NO20120935A1 - Apparat og fremgangsmater for styring av fluidstromning mellom formasjoner og bronnboringer - Google Patents

Description

KRYSS-REFERANSE

[0001]Denne søknad krever fordelen av innleveringsdatoen for US-patentsøknad serie nr. 12/725273, innlevert 16 mars 2010, for "APPARATUS AND METHOD

FOR CONTROLLING FLUID FLOW BETWEEN FORMATIONS AND WELLBORES".

BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN

1. Området for oppfinnelsen

[0002]Denne oppfinnelse angår generelt apparat og fremgangsmåter for styring av fluidstrømning fra underjordiske formasjoner inn i en produksjonsstreng i en brønnboring.

2. Beskrivelse av relatert teknikk

[0003]Hydrokarboner slik som olje og gass er gjenvunnet fra en underjordisk formasjon ved å benytte en brønn eller brønnboring boret inn i en formasjon. I noen tilfeller er brønnboringen komplettert ved å plassere et foringsrør langs brønnboringslengden og perforering avforingsrøret tilstøtende hver produksjonssone (hydrokarbon-bærende sone) for å utvinne fluider (slik som olje og gass) fra en slik produksjonssone. I andre tilfeller kan brønnboringen være et åpent hull, og i et spesielt tilfelle kan benyttes for injeksjon av damp eller andre substanser inn i en geologisk formasjon. Én eller flere innstrømningsstyringsanordninger er plassert i brønnboringen for å styre strømninger av fluider inn i brønnboringen. Disse strømningsstyringsanordninger og produksjonssoner er generelt atskilt fra hverandre ved å installere en pakning mellom disse. Fluid fra hver produksjonssone som går inn i brønnboringen er trukket inn i en rør som går til overflaten. Det er ønskelig å ha en vesentlig jevn strømning av fluid langs produksjonssonen. Ujevn drenering kan resultere i uønskede forhold slik som invasjon av en gasskonus ellervannkonus. I foreksempel tilfellet med en olje-produserende brønn, kan en gasskonus forårsake en innstrømning av gass inn i brønnboringen som betydelig kan redusere oljeproduksjonen. På samme måte kan en vannkonus bevirke en innstrømning av vann inn i den olje-produserende strømning som reduserer mengden og kvaliteten av den produserte olje.

[0004]Horisontale brønnboringer er også ofte boret inn i en produksjonssone for å utvinne fluid derfra. Flere innstrømningsstyringsanordninger er plassert atskilt langs en slik brønnboring for å drenere formasjonsfluid. Formasjonsfluid inneholder ofte et lag av olje, et lag av vann under oljen og et lag av gass over oljen. En horisontal brønnboring er typisk plassert over vannlaget. Grenselagene av olje, vann og gass behøver ikke å være jevne langs hele lengden av den horisontale brønnboring. Visse egenskaper av formasjonen, slik som porøsitet og permeabilitet, behøver også ikke være den samme langs den horisontale brønn-boringslengde. Derfor behøver ikke fluid mellom formasjonen og brønnboringen å strømme jevnt gjennom innstrømningsstyringsanordningene. For produksjons-brønnboringer er det ønskelig å ha en relativt jevn strømning av produksjonsfluidet inn i brønnboringen. For å produsere optimal strømning av hydrokarboner fra en brønnboring, kan produksjonssoner benytte strømningsstyringsanordninger med forskjellige strømningskarakteristikker. Aktive strømningsstyringsanordninger har blitt benyttet for å styre fluidet fra formasjonen inn i brønnboringene. Slike anordninger er relativt kostbare og innbefatter bevegelige deler, som krever vedlikehold og behøver ikke å være meget sikre over levetiden til brønnboringen. Passiv strømningsstyring, som typisk ikke har bevegelige deler, er benyttet i brønnboringer for å styre strømningen hvis det er fluider inne i brønnboringen. Slike anordninger er konfigurert for å føre fluidet aksialt langs anordningen. Den aksiale innstrømning kan begrense strømningen av fluidet på grunn av det begrensede overflateareal for aksiale innstrømningspassasjer. Slike passive anordninger er også seriemessig plassert i forhold til sandfilteret, som er benyttet for å hemme strømning av faste partikler inn i brønnboringen. Slik serie-kombinasjon krever lange kombinerte anordninger.

[0005]Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer apparat og fremgangsmåte for å styre strømning av fluid mellom en brønnboring og en formasjon som adresserer noen av de ovenfor nevnte mangler for innstrømningsstyringsanordningene.

SAMMENFATNING

[0006]I ett aspekt er en passiv strømningsstyringsanordning for å styre strømning av et fluid fremskaffet, hvilken anordning innbefatter i en konfigurasjon en langsgående del konfigurert for å motta fluid radialt langs en valgt lengde av den langs gående del, og den langsgående del innbefatter strømningsbegrensninger konfigurert for å bevirke et trykkfall over den radiale retning av den langsgående del.

[0007]I et annet aspekt er en fremgangsmåte for komplettering av en brønnboring fremskaffet, hvilken fremgangsmåte kan i én utførelse innbefatte tilveiebringing av en strømningsstyringsanordning som innbefatter et rør med et første sett av fluidstrømningspassasjer og i det minste én del med et andre sett av fluidpassasjer plassert på utsiden av røret, hvor det første og andre sett av passasjer er forskjøvet langs en langsgående retning og delen er konfigurert for å motta et fluid langs den radiale retning; plassering av strømningsstyringsanordningen ved et valgt sted i brønnboringen; og tillate en fluidstrømning mellom formasjonen og strømningsstyringsanordningen.

[0008]Eksempler på noen egenskaper til oppfinnelsen har blitt oppsummert i heller bred grad for at den detaljerte beskrivelse av denne som følger bedre kan forstås, og for at noen av bidragene til teknikken kan forstås. Det er selvfølgelig ytterligere egenskaper med oppfinnelsen som vil beskrives heretter og som vil danne gjenstand for kravene vedlagt hertil.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

[0009]Fordelene og ytterligere aspekter med oppfinnelsen vil lett forstås av de som er normalt faglært på området da denne vil bedre forstås med referanse til den følgende detaljerte beskrivelse når betraktet i forbindelse med de vedføyde tegninger, i hvilke like referansetall angir like eller lignende elementer ut gjennom de mange figurer til tegningen, og hvori: Figur 1 er et skjematisk elevasjonsriss av en eksemplifiserende flersone-brønnboring som har en produksjonsstreng installert deri, hvilken produksjonsstreng innbefatter en antall av strømningsstyringsanordninger laget i henhold til én utførelse av oppfinnelsen og plassert ved valgte steder langs lengden av produksjonsstrengen; Figur 2 viser et snittsideriss av et parti av en strømningsstyringsanordning laget i henhold til én utførelse av oppfinnelsen; Figur 3 viser et snittsideriss av et parti av en strømningsstyringsanordning laget i henhold til en annen utførelse av oppfinnelsen; Figur 4A, 4B og 4C viser toppriss av forskjellige eksemplifiserende strømningspassasjer som kan benyttes i forskjøvne deler; Figur 5 viser et snittsideriss av et parti av en strømningsstyringsanordning laget i henhold til enda en annen utførelse av oppfinnelsen; Figur 6 viser et linjediagram av en strømningsstyringsanordning hvori obstruksjoner skaper en valgt buktet fluidstrømningsbane mellom tilstøtende lag, i henhold til én utførelse av oppfinnelsen; og Figur 7 viser et linjediagram av en strømningsstyringsanordning hvori obstruksjoner skaper en valgt buktet fluidstrømningsbane mellom tilstøtende lag, i henhold til en annen utførelse av oppfinnelsen.

DETALJERT BESKRIVELSE AV OPPFINNELSEN

[0010]Den foreliggende oppfinnelse angår anordninger og fremgangsmåter for å styre produksjon av hydrokarboner i brønnboringer. Den foreliggende oppfinnelse er mottakelig for utførelser av forskjellige former. Det er vist i tegningene, og vil heri beskrives, spesifikke utførelser av den foreliggende oppfinnelse med den forståelse at den foreliggende oppfinnelse skal anses eksemplifiserende for prinsippene til anordningen og fremgangsmåtene beskrevet heri og er ikke ment å begrense oppfinnelsen til utførelsene illustrert og beskrevet heri.

[0011]Figur 1 er et skjematisk diagram som viser en eksemplifiserende brønn-boring 110 boret gjennom jorden 112 og inn i et par av produksjonssoner 114, 116 hvorfra hydrokarbon-produksjon av ønskelig. Brønnboringen 110 haren vertikal seksjon 119a og et avviket eller vesentlig horisontalt ben 119b. Brønnboringen

110 har anbrakt deri en produksjonssammenstilling 120 som strekker seg nedover fra et brønnhode 124 ved overflaten 126. Produksjonssammenstilling 120 danner en innvendig aksial strømningsboring langs sin lengde. Et ringrom 130 er definert mellom produksjonssammenstilling 120 og en brønnborings indre overflate 131. Produksjonssammenstilling 120 er vist å ha et vertikalt parti 132a og et horisontalt parti 132b som strekker seg langs benet 119b til brønnboring 110. Ved valgte steder langs produksjonssammenstilling 120 er strømningsstyringsanordninger 134 laget i henhold til utførelser omtalt heri. Valgfritt kan strømningsstyrings-anordninger 134 være isolert fra hverandre innen brønnboring 110 ved et par av pakningsanordninger 136.

[0012]Brønnboringen 110 er vist som et uforet borehull som er direkte åpent til formasjonene 114, 116. Produksjonsfluider strømmer direkte eller indirekte fra formasjonene 114,116 inn i ringrommet 130 dannet mellom produksjonssammenstilling 120 og en vegg 131 til brønnboringen 110 eller foringsrøret (ikke vist). Strømningsstyringsanordningen 134 bestemmer én eller flere aspekter av fluidstrømning inn i produksjonssammenstilling 120. Som omtalt heri kan strømningsstyringsanordningen 104 også refereres til som produksjonsanord-ninger, innstrømningsstyringsanordninger (ICD-er) eller fluidstyringsanordninger. I henhold til den foreliggende oppfinnelse kan strømningsstyringsanordningen 134 ha et antall av alternative konstruksjoner som tilveiebringer styrt fluidstrøm derigjennom.

[0013]Hver strømningsstyringsanordning 134 kan benyttes for å styre én eller flere aspekter av strømning av én eller flere fluider fra produksjonssonene 114 og 116 inn i produksjonsstrengen 120. Som benyttet heri innbefatter betegnelsen "fluid" eller "fluider" væsker, gasser, hydrokarboner, flerfase-fluider, blandinger av to eller flere fluider, vann, damp, og andre fluider injisert fra overflaten, slik som vann. I tillegg skal referanse til vann tolkes til å innbefatte vann-baserte fluider; f.eks. saltlake eller saltvann. Det skal bemerkes at brønnboringen 110 kan være et foret hull, hvori etforingsrør (ikke vist) er plassert mellom produksjonsstrengen 120 og borehullsveggen 131. I et foret hull, er ringrommet mellom brønnborings-veggen 131 og produksjonsstrengen 120 typisk pakket med sement og perfore-ringer formet i foringsrøret og formasjonen tillater strømningen av fluidet fra formasjonen inn i foringsrøret.

[0014]Underoverflateformasjoner kan ha varierende soner av permeabilitet eller porøsitet og kan innbeholde fluider med en varietet av strømningskarakteristikker langs sine produksjonsintervaller eller mellom produksjonssoner. Tidligere strømningsstyringsanordninger har blitt anvendt over slike intervaller eller soner for å utjevne eller balansere eller på annen måte styre innstrømningen over intervallene eller sonene for å oppnå en ønsket produksjon fra hvert slikt intervall eller sone. Slike tidligere anordninger har vært atskilte anordninger atskilt fra hverandre ved ønskede steder. Økning av antallet av strømningsstyrings-anordninger kan forbedre fordelingen over et intervall. Imidlertid, idet utførelser av den foreliggende oppfinnelse likeledes kan anvendes ved atskilte steder, kan andre utførelser tilveiebringe kontinuerlig variabel strømningsfordeling langs en lengde av produksjonsstrengen 120 i hvilken slike strømningsstyringsanordninger er utplassert.

[0015]Underoverflateformasjoner inneholder ofte vann eller saltoppløsninger sammen med olje og gass. Vann kan være tilstede under en olje-bærende sone og gass kan være tilstede over en slik sone. Når brønnboringen har vært i produksjon for en tidsperiode, kan vann strømme inn i noen av strømnings-styringsanordningene 134. Mengden og tidspunktet for vanninnstrømning kan variere langs lengden av produksjonssonen. Det er ønskelig å ha strømnings-styringsanordninger som vil begrense strømningen av fluider basert på mengden av vann eller gass i produksjonsfluidet. Ved å begrense strømningen av vann og/eller gass, muliggjør strømningsstyringsanordningen at mer olje produseres over levetiden til produksjonssonen.

[0016]Figur 2 viser et snittsideriss av et parti av en strømningsstyringsanordning 200 laget i henhold til én utførelse av oppfinnelsen. Denne illustrasjonen viser profilen til seksjonene av en øvre halvdel av en sylindrisk strømningsstyrings-anordning 200 og rør eller hovedrør 212 med et antall av strømningsbegrens-ninger eller strømningspassasjer 216 langs sin langsgående akse 224. Strømningsstyringsanordningen 200 er konfigurert for å motta fluidet 202 primært i den radiale retning. For formålene med denne oppfinnelse, er den radiale retning eller radialt i en retning som er ved en vinkel til den langsgående akse eller retning av en anordning, slik som akse 224. Videre betyr betegnelsen aksial en retning generelt langs senteraksen til en langsgående del eller brønnboring eller langs en linje generelt parallell til en slik senterakse. Enda videre betyr betegnelsen "plan" en retning, som har periferiske og/eller aksiale komponenter langs og mellom forskjøvne deler eller innstrømningslag 210, beskrevet ytterligere nedenfor, og ethvert rør derrundt eller derunder.

[0017]Strømningsstyringsanordningen 200 kan innbefatte en forskjøvet del (også referert til som en langsgående del, eller "innstrømningslag") 210 plassert rundt rørdelen 202, et filter (også referert til som sandfilter) eller annet filterelement 206 plassert på utsiden eller rundt de forskjøvne deler 210 og en skjerm 204 plassert på utsiden eller rundt filteret 206. I konfigurasjonen vist i fig. 2 former kombinasjonen av rørdelen 212 og de forskjøvne deler 210 en innstrømningsstyrings- anordning 208 som styrer de plane og radiale strømningsbaner til fluidet 202 i en generelt radial retning inn i og gjennom strømningsstyringsanordningen 200.

[0018]I en enkel utførelse innbefatter innstrømningsstyringsanordningen 208 et første lag 210 formet ved den forskjøvne del 210 og et andre lag formet av røret 212. Det første lag 210 innbefatter strømningspassasjer (også referert til som strømningsbegrensninger eller hull) 214 som kan virke som dyser for å skape en dysetrykkfall-funksjon, og kan være forskjøvet fra strømningspassasjene 216 i røret 212 for å skape en buktet trykkfallfunksjon og en funksjonstrykkfall-funksjon. Det første lag mottar fluidet langs sin lengde langs en radial retning eller radialt. Strømningspassasjene eller hullene 214 og 216 er forskjøvet med en avstand (eller aksial avstand "x") 218 og er atskilt radialt ved avstand (radial avstand "h") 219 konfigurert for å skape en buktet strømningsbane 220. I tillegg til trykkfallet som kommer fra dysebegrensningene i lagene, bevirker buktetheten skapt av de forskjøvne åpninger en retningskomponent av fluidstrømningen som forandrer seg fra radial til plan og/eller aksial og så igjen til tidligere dominerende radial strøm-ning, og mengden av forskyvningsavstand mellom åpningene tilveiebringer en ønsket overflate-arealkontakt til å innbefatte en friksjonsstrømningsbane for å innbefatte en friksjonstrykkfall-komponent til det totale trykkfall over anordningen. Retningsforandringen kan også skape turbulens eller andre dynamiske strømningsmotstand-funksjoner som et bidrag til det totale trykkfall over anordningen. Den buktede strømningsbane 220 kan også skape turbulens og/eller strømningsmotstand ettersom fluidet 202 strømmer radialt fra formasjonen til røret 212, som vist ved piler 220. Forskyvningen og den radiale separasjon danner, i det minste strømningsmotstanden, som danner trykkfallet over partiet 208. Forskyvningen og den radiale avstand kan velges for å danne trykkfallet basert på én eller flere karakteristikker til fluidet, slik som mengden av gass og/eller vann i fluidet.

[0019]Fremdeles med referanse til fig. 2, er skjermen 204 en beskyttelsesdel konfigurert for å beskytte indre partier av strømningsstyringsanordningen 200 fra store partikler, slik som steinfragmenter, som kan skade en komponent ved en strømning med høy hastighet. Skjermen 204 kan innbefatte strømningsporter (ikke vist) som tillater strømningen av fluidet 202 og begrenser strømningen av store partikler inn i strømningsstyringsanordningen 200. Filteret 206 kan være en filterdel med strømningsbaner eller hull som fjerner sand eller finere partikler fra fluidet ettersom det strømmer inn i forskyvningsdelen 210. Strømningsbanen 220 fortsetter så gjennom aksiale og/eller periferiske forskjøvne hull 214 og 216 som vist ved piler 222. Avstanden 218 til forskyvningen kan være konfigurert eller konstruert for å tilveiebringe en buktet bane og/eller fluidstrømningsfriksjon som resulterer i trykkfall over åpningene i de forskjøvne strømningsbane-deler. Som omtalt heri kan en buktet eller friksjonsstrømningsbane skape turbulens som begrenser strømningsarealet når fluidet innbefatter vann eller gass. Slike strøm-ningsbaner reduserer strømningsmengden av fluidet ved å minske den kinetiske energi (total strømningshastighet) av fluidet.

[0020]Innstrømningsstyringsanordningene omtalt heri kan være konfigurert for å tilveiebringe trykkfall-oppførsel som kan variere for fluider med forskjellige viskositeter og/eller tettheter. For eksempel er viskositeten for rent vann 1cP og visikositeten for hoveddelen av oljer tilstede i underjordiske formasjoner er mellom 10cP-200cP. I et aspekt er det totale trykkfall over innstrømningsstyrings-anordningen generelt summen av trykkfallene over alle strømningspassasjene i innstrømningsstyringsanordningen. Strømningsbanen for anordningene heri kan konfigureres for å tilveiebringe høyere trykkfall for vann eller gass og et lavt trykkfall for råolje. For en slik anordning øker trykkfallet skarpt ettersom fluid-viskositeten avtar under oljeviskositeten. Visse eksempler på innstrømnings-styringsanordninger med forskjøvne strømningsbaner langs aksiale retninger for å skape ønskede trykkfall for valgte fluider er beskrevet i US-patentsøknad serie nr. 12/630476, innlevert 3 desember 2009, overdratt til søkeren av denne søknad, som er innlemmet heri med referanse i sin helhet.

[0021]Fremdeles med referanse til fig. 2 har i ett aspekt strømningspassasjene 214 og 216 et forhold og dimensjonsmessige egenskaper som produserer et valgt trykkfall og, derved, styrer strømningen av valgte fluider i røret. For eksempel kan passasjene 214 og 216 være sirkulære og ha en valgt diameter konfigurert for å produsere den ønskede turbulens og trykkfall for å muliggjøre strømning av et valgt fluid i brønnboringsrøret. I tillegg kan den forskjøvne avstand 218 være konfigurert for å produsere strømningsmotstand og den ønskede turbulens og således trykkfallet. I andre utførelser kan passasjene være av forskjellige geometrier, slik som rektangler eller polygoner. I tillegg kan det være en radial eller periferisk forskyvning i tillegg til den aksiale forskyvning. Den periferiske forskyvning kan opptå hvor hull i forskyvningsstrømningsbane-delene er lokalisert i den samme aksiale posisjon, men er rotasjonsmessig eller periferisk forskjøvet i forhold til hverandre ved den aksiale lokalisering. Videre kan den radiale avstand mellom lagene også være konfigurert for å produsere volumer eller hulrom mellom passasjer for å forsterke styring over fluidstrømningen. I ett aspekt kan de forskjøvne deler innbefatte strømningspassasjer som er forskjøvet i en aksial og periferisk retning for å tilveiebringe en buktet bane for å tilveiebringe en valgt trykkfall-profil. I aspekter kan antallet av lag og konfigurasjon av passasjer variere og forskjellige kombinasjoner av strømningspassasje og forskyvninger kan velges for å produsere et ønsket strømningsregime gjennom strømningsstyrings-anordningen. I konfigurasjonen i fig. 2 er innstrømningsstyringsanordningen 208 integrert i eller posisjonert innen sandfilteret 206, som muliggjør en økning i den totale lengde sammenlignet med strømningsstyringsanordninger hvor innstrømningsstyringsanordningen er koblet til filteret aksialt og fluidstrømning aksialt fra sandfilteret inn i en tilstøtende innstrømningsstyringsanordning. I tillegg er innstrømningsstyringsanordningen 208 passiv, dvs. den innbefatter ikke aktive styringselementer, slik som materialer som forandrer former basert på fluider eller brønnforhold. I en alternativ utførelse kan innstrømningsstyringsanordningen 208 innbefatte én eller flere form-forandrende materialer for å tilveiebringe et visst trykkfall. Innstrømningsstyringsanordningen 208 kan også være konfigurert for å tillate strømning langs et parti av en vegg til innstrømningsstyringsanordningen, for eksempel langs en toppseksjon av forskyvningsdelen. I et aspekt kan partiet være en rektangulær seksjon til laget som former en rørdel, hvori seksjonen innbefatter passasjer som er forskjøvet fra et sett av passasjer i den tilstøtende forskyvningsdel.

[0022]Nå med referanse til fig. 3, er det der vist et snittsideriss av et parti av en strømningsstyringsanordning 300 laget i henhold til én utførelse av oppfinnelsen. Som vist er strømningsstyringsanordningen 300 konfigurert for å styre formasjonsfluidstrømning 302 inn i brønnboringsrøret 312. I ett aspekt innbefatter strømningsstyringsanordningen 300 et sett av radiale strømningsdeler 304. Det eksemplifiserende sett av radiale strømningsdeler (eller innstrømningsstyrings-anordning) 304 er vist til å innbefatte tre lag av forskyvningsdeler, et første lag 306, et andre lag 308, tredje lag 310 rundt et rør 312. Hver av lagene kan bestå av et passende slitesterkt og sterkt materiale, slik som et metallmateriale eller legering, et komposittmateriale eller en kombinasjon derav. Hver av de forskjøvne radiale strømningsdeler 304 innbefatter fluidpassasjer 314, 316, 318 og 320 som aksialt forskjøvet fra hverandre i forhold til en rørakse 326. Forskyvningene kan også være periferiske og/eller radiale. Som tidligere omtalt er forskyvningene konfigurert for å tilveiebringe en buktet strømningsbane 322 for et fluid ettersom det strømmer mellom lagene inn i røret 312, vist ved piler 324.

[0023]Fremdeles med referanse til fig. 3, kan de forskjøvne radiale strømnings-deler 304 produsere et radialt trykkfall mellom hvert av lagene, hvori det totale trykkfall over passasjene 314, 316, 318 og 320 resulterer i forbedret styring av fluidstrømning inn i røret 312.1 tillegg kan strømningsbegrensningene være lokalisert over vesentlig hele partiet av røret 312 og anordningen 300, og derved muliggjøre en balansert fluidstrømning inn i røret. Den radiale innstrømnings-konfigurasjon tilveiebringer et større innstrømningsoverflateareal for å forbedre strømningsbalanse. Dessuten kan strømningsstyringsanordningen 300 og forskjøvne radiale strømningsdeler 304 være konfigurert for å fordele fluidstrøm-ning over kompletteringen ved gradvis å minske fluidinnstrømning nærmere overflaten.

[0024]Figurer 4A, 4B og 4C viser toppriss av forskjellige utførelser av partier av forskjøvne radiale strømningsdeler. Figurene illustrerer "utflatede" rørdeler, hvori hver sylindrisk del har blitt skåret aksialt langs en overflate og utflatet til en rektangulær plate. Figurene viser et detaljert parti av hver del eller plate for å illustrere forholdene til strømningshull i hver del eller lag. Figur 4A er en utførelse av forskjøvne radiale strømningsdeler 400, innbefattende et første lag 402 og et andre lag 404. Lagene 402 og 404 innbefatter henholdsvis rektangulære strømningspassasjer 406 og 408, hvor passasjene er forskjøvet for å bevirke turbulent fluidstrømning mellom lagene. Passasjene 406 og 408 er forskjøvet i to generelt perpendikulære retninger, som illustrert ved elementer 410 og 412. I aspekter kan det indre lag 404 også være et hovedrør eller rør (som vist i fig. 2).

[0025]Figur 4B er en utførelse av forskjøvne radiale strømningsdeler 414 som innbefatter et første lag 416 og andre lag 418. Lagene 416 og 418 innbefatter henholdsvis diamant-formede strømningspassasjer 420 og 422, hvor passasjene er forskjøvet for å bevirke turbulent fluidstrømning mellom lagene. Passasjene 420 og 422 er forskjøvet i to retninger, som illustrert ved elementer 424 og 426. Figur 4C er en utførelse av forskjøvne radiale strømningsdeler 428 som innbefatter et første lag 430 og et andre lag 432. Lagene 430 og 432 innbefatter henholdsvis sirkulære strømningspassasjer 434 og 436, hvor passasjene er forskjøvet for å bevirke turbulent fluidstrømning mellom lagene. Passasjene 434 og 436 er forskjøvet i to retninger, som illustrert ved elementer 438 og 440.

[0026]Nå med referanse til fig. 5 er det der vist et snittsideriss av et parti av en strømningsstyringsanordning 500 laget i henhold til en utførelse av oppfinnelsen. Installasjonen viser profilet av seksjoner til en øvre halvdel av en sylindrisk strømningsstyringsanordning 500 og rør 510. Strømningsstyringsanordningen 500 er konfigurert for å muliggjøre og styre radial strømning av formasjonsfluid 502 inn i røret 510 ved å skape en buktet fluidstrømningsbane, og derved begrense fluidstrømning inn i brønnboringsrøret. Strømningsstyringsanordningen 500 innbefatter en skjerm 504, filter 506 og buktede strømningsbane-deler 508 innbefatter perler (kuler) eller perle-lignende elementer med valgte størrelser, hvori avstanden mellom perlene og perlestørrelser er konfigurert for å bevirke en buktet strømningsbane 512 gjennom strømningsstyringsanordningen 500. Avstandene mellom naboperler eller andre media vil være konfigurert for å skape en ønsket grad av dysetrykkfall, og diametrene eller andre overflatedimensjoner av slike perler eller media vil skape strømningsbaner for å innbefatte en ønsket friksjons-komponent til det totale trykkfall over anordningen. Kombinasjonen av trykkfall-funksjoner legemliggjort i disse og andre utførelser kan velges i forskjellige proporsjoner for å skape den ønskede strømning for et fluid med en spesiell antatt viskositet, tetthet eller annen egenskap. Fluidet strømmer forbi strømningsbane-delene 508 og så inn i røret, som vist ved pil 514. Perlene kan være én av enhver passende geometri og bestå av ethvert passende materiale slik som en kompositt og eller metaller. Strømningsbane-perledelene 508 kan fungere i likhet med lagene omtalt ovenfor i fig. 2 og 3, hvor perlene skaper et trykkfall for å oppnå ønskede strømningskarakteristikker.

[0027]Det skal bemerkes at en anordning laget i henhold til oppfinnelsen kan konfigureres for å tilveiebringe enhver type av buktet strømningsbane og/eller å skape enhver ønsket turbulens i slik strømningsbane. Som et eksempel viser fig. 6 en anordning 600 med en indre del 610 omgitt av en ytre del 620. Del 620 mottar formasjonsfluidet 601 radialt. Fluidet 601 strømmer fra en åpning 622a til en åpning 612a via en buktet bane 632a. En barriere 630 fører fluidet fra åpningen 622a til åpningen 612a langs den buktede bane 632a. En annen barriere 632 kan være fremskaffet for å avdele vesentlig alt fluidet som går inn i åpningen 622a til åpning 612a. Turbulensen forårsaket i fluidet langs banen 632a er en funksjon av den radielle forskyvning "h" og aksial forskyvning "x". Lengden av strømningen 632a og turbulensen og buktetheten forårsaket i slik strømningsbane kan forandres ved å forandre den radiale forskyvning og/eller den aksiale forskyvning. I et annet aspekt kan strømningen fra en åpning 622b være avdelt til flere enn en åpning i delen 610, slik som åpninger 622b og 622c, av en barriere 640. De buktede baner 642a og 642b og turbulensene skapt langs slike baner er en funksjon av den radiale og aksiale forskyvning. Andre barrierer kan plasseres i mellom-rommet mellom delene 610 og 620 for å skape enhver ønsket buktethet og turbulens i fluidet.

[0028]Figur 7 viser en anordning 700 med to eksemplifiserende spiralbaner mellom en ytre del 720 og en indre del 710. I ett eksempel strømmer fluidet for en åpning 722a i den ytre del 720 til en åpning 712a i den indre del 710 via en spiralbane 714a. Fluidet strømmer langs en kanal 716 mellom den ytre del 720 og den indre del 710. Spiralbanen kan forlenges ved å tilveiebringe flere spiralsløyfer rundt den indre del 710, slik som vist ved sløyfe 714b mellom en åpning 722b i del 720 til en åpning 712b i del 710. Den buktede bane 714a er skapt ved kanaler 718a og 718b. Enhver annen passende konfigurasjon kan benyttes for å skape ønsket buktethet og turbulens i fluidstrømningsbanene i strømningslagene.

[0029]Oppfinnelsen er heri generelt presentert med hensyn til en produserende eller produksjonsbrønn. Det skal bemerkes at apparatet og fremgangsmåtene beskrevet heri kan også benyttes for enhver anvendelse med fluidstrømning mellom to eller flere strømningsregimer. For eksempel kan apparatet og fremgangsmåtene i henhold til denne oppfinnelse benyttes for injeksjonsbrønner, hvori et fluid, slik som vann eller damp er injisert fra en brønnboring inn i en formasjon eller i brønner generelt referert til som en "dampassistert tyngdekraft-drenering" brønner, hvori damp er injisert inn i en øvre sone som beveger seg inn i en formasjon for å forandre viskositeten av hydrokarboner i en produksjonssone.

[0030]Således, i ett aspekt, er en passiv strømningsstyringsanordning anordnet som i en konfigurasjon innbefatter en langsgående del konfigurert for å motta fluid radialt langs en valgt lengde av den langsgående del, den langsgående del innbefatter strømningsbegrensninger konfigurert for å bevirke trykkfall over den radiale retning av den langsgående del. I en konfigurasjon kan den langsgående del innbefatte et flertall av lag, hvert lag innbefatter strømningsbegrensninger forskjøvet fra strømningsbegrensninger i et tilstøtende lag. I en annen konfigurasjon kan den langsgående del innbefatte et lag av massive perle-lignende elementer anordnet for å tilveiebringe trykkfallet. I en konfigurasjon kan tilstøtende lag være formet med forskjellig dimensjonerte perle-lignende elementer.

[0031]I et annet aspekt tilveiebringer strømningsbegrensningene en buktet bane

for strømningen av fluidet derigjennom konfigurert for bevirke trykkfallet. I et annet aspekt kan forskyvningen og den radiale distanse mellom lagene være konfigurert for å danne i det minste delvis trykkfallet. I en utførelse kan begrensningene være enhver passende type, innbefattende, men ikke begrenset til åpninger eller fluidpassasjer i et metallmateriale, ikke-metallmateriale eller et hybridmateriale. Åpningene kan være stansede åpninger laget som ekspanderte metallspor eller laget i enhver annen passende form og fremgangsmåte.

[0032]I enda et annet aspekt kan strømningsstyringsanordningen videre innbefatte et sandfilter for å styre strømning av massive partikler inn i den langsgående del. I enda et annet aspekt kan strømningsstyringsanordningen innbefatte en skjerm på utsiden av den langsgående del eller sandfilteret for å redusere det direkte støt av fluidstrømningen på sandfilteret og/eller den langsgående del og hemme strømningen av store massive partikler til sandfilteret og/eller den langsgående del. I enda et annet aspekt kan den langsgående del være integrert i sandfilteret. Den langsgående del kan innbefatte én eller flere deler eller plater viklet rundt hverandre eller rundt et hovedrør med strømnings-passasjer for å tillate fluidet å gå inn i hovedrøret.

[0033]I enda et annet aspekt er en fremgangsmåte for komplettering av en brønnboring fremskaffet, hvilken fremgangsmåte i en utførelse kan innbefatte: å tilveiebringe en strømningsstyringsanordning som innbefatter et rør med et første sett av fluidstrømningspassasjer og i det minste én del med et andre sett av fluidpassasjer plassert på utsiden av røret, hvori det første og andre sett av passasjer er forskjøvet langs en langsgående retning og delen er konfigurert for å motta et fluid langs den radiale retning, den radiale retning er i en retning med en vinkel til den langsgående eller aksiale retning av delen; å plassere strømnings-styringsanordningen ved et valgt sted i en brønnboring; og å tillate et fluid å strømme mellom en formasjon og strømningsstyringsanordningen. Fremgangs-måten kan videre innbefatte å velge ut forskyvningen for å skape et valgt trykkfall i samsvar med strømning av fluidet med en valgt karakteristikk eller egenskap. Karakteristikken eller egenskapen kan være tetthet eller viskositet av fluidet. I et annet aspekt innbefatter strømningsbanen gjennom strømningsstyringsanord-ningen en buktet bane som skaper turbulens i fluidet basert på karakteristikkene til fluidet. I et aspekt er strømningsbanen som reduserer en strømning når fluidet innbefatter vann eller gass for å skape et høyere trykkfall over strømnings-anordningen, og derved reduserer strømningen av fluidet gjennom strømnings-styringsanordningen. I ett aspekt er strømningen redusert ettersom viskositeten av fluidet minsker under 10cP eller tettheten av fluidet er over 8,33 pund pr. gallon.

[0034]Det skal forstås at fig. 1-7 er ment kun å være illustrative for omtalen av prinsippene og fremgangsmåtene beskrevet heri og hvilke prinsipper og fremgangsmåter kan anvendes for utforming, konstruksjon og/eller benytter innstrømningsstyringsanordninger. Videre er den foregående beskrivelse rettet mot spesielle utførelser av den foreliggende oppfinnelse for illustrasjon og forklaringsformål. Det vil imidlertid være åpenbart for en som er faglært på området at mange modifikasjoner og forandringer i utførelsene fremlagt ovenfor er mulig uten å avvike fra omfanget av oppfinnelsen.

Claims (25)

1. Passiv strømningsstyringsanordning for å styre strømning av et fluid,karakterisert vedat den omfatter: en langsgående del konfigurert for å motta fluid radialt langs en valgt lengde av den langsgående del, den langsgående del innbefatter strømnings-begrensninger konfigurert for å bevirke trykkfall over den radiale retning av den langsgående del.

2. Strømningsstyringsanordning ifølge krav 1, karakterisert vedat den langsgående del innbefatter et flertall av lag, hvert lag innbefatter strømningsbegrensninger forskjøvet fra strømnings-begrensninger i et tilstøtende lag.

3. Strømningsstyringsanordning ifølge krav 1, karakterisert vedat strømningsbegrensningene tilveiebringer en buktet bane for strømningen av fluider derigjennom konfigurert for å bevirke trykkfallet.

4. Strømningsstyringsanordning ifølge krav 2, karakterisert vedat forskyvningen og den radiale avstand mellom lagene danner i det minste delvis trykkfallet.

5. Strømningsstyringsanordning ifølge krav 1, karakterisert vedat den langsgående del innbefatter lag av massive perle-lignende elementer anordnet for å tilveiebringe trykkfallet.

6. Strømningsstyringsanordning ifølge krav 5, karakterisert vedat de perle-lignende elementer former lag, hvori tilstøtende lag innbefatter forskjellige dimensjonerte elementer.

7. Strømningsstyringsanordning ifølge krav 1, karakterisert vedat begrensningene er én av: åpninger i et metallisk, ikke-metallisk materiale eller et hybrid-materiale; stansede åpninger; og ekspanderte metallspor.

8. Strømningsstyringsanordning ifølge krav 1, karakterisert vedat den videre omfatter en sandstyringsanordning plassert på utsiden av den langsgående del for å styre strømning av massive partikler med valgte størrelser til den langsgående del.

9. Strømningsstyringsanordning ifølge krav 1, karakterisert vedat den langsgående del er integrert i sandstyrings-anordningen.

10. Strømningsstyringsanordning ifølge krav 1, karakterisert vedat den langsgående del innbefatter en rørdel med fluidstrømningsåpninger for å motta fluid på innsiden av rørdelen og én eller flere lag på utsiden av den rørformede del konfigurert for å motta fluidet langs den radiale retning og å tilveiebringe en buktet bane for det mottatte fluid.

11. Strømningsstyringsanordning ifølge krav 3, karakterisert vedat den buktede bane er konfigurert for å tilveiebringe turbulens i fluidet for å bevirke et vesentlig trykkfall når viskositeten eller tettheten til fluidet svarer til vann eller gass.

12. Strømningsstyringsanordning, karakterisert vedat den omfatter: en første del med et første sett av fluidpassasjer; og en andre del med et andre sett av fluidpassasjer plassert på utsiden av den første del, hvori det første og andre sett av fluidpassasjer er forskjøvet fra hverandre og andre del er konfigurert for å motta et fluid langs en radial retning.

13. Apparat ifølge krav 12, karakterisert vedat forskyvingen er konfigurert for å skape et valgt trykkfall basert på en karakteristikk til fluidet.

14. Apparat ifølge krav 13, karakterisert vedat karakteristikken til fluidet er én av viskositet eller tetthet.

15. Apparat ifølge krav 13, karakterisert vedat forskyvningen tilveiebringer en buktet bane for fluidet og er konfigurert for å indusere turbulens i fluidet basert på en viskositet eller tetthet av fluidet.

16. Apparat ifølge krav 12, karakterisert vedat forskyvningen og avstanden mellom de første og andre deler danner i det minste delvis et trykkfall overfor et fluid som strømmer gjennom strømningsstyringsanordningen.

17. Fremgangsmåte for å lage en fluidstrømningsstyringsanordning,karakterisert vedat den omfatter: å tilveiebringe et rør med et første sett av fluidstrømningspassasjer; og å tilveiebringe en del på utsiden av røret, hvori delen innbefatter et andre sett av fluidpassasjer som er forskjøvet fra det første sett av fluidpassasjer og er konfigurert for å motta formasjonsfluid langs en radial retning til en langsgående akse av røret.

18. Fremgangsmåte ifølge krav 17, karakterisert vedat tilveiebringing av delen omfatter å velge ut forskyvningen for å skape et valgt trykkfall i samsvar med strømning av formasjonsfluid med en første karakteristikk.

19. Fremgangsmåte ifølge krav 18, karakterisert vedat den første karakteristikk er én av viskositet eller tetthet.

20. Fremgangsmåte ifølge krav 17, karakterisert vedat røret og delen er konfigurert for radialt å motta formasjonsfluidet via vesentlig den hele lengde av delen.

21. Fremgangsmåte ifølge krav 17, karakterisert vedat å tilveiebringe delen omfatter å tilveiebringe en buktet fluidstrømningsbane mellom røret og delen.

22. Fremgangsmåte for komplettering av en brønnboring,karakterisert vedat den omfatter: å tilveiebringe en strømningsstyringsanordning som innbefatter et rør med et første sett av fluidstrømningspassasjer og i det minste én del med et andre sett av fluidpassasjer plassert på utsiden av røret, hvori de første og andre sett av passasjer er forskjøvet langs en langsgående retning og delen er konfigurert for å motta et fluid langs den radiale retning; å plassere strømningsstyringsanordningen ved et valgt sted i en brønn-boring; og å tillate et fluid å strømme mellom en formasjon og strømningsstyrings-anordningen.

23. Fremgangsmåte ifølge krav 22, karakterisert vedat den videre omfatter å velge forskyvningen for å skape et valgt trykkfall i samsvar med strømning av fluidet med en valgt karakteristikk som er én av tetthet, viskositet og Reynolds nummer.

24. Fremgangsmåte ifølge krav 22, karakterisert vedat den andre del er én av: en del laget for et massivt materiale som har formet deri det andre sett av strømningspassasjer; én eller flere lag av perle-lignende elementer konfigurert for å skape en buktet bane for et fluid som strømmer derigjennom.

25. Passiv strømningsstyringsanordning for styring av strømning av et fluid,karakterisert vedat den omfatter: en langsgående del konfigurert for å motta fluid generelt radialt inn i et produksjonsrør langs en valgt lengde av den langsgående del, den langsgående del innbefatter lag med forskjøvne åpninger mellom lagene konfigurert for å bevirke et totalt trykkfall over strømningsstyringsanordningen, hvori det totale trykkfall innbefatter i det minste tre av: (a) et første trykkfall, bestemt i det minste delvis av en distanse av en plan forskyvning; (b) et andre trykkfall, bestemt i det minste delvis av et overflateareal mellom forskjøvne åpninger i lagene; (c) et tredje trykkfall, bestemt i det minste delvis av en størrelse av forskjøvet åpning eller avstanden mellom lag; og (d) fjerde trykkfall, bestemt i det minste delvis av inngangs- og utgangs-profiler av åpninger og andre strømningsbegrensninger innen strømnings-styringsanordningen.