NO802318L - Anordning for proeving av en petroleumsbroenn - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår anordninger for prøving av en petroleumsbrønn.

Under et brønnprøveprogram er det ønskelig å kunne bestemme visse forhold ved bunnen av brønnen>såsom trykk, temperatur og liknende, og ifølge teknikkens stilling utføres dette ved hjelp av en giver som kan nedføres i brønnen og registrere forholdene nær den produserende formasjon. Se U.S. patentskrifter nr. 4 051 897 og nr. 4 134 452.

Det er også kjent å utstyre et trykksystem i bunnen av borehullet med anordninger for produksjon fra brønnen med høye strømningshastigheter for å skaffe ytterligere prøvedata. Disse systemer har gått ut manipulering av rørstrengen, kompli-serte motorer som nedføres på prøveverktøy og liknende.

I forbindelse med prøveprosedyren er det ønskelig å muliggjøre avstengning av brønnen nær den produserende formasjon for innhenting av informasjon, og det er også ønskelig å produsere fra brønnen for innhenting av ytterligere informasjon. For sistnevnte formål er det behov for et enkelt apparat som kan innkoples som en del av rørstrengen og styres ved å variere ringromtrykket. Apparatet må muliggjøre strømning rundt følerinnretningen ved ønskede strømningshastigheter i prøve-øyemed, og må kunne oppvise et fullt åpent gjennonløp som tillater at anordningen etterlates i brønnen som en del av rørstrengen etter at prøveprogrammet er utført dersom opera-tøren ønsker dette.

Det er et formål med denne oppfinnelse å tilveiebringe

en omførings-ventilanordning som kan nedføres på en rørstreng som en del av denne, som kan danne tettende inngrep med en pakning, som muliggjør anbringelse av en giver og avstengning av brønnen nær pakningen for innhenting av brønninformasjon såsom trykk, sammen med muligheten til å omgå trykkføler-innretningen for å tillate strømning eller produksjon fra brønnen ved høye strømningshastigheter.

Et annet formål er å tilveiebringe en omføringsventil

med et tetningsareal for tettende opptak av utstyr for å bestemme forholdene ved bunnen av brønnen og tilveiebringelse av omføringskanaler rundt dette tetningsareal som styres ved hjelp av en ventil som påvirkes av endringer i trykket i ringrommet mellom foringsrør og rørstreng.

Andre formål, trekk og fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå av tegningen, beskrivelsen og kravene.

På tegningen, hvor et eksempel pa en utføringsform av denne oppfinnelse er vist, og hvor like henvisningstall angir like deler, er fig. 1 et skjematisk oppriss, delvis i snitt,

av en anordning ifølge oppfinnelsen vist montert i en boret brønn, mens fig. 2 viser et lengdesnitt av den foretrukne ut-førelse av omføringsventilen.

På fig. 1 er vist brønn med det konvensjonelle forings-rør 10 som er perforert ved 11 for å muliggjøre utstrømning fra den produserende formasjon. Ved 12 er skjematisk antydet det konvensjonelle brønnhodeutstyr som anvendes ved prøving av en petroleumsbrønn.

Inne i brønnen er vist en pakning angitt generelt ved

13, som har konvensjonell form og fortrinnsvis er av den type som nedføres og ansettes ved hjelp av en wireline.

Inne i brønnen er der en rørstreng 14 som ved sin nedre ende bærer omførings-prøveenheten generelt angitt ved 15. Denne enhet er innrettet til å stikke inn gjennom pakningen og tette mot denne. I den viste utførelse har omførings-ventilenheten 15 et innstikkparti eller enderør 16 som opptas i og bæres i pakningen på anslaget 17. Ventilen 15 kan være høyere i brønnen og enderøret kan være en rørstreng. Hensiktsmessige tetninger 18 tetter mellom enderøret 16 og pakningen for å danne en fluid-tettforbindelse slik at formasjonsfluid føres oppover gjennom rørstrengen til overflaten.

En konvensjonell låsedor 19 i hvilken er opplagret en giverholder 21 er nedsenket på plass i omføringsenheten. Låse-d.oren har hensiktsmessige tetninger 22 som tetter mot boringen i omføringsventilen for å hindre strømning forbi låsedor-enheten. Giveren 21 kan være av den type hvor praktisk talt ingen strømning kan finne sted, såsom den type giverbeholder som er vist i ovennevnte U.S. patentskrifter, eller den kan være av den type hvor begrenset strømning tillates gjennom giveren inn i et samlekammer for opptak av en fluid-prøve dersom dette er ønskelig. For en hensiktsmessig giver-

holder av denne type vises til søkerens samtidige U.S. søknad på."Valve", undertegnet 28. juni 1979.

Innvendig i låsedor-enheten 19 og giverholderen 21 er anordnet en giver 23 som avføler trykk, temperatur og liknende og kan registrere dem på hensiktsmessig utstyr i giveren, eller fortrinnsvis overføre samme tilbake gjennom den elektriske ledning 24 til overflaten for passende registrering.

Som vist i søkerens ovennevnte samtidige patentsøknad, eller

i ovennevnte U.S. patentskrifter nr. 4 051 897 og nr. 4 134 452, anbringes giveren, såsom giveren 23, på tettende måte i giverholderen 21 for avføling av brønnforhold nær produksjons-formas jonen.

I fig. 2 er den foretrukne utføringsform av omførings-ventilen vist. Ventilhuset er sammensatt av en øvre og en nedre husdel 25 og 26 som er sammenføyet f.eks. ved hjelp av skrueforbindelsen 27. Ved et mellomliggende punkt er huset utformet med riller 28 og 29 i boringen i den øvre husdel 25, som danner en anbringer-nippelinnretning. Umiddelbart under anbringer-nippelinnretningen ligger et polert parti 31 av boringen som er regnet til å avtette mot tetningen 22 (fig. 1) på låsedoren 19. Med låsedoren på plass og idet giveren 23

og giverholderen 21 blokkerer gjennomgang gjennom låsedoren,

er boringen gjennom omføringsventilen stengt.

For å muliggjøre fluidstrøm gjennom omføringsventilen

med dens boring stengt, er en hensiktsmessig omføringskanal anordnet i ventilhuset. Fortrinnsvis strekker portåpninger 32 seg gjennom den øvre husdel 25 og liknende portåpninger 33 strekker seg gjennom nedre husdel 26. Et hylseventillegeme

74 er tettende aksielt bevegelig anordnet på ventilhuset og danner sammen med ventilhuset omføringskanalen 35, som utgjøres av ringrommet mellom ventilhuset og hylsen 34 sammen med portene 32 og 33. Kanalen innbefatter hensiktsmessige tetninger idet tetningen angitt generelt ved 36 tetter mellom nedre husdel 26 og nedre ende av hylsen 34 og en tetning angitt generelt ved 37 tetter mellom øvre ende av hylsen 34 og øvre husdel 25. Hylsens 34 bevegelse er begrenset slik at disse to tetninger 36 og 37 aldri avdekkes og er alltid i tettende inngrep med hylsen for å begrense fluider til omføringen. Hylsens 34 nedadbevegelse er begrenset ved at hylse støter an mot an anslagsmutter 38. Hylsens oppadbevegelse begrenses av en ansats 39 på hylsen som kommer til anlegg mot en ansats 41 på den øvre husdel 25 slik at hylsen kontinuerlig holdes i tettende inngrep med tetningene 36 og 37. • I henhold til denne oppfinnelse er der anordnet ventilorganer for å styre fluidstrøm gjennom kanalen 35. Fortrinnsvis tilveiebringes disse ventilorganer ved at hylsen 34 danner inngrep med tetningen 42 på utsiden av den øvre husdel 25.

Med slikt inngrep er anføringskanalen stengt. Når hylse-legemet beveges oppover for avdekking av tetningen 4 2 vil fluid-strømning finne sted gjennom omføringen 35.

Det skal bemerkes at tetningene 36 og 42 har identiske diametre og tetningen 37 har noe større diameter enn tetningene 36 og 42. Derved dannes et trykkpåvirkbart areal på hylsen 34 som påvirkes av det ytre trykk eller foringsrør-trykk. Der dannes et like stort areal innvendig i hylsen som påvirkes av rørstreng-trykk. Ved således å heve trykket i ringrommet mellom foringsrør og rørstreng kan hylsen bringes til å bevege seg oppad for avdekking av tetningen 42 og åpning av strømnings-kanal 35.

Hensiktsmessige fjærorganer er anordnet for å motvirke kraften av ringromtrykket. Fortrinnsvis virker en fjær 43 (fig. 1) på hylsen 44 som ligger an mot øvre ende av ventilhylsen 34 for å tvinge ventilhylsen 34 nedad.

Etter som tetningen 42 utsettes for fluidstrøm gjennom rørstrengen og for varierende trykkdifferensial, er denne tetningen fortrinnsvis beskyttet. I dette øyemed er en dekselhylse 45 anordnet i strømningskanalen 35. Dekselhylsen 45 bærer en patron 46 som samvirker med rillen 47 i den øvre husdel 25 samt med et anslag 48. i hylsen 35. Når hylsen 34 beveges oppad faller patronen 46 inn i rillen 47 og frigjør hylsen slik at den kan beveges videre uten patronen og dens tilhørende dekselhylse 45. Denne frigjøring mellom patronen og hylsen 34 etter at dekselhylsen 45 har beveget seg over tetningen 42 for å beskytte den fra fluid som strømmer gjennom kanalen 35. Når hylsen 34 beveges nedad til ventilens lukke-stilling danner den inngrep med øvre ende av dekselhylsen 45 for å tvinge denne fra rillen 47 når tetningsflaten 48a pas-serer over tetningen 42. På denne måte beskyttes tetningen 42 under hylsens 48 frem- og tilbakegående bevegelse mellom ventilens åpne og lukkede stilling, og dekselhylsen beskytter tetningen mot strømmende fluid når ventilen er åpen. . Ved drift av systemet nedføres først brønnpakningen 13 og ansettes ved hjelp av konvensjonell wireline- eller annen teknikk. Omføringsventilen festes på nedre ende av rørstrengen og rørstrengen nedfelles i brønnen og innstikkes i pakningen med omføringsventilens parti 16 som kan være et enderør eller en forlengelse av dette innført i pakningen til anlegg mot anslaget 17. Tetningene 18 tetter med pakningen for å danne en fluidtett forbindelse mellom rørstrengen 14 og produksjonsformasjonen.

Forut for anbringelse av omføringsventilen i pakningen kan brønnen tømmes ved å sirkulere fluid mellom foringsrør/ rørstreng-ringrommet og rørstrengen eller der kan anvendes konvensjonelle tømmeventiler i systemet som åpner når om-føringsventilen anbringes i pakningen og tømmer lett fluid som var opptatt i rørstrengen når den ble nedført i hullet.

Etter at rørstrengen er anbrakt i pakningen nedføres låsedoren 22 med dens tilknyttede giverholder 21 i brønnen på konvensjonell måte, f.eks. ved hjelp av wireline, og låses på plass i låsedor-rillené 28 og 29. Tetningen 22 avtetter mellom doren og omføringsventilen.

Giveren 23 nedføres så og. anbringes i giverholderen 21. På dette tidspunkt hindres all strømning gjennom borings-området 31 gjennom omføringsventilen og fluid kan strømme gjennom giverholderen 21 bare i den grad den utøver fluidtrykk på instrumeter i giveren 23, bortsett fra at et lite samle-område er anordnet i giveren for opptak av en prøve som senere føres til overflaten sammen med giverholderen.

Det er et trekk ved denne oppfinnelse at låsedor-enheten og den tilknyttede giver kan anbringes i omførings-ventilen uten vanskelighet ved at der sørges for strømning gjennom omføringsventilen under nedføring og anbringelse av låsedoren. Dersom der ikke sørges for noen strømning gjennom giverholderen er det stundom vanskelig å få låsedoren og giverholderen til å bevege seg ned i riktig stilling straks tetningene 22 begynner å sperre for fluid som ledes utenom låsedoren. Dette problem kan løses ved å åpne omførings-ventilen for å tillate strømning gjennom omføringskanalen når låsedor-enheten anbringes. Dersom giverholderen er åpen som angitt i førnevnte U.S. patentskrifter nr. 4 051 897 og nr. -4 134 452, kan samme vanskelighet oppstå i forbindelse med anbringelse av giveren. Dersom således omføringsventilen er åpen på det tidspunkt giveren beveges inn i giverholderen vil der normalt ikke oppstå noen fluidlås, og giveren kan normalt anbringes i giverholderen uten vanskelighet.

Med giveren på plass kan operatøren ved overflaten selek-tivt åpne og lukke omføringsventilen ved å regulere trykket i ringrommet mellom foringsrør og rørstreng. Dersom således trykket økes i ringrommet beveges hylsen 34 til sin øvre stilling for åpning av omføringskanalen 35 slik at brønnen tillates å strømme. Det skal bemerkes at flere store omførings-portåpninger 32 og 33 er anordnet slik at fluidstrøm fra formasjonen ikke vil hindres av omføringsventilen. Strømnings-arealet gjennom disse porter og strømningsarealet gjennom kanalen 35 er fortrinnsvis minst like stort som foringen gjennom en låsedor.

Etter operatørens valg kan foringsrørtrykket reduseres for å tillate fjæren 43 å føre tilbake hylseventilen 34 til lukket stilling. Operatøren kan så avlese avstengningstrykket og bestemme trykkoppbyggingskurven fra informasjon som over-føres til overflaten ved hjelp av giveren 23.

Etter at prøvingen er fullført trekkes giverholderen

23 i sin elektriske ledning 24 og låsedoren tilknyttet giverholder kan fjernes ved konvensjonell wireline-teknikk. Brønnen kan nå produsere på konvensjonell måte idet omføringsventilen gjenstår på plass eller rørstrengen kan .trekkes og omførings-ventilen fjernes og rørstrengen føres ned igjen for konvensjonell fullføring.

Om ønskelig kan en plugg anbringes i rillene 28 og 29

og produksjon tillates ved å holde omføringsventilen åpen. Dette muliggjør styring av brønnen nær produksjonsformasjonen.

Ovenstående beskrivelse av oppfinnelsen er bare ment

som et illustrerende eksempel, og forskjellige endringer i størrelse, form og materialer, så vel som ved detaljene i den viste konstruksjon, kan utføres innenfor rammen av de ved-føyede krav uten å avvike fra oppfinnelsen.

Claims (11)

1. Brønnprøveanordning karakterisert ved at den omfatter en omføringsventil som har et rørformet hus med et enderør innrettet for tettende inngrep med en brønn-pakning, hvilket hus har en gjennomgående boring og minst én rille som danner en anbringernippelinnretning i boringen,

   en låsedor i nippelinnretningen, hvilken dor har tetningsorganer som tetter mot boringen gjennom huset,, hvilken ventil har en omføringskanal som forbinder boringen på motsatte sider av tetningsorganene for å føre fluid utenom låsedoren,

   et ventillegeme som styrer strømning gjennom kanalen, hvilket ventillegeme har et trykkpåvirkbart areal som påvirkes av trykk utenfor ventilen, fjærorganer som tvinger ventillegemet mot kraften som utøves av det utvendige trykk, og en giverholder i låsedoren.
2. 2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at giveren er løsbart montert i giverholderen.
3. 3. Brønnprøveanordning karakterisert ved at den omfatter en omfø ringsventil som har et rørformet hus med et enderør innrettet for tettende inngrep med en brønn-pakning, hvilken ventil har en gjennomgående boring og en anbringernippelinnretning i boringen, en låsedor i nippelinnretningen, hvilken dor er tetningsorganer som tetter mot boringen gjennom huset, hvilket hus har portåpninger på motsatte sider av tetningsorganene, et hylseventillegeme som kan beveges frem og tilbake i forhold til og^ tettende danner inngrep med huset, hvilket hylseelement-legeme sammen med huset danner en omføringskanal som innbyrdes forbinder portåpningene for å lede fluid utenom låsedoren, hvilket hylseventil-legeme regulerer strømning gjennom kanalen, hvilket hylseventil-legeme har trykkpåvirkbare arealer som påvirkes av trykk-forskjellen i boringen og ventilens utside, fjærorganer som tvinger ventillegemet mot kraften som utøves av utvendig trykk, samt en giverholder i låsedoren.
4. 4. Anordning ifølge krav 3, karakterisert ved at giveren er løsbart montert i giverholderen.
5. 5. Anordning ifølge krav 3 eller 4,

   karakterisert ved at den er kombinert med en brønnpakning og tetningsorganer mellom omføringsventilen og pakningen.
6. 6. Anordning ifølge krav 3, karakterisert ved at omføringsventilen er utstyrt med vekselorganer for å beskytte tetningene mellom ventilhuset og hylseventil-legemet som er beliggende mellom portåpningene.
7. 7. Omføringsventil, karakterisert ved at den har et rørformet hus med et enderør innrettet for tettende inngrep med en brønnpakning, hvilket hus har en gjennomgående boring og minst én rille som danner en anbringer-nippelinnretning i boringen, hvilken boring danner en tetningsflate nær rillen, hvilken ventil har en omførings-kanal som innbyrdes forbinder boringen på motsatte sider av tetningsflaten for å lede fluid utenom tetningsflaten,

   et ventillegeme som regulerer strømning gjennom kanalen,

   hvilket ventillegeme har et trykkpåvirkbart areal som påvirkes av trykket utenfor ventilen og fjærorganer som tvinger ventillegemet mot kraften som utøves av utvendig trykk.
8. 8. Ventil ifølge krav 7, karakterisert ved at den er kombinert med en låsedor i nippelinnretningen og en giverholder som bæres i låsedoren.
9. 9. Omføringsventil, karakterisert ved at den omfatter et rørformet hus som har et enderør innrettet til tettende inngrep med en brønnpakning, hvilket ventilhus har en gjennomgående boring og minst én rille som danner en anbringernippelinnretning i boringen, hvilken boring danner en tetningsflate nærest rillen, hvilket hus har gjennomgående portåpninger på motsatte sider av tetningsflaten, et hylseventillegeme som kan beveges frem og tilbake i forhold til huset og danne tettende inngrep med huset for å begrense fluidstrømning mellom portåpningene, hvilket hylseventil-legeme regulerer fluidstrøm gjennom portåpningene,.hvilket hylseventillegeme påvirkes av trykkforskjell mellom boringen og ventilens utside, og fjærorganer som tvinger hylseventil-legemet mot kraften som utøves av utvendig trykk.
10. 10. Ventil ifølge krav 9, karakterisert ved at den er kombinert med en låsedor i anbringernippelinnret-ningen og en giverholder opplagret i låsedoren.
11. 11. Anordning ifølge krav 10, karakterisert ved at den er kombinert med en giver som løstbart er opplagret i giverholderen.