NO316108B1 - Devices and methods for downhole separation - Google Patents
Devices and methods for downhole separation Download PDFInfo
- Publication number
- NO316108B1 NO316108B1 NO20020344A NO20020344A NO316108B1 NO 316108 B1 NO316108 B1 NO 316108B1 NO 20020344 A NO20020344 A NO 20020344A NO 20020344 A NO20020344 A NO 20020344A NO 316108 B1 NO316108 B1 NO 316108B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- separator
- well
- flow
- hydrocarbon
- water
- Prior art date
Links
- 238000000926 separation method Methods 0.000 title claims description 45
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 82
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims description 64
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 63
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims description 49
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 31
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 6
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 5
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 5
- 239000012223 aqueous fraction Substances 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 4
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 4
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000004581 coalescence Methods 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 2
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 description 1
- 125000001183 hydrocarbyl group Chemical group 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 239000003350 kerosene Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 238000001612 separation test Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000013517 stratification Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/34—Arrangements for separating materials produced by the well
- E21B43/38—Arrangements for separating materials produced by the well in the well
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D17/00—Separation of liquids, not provided for elsewhere, e.g. by thermal diffusion
- B01D17/02—Separation of non-miscible liquids
- B01D17/0208—Separation of non-miscible liquids by sedimentation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D17/00—Separation of liquids, not provided for elsewhere, e.g. by thermal diffusion
- B01D17/02—Separation of non-miscible liquids
- B01D17/0208—Separation of non-miscible liquids by sedimentation
- B01D17/0211—Separation of non-miscible liquids by sedimentation with baffles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D17/00—Separation of liquids, not provided for elsewhere, e.g. by thermal diffusion
- B01D17/02—Separation of non-miscible liquids
- B01D17/0208—Separation of non-miscible liquids by sedimentation
- B01D17/0214—Separation of non-miscible liquids by sedimentation with removal of one of the phases
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D17/00—Separation of liquids, not provided for elsewhere, e.g. by thermal diffusion
- B01D17/02—Separation of non-miscible liquids
- B01D17/04—Breaking emulsions
- B01D17/045—Breaking emulsions with coalescers
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
- Control And Other Processes For Unpacking Of Materials (AREA)
Description
Den foreliggende oppfinnelse vedrører en anordning for separering av bronnfluider ifølge ingressen til krav 1 og fremgangsmåte for samme ifølge ingressen til krav 16 The present invention relates to a device for separating well fluids according to the preamble to claim 1 and method for the same according to the preamble to claim 16
Ved produksjon av hydrokarboner fra underjordiske brønner vil det bli produsert vann i tillegg til hydrokarbonene Vannet har vanligvis en høyere tetthet enn hydrokarbonene og har derfor en tendens til å samle seg i den nedre del av borehullet, og det vil dannes et lagdelt strømningsmønster Vann vil også som et resultat av tyngdekraften, strømme ved lavere hastighet enn hydrokarbonene i skrå brønner I enkelte seksjoner av brønnen kan det til og med strømme nedover When producing hydrocarbons from underground wells, water will be produced in addition to the hydrocarbons. The water usually has a higher density than the hydrocarbons and therefore tends to collect in the lower part of the borehole, and a layered flow pattern will form. Water will also as a result of gravity, flow at a lower rate than the hydrocarbons in inclined wells In some sections of the well, it may even flow downward
De fleste brønner vil sent i sin produksjonsperiode se en økning i vannproduksjonen Eldre felt produserer derfor typisk mer vann enn hydrokarboner Følgelig er én av industriens største utfordringer det å håndtere disse enorme mengder produsert vann Most wells will see an increase in water production late in their production period. Older fields therefore typically produce more water than hydrocarbons. Consequently, one of the industry's biggest challenges is handling these enormous amounts of produced water
Et spesielt utfordrende aspekt ved dette problemet er det faktum at de fleste av disse elder brønner ikke kan bære kostnadene ved ny bonng eller en full brønnoverhaling Rimelige modifiseringer ville derfor være den ideelle løsning De fleste av disse brønner har mgen horisontale partier, med den følge at nedihulls horisontal separasjon basert på naturlig fall ikke kan gjennomføres Et separasjonssystem som kan anvendes i en awiksbrønn ville derfor være av stor interesse A particularly challenging aspect of this problem is the fact that most of these older wells cannot bear the costs of new drilling or a full well overhaul. Affordable modifications would therefore be the ideal solution. Most of these wells have many horizontal sections, with the result that downhole horizontal separation based on natural fall cannot be carried out A separation system that can be used in an awiks well would therefore be of great interest
Det eksisterer to viktige tidligere kjente fremgangsmåter for nedihulls separasjon There are two important prior art methods for downhole separation
• det syklonbaserte system, som har vært kjent ganske lenge, har så langt vært en begrenset kommersiell suksess på grunn av tvilsom driftssikkerhet, og • separatorsystemer basert på naturlig fall, hvor lavgjennomstrømningssystemer, dobbeltvirkende pumpesystemer (Dual Action Pumping System (DÅPS)) som håndterer mindre enn 200 m<3>/d, har vært prøvet ut med blandede resultater, mens høygjennomstrømningssystemer ennå ikke har fått noen kommersiell anvendelse Det er kjent to typer fallseparatorsystemer for høy gjennomstrømning Honsontalseparatoren til Norsk Hydro, beskrevet i WO 98/41304, og skråbrønnseparatoren til Schlumberger, beskrevet i GB 2 326 895, i tillegg til en avart av denne tilhørende ABB, beskrevet i norsk patentsøknad 2000 0900 • the cyclone-based system, which has been known for quite some time, has so far been a limited commercial success due to questionable operational reliability, and • separator systems based on natural fall, where low-flow systems, dual-action pumping systems (DUAL Action Pumping System (DÅPS)) that handle less than 200 m<3>/d, has been tried with mixed results, while high-throughput systems have not yet found any commercial use. to Schlumberger, described in GB 2 326 895, in addition to a variant of this associated ABB, described in Norwegian patent application 2000 0900
Det grunnleggende konsept bak det nedihulls separasjonssystem som beskrives i WO 98/41304, er å regulere gjennomstrømmngsmengden av formasjonsfluid i en horisontal seksjon av brønnen til et slikt nivå at man oppnår lagdeling Den utskilte oljen får strømme fritt til overflaten, forutsatt tilstrekkelig bunnhullstrykk (ellers kan gassløft eller andre kunstige løftemetoder benyttes) En brannpumpe brukes til å injisere det utskilte vann i et egnet område The basic concept behind the downhole separation system described in WO 98/41304 is to regulate the flow rate of formation fluid in a horizontal section of the well to such a level that stratification is achieved. The separated oil is allowed to flow freely to the surface, provided there is sufficient bottomhole pressure (otherwise gas lift or other artificial lifting methods are used) A fire pump is used to inject the released water into a suitable area
De nedihulls separasjonssystemer basert på naturlig fall ifølge GB 2 326 895 og NO 2000 0900 egner seg for skrå borehull Systemet ifølge GB 2 326 895 ligner det i WO 98/41304, med det unntak at det foreslås to utløpsrør, hvor ett tar oljen og det andre det utskilte vann En føler plassert nær utløpsåpningene vil bli brukt til å regulere utstrømmngsmengden Sammenlignet med WO 98/41304 hevdes det at dette system fungerer ved hellinger på 0 - 50 grader Systemet ifølge NO 2000 0900 hevdes også å fungere i skråbrønner hvor den tunge fluidkomponent (vann) får skilles ut av det innkommende fluid gjennom åpninger i et rør mn i en andre kanal utformet mellom utsiden av dette rør og brønnfonngen The downhole separation systems based on natural fall according to GB 2 326 895 and NO 2000 0900 are suitable for inclined boreholes The system according to GB 2 326 895 is similar to that in WO 98/41304, with the exception that two outlet pipes are proposed, where one takes the oil and the other the secreted water A sensor placed near the outlet openings will be used to regulate the flow rate Compared to WO 98/41304 it is claimed that this system works at slopes of 0 - 50 degrees The system according to NO 2000 0900 is also claimed to work in inclined wells where the heavy fluid component (water) may be separated from the incoming fluid through openings in a pipe and in a second channel formed between the outside of this pipe and the well bottom
Slike systemer vil fordre lagdelte strømmngsmønstre i separasjonskammeret for å kunne virke Olje, som er letter enn vann, vil strømme oppover i det øverste lag og nå frem til oljeutløpet Vann vil strømme ved lavere hastighet eller strømme i motstrøms retning inne i separasjonskammeret (avhengig av vinkelen og samlet gj ennomstrømmngsmengde) og fanges opp av vannutløpet eller drenenngsåpnmgene Den høyest tillatte shppehastighet mellom olje og vann er en kritisk parameter når det gjelder å bestemme den total kapasitet for et slikt system Når denne shppehastighet overstiger en viss maksimumsverdi, vil fluidene blandes på nytt ved grenseflaten, og separasjonen vil bryte sammen Such systems will require layered flow patterns in the separation chamber to work Oil, which is lighter than water, will flow upwards in the top layer and reach the oil outlet Water will flow at a lower speed or flow in a counter-current direction inside the separation chamber (depending on the angle and the total amount of flow through) and is captured by the water outlet or the drainage openings. The highest permissible flow rate between oil and water is a critical parameter when it comes to determining the total capacity of such a system. When this flow rate exceeds a certain maximum value, the fluids will be mixed again by the interface, and the separation will break down
Fordelen ligger imidlertid i evnen til å fungere i et skrått borehull However, the advantage lies in the ability to operate in an inclined borehole
Nærværende søker har i løpet av våren/sommeren 2001 gjennomført undersøkelser med det formål å etablere en ny nedihulls separasjonsanordning som for eksempel kunne egne seg til modifikasjon av gamle våtbrønner During the spring/summer of 2001, the present applicant carried out investigations with the aim of establishing a new downhole separation device which could, for example, be suitable for the modification of old wet wells
Følgende kriterier ble lagt som grunnlag for et mulig nedihulls separasjonssystem for modifikasjon av slike gamle våtbrønner The following criteria were laid down as a basis for a possible downhole separation system for the modification of such old wet wells
1 Ingen krav om ny bonng 1 No requirement for a new voucher
2 Må passe inn i standard fonngsrørmål 7" og 9%'* 2 Must fit into standard foundation pipe dimensions 7" and 9%'*
3 Må virke i skrå brønner 3 Must work in inclined wells
4 Om mulig, unngå roterende utstyr (pumpe, kompressor) i brønnen 4 If possible, avoid rotating equipment (pump, compressor) in the well
5 Separerte faser (hydrokarboner og vann) ledes til overflaten, alternativt ledes vann til en underjordisk lavtrykksformasjon uten bruk av pumpe 5 Separated phases (hydrocarbons and water) are led to the surface, alternatively water is led to an underground low-pressure formation without the use of a pump
6 Minimalt med overvåkning og regulering nede i brønnen (for enkelhets skyld) 6 Minimal monitoring and regulation down in the well (for simplicity)
7 Separerte faser er rene nok til å ledes utenom 1 - og 2 -tnnnsseparatorene på overflaten 7 Separated phases are clean enough to be passed through the 1- and 2-phase separators on the surface
8 Fungerer ved alle vannfraksjoner 8 Works with all water fractions
9 Aksepterer høye gjennomstrømmngsmengder (typisk over 2000 m<3>/dag) 9 Accepts high flow rates (typically over 2000 m<3>/day)
Det finnes i dag ingen nedihulls separasjonsteknologi som oppfyller disse kutener Syklonbasert, nedihulls separasjonsteknologi vil ikke oppfylle kriterier nr 7 og 8 Systemer basert på naturlig fall og liten gjennomstrømrungsmengde vil ikke oppfylle kriterier nr 5 og 9 Nedihulls horisontal separasjon (høy gjennomstrømmngsmengde) vil ikke oppfylle kriterium nr 3 Roterende separatorer under utvikling vil ikke oppfylle kriterium nr 4 Fallbaserte systemer for skrå hull vil ikke oppfylle kriterium nr 9 (se nedenfor) There is currently no downhole separation technology that meets these criteria. Cyclone-based, downhole separation technology will not meet criteria no. 7 and 8. Systems based on natural fall and small flow-through volume will not meet criteria no. 5 and 9. Downhole horizontal separation (high flow-through volume) will not meet criterion No. 3 Rotary separators under development will not meet criterion No. 4 Fall-based systems for inclined holes will not meet criterion No. 9 (see below)
Følgelig eksisterer det et behov for å fylle disse hullene i teknologien, siden tilbakemeldinger fra markedet indikerer at det finnes et stort behov for denne type installasjon Consequently, there is a need to fill these gaps in the technology, as feedback from the market indicates that there is a great need for this type of installation
Ut fra dette bestemte man seg for å gjennomføre en teknisk evaluering av motstramsseparasjonspnnsippet (Counter-current Separation (CS) prmciple) (lignende det som beskrives i GB 2 326 895 og NO 2000 0900), som er avhengig av et skrått borehull for å virke Systemet er basert på separasjon gjennom naturlig fall, men skiller seg fra WO 98/41304 ved at vann ledes i motsatt retning av oljen Tyngdekraften vil få vannet til å samle seg i bunnen av brønnen, hvor det er anordnet et utløpsrør eller pumpe for å deponere dette til overflaten eller i en injeksjonssone Sammenlignet med WO 98/41304 vil det forekomme en betydelig shppehastighet mellom olje- og vannfasene Forsøk har vist at dette vil være en begrensende faktor for den totale kapasitet i et slikt system Based on this, it was decided to carry out a technical evaluation of the Counter-current Separation (CS) principle (similar to that described in GB 2 326 895 and NO 2000 0900), which depends on an inclined borehole to work The system is based on separation through natural fall, but differs from WO 98/41304 in that water is directed in the opposite direction to the oil. Gravity will cause the water to collect at the bottom of the well, where an outlet pipe or pump is arranged to deposit this to the surface or in an injection zone. Compared to WO 98/41304, there will be a significant shear rate between the oil and water phases. Experiments have shown that this will be a limiting factor for the total capacity of such a system
Forsøkene viste at for å være effektiv, ville gjennomstrømmngshastigheten i borehullet måtte reduseres til omkring 10 - 20 % av utløpshasugheten fra en normal høygjermomstarmmngsbrønn Følgelig vil separatorene ifølge GB 2 326 895 og NO 2000 0900 kun være av nytte for brønner med lavere gjennomstrømmng The tests showed that to be effective, the flow rate in the borehole would have to be reduced to around 10 - 20% of the outlet suction from a normal high-thickness reduction well. Consequently, the separators according to GB 2 326 895 and NO 2000 0900 will only be useful for wells with lower flow rates
For å overvinne denne begrensningen foreskriver den foreliggende oppfinnelse at brørinstrøininnløpet omfatter et øvre brønnstrøminnløp og et nedre brønnstrøminnløp, hvor nevnte øvre brønnstrøminnløp befinner seg ved et høyere mvå enn nevnte nedre brønns trørninn løp In order to overcome this limitation, the present invention prescribes that the well stream inlet comprises an upper well stream inlet and a lower well stream inlet, where said upper well stream inlet is located at a higher mv than said lower well stream inlet
På denne måten nyttiggjøres den forseparenng av brønnfluidene som naturlig finner sted i brønnen, før fluidene strømmer mn i separasjonskammeret Den hydrokarbonnke del av brønnfluidet strømmer inn i den høyereliggende åpmng og den vannrike del av brønnfluidet strømmer mn i den lavereliggende åpmng In this way, the pre-separation of the well fluids that naturally takes place in the well is utilized, before the fluids flow into the separation chamber. The hydrocarbon-rich part of the well fluid flows into the higher opening and the water-rich part of the well fluid flows into the lower opening
Oppfinnelsen som angitt i de etterfølgende krav 1 vil gi én eller flere av følgende fordeler The invention as stated in the following claim 1 will provide one or more of the following advantages
• Økt samlet gjennomstrømnmgskapasitet • Increased overall throughput capacity
• De ulike celler kan stilles mn for å håndtere ulike vannfraksjoner (water cut - WC), ettersom de øvre celler sannsynligvis vil håndtere lavere vannfraksjoner enn de • The different cells can be set mn to handle different water fractions (water cut - WC), as the upper cells will probably handle lower water fractions than the
nedre enheter lower units
• Økt samlet virkningsgrad, siden de øvre celler vil motta mer ren olje og mindre vann, mens de lavere celler har mer rent vann og mindre olje å fjerne • Kan knyttes sammen med regulering i innstrømmngssonen for å få en bedre tømmingen av reservoaret • Increased overall efficiency, since the upper cells will receive more clean oil and less water, while the lower cells have more clean water and less oil to remove • Can be combined with regulation in the inflow zone to get a better emptying of the reservoir
• Hver celle kan tilpasses for ulike lnnstrømmngstrykk langs borehullet • Each cell can be adapted for different flow pressures along the borehole
Én spesielt interessant fordel ved et slikt system er å kunne bruke regulenngsventilene i hver separasjons celle til regulering t innstrømmngssonen Dette vil kreve at hver seksjon av brønnen som skal tømmes for seg, må isoleres fra de andre ved hjelp av pakninger Hovedfordelen ved et slikt system er at det oppnås en kombinasjon av både balansert og optimal reservoartømmmg og forbedret separatorfunksj on One particularly interesting advantage of such a system is being able to use the control valves in each separation cell to control the inflow zone. This will require that each section of the well that is to be emptied must be isolated from the others by means of gaskets. The main advantage of such a system is that a combination of both balanced and optimal reservoir emptying and improved separator function is achieved
For å få en indikasjon på mulighetene forbundet med CS-celler, ble det satt i gang et enkelt forsøk To get an indication of the possibilities associated with CS cells, a simple experiment was set up
Et rør med en lengde på 7,9 meter og en diameter på 100 mm ble utformet med en lnnløpsanordning i midtpartiet Samlerør for olje og vann ble inkludert i hovedrøret Røret kunne vippes til ulike vinkler En blanding av olje og vann ble ført mn i midtpartiet Separering og motstrøm ville finne sted som beskrevet ovenfor Olje-/vannsystemet bestod av Exxol D80 (en avaromatisert parafin) og ferskvann A pipe with a length of 7.9 meters and a diameter of 100 mm was designed with an inlet device in the middle section Collecting pipes for oil and water were included in the main pipe The pipe could be tilted to different angles A mixture of oil and water was fed into the middle section Separation and counterflow would take place as described above The oil/water system consisted of Exxol D80 (a non-aromatized kerosene) and fresh water
Følgende parameter ble variert under forsøket The following parameter was varied during the experiment
Separasjonsforsøk ble utført ved vinkler på mellom 4 og 47 grader Gjennomstrømnmgsmengdene ble økt helt til det ikke kunne skje noen separering på Separation experiments were carried out at angles of between 4 and 47 degrees. The flow-through quantities were increased until no separation could occur at
grunn av emulsjonsdannelse som en følge av oppløsningen av grenseflaten mellom due to emulsion formation as a result of the dissolution of the interface between
olje og vann oil and water
Vannfraksjonen vanerte fra 27 til 79 % The water fraction varied from 27 to 79%
Følgende observasjoner ble gjort The following observations were made
• Høye gj ennomstrømningsmengder ga opphav hl flere emulsjoner • High flow rates gave rise to several emulsions
• Separasjonseffekuviteten var minst ved mversjonspunktet (ca. 50% WC) • The separation efficiency was least at the mversion point (approx. 50% WC)
• Det ble påvist et hopp i grenseflatenivået ved overflatehastigheter på mellom 0,015 og 0,02 m/s • Tilsetning av emulsjonsnedbryter ga en økning i den største gj eimornstrømningsmengden som kunne oppnås før separeringen opphørte • A jump in the interface level was detected at surface velocities between 0.015 and 0.02 m/s • Addition of emulsion breaker gave an increase in the maximum gj eimorn flow rate that could be achieved before separation ceased
Forsøket viste at The experiment showed that
• Det kunne oppnås en høyere separasjonskapasitet for strømmer hvor olje utgjorde grunnfasen (lav WC), sammenlignet med strømmer hvor varm utgjorde grunnfasen • A higher separation capacity could be achieved for streams where oil was the base phase (low WC), compared to streams where hot was the base phase
(høy WC) (high WC)
• Den totale separasjonskapasitet lot til å være ganske konstant for WC over mversjonspunktet (i området med lav WC) • The total separation capacity appeared to be fairly constant for WC above the mversion point (in the low WC region)
• Separasjonskapasiteten økte med økende helling, opp til ca. 36 grader • The separation capacity increased with increasing slope, up to approx. 36 degrees
• Regulering av grenseflaten mellom olje og vann var vanskeligere ved høye vinkler • Separasjonskapasiteten øktes gjennom bruk av emulsjonsnedbryter (omtrent dobbelt hastighet ved 7 grader) • Det ble beregnet en maksimal samlet gj ennomstrømmngsmengde (olje + vann) for en 9 <5>/g" fonngsrørseparator (ID 222 mm) på grunnlag av separenngsforsøket • Regulation of the interface between oil and water was more difficult at high angles • The separation capacity was increased through the use of an emulsion breaker (approximately twice the speed at 7 degrees) • A maximum total flow rate (oil + water) was calculated for a 9 <5>/g " foundation pipe separator (ID 222 mm) on the basis of the separation test
Følgende konklusjoner kan trekkes av disse forsøk The following conclusions can be drawn from these experiments
• Separasjon kan oppnås innenfor et bredt spekter av vinkler, men vinkler på mer enn 5-10 grader og mindre enn 35 -40 grader ser ut til å være de gunstigste for • Separation can be achieved within a wide range of angles, but angles greater than 5-10 degrees and less than 35 -40 degrees appear to be the most favorable for
motstrømsseparasjon countercurrent separation
• Separasjonseffektiviteten ser ut til å være 50% lavere over mversjonspunktet (i området med høy WC) enn under • Den totale separasjonskapasitet er for lav til å bruke en frittstående enhet i en brønn med stor gj ennomstrømmngsmengde • The separation efficiency appears to be 50% lower above the mversion point (in the high WC area) than below • The total separation capacity is too low to use a stand-alone unit in a well with a high flow rate
• Aktiv mvåregulenng er nødvendig for å kunne oppnå god produktkvalitet • Active spring regulation is necessary in order to achieve good product quality
• Virkningen av bedre separering under brønnforhold kan illustreres gjennom den 100% økning av virkningsgraden ved 7 grader og bruk av emulsjonsnedbryter • The effect of better separation under well conditions can be illustrated through the 100% increase in efficiency at 7 degrees and the use of an emulsion breaker
Ifølge oppfinnelsen er det også tilveiebrakt en fremgangsmåte der en separator plasseres i en hydrokarbonproduserende sone i en brønn, sonen sperres av og settes i forbindelse med separatoren gjennom et øvre brønnstrøminnLap og et nedre brønnstørminnløp, hvor det øvre brønnstrøminnløp befinner seg ved et høyere mvå enn det nedre According to the invention, a method is also provided in which a separator is placed in a hydrocarbon-producing zone in a well, the zone is blocked off and connected to the separator through an upper well stream inlet Lap and a lower well stream inlet, where the upper well stream inlet is located at a higher mv than the lower
brønnstrøminnløp Dette vil også utnytte den forseparenng som naturlig finner sted i en brønn well flow inlet This will also utilize the pre-separation that naturally takes place in a well
Ved å plassere separatorer i flere soner i brønnen og sperre sonene fra hverandre, kan man øke den totale strømningsmengden fra brønnen og likevel oppnå en god separering Man kan også tilpasse separatorene til de aktuelle forholdene for hver sone By placing separators in several zones in the well and blocking the zones from each other, you can increase the total amount of flow from the well and still achieve good separation. You can also adapt the separators to the relevant conditions for each zone
Selv om den foreliggende oppfinnelse i hovedsak retter seg mot separatorer og fremgangsmåter for separering i en skrå brønn, vil i det minste noen utførelser av oppfinnelsen også kunne benyttes for horisontale brønner Although the present invention is mainly aimed at separators and methods for separation in an inclined well, at least some embodiments of the invention can also be used for horizontal wells
Oppfinnelsen vil nedenfor bh beskrevet nærmere i en utførelse av oppfinnelsen, under henvisning til de ledsagende tegninger, hvor The invention will be described below in more detail in an embodiment of the invention, with reference to the accompanying drawings, where
Figur 1 viser et snitt gjennom et borehull med en separator ifølge Figure 1 shows a section through a borehole with a separator according to
oppfinnelsen, the invention,
Figurer 2a - 2d viser den nedre del av separatoren på figur 1, Figures 2a - 2d show the lower part of the separator in Figure 1,
Figur 2a viser den nedre del i same tverrsnitt som på figur 1, Figure 2a shows the lower part in the same cross-section as in Figure 1,
Figur 2b viser et tverrsnitt langs G - G på figur 2a, Figure 2b shows a cross-section along G - G in Figure 2a,
Figur 2c viser den nedre del av separatoren i et lengdesnitt på tvers Figure 2c shows the lower part of the separator in a longitudinal cross-section
av lengdesnittet på figur 2a, langs B - B på figur 2d, of the longitudinal section in figure 2a, along B - B in figure 2d,
Figur 2d viser et tverrsnitt langs C - C på figur 2a, Figure 2d shows a cross-section along C - C in Figure 2a,
Figurer 3a - 3d viser den øvre del av separatoren på figur 1, Figures 3a - 3d show the upper part of the separator in Figure 1,
Figur 3a viser den øvre del i same tverrsnitt som på figur 1, Figure 3a shows the upper part in the same cross-section as in Figure 1,
Figur 3b viser et tverrsnitt langs F - F på figur 3a, Figure 3b shows a cross-section along F - F in Figure 3a,
Figur 3c viser øvre del av separatoren i et lengdesnitt på tvers av Figure 3c shows the upper part of the separator in a longitudinal section across
lengdesnittet på figur 3a, langs B - B på figur 3d, the longitudinal section on figure 3a, along B - B on figure 3d,
Figur 3d viser et tverrsnitt langs H — H på figur 2a, Figure 3d shows a cross-section along H — H in Figure 2a,
Figurer 4a - 4d viser midtpartiet av separatoren på figur 1, Figures 4a - 4d show the middle part of the separator in Figure 1,
Figur 4a viser midtpartiet i same projeksjon som på figur 1; Figure 4a shows the middle section in the same projection as in Figure 1;
Figur 4b viser et tverrsnitt langs D-D på figur 4a, Figure 4b shows a cross-section along D-D in Figure 4a,
Figur 4c viser et lengdesnitt langs B-B på figur 4d, Figure 4c shows a longitudinal section along B-B in Figure 4d,
Figur 4d viser et tverrsnitt langs E - E på figur 4a, Figure 4d shows a cross-section along E - E in Figure 4a,
Figur 5a viser en detaljtegning av venstresiden av figur 2c, og Figure 5a shows a detailed drawing of the left side of Figure 2c, and
Figur 5b viser et tverrsnitt langs C - C på figur 5b Figure 5b shows a cross-section along C - C in Figure 5b
Nedenfor benyttes uttrykket hydrokarboner for det ønskede fluid fra formasjonen Dette omfatter i hvert fall olje, men kan også omfatte en mindre mengde gass eller kondensat Below, the term hydrocarbons is used for the desired fluid from the formation. This includes at least oil, but may also include a smaller amount of gas or condensate
Figur 1 viser skjematisk en utførelse av en separatorcelle ifølge den foreliggende oppfinnelse for motstrøms separasjon i et skrått borehull Brønnen bores gjennom et hydrokarbonførende lag (produksjonssone 1) Som vist på figur 1, og som er tilfelle i mange situasjoner, avgrenser et fonngsrør 2 brønnen fra produksjonssonen 1 Det lages perforeringer gjennom fonngsrørveggen (ikke vist) for å la reservoarfluider strømme mn i brønnen Over og under produksjonssonen 1 er det plassert pakninger 3,4 Pakningene 3,4 isolerer den del av brønnen som går gjennom produksjonssonen l og kan plasseres andre steder enn det som vises på figur 1 Det lages typisk flere perforenngsslisser langs fonngsrøret 2 mellom pakninger 3 og 4 Innstrømningsmengden vil derfor bh fordelt over dette partiet Andre partier av det perforerte fonngsrør kan isoleres med pakninger på lignende vis Figure 1 schematically shows an embodiment of a separator cell according to the present invention for countercurrent separation in an inclined borehole. The well is drilled through a hydrocarbon-bearing layer (production zone 1). As shown in Figure 1, and as is the case in many situations, a casing pipe 2 delimits the well from production zone 1 Perforations are made through the casing wall (not shown) to allow reservoir fluids to flow into the well Above and below production zone 1, gaskets 3,4 are placed Gaskets 3,4 isolate the part of the well that passes through production zone l and can be placed elsewhere than what is shown in figure 1 Several perforation slots are typically made along the foundation pipe 2 between gaskets 3 and 4 The inflow amount will therefore be distributed over this section Other parts of the perforated foundation pipe can be insulated with gaskets in a similar way
I de tilfeller hvor separatoren befinner seg i en åpen, uforet brønnseksjon, kan pakninger isolere mot bergoverflaten i det åpne hull I enkelte tilfeller kan man installere en sandsikt for å forhindre at faste bestanddeler følger med den innkommende strøm Den videre beskrivelsen vil imidlertid kun ta for seg det forede alternativ, siden funksjonsbeskrivelsen vil være den samme In cases where the separator is located in an open, unlined well section, gaskets can insulate against the rock surface in the open hole. In some cases, a sand screen can be installed to prevent solids from being carried along with the incoming flow. However, the further description will only cover choose the first option, since the functional description will be the same
Siden lnnstrømmen fordeles over en lang seksjon utenfor separatoren, er lnnstrømmngsmengden per lengdeenhet liten, og det vil skje en forseparenng av fluidene under påvirkning av tyngdekraften Det letteste fluid, nærmere bestemt hydrokarbonfluidet, vil bevege seg oppover og samle seg i den øverste del av nngrommet mellom separasjonskammeret og fonngsrøret 2 og i området mot pakningen 4 Den tyngre fraksjon, dvs vannet, vil bevege seg nedover og samle seg i den nederste del av nngrommet mellom separasjonskammeret og fonngsrøret 2 og i området mot pakningen 3 Since the liquid flow is distributed over a long section outside the separator, the amount of liquid flow per unit length is small, and there will be a pre-separation of the fluids under the influence of gravity. The lightest fluid, more specifically the hydrocarbon fluid, will move upwards and collect in the upper part of the space between the separation chamber and the drainage pipe 2 and in the area towards the seal 4 The heavier fraction, i.e. the water, will move downwards and collect in the lower part of the space between the separation chamber and the drainage pipe 2 and in the area towards the seal 3
Separatoren har en første lnnløpsåpning 131 en øvre vegg 9 og en andre mnløpsåpmng 141 en nedre vegg 10 Justeringen av innløpsåpningene 13 og 14 hl en øvre 13 og en nedre 14 åpmng er viktig for å kunne dra fordel av den forseparenng av brønnfluider som finner sted i nngrommet mellom fonngsrøret 2 og separatoren Hydrokarbonnkt fluid vil ha en tendens til å samle seg i den øvre del av den avsperrede sone mellom pakningene 3 og 4, og vannrikt fluid vil ha en tendens hl å samle seg i den nedre del av denne sone Det hydrokarbonnke fluid vil dermed strømme mn gjennom den øvre mnløpsåpmng 13, og det vannrike fluid vil strømme inn gjennom den nedre mnløpsåpmng 14 Separatoren har en nedre endevegg 15 og en øvre endevegg 16 som sammen med den øvre vegg 9 og den nedre vegg 10 omslutter separasjonskammeret 17 The separator has a first inlet opening 131, an upper wall 9 and a second inlet opening 141, a lower wall 10. The adjustment of the inlet openings 13 and 14 and an upper 13 and a lower 14 opening is important in order to take advantage of the pre-separation of well fluids that takes place in the space between the bottom pipe 2 and the separator Hydrocarbon-rich fluid will tend to accumulate in the upper part of the sealed zone between the seals 3 and 4, and water-rich fluid will tend to accumulate in the lower part of this zone The hydrocarbon-rich fluid fluid will thus flow through the upper flow opening 13, and the water-rich fluid will flow in through the lower flow opening 14. The separator has a lower end wall 15 and an upper end wall 16 which together with the upper wall 9 and the lower wall 10 enclose the separation chamber 17
I utførelsen som er vist på figur 1, er det anordnet et utløpsrør 7 nær den øvre vegg 9 og den øvre endevegg 16 Utløpsrøret 7 har som formål å lede hydrokarbonene ut av separatoren Tilsvarende er det anordnet et utløpsrør 8 nær den nedre vegg 10 og den nedre endevegg 15 Utløpsrøret 8 har som formål å lede vannet ut av separatoren Hydrokarbonutløpsrøret 7 er anordnet nær separatorens øvre vegg 9 for å fange opp hydrokarbonene som samler seg opp nær denne vegg Vannutløpsrøret 8 er anordnet nær separatorens nedre vegg 10 for å fange opp vannet som samler seg opp nær denne vegg In the embodiment shown in Figure 1, an outlet pipe 7 is arranged near the upper wall 9 and the upper end wall 16. The purpose of the outlet pipe 7 is to lead the hydrocarbons out of the separator. Similarly, an outlet pipe 8 is arranged near the lower wall 10 and the lower end wall 15 The purpose of the outlet pipe 8 is to lead the water out of the separator The hydrocarbon outlet pipe 7 is arranged near the separator's upper wall 9 to capture the hydrocarbons that accumulate near this wall The water outlet pipe 8 is arranged near the separator's lower wall 10 to capture the water that accumulates near this wall
De to utløpsrør 7,8 er fortrinnsvis innrettet til å fange opp henholdsvis hydrokarboner og vann langs en lengde av røret som er forsynt med henholdsvis åpninger U og 12 Åpningene 11 og 12 har fortrinnsvis et åpnmgsareal som avtar mot henholdsvis den øvre endevegg 16 og den nedre endevegg 15, slik at henholdsvis hydrokarboner og vann trekkes ut i mindre og mindre mengder langs lengden av utløpsrørene 7,8 for å muliggjøre koalesens av de mindre dråper i området mot endeveggene 15 og 16 Utløpsrørene har fortrinnsvis en utforming som beskrives i detalj i norsk patentsøknad nr 2000 1954 (motsvarer PCT/NO01/00156) fra nærværende søker The two outlet pipes 7,8 are preferably designed to capture hydrocarbons and water, respectively, along a length of the pipe which is provided with openings U and 12, respectively. The openings 11 and 12 preferably have an opening area which decreases towards the upper end wall 16 and the lower, respectively end wall 15, so that hydrocarbons and water respectively are extracted in smaller and smaller amounts along the length of the outlet pipes 7,8 to enable coalescence of the smaller droplets in the area towards the end walls 15 and 16. The outlet pipes preferably have a design that is described in detail in the Norwegian patent application no. 2000 1954 (corresponds to PCT/NO01/00156) from the present applicant
Separasjonen av hydrokarbonene og vannet vil bh styrt av tyngdekraften og viskositetskreftene i fluidet Endelig koalesens av dispergerte oljedråper vil finne sted i vannsøylen over den nedre endevegg 15 Tilsvarende vil de dispergerte vanndråper koalesere og synke i oljesøylen nær den øvre endevegg 16 The separation of the hydrocarbons and the water will be governed by gravity and the viscous forces in the fluid Final coalescence of dispersed oil droplets will take place in the water column above the lower end wall 15 Correspondingly, the dispersed water droplets will coalesce and sink in the oil column near the upper end wall 16
Separatoren kan deles (skjønt ikke nødvendigvis fysisk) inn i tre deler The separator can be divided (although not necessarily physically) into three parts
En nedre del 18 som omfatter den nedre endevegg 15, vannutløpsrøret 8 og de deler av den øvre vegg 9 og den nedre vegg 10 som befinner seg nærmest den A lower part 18 which comprises the lower end wall 15, the water outlet pipe 8 and the parts of the upper wall 9 and the lower wall 10 which are closest to it
nedre endevegg 15, lower end wall 15,
en øvre del 19 som omfatter den øvre endevegg 16, hydrokarbonutløpsrøret 7 og de deler av den øvre vegg 9 og den nedre vegg 10 som befinner seg nærmest den an upper part 19 comprising the upper end wall 16, the hydrocarbon outlet pipe 7 and the parts of the upper wall 9 and the lower wall 10 which are closest to it
øvre endevegg 16, upper end wall 16,
og et midtparti 20 som omfatter lnnløpsåpningene 13,14 og de deler av den øvre and a middle part 20 which comprises the inlet openings 13,14 and the parts of the upper
og nedre vegg 9,10 som befinner seg nær innløpsåpmngene 13,14 and lower wall 9,10 which is located close to the inlet openings 13,14
Separatoren vil nå bh beskrevet i nærmere detalj under henvisning til figurer 2a - 2d, 3a The separator will now bra described in more detail with reference to figures 2a - 2d, 3a
- 3d og 4a—4d - 3d and 4a—4d
Figurer 2a - 2d viser den nedre del 18 av separatoren På figur 2a er den nedre del 18 vist i samme tverrsnitt som på figur 1 Dette viser de deler av den øvre vegg 9 og den nedre vegg 10 som befinner seg nærmest den nedre endevegg 15, inneholdende vannutløpsrøret 8 Vannutløpsrøret 8 er forbundet med et vannstrømmngsrør 21 gjennom en regulenngsventil 36 og et overgangsrør 22 som setter vannutløpsrøret 81 fluidforbindelse med vaiins trømningsrøret 21 Varmstrømningsrøret 21 strekker seg gjennom lengden av separatoren, som vist på for eksempel figur 1 Figures 2a - 2d show the lower part 18 of the separator In figure 2a, the lower part 18 is shown in the same cross-section as in figure 1 This shows the parts of the upper wall 9 and the lower wall 10 which are located closest to the lower end wall 15, containing the water outlet pipe 8 The water outlet pipe 8 is connected to a water flow pipe 21 through a control valve 36 and a transition pipe 22 which puts the water outlet pipe 81 in fluid connection with the water flow pipe 21 The heat flow pipe 21 extends through the length of the separator, as shown in, for example, Figure 1
Figur 2b viser et tverrsnitt langs G - G på figur 2a Dette tverrsnitt viser vannstrømningsrøret 21 og vannutløpsrøret 8, i tillegg til et hydrokarbonstrørrmingsrør 23 som også strekker seg gjennom lengden av separatoren parallelt med vanns trømningsrøret 21 Figure 2b shows a cross section along G - G in Figure 2a This cross section shows the water flow pipe 21 and the water outlet pipe 8, in addition to a hydrocarbon flow pipe 23 which also extends through the length of the separator parallel to the water flow pipe 21
Som også kan sees på figur 2b, danner den øvre vegg 9 og den nedre vegg 10 sammen en sylmder Den øvre vegg 9 går ned til vannstrømmngsrøret 21 og hydrokarbonstrømmngsrøret 23, og den nedre vegg 10 går opp til de to rør 21 og 23 I praksis er den øvre og nedre vegg 9 og 10 laget fullstendig i rørform As can also be seen in Figure 2b, the upper wall 9 and the lower wall 10 together form a seam The upper wall 9 goes down to the water flow pipe 21 and the hydrocarbon flow pipe 23, and the lower wall 10 goes up to the two pipes 21 and 23 In practice the upper and lower walls 9 and 10 are made completely in tubular form
Figur 2d viser et tverrsnitt langs C - C på figur 2a og viser vannstrørnmngsrøret 21 og hydrokarbonstrømmngsrøret 23 plassert i separatorkammeret 17 Figure 2d shows a cross-section along C - C in Figure 2a and shows the water flow pipe 21 and the hydrocarbon flow pipe 23 placed in the separator chamber 17
På figur 2c er det vist et lengdesnitt av den nedre del 18 av separatoren, på tvers av lengdesnittet på figur 2a, langs B - B på figur 2d Her er både vannstrømmngsrøret 21 og hydrokarbonstrømmngsrøret 23 synlige En del av vannutløpsrøret 8 og overgangsrøret 22 er også synlig mellom 21 og 23 Figure 2c shows a longitudinal section of the lower part 18 of the separator, across the longitudinal section in Figure 2a, along B - B in Figure 2d Here both the water flow pipe 21 and the hydrocarbon flow pipe 23 are visible A part of the water outlet pipe 8 and the transition pipe 22 are also visible between 21 and 23
Som kan sees på figurer 2a og 2c, er vannstrømmngsrøret 21 forbundet med et forbindelseskammer 24 som ligger bak separatorens endevegg 15 Hydrokarbonstrømnmgsrøret 23 er forbundet med en rørbøy 25 som går gjennom forbuidelseskammeret 24 Enden av rørbøyen 25 som ligger lengst vekk fra hyoVokarbonstrømningsrøret 23, befinner seg midt i forbuidelseskammeret 24 Forbindelseskammeret 24 og rørbøyen 25 er beregnet på koplmg hl et forbindelseskammer 24' og en rørbøy 25<*> i en andre separator som befinner seg under den nedre del 18 As can be seen in figures 2a and 2c, the water flow pipe 21 is connected to a connection chamber 24 which is located behind the end wall of the separator 15. The hydrocarbon flow pipe 23 is connected to a pipe bend 25 which passes through the obstruction chamber 24. The end of the pipe bend 25 which is farthest from the hydrocarbon flow pipe 23 is located in the middle of the pre-bend chamber 24 The connection chamber 24 and the pipe bend 25 are designed for connecting a connection chamber 24' and a pipe bend 25<*> in a second separator located below the lower part 18
Den øvre del 19 blir beskrevet under henvisning til figurer 3a - d Den øvre del 19 ligner den nedre del 18, med det unntak at den er orientert slik at hydrokarbonutløpsrøret 7 befinner seg nær den øvre vegg 9, mens vannutløpsrøret befinner seg nær den nedre vegg 101 den nedre del 18 Figur 3a viser den øvre del 191 samme tverrsnitt som på figur 1 Dette viser de deler av den øvre vegg 9 og den nedre vegg 10 som befinner seg nærmest den øvre endevegg 16, inneholdende hydrokarbonsutløpsrøret 7 Hydrokarbonutløpsrøret 7 er forbundet med hydrokarbonstrømmngsrøret 23 gjennom en reguleringsventil 37 og et overgangsrør 26 som forbinder hydrokarbonutløpsrøret 7 med hydrokaitrønstrømmngsrøret 23 Hydrokarbonstrømningsrøret 23 strekker seg gjennom lengden av separatoren, som forklart tidligere Figur 3b viser et tverrsnitt langs F - F på figur 3a Dette tverrsnitt viser vannstrømmngsrøret 21, hydrokarbonstrømningsrøret 23 og hydrokarbonutløpsrøret 7 Figur 3d viser et tverrsnitt langs H - H på figur 2a, og viser vaimstrømnmgsrøret 21, hydrokarbonstørinnmgsrøret 23 og hydrokarbonutløpsrøret 7, i tillegg til overgangsrøret 26, plassert i separatorkammeret 17 Figur 3c viser et lengdesnitt gjennom den øvre del 19 av separatoren på tvers av lengdesnittet på figur 3a, langs B - B på figur 3d Her er både vannstrømmngsrøret 21 og hydrokarbonstrømmngsrøret 23 synlige Hydrokarbonutløpsrøret 7, reguleringsventil 37 og overgangsrøret 26 er også synlige, og dekker til dels rør 21 og 23 The upper part 19 is described with reference to figures 3a - d The upper part 19 is similar to the lower part 18, with the exception that it is oriented so that the hydrocarbon outlet pipe 7 is located near the upper wall 9, while the water outlet pipe is located near the lower wall 101 the lower part 18 Figure 3a shows the upper part 191 in the same cross-section as in Figure 1 This shows the parts of the upper wall 9 and the lower wall 10 which are located closest to the upper end wall 16, containing the hydrocarbon outlet pipe 7 The hydrocarbon outlet pipe 7 is connected to the hydrocarbon flow pipe 23 through a control valve 37 and a transition pipe 26 which connects the hydrocarbon outlet pipe 7 with the hydrocarbon flow pipe 23. The hydrocarbon flow pipe 23 extends through the length of the separator, as explained earlier. Figure 3b shows a cross section along F - F in Figure 3a. This cross section shows the water flow pipe 21, the hydrocarbon flow pipe 23 and the hydrocarbon outlet pipe. 7 Figure 3d shows a cross-section along H - H in Figure 2a , and shows the flow pipe 21, the hydrocarbon inlet pipe 23 and the hydrocarbon outlet pipe 7, in addition to the transition pipe 26, located in the separator chamber 17 Figure 3c shows a longitudinal section through the upper part 19 of the separator across the longitudinal section in Figure 3a, along B - B in Figure 3d Here both the water flow pipe 21 and the hydrocarbon flow pipe 23 are visible The hydrocarbon outlet pipe 7, control valve 37 and transition pipe 26 are also visible, and partially cover pipes 21 and 23
Som kan sees på figurer 3a og 3c, er vannstrømmngsrøret 21 forbundet med et forbmdelseskammer 27 som befinner seg bak separatorens øvre endevegg 16 Hydrokaroomtrømmngsrøret 23 er forbundet med en rørbøy 28 som passerer gjennom forbmdelseskammeret 27 Enden av rørbøyen 28 lengst fra den øvre endevegg 16 befinner seg midt i forbmdelseskammeret 27 Forbindelseskammeret 27 og rørbøyen 28 er tenkt koplet Ul et forbindelseskammer 27' og en rørbøy 28' i en andre separator som befinner seg over den øvre del 19, på lignende vis som beskrevet for forbmdelseskammeret for den nedre del As can be seen in Figures 3a and 3c, the water flow pipe 21 is connected to a compression chamber 27 which is located behind the separator's upper end wall 16. The hydrocarousel discharge pipe 23 is connected to a pipe bend 28 that passes through the compression chamber 27. The end of the pipe bend 28 furthest from the upper end wall 16 is located in the middle of the connection chamber 27 The connection chamber 27 and the pipe bend 28 are thought to be connected to a connection chamber 27' and a pipe bend 28' in a second separator located above the upper part 19, in a similar way as described for the connection chamber for the lower part
Idet det henvises til figurer 4a - 4d, vil det bh gitt en beskrivelse av midtpartiet 20 With reference to figures 4a - 4d, a description of the middle part 20 will be given
Figur 4a viser midtpartiet i samme projeksjon som på figur 1 Innløpsåpningene 13 og 14 fra brønnnngrommet til separatorkammeret 17 er vist Nær innløpsåpningene 13 og Figure 4a shows the middle part in the same projection as in Figure 1. The inlet openings 13 and 14 from the well space to the separator chamber 17 are shown near the inlet openings 13 and
14 er det anbrakt ledeplater 29,30,31 og 32 Disse er ment å skulle hindre den innkommende brønns trøm i å forstyrre de fluider som allerede befinner seg inne i separatoren, for å forhindre ny sammenblanding av de allerede delvis separerte faser 14, guide plates 29,30,31 and 32 have been placed. These are intended to prevent the incoming well flow from disturbing the fluids that are already inside the separator, in order to prevent re-mixing of the already partially separated phases
Figur 4b viser et tverrsnitt langs D - D på figur 4a Åpningene 13 og 14, ledeplatene 30 og 32 og vann- og hydrokarbonstrørnmngsrørene 21 og 23 er vist Figur 4d viser et tverrsnitt langs E - E på figur 4a Her er også ledeplatene 30 og 32 og vann- og hydrokarbonstrøinnmgsrørene 21 og 23 vist Figur 4c viser et lengdesnitt langs B - B på figur 4d Vann- og Figure 4b shows a cross section along D - D in figure 4a The openings 13 and 14, the guide plates 30 and 32 and the water and hydrocarbon flow pipes 21 and 23 are shown Figure 4d shows a cross section along E - E in figure 4a Here also are the guide plates 30 and 32 and the water and hydrocarbon spray inlet pipes 21 and 23 shown Figure 4c shows a longitudinal section along B - B in Figure 4d Water and
hydiokaiboristørnimngsrørene 21 og 23 er vist. I tilegg vises åpmng 14 og ledeplatene 31 og 32 Som kan sees på figur 4c, er ledeplatene 31 og 321 realiteten én plate i hvilken det er utformet en åpmng som tilsvarer åpmng 14 Innløpsarrangementet er meget enkelt Under forsøk viste det seg å være meget viktig å inkludere ledeplatene for å beskytte den motstrømsseparerte strøm mot det innkommende fluid Innløpsåpningene 13 og 14 kan imidlertid ha ulik form og også bestå av flere atskilte åpninger i samme område The hydiokaiboristor intake tubes 21 and 23 are shown. In addition, opening 14 and the guide plates 31 and 32 are shown. As can be seen in Figure 4c, the guide plates 31 and 321 are in reality one plate in which an opening corresponding to opening 14 is designed. The inlet arrangement is very simple. During experiments it proved to be very important to include the guide plates to protect the counterflow separated flow from the incoming fluid The inlet openings 13 and 14 can however have different shapes and also consist of several separate openings in the same area
Som vist på figur 4a, er det plassert en første nivåmåler 33 under innløpsåpningene 13, 14 for å måle vannfasens høyeste nivå, og en andre nivåmåler 34 er plassert over innløpsåpningene 13,14 for å måle hydrokarbonfasens laveste nivå Dersom vannfasens høyeste nivå overstiger den første nivåmåler 33, vil uttaket av vann gjennom vannutløpsrøret 8 (vist på figur 1) måtte økes, og/eller uttaket av hydrokarboner gjennom hydrokarbonutløpsrøret 7 (vist på figur 1) vil måtte reduseres Om hydrokarbonf asens laveste nivå derimot faller under den andre nivåmåler 34, vil uttaket av hydrokarboner gjennom hydrokarbonutløpsrøret måtte økes og/eller uttaket av vann gjennom vannutløpsrøret vil måtte reduseres As shown in Figure 4a, a first level gauge 33 is placed below the inlet openings 13, 14 to measure the highest level of the water phase, and a second level gauge 34 is placed above the inlet openings 13, 14 to measure the lowest level of the hydrocarbon phase. If the highest level of the water phase exceeds the first level gauge 33, the withdrawal of water through the water outlet pipe 8 (shown in figure 1) will have to be increased, and/or the withdrawal of hydrocarbons through the hydrocarbon outlet pipe 7 (shown in figure 1) will have to be reduced If, on the other hand, the lowest level of the hydrocarbon phase falls below the second level gauge 34, the withdrawal of hydrocarbons through the hydrocarbon outlet pipe will have to be increased and/or the withdrawal of water through the water outlet pipe will have to be reduced
Regulering av utstrømmngsmengden foretas fortrinnsvis ved hjelp av de stillbare ventiler 36,37 ved de to utløp, på grunnlag av grenseflatenivået for olje og vann i separatorkammerets midtparti Det å fordele strømmngsmengden mellom de enkelte separatorer gjøres fortrinnsvis ved å justere utløpsstrømmen fra hver separator slik at den håndterer en bestemt andel av den totale mnløpsmengde Regulation of the flow rate is preferably done using the adjustable valves 36,37 at the two outlets, on the basis of the interface level for oil and water in the middle part of the separator chamber. Distributing the flow rate between the individual separators is preferably done by adjusting the discharge flow from each separator so that the handles a certain proportion of the total flow rate
Forbindelsen mellom to separatorer ifølge den foreliggende oppfinnelse vil nå bh beskrevet under henvisning til figurer Sa og 5b The connection between two separators according to the present invention will now bh described with reference to figures Sa and 5b
Som kan sees på figur 5 a, som faktisk viser det samme som venstre side av figur 2c, er vannstrømmngsrøret 211 den høyre separator og varmstrømmngsrøret 21' i den venstre separator koplet til henholdsvis forbindelseskammer 24 og 24' Forbindelseskamrene har samme indre og ytre diameter som separatorene, og er i realiteten en integrert del av de respektive separatorvegger 9,10 De to forbindelseskamre 24 og 24' er forbundet med hverandre ved hjelp av en utvendig muffe 35 med høyre og venstre gjenger som går i inngrep med tilsvarende gjenger på utsiden av vegger 9,10,9', 10' Forbindelseskamrene 24 og 24' trekkes dermed sammen gjennom dreining av muffen 35 En kileanordmng (ikke vist) vil sikre at de to separatorenheter orienteres rotasjonsmessig nktig ved sammenpasning Hydrokarbonstrømningsrøret 231 den høyre separator og hydrokarbonstrømmngsrøret 23' i den venstre separator er forbundet med henholdsvis rørbøy 25 og 25<*> De mot hverandre vendende ender av rørbøyene 25 og 25<*> befinner seg midt i forbmdelseskammeret 24,24', som vist i tverrsnittet på figur 5b langs C-C. Rørbøyen 25 strekker seg et lite stykke mn i forbmdelseskammeret 24', slik at rørbøyene 25 og 25' overlapper hverandre Rørbøyen 25 har i tillegg en større diameter enn rørbøyen 25', slik at rørbøyene 25 og 25' passer sammen i en tett, konsentrisk hann-/hunnkophng As can be seen in Figure 5 a, which actually shows the same as the left side of Figure 2c, the water flow pipe 211 is the right separator and the hot flow pipe 21' in the left separator is connected to connection chambers 24 and 24' respectively. The connection chambers have the same inner and outer diameter as the separators, and is in reality an integral part of the respective separator walls 9,10 The two connecting chambers 24 and 24' are connected to each other by means of an external sleeve 35 with right and left threads that engage with corresponding threads on the outside of the walls 9,10,9', 10' The connecting chambers 24 and 24' are thus pulled together by turning the sleeve 35. A wedge device (not shown) will ensure that the two separator units are oriented rotationally correctly when matching the hydrocarbon flow pipe 231 the right separator and the hydrocarbon flow pipe 23' in the the left separator is connected to pipe bends 25 and 25<*>, respectively. The opposite ends of pipe bends 25 and 25<*> are located in the middle of the compression chamber 24, 24', as shown in the cross-section in Figure 5b along C-C. The pipe bend 25 extends a small distance m in the compression chamber 24', so that the pipe bends 25 and 25' overlap each other. -/female purchase
Et hvilket som helst antall separatorer ifølge den foreliggende oppfinnelse kan forbindes med hverandre som vist Dermed kan separatorene separere brønnfluider fra ulike soner av brønnen Varmstrørnningsrørene og hydrokarbonstermningsrørene vil løpe kontinuerlig gjennom de med hverandre forbundne separatorer, noe som vil bidra til fasenes strømning gjennom å tilføre fluid gjennom henholdsvis overgangsrør 22 og 26 På denne måten kan et hvilket som helst antall separatorer koples fysisk sammen etter hverandre, samtidig som de driftsmessig er parallellkoplet Any number of separators according to the present invention can be connected to each other as shown. Thus, the separators can separate well fluids from different zones of the well. The hot flow tubes and hydrocarbon termination tubes will run continuously through the interconnected separators, which will contribute to the flow of the phases by supplying fluid through transition pipes 22 and 26, respectively. In this way, any number of separators can be physically connected one after the other, at the same time that they are operationally connected in parallel
Separatorhuset er et lukket kammer Innløpene ligger i topp og bunn langs en vertikal hnje Denne orientering gjør det mulig for forseparerte hydrokarboner å strømme inn i separatorkammeret gjennom den øvre mnløpsåpmng 13 og forseparert vann å strømme inn i separatorkammeret gjennom den nedre mnløpsåpmng 14 Separatoren må være utstyrt med en on entermgsanordning for å sikre at hydrokarboninnløpet befinner seg i toppen og vanninnløpet i bunnen The separator housing is a closed chamber The inlets are located at the top and bottom along a vertical bend This orientation enables pre-separated hydrocarbons to flow into the separator chamber through the upper inlet opening 13 and pre-separated water to flow into the separator chamber through the lower inlet opening 14 The separator must be equipped with an on entermg device to ensure that the hydrocarbon inlet is at the top and the water inlet at the bottom
For å kunne bruke en separator ifølge oppfinnelsen i en horisontal del av brønnen, vil innløpsåprungen kunne plasseres i én ende av separatoren og utløpsåpmngene i den motsatte ende av separatoren Anordningen ville innebære en medstrøms ordning av fasene, i motsetning til en motstrøms ordning In order to be able to use a separator according to the invention in a horizontal part of the well, the inlet opening could be placed at one end of the separator and the outlet openings at the opposite end of the separator. The device would involve a co-flow arrangement of the phases, as opposed to a counter-flow arrangement
For å gjøre separatoren praktisk å installere og sikre enkel håndtering på boredekket, karakteriseres konstruksjonen fortrinnsvis av følgende To make the separator practical to install and ensure easy handling on the drill deck, the construction is preferably characterized by the following
• Hver separatorcelle (CS-celle) lages i en standard størrelse og utførelse (slik at totalkapasiteten vil være summen av enhetene) • Konstruert for å passe sammen med de mest vanlige av standard fonngsrørdiametere • Maksimal lengde skal holdes innenfor de maksimale mål som er praktiske å håndtere (12 - 14 m) • Det skal brukes kophngstyper som sikrer at CS-cellene koples sammen med samme rotasjonsonentenng, fortrinnsvis tippunion ved hver separatorseksjon, • Each separator cell (CS cell) is made in a standard size and design (so that the total capacity will be the sum of the units) • Engineered to fit the most common of standard funding pipe diameters • The maximum length must be kept within the maximum dimensions that are practical to handle (12 - 14 m) • Connection types must be used which ensure that the CS cells are connected together with the same rotation unit, preferably tip union at each separator section,
rotasjonsorientenng av hver seksjon ved hjelp av en kileanordmng rotational orientation of each section using a wedge device
• En anordning for å orientere enheten i borehullet på en slik måte at oljeinnløpet fremkommer i toppen og vanninnløpet i bunnen, fortrinnsvis pakning med kile og CS-celle med onentenngsshsse • A device for orienting the unit in the borehole in such a way that the oil inlet appears at the top and the water inlet at the bottom, preferably packing with wedge and CS cell with onentnngshse
Robust og enkel konstruksjon etter vanlige standarder for boreutstyr Énledersystem for dataoverføring for overvåkning og styring Kjedekophng av ventiler og følere ved hjelp av forbindelsesledninger fra én enhet hl den neste Robust and simple construction according to common standards for drilling equipment One-wire system for data transmission for monitoring and control Chain connection of valves and sensors using connecting cables from one unit to the next
Claims (17)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NO20020344A NO316108B1 (en) | 2002-01-22 | 2002-01-22 | Devices and methods for downhole separation |
PCT/NO2003/000018 WO2003062597A1 (en) | 2002-01-22 | 2003-01-21 | Device and method for counter-current separation of well fluids |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NO20020344A NO316108B1 (en) | 2002-01-22 | 2002-01-22 | Devices and methods for downhole separation |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO20020344D0 NO20020344D0 (en) | 2002-01-22 |
NO20020344L NO20020344L (en) | 2003-07-23 |
NO316108B1 true NO316108B1 (en) | 2003-12-15 |
Family
ID=19913247
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO20020344A NO316108B1 (en) | 2002-01-22 | 2002-01-22 | Devices and methods for downhole separation |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
NO (1) | NO316108B1 (en) |
WO (1) | WO2003062597A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3781783A4 (en) * | 2018-04-20 | 2022-01-19 | Seabed Separation AS | Method for control of an inner tube of an inclined tubular oil and water separator |
Families Citing this family (34)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20050087336A1 (en) | 2003-10-24 | 2005-04-28 | Surjaatmadja Jim B. | Orbital downhole separator |
US7429332B2 (en) | 2004-06-30 | 2008-09-30 | Halliburton Energy Services, Inc. | Separating constituents of a fluid mixture |
US7370701B2 (en) | 2004-06-30 | 2008-05-13 | Halliburton Energy Services, Inc. | Wellbore completion design to naturally separate water and solids from oil and gas |
US7462274B2 (en) | 2004-07-01 | 2008-12-09 | Halliburton Energy Services, Inc. | Fluid separator with smart surface |
US7823635B2 (en) | 2004-08-23 | 2010-11-02 | Halliburton Energy Services, Inc. | Downhole oil and water separator and method |
US8235128B2 (en) | 2009-08-18 | 2012-08-07 | Halliburton Energy Services, Inc. | Flow path control based on fluid characteristics to thereby variably resist flow in a subterranean well |
US8276669B2 (en) | 2010-06-02 | 2012-10-02 | Halliburton Energy Services, Inc. | Variable flow resistance system with circulation inducing structure therein to variably resist flow in a subterranean well |
US9109423B2 (en) | 2009-08-18 | 2015-08-18 | Halliburton Energy Services, Inc. | Apparatus for autonomous downhole fluid selection with pathway dependent resistance system |
US8893804B2 (en) | 2009-08-18 | 2014-11-25 | Halliburton Energy Services, Inc. | Alternating flow resistance increases and decreases for propagating pressure pulses in a subterranean well |
US8291976B2 (en) | 2009-12-10 | 2012-10-23 | Halliburton Energy Services, Inc. | Fluid flow control device |
US8708050B2 (en) | 2010-04-29 | 2014-04-29 | Halliburton Energy Services, Inc. | Method and apparatus for controlling fluid flow using movable flow diverter assembly |
US8261839B2 (en) | 2010-06-02 | 2012-09-11 | Halliburton Energy Services, Inc. | Variable flow resistance system for use in a subterranean well |
US8356668B2 (en) | 2010-08-27 | 2013-01-22 | Halliburton Energy Services, Inc. | Variable flow restrictor for use in a subterranean well |
US8950502B2 (en) | 2010-09-10 | 2015-02-10 | Halliburton Energy Services, Inc. | Series configured variable flow restrictors for use in a subterranean well |
US8430130B2 (en) | 2010-09-10 | 2013-04-30 | Halliburton Energy Services, Inc. | Series configured variable flow restrictors for use in a subterranean well |
US8851180B2 (en) | 2010-09-14 | 2014-10-07 | Halliburton Energy Services, Inc. | Self-releasing plug for use in a subterranean well |
US8418725B2 (en) | 2010-12-31 | 2013-04-16 | Halliburton Energy Services, Inc. | Fluidic oscillators for use with a subterranean well |
US8733401B2 (en) | 2010-12-31 | 2014-05-27 | Halliburton Energy Services, Inc. | Cone and plate fluidic oscillator inserts for use with a subterranean well |
US8646483B2 (en) | 2010-12-31 | 2014-02-11 | Halliburton Energy Services, Inc. | Cross-flow fluidic oscillators for use with a subterranean well |
AU2012240325B2 (en) | 2011-04-08 | 2016-11-10 | Halliburton Energy Services, Inc. | Method and apparatus for controlling fluid flow in an autonomous valve using a sticky switch |
US8678035B2 (en) | 2011-04-11 | 2014-03-25 | Halliburton Energy Services, Inc. | Selectively variable flow restrictor for use in a subterranean well |
US8844651B2 (en) | 2011-07-21 | 2014-09-30 | Halliburton Energy Services, Inc. | Three dimensional fluidic jet control |
US8863835B2 (en) | 2011-08-23 | 2014-10-21 | Halliburton Energy Services, Inc. | Variable frequency fluid oscillators for use with a subterranean well |
US8955585B2 (en) | 2011-09-27 | 2015-02-17 | Halliburton Energy Services, Inc. | Forming inclusions in selected azimuthal orientations from a casing section |
CA2848963C (en) | 2011-10-31 | 2015-06-02 | Halliburton Energy Services, Inc | Autonomous fluid control device having a movable valve plate for downhole fluid selection |
SG2014010037A (en) | 2011-10-31 | 2014-05-29 | Halliburton Energy Services Inc | Autonomous fluid control device having a reciprocating valve for downhole fluid selection |
US8739880B2 (en) | 2011-11-07 | 2014-06-03 | Halliburton Energy Services, P.C. | Fluid discrimination for use with a subterranean well |
US9506320B2 (en) | 2011-11-07 | 2016-11-29 | Halliburton Energy Services, Inc. | Variable flow resistance for use with a subterranean well |
US8684094B2 (en) | 2011-11-14 | 2014-04-01 | Halliburton Energy Services, Inc. | Preventing flow of undesired fluid through a variable flow resistance system in a well |
US9404349B2 (en) | 2012-10-22 | 2016-08-02 | Halliburton Energy Services, Inc. | Autonomous fluid control system having a fluid diode |
US9695654B2 (en) | 2012-12-03 | 2017-07-04 | Halliburton Energy Services, Inc. | Wellhead flowback control system and method |
US9127526B2 (en) | 2012-12-03 | 2015-09-08 | Halliburton Energy Services, Inc. | Fast pressure protection system and method |
WO2014152585A1 (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-25 | Schlumberger Canada Limited | Multi-stage downhole oil-water separator |
US10583373B2 (en) * | 2016-12-06 | 2020-03-10 | Fluidsep As | Method and device for separation of liquids and gas with use of inclined and rounded holes or channels in the wall of a pipe |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5443120A (en) * | 1994-08-25 | 1995-08-22 | Mobil Oil Corporation | Method for improving productivity of a well |
US5989415A (en) * | 1997-01-15 | 1999-11-23 | Hirs; Gene | Oil seperator |
NO311814B1 (en) * | 2000-02-23 | 2002-01-28 | Abb Research Ltd | Device and method for oil recovery |
NO20003291D0 (en) * | 2000-06-22 | 2000-06-22 | Norske Stats Oljeselskap | separator |
-
2002
- 2002-01-22 NO NO20020344A patent/NO316108B1/en not_active IP Right Cessation
-
2003
- 2003-01-21 WO PCT/NO2003/000018 patent/WO2003062597A1/en not_active Application Discontinuation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3781783A4 (en) * | 2018-04-20 | 2022-01-19 | Seabed Separation AS | Method for control of an inner tube of an inclined tubular oil and water separator |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2003062597A1 (en) | 2003-07-31 |
NO20020344L (en) | 2003-07-23 |
NO20020344D0 (en) | 2002-01-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
NO316108B1 (en) | Devices and methods for downhole separation | |
RU2622056C1 (en) | Multiphase separation system | |
NO313895B1 (en) | Apparatus and method for limiting the flow of formation water into a well | |
NO321386B1 (en) | A method and apparatus for separating a fluid comprising several fluid components, preferably separating a source fluid in conjunction with a hydrocarbon / water production rudder | |
NO314701B1 (en) | Flow control device for throttling of flowing fluids in a well | |
NO312481B1 (en) | Methods for extracting hydrocarbons from underground formations | |
NO311814B1 (en) | Device and method for oil recovery | |
NO178775B (en) | Apparatus for the production of hydrocarbons | |
NO334712B1 (en) | Subsea Process Unit | |
US20240295169A1 (en) | Downhole separator | |
CA2412931C (en) | Apparatus and method for downhole fluid separation | |
Sharma et al. | Experimental evaluation of a prototype centrifugal packer-type downhole separator | |
NO152145B (en) | TOOL FOR GRILL PACKING OF BURNER | |
US4131161A (en) | Recovery of dry steam from geothermal brine | |
CA2393406C (en) | System for producing de-watered oil | |
NO319807B1 (en) | Gravity separator device for downhole separation of source fluids, and method for downhole gravity separation of source fluids. | |
NO20120275A1 (en) | Procedure for zone isolation in an underground well | |
US7017663B2 (en) | System for producing de-watered oil | |
US20060054327A1 (en) | System for neutralizing the formation of slugs in a riser | |
Simpson | Vortex flow technology finding new applications | |
RU2483211C1 (en) | Plant for borehole separation of water-gas-oil mixture from water | |
US7543649B2 (en) | Method of collecting crude oil and crude oil collection header apparatus | |
RU2688706C1 (en) | Device for arrangement of cluster discharge and recycling of formation water | |
US7568527B2 (en) | Method of collecting crude oil and crude oil collection header apparatus | |
PAVLYCHENKO et al. | DESIGNING FILTERS FOR WATER WELLS |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Lapsed by not paying the annual fees |