NO20110723A1 - Skjaerventil - Google Patents

Description

Skjærventil

Oppfinnelsen angår en skjærventil for bruk i et nedihullsverktøy.

For å utforske naturlige hydrokarbonreservoarer, bores det typisk ett eller flere borehull i grunnen fra en posisjon på jordoverflaten. Prosesseringsinstallasjoner på eller over jordoverflaten, som så på forskjellige måter er i stand til å kommunisere med reservoaret, tilpasses videre til å samle inn og behandle de produserte fluidene.

Naturlig trykk i reservoaret virker for å løfte de produserte fluidene oppover til overflaten gjennom et produksjonsrør. Reservoartrykket må i dette tilfellet overskride det hydrostatiske trykket av fluidet i brønnborehullet og tilbaketrykk påført av produksjonsfasilitetene ved overflaten for at brønnen skal produsere naturlig.

Det naturlige trykket i en brønn vil imidlertid gradvis minke ettersom brønnen kjøres, noe som medfører mindre mengder produserte fluider. Dette fører til et behov for enten å øke trykket i fluidreservoaret igjen eller på andre måter å forbedre produksjonen av fluider. Grunnideen for alle slike metoder og/eller anordninger er å drive mer hydrokarboner ut av reservoaret.

Når en ekstern energikilde anvendes i brønnen, for eksempel en pumpe, sies det at brønnen produserer ved hjelp av kunstig løfting. De to mest vanlig brukte systemer i dag er imidlertid vanninjeksjon og gassinjeksjon. Gassinjeksjonsmetoden er også kjent som pneumatisk løft eller pneumatisk pumping.

I vanlig konfigurasjon brukt i denne gassinjeksjonsmetoden, injiseres naturgass under høyt trykk inn i det ringformede rommet mellom foringsrøret og produksjonsrøret. Gassinjeksjonsanordningene, for eksempel ventiler, kontrollerer deretter strømmen av gass som utsendes fra ringrommet til det indre av produksjonsrøret.

Avhengig av brønnens egenskaper, posisjoneres en eller flere gassinjeksjonsventiler ved forskjellige posisjoner langs lengden av produksjonsrøret. Når den trykksatte gassen entrer produksjonsrøret, vil den utvide seg og de medfølgende fluidene.

WO2009/038467 beskriver en gassløft skjær-åpen ventil hvor intensjonen er å skjære åpen og deretter fungere som en normal ventil. I en utførelse er intensjonen til ventilen å virke som et barriere-element mellom ringrom og rør (tubing) (sikkert lukket) og ved et ønsket trinn trykkes (pressurized) ventilen åpen med et injeksjonsfluid og det forhåndssatte lukkearrangementet til ventilen trykkes åpen. Etter åpning er intensjonen til ventilen å holde seg åpen hele tiden.

En ulempe med denne ventilen er at den vil skjære når brønnen trykktestes ved å trykksette ringrommet. I en brønn med mer enn en skjærventil aktivert med trykksetting fra ringrommet, er det da ikke mulig å vite om mer enn en ventil har blitt skjært. Hensikten med oppfinnelsen er å tilveiebringe en skjær-åpen ventil som skjæres åpen fra rørsiden og som dermed tillater trykksetting fra ringrommet uten at ventilen åpnes, noe som tillater mer enn ett skjær-åpen system inne i brønnen samtidig.

En utførelse av en skjær-åpen ventil i henhold til oppfinnelsen for bruk i et nedihullsverktøy mellom ringrom og rør omfatter et ytre hus og et indre legeme som kan beveges i en langsgående retning inne i huset når ventilen aktiveres. Ventilen omfatter videre minst en blokkeringsanordning som blokkerer det indre legemet fra å bevege seg, idet blokkeringsanordningen deaktiveres ved å trykksette rørsiden av ventilen.

Ved deaktivering er det i denne beskrivelsen ment at blokkeringsanordningen ikke lenger blokkerer, slik at ventilen slik aktiveres slik at det indre legemet kan bevege seg inne i huset. Ved reaktivering er det ment at blokkeringsanordningen tilbakestilles til sin blokkeringstilstand.

Det ytre huset er hult og omfatter et indre mellomrom tilpasset for å motta bevegelsen til det indre legemet. Det indre legemet er i en lukket posisjon i kontakt med/hviler på et ventilsete formet inne i det ytre huset, og danner således en forsegling. Ved åpning beveger det indre legemet seg i det indre mellomrommet vekk fra ventilsetet og til en posisjon hvor strømningen tillates å passere gjennom åpninger i det ytre huset og ut i røret.

Blokkeringsanordningen blokkerer fysisk bevegelsen til det indre legemet ved å være arrangert i en posisjon i rørenden av ventilen. Deaktiveringen av blokkeringsanordningen kan utføres ved å bryte blokkeringsanordningen eller deler av blokkeringsanordningen. Blokkeringsanordningen kan være eller omfatte pinner, terninger, sylindre og kan være hul eller massiv. Brytingen av blokkeringsanordningen kan gjøres ved å aktivere en detonasjon, ved hjelp av et objekt som påfører en kraft frigjort av trykk på blokkeringsanordningen, andre typer av triggeranordninger, etc. Blokkeringsanordningen kan være produsert av keramikk eller glass, metall eller annet brytbart materiale. Valg av materiale og størrelse/form på blokkeringsanordningen kan avhenge av det forventede trykk og krefter som skal påføres.

I en utførelse kan blokkeringsanordningen utformes for å deaktiveres ved en forhåndsbestemt trykkforskjell mellom rør og et sekundært volum. Det sekundære volumet kan i en utførelse være ringrommet, eller det sekundære volumet kan være et annet volum, for eksempel et vakumkammer. Vakumkammeret eller annet volum kan være arrangert i det indre mellomrommet til det ytre huset eller annet egnet sted.

I en utførelse kan blokkeringsanordningen reaktiveres, dvs. blokkeringsanordningen bringes tilbake til sin blokkeringsposisjon. Dette kan for eksempel utføres ved hjelp av reaktiveringsmidler som kan omfatte en sperrehjulanordning. I en utførelse kan sperrehjulanordningen omfatte et antall trinn som aktiveres ved hjelp av en trykkpuls eller ved å overskride en trykkterskel. For hvert trinn kan blokkeringsanordningen endre sin posisjon eller blokkeringsanordningen kan endre posisjon etter et visst antall trinn, hvor den nye posisjonen ikke blokkerer bevegelsen av det indre legemet. Etter å ha gått opp et definert antall trinn, vil blokkeringsanordningen igjen innta sin blokkeringsposisjon. Andre typer reaktiveringsmidler kan også benyttes. Reaktiveringsmidlene kan arrangeres i nesepartiet av ventilen.

I en utførelse omfatter reaktiveringsmidlene en timer. Timeren vil bestemme tidsintervallet mellom deaktivering og reaktivering av blokkeringsanordningen. Timeren kan være hydraulisk, mekanisk, elektronisk, kjemisk eller andre egnede midler for å tilveiebringe et definert tidsintervall mellom hendelser, for eksempel ved å utsette bevegelsen tilbake til lukket posisjon ved hjelp av friksjon, en kjemisk sammensetning som har en spesifikk dekomponeringstid eller oppløsningstid, etc.

I en utførelse omfatter skjærventilen en andre blokkeringsanordning. Den andre blokkeringsanordningen kan for eksempel bli deaktivert ved å trykksette ringromssiden av ventilen slik som i tidligere kjente skjærventiler, for eksempel av typen beskrevet i WO2009/038467.

Oppfinnelsen vil nå bli beskrevet mer detaljert ved hjelp av et eksempel og med referanse til de medfølgende figurene.

Figur la og lb viser en tidligere kjent gassløftventil.

Figur 2 viser en utførelse av en ventil i henhold til oppfinnelsen.

I figurene er det vist ulike utførelser av en gassløftventil, hvor ventilen skal posisjoneres i en brønnstrømning. En fagmann vil forstå hvordan dette gjøres og dette er derfor ikke beskrevet i denne beskrivelsen.

Med henvisning til figur la, er det vist hoveddeler av en tidligere kjent

gassløftventil med skjæraktivering. Gassløftventilen 1 omfatter et hult hus 11, hvor det hule huset 11 er arrangert i et indre bevegbart legeme 13. Det ytre hule huset 11 i denne utførelsen omfatter to deler, dvs. hoveddelen 11 og en forspenningsseksjon 14. Anordningen i figuren er vist i en lukket posisjon og det indre bevegbare legemet 13 støter dermed mot et ventilsete 12 i det ytre hule huset 11. En holdekile (retainer key) 16 er arrangert mellom forspenningsseksjonen 14 og det indre bevegbare legemet 13 og presser det indre bevegbare legemet 13 mot ventilsetet 12, og danner dermed et metall til metall forseglingssystem ved grenseflaten mellom

det ytre hule huset 11 og det indre bevegbare legemet 13. Dette skyldes at det indre bevegbare legemet 13 omfatter en ventilelementforseglingsoverflate 19. Selv om den viste anordningen er benyttet som en gassløftventil, er det opplagt at prinsippet kan benyttes for andre typer injeksjonsventiler.

I forspennings seksjonen 14 i figur la er (illustrert i figur lb) en skruemutter eller motskruemutter (counter screw nut) 15, som også har en gjennomgående boring 17, skrudd i inngrep med en delvis utsparing 18. Skruemutteren eller motskruemutteren 15 har på innsiden av boringen 17 anordnet låsemidler 10 for å låse hodekilen 16 midlertidig til det ytre huset 11. Låsemidlene 10 kan i skruemutteren eller motskruemutteren 15 være en gradering 4, i hvilken gradering det første settet av samsvarende låsemidler 10 på holdekilen 16 mottas. Denne posisjonen vil samsvare med at ventilen er i en lukket posisjon. Når ventilen utsettes for et trykk (fra ringrommet) som overskrider det forhåndsbestemte trykket for ventilen, vil imidlertid låsemidlene 10 på holdekilen 16 som er i graderingen 4 brytes og dermed tillate at det indre bevegbare legemet 13 og holdekilen 16 beveger seg mot forspenningsseksjonen 14 og bort fra ventilsetet 12.

Figur 2a og 2b viser en skjærventil 20 i henhold til oppfinnelsen for bruk i et nedihullsverktøy mellom ringrommet og røret. Ventilen omfatter et ytre hus 21 og et indre legeme 22 som kan beveges i en langsgående retning innenfor huset når ventilen aktiveres. Ventilen omfatter videre en blokkeringsanordning 23, i denne utførelsen arrangert på utsiden av det ytre huset 21, og blokkerer det indre legemet fra å bevege seg. Blokkeringsanordningen 23 kan for eksempel være en brytbar forsegling som brytes, og dermed deaktiveres, når trykkforskjellen mellom røret og ringrommet overskrider en terskel og gjør dermed det indre legemet 22 fritt til å beveges. I en annen utførelse kan en kjemisk forbindelse frigjøres når den utsettes for trykket, noe som svekker blokkeringsanordningen 23 til den deaktiveres. I figur 2b er blokkeringsanordningen 24 arrangert i det hule partiet av det ytre huset og kan være et massivt materiale som knuses når det utsettes for et visst trykk.

I figur 2 er det indikert det mulige området hvor blokkeringsanordningen kan lokaliseres. Området for blokkeringsanordningen kan avhenge av type blokkeringsanordning, men vil i de fleste tilfeller være i det skraverte området 30 og i noen tilfeller i det andre skraverte området 31.

Claims (12)

1. Skjærventil for bruk i et nedihullsverktøy mellom ringrom og rør i en brønn, omfattende et ytre hus og et indre legeme bevegbart i en lengderetning innenfor huset når ventilen er aktivert, og minst en blokkeringsanordning som kan arrangeres til å blokkere det indre legemet fra å bevege seg, idet blokkeringsanordningen er i stand til å bli deaktivert av trykk fra rørsiden av ventilen.

2. Skjærventil i henhold til krav 1, hvor blokkeringsanordningen er utformet for å deaktiveres ved en trykkforskjell mellom rør og et sekundært volum.

3. Skjærventil i henhold til krav 2, hvor blokkeringsanordningen er en brytbar forseglingsanordning som brytes ved en trykkforskjell mellom rør og det sekundære volumet.

4. Skjærventil i henhold til krav 2 eller 3, hvor det sekundære volumet er ringrommet.

5. Skjærventil i henhold til krav 2 eller 3, hvor det sekundære volumet er et vakuumkammer.

6. Skjærventil i henhold til krav 3, hvor den brytbare forseglingsanordningen er laget av kjeramer eller glass, metal eller annet egnet materiale.

7. Skjærventil i henhold til krav 3, som ytterligere omfatter en triggeranordning for å forårsake deaktivering av blokkeringsanordningen.

8. Skjærventil i henhold til krav 1-7, som ytterligere omfatter aktiveringsmidler for å reaktivere blokkeringsanordningen, idet aktiveringsmidlene er arrangert på rørsiden av ventilen.

9. Skjærventil i henhold til krav 1, hvor blokkeringsanordningen omfatter reaktiveringsmidler.

10. Skjærventil i henhold til krav 8 eller 9, hvor reaktiveringsmidlene omfatter en sperrehjulanordning.

11. Skjærventil i henhold til krav 8-10, hvor reaktiveringsmidlene omfatter en timer.

12. Skjærventil i henhold til krav 1, omfattende en andre blokkerinsanordning, hvor den andre blokkerinsanordningen deaktiveres ved å trykksette ringromssiden av ventilen.