NO338887B1 - Kapillær injektor - Google Patents

Description

KRYSSREFERANSE TIL BESLEKTET SØKNAD

[0001 ] Denne søknaden krever prioritet fra GB Provisional Patent Application No GB0618001.2 med tittel "Fremgangsmåte" levert 13. september 2006 som inntas her ved referanse.

BAKGRUNN

[0002] Denne delen er ment å introdusere leseren for ulike aspekter ved teknikken som kan forbindes med ulike aspekter av den foreliggende oppfinnelsen som beskrives og/eller krever nedenfor. US 5,125,457 omhandler en elastisk tetning for en bueformet klaffventil. US 4,641,707 vedrører et brønnapparat.

[0003] Denne oppfinnelsen vedrører et system og en fremgangsmåte for å behandle en brønn, særlig en olje, gass eller vannbrønn. Hovedtrekkene av oppfinnelsen fremgår av de selvstendige patentkrav. Ytterligere trekk ved oppfinnelsen er angitt i de uselvstendige krav. Som kjent har olje og naturgass stor betydning for moderne økonomier og samfunn. For å tilfredsstille etterspørselen for slike naturressurser, investerer mange selskap betydelige mengder tid og penger i leting og utvinning av olje, naturgass og andre under-jordiske ressurser fra grunnen. Mer bestemt brukes bore- og produksjonsutstyr til å få tilgang til og hente ut den etterspurte ressursen så snart den er oppdaget under overflaten. Disse systemene kan være plassert på land eller offshore avhengig av lokaliteten til den etterspurte ressursen. Videre omfatter slike systemer vanligvis en brønnhodesammenstilling som ressursen hentes ut gjennom. Disse brønnhodesammenstillingene omfatter vanligvis et stort utvalg komponenter og/eller kanaler, så som et juletre (tre), ulike styre-ledninger, foringer, ventiler og lignende som styrer bore- og eller utvinnings-operasjonene.

[0004] De ulike styreledningene og andre komponentene i et produksjons- eller transportsystem benyttes til å frembringe en vei for hydraulisk styrefluid, kjemiske injeksjoner eller lignende som skal sendes gjennom brønnhode-sammenstillingen. For eksempel blir kjemikalier og gasser injisert i brønnen for å behandle skall, voks eller andre faktorer som tenderer mot å redusere verdien, kvaliteten etter kvantiteten av fluider som produseres av brønnen. Ulike injeksjonsmetoder kan imidlertid ha ulike anvendelser og grad av suksess. For eksempel passer visse systemer og fremgangsmåter for en bestemt type brønnhode eller de kan gi en begrenset for-bedring av utvinningsoperasjonen.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

[0005] Ulike trekk, aspekter og fordeler ved den foreliggende oppfinnelsen forstås bedre når den følgende detaljerte beskrivelsen leses med referanse til de vedføyde figurene hvor like tegn representerer like deler i alle figurene, og hvor:

[0006] FIG 1 er et snitt av en utførelsesform av et undervannstre i samsvar med den foreliggende teknikken,

[0007] FIG 2 er et snitt av en andre utførelsesform av undervannstreet i samsvar med den foreliggende teknikken,

[0008] FIG 3 er et snitt av en tredje utførelsesform av undervannstreet i samsvar med den foreliggende teknikken,

[0009] FIG 4 er et snitt av en fjerde utførelsesform av undervannstreet i samsvar med den foreliggende teknikken,

[0010] FIG 5 er et snitt av en femte utførelsesform av undervannstreet i samsvar med den foreliggende teknikken.

DETALJERT BESKRIVELSE AV BESTEMTE UTFØRELSESFORMER

[0011 ] En eller flere bestemte utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelsen vil bli beskrevet nedenfor. Disse beskrevne utførelsesformene er kun eksempler på den foreliggende oppfinnelsen. I et forsøk på å gi en konsis beskrivelse av disse eksemplene på utførelsesformer, er i tillegg ikke alle trekk ved en faktisk utførelse nødvendigvis beskrevet i spesifikasjonen. Det skal forstås at ved utvikling av enhver slik faktisk utførelse må, som i ethvert engineerings- eller konstruksjons-prosjekt, flere utførelsesspesifikke avgjørelser tas for å nå utviklerens spesifikke mål, så som samsvar med systemrelaterte eller forretnings-relaterte begrensninger som kan variere fra en utførelse til en annen. Det bør videre forstås at et slikt utviklings-arbeid kan være komplekst og tidkrevende, men ikke desto mindre være rutine-messig konstruksjon, fremstilling og tilvirking for fagfolk med kjennskap til denne beskrivelsen.

[0012] Ifølge den foreliggende oppfinnelsen er det tilveiebrakt en fremgangsmåte for å behandle en brønn, omfattende å injisere et kjemikalium inn i brønnen for å forbedre utvinning av produksjonsfluid fra brønnen, hvor brønnen har et brønnhode og et tre plassert over brønnhodet, og hvor kjemikaliet føres til området av brønnen som skal behandles ved hjelp av en kapillær kanal plassert i en produksjonsboring i brønnen, der en nedre ende av den kapillære kanalen ender i et utløp for fluidet nær området av brønnen som skal behandles, og hvor en øvre ende av den kapillære kanalen ender i en port for injeksjon av kjemikalier inn i den kapillære kanalen, og hvor porten ved den øvre enden av den kapillære kanalen er plassert over brønn-hodet.

[0013] I foretrukne utførelsesformer av oppfinnelsen er injeksjonsporten plassert på treet eller på en tretopp. I visse utførelsesformer av oppfinnelsen kan injeksjonsporten for kjemikalier som avslutter den øvre enden av den kapillære kanalen plasseres på en gren i treet, og typisk på en sidegren. I visse utførelses-former kan injeksjonsporten for kjemikalier plasseres på en strupeventil på treets sidegren. Et strupeventilhus spesifikt tilpasset for å motta injeksjonsporten for kjemikalier kan valgfritt tilveiebringes, og utgjør et annet aspekt av oppfinnelsen.

[0014] Oppfinnelsen tilveiebringer også en anordning for å behandle en brønn som omfatter en injeksjonsledning for kjemikalier, hvilken injeksjonsledning for kjemikalier omfatter en kapillær kanal som strekker seg fra brønnens produksjons-sone til brønnhodet, og hvor kjemikaliene injiseres gjennom en port plassert over brønnhodet.

[0015] Injeksjonsporten for kjemikalier kan omfatte en styreventil for å tillate injeksjon av kjemikalier inn i brønnen, men kan være tilpasset til å hindre at fluider passerer fra brønnen ut gjennom injeksjonsporten.

[0016] Det skal forstås at kjemikaliene kan være hvilke som helst egnede kjemikalier for å behandle brønnhull, for eksempel skallhindrende midler, voks-inhiberende midler, osv.

[0017] Brønnen er vanligvis en undervannsbrønn.

[0018] Det vises å til FIG 1, hvor en undervannsbrønn har et tre 1 plassert på et brønnhode 2. Treet 1 har en produksjonsboring 3 som er forbundet med et produksjonsrør. Produksjonsrøret er under treet 1, og strekker seg til formasjonen F for å føre produksjonsfluider tilbake til treet 1 for uthenting derfra. Produksjonsboringen 3 i treet 1 har en sidegren 4. Produksjonsfluider ledes ved hjelp av ventiler i produksjonsboringen 3 gjennom sidegrenen 4. En ventil V stenger den øvre enden av produksjonsboringen 3 av brønnen 1 under en tretopp 5. Sidegrenen 4 har en strupeventil 6 for å styre strømmen av produserte fluider gjennom utløpet av sidegrenen 4.

[0019] Produksjonsboringen 3 har en port 7 i en sidevegg som avslutter en kapillær kanal 8 som strekker seg fra porten 7 og formasjonen F. I visse utførelses-former er den kapillære kanalen 8 i det minste vesentlig eller helt laget av titan eller et annet passende materiale. Den kapillære kanalen 8 er ment til bruk med kjemikalier for å behandle brønnformasjonen F, og fører kjemikaliene mellom porten 7 og formasjonen F. Porten 7 kan valgfritt ha en ventil 7v for å styre trykket av kjemikalier som injiseres gjennom porten 7 og kanalen 8, og for å håndtere mottrykket utøvet av formasjonen F.

[0020] Ved bruk blir kjemikaliene injisert gjennom porten 7 inn i den kapillære kanalen 8, og kommer ut fra utløpet av den kapillære kanalen 8 i området av formasjonen F som skal behandles med kjemikaliene. Den kapillære kanalen 8 opptar minimal plass i produksjonsboringen 3, og påvirker ikke kapasiteten til produksjonsboringen 3 vesentlig, eller til produksjonsrøret den er koblet til, til å føre produksjonsfluidene fra formasjonen F til treet 1. Kjemikaliene som injiseres gjennom porten 7 og den kapillære kanalen 8 kan brukes til å behandle skall, voks, syre eller hvilke som helst andre uønskede kjemikalier i området ved formasjonen F eller i andre områder av brønnen som kan påvirke kvaliteten eller kvantiteten av produksjonsfluider som utvinnes fra brønnen. Andre typer kjemikalier kan tilføres av porten 7 og den kapillære kanalen 8. [0021 ] Porten 7 er plassert over brønnhodet 2 i området ved sideveggen av treet 1. I visse utførelsesformer tilsvarende FIG 1, kan porten 7 plasseres inne i produksjonsboringen 3. For eksempel kan den kapillære kanalen 8 avsluttes i en plugg plassert inne i produksjonsboringen 3, og en sidegren kan tilveiebringes i pluggen (og, valgfritt, den kapillære kanalen 8) for å muliggjøre injeksjon av kjemikaliene inn i pluggen, og derved inn i den kapillære kanalen 8.

[0022] Det vises nå til FIG 2, som viser et horisontalt undervannstre 1a, som tilsvarer treet vist i FIG 1, men som har et annet ventilarrangement for å styre strømmen av produksjonsfluider. Det horisontale treet 1a har typisk en eneste sideventil 4v, og et antall produksjonsboringsplugger 3p installert i produksjonsboringen 3 over sidegrenen 4 og under tretoppen 5. Konfigurasjonen av strupe ventilen 6, sidegrenen 4 og brønnhodet 2 er identisk med det som ble beskrevet for brønnen på FIG 1. Den kapillære kanalen i FIG 2 avsluttes i en plugg 7p som er plassert i produksjonsboringen 3 under sidegrenen 4, men over brønn-hodet 2. Pluggen 7p tilveiebringer som beskrevet over en aksial avslutning av den kapillære kanalen 8 inne i produksjonsboringen 3, og tilveiebringer en sideveis injeksjonsport 7 som strekker seg gjennom sideveggen i produksjonsboringen 3. Ved bruk blir kjemikaliene som injiseres i treet 1a injisert inn i port 7 og gjennom sideveggen til produksjonsboringen 3, og føres inn i den kapillære kanalen 8 ved pluggen 7p.

[0023] FIG 3 viser en annerledes utforming av en undersjøisk brønn som omfatter et system med en kapillær injeksjonskanal. Brønnen på FIG 3 er et typisk horisontalt tre10, med trepluggene 3p trukket ut, tretoppen 5 fjernet og et spesialisert tretoppadapter 15 installert for å muliggjøre injeksjon av kjemikalier inn i brønnen gjennom treet 10. Treet 10 er montert på brønnhodet 12, og har en produksjonsboring 13 forbundet med produksjonsrør som fører til formasjonen F som tidligere beskrevet. Produksjonsboringen 13 haren sidegren 14 med en sidegrensventil 14v, og en strupeventil 16 som tidligere beskrevet for å ta ut produksjonsfluider. Produksjonsboringen 13 er toppet av et tretoppadapter 15 i form av en sylindrisk kropp 15a med et par plugger 15p som stenger boringen i kroppen 15a, og en topp 15c som valgfritt kan fjernes for å gi tilgang til pluggene 15p og boringen 15b i kroppen 15, og til produksjonsboringen 13. Den sentrale boringen i kroppen 15a har en kanal gjennom sideveggen som fører til en port 17 for injeksjon av kjemikalier gjennom kanalen i sideveggen og inn i boringen 15b i kroppen 15a, som er koaksial med, og en forlengelse av, produksjonsboringen 13 i treet 10. I visse utførelsesformer er den kapillære kanalen i det minste vesentlig eller helt laget av titan eller et annet passende materiale. Den kapillære kanalen 18 strekker seg langs brønnen og avsluttes ved sin nedre ende inne i produksjonsboringen 13 i området av formasjonen F som skal behandles, typisk i området med perforert foring nær brønnens hæl.

[0024] Ved bruk av utførelsesformen vist i FIG 3, blir kjemikalier for behandling av brønnen injisert inn i porten 17, og ledes gjennom kanalen i sideveggen inn i boringen 15b i kroppen 15a. Deretter passerer de gjennom pluggen 18p og kapillær kanal 18 til området av formasjonen F som skal behandles. Produksjonsfluider utvinnes fra produksjonsboringen på vanlig måte, som er avstengt over sidegrenen 14 ved hjelp av pluggen 18p og ved nødplugger 15p.

[0025] Det vises nå til FIG 4, som illustrerer en tilsvarende anvendelse på en tradisjonell vertikal undersjøisk brønn tilsvarende den som er vist på FIG 1 med produksjonsboringsventilene V fjernet. Treet 20 på FIG 4 er plassert på et brønnhode 22, og har en produksjonsboring 23, en sidegren 24 en strupeventil 26 og en tretopp 15 tilsvarende tretoppen vist i FIG 3, men med ventiler 15v i stedet for plugger 15p. Treet 20 har en kapillær kanal 18 avsluttet i en plugg 18p inne i boringen 15b i kroppen 15a som tidligere beskrevet, men den kapillære kanalen 18 er typisk omgitt av et perforert sylindrisk rør 25 som lar strømmen av produksjonsfluid fra produksjonsboringen 23 inn i sidegrenen 24 for utvinning gå som normal, men som beskytter den kapillære kanalen 18 fra skade fra ventilene, som enten kan fjernes eller forbli på plass men holdt åpne av røret 25. Med utførelsesformen på FIG 4 blir kjemikalier so brukes til å behandle formasjonen F injisert gjennom porten 17, gjennom kanalen i sideveggen og inn i boringen 15b i kroppen 15a, og gjennom den kapillære kanalen 18 som tidligere beskrevet, mens produksjonsfluider blir oppsamlet fra produksjonsrøret inn i produksjonsboringen 23, hvorfra de kan strømme enten på utsiden eller innsiden av røret 25 og avledes inn i sidegrenen 24 for uthenting ved hjelp av pluggen 18p, med mulighet for stenging ved ventilene 15v og toppen 15c.

[0026] FIG 5 viser en ytterligere utførelsesform basert på et horisontalt undervannstre 20 tilsvarende det som vises i FIG 2. Treet 30 er sikret over et brønnhode 32, og har en produksjonsboring 33, en sidegren 34 hvor ventilen er fjernet, og en topp 35 installert over to produksjonsboringsplugger 33p for å holde produksjonsfluidene inne i treet 30.

[0027] Utførelsesformen på FIG 5 har en avledersammenstilling 40 plassert delvis inne i strupeventilkroppen 36b på treet 30. I visse utførelsesformer er avledersammenstillingen 40 i det minste hovedsakelig eller helt laget av titan eller et annet passende materiale. I denne utførelsesformen er de interne delene av strupeventilen 36 fjernet, mens strupeventilkroppen 36b vises. Strupeventil-kroppen 36b er forbundet med en indre boring i sidegrenen 34. En ytterligere strupeventil kan valgfritt installeres nedstrøms fra strupeventilkroppen 36b for å styre strømmen av fluider fra brønnen.

[0028] Avledersammenstillingen 40 omfatter et hus 41 med en aksial boring 41 b, en indre kanal 42 koaksial med boringen 41 b, et innløp 46 og et utløp 45. Huset

41 er hovedsakelig sylindrisk, og i dets indre strekker boringen 41b seg langs hele dets lengde, og en forbindende tverrpassasje 44 nær dets øvre ende leder til utløpet 45. Huset 41 er tilpasset til feste på den øvre enden av strupeventilkroppen 36b ved hjelp av en konvensjonell klemme. Kanalen 42 er plassert inne i den aksiale passasjen 41b, slik at det dannes et ringrom 43 mellom den ytre flaten av kanalen 42 og den indre flaten av den aksiale boringen 41 b. Kanalen 42 strekker seg forbi huset 41 inn i strupeventilkroppen 36b, og forbi forgreningen mellom sidegrenen 34 og dens perpendikulære utløp til hvilket den er forseglet like nedenfor forgreningen. Utløp 45 og innløp 46 er typisk festet til kanaler (ikke vist) som leder til og fra prosess-apparatur som pumper o I. tilpasset til å forhøye trykket i fluidene som produseres fra brønnen.

[0029] Ved bruk kommer produserte fluider opp gjennom produksjonsboringen 33, går inn i grenen 34 og derfra inn i ringrommet 43 mellom kanalen 42 og den aksiale boringen 41 b. De produserte fluidene hindres i å bevege seg nedover mot det konvensjonelle strupeventilutløpet av tetningene ved den nedre enden av kanalen 42, slik at de blir tvunget oppover inn i ringrommet 43 og gjennom den forbindende tverrpassasjen 44 og utløpet 45. Utløpet 45 leder typisk til behandlings-apparata (f.eks. en pumpe- eller injeksjonsanordning). Så snart fluidene er behandlet, returneres de gjennom en ytterligere kanal (ikke vist) til innløpet 46. Herfra passerer fluidene gjennom innsiden av kanalen 42 og strømmer ut gjennom det konvensjonelle utløpet av strupeventilen 36, hvorfra de hentes ut på vanlig måte via en utløpsledning.

[0030] Den kapillære injeksjonskanalen 38 strekker seg fra en injeksjonsport 37 gjennom en sidevegg i tverrpassasjen 44, gjennom ringrommet 43, sidegrenen 34 og produksjonsboringen 34 inn i produksjonsrøret og ned til produksjonssonen som skal behandles som beskrevet tidligere. I visse utførelsesformer er den kapillære kanalen 38 i det minste hovedsakelig eller helt laget av titan eller et annet passende materiale. Kjemikaliene for behandling av brønnformasjonen F injiseres fra injeksjonsporten 37 langs denne veien som beskrevet over, mens produksjonsfluidene blir hentet ut samme vei, men utvinningen er hovedsakelig upåvirket av den smale diameteren av den kapillære kanalen. I noen utførelsesformer omfatter avledersammenstillingen 40 eller den kapillære kanalen 38 eller begge en eller flere komponenter, lag eller deler av titan, slik at sammenstillingen 40 og/eller kanalen 38 er i det minste delvis, hovedsakelig eller helt laget av titan. [0031 ] Mens oppfinnelsen kan utsettes for ulike modifikasjoner og alternative former, er spesifikke utførelsesformer vist ved eksempler i tegningene og beskrevet i detalj her. Det skal imidlertid forstås at oppfinnelsen ikke er ment å begrenses til de beskrevne formene. Oppfinnelsen skal i stedet dekke alle modifikasjoner, ekvivalen-ter og alternativer som faller innen omfanget av oppfinnelsen som er definert av de følgende vedføyde patentkravene.

Claims (12)

1. Mineraluttrekkssystem, omfattende: et tre (30) som har en produksjonsboring (33), en gren (34) som har en grenpassasje i kommunikasjon med produksjonsboringen (33), en avleder (40) koblet til grenen (34), hvor avlederen (40) omfatter en indre kanal (42) som strekker seg inn i grenpassasjen for å definere to uavhengige passasjer, idet den indre kanalen (42) er koaksial med grenpassasjen for å definere et ringformet område (43) mellom den indre kanalen (42) og grenpassasjen,karakterisert ved: en kapillær injeksjonskanal (38) som strekker seg gjennom det ringformede området (43) av avlederen (40), grenpassasjen (34), og inn i produksjonsboringen (33).

2. Mineraluttrekkssystem ifølge krav 1, hvor avlederen (40) omfatter en avleder-utløpsvei (45) adskilt fra en avlederinnløpsvei (46), hvilken avlederutløpsvei (45) er koblet til en greninnløpsvei, og hvilken avlederinnløpsvei (46) er koblet til en gren-utløpsvei.

3. Mineraluttrekkssystem ifølge krav 1, videre omfattende en prosess-sløyfe i strømningsveien som omfatter en første vei gjennom det ringformede området (43) og en andre vei gjennom den indre kanalen (42).

4. Mineraluttrekkssystem ifølge ethvert av de foregående krav, hvor avlederen (40) omfatter et ettermontert sett som er anbrakt i stedet for en strømningsstyrer, og det ettermonterte settet tilveiebringer en første strømningsvei som avleder produk-sjonsstrøm gjennom en avlederutgang (45), og en andre strømningsvei som returnerer produksjonsstrømmen gjennom en avlederinngang (46) til en grenutgang.

5. Mineraluttrekkssystem ifølge ethvert av de foregående krav, hvor den kapillære injeksjonskanal (38) av treet (30) strekker seg gjennom det ringformede området (43) av avlederen (40), grenpassasjen (34), og inn i produksjonsboringen (33).

6. Mineraluttrekkssystem ifølge krav 5, hvor den indre kanalen (42) har en kanal-passasje plasserbar inne i grenpassasjen i juletreet (30), hvor avlederen (40) eller den kapillære injeksjonskanalen (38) eller begge to er i det minste hovedsakelig laget av titan.

7. Fremgangsmåte for injeksjon av kjemikalier inn i en brønn ved å bruke et mineraluttrekkssystem ifølge ethvert av krav 1-6, idet fremgangsmåten omfatter: å injisere kjemikalier gjennom den kapillære injeksjonskanalen (38) og inne i brønnen nær en brønnformasjon.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7, hvor injeksjonen omfatter: å strømme kjemikaliet i en retning motsatt av produksjonsstrømmen gjennom produksjonspassasjen, og/eller injeksjonen omfatter: å slippe kjemikaliet inn i formasjonen gjennom utløpet av den kapillære injeksjonskanalen (38).

9. Fremgangsmåte ifølge krav 7 eller 8, omfattende: å strømme produksjonsfluid gjennom det ringformede område i produksjonspassasjen omkring den kapillære injeksjonskanalen (38).

10. Fremgangsmåte ifølge ethvert av krav 7-9, omfattende: å avlede produksjons-strøm gjennom avlederen (40) montert i det minste delvis inne i grenen (34) av brønnen, hvor avledningen omfatter: å omdirigere produksjonsstrømmen gjennom et første utløp (45), å returnere produksjonsstrømmen gjennom et første innløp (46), og å sende produksjonsstrømmen ut gjennom et andre utløp.

11. Fremgangsmåte ifølge ethvert av krav 7-10, hvor den kapillære injeksjonskanal (38) av treet (30) strekker seg gjennom det ringformede området (43) av avlederen (40), grenpassasjen (34), og inn i produksjonsboringen (33).

12. Fremgangsmåte ifølge krav 11, hvor den indre kanalen (42) har en kanal-passasje plasserbar inne i en grenpassasje i juletreet (30), hvor avlederen (40) eller den kapillære injeksjonskanalen (38) eller begge to er i det minste hovedsakelig laget av titan.