NO319620B1

NO319620B1 - Device and method for selectively being able to shut off a portion of a well

Info

Publication number: NO319620B1
Application number: NO20030739A
Authority: NO
Inventors: Rune Freyer
Original assignee: Rune Freyer
Priority date: 2003-02-17
Filing date: 2003-02-17
Publication date: 2005-09-05
Also published as: WO2004072439A1; US20060231260A1; NO20030739L; NO20030739D0

Description

ANORDNING OG FREMGANGSMÅTE FOR VALGBART Å KUNNE STENGE AV ET PARTI AV EN BRØNN DEVICE AND METHOD FOR OPTIONALLY BEING ABLE TO SHUT OFF A LOT OF A WELL

Denne oppfinnelse vedrører en anordning for valgbart å kunne stenge innstrømningen fra et parti av en brønn. Nærmere bestemt dreier det seg om en anordning hvor legemer av en bestemt geometri og dimensjon anbringes i korresponderende åpninger i et brønnparti for å kunne stenge av brønnpartiet permanent eller over en tidsperiode idet åpningene er forsynt med en sperre som er innrette til å kunne forhindre at et korresponderende legeme kan forskyves ut av åpningen. Oppfinnelsen omfatter også en fremgangsmåte for anvendelse av anordningen . This invention relates to a device for selectively being able to shut off the inflow from a part of a well. More specifically, it concerns a device where bodies of a specific geometry and dimension are placed in corresponding openings in a well section in order to be able to shut off the well section permanently or over a period of time, as the openings are equipped with a barrier that is designed to prevent a the corresponding body can be displaced out of the opening. The invention also includes a method for using the device.

En brønn, for eksempel en petroleumsbrønn, er ofte utforet med et foringsrør hvor det gjennom brønnformasjonen forløpen-de f6ringsrørparti er perforert for å muliggjøre innstrømning av formasjonsfluid. Grunnet brønnformasjonens geologiske egenskaper og den aktuelle brønns utstrekning og plassering i brønnformasjonen, kan det være ønskelig for en kortere eller lengre periode å stenge av et eller flere brønnparti. Hensik-ten kan for eksempel være å tilskynde innstrømning av brønn-fluid fra de øvrige brønnpartier, eller for å redusere inn-strømning av vann eller gass. A well, for example a petroleum well, is often lined with a casing pipe where the casing section running through the well formation is perforated to enable the inflow of formation fluid. Due to the geological characteristics of the well formation and the extent and location of the relevant well in the well formation, it may be desirable to shut down one or more well sections for a shorter or longer period. The purpose may, for example, be to encourage the inflow of well fluid from the other well sections, or to reduce the inflow of water or gas.

Det er kjent å anvende overflatekontrollerte innstrøm-ningskontrollventiler. Disse har høy kostnad, og de har ofte dårlig driftssikkerhet. It is known to use surface-controlled inflow control valves. These have a high cost, and they often have poor operational reliability.

Det er også kjent å føre frem legemer til et brønnparti for å tette perforeringer mot innstrømning fra brønnen og ut gjennom perforeringene. Dokumentet GB 2167472A omhandler således en fremgangsmåte for å anbringe kuleformede tetningslegemer i perforeringer i en awiksbrønns ffiringsrør. Fremgangsmåten innebærer at tetningslegemer anbringes i perforeringer på innsiden av f6ringsrøret. Fremgangsmåten er ikke egnet til å stenge av fluidproduksjon fordi kulene ved strømning gjennom perforeringene i motsatt retning faller ut av perforeringene. Fremgangsmåten er beregnet til å begrense fluidinnstrømning i formasjonen ved eksempelvis stimuleringsoperasjoner. It is also known to advance bodies to a part of a well to seal perforations against inflow from the well and out through the perforations. The document GB 2167472A thus deals with a method for placing spherical sealing bodies in perforations in an awiks well casing pipe. The procedure entails that sealing bodies are placed in perforations on the inside of the guide tube. The method is not suitable for shutting down fluid production because the balls fall out of the perforations when flowing through the perforations in the opposite direction. The procedure is intended to limit fluid inflow into the formation during, for example, stimulation operations.

US patent 4047566 beskriver en anordning for valgfritt å kunne stenge en av flere nedihullsventiler ved hjelp av et legeme med korresponderende størrelse. Dokumentet gir ingen an-visning om at legemet kan holdes tilbake i ventilen ved trykk i motsatt retning. US patent 4047566 describes a device for optionally being able to close one of several downhole valves by means of a body of corresponding size. The document gives no indication that the body can be held back in the valve by pressure in the opposite direction.

Oppfinnelsen har til formål å avhjelpe ulempene ved kjent teknikk. The purpose of the invention is to remedy the disadvantages of known technology.

Formålet oppnås i henhold til oppfinnelsen ved de trekk som er angitt i nedenstående beskrivelse og i de etterfølgende patentkrav. The purpose is achieved according to the invention by the features indicated in the description below and in the subsequent patent claims.

I et rørløp, heretter betegnet produksjonsrør, er det anordnet i det minste én mottaker med en gjennomgående åpning hvor mottakeren er innrettet til tettende å kunne fange og å fast-holde et fra overflaten fortrinnsvis i et bærefluid innstrøm-mende tetningslegeme med en til åpningen korresponderende In a pipe run, hereafter referred to as a production pipe, there is arranged at least one receiver with a through opening, where the receiver is arranged to seal and to be able to catch and hold a sealing body flowing in from the surface, preferably in a carrier fluid, with a corresponding to the opening

geometri og dimensjon. geometry and dimension.

Mottakeren kan for eksempel være anordnet mellom brønnpar-tier. Ved anvendelse av flere mottakere i en brønn hvor hver mottaker er utformet til bare å kunne fange et tetningslegeme som har en korresponderende geometri og dimensjon, er det mulig å velge hvilket parti av brønnen som skal stenges. The receiver can, for example, be arranged between well sections. When using several receivers in a well where each receiver is designed to only be able to capture a sealing body that has a corresponding geometry and dimension, it is possible to choose which part of the well is to be closed.

Dersom brønnen skal stenges for eksempel ved den andre mottaker regnet fra overflaten, velges et tetningslegeme som kan passere gjennom den første mottaker, og som komplementært passer i den andre mottaker. If the well is to be closed, for example, at the second receiver counted from the surface, a sealing body is selected which can pass through the first receiver, and which complementarily fits into the second receiver.

En mottaker ifølge oppfinnelsen er forsynt med en sperre som er innrettet til å kunne forhindre at det fangede tetningslegemet kan forskyves ut av mottakeren når det skal produseres fra brønnen. A receiver according to the invention is provided with a latch which is designed to prevent the trapped sealing body from being displaced out of the receiver when it is to be produced from the well.

I en alternativ utførelsesform er det mellom brønnformasjonen og produksjonsrøret anordnet i det minste ett gjennornstrøm-ningskammer. Gjennornstrømningskammeret kommuniserer med brønnformasjonen via minst én kammeråpning, eventuelt via et sandfilter og/eller andre fluidgjennomstrømmende anordninger. Gjennornstrømningskammeret kommuniserer med produksjonsrøret via minst én pluggbar åpning og eventuelt via andre fluid-gjennomstrømmende anordninger. In an alternative embodiment, at least one reflow chamber is arranged between the well formation and the production pipe. The recirculating flow chamber communicates with the well formation via at least one chamber opening, possibly via a sand filter and/or other fluid-flowing devices. The reflow chamber communicates with the production pipe via at least one pluggable opening and optionally via other fluid-flowing devices.

Gjennornstrømningskammeret er ved hjelp av den pluggbare åpnings utforming innrettet til bare å kunne motta tetningslegemer som er tildelt en i forhold til den pluggbare åpning korresponderende geometri og dimensjon samt mindre tetningslegemer. Andre tetningslegemer vil ikke kunne strømme inn i gjennomstrømningskammeret. Den pluggbare åpnings utforming kan dessuten være utformet slik at tetningslegemer av en bestemt dimensjon eller et bestemt dimensjonsområde bare kan strømme inn i gjennomstrømningskammeret, men ikke tilbake gjennom den pluggbare åpning. With the help of the design of the pluggable opening, the recirculating flow chamber is designed to only be able to receive sealing bodies that are assigned a corresponding geometry and dimension in relation to the pluggable opening, as well as smaller sealing bodies. Other sealing bodies will not be able to flow into the flow chamber. The design of the pluggable opening can also be designed so that sealing bodies of a specific dimension or a specific dimension range can only flow into the flow chamber, but not back through the pluggable opening.

Ved at et tetningslegeme strømmer videre og legger seg over og stenger for kammeråpningen( forhindres ytterligere innstrømning av tetningslegemer og bærefluid gjennom den pluggbare åpning og inn i gjennomstrømningskammeret. By the fact that a sealing body flows on and lays over and closes the chamber opening (further inflow of sealing bodies and carrier fluid through the pluggable opening and into the flow chamber is prevented.

Når tetningslegemer bringes til å strømme inn i produksjons-røret fra overflaten, strømmer tetningslegemer av passende geometri og som har en dimensjon som er lik eller mindre enn den pluggbare åpning, inn i gjennomstrømningskammeret. Tetningslegemer som ikke kan strømme gjennom den pluggbare åpning, vil kunne legge seg over og tette den pluggbare åpning. When packing bodies are caused to flow into the production pipe from the surface, packing bodies of suitable geometry and having a dimension equal to or smaller than the pluggable orifice flow into the flow chamber. Sealing bodies that cannot flow through the pluggable opening will be able to lay over and seal the pluggable opening.

Ved å forsyne gjennomstrømningskammer i ulike parti av brøn-nen med en pluggbar åpning av ulik dimensjon og eventuelt u-lik geometri, kan det ved å forsyne brønnen med en bestemt art av tetningslegemer bestemmes hvilket eller hvilke gjen-nomstrømningskammer som skal tilføres tetningslegemer. By supplying flow-through chambers in different parts of the well with a pluggable opening of different dimensions and possibly different geometry, by supplying the well with a specific type of sealing bodies, it can be determined which flow-through chamber or chambers are to be supplied with sealing bodies.

Når innstrømningen av tetningslegemer i brønnen stanses og brønnfluid deretter via gjennomstrømningskammeret kan•strømme fra brønnformasjonen og inn i produksjonsrøret, kan tetningslegemer av en mindre dimensjon strømme tilbake til pro-duks jonsrøret fra gjennomstrømningskammeret via den pluggbare åpning, mens andre tetningslegemer som befinner seg i gjen-nomstrømningskammeret, blir værende og vil kunne tette den pluggbare åpning og derved forhindre at brønnfluid strømmer inn i produksjonsrøret. When the inflow of sealing bodies into the well is stopped and well fluid can then flow via the flow-through chamber from the well formation into the production pipe, sealing bodies of a smaller dimension can flow back to the production pipe from the flow-through chamber via the pluggable opening, while other sealing bodies located in the - the recirculation chamber, remains and will be able to seal the pluggable opening and thereby prevent well fluid from flowing into the production pipe.

Tetningslegemene kan være fremstilt av et materiale som løses opp over tid for eksempel grunnet korrosjon eller annen kje-misk eller termisk nedbryting. Tetningslegemene kan være opp-løsbare ved hjelp av bestemte fluider så som syre eller ba-ser, eller de kan være av en permanent art. Tidsavgrenset stengning kan det være aktuelt å anvende for eksempel under utprøvning av hvilke gjennornstrømningskammer som skal stenges . The sealing bodies can be made of a material that dissolves over time, for example due to corrosion or other chemical or thermal breakdown. The sealing bodies can be dissolvable using specific fluids such as acid or bases, or they can be of a permanent nature. Time-limited closure may be appropriate to use, for example, during testing of which recirculation chambers are to be closed.

Anordningen er like velegnet for så vel forede som uforede brønner. The device is equally suitable for both lined and unlined wells.

I det etterfølgende beskrives et ikke-begrensende eksempel på en foretrukket utførelsesform og fremgangsmåte som er anskue-liggjort på medfølgende tegninger, hvor: Fig. 1 viser et i en brønnformasjon anbrakt produksjonsrør som er forsynt med to mottakere og hvor et tetningslegeme strømmer inn i brønnen; Fig. 2 viser det samme som i fig, 1, men her er tetningslegemet fanget i en mottaker; Fig. 3 viser et produksjonsrør som er forsynt med to gjen-noms trømningskammer og er anbrakt i en brønnformasjon,■ Fig. 4 viser i større målestokk anordningen i fig. 3 hvor et tetningslegeme er på vei inn til gjennomstrømningskammeret; Fig. 5 viser et tetningslegeme som er for stort til å strømme inn i gjennomstrømningskammeret; og Fig. 6 viser et tetningslegeme som er for stort til å kunne strømme ut av gjennomstrømningskammerets første åpning. In what follows, a non-limiting example of a preferred embodiment and method is described which is visualized in the accompanying drawings, where: Fig. 1 shows a production pipe placed in a well formation which is provided with two receivers and where a sealing body flows into the well ; Fig. 2 shows the same as in Fig. 1, but here the sealing body is caught in a receiver; Fig. 3 shows a production pipe which is provided with two through-flow chambers and is placed in a well formation, ■ Fig. 4 shows on a larger scale the device in fig. 3 where a sealing body is on its way into the flow chamber; Fig. 5 shows a sealing body that is too large to flow into the flow chamber; and Fig. 6 shows a sealing body which is too large to be able to flow out of the first opening of the flow chamber.

På tegningene betegner henvisningstallet 1 en mottaker som er anbrakt i et produksjonsrør 2 og som er innrettet til å kunne fange et tetningslegeme 4 av korresponderende geometri og dimensjon. Produksjonsrøret befinner seg i en brønnformasjon 6, idet brønnformasjonens 6 partier kan være adskilt ved at en pakning 8 er satt i ringrommet 10 mellom produksjonsrøret 2 og brønnformasjonen 6. Mottakeren 1 er utformet med en ansats 12 som er innrettet til å kunne forhindre at tetningslegemer In the drawings, the reference number 1 denotes a receiver which is placed in a production pipe 2 and which is arranged to be able to capture a sealing body 4 of corresponding geometry and dimension. The production pipe is located in a well formation 6, as the parts of the well formation 6 can be separated by a gasket 8 being placed in the annulus 10 between the production pipe 2 and the well formation 6. The receiver 1 is designed with a shoulder 12 which is designed to be able to prevent sealing bodies from

4 som har en til mottakeren 1 korresponderende geometri og 4 which has a geometry corresponding to the receiver 1 and

dimensjon, kan strømme gjennom mottakeren 1. dimension, can flow through receiver 1.

Det kan med fordel anbringes flere mottakere 1 langs produk-sjonsrøret 2 i en brønnformasjon. Mottakerne 1 er utformet Several receivers 1 can advantageously be placed along the production pipe 2 in a well formation. The receivers 1 are designed

med fra overflaten avtakende gjennomstrømningsdimensjon hvor den mottaker 1 som befinner seg nærmest overflaten har størst gjennomstrømningsdimensjon, mens den mottaker 1 som befinner seg lengst borte fra overflaten har minst gjennomstrømnings-dimens jon. with a flow-through dimension decreasing from the surface, where the receiver 1 which is located closest to the surface has the largest flow-through dimension, while the receiver 1 which is located furthest from the surface has the smallest flow-through dimension.

Mottakeren 1 er forsynt med en sperre 14, idet sperren 14 kan være utformet for eksempel i et elastisk materiale eller som en fjærende mekanisme ifølge i og for seg kjent teknikk. Sperren 14 er utformet slik at et tetningslegeme 4 som har en til den aktuelle mottaker 1 korresponderende geometri og dimensjon vil kunne forskyves gjennom sperren 14 i en retning, men ikke i motsatt retning. Mindre tetningslegemer kan passere gjennom sperren i begge retninger. The receiver 1 is provided with a latch 14, the latch 14 can be designed, for example, in an elastic material or as a resilient mechanism according to per se known technology. The barrier 14 is designed so that a sealing body 4 which has a geometry and dimension corresponding to the receiver 1 in question can be displaced through the barrier 14 in one direction, but not in the opposite direction. Smaller sealing bodies can pass through the barrier in both directions.

Ved å sende et tetningslegeme 4 av en bestemt geometri og dimensjon inn i produksjonsrøret 2 kan det velges hvilken mottaker 1 som skal stenges, se fig. 1 og 2. By sending a sealing body 4 of a specific geometry and dimension into the production pipe 2, it is possible to choose which receiver 1 is to be closed, see fig. 1 and 2.

Når brønnfluid strømmer inn i produksjonsrøret- 2, er tetningslegemet 4 forhindret av sperren 14 fra å strømme tilbake til overflaten. Mottakeren 1 sammen med tetningslegemet 4 og sperren 14 utgjør således en tettende anordning i produk-sjonsrøret 2. 1 en alternativ utførelsesform er minst et gjennomstrøm-ningskammer 20 tettende forbundet til produksjonsrøret 2 og anbrakt i brønnformasjonen 6, se fig. 3. Brønnformasjonens 6 partier kan slik det er beskrevet ovenfor være atskilt ved at en pakning 8 er satt i ringrommet 10 mellom produksjonsrøret 2 og brønnformasjonen 6. When well fluid flows into the production pipe-2, the sealing body 4 is prevented by the barrier 14 from flowing back to the surface. The receiver 1 together with the sealing body 4 and the barrier 14 thus constitute a sealing device in the production pipe 2. In an alternative embodiment, at least one flow-through chamber 20 is sealingly connected to the production pipe 2 and placed in the well formation 6, see fig. 3. As described above, the 6 parts of the well formation can be separated by a gasket 8 being placed in the annulus 10 between the production pipe 2 and the well formation 6.

Gjennomstrømningskammeret 20 er i sitt veggparti 22 forsynt med en kammeråpning 24 som er innrettet til å forbinde gjen-norns tr ømningskammerets 20 hulrom 26 med brønnformasjonen 6. En pluggbar åpning 28 forløper gjennom produksjonsrørets 2 rørvegg 30 og er innrettet til å forbinde hulrommet 26 med produksjonsrøret 2. The flow-through chamber 20 is provided in its wall section 22 with a chamber opening 24 which is arranged to connect the cavity 26 of the reflow chamber 20 with the well formation 6. A pluggable opening 28 extends through the pipe wall 30 of the production pipe 2 and is arranged to connect the cavity 26 with the production pipe 2.

Ved å forsyne et gjennomstrømningskammer 2 0 eller grupper av gjennomstrømningskammer 20 med en pluggbar åpning 28 av ulik geometri og/eller dimensjon, kan det velges hvilken eller hvilke gjennomstrømningskammer 2 0 som skal avstenges ved å forsyne det aktuelle gjennomstrømningskammer 20 med tetningslegemer 32 av korresponderende geometri og dimensjon. By providing a flow-through chamber 20 or groups of flow-through chambers 20 with a pluggable opening 28 of different geometry and/or dimensions, it is possible to choose which flow-through chamber or chambers 20 are to be shut off by supplying the relevant flow-through chamber 20 with sealing bodies 32 of corresponding geometry and dimension.

Kammeråpningen 24 er dimensjonert slik at tetningslegemer 32 av aktuell dimensjon ikke kan strømme gjennom kammeråpningen 24. The chamber opening 24 is dimensioned so that sealing bodies 32 of the relevant dimension cannot flow through the chamber opening 24.

Den pluggbare åpning 28 er forsynt med en tilbakeløpssperre 34, hvor tilbakeløpssperren 34 kan være utformet for eksempel i et elastisk materiale eller som en fjærende mekanisme iføl-ge i og for seg kjent teknikk. The pluggable opening 28 is provided with a backflow preventer 34, where the backflow preventer 34 can be designed, for example, in an elastic material or as a springy mechanism according to per se known technology.

Når et tetningslegeme 32, her i form av en kule, strømmer sammen med et bærefluid gjennom produksjonsrøret 2, vil kulen 32 søke å følge fluidet ut av produksjonsrøret 2 via den pluggbare åpning 28, hulrommet 26 og kammeråpningen 24, til brønnformasjonen 6. When a sealing body 32, here in the form of a ball, flows together with a carrier fluid through the production pipe 2, the ball 32 will seek to follow the fluid out of the production pipe 2 via the pluggable opening 28, the cavity 26 and the chamber opening 24, to the well formation 6.

Kuler 32 som er mindre enn den pluggbare åpnings 28 diameter vil kunne strømme inn gjennom den pluggbare åpning 28 og til-bakeløpssperren 34 til hulrommet 26, se fig. 4, mens større kuler 32 ikke vil kunne komme inn i den pluggbare åpning 28, se fig. 5. Balls 32 which are smaller than the diameter of the pluggable opening 28 will be able to flow in through the pluggable opening 28 and the non-return valve 34 to the cavity 26, see fig. 4, while larger balls 32 will not be able to enter the pluggable opening 28, see fig. 5.

Ved strømming fra hulrommet 26 og til produksjonsrøret 2 kan mindre kuler 32 strømme tilbake gjennom tilbakeløpssperren 34 og den pluggbare åpning 28. Kuler 32 som har en slik størrel-se at de har inn i hulrommet 26 gjennom den pluggbare åpning 28 og tilbakeløpssperren 34 grunnet tilbakeløpssperrens 34 konstruksjon, stanses ved retur av tilbakeløpssperren 34 og tetter derved den pluggbare åpning 28, se fig. 6. When flowing from the cavity 26 and to the production pipe 2, smaller balls 32 can flow back through the non-return valve 34 and the pluggable opening 28. Balls 32 which have such a size that they have entered the cavity 26 through the pluggable opening 28 and the non-return valve 34 due to the non-return valve 34 construction, is stopped by the return of the non-return valve 34 and thereby seals the pluggable opening 28, see fig. 6.

Kuler 32 som befinner seg i hulrommet 26 kan under innstrøm-ning av bærefluid fra produksjonsrøret 2 legge seg tettende over kammeråpningen 24 og derved stanse ytterligere innstrøm-ming av bærefluid til hulrommet 26. Balls 32 located in the cavity 26 can, during the inflow of carrier fluid from the production pipe 2, seal themselves over the chamber opening 24 and thereby stop further inflow of carrier fluid into the cavity 26.

Ved å anvende oppløsbare tetningslegemer 4, 32 kan tet-nings legemenes 4, 32 stengende funksjon tidsstyres eller sty-res ved hjelp av injeksjon av oppløsende væsker. Det er således ved hjelp av anordningen ifølge oppfinnelsen mulig å styre så vel hvilke mottakere 1 eller gjennomstrømningskamre 2 0 som skal stenges og hvor lenge de skal være stengt. By using dissolvable sealing bodies 4, 32, the closing function of the sealing bodies 4, 32 can be time controlled or controlled by means of injection of dissolving liquids. It is thus possible, with the aid of the device according to the invention, to control which receivers 1 or flow chambers 20 are to be closed and for how long they are to be closed.

Claims

1. Device for optionally being able to shut off a part of a well formation (6) where a pipe (2) is arranged which is provided with at least two receivers (1) or pluggable openings (28) where the receivers (1) or the pluggable openings (28) located in different parts of the well formation (6) have different dimensions and/or geometry, whereby the receivers {1) and the pluggable openings (28) are designed to be optionally closed by supplying the pipe ( 2) with a sealing body (4, 32) of corresponding dimension and/or geometry, characterized in that the receiver (1) or the pluggable opening (28) is provided with a latch (14, 34) where the latch (14, 34) is designed to be able to prevent that a sealing body (4, 32) corresponding to the receiver (1) or the opening (28) can be displaced out of the receiver (1) or the opening (28).

2. Device according to claim 1, characterized in that the seal between the pipe (2) and the well formation (6) is arranged with a flow chamber (20) where the flow chamber (20) is communicatively connected to the well formation (6) by means of a chamber opening (24) ) and to the pipe (2) by means of the pluggable opening (28), the flow-through chamber (20) being arranged to be able to receive at least one sealing body (32), where the sealing body (32) is arranged to be able to seal the chamber opening (24) and /or the pluggable opening (28).

3. Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the sealing body (4, 32) is made of a dissolvable material.

4. Procedure for optionally being able to shut off a part of a well formation (6) where a pipe (2) is arranged, and which is otherwise provided with a device according to one or more of the preceding claims, where the pipe ( 2) is provided with a sealing body (4, 32) with a dimension and/or geometry that corresponds to a receiver (1) or pluggable opening (28) to be closed, characterized in that the receiver (1) or the pluggable opening (28) is provided with a latch (14, 34) where the latch (14, 34) is arranged to be able to prevent that a sealing body (4, 32) corresponding to the receiver (1) or the opening (28) can be displaced out of the receiver (1) ) or the opening (28).