NO20120860A1

NO20120860A1 - Ventilsystem og fremgangsmåte for selektiv stansing av injeksjon av kjemikalier

Info

Publication number: NO20120860A1
Application number: NO20120860A
Authority: NO
Inventors: Jesse J Constantine; Iii Walter S Going; Darrin L Willauer
Original assignee: Baker Hughes Inc
Priority date: 2010-02-08
Filing date: 2012-08-01
Publication date: 2012-08-28
Also published as: GB2489883B; BR112012019687A2; US8857454B2; BR112012019687B1; WO2011097625A1; GB2489883A; AU2011213607A1; US20110192480A1; GB201213651D0; AU2011213607B2; NO345689B1

Description

KRYSSREFERANSE TIL RELATERTE SØKNADER

[0001]Denne søknad er en ikke-provisorisk søknad til U.S. provisorisk patent-søknad nr. 61/302 503 innlevert 8. februar 2010 og U.S. provisorisk patentsøknad nr 61/302 410 innlevert 8. februar 2010, hvor det hele innhold av disse er innlem-met heri med referanse.

BAKGRUNN

[0002]Rørsystemer for transportering av fluider innbefatter ofte fjernstyrte ventiler. I felter, slik som f.eks. hydrokarbonutvinning, karbondioksid sekvestrasjon (avset-ning), etc, er slike fjernstyrte ventiler anvendt for å styre brønnstrømninger. Slike ventiler er plassert innen produserende soner for å tillate styring og stenging av produksjonssoner innen en brønn. I mange tilfeller kan en brønn ha flere produserende soner slik at flere strømningsstyringsventiler er benyttet for å balansere produksjon, optimalisere produksjon og stenge av spesielle soner. Disse brønn-ventiler benytter hydrauliske ledninger som går mellom ventilene og overflaten slik at en person kan fjernstyre ventilene.

[0003]I noen brønner er brønnkjemikalieinjeksjonssystemer ført for å tilføre forskjellige kjemikalier for å forhindre avleiring, skumming, asfaltavsetning og andre uønskede hendelser fra å oppstå. I tilfellet hvor brønnstrømningsstyringsventiler er benyttet, kan hver sone ha en separat kjemikalieinjeksjonsventil forbundet med denne. I noen få tilfeller kan brønnhodet ha et tilstrekkelig antall av brønnhode-penetreringer for å legge til rette for en separat injeksjonsledning til hver kjemikalieinjeksjonsventil. Imidlertid i de fleste tilfeller må kjemikalieinjeksjonsventilene føres på en felles injeksjonsledning. I slike tilfeller tilveiebringer alle kjemikalieinjeksjonsventilene kjemikalier når kjemikalieinjeksjon utføres. Disse systemer kan sløse med kjemikalier og skade formasjonen ved å forårsake at det dannes av-setninger. Systemer og fremgangsmåter for å adressere de foregående ulemper er godt mottatt innen fagområdet.

KORT BESKRIVELSE

[0004]Omtalt heri er et ventilsystem. Systemet innbefatter et flertall av strøm-ningsstyringsventiler, og et flertall av kjemikaliestyringsventiler i opererbar kommunikasjon med et flertall av flertallet av strømningsstyringsventiler slik at hver av flertallet av kjemikaliestyringsventiler er aktuert mellom lukkede og åpne posisjoner, når strømningsstyringsventilen er i opererbar kommunikasjon når den er aktuert mellom lukkede eller åpne posisjoner.

[0005]Videre omtalt heri er en fremgangsmåte for selektiv stansing av injeksjon av kjemikalier. Fremgangsmåten innbefatter injisering av kjemikalier gjennom en kjemisk styringsventil, lukking av en strømningsstyringsventil, og lukking av kjemikaliestyringsventilen via operasjonell kommunikasjon mellom strømningsstyrings-ventilen og kjemikaliestyringsventilen.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

[0006]De følgende beskrivelser skal ikke anses begrensende på noen måte. Med referanse til de vedføyde tegninger er like elementer nummerert likt:

[0007]Figur 1 viser et skjematisk riss av et ventilsystem omtalt heri;

[0008]figur 2 viser et tverrsnittriss av en kjemikaliestyringsventil anvendt i ventilsystemet i figur 1;

[0009]figur 3 viser et delvis tverrsnittriss av en alternativ utførelse av en kjemikaliestyringsventil omtalt heri i en åpen posisjon; og

[0010]figur 4 viser et delvis tverrsnittriss av utførelsen av en kjemikaliestyringsventil i figur 3 vist i en lukket posisjon.

DETALJERT BESKRIVELSE

[0011]En detaljert beskrivelse av en eller flere utførelser av det omtalte apparat og fremgangsmåte er presentert heri ved hjelp av eksemplifisering og ikke begrens-ning med referanse til figurene.

[0012]Med referanse til figur 1, er en utførelse av et ventilsystem omtalt heri illustrert ved 10. Ventilsystem et 10 innbefatter, et flertall av strømningsstyrings-ventiler 14, 14' og et flertall av kjemikaliestyringsventiler 18, 18' i opererbar kommunikasjon med flertallet av strømningsstyringsventiler 14, 14', med to av hver ventil 14, 14', 18, 18' som illustrert i denne utførelse, selv om ethvert antall av ventiler 14, 14', 18, 18' er overveid. Hver av kjemikaliestyringsventilene 18, 18' er i opererbar kommunikasjon med en av strømningsstyringsventilene 14, 14', slik at kjemikaliestyringsventilen 18, 18' er aktuert hver gang strømningsstyringsventilen 14, 14' med hvilken kjemikaliestyringsventilen 18, 18' er i opererbar kommunika sjon er aktuert. Således, når strømningsstyringsventilen 14 er aktuert, enten fra åpen til lukket eller fra lukket til åpen, er kjemikaliestyringsventilen 18 også aktuert. I tillegg, i denne utførelse, er aktueringen av kjemikaliestyringsventilen 18 i en samme retning som aktueringen av strømningsstyringsventilen 14. Det vil si hvis strømningsstyringsventilen 14 beveger seg fra en åpen posisjon til en lukket posisjon, beveger også kjemikaliestyringsventilen 18 seg fra en åpen posisjon til en lukket posisjon, og vice versa. Det skal bemerkes at omvendt opererbar kommunikasjon også er overveid for alternative utførelser.

[0013]I noen anvendelser av ventilsystemet 10, slik som f.eks. en brønnhydro-karbonutvinningsanvendelse, kan det være ønskelig å stoppe produksjonen fra en sone idet andre soner etterlates åpne. I en slik anvendelse kan det også være ønskelig å stoppe injeksjon av kjemikalier inn i sonen som ikke lenger produserer for å forhindre potensiell skade på formasjonen som kan komme av injeksjonen av kjemikalier, slik som formasjonen av f.eks. bunnfall. Utførelsene omtalt heri adres-serer denne viktighet ved å stoppe injeksjonen av kjemikalier, via lukking av de kjemiske styringsventiler 18, 18', hver gang strømningsstyringsventilen 14, 14' i en spesiell sone er lukket. I dette eksempel er sone 22, 22' isolert fra hverandre ved pakninger 26.

[0014]I utførelsene i figur 1 er ventilene 14, 14' 18, 18' aktuert ved fluidtrykk tilført gjennom forskjellige hydrauliske styringsledninger. En felles hydraulisk luknings-styringsledning 30 er fluidmessig forbundet til alle fire ventiler 14, 14', 18, og 18'. En separat åpen hydraulisk styringsledning 38, 38' er ført inn i hver av henholdsvis sonene 22, 22', og er splittet innen hver sone 22, 22' for samtidig å tilføye hydraulisk trykk til både strømningsstyringsventilen 14, 14' og kjemikaliestyringsventilen 18, 18' innen hver sone 22, 22'. Trykkdifferanser mellom den lukkede ledning 30 og hver av de åpne ledninger 38, 38' er benyttet for å aktuere ventilene 14, 14', 18 og 18'. Hvis trykk i den åpne ledning 38, 38' er større enn trykk i den lukkede ledning 30, vil ventilene 14, 14', 18, 18' bevege seg for å åpne eller forbli åpne, avhengig av de nåværende posisjoner av disse. Omvendt, hvis trykket i den lukkede ledning 30 er større enn trykket i den åpne ledning 38, 38', vil ventilene 14, 14', 18, 18' lukke eller forbli lukket, avhengig av den nåværende posisjonen av disse. Det foregående system tillater hver kjemikaliestyringsventil 18, 18' å åpnes eller lukkes uavhengig fra hver av de andre kjemikaliestyringsventiler 18, 18' via trykk tilført til hver gjennom de uavhengige åpne ledninger 38 og 38'.

[0015]Med referanse til figur 2, har i tillegg til de hydrauliske ledninger 30, 38, 38', hver av kjemikaliestyringsventilene 18,18' to kjemikalieledninger 42, 46 og 42, 46' fluidmessig bundet dertil. Kjemikalietilførselsledningen 42 er en felles ledning som tilveiebringer kjemikalie til hver av kjemikaliestyringsventilene 18, 18'. Kjemikalie-injeksjonsledningene 46, 46' forbinder fluidmessig hver kjemikaliestyringsventil 18, 18' til en kjemikalieinjeksjonsventil 50, 50' (kun vist i figur 1). Hver av kjemikalieinjeksjonsventilene 50, 50' tillater at kjemikalier tilført dertil går ut til stedet som krever kjemikalieinjeksjon og kan være utformet som en enveis ventil forspent mot en normalt lukket posisjon.

[0016]Kjemikaliestyringsventilene 18, 18', i den nåværende utførelse har hver et stempel 54 glidende bevegbart innen et hus 58 ved tetninger 62. Stempelet 54 er bevegbart mellom en lukket posisjon (vist med stempelet flyttet mot høyre i figuren), og en åpen posisjon (hvor stempelet 54 vil være flyttet i en venstre retning i figuren). Når hver av ventilene 18, 18' er åpne, er kjemikalieledningene 42 og 46 eller 46' til den respektive ventil 18,18' fluidmessig forbundet til hverandre. Omvendt når hver av ventilene 18, 18' er lukket, er det ikke noen fluidkommunikasjon mellom kjemikalieledningene 42 og 46 eller 46' til den respektive ventil 18, 18'.

[0017]En valgfri forspenningsdel 66, vist som en kompresjonsfjær, kan benyttes for å forspenne stempelet 54 mot en posisjon eller den andre, slik at et trykkdifferensial større enn en terskelverdi mellom ledningene 30 og 38, 38' er nødvendig før kjemikaliestyringsventilen 14, 14' er aktuert. Alternativt kan friksjonsinngrep av stempelet 54 innen huset 58 benyttes for å opprettholde stempelet 54 i sin nåværende posisjon inntil et valgt trykkdifferensial er fremskaffet for å bevirke aktueringen. Valgfritt kan også en frigjøringsdel 60, illustrert heri som en skjærskrue, an-vendes for å opprettholde stempelet 54 i sin initiale posisjon inntil tilstrekkelig kraft for å skjære skjærskrue 60 er påført for å aktuere kjemikaliestyringsventilen 14, 14'.

[0018]Med referanse til figur 3 og 4, er en alternativ utførelse av et parti av et ventilsystem omtalt heri illustrert generelt ved 110. Partiet til det illustrerte ventilsystem 110 er en kjemikaliestyringsventil 118. I motsetning til kjemikaliestyringsventilene 18, 18', er kjemikaliestyringsventilen 118 ikke aktuert ved hydraulisk trykk. Isteden er kjemikaliestyringsventilen 118 aktuert via direkte mekanisk forbindelse med strømningsstyringsventilen 14. Et stempel 154 til ventilen 118 er tettende bevegbart innen et hus 158 via tetninger 162. Stempelet 154 er flyttet via bevegelse av en hylse 124 til strømningsstyringsventilen 14, 14' (kun vist i figur 1) og en forbindelsesstang 128 (kun vist i figur 3 og 4). Når hylsen 124, stangen 128 og stempelet 154 er i f.eks. en opphullsposisjon, som i hydrokarbon utvinnings-anvendelsen omtalt ovenfor (og som vist i figur 3), er strømningsstyringsventilen 14 åpen og kjemikaliestyringsventilen 118 er åpen og kjemikalieledninger 42, 46 er fluidmessig forbundet. Omvendt når hylsen 124, stangen 128 og stempelet 154 er i en brønnposisjon (som vist i figur 4), er strømningsstyringsventilen 14 og kjemikaliestyringsventilen 118 lukket og kjemikalieledninger 42 og 46 er ikke i fluidkommunikasjon.

[0019]I tillegg innbefatter utførelsen i figur 3 og 4 forspenningsdelen 66, illustrert som en kompresjonsfjær, som forspenner kjemikaliestyringsventilen 118 mot en åpen posisjon (mot venstre i figurene). Således opprettholder fjæren 66 stempelet 154 i en mot venstre posisjon inntil den er kontaktet av forbindelsesstangen 128, som så kan tvinge stempelet 154 mot høyre. Dette sørger for at forbindelsesstangen 128 og hylsen 124 forbundet dertil har en større slaglengde enn den til stempelet 154 siden stempelet 154 kun behøver å bevege seg under det siste bevegelsespartiet til forbindelsesstangen 128 etter at kontakt derimellom er etablert.

[0020]Kjemikaliestyringsventilen 118, ved å være mekanisk koblet til hylsen 124 til strømningsstyringsventilen 14, er mer integrert i strømningsstyringsventilen 14 enn kjemikaliestyringsventilen 18, 18'. I andre utførelser kan denne integrasjon virkelig utvides ved å integrere den kjemiske styringsventil direkte inn i strømnings-styringsventilen. Foreksempel kan kjemikaliestyringsventilen innlemmes i hylsen 124 direkte ved å benytte hylsen 124 isteden for stempelet 154. I dette system vil tetningene 162 tette hylsen 124 til huset 158 og de kjemiske ledninger 42 og 46 kan fluidmessig forbinde til et ringformet hulrom som omgir hylsen 124.

[0021]Idet oppfinnelsen er blitt beskrevet med referanse til en eksemplifiserende utførelse eller utførelser, skal det forstås av de som er faglært på området at forskjellige forandringer gjøres og ekvivalenter kan erstatte elementer av denne uten å avvike fra omfanget av oppfinnelsen. I tillegg kan mange modifikasjoner gjøres for å tilpasse en spesiell situasjon eller materiale til lærene i oppfinnelsen uten å avvike fra det vesentlige omfanget av denne. Derfor er intensjonen at oppfinnelsen ikke skal være begrenset til den spesielle omtalte utførelse som den beste utfør-else overveid for å utføre denne oppfinnelse, men at oppfinnelsen skal innbefatte alle utførelser som faller innen omfanget av kravene. Også i tegningene og be-skrivelsen, har det blitt omtalt eksemplifiserende utførelser av oppfinnelsen og, selv om spesifikke betegnelser kan ha blitt anvendt, er de med mindre annet er angitt, benyttet kun på en generisk og beskrivende måte og ikke for begrensnings-formål, og omfanget av oppfinnelsen er således ikke begrenset. Dessuten angir ikke bruken av betegnelsene første, andre, etc. noen viktighetsrekkefølge, men betegnelsene første, andre etc. er isteden benyttet for å skille et element fra et annet. Videre angir ikke bruken av betegnelsene en, et, etc. en mengde begrens-ning, men angir isteden tilstedeværelsen av i det minste en av de refererte gjen-stander.

Claims

1. Ventilsystem,karakterisert vedat det omfatter: et flertall av strømningsstyringsventiler; og et flertall av kjemikaliestyringsventiler i opererbar kommunikasjon med et flertall av flertallet av strømningsstyringsventiler slik at hver av flertallet av kjemikaliestyringsventiler er aktuert mellom lukkede og åpne posisjoner når strømnings-styringsventilen som den er i opererbar kommunikasjon med er aktuert mellom lukkede eller åpne posisjoner.

2. Ventilsystem ifølge krav 1,karakterisert vedat hver av flertallet av strømningsstyringsventiler er aktuerbare ved trykk tilført via en lukket ledning og en åpen ledning, og kjemikaliestyringsventilen i operativ kommunikasjon med disse er også aktuerbar ved trykk tilført via den samme lukkede ledning og åpne ledning.

3. Ventilsystem ifølge krav 2,karakterisert vedat i det minste en av den lukkede ledning og den åpne ledning er felles med et flertall av flertallet av strømningsstyringsventiler.

4. Ventilsystem ifølge krav 2,karakterisert vedat det i det minste en av den lukkede ledning og den åpne ledning er hydrauliske styringsledninger.

5. Ventilsystem ifølge krav 1,karakterisert vedat det videre omfatter en kjemisk injeksjonsventil i opererbar kommunikasjon med hver av flertallet av kjemiske styringsventiler.

6. Ventilsystem ifølge krav 1,karakterisert vedat hver av flertallet av kjemiske styringsventiler er mekanisk aktuert ved strømningsstyringsventilen dermed i opererbar kommunikasjon.

7. Ventilsystem ifølge krav 1,karakterisert vedat hver av flertallet av kjemiske styringsventiler er integrert i strømningsstyringsventilen i opererbar kommunikasjon dermed.

8. Ventilsystem ifølge krav 1,karakterisert vedat et tilbakeholds-element holder hver av flertallet av kjemiske styringsventiler i sin nåværende posisjon inntil krefter som overskrider terskelkrefter virker på den kjemiske styringsventil for å aktuere den fra sin nåværende posisjon.

9. Ventilsystem ifølge krav 1,karakterisert vedat en frigjørings-mekanisme holder hver av flertallet av kjemiske styringsventiler i sin initiale posisjon inntil krefter tilstrekkelig for å frigjøre frigjøringsmekanismen påtreffes av fri-gjøringsmekanismen.

10. Ventilsystem ifølge krav 1,karakterisert vedat flertallet av kjemiske styringsventiler beveger seg mellom de lukkede og åpne posisjonene i en samme retning som strømningsstyringsventilen som hver kjemiske styringsventil er i operasjonsmessig kommunikasjon med.

11. Fremgangsmåte for selektiv stopping av injeksjon av kjemikalier,karakterisert vedat den omfatter: injisering av kjemikalier gjennom en kjemisk styringsventil; lukking av en strømningsstyringsventil, og lukking av den kjemiske styringsventil via operasjonsmessig kommunikasjon mellom strømningsstyringsventilen og den kjemiske styringsventil.

12. Fremgangsmåte for selektiv stopping av injeksjon av kjemikalier ifølge krav I,karakterisert vedat den operasjonsmessige kommunikasjon er en mekanisk forbindelse.

13. Fremgangsmåte for selektiv stopping av injeksjon av kjemikalier ifølge krav II,karakterisert vedat den operasjonsmessige kommunikasjon er via trykksatte ledninger.

14. Fremgangsmåte for selektiv stopping av injeksjon av kjemikalier ifølge krav 13,karakterisert vedat de trykksatte ledninger er hydrauliske styringsledninger.

15. Fremgangsmåte for selektiv stopping av injeksjon av kjemikalier ifølge krav 11,karakterisert vedat den videre omfatter injisering av kjemikalier gjennom et flertall av kjemikaliestyringsventiler og selektiv lukking av i det minste en av flertallet av kjemiske styringsventiler via lukningen av en strømningsstyrings-ventil i operasjonsmessig kommunikasjon med den i det minste ene av flertallet av kjemiske styringsventiler.