(12) Oversettelse av europeisk patentskrift (11) NO/EP 2630328 B1 (19) NO NORGE (1) Int Cl. E21B 43/12 (2006.01) E21B 43/14 (2006.01) E21B 43/20 (2006.01) Patentstyret (21) Oversettelse publisert 201.04.13 (80) Dato for Den Europeiske Patentmyndighets publisering av det meddelte patentet 2014.11.12 (86) Europeisk søknadsnr 11774097.7 (86) Europeisk innleveringsdag 2011..19 (87) Den europeiske søknadens Publiseringsdato 2013.08.28 (30) Prioritet 20..20, GB, 2017699 (84) Utpekte stater AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR (73) Innehaver Camcon Oil Limited, St Johns Innovation Centre Cowley Road, CambridgeCambridgeshire CB4 4WS, GB-Storbritannia (72) Oppfinner WATSON, Peter, c/o Camcon Oil LimiedSt John's Innovation CentreCowley RoadCambridge, Cambridgeshire CB4 0WS, GB-Storbritannia (74) Fullmektig Tandbergs Patentkontor AS, Postboks 170 Vika, 0118 OSLO, Norge (4) Benevnelse Enhet for væskeinjeksjon (6) Anførte publikasjoner WO-A1-2008/09134 WO-A2-2009/147446 US-A1-2002 027 004 US-A1-20 096 127
1 Beskrivelse Bakgrunn 1 20 2 30 3 [0001] Når oljen oppdages er det ikke uvanlig at flere enn ett reservoar blir oppdaget, der ett ligger under det andre. Dette kan skyldes at de ble dannet ved forskjellige tider i historien eller fordi oljen på et eller annet tidspunkt kunne bevege seg opp gjennom et gjennomtrengelig lag, som senere beveget seg og stoppet flyten. [0002] For å redusere kostnadene for gjenvinning av olje fra hvert reservoar, kan én enkelt oljebrønn opprettes, som går gjennom hvert reservoar slik at olje kan gjenvinnes fra begge reservoarer samtidig, Denne metoden med å opprette to eller flere produksjonsbrønner fra ett enkelt foringsrør kalles en dobbel- eller multibrønn. Et diagram over en slik brønn vises i figur 1, som går under jordens overflate (S) og som oppfanger både reservoarer R1 og R2. [0003] Ettersom de to reservoarene har utviklet seg i forskjellige miljøer til forskjellig tid, er det sannsynlig at de har forskjellige trykk og temperaturer, noe som kan skade ekstraksjonsprosessen. Dette kan forverres over tid fordi det gjenværende oljevolumet i en av brønnene kan reduseres mye raskere, og trykket vil derfor falle langsommere og føre til en lavere oljeproduksjon. [0004] Ingeniører har utviklet flere verktøy for å avhjelpe dette, og en tilnærming er kalt "stimulering" der reservoarets trykk økes bl.a. ved bruk av vanninjeksjon. Denne metoden innebærer injeksjon av vann direkte inn i et spesifikt reservoar for å erstatte tapt olje og dermed øke trykket i reservoaret. Ettersom vann er tyngre enn olje, blander det seg ikke lett med oljen og synker derfor til bunnen av reservoaret (se vannlaget W i figur 2) slik at oljeproduksjonen kan fortsette ved økt trykk. [000] Nå for tiden enten spesialbores og opprettes vanninjeksjonsbrønner for dette spesifikke formålet, eller en konvertert oljebrønn brukes. En skjematisk visning av en slik brønn er illustrert i figur 3. En separat vanninjeksjon er nødvendig for hver brønn for å muliggjøre at vanntilførselen til hver av dem kan kontrolleres uavhengig av hverandre. Hvis en brønn har mer enn ett produserende reservoar, blir implementeringen av vanninjeksjon dermed betydelig mer kompleks og kostbart. [0006] US20/0096127 beskriver et system og en metode for å tilføre en injeksjonsvæske inn i en brønn. En strømningskontrollregulator, som skal festes til
2 brønnen og som gir en selvjusteremde strømningskontoll for injeksjonsvæsken, er inkludert. Oppsummering av oppfinnelsen [0007] Den aktuelle oppfinnelsen beskriver en kontrollenhet for væskeinjeksjon for bruk i brønnhull for å kontrollere væskeinjeksjonen i et oljereservoar, der brønnhullet har et ytre rør og et indre rør som går fra innen det indre røret og kobles til ved én ende til en trykksatt væsketilførsel over bakken, og enheten inkluderer et kontrollventilarrangement som består av: et inntak for å motta væsken fra det indre røret, et uttak for å føre væsken ut fra det indre røret, og en inntaksventil i en væskebane mellom inntaket og uttaket, 1 20 2 30 [0008] I henhold til oppfinnelsen inkluderer enheten en elektronisk skiftbar utløser tilknyttet inntaksventilen som kan kontrolleres for å skifte inntaksventilen mellom dens åpne og lukkede konfigurasjoner, slik at når inntaksventilen er åpen, strømmer væsken fra det indre røret, via inntaket, væskebanen og uttaket til utsiden av det indre røret, der utløseren har to stabile tilstander der inntaksventilen holdes i sine åpne og lukkede konfigurasjoner, henholdsvis, ved utløseren, og utløseren beholdes i en valgt tilstand kun ved hjelp av internt genererte mekaniske og/eller magnetiske krefter. [0009] Oppfinnelsen beskriver videre en metode for å kontrollere væskeinjeksjon inn i et oljereservoar fra et brønnhull, der brønnhullet har et ytre rør og et indre rør som går innen det ytre røret og er tilkoblet ved én ende til en trykksatt væsketilførsel over bakken, metoden består av trinnene: å installere en første kontrollenhet for væskeinjeksjon i hvilket som helst av de foregående kravene med dens inntak i væskekommunikasjon med det indre røret, og selektivt betjene utløseren for å injisere væske utenfor det indre røret. Kort beskrivelse av tegningene 3 [00] Kjente teknikker og legemliggjøringer av den aktuelle oppfinnelsen vil bli beskrevet ved hjelp av eksempler med referanse til de medfølgende skjematiske tegningene, der: Figurer 1 til 3 er tverrsnittvisninger av oljebrønner for å illustrere kjente vanninjeksjonsteknikker, Figur 4 er en tverrsnittvisning av en oljebrønn for å illustrere en legemliggjøring av oppfinnelsen, og
3 Figur er en langsgående tverrsnittvisning av en gassinjeksjon-kontrollenhet som legemliggjør oppfinnelsen, Detaljert beskrivelse av tegningene 1 [0011] Legemliggjøring av den aktuelle oppfinnelsen tilrettelegger implementering av multisonal injeksjon fra en enkel produksjonsrørstreng. Videre kan du muliggjøre at injeksjonshastigheten inn i hver sone kan kontrolleres uavhengig av trykket på det injiserte vannet. En skjematisk visning av en slik implementering vises i figur 4. [0012] En enheten som legemliggjør oppfinnelsen innlemmer en elektrisk utløsbar ventil (eller ventiler) inn i rørstrengen og muliggjør at vann kan passere fra det indre midtre røret (arbeidsrøret) inn i det ytre røret. To slike enheter og 12 brukes i rørstreng 14 i eksempelet på figur 4. Rørstrengen befinner seg innen et ytre rør 16 og sammen definerer de en forlenget ringformet region 18 mellom seg. Det ytre røret har perforeringer 20 for å muliggjøre væskeflyt fra den ringformede regionen til den omgivende steinformasjonen. 20 2 30 [0013] To injeksjonssoner 22 og 23 er definert i den ringformede regioner ved pakkere 26 og 28. Pakkerne hindrer væskeflyt mellom sonene. En injeksjonsenhet,12 befinner seg i en respektiv sone 22, 24. Perforeringene tilknyttet sone 22 muliggjør væskeflyt inn i et første oljereservoar R1 og på samme måte muliggjør perforeringer tilknyttet sone 24 væskeflyt inn i et andre oljereservoar R2. Olje ekstraheres fra reservoarene R1 og R2 via en separat brønn 30. [0014] Når arrangementet som vises i figur 4, pumpes vann under trykk inn i rørstreng 14. Vannet kan selektivt og uavhengig strømme inn i hver sone 22, 24 via respektive væskeinjeksjonsenheter, 12. Vannet passerer deretter fra hver sone via perforeringene 20 inn i det nærliggende reservoaret. Hver enhet kan inkludere to eller flere ventiler som kan utløses uavhengig av hverandre ved bruk av respektive elektriske skiftbare utløsere. Dermed er strømningshastigheten fra hver enhet kontrollerbar uavhengig av de andre enhetene som er tilknyttet samme rørstreng ved å velge hvilke ventiler som skal åpnes i hver enhet. 3 [001] Et diagram over en væskeinjeksjonsenhet 38 legemliggjør oppfinnelsen som vist i figur. Konfigurasjonen som illustreres er likt det for gassløftingsenheten som beskrives i den internasjonale utgivelsen nr. WO 2009/147446 (arkivert av søkeren), men den innlemmer en rekke forskjellige funksjoner i henhold til legemliggjøringen av den aktuelle oppfinnelsen.
4 [0016] Vann under trykk leveres til det midtre røret 40 og det strømmer inn i det lille inntakshullet 42 og går videre til ventil 44. Vannet kommer også inn i det lille inntakshullet 46 slik at det like trykket er til stede både i ventilen og de bakre belgene 48 på utløseren. Trykket balanseres derfor på tvers av utløseren. 1 [0017] Når enheten utløses, skyver utløseren kompressorhjul 2 tappen 4 som i sin tur åpner ventil 44. Dette muliggjør at væsken kan passere gjennom ventilen og gå fra punkt A til punkt B i uttak 6 via en væskekanal i enheten (ikke vist). Ettersom væsken som passerer gjennom ventilen har samme trykk som det i røret og det trykker frontbelgene i utløseren, forblir systemet i balanse. Væsken som går gjennom uttaket passerer deretter inn i det ytre røret via injeksjonsåpningen 8. Det ytre røret er perforert ved perforeringer 20 og muliggjør dermed at væsken kan komme inn i reservoar 60. Væsken kan stoppes ved å utløse ventil 44 i motsatt retning ved å sende et hensiktsmessig kontrollsignal til utløser 0. [0018] Enheten kan inkludere eksternt fjernbare injeksjonsåpninger 8 slik at strømningshastigheter lett kan velges i henhold til spesielle feltforhold ved å velge egnet åpningsstørrelser for innsetting i enheten. 20 2 [0019] For illustrasjonsformål vises ventil 44 og uttal 6 på motsatte sider på enheten i figur. I praksis kan de være plassert i nærheten av hverandre. [0020] Enheten kan også omfatte en trykksensor for overvåking av trykket i den ringformede regionen i nærheten av injeksjonsenheten. Dette parameteret kan brukes for å påvirke væskens flythastighet til reservoaret eller til hver reservoar. [0021] Mer enn en slik ventil i en injeksjonskontrollenhet gir operatøren mulighet til å ha en bedre kontroll på væskens flythastighet. Konseptet er ikke begrenset til injeksjon av vann, og kan også brukes i injeksjon av gasser. 30 Fordeler med oppfinnelsen 3 [0022] Fordelene med dette arrangementet inkluderer: 1. Implementering av doble eller multisonevegger blir enklere da disse kan oppnås ved bruk av ett enkelt brønnhull, noe som reduserer størrelsen på boringen og foringsrøret som brukes, samt kompleksititeten på operasjonen. 2. Trykk ved forskjellige dybder kan administreres ved å endre injeksjonsåpningen størrelser og/eller ha flere ventiler som kan åpnes og lukkes for å administrere strømningshastigheter.
3. Utløseren er fortrinnsvis en elektrisk skiftbar (og fortrinnsvis bistabil) utløser som holdes i en av sine stabile tilstander uten å forbruke elektrisk strøm. Den kan holdes i en valgt tilstand ved hjelp av kun internt genererte mekaniske og /eller magnetiske krefter, og krever kun en kort elektrisk puls for å skifte til den andre tilstanden. Dette betyr ay injeksjonsenheten kan brukes ned i en brønn i lange tidsperioder, uten å måtte stole på konstant tilførsel av strøm fra overflaten eller batterier nede i hullet. Egnede utløserkonfigurasjoner er for eksempel beskrevet i britiske patentnr. 234204 og 238006, Internasjonale patentutgivelsesnr. WO 2009/147446 og amerikanske patentnr.698621.
6 Patentkrav 1 20 2 30 1. En kontrollenhet for væskeinjeksjon (38) for bruk i brønnhull for å kontrollere væskeinjeksjonen i et oljereservoar, der brønnhullet har et ytre rør (16) og et indre rør (14) som går fra innen det indre røret og kobles til ved én ende til en trykksatt væsketilførsel over bakken, og enheten inkluderer et kontrollventilarrangement som består av: et inntak (42) for å motta væsken fra det indre røret, et uttak (6) for å føre væsken ut fra det indre røret, og en inntaksventil (44) i en væskebane mellom inntaket og uttaket, karakterisert ved at enheten har en elektrisk skiftbar utløser (9) som er forbundet med inntaksventilen som er kontrollerbar for å skifte inntaksventilen mellom dens åpne og lukkede konfigurasjoner, slik at når inntaksventilen er åpen, strømmer væsken fra det indre røret, vi inntaket, væskebanen og uttaket til utsiden av det indre røret, der utløseren har to stabile tilstander der inntaksventilen holdes i sine åpne og lukkede konfigurasjoner, henholdsvis, av utløseren, og utløseren beholdes i valgt tilstand kun ved bruk av intern generert mekaniske og/eller magnetiske krefter. 2. Enhet ifølge krav 1 inkluderer minst to av kontrollventilarrangementene, arrangementene har respektive utløsere (0) som er uavhengig kontrollerbare. 3. Enhet ifølge krav 2, der minst to kontrollventilarrangementer som er konfigurert slik at når de respektive inntaksventilene er i deres åpne konfigurasjoner, utmater arrangementene væske ved forskjellige strømningshastigheter til hverandre ved deres uttak, med deres inntak tilkoblet samme væsketilførsel. 4. Enhet ifølge hvilket som helst av de foregående kravene, der utgangsstrømningshastigheten fra minst ett av kontrollventilarrangementene for en gitt væsketilførsel er justerbar. 3. Enhet ifølge krav 4 der en del (8) av enheten som definerer en del av væskebanen mellom inntaket og uttaket på minst ett av kontrollarrangementene kan erstattes via en ekstern vegg på enheten for å endre strømningsbegrensningen som skapes av den delen av væskebanen. 6. Enhet ifølge hvilket som helst av de foregående kravene er konfigurert for bruk rundt det indre røret (14).
7 7. Enhet ifølge hvilket som helst av kravene 1 til der enheten er arrangert for å kobles i bruk mellom deler av det indre røret (14), slik at det definerer en bane for væsken som er mellom de to delene. 1 8. Enhet ifølge hvilket som helst av de foregående kravene der inntaksventilen (44) er mekanisk koblet til en ende av et kompressorhjul (2) og den andre enden av kompressorhjulet er koblet til trykket i det indre røret (14), for å hovedsakelig ekvalisere det eksterne trykket som fungerer på hver ende av utløseren. 9. Enhet ifølge hvilket som helst av de foregående kravene, inkludert en sikkerhetsventil i væskebanen mellom dens uttak- og inntaksventil, med sikkerhetsventilen arrangert for å hindre at væsken flyter inn i enheten via dens uttak.. Enhet ifølge hvilket som helst av de foregående kravene inkludert en trykksensor for å overvåke væsketrykket utenfor det indre røret. 20 2 11. Fremgangsmåte for å kontroller væskeinjeksjon inn i et oljereservoar fra et brønnhull, der brønnhullet har et ytre rør (16) og et indre rør (14) som går innen det ytre røret og er tilkoblet ved én ende til en trykksatt væsketilførsel over bakken, metoden består av trinnene: å installere en første kontrollenhet for væskeinjeksjon (38) i hvilket som helst av de foregående kravene med dens inntak (42) i væskekommunikasjon med det indre røret, selektivt betjene utløseren (0) for å injisere væske utenfor det indre røret. 12. Fremgangsmåte ifølge krav 11, inkludert disse videre trinnene: å installere en andre kontrollenhet i hvilke som helst av kravene 1 til, med dens inntak (42) i væskekommunikasjon med det indre røret (14), og å selektivt betjene utløseren (0) på den andre enheten for å injisere væsken utenfor det indre røret på et annet sted til den første enheten. 30
8 NO/EP2630328
9 NO/EP2630328
NO/EP2630328
11 NO/EP2630328