning eller annet avfall i brønnboringsfluidet. Flertallet av porter 18 fremskaffer hjelpeutløpspunkter på regulatoren 10 og derved betydelig reduseres mulighetene for tilstopping.

[0036] Trykkregulatoren 10 er illustrert i figur 5 innen ringrommet 7; det eksisterer imidlertid utførelser hvor regulatorene 10 er forbundet direkte til røret, fôringsrøret, produksjonstreet, eller brønnhodehuset. Med referanse til figur 6 er et eksempel på strømningsregulatoren 10 vist festet til en basis 11A på røret 6 ytre vegg.

Strømningen som går ut av regulatoren 10 (representert ved piler) slipper ut i ringrommet 7. En kopling 51 kopler ledeledningen 49 til regulatoren 10. Basisen 11A i figur 6 kan være festet til røret 6 eller integrerende formet med røret 6. En mottaker med en akse vist vesentlig parallelt til røret 6 er formet i basisen 11A, hvor mottaker innbefatter gjenger formet for å passe sammen med gjenger på regulatorens 10 nese. En trykkmåler 65 er skjematisk illustrert anbrakt innen ringrommet 7 i kommunikasjon med en kommunikasjonsforbindelse 67. Trykkmåleren 65, som kan være enhver type, kan føle trykket innen ringrommet 7 og utstråle et signal representativ for ringromstrykket til kommunikasjonsforbindelsen 67. Kommunikasjonsforbindelsen 67 kan innbefatte en elektrisk ledende del så vel som et telemetrisignal. Signalet kan være overført til overflaten og være benyttet for uavhengig å evaluere trykkfallet over regulatoren 10. En kontroller (ikke vist) kan være innbefattet som mottar trykksignalet og justerer trykket og/eller strømningsmengden til injeksjonsfluidet ved overflaten for å opprettholde regulatoren 10 innen dens opererende forhold.

[0037] Figur 7 illustrerer en alternativ utførelse av en regulator 10A med strømning som går ut av regulatoren gjennom dens neseseksjon. Strømningen er mottatt fra ledeledningen 49, som er vist festet til strømningsregulatoren 10A med en kobling 51. Strømningen går inn i strømningsregulatoren 10A og er regulert med den konstante strømningsventilen 24 deri. Utslippet fra strømningsregulatoren 10A er rettet mot en utslippspassasje 19 lateralt formet innen basisen 11B. Passasjen 19 transporterer injeksjonsfluidet mellom regulatoren 10A og røret 6. I dette eksempel kan injeksjonsfluidet innbefatte fluidet for å opprettholde en ren strømning gjennom røret 6, for eksempel for å forhindre oppbygging av materialer slik som asfaltener og/eller avleiring. En trykkbeholder 65A og kommunikasjonsforbindelse 67A, som kan være den samme som i figur 6, er vist anordnet innen røret 6.

[0038] Idet oppfinnelsen er blitt vist i kun en av sine former, vil den være åpenbar for de som er faglært på området at den ikke er således begrenset, men er mottakelig for forskjellige forandringer uten å avvike fra området av oppfinnelsen som definert i de vedføyde kravene. I en alternativ utførelse kan anordninger for å forhindre tilbakestrømning, slik som en tilbakeslagsventil, være innbefattet innen ledningene 46, 50, 49 som transporterer injeksjonsfluid.

Claims (12)

PATENTKRAV

1. Fremgangsmåte for å injisere fluid i en brønn, omfattende:

a. å styre en strømning av fluid til en ledning (50) som har en ende forbundet til en konstant strømningsventil (24, 24A) anbrakt i brønnen, den konstante strømningsventilen (24, 24A) omfatter,

et legeme (54), et innløp (56) dannet aksialt gjennom en ende av legemet (54),

et utløp (78) dannet gjennom en ende av legemet (54) motsatt innløpet (56),

en fast hylse (58) i legemet (54),

en boring som forløper aksialt gjennom legemet (54) og avslutter på innsiden av den faste hylse (58),

sideporter (60) dannet radialt gjennom en sidevegg av den faste hylse (58),

en ringformet flytende dyse (62) som har et hylseparti (64) som omskriver den faste hylse (58),

oppstrømsporter (66) i en sidevegg av hylsepartiet (64) som er i selektiv innretning med sideportene (60) med bevegelse av hylsepartiet (64),

en fremre hylse (76) som henger aksialt ned fra hylsepartiet (64), et dyseelement (72) montert i den fremre hylse (76) i fluidkommunikasjon med utløpet,

nedstrømsporter (68) i sideveggen av hylsepartiet (64) og anbrakt mellom oppstrømsportene (66) og dyseelementet (72),

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

å tilveiebringe et ringrom (70) som omskriver et parti av hylsepartiet (64) med oppstrømsporten (66) og nedstrømsporten (68), ringrommet (70) tilveiebringer fluidkommunikasjon mellom oppstrømsporten (66) og nedstrømsporten (68), og

en fjær (74) i forspenningskontakt med en ende av den fremre hylse (76) motsatt hylsepartiet (64);

b. å opprettholde strømningen av fluid til ledningen (50) slik at fluidet entrer innløpet (56), strømmer radialt gjennom sideporten (60), oppstrømsportene (66), ringrommet (70), radielt innover gjennom nedstrømsportene (68), gjennom dyseelementet (72); og

c. å styre en mengde av fluid som strømmer til utløpet (78) ved å tilveiebringe en mengde av fluid til utløpet (78) som strømmer gjennom dyseelementet (72) og utøver en forspenningskraft for å presse den flytende dyse (62) nedstrøms for å bevege oppstrømsportene (66) bort fra sideportene (60).

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvori den konstante strømningsventil (24, 24A) omfatter en første konstant strømningsventil,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t fremgangsmåten videre omfatter å tilveiebringe en andre konstant strømningsventil og å slippe ut fluid fra de første og andre konstante strømningsventiler ved forskjellig trykk.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t den konstante strømningsventil bevirker at strømningsarealet varierer i omvendt forhold av trykket i ledningen (50).

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t den videre omfatter å sette en pakning (52) mellom første og andre formasjoner (4) som krysses av brønnboringen.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t fluidet velges fra gruppen bestående av syre, vann, damp, gass, saltoppløsning, overflateaktive midler, rusthemmere, avleiringsbehandlingsfluider, alkohol og kombinasjoner derav.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t injeksjonsfluidet opprettholdes ved en underkritisk tilstand.

7. Fluidinjeksjonssystem for injeksjon inn i en underjordisk brønn, omfattende: en fluidkilde;

en fluidtilførselsledning (50) i fluidkommunikasjon med fluidkilden; og en strømningskontrollregulator (10, 10A) som omfatter,

et legeme (54),

et innløp (56) dannet aksialt gjennom en ende av legemet (54),

et utløp (78) dannet gjennom en ende av legemet (54) motsatt innløpet (56),

en fast hylse (58) i legemet (54),

en boring (22) som forløper aksialt gjennom legemet (54) og avslutter på innsiden av den faste hylsen (58),

sideporter (60) dannet radialt gjennom en sidevegg av den faste hylse (58), en ringformet flytende dyse (62) som har et hylseparti (64) som avgrenser den faste hylse (58),

oppstrømsporter (66) i en sidevegg av hylsepartiet (64) som er i selektiv innretning med sideportene (60) med bevegelse av hylsepartiet (64), en fremre hylse som henger ned aksialt fra hylsepartiet (64),

et dyseelement (72) montert i den fremre hylse (76) i fluidkommunikasjon med utløpet (78),

nedstrømsporter (68) i sideveggen av hylsepartiet (64) og anbrakt mellom oppstrømsportene (68) og dyseelementet (72),

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

et ringrom (70) som omskriver et parti av hylsepartiet (64) med oppstrømsporten (66) og nedstrømsporten (68), ringrommet (70) tilveiebringer fluidkommunikasjon mellom oppstrømsporten (66) og nedstrømsporten (68), og en fjær (74) i forspenningskontakt med en ende av den fremre hylse (76) motsatt hylsepartiet (64).

8. Fluidinjeksjonssystem ifølge krav 7,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t stedet i den underjordiske brønn er valgt fra gruppen bestående av et brønnhodehus (43), et produksjonstre (42), et ringrom (70) mellom brønnboringsrørene og innen produksjonsrøret (6).

9. Fluidinjeksjonssystem ifølge krav 7,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t fluidet går ut av utslippet ved en konstant strømningsmengde over et område av trykk i fluidtilførselsledningen (50) og stedene i den underjordiske brønn.

10. Fluidinjeksjonssystem ifølge krav 7,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t strømningskontrollregulatorene (10, 10A) omfatter en strømningsbane med et valgfritt foranderlig strømningsareal.

11. Fluidinjeksjonssystem ifølge krav 10,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t strømningskontrollregulatoren (10, 10A) omfatter innløpet (56), den fast hylse (58) i fluidkommunikasjon med innløpet (56), en fast port dannet gjennom en side av den faste hylse (58),

en flytende hylse koaksial og glidbar med hensyn til den faste hylse (58), en flytende port dannet gjennom en side av den flytende hylse (58) og valgfritt innrettbar med den faste port,

en begrensningsdyse på en ende av den flytende hylse i fluidkommunikasjon med den flytende port, og

et komprimerbart elastisk element i kontakt med begrensingsdysen på en side av begrensningsdysen motsatt den fast hylse (58), slik at når injeksjonsfluid er styrt til innløpet (56) av strømningskontrollregulatoren, strømmer fluidet til den faste hylse (58), gjennom de innrettede faste og flytende porter, og gjennom begrensningsdysen for å generere et trykkdifferensial over begrensningsdysen som skaper en kraft for å gli den flytende dyse bort fra den faste hylse (58) forskjøvet fra den flytende port og faste port som igjen reduserer strømningsarealet gjennom strømningskontrollregulatoren.

12. Fluidinjeksjonssystem ifølge krav 7,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t injeksjonsfluidet er valgt fra listen bestående av syre, vann, damp, gass, saltoppløsning, overflateaktive midler, rusthemmere, avleiringsbehandlingsfluider, alkohol og kombinasjoner derav.