NO345600B1

NO345600B1 - Apparat og fremgangsmåte for ventilaktuering

Info

Publication number: NO345600B1
Application number: NO20120866A
Authority: NO
Inventors: Tobias Kischkat; Eick Niemeyer; Alexander Otto
Original assignee: Baker Hughes Holdings Llc
Priority date: 2010-02-17
Filing date: 2011-02-15
Publication date: 2021-05-03
Also published as: GB201214179D0; GB2490286A8; BR112012020692A2; US8708042B2; NO20120866A1; BR112012020692B1; WO2011103092A1; US20110198077A1; GB2490286A; GB2490286B

Description

BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN

[0001] For å oppnå hydrokarboner slik som olje og gass, er brønnborehull boret ved å rotere en borkrone festet til en borestrengende. Moderne retningsboringssystemer anvender generelt en borestreng med en bunnhullssammenstilling (BHA) og en borkrone ved en ende av denne som er rotert ved en boremotor (slammotor) og/eller borestreng. Et antall av brønnanordninger plassert i umiddelbar nærhet av borkronen måler visse brønnhullsopererende parametere forbundet med borestrengen. Slike anordninger innbefatter typisk sensorer for å måle brønntemperatur og trykk, asimut og helningsmålingsanordninger og en motstandsmålingsanordning for å bestemme tilstedeværelsen av hydrokarboner og vann. Ytterligere brønnhullsinstrumenter, kjent som måling-under-boring (MWD) eller logging-under-boring (LWD) verktøy er ofte festet til borestrengen for å bestemme formasjonsgeologi og formasjonsfluidforhold under boreoperasjonene. Kommersiell utvikling av hydrokarbonfelter krever betydelig mengder av kapital. Før feltutvikling starter, ønsker operatører å ha så mye som mulig av data for å evaluere reservoaret for kommersiell levedyktighet. Idet dataervervelser under boring tilveiebringer nyttig informasjon, er det ofte også ønskelig å utføre ytterligere testing av hydrokarbonreservoarene for å oppnå ytterligere data. Deretter, etter at brønnen har blitt boret, er ofte hydrokarbonsonene testet med annet testutstyr.

[0002] WO 2008/045045 A1 angår en fremgangsmåte og apparat for å manipulere fluid, slik som å måle boblepunkt, under bore- eller pumpeoperasjoner som innbefatter pumping av fluid i et borehull gjennom en strømningsledning og å trekke fluid fra strømningsledningen gjennom en isolasjonsledning uten vesentlig trykkfall i strømningsledningen eller uten opphør av pumpeoperasjoner.

[0003] US 2004/0154794 A1 omtaler en fremgangsmåte og apparat for å assistere strømningen av produksjonsfluid fra et hydrokarbonborehull til en fjern vertsfasilitet som innbefatter en separasjonsfasilitet plassert nær borehullet. Strålefluid tilføres til å begynne med fra vertsfasiliteten til en brønnstrålepumpe via separasjonsfasiliteten for å bistå strømningen av produksjonsfluid fra borehullet til separasjonsfasiliteten hvor den resulterende blanding går inn i én av to parallelle gravitasjonsseparasjonskamre. Separert strålefluid resirkuleres til strålepumpen via en pumpe og produksjonsfluid føres til vertsfasiliteten via en produksjonsrørledning. Et strålefluidtilførselsrør kan være av relativt liten diameter og produksjonsrørledningen trenger ikke å utvides for å ta imot strålefluid som returneres til vertsfasiliteten.

[0004] I ett aspekt adresserer den foreliggende oppfinnelse behovet for å fremme styring av anordninger benyttet for å oppnå data relatert til underoverflateinformasjon.

SAMMENFATNING AV OPPFINNELSEN

[0005] Målene med foreliggende oppfinnelse oppnås ved et apparat for å styre fluidstrømning i en brønnboring, omfattende:

en pumpe konfigurert for å bli anbragt i brønnboringen, kjennetegnet ved at pumpen har:

- et kammer med en første ventil og en andre ventil;

- en føler konfigurert for å føle en trykkparameter forbundet med kammeret; og

- en kontroller programmert for å operere den første ventil og den andre ventil ved å beregne et trykkdifferensial ved å benytte den følte trykkparameter, hvor kontrolleren er programmert til å benytte en referansetrykkverdi for å operere i det minste én av: (i) den første ventil, og (ii) den andre ventil; og hvor referansetrykkverdien angår én av: (i) et fluid i en formasjon, (ii) et fluid i brønnboringen, og (ii) et fluid i en prøvebeholder.

[0006] Foretrukne utførelsesformer av apparatet er utdypet i kravene 2, 3 og 4.

[0007] Målene med foreliggende oppfinnelse oppnås videre ved en fremgangsmåte for å styre fluidstrømning, kjennetegnet ved at den omfatter:

- posisjonering av en pumpe i en brønnboring, pumpen har en første ventil, en andre ventil og et kammer; og

- styring av den første ventil og den andre ventil i fluidkommunikasjon med kammeret ved å føle en trykkparameter forbundet med kammeret og beregning av et trykkdifferensial ved å benytte den følte trykkparameter, og

- styring av fluidstrømning mellom en underoverflateformasjon og kammeret ved å benytte den første ventil.

[0008] Foretrukne utførelsesformer av fremgangsmåten er videre utdypet i kravene 6 til og med 15.

[0009] I aspekter tilveiebringer den foreliggende oppfinnelse anordninger og fremgangsmåter for å styre fluidstrømning og/eller å beregne én eller flere parametere av interesse for en formasjon ved å benytte direkte eller indirekte trykkparametermålinger relatert til en strømningsstyringsanordning. Apparatet kan innbefatte et kammer med en første ventil og en andre ventil; en sensor som føler en trykkparameter forbundet med kammeret; og en kontroller programmert for å operere den første ventil og den andre ventil i samsvar med den følte trykkparameter.

[0010] I aspekter innbefatter den foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte for å styre fluidstrømning. Fremgangsmåten kan innbefatte styring av en første ventil og en andre ventil i fluidkommunikasjon med et kammer ved å føle en trykkparameter forbundet med kammeret. I aspekter beregner den foreliggende fremgangsmåte én eller flere parametere av interesse som innbefatter, men ikke er begrenset til, et volum av pumpet fluid, en tilstedeværelse av en gass i fluidet, fluidkomprimerbarhet, et trykk ved et valgt brønnboringssted og et boblepunkttrykk.

[0011] I aspekter tilveiebringer den foreliggende oppfinnelse et apparat for prøvetaking av et fluid fra en underoverflateformasjon. Apparatet kan innbefatte en pumpe i fluidkommunikasjon med den i det minste ene prøvetakingstank. Pumpen kan innbefatte et kammer med en første ventil og en andre ventil; en sensor konfigurert for å føle en trykkparameter forbundet med kammeret; og en kontroller programmert for å operere den første ventil og den andre ventil i samsvar med den følte trykkparameter; en prøvetakingssonde konfigurert for å kontakte en brønnboringsvegg og som er i fluidkommunikasjon med den første ventil; og i det minste en prøvetakingstank i fluidkommunikasjon med den andre ventil.

[0012] Eksempler på de viktige trekk med oppfinnelsen er oppsummert i heller bred grad for at den detaljerte beskrivelse av denne som følger bedre kan forstås for at bidragene de representerer til teknikken kan forstås.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

[0013] For en detaljert forståelse av den foreliggende oppfinnelse skal referanse gjøres til den følgende detaljerte beskrivelse av utførelsene, sett i forbindelse med de vedføyde tegninger, i hvilke like elementer har blitt gitt like numre, hvori:

Figur 1 viser skjematisk et brønnverktøy utplassert i en brønnboring langs en vaierledning i henhold til en utførelse av den foreliggende oppfinnelse;

Figur 2 viser et strømningsdiagram av en beregningsfremgangsmåte for én utførelse i henhold til den foreliggende oppfinnelse; og

Figur 3 viser skjematisk apparatet for implementering av en utførelse av fremgangsmåten i henhold til den foreliggende oppfinnelse.

DETALJERT BESKRIVELSE

[0014] I aspekter angår den foreliggende oppfinnelse anordninger og fremgangsmåter for å tilveiebringe forbedret styring for strømningsstyringsanordninger og for å oppnå data relatert til formasjonen og formasjonsfluidet. Teoriene kan fordelaktig anvendes for en varietet av systemer både innen olje- og gassindustrien og hvor som helst. Kun for klarhets skyld vil visse ikke-begrensende utførelser omtales i sammenhengen med verktøy konfigurert for brønnboringsbruk.

[0015] Initielt med referanse til fig.1 er det der skjematisk illustrert en utførelse av et system 100 som kan benyttes for å styre strømning mellom et første sted 102 (f.eks. en underoverflateformasjon) og et andre sted 104 (f.eks. et fluidprøvetakingstank eller et brønnboringsringrom). Systemet 100 kan innbefatte en strømningsstyringsanordning slik som en pumpe 101 som kan innbefatte et kammer 106 med én eller flere ventilsett 108a,b. Hvert ventilsett 108a,b kan innbefatte en innløpsventil 110a,b og en utløpsventil 112a,b. Et stempel 114 beveger seg i kammeret 106 for å fortrenge fluid. Figur 1 illustrerer et dobbeltvirkende pumpearrangement hvor en vegg 116 avdeler kammeret 106 i to hydraulisk isolerte seksjoner 118a,b. Ventilsettet 108a styrer strømning gjennom seksjonen 118a og ventilsett 108b styrer strømning gjennom seksjonen 118b. Stempel 114 kan innbefatte et hode 120a anbrakt i seksjonen 118a og et hode 120b anbrakt i seksjonen 118b. En kontroller 122 opererer ventilsettene 108a,b i koordinasjon med stempelets 114 bevegelse for å trekke fluid fra det første stedet 102 og støte ut fluidet til den andre seksjonen 104. Imidlertid kan andre utførelser innbefatte et enkeltvirkende pumpearrangement; f.eks. en kammerseksjon, ett stempelhode og ett ventilsett.

[0016] I visse utførelser kan systemet 100 operere ventilsettene 108a,b ved å føle en trykkparameter relatert til seksjonen 118a,b. For eksempel kan trykksensorer 124a,b være posisjonert i trykk-kommunikasjon med henholdsvis hver seksjon 118a,b. I tillegg eller alternativt, som vil beskrives senere, kan en indirekte beregning av et trykk i seksjonene 118a,b også benyttes for å operere ventilsettene 108a,b. I én utførelse er innløpsventilene 110a,b og/eller utløpsventilene 112a,b åpnet ved å detektere én eller flere forhåndsbestemte forhold. Illustrative forhåndsbestemte tilstander innbefatter, men er ikke begrenset til, et trykkdifferensiale mellom seksjonene 118a,b og første sted 102 eller det andre sted 104 som er ved eller under en forhåndsinnstilt verdi. For eksempel kan kontrolleren 122 være programmert for å tillate fluidstrømning inn i og/eller ut av kammeret 106 kun når et trykkdifferensial er under femti PSI eller vesentlig null. Det vil forstås at minimalisering av trykkdifferensialet før slik fluidkommunikasjon tillates kan redusere sannsynligheten for tilbakestrømning av fluider og kan redusere trykket på tetningselementene og andre komponenter til ventilsettene 108a,b.

[0017] Nå med referanse til fig.2 er det der vist én illustrativ fremgangsmåte 140 for å styre fluidstrømning i systemet 100 i fig.1 ved å benytte direkte eller indirekte følte trykkparametere relatert til kammeret til kammeret 106. Nå med referanse til fig. 1 og 2 kan fremgangsmåten være initiert ved trinn 142 med innløpsventilen 110a lukket, utløpsventilen 112a lukket, og seksjonen 118a vesentlig tømt for fluid. I noen anvendelser kan trykket ved det andre sted 104 være større enn trykket ved det første sted 102. Dette kan resultere i at et trykk i seksjonen 118a er større enn trykket ved det første sted 102. I tillegg, ved initielle trinn 142, er stempelhodet 120a posisjonert i seksjonen 118a slik at stempelbevegelse øker volumet i seksjonen 118a og derved reduserer trykk.

[0018] Ved trinn 144 er stempelhodet 120a forskjøvet for å redusere trykk i seksjonen 118a. Samtidig føler trykksensoren 124a trykket i seksjonen 118a og sender reaksjonssignaler til kontrolleren 122. Kontrolleren 122 prosesserer sensor 124a signalene og bestemmer et trykkdifferensial mellom seksjonen 118a og det første sted 102. Trykket ved det første sted 102 kan forhåndsprogrammeres i kontrolleren 122. Alternativt eller i tillegg kan trykket ved det første sted være følt ved å benytte en passende sensor, en illustrativ sensor er angitt ved 126. For enkelhets skyld kan trykket ved det første sted 102, som er utvendig av pumpen 101, refereres til som referansetrykket.

[0019] Ved trinn 146, når det forhåndsbestemte trykkdifferensial er nådd mellom trykket i seksjonen 118a og referansetrykket, kan kontrolleren 122 aktuere og åpne innløpsventilen 110a. Fluid strømmer inn i seksjonen 118a ettersom stempelhodet 120a beveger seg for ytterligere å øke volumet i seksjonen 118a. Ved avslutningen av slaget til stempelhodet 120a, kan kontrolleren 122 lukke ventilen 110a ved trinn 148.

[0020] Ved trinn 150 er stempelhodet 150a forskjøvet for å øke trykk i seksjonen 118a ved å redusere volumet i seksjonen 118a. Samtidig føler trykksensoren 124a trykket i seksjonen 118a og sender svarsignaler til kontrolleren 122. Kontrolleren 122 behandler sensor 124a signalene og bestemmer et trykkdifferensial mellom seksjonen 118a og det andre sted 104. Trykket ved det andre sted 104 kan forhåndsprogrammeres i kontrolleren 122. Alternativt eller i tillegg kan trykket ved det andre sted 104 føles ved å benytte en passende sensor, f.eks. sensoren 126. Nå kan trykket ved det andre sted 104, som også er utvendig av pumpen 101, benyttes som referansetrykket.

[0021] Ved trinn 142, når det forhåndsbestemte trykkdifferensial er oppnådd mellom trykket i seksjonen 118a og referansetrykket ved det andre sted 104, kan kontrolleren 122 aktuere og åpne utløpsventilen 112a. Fluid strømmer ut seksjonen 118a ettersom stempelhodet 120a beveger seg for ytterligere å minske volumet i seksjonen 118a. Ved avslutningen av slaget til stempelhodet 120a kan kontrolleren 122 lukke utløpsventilen 110a ved trinn 154.

[0022] Det skal forstås at ved å føle trykket kammeret 106 til pumpen 101, kan pumpeoperasjon styres for å minimalisere trykkdifferensialene som eksisterer ved tidspunktet fluid strømmer inn i og ut av kammeret 106. Reduksjon eller minimalisering av disse trykkdifferensialer kan redusere sannsynligheten for at fluid strømmer i en uønsket retning (f.eks. tilbakestrømning) og at tetninger (ikke vist) og andre komponenter forbundet med pumpen 101 ikke påtreffer forhøyde trykk som svekker operasjon.

[0023] Idet fig.1-utførelsen benytter trykksensorer 124a,b, slik som signalomformere, for å styre følte trykk i seksjonen 118a, kan indirekte målinger av trykk også benyttes. For eksempel kan pumpen 101 benytte en motor 130 for å forskyve stempelet 114. Hvis motoren 130 er hydraulisk drevet, kan så trykket av det hydrauliske fluid benyttet for å aktuere motoren 130 overvåkes og føles. Det vil si at et forhold mellom påført hydraulisk fluidtrykk og trykket i seksjonen 118a kan være utviklet, f.eks. en datamaskin-modell. Kontrolleren 122 kan være programmert for å benytte modellen for indirekte å beregne et trykk i seksjonen 118a ved å føle trykk av det hydrauliske fluid. I dette tilfellet kan hydraulisk fluidtrykk være den følte trykkparameter relatert til pumpekammeret 106. Likeledes, hvis motoren 130 er elektrisk drevet, kan datamaskin-modellen benytte et forhold mellom kammer 106 trykk og påført motormoment. I dette tilfellet kan motormoment være den følte trykkparameter relatert til kammer 106 trykket. Således kan generelt utførelsene til den foreliggende oppfinnelse benytte en følt trykkparameter som direkte eller indirekte tilveiebringer et estimat for trykk i kammeret 106.

[0024] I tillegg kan fremgangsmåte 140 anvendes for både enkeltvirkende og dobbeltvirkende pumper. For eksempel kan, for dobbeltvirkende pumper, trinn 162 til 174, benyttes på en synkron måte med trinn 142 til 154.

[0025] Ved trinn 162 er innløpsventil 110b lukket, utløpsventilen 112b er lukket og seksjonen 118b er vesentlig fylt med fluid. I tillegg, ved trinn 162, er stempelhodet 120b posisjonert i seksjonen 118b slik at stempelbevegelse minsker volumet i seksjonen 118b og derved øker trykk.

[0026] Ved trinn 164 er stempelhodet 120b forskjøvet for å øke trykk i seksjonen 118b. Samtidig føler trykksensor 124b trykket i seksjonen 118b og sender svarsignaler til kontrolleren 122. Kontrolleren 122 behandler sensor 124b signalene og bestemmer et trykkdifferensial mellom seksjonen 118b og det andre sted 104. Trykket ved det andre sted kan forhåndsprogrammeres i kontrolleren 122. Alternativt eller i tillegg kan trykket ved det andre sted 104 føles ved å benytte en passende sensor, f.eks. sensor 126. I ethvert tilfelle virker det følte trykk som referansetrykket.

[0027] I ett arrangement, ved trinn 166, når det forhåndsbestemte trykkdifferensial er oppnådd mellom trykket i seksjonen 118b og referansetrykket, kan kontrolleren 122 aktuere og åpne utløpsventilen 112b. Fluid strømmer ut av seksjonen 118b ettersom stempelhodet 120b beveger seg for ytterligere å minske volum i seksjonen 118b. Ved avslutningen av slaget til stempelhodet 120b, kan kontrolleren 122 lukke utløpsventilen 110b ved trinn 168. I et annet arrangement kan kontrolleren 122 være programmert for å motta trykkdata fra seksjon 118a og seksjon 118b. I et slikt arrangement kan kontrolleren 122 være programmert for å åpne innløpsventilen 110a og utløpsventilen 112b ved enten seksjon 118a eller 118b som når det ønskede trykkdifferensial.

[0028] Ved trinn 170 er stempelhodet 120b forskjøvet for å minske trykk i seksjonen 118b ved å øke volumet i seksjonen 118b. Samtidig føler trykksensoren 124b trykket i seksjonen 118b og sender svarsignaler til kontrolleren 122.

Kontrolleren 122 behandler sensor 124b signalene og bestemmer et trykkdifferensial mellom seksjonen 118b og det første sted 102. Trykket ved det første sted 102 kan forhåndsprogrammeres i prosessoren 122. Alternativt eller i tillegg kan trykket ved det andre sted 104 føles ved å benytte en passende sensor.

[0029] Ved trinn 172, når det forhåndsbestemte trykkdifferensial er nådd, kan kontrolleren 122 aktuere og åpne innløpsventilen 112b. Fluid strømmer inn i seksjonen 118b ettersom stempelhodet 120b beveger seg for ytterligere å øke volum i seksjonen 118b. Ved avslutningen av slaget til stempelhodet 120b, kan kontrolleren 122 lukke innløpsventilen 110b ved trinn 174. I et annet arrangement kan kontrolleren 122 være programmert for å lukke innløpsventilen 110b og utløpsventilen 112a ved at enten seksjon 118a eller 118b når det ønskede trykkdifferensial.

[0030] Det vil således forstås at ventilsettene 180a,b kan opereres på en synkronisert måte hvor kontrolleren 122 operer ventilsettene 108a,b ved å benytte trykkparameterdata som direkte eller indirekte tilveiebringer et estimat av et trykk i pumpen 101, f.eks. i pumpekammeret 106.

[0031] I en variant av fremgangsmåte 140, kan pumpen 101 være operert i reverserende rekkefølge for å påføre fluidtrykk til formasjonen isteden for å trekke fluid fra formasjon. Det vil si, for eksempel, at trykket i kammeret 106 er økt før åpning av innløpsventilen 110a for å sikre at fluid strømmer fra kammeret 106 til formasjonen via innløpsventilen 110a. En slik operasjon kan benyttes for å estimere et formasjonsbruddtrykk. For eksempel kan trykket i kammeret 106 overvåkes ettersom fluid støtes ut gjennom innløpsventilen 110a. Trykket vil generelt øke inntil trykkverdien overskrider formasjonsbruddtrykket. Når formasjonen brister, unnslipper fluidet inn i sprekkene i borehullsveggen, som resulterer i et relativt tydelig fall i trykk. Trykksensoren 118a kan benyttes for å identifisere trykket hvor bruddet oppstår. Det skal således forstås at betegnelsene "innløp" og "utløp" benyttes kun for å forenkle omtalen og medfører ikke at ventilene eller pumpen er konfigurert for å transportere fluid i kun én retning.

[0032] I tillegg skal det forstås at anordningene, systemene og fremgangsmåtene til den foreliggende oppfinnelse også kan benyttes for å estimere parametere av interesse relatert til brønnutstyr, brønnboringen og omgivende informasjon.

Illustrativ fremgangsmåte for å estimere slike parametere av interesse ved å benytte trykkparametere relatert til pumpen 101 er omtalt nedenfor.

[0033] I én fremgangsmåte for forbedrede estimater av volumet av fluid som pumpes til det andre stedet 104 (f.eks. en prøvebeholder 32 i fig.3), er pumpede volum-relaterte data samlet kun når enten innløpsventilen eller utløpsventilen er åpen. Disse data kan så behandles for å estimere et volum av fluid pumpet av pumpen. For eksempel kan stempelbevegelse forbindelses med pumpet fluidvolum. Det vil si, en spesifikk størrelse av stempelbevegelse kan korreleres til et spesifikt fluidvolum. Kontrolleren 122 kan være programmert til å anvende stempelbevegelsesdata kun når enten innløpsventilen eller utløpsventilen er åpen for å estimere det pumpede fluidvolum. Ved ikke å benytte stempelbevegelsesdata når begge ventiler er lukket, kan effekten av fluidkomprimerbarhet reduseres eller elimineres fra volumestimeringen. Slike korrelasjoner kan også ta i betraktning andre faktorer slik som trykk, temperatur, tidligere testdata, etc.

[0034] I en eksemplifiserende fremgangsmåte for forbedrede estimater av fluidegenskaper eller sammensetning, kan en passende sensor føle en parameter indikativ på stempelbevegelse når innløpsventilen og utløpsventilen er lukket. Disse data kan så analyseres for å estimere en parameter av interesse relatert til fluidet, slik som fluidets komprimerbarhet og/eller en tilstedeværelse av en gass i fluidet.

[0035] I en eksemplifiserende fremgangsmåte for å estimere boblepunkt for formasjonsfluidet, kan fluidet fanges i kammeret 106 ved å lukke innløpsventilen 110a og utløpsventilen 112a. Deretter er trykket redusert i kammeret 106. Boblepunkttrykket til fluidet kan estimeres ved å benytte en trykksensor 124a forbundet med kammeret 106 for å identifisere trykket hvor gassbobler dannes. Trykket i kammeret 106 kan også føles indirekte.

[0036] I enda en annen operasjonsutførelse, kan sensorene 124a,b benyttes for å føle trykket ved steder forskjellig fra kammeret 106. For eksempel, ved å åpne utløpsventilen 112a, kan sensoren 124a føle trykket i fluidprøvetanken 32 (fig.3) eller brønnboringsringrommet. Også ved å åpne innløpsventilen 110a, kan føleren 124a føle trykket i formasjonen.

[0037] Slike korrelasjoner kan også ta i betraktning andre faktorer slik som trykk, temperatur, tidligere testdata, etc. Det skal forstås at lærene i den foreliggende oppfinnelse kan anvendes for en varietet av situasjoner, noen av disse innbefatter evalueringen av underjordisk formasjon. Figur 3 illustrerer en ikke-begrensende utførelse av brønnboringssystemer som kan bruke aspekter av den foreliggende oppfinnelse.

[0038] Figur 3 er en skjematisk illustrasjon av et brønnboringssystem 10 utplassert fra en borerigg 12 inn i et borehull 14. Idet en landbasert borerigg 12 er vist, skal det forstås at den foreliggende oppfinnelse kan være anvendbar for offshore-rigger og undersjøiske formasjoner. Brønnboringssystemet 10 kan innbefatte en bærer 16 og et fluidanalyseverktøy 20. Fluidanalyseverktøyet 20 kan innbefatte en sonde 22 som kontakter en borehullsvegg 24 for å trekke ut formasjonsfluid fra en formasjon 26. Brønnboringsfluidet kan trekkes fra borehullet 14 og også ved å ikke forlenge sonden 22 til veggen og å pumpe fluid fra borehullet 14 istedenfor formasjonen 26. Fluidanalyseverktøyet 20 kan innbefatte en pumpe 101 som pumper formasjonsfluid fra formasjon 26 via sonden 22. Formasjonsfluid beveger seg langs en strømningsledning til én eller flere prøvebeholdere 32 eller til ledning 34 hvor formasjonsfluid går ut til borehullet 14. Alternativt kan pumpen 101 opereres for å anvende fluidtrykk på borehullsveggen 24.

[0039] I noen utførelser kan brønnboringssystemet 10 være et boresystem konfigurert for å forme borehullet 14 ved å benytte verktøy, slik som borkrone (ikke vist), og kan også være utstyrt med et kartleggingsverktøy 11. I slike utførelser kan bæreren 16 være et kveilerør, fôringsrør, fôringer, borerør, etc. I andre utførelser kan brønnboringssystemet 10 transportere kartleggingsverktøyet 11 med en ikkestiv bærer. I slike arrangementer kan bæreren 16 være vaierledninger, vaierledningssonder, glattvaier-sonder, e-ledninger, etc. Betegnelsen "bærer" som benyttet heri betyr enhver anordning, anordningskomponent, kombinasjoner av anordninger, media og/eller del som kan benyttes for å transportere, romme, opplagre eller på annen måte tilrettelegge for bruken av annen anordning, anordningskomponent, kombinasjoner av anordninger, media og/eller del. Data samlet av kartleggingsverktøyet 11 kan behandles ved en overflatekontroller 36 som et eksempel eller ved å benytte en brønnkontroller 122 for å bestemme den ønskede parameter. Kontrolleren 122 kan være en informasjonsprosessor som er i datakommunikasjon med et datalagringsmedium og en prosessorhukommelse. Overflatekontrolleren 36 og brønnkontrolleren 122 kan kommunisere via en kommunikasjonsforbindelse, slik en dataleder 39. Datalagringsmediumet kan være enhver standard datamaskin-lagringsanordning, slik som USB-stasjon, minnekort, harddisk, fjernbar RAM, EPROM-er, EAROM-er, flash-hukommelse og optiske disker eller andre vanlig benyttede hukommelseslagringssystem kjent for en som er normalt faglært på området innbefattende Internett-basert lagring. Datalagringsmediumet kan lagre én eller flere programmer som ved utførelse bevirker av informasjonsprosessor utfører den omtalte fremgangsmåte(ne). Signaler indikative for parameteren kan overføres til en overflatekontroller via en sender 42.

Senderen 42 kan være lokalisert i BHA-en eller et annet sted på bæreren 16 (f.eks. borestreng). Disse signaler kan også eller alternativt lagres nede i hullet i en datalagringsanordning og kan også prosesseres og benyttes nede i hullet for retningsstyrt brønnboring eller for ethvert annet passende brønnformål. I ett eksempel kan rør forsynt med ledninger benyttes for overføring av informasjon.

[0040] Under en eksemplifiserende bruk er kartleggingsverktøyet posisjonert tilstøtende en formasjon av interesse og sonden 22 er presset inn i tettende inngrep med borehullsveggen 24. Ved å benytte fremgangsmåten i fig.2 for å operere pumpen 101, er trykket i sonden 22 senket under trykket til formasjonsfluidene slik at formasjonsfluidene strømmer gjennom sonden 22 inn i verktøyet 20. Som tidligere indikert kan pumpen 101 være en enkeltvirkende pumpe, en dobbeltvirkende pumpe eller en annen konfigurasjon. Under pumping skal det forstås at strømmen fra formasjonen til kammeret 106 (fig.1) er tillatt generelt kun når kammertrykket er lavere enn formasjonsfluidtrykket, og strømningen ut av kammeret 106 (fig.1) tillatt generelt kun når kammertrykket er større enn trykket i en prøvebeholder 32 eller borehullsringrommet 34. Således er motstrøm eller tilbakestrømning ved åpningen av ventilen 110a,b, 112a,b minimert under pumpeoperasjon. I tillegg reduserer de minimale trykkdifferensialer trykket påført de forskjellige komponenter til pumpen 101, slik som tetninger, når ventilene 110a,b, 112a,b er åpnet. Som beskrevet tidligere kan kontrolleren 122 styre åpningen og lukkingen av ventilene 110a,b, 112a,b ved å benytte trykket i kammeret 106, som kan føles direkte eller indirekte.

[0041] Under en annen eksemplifiserende bruk er kartleggingsverktøy 11 posisjonert tilstøtende en formasjon av interesse og sonden 22 er presset inn i tetningsinngrep med borehullsveggen 24. Pumpen 101 kan opereres for å øke trykket i sonden 22. Ettersom trykket i sonden 22 økes for å anvende trykk på borehullsveggen 24, føler sensoren eller sensorene 124a,b trykket til fluidet i kontakt med borehullsveggen 24. Alternativt eller i tillegg kan trykket føles indirekte som tidligere omtalt. Fraktureringstrykket (bristetrykket) til formasjonen kan estimeres fra behandling av data relatert til det følte trykk.

[0042] I enda andre anvendelser kan pumpe 101 og trykkparameterdata oppnådd ved følerne forbundet med pumpen 101 benyttes for å estimere parametere av interesse relatert til brønnboringsutstyr, brønnboringen og den omgivende informasjon slik som fluidkomprimerbarhet og/eller en tilstedeværelse av en gass i fluidet, boblepunkttrykk til fluidet.

[0043] Dessuten, idet fluidanalyseverktøy har blitt beskrevet, vil det forstås at lærene til den foreliggende oppfinnelse kan benyttes i ethvert antall av verktøy som styrer eller retter strømning. Således kan for eksempel lærene i den foreliggende oppfinnelse benyttes for å forbedre operasjonen av ventiler i boremotorer, styreanordning, thrustere, aktive stabiliserere, intelligente kompletteringsanordninger, etc.

[0044] Det skal således forstås at det som har blitt beskrevet innbefatter delvis et apparat for å styre fluidstrømning som kan innbefatte et kammer med en første ventil og en andre ventil; en føler som føler en trykkparameter forbundet med kammeret; og en kontroller programmert for å operere den første ventil og den andre ventil i samsvar med den følte trykkparameter. Kontrolleren kan programmeres til å bruke en referansetrykkverdi for å operere den første ventil, og/eller den andre ventil. Referansetrykkverdien kan være et trykk for et fluid i en formasjon, et trykk for et fluid i en brønnboring, og/eller et trykk i en prøvebeholder. Kontrolleren kan også være programmert for å sammenligne den følte trykkparameter med referansetrykkverdien. Kontrolleren kan være programmert for å bruke en beregnet forskjell mellom den andre følte trykkparameter og referansetrykkverdier for å operere den første ventil, og/eller en andre ventil. Den første ventil kan være konfigurert for å styre fluidstrømning mellom en underoverflateformasjon og kammeret. Den andre ventil kan være konfigurert for å styre fluidstrømning mellom kammeret og en brønnboring, og/eller en beholder.

[0045] Det skal også forstås at hva som har blitt beskrevet innbefatter delvis en fremgangsmåte for styring av fluidstrømning. Fremgangsmåten kan innbefatte styring av en første ventil og en andre ventil i fluidkommunikasjon med et kammer ved å føle en trykkparameter forbundet med kammeret. Fremgangsmåten kan innbefatte anvendelse av en referansetrykkverdi for å operere den første ventil, og/eller den andre ventil. Referansetrykkverdien kan være et trykk for et fluid i en formasjon, eller et trykk for et fluid i en brønnboring. Fremgangsmåten kan også innbefatte sammenligning av den følte trykkparameter med referansetrykkverdien for å operere den første ventil og/eller den andre ventil og/eller beregning av en forskjell mellom den følte trykkparameter og referansetrykkverdien for å operere den første ventil, og/eller den andre ventil. Fremgangsmåten kan videre innbefatte styring av fluidstrømning mellom en underoverflateformasjon og kammeret ved å benytte den første ventil. Styring av fluidstrømning kan gjøres ved å benytte den andre ventil som er posisjonert mellom kammeret og én av: (a) en brønnboring, og (b) en beholder.

[0046] Fremgangsmåten kan benyttes i et arrangement hvor kammeret er formet i en pumpe. I slike arrangementer kan fremgangsmåten innbefatte beregning av en parameter av interesse relatert til pumpen kun når den første ventil eller den andre ventil er åpen; og beregning av et volum av pumpet fluid ved å benytte den beregnede parameter av interesse. I arrangementer hvor kammeret er formet i en pumpe og et stempel er anbrakt i kammeret, kan fremgangsmåten innbefatte føling av stempelbevegelse når den første ventil og den andre ventil er lukket; og beregning av en parameter av interesse relatert til fluidet i kammeret ved å benytte den følte stempelbevegelse. Den beregnede parameter av interesse kan være én av: (i) en tilstedeværelse av en gass i fluidet, og (ii) fluidkomprimerbarhet. I utførelser kan fremgangsmåten innbefatte åpning av den andre ventil; og beregning av et trykk ved et valgt brønnboringssted ved å benytte en føler forbundet med kammeret, hvori det valgte brønnboringssted kan være et ringrom, og/eller en prøvebeholder. Fremgangsmåten kan også innbefatte lukking av den første ventil og den andre ventil; redusering av et trykk i kammeret; og beregning av et boblepunkttrykk ved å benytte en sensor forbundet med kammeret.

[0047] Det skal videre forstås at hva som har blitt beskrevet innbefatter delvis et apparat for prøvetaking av et fluid fra en underoverflateformasjon. Apparatet kan innbefatte en pumpe i fluidkommunikasjon med den i det minste ene prøvetank. Pumpen kan innbefatte et kammer med en første ventil og en andre ventil; en føler konfigurert for å føle en trykkparameter forbundet med kammeret; og en kontroller programmert for å operere den første ventil og den andre ventil i samsvar med den følte trykkparameter; en prøvetakingssonde konfigurert for å kontakte en brønnboringsvegg og som er i fluidkommunikasjon med den første ventil; og i det minste én prøvetank i fluidkommunikasjon med den andre ventil. Føleren kan være konfigurert for å føle et trykk i kammeret og/eller en motor forbundet med motoren.

[0048] Idet den foregående omtale er rettet mot den ene utførelsesmetode til oppfinnelsen, vil forskjellige modifikasjoner være åpenbare for de som er faglært på området. Intensjonen er at alle varianter omfanges av den foregående omtale.

Claims

PATENTKRAV

1. Apparat for å styre fluidstrømning i en brønnboring, omfattende:

en pumpe (101) konfigurert for å bli anbragt i brønnboringen,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t pumpen (101) har:

- et kammer (106) med en første ventil og en andre ventil;

- en føler (124a,b) konfigurert for å føle en trykkparameter forbundet med kammeret (106); og

- en kontroller (122) programmert for å operere den første ventil og den andre ventil ved å beregne et trykkdifferensial ved å benytte den følte trykkparameter,

hvor kontrolleren (122) er programmert til å benytte en referansetrykkverdi for å operere i det minste én av: (i) den første ventil, og (ii) den andre ventil; og hvor

referansetrykkverdien angår én av: (i) et fluid i en formasjon, (ii) et fluid i brønnboringen, og (ii) et fluid i en prøvebeholder.

2. Apparat ifølge krav 1,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t kontrolleren (122) er programmert for å sammenligne den følte trykkparameter med referansetrykkverdien.

3. Apparat ifølge krav 1,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t den første ventil er konfigurert for å styre fluidstrømning mellom en underoverflateformasjon og kammeret (106).

4. Apparat ifølge krav 1,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t den andre ventil er konfigurert for å styre fluidstrømning mellom kammeret og én av: (a) brønnboringen, og (b) en beholder (32).

5. Fremgangsmåte for å styre fluidstrømning,

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

- posisjonering av en pumpe (101) i en brønnboring, pumpen (101) har en første ventil, en andre ventil og et kammer (106); og

- styring av den første ventil og den andre ventil i fluidkommunikasjon med kammeret (106) ved å føle en trykkparameter forbundet med kammeret (106) og beregning av et trykkdifferensial ved å benytte den følte trykkparameter, og

- styring av fluidstrømning mellom en underoverflateformasjon og kammeret (106) ved å benytte den første ventil.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t den videre omfatter å bruke en referansetrykkverdi for å operere i det minste én av: (i) den første ventil, og (ii) den andre ventil.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 6,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t referansetrykkverdien er én av: (i) et trykk av fluid i en formasjon, og (ii) trykk av et fluid i en brønnboring.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 6,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t den videre omfatter sammenligning av den følte trykkparameter med referansetrykkverdien for å operere én av: (i) den første ventil, og (ii) den andre ventil.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 6,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t den videre omfatter beregning av en differanse mellom den følte trykkparameter og referansetrykkverdien for å operere i det minste én av: (i) den første ventil, og (ii) den andre ventil.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 5,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t den videre omfatter styring av fluidstrømning ved å bruke den andre ventil posisjonert mellom kammeret (106) og én av: (a) en brønnboring, og (b) en beholder (32).

11. Fremgangsmåte ifølge krav 5,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t kammeret (106) er dannet i en pumpe(101); og omfatter videre:

beregning av en parameter av interesse relatert til pumpen kun når i det minste én av den (i) første ventil og (ii) den andre ventil er åpen; og beregning av et volum av pumpet fluid ved å benytte den beregnede parameter av interesse.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 11,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t kammeret (106) er dannet i en pumpe og et stempel (114) er anbrakt i kammeret (106), og videre omfattende:

- føling av stempelbevegelse når den første ventil og den andre ventil er lukket;

- beregning av en parameter av interesse relatert til fluidet i kammeret (106) ved å benytte den følte stempelbevegelse.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 12,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t den beregnede parameter av interesse er én av: (i) en tilstedeværelse av en gass i fluidet, og (ii) fluidkomprimerbarhet.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 5,

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

- åpning av den andre ventil; og

- beregning av et trykk ved et valgt brønnboringssted ved å benytte en føler (124a,b) forbundet med kammeret (106), hvor det valgte brønnboringssted er én av: (i) et ringrom, og (ii) en prøvebeholder (32).

15. Fremgangsmåte ifølge krav 5, videre

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

- lukking av den første ventil og den andre ventil;

- redusering av et trykk i kammeret (106); og

- beregning av et boblepunkttrykk ved å benytte en sensor forbundet med kammeret.