DE69703734T2

DE69703734T2 - Vorrichtung zur kontrolle des pump-off

Info

Publication number: DE69703734T2
Application number: DE69703734T
Authority: DE
Inventors: E. Dutton
Original assignee: Micro Motion Inc
Current assignee: Micro Motion Inc
Priority date: 1996-04-10
Filing date: 1997-04-04
Publication date: 2001-05-10
Anticipated expiration: 2017-04-05
Also published as: US5823262A; JP3184229B2; AU2608097A; DE69703734D1; CA2250726A1; HK1021010A1; RU2165035C2; EP0891468A1; CN1221470A; CA2250726C; KR20000005345A; BR9709297A; CN1080366C; EP0891468B1; KR100382208B1; JPH11514065A; WO1997038207A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Sachgebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet von Kontrollsystemen für Pumpeinheiten, die Ölbohrungs-Förderfluide aus Felsformationen unterhalb der Erdoberfläche fördern. Genauer gesagt ist das Kontrollsystem eine pump-off-Kontrolleinheit für eine Pumpeinheit vom Strahl-Typ, die eine Förderung beendet, wenn die Förderfluide in dem Bohrloch nachteilig niedrig sind.

2. Ausführungen zu dem Problem

Öl wird aus Bohrlochbohrungen gefördert, die tief unterhalb der Erdoberfläche reichen, um Förderfluide aus natürlich vorkommenden Reservoiren oder strukturellen Einschlüssen in Felsformationen zu entnehmen. Die Reservoire besitzen in charakteristischer Weise eine Porosität (leere Räume innerhalb des Felds) und eine Permeabilität (eine Fähigkeit, daß Fluide hindurchströmen). Der Druck in dem Reservoir in einem spezifischen Bohrloch ist im Stand der Technik als der Bodenlochdruck bekannt. Unberührte Reservoire haben typischerweise einen anfänglichen Bodenlochdruck, der von ungefähr 0,4 bis 0,5 psi (19 bis 24 Pascal) pro Fuß (0,3 Meter) Tiefe reicht; allerdings ist es bekannt, daß Variationen außerhalb dieses Bereichs auftreten. Der Bodenlochdruck nimmt kontinuierlich über die Lebensdauer einer Förderbohrung ab, da Förderfluide konstant von dem Reservoir entfernt werden. Förderfluide enthalten typischerweise Öl, Wasser und natürliches Gas. Das Produzieren von Bohrungslochbodendrücken ist schwierig vorherzusagen und zu kontrollieren aufgrund von vielen Variablen, die damit verbunden sind. Eine sehr allgemeine Erläuterung einer Drucksinkgeschwindigkeit ist diejenige, daß sich der Bodenlochdruck einer Bohrung von einem durchschnittlichen Druck in dem Reservoir gemäß einer mathematischen Strömungsbeziehung, bekannt als Darcysches Gesetz, einer Reservoirgeometrie, Materialbalancebetrachtungen, Förderfluideigenschaften (z. B. Kompressibilität und Viskosität) und Felseigenschaften (z. B. Kompressibilität, Porosität und Permeabilität) unterscheidet. Ein nicht linearer Druckgradient existiert entlang eines Radius, der von der Bohrlochbohrung heraus in das Reservoir vorgenommen wird. Der Druckgradient erhöht sich mit der Produktionsrate von dem Bohrloch aus. Die Nähe zu anderen Bohrlöchern und zu geometrischen Merkmalen, die Reservoirgrenzen definieren, erhöht auch die Rate einer Drucksinkgeschwindigkeit für ein bestimmtes Bohrloch.
Eine Druckverringerung an einem Ölreservoir ist oftmals ein signifikantes Problem, das sorgsam gehandhabt werden muß, um die ökonomische Funktion eines Ölreservoirs zu optimieren. Das Problem entsteht, wenn der verfügbare Bodenlochdruck unterhalb eines Werts abfällt, der erforderlich ist, um die Wassersäule in dem Bohrloch zu überwinden. Zum Beispiel kann ein Bohrloch, das achttausend Fuß (2438 Meter) tief ist, einen Bodenlochdruck von 3000 psi (144 Kilopascal) haben. Dort, wo Förderfluide, die von dem Bohrloch ausgehen, eine Dichte haben, die einen kombinierten Druckgradienten von 0,4 psi pro Fuß Tiefe (63 Pascal pro Meter) erreichen, würde ein Grundlochdruck von 3200 psi (153 Kilopascal; berechnet als Tiefe mal Gradient) erforderlich sein, um die Förderfluide an die Oberfläche zu bringen. Andererseits ist die verfügbare Reservoirenergie oder der Druck nur in der Lage, Fluide auf 7500 Fuß (2286 Meter) anzuheben. Das Bohrloch kann keine natürlich auftretende Strömung hervorrufen und muß aufgegeben werden, ohne daß eine künstliche Hebevorrichtung installiert wird, um Förderfluide zu der Oberfläche zu bringen. Künstliche Hebevorrichtungen werden installiert, um abfallende Produktionsraten zu regenerieren, und ermöglichen die zusätzliche Zurückgewinnung großer Mengen von Ölreserven aus teilweise verarmten bzw. entleerten Reservoiren.
Pumpeinheiten vom Balkentyp sind der gebräuchlichste, verwendete Typ einer künstlichen Hebevorrichtung. In Balkenpumpeinheiten ist ein Balken mit einem Antriebsmechanismus, einer Hebelstütze und einem Gegengewichtsystem verbunden, ebenso wie mit einer unter der Oberfläche liegenden Stangen- und Tauchkolbenanordnung, die zu dem Förderreservoir reicht. Die Stangen- und Tauchkolbenanordnung paßt innerhalb eines Förderrohrstrangs, der dazu verwendet wird, die Förderfluide an die Oberfläche zu bringen. Ein Hin- und Herkippen des Balkens an der Hebelstütze bewirkt, daß sich die unter der Oberfläche liegende Stangen- und Tauchkolbenanordnung nach unten und nach oben entlang eines Wegs verschiebt, der typischerweise bis zu ungefähr 8 Fuß (2,4 Meter) oder mehr reicht. Nahe dem Boden des Bohrlochs verschließt sich ein Ventilsystem in dem Tauchkolben bei dem Aufwärtshub, um eine Fluidsäule zu der Oberfläche hin anzuheben. Das Ventilsystem öffnet sich bei dem Abwärtshub, um zu ermöglichen, daß zusätzliches Fluid in die Säule aus Rohrleitungsteilen zum Anheben hinein eintritt, und verschließt sich wieder bei dem darauffolgenden Abwärtshub, um Förderfluide in der Rohrleitungskette während des Anhebens zu dichten. Die Ventile, die dahingehend wirken, diese Öffnungs- und Dichtfunktionen auszuführen, sind jeweils im Stand der Technik als stehendes Ventil, laufendes Ventil und Absperrventil bezeichnet.
Ein Problem, das als "pump-off" bekannt ist, tritt oftmals dann auf, wenn Pumpeinheiten in im wesentlichen verarmten Reservoiren installiert werden. Im Druck verarmte Reservoire und solche, die sehr geringe Permeabilitäten haben, sind oftmals nicht in der Lage, Förderfluide unter einer Rate zu fördern, die ausreichend ist, um die Rate zu erzielen oder zu überschreiten, unter der eine Balkenpumpeinheit Förderfluide aus dem Bohrloch herauszieht. Demzufolge nimmt das Fluidvolumen in dem Bohrloch stetig ab, bis der Tauchkolben bei seinem Aufwärtshub bis über das Fluidniveau hinaus ansteigt, bei dem das Reservoir in der Lage ist, zu dem Bohrloch zuzuführen. In diesem Zustand ist das Bohrloch so, daß es zumindest teilweise im "pumped-off"-Zustand bzw. abgepumpten Zustand ist, da der Tauchkolben nur in der Lage ist, sich selbst wieder beim Durchgang während des Abwärtshubs durch die Fluidsäule hindurch zu füllen. Der Tauchkolben im "pumped-off"- Zustand kann sich bei seinem Abwärtshub nicht selbst füllen, bis er wieder unterhalb des Fluidniveaus des Bohrlochs führt. Demgemäß wird Energie durch Hin- und Herbewegen einer Flüssigkeitssäule mit einer verringerten Rate einer Fluidgewinnung an der Oberfläche verschwendet, d. h. die Effizienz der Pumpe nimmt als eine Folge des "pump-off"- Zustands ab. Der Tauchkolben schlägt auch bei seinem Abwärtshub auf das Fluid mit einem Pulshammer- oder Fluidhammereffekt auf, so daß die Stangenanordnung nach oben und zu der Oberflächenbalkenpumpeinheit läuft. Der Hammereffekt wird zunehmend schlechter, wenn das Fluidniveau weiter abfällt, da sich die Tauchkolbengeschwindigkeit an dem Aufschlagpunkt erhöht. Wenn dies über eine ausgedehnte Periode wiederholt wird, bringt der Hammereffekt eine Ermüdung mit dem entsprechenden Ausfall von Systemkomponenten mit sich. Die mit Gewinde versehenen Verbindungen zwischen den Pumpenstangen in der Stangen- und Tauchkolbenanordnung sind insbesondere hinsichtlich eines Ermüdungsausfalls, bewirkt durch das "pump-off", anfällig.
Die Erfassung eines "pumped-off"-Zustands ist schwierig, da die Stangen- und Tauchkolbenanordnungen große Distanzen nach unten reichen, z. B. fünf; bis neuntausend Fuß (1524 bis 2743 Meter). Bei diesen Strecken tritt eine wesentliche, elastische Dehnung in der Pumpstangenfolge aufgrund des Elastizitätsmoduls in den Materialien, die die Pumpenstangen bilden, auf. Die Rate einer Oberflächenhin- und herbewegung muß dementsprechend zeitlich abgestimmt werden, um den Pumpenstangen eine Möglichkeit zu geben, einen optimalen Hin- und Herbewegungshub zu erzielen, wenn sich die Stangen über große Distanzen dehnen. In der Praxis wird dieser Zeitabstimmungsvorgang durch "trial and error" durch erfahrenes Fachpersonal abgestimmt. Die Pumpenstangen verbinden auch die Seiten der Förderrohrleitungsfolge. Demzufolge kann ein "pumped-off"-Zustand nicht immer durch bloße Oberflächenvibrationen erfaßt werden.
Probleme, die aus einem "pumped-off"-Zustand entstehen, werden durch Verschließen der Pumpe für ein temporäres Einstellen der Förderung von dem Bohrloch gelöst, d. h. gemäß der industriellen Terminologie wird das Bohrloch in einen "shut-in"- oder ""idled"-Zustand versetzt. Das Bohrloch im "shut-in"-Zustand baut einen Grundlochdruck auf, wenn Fluide innerhalb des Reservoirs strömen, um wesentlich den Druckgradienten zwischen einem durchschnittlichen Reservoirdruck und dem Grundlochdruck des Bohrlochs zu reduzieren. Eine Förderung fährt idealerweise zu einem Zeitpunkt fort, nachdem der erhöhte Grundlochdruck das Fluidniveau in dem Bohrloch auf ein Niveau oberhalb des obersten Laufwegpunkts der Tauchkolbenanordnung ansteigen läßt. Das Bohrloch wird wiederum in einen "shut-in"-Zustand nach einer gewissen Zeit versetzt, um das Auftreten eines "pumped-off"-Zustands zu vermeiden. Signifikante Unterschiede in Förderraten können durch Ändern der Parameter in dem "shut-in"-Zyklus und dem Förderzyklus erhalten werden, d. h. durch Variieren der Rate, unter der sich der Pumpbalken hin- und herbewegt, durch Variieren der Zeitdauer, über die die Pumpe arbeitet, und durch Variieren der "shut-in"- oder "idle"- bzw. Leerlaufzeit.
Ein traditionelles Verfahren zum Identifizieren eines "pumped-off"-Zustands ist dasjenige, ein Dehnungsmeßgerät an einem Bereich der Pumpeinheit zu plazieren, der als Hubbalken bekannt ist. Alternativ wird eine Belastungszelle auf einem Bereich der Pumpenstangenanordnung, bekannt als die polierte Stange, d. h. die oberste Pumpenstange, plaziert. Messungen werden auf Karten ausgedruckt, die die Belastung der polierten Stange auf der vertikalen Achse und die Position der Stange auf der horizontalen Achse angeben. Diese Karten sind im Stand der Technik als Dynamometer- bzw. Kraftmeßkarten bekannt. Fig. 1 zeigt eine herkömmliche Dynamometer-Karte dieses Typs. Variationen von Fig. 1 existieren, bei denen die Daten als ein System dimensionsloser Zahlen ausgedruckt werden. Die Kurve der Fig. 1 besitzt eine gut ausgeprägte, im wesentlichen rhomboide Form mit einer guten Trennung zwischen deren oberer und unterer Grenze, was zeigt, daß die Pumpe sehr gut arbeitet. Fig. 2 zeigt eine zweite Dynamometer-Karte, die die Effekte eines Fluidhämmerns aufgrund des Auftretens eines "pumped-off"-Zustands in dem Bohrloch darstellt. Die obere und die untere Kurve sind nicht länger gut voneinander getrennt. Die untere Kurve besitzt eine scharfe Krümmung von 90º bei 70% des Abwärtshubs, was ein Fluidhämmern anzeigt.
Viele Probleme sind der Verwendung von Dynamometern zugeordnet, um ein Fluidhämmern zu erfassen. Verschiedene Variablen beeinflussen die Belastung der polierten Stange oder des Hubbalkens und deren Effekte heben sich gegenseitig auf oder addieren sich. Die Effekte können auch zeitweise aufgrund eines Dehnens der Pumpenstangenanordnung verschoben werden. Deshalb können Dynamometer-Lesungen manchmal nicht interpretiert werden, um zu identifizieren, wann ein "pumped-off"-Zustand aufgetreten ist. Zusätzlich fallen manchmal die Dehnungsmeßgeräte, die Belastungszellen und elektronischen Systeme, die sie unterstützen, aus, was das Dynamometer-System nutzlos gestaltet.
Ein Versuch ist vorgenommen worden, um das "pumped-off"-Problem durch die Verwendung volumetrischer Messungen zu erfassen. Eine extrem komplizierte Vorrichtung ist erforderlich, und die derzeitigen, volumetrischen Messungen können nicht herkömmlich für eine "pumped-off"-Kontrolle in tatsächlichen Produktions- bzw. Fördersituationen verwendet werden. Rhoads, U.S. 4,854,164 stellt eine Dualbehälterstruktur dar, bei der Dualbehälter durch Aufteilungsleitungen verbunden sind. Eine Strömung zwischen den Behältern wird durch elektronisch gesteuerte, pneumatisch betätigte Ventile geführt. Elektronische Niveau-Anzeigeeinrichtungen oder Schwimmerschalter in den jeweiligen Tanks bzw. Behältern liefern Signale, die das Volumen in den Tanks darstellen. Eine elektronische Steuereinrichtung verwendet die Ventile, um die jeweiligen Tanks, einen nach dem anderen, zu füllen. Die Tanks bzw. Behälter sammeln Fördervolumina von mehreren Hüben einer Pumpeinheit an. Die elektronische Steuereinheit nimmt Signale von der Niveauanzeigeeinrichtung innerhalb eines Behälters auf, wenn der Behälter gefüllt ist, und bewirkt, daß die elektronisch gesteuerten, pneumatisch betätigten Ventile in den Aufteilungsleitungen das ankommende Fluid zwischen den jeweiligen Behältern umzuschalten, um den gefüllten Behälter zu einem geeigneten Zeitpunkt zu entleeren. Ein Kanal verbindet die zwei Behälter, um einen Fördergasdurchgang zwischen den zwei Behältern zu ermöglichen, allerdings ist der Grund für diesen Austausch unklar. Die elektro-pneumatischen Ventile und Niveau-Anzeigen unterliegen einem Ausfall und die elektronische Steuereinrichtung wird angewiesen, alle Ventile zu öffnen, wenn ein Fehler bzw. Ausfall auftritt, damit das Bohrloch weiter produzieren kann. Gerade hierbei kann diese Abhilfemaßnahme nicht möglich sein, wenn die Ventile ausgefallen sind.
Das US-Patent Nr. 4,859,151 beschreibt einen "pump-off"-Steuermechanismus, der eine federvorgespannte Strömungsanzeige besitzt. Eine mechanische Verbindung verbindet die federvorgespannte Strömungsanzeigeeinrichtung mit einer Skala. Eine Anzeigenadel auf der Skala gibt ein minimales Strömungsvolumen an. Der Steuermechanismus schaltet das Bohrloch ein, wenn die federvorgespannte Strömungsanzeige nicht das minimale Strömungsvolumen, identifiziert durch die Anzeigenadel, erreicht.
Dabei verbleibt ein wirkliches Erfordernis nach einem zuverlässigen, volumetrischen Verfahren und einer Vorrichtung zum Steuern einer Balkenpumpeinheit, um das Einrichten eines "pumped-off"-Zustands in Ölförderbohrlöchern zu vermeiden.

LÖSUNG

Die vorliegende Erfindung beseitigt die vorstehend angegebenen Probleme durch Vorsehen eines Verfahrens und einer Vorrichtung zum Steuern einer Balkenpumpeinheit durch die Verwendung einer Coriolis-Strömungsmeßeinrichtung, um das Auftreten eines "pumped-off"-Zustands in einem Ölförderbohrloch zu vermeiden. Die Coriolis- Strömungsmeßeinrichtung ist besonders gut für die Aufgabe geeignet, da sie eine außergewöhnliche Empfindlichkeit für eine Strömungsrate besitzt, die verwendet wird, um einen Abfall in der volumetrischen Pumphubeffektivität entsprechend einem "pumped-off"- Zustand in einem Bohrloch zu erfassen.
Die vorliegende Erfindung setzt ein Pumpsteuersystem zur Verwendung beim Vermeiden einer Betätigung einer Balkenpumpeinheit, während Fluidniveaus in einem Bohrloch nachteilig niedrig sind, ein. Das Steuersystem umfaßt eine Strömungsmeßeinrichtung (vorzugsweise eine Coriolis-Strömungsmeßeinrichtung) zum Messen eines Förderfluidvolumens, das durch jeden Aufwärtshub einer Balkenpumpeinheit produziert wird, oder durch Mitteln dieser Volumina über die Zeit. Die Meßeinrichtung liefert Fördersignale, die die Förderfluidmenge entsprechend den Volumina, die durch die Pumpeinheit gefördert sind, darstellen und überträgt diese Fördersignale zu einer zentralen Verarbeitungseinheit. Die zentrale Verarbeitungseinheit nimmt die Fördersignale auf und vergleicht deren entsprechende, repräsentative Fördermengen mit anderen, um eine Verringerung in der volumetrischen Pumphubeffektivität, verursacht durch das Auftreten eines "pumped-off"- Zustands in dem Bohrloch, zu identifizieren. Der "pumped-off"-Zustand tritt dann auf, wenn eine obere Grenze von Förderfluiden in dem Bohrloch unterhalb einer Kolbenanordnung abgefallen ist, die an der Balkenpumpeinheit befestigt ist. Daraufhin überträgt die zentrale Verarbeitungseinheit ein Signal, das anzeigt, daß der "pumped-off"-Zustand existiert. Eine Systemsteuereinheit arbeitet auf dieses Signal von der zentralen Verarbeitungseinheit hin, um eine Oberflächenförderung von der Balkenpumpeinheit zu stoppen und einen Aufbau eines Grundlochdrucks in dem Bohrloch zu ermöglichen.
In bevorzugten Ausführungsformen stoppt das Steuersystem eine Förderung von der Pumpeinheit durch Auswählen einer von zwei Optionen. Als eine bevorzugte Option beendet das Steuersystem die Betätigung der Pumpeinheit. In anderen Fällen ist es manchmal nicht praktikabel, eine Betätigung der Pumpeinheit zu beenden, wenn das Bohrloch signifikante Mengen von Sediment in Kombination mit den Förderfluiden produziert, da die Sedimente dazu tendieren, sich von den Förderfluiden abzusetzen und an Steilen niederzuschlagen, die eine Beschädigung des Pumpsystems verursachen. Eine kostenintensive Unterhaltungsarbeit könnte erforderlich sein, um die Effekte von Sedimenten, die sich von den Förderfluiden absetzen, zu überwinden, da die Sedimente ein Verstopfen oder Verkratzen der abwärts führenden Pumpsystemkomponenten verursachen können. In dem letzteren Fall fährt das Steuersystem vorzugsweise fort, eine Betätigung der Pumpe zu ermöglichen, leitet aber eine Oberflächenförderung zurück in das Bohrloch um. Demzufolge hält eine Fluidrezirkulation Sedimente, die in den Förderfluiden suspendiert sind, bis die Fluide für den Markt gefördert werden können.
Es ist besonders bevorzugt, eine Coriolis-Strömungsmeßeinrichtung zum Durchführen von Strömungsmessungen zu verwenden. Coriolis-Strömungsmeßeinrichtungen können sowohl eine Vorwärts- als auch eine Rückwärtsströmung erfassen. Eine Rückwärtsströmung zeigt an, daß bestimmte Ventile, nämlich das Absperrventil und das Standventil, ausgefallen sind. Demgemäß sollte das Volumen (korrigiert für Temperatur- und Druckvariationen), das durch jeden Pumpenhub unter normalen Betriebsbedingungen erzeugt ist, gleich zu dem Durchmesser des Flächenbereichs der Förderrohrfolge des Tauchkolbens sein. Wenn das geförderte Fluidvolumen geringer als diese Menge ist, zeigt das verringerte Volumen entweder eine Rohrleckage oder eine Leckage in dem sich bewegenden Ventil an. Die Verwendung einer Coriolis-Strömungsmeßeinrichtung ermöglicht, daß diese Bestimmungen in die zentrale Verarbeitungseinheit hinein programmiert werden können. Im Gegensatz dazu erfordert ein einfaches Dynamometerpumpsystem sehr komplexe Manipulationen des Pumpgeräts, um dieselben Bestimmungen zu erreichen, die leicht aus Coriolis-Daten erhältlich sind. Normale Turbinenmeßeinrichtungen und Verdrängungsmeßeinrichtungen werden nicht so gut anstelle von Coriolis-Strömungsmeßeinrichtungen arbeiten, da die Verdrängungsmeßeinrichtungen dazu tendieren, zu verstopfen (insbesondere bei einer Rückwärtsströmung), und ihnen fehlt die Empfindlichkeit und die Zuverlässigkeit von Coriolis-Strömungsmeßeinrichtungen. Einige Turbinenmeßeinrichtungen tendieren auch dazu, bei einer Rückwärtsströmung zu verstopfen, und diese Klasse einer Meßeinrichtung ist auch sehr zerbrechlich und leicht beschädigbar unter Betriebsbedingungen vor Ort. Turbinenmeßeinrichtungen beruhen auch auf einer Schätzung einer Fluiddichte, die dahingehend angenommen wird, daß sie konstant ist. Diese Annahme führt zu einem damit verbundenen Fehler, da sich eine tatsächliche Fluiddichte von Pumpenhub zu Pumpenhub in Abhängigkeit von der Mischung von Öl und Wasser in dem Förderfluid ändert.
Andere, herausragende Merkmale, Aufgaben und Vorteile werden für Fachleute auf dem betreffenden Fachgebiet unter Lesen der Diskussion nachfolgend in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt eine Dynamometerkarte, die ein Verfahren nach dem Stand der Technik zum Überwachen des Betriebs einer Balkenpumpeinheit darstellt;
Fig. 2 zeigt eine Dynamometerkarte nach dem Stand der Technik, die die Effekte eines Fluidhämmerns darstellt, was anzeigt, daß ein "pumped-off"-Zustand in der Bohrlochbohrung aufgetreten ist;
Fig. 3 zeigt ein Pumpeinheitssteuersystem an, das eine Coriolis- Strömungsmeßeinrichtung und eine rechnergestützte Pumpsteuereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt;
Fig. 4 zeigt eine Bodenlochpumpenanordnung, bei der ein "pumped-off"-Zustand erreicht worden ist;
Fig. 5 zeigt eine Vielzahl von Spannungssignalen, die durch die Coriolis- Strömungsmeßeinrichtung der Fig. 3 zu der rechnergestützten Pumpsteuereinheit zugeführt sind, was der rechnergestützten Steuereinheit ermöglicht, den "pumped-off"-Zustand der Fig. 4 zu erfassen;
Fig. 6 zeigt ein alternatives Verfahren, durch das die rechnergestützte Pumpsteuereinheit der Fig. 3 den "pumped-off"-Zustand der Fig. 4 erfassen kann;
Fig. 7 zeigt ein alternatives Pumpsteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung zur Verwendung in Bohrlöchern, die stark sedimentierte Förderfluide produziert;
Fig. 8 zeigt ein noch anderes Pumpsteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung zur Verwendung in Bohrlöchern, die Fluide zu zentralen Sammelstationen mit zentralen Meßsystemen fördern; und
Fig. 9 zeigt ein schematisches Prozeßsteuerströmungsablaufdiagramm, das den Betrieb des Pumpsteuersystems gemäß der vorliegenden Erfindung führt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Teile von Merkmalen des Pumpsteuersystems an der Oberfläche Fig. 3 zeigt ein Pumpsteuersystem 20 gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Steuersystem 20 umfaßt eine herkömmliche Balkenpumpeinheit 22, einen Bohrlochkopf 24, durch den hindurch die Pumpeinheit 22 Förderfluide extrahiert, einen Gasabscheider 26 zum Separieren geförderten Gases von den Förderfluiden, eine Coriolis- Strömungsmeßeinrichtung 28 und einen automatisierten Steuercenter 30, der die Betriebsweise des Steuersystems 20 in Abhängigkeit von Messungen, die durch die Coriolis- Strömungsmeßeinrichtung 28 durchgeführt sind, führt.
Die Balkenpumpeinheit 22 ist eine herkömmliche Pumpeinheit und ist schematisch dargestellt, um irgendeinen Typ einer sich hin- und herbewegenden, oberirdischen bzw. Oberflächenpumpeinheit darzustellen. In der Ausdrucksweise der Industrie umfassen die Hauptkomponenten der Pumpeinheit 22 einen Schwengel 32, der einen Kopf 34 und ein Ausgleichslager 36 verbindet. Ein Paar Pitman-Arme bzw. Treibstangen 38 verbinden das Ausgleichslager 36 mit einer mit Gegengewicht versehenen Kurbel 40. Eine A- Rahmenstruktur 46, bekannt als ein Samson-Gestell-Träger, trägt den Schwengel 32 an einem zentralen Drehgelenk 48. Eine Drahtseilaufhänge- und Trägerstangenanordnung 50 verbindet den Kopf 34 mit einer polierten Stange 52. Ein Magnet 54 ist auf der Kurbel 40 befestigt und ein Sensor 56 wird dazu verwendet, die Drehung des Magnets 54 zu erfassen oder zu zählen. Eine Beschleunigungsmeßeinrichtung 58 wird dazu verwendet, Niederfrequenzvibrationen in dem Samson-Gestell-Träger 46 zu erfassen.
Im Betrieb dreht sich die Kurbel 40, um eine entsprechende Drehung der Pitman- bzw. Treibstangenarme 38 zu bewirken. Die Drehung der Treibstangenarme 38 bewegt den Schwengel 32 nach oben und nach unten hin und her unter Verwendung des zentralen Drehgelenks 48 als einen Hebelgelenkpunkt. Die Bewegung, die auf den Schwengel 32 an dem Ausgleichslager 36 aufgebracht wird, wird durch eine entsprechende, entgegengesetzte Bewegung über den Schwengel 32 an dem Kopf 34 reflektiert. Hierdurch bringt der Kopf 34 eine vertikale Hin- und Herbewegung auf die polierte Stange 32 über die Drahtseilaufhängeeinrichtung und die Einrichtungs- und Trägerstangenanordnung 50 auf. Der Bohrlochkopf 24 ist ein herkömmlicher Bohrlochkopf, der eine Hülse 60 umfaßt, die Materialien aufnimmt, um sich gegen die polierte Stange 52 anzulegen, um Leckagen zwischen der polierten Stange 52 und der Hülse 60 zu beseitigen. Die Hülse 60 ist oberhalb der Strömungsteilungseinrichtung 62 positioniert, die zu dem Gasabscheider 26 führt. Der Bohrlochkopf 24 ist an einer Förderrohrleitung und einer Gehäuseaufhängungseinrichtung 64 verschraubt, die dazu verwendet wird, in Spannung sehr lange Folgen von rohrförmigen Teilen, die in das Bohrloch hinein eingesetzt sind (nicht in Fig. 3 dargestellt), aufzuhängen.
Der Gasabscheider 26 umfaßt einen mit Ablenkteilen versehenen, aufrecht stehenden Zylinder 66, der innere Strömungsräume besitzt, die die Strömungsverteilungseinrichtung 62 mit der Meßeinrichtungs-Flüssigkeitseinlaufleitung 68 und einer oberen Gasschleife 70 verbindet. Die Flüssigkeitsmeßeinrichtungsausgangsleitung und die obere Gasschleife 70 verbinden sich miteinander, um ein T 74 an einer erhöhten Stelle oberhalb der Coriolis- Strömungsmeßeinrichtung 28 zu bilden. Die Förderleitung 76 führt Förderfluide von dem T 74 zu einem Förderfluidseparatorsystem (nicht dargestellt) in der Richtung des Pfeils 78. Ein Absperrventil 79 stellt sicher, daß eine Strömung durch die Förderleitung 76 nur in der Richtung des Pfeils 78 auftritt. Demzufolge wird Gas von den Förderfluiden, die durch die Verteilungsleitung 32 strömen, durch die Wirkung des mit Ablenkteilen versehenen, aufrecht stehenden Zylinders 66 separiert. Flüssigkeiten fließen zu der Coriolis- Strömungsmeßeinrichtung 28 über die Meßeinrichtungs-Flüssigkeitseinlaufleitung und Gase führen im Bypass an der Meßeinrichtung 28 über die obere Gasschleife 70 vorbei. Die Coriolos-Strömungsmeßeinrichtung 28 ist zwischen der Dosiereinrichtungs- Flüssigkeitseingangsleitung 68 und der Flüssigkeitsausgangsleitung 72 installiert. Die Coriolis-Strömungsmeßeinrichtung 28 ist vorzugsweise eine kommerziell erhältliche Strömungsmeßeinrichtung, wie beispielsweise das ELITE Modell CMF100M329NU und das ModeN CMF100H531 NU, die von Micro Motion, Boulder, Colorado, erhältlich sind. Diese Strömungsmeßeinrichtungen sind auch geeignet, um als Densitometer zu arbeiten. Demzufolge kann eine volumetrische Strömungsrate durch Teilen der gesamten Massenströmungsrate durch die gesamte Dichtemessung berechnet werden. Die Coriolis- Strömungsmeßeinrichtung 28 verwendet elektrische Signale, um mit dem Coriolis- Transmitter 80 über die Leitung 82 zu kommunizieren. Der Transmitter 80 wiederum verwendet elektrische Signale, um mit dem automatisierten Steuercenter 30 über die Leitung 84 zu kommunizieren. Eine bevorzugte Form eines Transmitters 80 ist das ELITE Modell RFT9739, das von Micro Motion, Boulder, Colorado, erhältlich ist. Die Meßeinrichtung 28 mißt kontinuierlich die Strömungsmenge an Flüssigkeiten durch die Meßeinrichtungs- Flüssigkeitseinlaufleitung 68 und überträgt Signale, die Strömungsmengen darstellen, zu dem automatisierten Steuercenter 30 über den Transmitter 80.
Der automatisierte Steuercenter 30 umfaßt eine Hochspannungsenergieversorgung 86 und eine Operationssteuereinheit 88, die eine zentrale Verarbeitungseinheit zusammen mit einem Programmspeicher und Treibern für ein elektronisches Steuern des Betriebs von entfernt stehenden Systemen umfaßt. Die Steuereinheit 88 ist vorzugsweise das Modell ROC 306 von Fisher Industries, Marshalltown, Iowa. Die zentrale Verarbeitungseinheit und der Programmspeicher der Steuereinheit 88 sind programmiert, um die Umsetzung von Steuerinstruktionen über die Steuereinheit 88 zu erleichtern, die Förderdatensignale zu einem zentralen Felddatensammelsystem (nicht dargestellt) auf der Leitung 90 überträgt. Die Hochspannungsenergieversorgung 86 nimmt Energie über die Energieversorgungsleitung 91 auf und verteilt diese Energie, wie sie benötigt wird, zu den Komponenten des Systems 20, z. B. zu dem Coriolis-Transmitter 80 über die Leitung 92.
Detaillierte Beschreibung des pumped-off-Zustands, der vermieden werden soll Fig. 4 stellt eine Bodenlochanordnung 100 dar, die mit einem Steuersystem 20 verbunden ist. Ein Bohrloch 102 ist über tausende Fuß oder Meter geologischer Formationen, die einen Teil der Erdkruste bilden, gebohrt worden. Eine dieser Schichten umfaßt ein Förderreservoir 104, das eine Porosität besitzt, die mit Förderfluiden gefüllt ist, die Öl, Wasser und Gas umfassen. Ein Metallgehäuse 106 ist aus einer Vielzahl von geschraubt aneinandergekoppelten Rohren aufgebaut, die in das Bohrloch 102 eingesetzt sind. Das Gehäuse 106 steigt zu der Oberfläche an und hängt unter Spannung von einer Verrohrungs- und Gehäuseaufhängungseinrichtung 64 (siehe Fig. 3). Der Raum zwischen dem Gehäuse 106 und der Bohrlochbohrung 102 ist mit Zement 110 gefüllt, uni zu verhindern, daß sich Förderfluide hinter das Gehäuse 106 kanalisieren und so das Reservoir 104 isolieren. Die Förderrohrleitung 108 hängt frei innerhalb des Gehäuses 106 von der Verrohrungs- und Gehäuseaufhängungseinrichtung 64. Geformte, explosive Ladungen sind verwendet worden, um eine Vielzahl von Perforationen, z. B. Perforationen 112 und 114, durch das Gehäuse 106 und den Zement 110 zu sprengen, um zu ermöglichen, daß Förderfluide 116 von dem Reservoir 104 in das Gehäuse 106 hineinströmen. Ein Dichtungsstück 118 dichtet Förderfluide 116 innerhalb des Gehäuses 106 unterhalb der Perforationen 112 und 114 ab.
Eine Vielzahl von geschraubt miteinander verbundenen, langgestreckten, zylindrischen Elementen bilden eine Saugeinrichtungsstangenkette 120, die den polierten Stab 52 (siehe Fig. 3) mit dem Tauchkolben 122 verbinden. Der hohle, zylindrische Tauchkolben 122 ist von einer Vielzahl elastomeren Dichtungen umgeben, z. B. Dichtung 124, die komprimiert in den inneren Durchmesser der Förderrohrleitung 108 mit einer ausreichenden Kraft eingreifen, um eine Säule 126 von Förderfluiden innerhalb der Förderrohrleitung 108 anzuheben. Der untere Teil des Tauchkolbens 122 umfaßt eine Kugelventil- und eine Sitzanordnung 128 (d. h. das laufende Ventil), das unter dem Gewicht der Förderfluidsäule 126 dichtet. Perforationen 130 in dem oberen Teil des Tauchkolbens 122 ermöglichen, daß Förderfluide zwischen dem hohlen Inneren des Tauchkolbens 122 und der Fluidsäule 126 fließen. Der untere Teil der Förderrohrleitung 108 umfaßt eine Kugelventil- und Sitzanordnung 132 (d. h. das stehende Ventil), die unter komprimierenden Kräften, erzeugt durch den Abwärtshub des Tauchkolbens 122, dichtet, und sich öffnet, um den Eintritt von Förderfluiden 116 in die Förderrohrleitung 108 unter dem relativen Vakuum, das durch den Aufwärtshub des Tauchkolbens 122 erzeugt ist, zu ermöglichen.
Wie in Fig. 4 dargestellt ist, ist ein pumped-off-Zustand innerhalb der Grund- bzw. Bodenlochanordnung 100 eingerichtet worden. Ein durchschnittlicher Druck P existiert innerhalb des Reservoirs 104. Die Strömung von Förderfluiden in das Gehäuse 106 hinein hat einen Drucksinkgeschwindigkeitsgradienten entlang eines Teils 134 in dem Teil des Reservoirs 104 erzeugt, der das Bohrloch 102 umgibt, so daß das Volumen der Förderfluide, die in das Gehäuse 106 durch die Perforationen 112 und 114 strömen, ausreichend ist, um die Rate zu erreichen, bei der die Hin- und Herbewegung des Tauchkolbens 122 Fluide aus dem Gehäuse 106 wegnimmt. Deshalb besitzen die Förderfluide 116 ein oberes Fluidniveau 136. Der Tauchkolben 122 bewegt sich in der Richtung des Pfeils 138 unter Arbeit des Kopfs 34 (siehe Fig. 3) auf der polierten Stange 52 durch die Saugeinrichtungsstangenkette 120 hin und her. Der Tauchkolben 122 ist bei seiner vollen Erstreckung seines Aufwärtswegs dargestellt. Der Lauf nach oben des Tauchkolbens 122 hat ein relatives Vakuum auf die Förderfluide 116 ausgeübt, um die Kugelventil- und Sitzanordnung 132 für die Überführung von Förderfluiden 116 in die Förderrohrleitung 108 hinein zu öffnen. Das Vakuum, das durch den Tauchkolben 122 auf die Förderfluide 116 ausgeübt ist, hat bewirkt, daß die Förderfluide Gas freigeben oder entspannen, was einen gasgefüllten Raum 139 zwischen dem Tauchkolben 122 und dem Fluidniveau 136 erzeugt. Gas tritt auch in die Förderrohrleitung 108 ein, um einen gasgefüllten Raum 139 zu bilden, wenn der Aufwärtshub des Tauchkolbens 122 bewirkt, daß das oberste Fluidniveau 136 unterhalb der Kugelventil- und Sitzanordnung 132 abfällt.
Der Tauchkolben 122 beginnt damit, sich zu den Förderfluiden 160 bei einem Fluidniveau 136 durch den mit Gas gefüllten Raum 139 abzusenken. Die Kugelventil- und Sitzanordnung 128 ist unter dem Gewicht der Fluidsäule 126 abgedichtet, um die Leckage von Förderfluiden in der Säule 126 in dem mit Gas gefüllten Raum 139 hinein zu verhindern. Der Tauchkolben 122 läuft nach unten, bis die Kugelventil- und Sitzanordnung 128 in die Förderfluide 116 bei einem Fluidniveau 136 einschlägt, um einen Fluidhammereffekt zu erzeugen, der sich hoch bis zu der Pumpeinheit 22 (siehe Fig. 3) über die Saugeinrichtungsstangenkette 120 überträgt. Die Kugelventil- und Sitzanordnung 132 dichtet unter komprimierenden Kräften, die durch den Aufschlag des Tauchkolbens 122 gegen die Förderfluide 116 bei einem Niveau 136 erzeugt werden, ab. Die fortgeführte Abwärtsbewegung des Tauchkolbens 122 öffnet die Kugelventil- und Sitzanordnung 128 durch die Kräfte des komprimierten Fluids gegen die Kugelventil- und Sitzanordnung 132, um den Förderfluiden 116 zu ermöglichen, über die Kugelventil- und Sitzanordnung 128, das hohle Innere des Tauchkolbens 122, durch Perforationen 130 und in die Förderfluidsäule 126 hineinzufließen. Ein darauffolgender Aufwärtshub des Tauchkolbens 122 dichtet die Kugelventil- und Sitzanordnung 128 ab und öffnet die Kugelventil- und Sitzanordnung 132 für eine Wiederholung des Pumpzyklus.
Der Fluidaufschlag des Tauchkolbens 122 gegen die Förderfluide 116 bei einem Fluidniveau 136 ist äußerst unerwünscht aus verschiedenen Gründen. Über die Zeit ermüdet ein wiederholter Fluidhammereffekt dieses Typs die Saugeinrichtungsstangenkette 120, so daß ein mechanischer Ausfall hervorgerufen wird. Dieser mechanische Ausfall ist sehr kostspielig, da die gebrochene Saugeinrichtungsstangenfolge bzw. -kette aus dem Bohrloch 102 herausgeholt und ersetzt werden muß. Die Folgen eines Saugeinrichtungsstangenkettenbruchs können sich miteinander verbinden mit dem Effekt, daß das Bohrloch aufgegeben werden muß, da Reparaturen nicht länger ökonomisch durchführbar sind. Zum Beispiel kann die kollabierte Saugeinrichtungsstangenkette 120 einen entsprechenden Ausfall in der Förderrohrleitung 108 verursachen, oder Sedimente können sich von der Förderfluidsäule 126 auf den Tauchkolben 122 absetzen, was es unmöglich macht, die kollabierte Saugeinrichtungsstangenkette während Reparaturvorgängen herauszuziehen. Zusätzlich bringt das Erfordernis einer Reparatur Förderstillstandszeit mit sich, während der keine Erträge aus der Bohrung erhalten werden.
Weiterhin wird der Betrieb der Pumpeinheit 22 (siehe Fig. 3) zunehmend uneffizienter, da sich der Gasraum 139 innerhalb der Förderrohrleitung 108 vergrößert. Das Volumen von Förderfluiden 116, die mit jedem Pumpenaufwärtshub verschoben werden sollten, gleicht dem Flächenbereich einer Förderrohrleitung 108, der über deren inneren Durchmesser in einer Richtung senkrecht zu deren Achse der Verlängerung mal der Länge des Aufwärtshubs des Tauchkolbens 122 vorgenommen wird. Das Vorhandensein des mit Gas gefüllten Raums 139 ermöglicht allerdings nur den Eintritt von Förderfluiden 116 in den Tauchkolben 122 hinein, beginnend bei einem Niveau 136. Wenn der mit Gas gefüllte Raum 139 ungefähr die Hälfte des Volumens der Förderfluide 116 belegt, in den der Tauchkolben 122 bei seinem Abwärtshub eindringen sollte, fällt die volumetrische Pumpeffektivität auf ungefähr die Hälfte deren ausgelegten Durchsatzes ab. Energiekosten bleiben konstant, da es ungefähr dieselbe Menge an Energie für die Pumpeinheit 22 erfordert, die Förderfluidsäule 126 und die Saugeinrichtungsstangenkette 120 entlang des Pfeils 138 hin- und herzubewegen. Demzufolge verbleiben die Energiekosten konstant, während die Fördermenge abfällt, und die Menge an Energie, die pro Einheitsfördervolumen verbraucht wird, erhöht sich. In gerade noch rentablen Bohrungen können die sich ergebende Ineffektivität und die erhöhten Kosten notwendigerweise zu einem Aufgeben der Bohrung aus ökonomischen Gründen führen, falls keine korrigierende Maßnahme vorgenommen wird.

Vermeiden des pumped-off-Zustands

Die Lösung für den pumped-off-Zustand, der in Fig. 4 gezeigt ist, ist diejenige, ein Heben von Förderfluiden 116 für eine ausreichende Zeitdauer zu beenden, um eine Verringerung oder Beseitigung des Drucksinkgeschwindigkeitsgradienten innerhalb des Reservoirs 104 entlang des Pfeils 134 zu ermöglichen, d. h. die Bohrung muß temporär eingestellt werden. Wenn die Förderung wieder aufgenommen wird, ist der erhöhte Bodenlochdruck an dem Bohrloch 102 ausreichend, um das Niveau 136 zu einer Position oberhalb des obersten Punkts des Laufs des Tauchkolbens 122 anzuheben. Dennoch muß die Förderung eventuell wiederum eingestellt werden, da die verfügbare Reservoirenergie unzureichend ist, um die Förderratenanforderungen des Tauchkolbens 122 bei einer gegebenen Pumpenhin- und herbewegungsrate zu erfüllen. Fachleute auf dem betreffenden Fachgebiet sind sich bewußt, daß die gesamte Förderungsrate aus dem Bohrloch 102 durch den Versuch einer Feinabstimmung der Betriebsweise der Pumpeinheit 22 optimiert werden kann, indem sie unter einer Rate betrieben wird, die ein Niveau 136 innerhalb des Gehäuses 106 einrichtet, das sehr nahe zu einem pumped-off-Zustand ohne tatsächliches Einrichten des Zustands kommt. Die exakte Art der Einstellungen zu Pumpeinheitsbetriebsparametern werden normalerweise durch Fachkräfte auf dem betreffenden Fachgebiet durch Einstellparameter bestimmt, die die Rate einer Hin- und Herbewegung für den Tauchkolben 122, die Dauer der Verschluß- bzw. Stillstandszeit und die Dauer der Pumpzeit umfassen. Design- und betriebsmäßige Betrachtungen für Pumpeinheiten sind Gegenstand umfangreicher Literatur, z. B. API Specification for pumping Units, 12. Ausgabe, API Specification IIE, API, Dallas (Jan. 1982) (eine Veröffentlichung des American Petroleum Institute). In der traditionellen Praxis ist die optimale Verschluß- oder Leerlaufzeit die minimale Zeit ohne eine Nettoförderung, die der Pumpeinheit ermöglicht, für im wesentlichen gleiche Intervalle zu fördern, die zwischen jeder Periode einer Leerlaufzeit ohne pumping-off eingefügt werden können.
Als Beispiel kann ein Bediener die Steuereinheit 88 so programmieren, um die Wartezeit zwischen Pumpintervallen von dreißig Minuten auf fünfzehn Minuten zu ändern. Dieser Programmänderung folgend kann das Bohrloch fünfzig Barrel Öl und Wasser in einem ersten Förderintervall fördern, bevor es leer pumpt, und muß wieder warten, um zu ermöglichen, daß das Reservoir einen Druck aufbaut. Ein zweites Pumpintervall kann vierzig Barrel (6400 Liter) fördern, bevor das Bohrloch stillsteht, und ein drittes Intervall kann dreißig Barrel (4700 Liter) fördern. In diesem Beispiel ist die konsistente Abnahme in der Förderung ein Indikator, daß die Wartezeit erhöht werden muß, oder die Rate einer Pumpenhin- und -herbewegung muß verlangsamt werden. In der Praxis werden diese Änderungen gemäß Erfahrungen vor Ort vorgenommen, wobei anfängliche Annahmen gemäß Analogien zu Bohrlöchern in der Nähe vorgenommen werden. In dem Fall, daß keine Bohrlöcher in der Nähe verfügbar sind, kann der Bediener eine anfängliche Annahme basierend auf seiner Erfahrung vornehmen oder der Bediener kann Richtlinien folgen, die durch API oder andere, standardmäßige Ingenieurberechnungen vorgeschlagen sind. Fig. 5 zeigt ein bevorzugtes Verfahren an, das die Steuereinheit 88 verwendet, um Fördervolumina zu überwachen oder zu vergleichen, die zu der Oberfläche durch jeden Hin- und Herbewegungszyklus des Tauchkolbens 122 angehoben sind, und zwar für den Zweck, zu bestimmen, wann Pumpvorgänge einen pumped-off- bzw. abgepumpten Zustand ähnlich demjenigen, der in Fig. 4 dargestellt ist, erzielt haben. Die Coriolis- Strömungsmeßeinrichtung 28 (siehe Fig. 3) mißt die Massenströmungsrate und die Dichte von Förderfluiden 116 (siehe Fig. 4), die zu der Oberfläche durch die Hin- und Herbewegungswirkung des Tauchkolbens 122 angehoben worden sind. Die Coriolis- Strömungsmeßeinrichtung 28 überträgt Signale, die diese Massenströmungsraten und Dichten darstellen, zu dem Coriolis-Transmitter 80 über die Leitung 82. Hieraufhin verarbeitet der Coriolis-Transmitter 80 die Signale, die von der Coriolis- Strömungsmeßeinrichtung 28 aufgenommen sind, um eine volumetrische Berechnung durch Dividieren der Massenströmungsrate durch den entsprechenden Dichtewert zu erhalten, und überträgt die Berechnungsergebnisse als Spannungsimpulse zu der Steuereinheit 88 über die Leitung 84.
Fig. 5 zeigt diese Spannungsimpulse für eine Vielzahl von aufeinanderfolgenden Pumpzyklen 150, 151 und 152. Jeder Pumpzyklus umfaßt einen entsprechenden Pumpaufwärtshub 153, 155 oder 157 des Tauchkolbens 122 (siehe Fig. 4) und einen entsprechenden Abwärtshub 154, 156, 158. Jeder Aufwärtshub ist dem größten Fördervolumen zugeordnet, das durch eine Vielzahl von gleichförmigen Spannungsimpulsen dargestellt ist, z. B. Impuls 159, der kumulativ das Volumen anzeigt, das in jedem Pumpenhin- und -herbewegungszyklus gefördert ist, wie dies der Steuereinheit 88 durch einen Magnet 54 und einen Detektor 56 (siehe Fig. 1) angezeigt ist. Die Coriolis-Meßeinrichtung 28 und der Transmitter 80 zeichnen eine volumetrische Förderung gerade während Abwärtshüben auf, wie beispielsweise Impuls 160 des Abwärtshubs 154, da der mit Ablenkteilen versehene Zylinder 66 als ein Akkumulator während der Aufwärtshübe (z. B. Aufwärtshub 153) arbeitet, um ein zusätzliches Volumen unter Bedingungen einer hohen Strömungsrate zu erhalten, das eventuell durch die Coriolis-Meßeinrichtung 28 unter Bedingungen niedriger Strömung hindurchführt. Zum Beispiel zeigt Fig. 5 siebenunddreißig Impulse an, die im Aufwärtshub 153 gezählt sind, gefolgt durch drei Impulse während des Abwärtshubs 154, um insgesamt vierzig Impulse in dem Hin- und Herbewegungszyklus 150 zu liefern. Ähnlich zählt der Hin- und Herbewegungszyklus 151 neunundzwanzig Impulse und der Hin- und Herbewegungszyklus 152 zählt dreiundzwanzig. Jeder Impuls stellt eine vorbestimmte Volumenmenge dar, z. B. 0,2 Gallonen (0,8 Liter). Demzufolge vergleicht die Steuereinheit 88 den sequentiellen Abfall in der Effektivität gegenüber der volumetrischen Strömung entsprechend dem anfänglichen Aufwärtshub 153, d. h. ein Abfall von 28% von dem Zyklus 150 zu dem Zyklus 151 und von dreiundvierzig Prozent von dem Zyklus 150 zu dem Zyklus 152.
Die Steuereinheit 88 ist so programmiert, um die Betätigung der Pumpeinheit 22 zu beenden, wenn die Pumpeffektivität unterhalb eines Schwellwertpegels oder -werts abfällt. Der Bediener wählt dieses Niveau aus und gibt es als einen Abschaltwert ein, der durch die Steuereinheit 88 gespeichert ist. In Fig. 5 ist der Abschaltwert eine 50%-ige Effektivität. Demzufolge bewirkt bei einer Abnahme auf 50% oder weniger die Hebeeffektivität der Steuereinheit, daß das Bohrloch 102 geschlossen ist, indem der Antriebsmaschine 42 die Energie entzogen wird. Die Steuereinheit 88 besitzt einen Zeitgeber und versorgt erneut die Antriebsmaschine 42 mit Energie nach einer akzeptierbaren Stillstandsperiode. Die Dauer der Stillstandszeit kann durch herkömmliche, mathematische Algorithmen berechnet werden, die als Programminformationen in der Steuereinheit 88 gespeichert sind, oder der Bediener kann einen manuellen Grenzwert eingeben, bei dem Versuch, die Produktionsrate zu optimieren. Ähnlich akzeptiert die Steuereinheit 88 die Rate der Hin- und Herbewegung der Pumpeneinheit 22 als ein Steuereingabemerkmal.
Fig. 6 zeigt eine andere Art und Weise, mit der die Steuereinheit 88 die über die Zeit gemittelten Fördervolumina vergleichen oder überwachen kann, die zu der Oberfläche durch eine Vielzahl von Hin- und Herbewegungszyklen des Tauchkolbens 122 angehoben sind, zum Zweck eines Bestimmens, wann Pumpvorgänge einen pumped-off-Zustand ähnlich zu demjenigen, der in Fig. 4 gezeigt ist, erreicht haben. Die Steuereinheit 88 nimmt Spannungsimpulse ähnlich zu denjenigen, die in Fig. 5 gezeigt sind, auf, und mittelt die entsprechenden Fördervolumina für eine Vielzahl von Hin- und Herbewegungszyklen über die Zeit. Zum Beispiel kann ein einzelner Punkt 161 auf der Kurve 162 das Fördervolumen für Hin- und Herbewegungszyklen 150, 151 und 152 (siehe Fig. 5) dividiert durch drei sein. Alternativ können die jeweiligen, zyklischen Fördervolumina einfach über die Zeit ohne Mittelung akkumuliert werden. Dieses über die Zeit mittelnde Verfahren vermeidet vorteilhafterweise Situationen, bei denen die Steuereinheit 80 das Bohrloch aufgrund von fehlerhaften Lesungen leerlaufen lassen kann, die von nicht normalen Förderbedingungen resultieren können, wie beispielsweise die Ausdehnung einer Gasblase in der Förderrohrleitung 108 (siehe Fig. 4). Demzufolge vergleicht die Steuereinheit 80 nicht das Volumen von einzelnen Hüben, sondern vergleicht durchschnittliche Volumina oder akkumulierte Volumina über eine Anzahl von Hin- und Herbewegungszyklen, wie sie durch den Magneten 54 und den Sensor 56 erfaßt sind. Förderperioden 164, 166, 168 und 170 (d. h. wenn sich die Pumpeinheit 22 hin- und herbewegt) werden von Perioden durchsetzt, bei denen sich das Bohrloch in einem shut-in-Zustand oder leerlaufenden Zustand für einen Druckaufbau 172, 174 und 176 befindet (d. h. wenn sich die Pumpeinheit 22 nicht hin- und herbewegt). Wie bei dem Förderzyklus 166 beginnt jeder Förderzyklus bei der höchsten, durchschnittlichen Rate, und die Steuereinheit 88 initiiert einen shut-in-Zustand, wenn die durchschnittliche Produktionsrate unterhalb einer ausgewählten Schwellwertrate 180 abfällt, d. h. fünfundneunzig Prozent der Rate 178.

Alternative Ausführungsformen zur Verwendung in Bohrlöchern, die stark sedimentierte Fluide fördern

Fig. 7 zeigt eine alternative Ausführungsform eines Pumpsteuersystems 20, nämlich eines Pumpsteuersystems 200 zur Verwendung in Bohrlöchern, bei denen es nicht erwünscht ist, die Hin- und Herbewegung der Pumpeinheit 22 einzustellen. Eine identische Numerierung ist für Merkmale des Systems 200 in Fig. 7 beibehalten worden, die identisch in Bezug auf die Merkmale des Pumpsteuersystems 20 in den Fig. 3 und 4 sind. Der Hauptunterschied zwischen dem Steuersystem 20 und dem Steuersystem 200 ist die Hinzufügung eines Dreiwegeventils 202 in der Aufteilungsleitung 62. Das Dreiwegeventil 202 besitzt zwei alternative Konfigurationen. In normalen Fördervorgängen nimmt das Dreiwegeventile 202 Förderfluide von der Strömungsaufteilungsleitung 62 auf und überträgt alle Fluide, die so aufgenommen sind, zu dem Gas-Eliminator bzw. der Gasabsonderungseinrichtung 26 über das Rohr 205. Die zweite Konfiguration des Dreiwegeventils 202 ist diejenige, Förderfluide von der Strömungsaufteilungsleitung 62 aufzunehmen, und alle Fluide, die so aufgenommen sind, über die Rückführleitung 204 zu dem Ringraum zwischen dem Gehäuse 306 und der Förderrohrleitung 108 zu übertragen. Demzufolge werden alle Fluide, die von der Bohrlochbohrung 102 gefördert sind, so recycelt, daß dabei keine Nutz- bzw. Nettoförderung von der Bohrlochbohrung 102 vorhanden ist. Alternativ kann nur ein Teil der geförderten Fluide recycelt werden, wenn die Nettoproduktionsrate von dem Bohrloch noch einen ausreichenden Druckaufbau zuläßt, um das pump-off-Problem zu überwinden.
Der Vorteil beim Einrichten einer kontinuierlichen Bewegung in den Förderfluiden, während keine Nettoproduktion erhalten wird, ist derjenige, daß die kontinuierliche Bewegung Sedimente innerhalb der Förderfluide 116 in Suspension behält, ohne daß die Chance unterstützt wird, daß sich Sedimente absetzen. Ohne die kontinuierliche Bewegung könnten sich Sand oder andere, mineralische Partikel um die Tauchkolbendichtung 124 herum (siehe Fig. 4) innerhalb der Rohrleitung 108 absetzen. In dieser Position könnten die niedergeschlagenen Mineralpartikel eine kostspielige Reparatur durch Blockieren des Tauchkolbens 122 oder durch Einschneiden um die Dichtung 124 ebenso wie in den Teil der Förderrohrleitung 108 in der Nähe der Dichtung 124 erfordern.

Eine alternative Ausführungsform - Das Verteilersteuersystem

Ölfelder sind oftmals in isolierten, ländlichen Gegenden gelegen und können eine Arealausdehnung haben, die einige zehn Quadratmeilen (Kilometer) abdecken. Ein vor Ort installiertes Pipelinesystem wird oftmals vorgesehen, um Förderfluide von einer Vielzahl von weit verstreuten Bohrlochstellen zu sammeln. In dem Sammelsystem verbindet eine Rohrleitungsfolge ein Förderbohrloch mit einem Verteiler. Andere Bohrlöcher sind auch mit dem Verteiler durch andere Rohrleitungsfolgen miteinander verbunden. Der Verteiler wird dazu verwendet, selektiv die Förderung von verschiedenen Bohrlöchern zu kombinieren und die Förderung zu Vorverarbeitungsstellen zuzuführen, wie beispielsweise einer Gas- Öl-Separationsanlage. Demzufolge ist der Verteiler an einer zentralisierten Verkaufsstelle angeordnet, die regelmäßig durch Personal gewartet und überprüft wird. Andererseits wird den entfernten Bohrlochstellen wenig Aufmerksamkeit geschenkt, da die Kosten stark erhöht werden würden, wenn es notwendig werden würde, Bedienungspersonal an jeder Bohrlochstelle einzusetzen. Aus Kostengründen ist es besser, so viele Vorgänge wie möglich an dem zentralisierten Vorverkaufsverarbeitungscenter in der Nähe des Verteilers anzusammeln.
Fig. 8 zeigt eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, d. h. ein Steuersystem 300, das teilweise ein Verteilerventil schließt, um ein Drucksignal zu liefern, um ein shut-in bzw. Einstellen eines ausgewählten Bohrlochs zu beginnen. In Fig. 8 ist eine identische Numerierung für Systemkomponenten beibehalten worden, die identisch zu Systemkomponenten des Steuersystems 20 der Fig. 3 sind.
Das Steuersystem 300 arbeitet von einem Verteiler 302, der eine Vielzahl von elektronisch gesteuerten und pneumatisch betätigten Ventilen 304, 306 und 308 umfaßt. Die Steuereinheit 88 koordiniert die Betätigungen der Ventile 304-308 über elektrische Signale, die über die Leitung 310 übertragen werden. In Zuordnung zu jedem Ventil 304-308 verbindet eine entsprechende, sich an der Oberfläche befindliche Rohrleitungsfolge 316, 318 oder 320 den Verteiler 302 mit einer entsprechenden Balkenpumpeinheit 22. Jede Rohrleitungsfolge ist mit einem entsprechenden Druckübertragungsteil 322, 324 oder 326 versehen. Eine Signalübertragungsleitung 328, 330 oder 332 verbindet jede Druckübertragungseinrichtung 322, 324 und 326 mit einer entsprechenden Zeitgebereinheit 334, 336 oder 338. Der Verteiler 302 versorgt vorzugsweise einen Zweiphasentestseparator 328 mit Förderfluiden über die Rohrleitung 330. Der Verteiler 302 versorgt auch einen Hauptförderseparator 332 über eine Sammelstrecke 334, die eine Vielzahl von rohrförmigen Leitungen (z. B. Leitung 336) umfaßt, und zwar entsprechend jedem Ventil an dem Verteiler. Der Testseparator 328 umfaßt vorzugsweise eine Gasablaßleitung 338 und eine Flüssigkeitsablaßleitung 340. Eine Coriolis-Strömungsmeßeinrichtung 28 ist in der Flüssigkeitsablaßleitung 340 für eine volumetrische Messung von flüssigen Förderfluiden, die in Öl und Wasser enthalten sind, die durch die Flüssigkeitsabiaßleitung 340 fließen, befestigt. Die Gasablaßleitung 338 und die Flüssigkeitsablaßleitung 340 vereinigen sich in die Leitung 342, um zu der Sammelschiene bzw. Sammelleitung 334, die in den Hauptförderseparator 332 übergeht, zuzuführen. Der Hauptförderseparator 332 ist ein herkömmlicher Dreiphasen- (Gas, Öl und Wasser) Separator, der verkaufbare Fluide zu einem Verkaufs- und Verteilersystem 344 zuführt.
Im Betrieb des Systems 300 konfiguriert die Steuereinheit 88 den Verteiler 302 so, um die gesamten Förderfluide, die von einem einzelnen Bohrloch aufgenommen sind, entsprechend zu einem einzelnen Ventil (z. B. Ventil 306) zu dem Testseparator 328 über die Leitung 330 zuzuführen. Die verbleibenden Ströme von den Ventilen 304-308, die nicht zu dem Testseparator 328 fließen, befinden sich entweder im shut-in-Zustand oder werden so konfiguriert, um zu der Sammelschiene 334 in den Hauptproduktionsseparator hinein zu fließen.
Wie bei anderen Ausführungsformen liefert die Coriolis-Strömungsmeßeinrichtung 28 Massenströmungsraten- und Dichtemeßsignale zu dem Coriolis-Transmitter 80 auf der Leitung 350. Die Steuereinheit 88 nimmt volumetrische Signale von dem Coriolis- Transmitter 80 auf der Leitung 352 auf. Die Steuereinheit 28 überwacht und vergleicht diese Signale, um eine geeignete Stillstandszeit für das Bohrloch beim Test zu identifizieren, und schreitet fort, um eine ausgewählte eine der jeweiligen Pumpeneinheiten 22 abzuschalten, wie dies erforderlich ist.
Das Steuersystem 300 unterscheidet sich von anderen Ausführungsformen in der Art und Weise, in der die Steuereinheit 88 ein Einstellen der jeweiligen Pumpeinheiten ausführt. Wenn die Coriolis-Meßeinrichtungen anzeigen, daß das Bohrloch entsprechend der Rohrleitungsfolge 316 einen pumped-off-Zustand eingerichtet hat, bewirkt die Steuereinheit 88, daß sich das Ventil 304 teilweise schließt. Der Schließvorgang des Ventils 304 bewirkt einen Druckanstieg oder einen sprunghaften Anstieg in der Rohrleitungsfolge 316. Der Drucktransmitter 322 erfaßt diesen Druckanstieg und überträgt die Messung zu einem Zeitgeber 334. Der Zeitgeber 334 ist so programmiert, um eine Energiezufuhr zu der entsprechenden Antriebsmaschine 42 zu unterbinden, wenn der Druck an den Transmitter 322 einen maximalen Schwellwert oder eine maximale Druckanstiegsrate, z. B. 200 psi (9,5 Kilopascal), übersteigt. Demzufolge arbeitet der erhöhte Druck, der durch die Begrenzung des Ventils 304 verursacht ist, als ein ein Signal verursachender Zeitgeber 334, um die Förderung einzustellen. Der Zeitgeber 334 richtet wieder eine Förderung durch Zuführen von Energie zu der Antriebsmaschine 42 ein, nachdem eine vorbestimmte Zeitdauer eines Bodenlochdruckaufbaus verstrichen ist. Die Steuereinheit 88 speichert die abgelaufene Pumpzeit, um als Programmsteuerdaten Steuerdaten einzustellen, die dazu verwendet werden, um das ausgewählte Bohrloch zu betreiben, wenn es sich nicht länger im Test befindet.

Zusätzliche Vorteile der Verwendung einer Coriolis-Strömungsmeßeinrichtung

Systemleckagen verursachen manchmal Probleme bei Pumpvorgängen. Die Verwendung einer Coriolis-Strömungsmeßeinrichtung erleichtert vorteilhafterweise die Diagnose dieser Probleme. Genauer gesagt bewirkt ein kombinierter Fehler bzw. eine Leckage in dem Oberflächenabsperrventil 79 (siehe Fig. 3) und der Kugelventil- und Sitzanordnung 132 (das stehende Ventil) einen Rückfluß von Förderfluiden von der Oberfläche zu dem Reservoir 104 unter der Schwerkraft. Die Coriolis-Strömungsmeßeinrichtung 28 erfaßt diesen Rückfluß von Förderfluiden, was typischerweise bei dem Abwärtshub des Tauchkolbens 122 oder während einer Leerlaufzeit auftritt. Demzufolge ist die Steuereinheit 88 so programmiert, um den Bediener zu warnen, immer wenn ein Rückfluß existiert.
Andere Leckagen können in der Rohrleitung oder Kugelventil- und Sitzanordnung 128 (das sich bewegende bzw. laufende Ventil) entstehen. In diesem Fall kann sich die Pumpeneffektivität nicht von Hub zu Hub ändern (da dies einen pumped-off-Zustand anzeigen würde), allerdings ist die Pumpeffektivität geringer als optimal. Wie vorstehend angegeben ist, sollte das Volumen von Förderfluiden, zugeführt durch einen Pumpaufwärtshub, gleich dem Querschnittsflächenbereich über den inneren Durchmesser der Förderrohrleitung 108 mal der Länge des Wegs bei dem Aufwärtshub des Tauchkolbens 122 sein (siehe Fig. 4). Eine Zufuhr von Fluidmengen geringer als dieses Volumen zeigt eine Leckage in der Förderrohrleitung 108 oder der Kugelventil- und Sitzanordnung 128 an. Dementsprechend ist die Steuereinheit 88 so programmiert, um den Bediener in Bezug auf eine potentielle Leckage immer dann zu warnen, wenn eine verringerte Effektivität dieses Typs aus den Messungen abgeleitet wird, die durch die Coriolis-Strömungsmeßeinrichtung 28 geliefert werden.

Die Beschleunigungsmeßeinrichtung

Zusätzlich zu der Verwendung der pumped-off-Erfassungsverfahren der Fig. 5 und 6 nimmt die Steuereinheit 88 auch Informationen von der Beschleunigungsmeßeinrichtung 58 (siehe Fig. 3) auf. Die Beschleunigungsmeßeinrichtung 58 erfaßt Niederfrequenzvibrationen, die sich von einem Fluidhämmern ableiten, das der Hin- und Herbewegung der Pumpeinheit 22 in einem pumped-off-Zustand zugeordnet ist. Demzufolge sind die Daten der Beschleunigungsmeßeinrichtung zur Verwendung als eine Backup- bzw. Sicherheitsindikatoreinrichtung für das Erfordernis verfügbar, eine Förderung in dem Fall einzustellen, daß die Rohrleitung eine Leckage oder andere mechanische Probleme aufweist, die die Verwendung von Strömungsmessungsinformationen von der Coriolis- Strömungsmeßeinrichtung 28 beim Identifizieren des Vorhandenseins eines pumped-off- Zustands ausschließen.

Programm-Merkmale der Steuereinheit 80

Fig. 9 zeigt schematisch Programmesteuermerkmale der Steuereinheit 88. Diese Merkmale handhaben den Betrieb der Steuersysteme 20, 200 und 300. Im Schritt P400 bewirkt die Steuereinheit 88, daß die Pumpeinheit 22 (siehe Fig. 3) damit beginnt, den Tauchkolben 122 hin- und herzubewegen. Diese Hin- und Herbewegung hebt Förderfluide zu der Oberfläche in der herkömmlichen Art und Weise aller sich hin- und herbewegenden Pumpeinheiten an. Die Coriolis-Strömungsmeßeinrichtung 28 mißt die Fördervolumina, die jedem Hubzyklus zugeordnet sind, erfaßt durch den magnetischen Sensor 56. Der Coriolis- Transmitter 80 verarbeitet diese Meßsignale und überträgt sie dann zu der Steuereinheit 88.
Im Schritt P402 berechnet die Steuereinheit 88 die volumetrische Pumphubeffektivität, angezeigt durch die Signale, die von dem Coriolis-Transmitter 80 aufgenommen sind. Diese Berechnung wird vorzugsweise als Berechnung der prozentualen Differenz in der Art und Weise durchgeführt, die vorstehend in Bezug auf Fig. 5 oder Fig. 6 beschrieben ist. Die prozentuale Differenz verwendet ein anfängliches oder maximales Pumphubvolumen als die Basis eines Vergleichs. Das anfängliche Volumen kann als das erste Volumen ausgewählt werden, allerdings wird es bevorzugter als ein Durchschnitt der verschiedenen Zyklen, z. B. der ersten fünf Hubzyklen, berechnet. Alternativ kann der Anfangswert als ein maximaler Wert für jeden Pumpabschnitt ausgewählt werden. Diese einen Durchschnitt ermittelnde Technik oder die Auswahl eines maximalen Werts ist nützlich, da systematische Leckagen bzw. Auslassungen in dem Produktionssystem das Füllen des Pumpsystems mit Förderfluiden notwendig machen können, bevor ein maximales Pumpvolumen erhalten werden kann. Im Schritt P404 vergleicht die Steuereinheit 88 die Hubeffektivität des am kürzesten vorher liegenden Hubzyklus (z. B. ein Aufwärtshub und ein Abwärtshub oder ein durchschnittlicher Wert der letzten drei Aufwärtshübe und drei Abwärtshübe) gegenüber einem Schwellwert, der vorzugsweise zu der Steuereinheit 88 als Programmdateneingabe durch den Bediener eingegeben ist. Wenn die Effektivität nicht unterhalb des Schwellwerts abgefallen ist, fährt die Pumpenhin- und -herbewegung fort, und Schritt P402 berechnet eine neue Effektivtät. Eine Abnahme in der Hubeffektivität zeigt an, daß ein pumped-off-Zustand in dem Bohrloch eingerichtet worden ist. Demgemäß bewirkt, wenn Schritt P404 diesen Zustand als eine Effektivität unterhalb des Schwellwerts diagnostiziert, die Steuereinheit 88, daß die Pumpeinheit 22 ihre Hin- und Herbewegung beendet, und zwar im Schritt P406, d. h. das Bohrloch befindet sich in dem shut-in-Zustand. Im Schritt P408 fährt die Coriolis-Strömungsmeßeinrichtung 28 damit fort, die Fördermassenströmungsraten zu messen, sogar obwohl dort keine positive Strömung von Förderfluiden vorhanden ist, die von der Hin- und Herbewegung der Pumpeinheit 22 ausgeht. Schritt P408 warnt den Bediener, daß eine Absperrventil- und Standventil-Leckage existiert, wenn die Coriolis-Strömungsmeßeinrichtung 28 eine Rückströmung von Förderfluiden während der shut-in-Periode erfaßt.
Im Schritt P410 bestimmt ein Zeitgeber in der Steuereinheit 88 (oder eine Zeitgebereinheit, die der Steuereinheit 88 zugeordnet ist), ob eine Zeitperiode verstrichen ist, um einen ausreichenden Druckaufbau in dem Reservoir 104 zuzulassen. Die Aufbauzeit kann entsprechend einer Vielzahl herkömmlicher, ingenieurmäßiger Verfahren berechnet werden, einschließlich Exponential-Integral-Berechnungen, Analysen des Kurventyps, Prozeduren, die durch das American Petroleum Institute aufgestellt sind, oder durch Bedienereingabedaten. Wenn der Zeitgeber anzeigt, daß die Druckaufbauperiode nicht ausreichend ist, fährt die Coriolis-Strömungsmeßeinrichtung fort, den Rückfluß in dem Schritt P408 zu überwachen. Wenn die Aufbauperiode abgelaufen ist, bewirkt die Steuereinheit erneut, daß sich die Pumpeinheit 22 hin- und herbewegt, und zwar im Schritt P400.

Claims

1. Pumpsteuersystem (20) zur Verwendung bei der Beendigung der Betätigung einer Pumpeinheit (22), während Fluidniveaus (136) in einer Bohrlochbohrung (102) nachteilig niedrig sind, wobei das System gekennzeichnet ist durch

Einrichtungen (28) zum Messen eines Förderfluidvolumens entsprechend der Hin- und Herbewegung einer sich hin- und herbewegenden Pumpeinheit (22), wobei die Meßeinrichtungen eine Coriolis-Strömungsmeßeinrichtung (28) und Einrichtungen (28, 80) zum Berechnen des Förderfluidvolumens durch Dividieren einer Massenströmungsrate durch einen Dichtewert entsprechend der Massenströmungsrate umfassen;

Einrichtungen (28) zum Erzeugen elektronischer Signale, die für ein Förderfluidvolumen repräsentativ sind, entsprechend jedem Hubzyklus einer sich hin- und herbewegenden Pumpeinheit (22);

Einrichtungen (30), die auf den Empfang elektronischer Signale von den Einrichtungen zum Erzeugen elektronischer Signale zum Vergleich der Förderfluidvolumina ansprechen, um eine Verringerung in der Pumphubhebeeffektivität zu identifizieren;

Einrichtungen (88) zum Erzeugen eines Signals, das für die Verringerung in der Pumphubeffektivität repräsentativ ist; und

Einrichtungen (42), die auf eine Erzeugung eines Signals ansprechen, das für die Verringerung in der Pumphubeffektivität zum Stoppen einer Oberflächenförderung von einer Pumpeinheit (22) repräsentativ ist.

2. System nach Anspruch 1, wobei die Einrichtungen zum Stoppen Einrichtungen (334, 336 oder 338) zum Verzögern der Betätigung der Pumpeinheit (22) über eine ausreichende Zeitperiode, um zu ermöglichen, daß sich ein Bodenlochdruck in einer Bohrlochbohrung (102) aufbaut, umfassen.

3. System nach Anspruch 1, wobei die Einrichtungen zum Stoppen Einrichtungen (200) zum Wiedereinführen einer Oberflächenförderung zu einem Bohrloch (102) umfassen, um ein Niederschlagen von Sediment auf Pumpsystemkomponenten abwärts des Loches zu verhindern.

4. System nach Anspruch 1, wobei die Einrichtungen zum Stoppen einen Verteiler (302) umfassen, der eine Einrichtung zum Erhöhen eines Drucks an einer Bohrlochströmungsleitung (316, 318, 320) bildet.

5. System nach Anspruch 4, wobei die Einrichtungen zum Stoppen Einrichtungen (88, 322, 324, 326) umfassen, die auf den erhöhten Druck ansprechen, um die Betätigung der Pumpeinheit (22) zu beenden.

6. System nach Anspruch 1, das Einrichtungen (30) zum Einstellen von Pumpbetriebsparametern umfaßt, die aus einer Liste ausgewählt sind, die aus Pumphüben pro Zeiteinheit, shut-in-Zeit bzw. Stillstandszeit und Pumpzeit besteht.

7. System nach Anspruch 1, das Einrichtungen (28, 88) zum Erfassen eines Problems umfaßt, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus einer Absperrventilleckage und einer Standventilleckage besteht.

8. System nach Anspruch 7, wobei die Erfassungseinrichtung Einrichtungen (28, 88) zum Erzeugen von Signalen umfaßt, die für eine Rückströmung von geförderten Fluiden in eine Bohrlochbohrung (102) hinein repräsentativ sind.

9. System nach Anspruch 1, das Einrichtungen (88) zum Analysieren elektronischer Signale von den Meßeinrichtungen umfaßt, um ein Problem zu identifizieren, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus einer Rohrleitungsleckage und einer Laufventilleckage besteht.

10. System nach Anspruch 1, wobei die Vergleichseinrichtungen eine Einrichtung (88) zum Berechnen einer Differenz zwischen aufeinanderfolgenden, elektronischen Signalen von der Einrichtung zum Erzeugen von elektronischen Signalen umfassen.

11. Verfahren zum Steuern einer Pumpeinheit (22), um eine Betätigung der Pumpeinheit zu vermeiden, während Fluidniveaus (136) in einer Bohrlochbohrung nachteilig niedrig sind, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch die Schritte

Messen eines Förderfluidvolumens, das durch eine Pumpeinheit gefördert ist, durch die Verwendung einer Coriolis-Strömungsmeßeinrichtung (28), wobei der Meßschritt ein Berechnen einer volumetrischen Strömungsrate durch Dividieren einer Massenströmungsrate durch einen Dichtewert entsprechend der Massenströmungsrate umfaßt,

Erzeugen von elektronischen Signalen, die für das Förderfluidvolumen repräsentativ sind, entsprechend jedem Aufwärtshub (150, 152, 154, 156) der Pumpeinheit;

Vergleichen der elektronischen Signale miteinander, um eine Verringerung in der volumetrischen Pumphubeffektivität zu identifizieren, die durch eine obere Grenze von Förderfluiden in der Bohrlochbohrung verursacht ist, die unterhalb einer Tauchkolbenanordnung, befestigt an der Pumpeinheit, abgefallen ist;

Übertragen eines Signals, das für diesen Zustand repräsentativ ist; und

Stoppen einer Oberflächenförderung von der Pumpeinheit, um einen Aufbau eines Bodenlochdrucks in der Bohrlochbohrung zu ermöglichen.

12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Schritt zum Stoppen einen Schritt einer Verzögerung der Betätigung der Pumpeinheit über eine ausreichende Zeitperiode umfaßt, um zu ermöglichen, daß sich ein Bodenlochdruck in der Bohrlochbohrung aufbaut.

13. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Schritt zum Stoppen einen Schritt zum Wiedereinführen einer Oberflächenförderung in Bezug auf die Bohrlochbohrung umfaßt, um ein Niederschlagen eines Sediments auf Pumpsystemkomponenten abwärts des Loches zu verhindern.

14. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Schritt zum Stoppen einen Schritt einer Verwendung eines Verteilers umfaßt, um einen Druck an der Strömungsleitung des Bohrlochs zu erhöhen.

15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Schritt zum Stoppen einen Schritt zum Ansprechen auf den erhöhten Druck durch Beenden einer Betätigung der Pumpeinheit umfaßt.

16. Verfahren nach Anspruch 11, das einen Schritt zum Einstellen von Pumpbetätigungsparametern umfaßt, die aus einer Liste ausgewählt sind, die aus Pumphüben pro Zeiteinheit, einer shut-in- bzw. Stillstandszeit und einer Pumpzeit besteht.

17. Verfahren nach Anspruch 11, das einen Schritt eines Erfassens eines Problems umfaßt, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus einer Absperrventilleckage und einer Standventilleckage besteht.

18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei der Erfassungsschritt einen Schritt einer Erzeugung von Signalen umfaßt, die für eine Zurückströmung von geförderten Fluiden in die Bohrlochbohrung hinein repräsentativ sind.

19. Verfahren nach Anspruch 11, das einen Schritt eines Analysierens der elektronischen Signale umfaßt, um ein Problem zu identifizieren, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einer Rohrleitungsleckage und einer Laufventilleckage besteht.

20. System nach Anspruch 11, wobei der Vergleichsschritt den Schritt eines Berechnens einer Differenz zwischen aufeinanderfolgenden der Signale umfaßt.