DK178114B1 - Keramisk skærmsi - Google Patents

Abstract

Skærmsienhed til at fjerne partikelformet materiale fra et fluidum i en brønd- boring, hvilken brøndboring er tilvejebragt med et rørelement til at transportere fluider inde i røret, hvilket rørelement er tilvejebragt med glidemuffedøre, hvorigennem fluiderne strømmer fra brøndboringen uden for rørelementet og ind i rørelementet. Skærmenheden omfatter et filter, som er anbragt uden om rørelementet og som dækker glidemuffedørene, således at filteret forhindrer partikler over en forud fastlagt størrelse i at komme ind gennem glidemuffedørene. Skærmsienheden omfatter desuden et støtterør med åbninger, som tillader brøndboringsfluider at passere. Desuden er filteret anbragt på den indvendige side af støtterøret, således at filteret anbringes mellem støtterøret og røret med glidemuffedørene. Filteret er fremstillet af keramisk materiale.

Description

Keramisk skærmsi

Den foreliggende opfindelse angår en skærmsienhed til fjernelse af partikel-formet materiale fra et fluidum i en brøndboring, hvilken brøndbøring er tilvejebragt med et rørelement til at transportere fluider Inde I røret, hvilket rørelement er forsynet med glidemuffedøre, hvorigennem fluiderne strømmer fra brøndboringen uden for rørelementet og ind i Tørelementet hvilken skærm-sienhed omfatter; Et filter anbragt uden for Tørelementet og som dækker giidemuffedøre, såfedes at filteret forhindrer partikler større end en forud fastlagt størrelse at komme ind gennem glidemuffedørene, og omfatter yderligere et støtterør, som har åbninger, der tillader brøndboringsfiuiderne at passere, og desuden er filteret anbragt på den indvendige side af støtterøret, således at filteret befinder sig mellem støtterøret og rørelementet med glidemuf-fed ørene.

Når der bores brønde 1 jordformationer, såsom ikke-konsollderede sandstensreservoirer til udvinding af olie og gas, kræves der et eller andet organ til at filtrere sand fra fluidet, efterhånden som det udvindes af reservoiret, for at opnå høje produktionsrater fra sådanne reservoirer, Der er blevet anvendt forskellige typer skærmsler og filtre tii dette formål.

Skærmsier kan bruges som filtre, når skærmsien dimensioneres til at blokere strømmen af partikler, der er større end en given størrelse. Traditionelt udføres der en sigte-analyse på formationssandet, inden brønden færdiggøres, og partikelstørrelsen af sandet i formationen bestemmes. Der vælges en størrelse af filterskærmsien. som vil blokere de største, f.eks. 50 % af størrelsen af sandpartiklerne i formationen.

Sådanne skærmsier kendes fra U5 5,624,560, som beskriver et vævet trådnet, som er anbragt over et støtteelement, såsom et perforeret metalrør.

Skasrmsier af sintret materiale til brug for at fjerne eandpartikler fra fluider i en brøndborsng kendes fra US 2004/0050211A1.

Det amerikanske patenfskrlft US 7,055,598 beskriver en skærmsi anbragt over åbninger i glidemuffedøre.

Det er Imidlertid et problem, at disse filtre, såsom trådbevikiede stålskærm-sler, er udsat for høje erosionshastigheder, fordi fluidstrømmene går stort set liga gennem filtermaterialet. Sandparilklerne vi! udøve et alt for stort slid på filtermaterialet, som ofte er metal, f.eks. hærdet stål.

Det er et yderligere problem, at det til rådighed værende indstrømningsareal for sådanne filtre typisk kun er under 10 % af det totale filteroverfladeareal, hvilket lægger en stor begrænsning på den maksimale strømningshastighed, som kan opnås fra brønden. Desuden vil partikler ofte tilstoppe åbninger eller en del af en åbning i filtermaterialet, sådan at indstrømningsområdet yderligere reduceres.

Disse problemer løses med skærmsien ifølge opfindelsen ved. at der er tilvejebragt et ringformet meiiemrum mellem det keramiske filter og glldemuffen, som tillader brøndboringsfluider at strømme ind og ud og at filteret er fremstillet af et keramisk materiale.

Formålet med denne udformning er at forhindre frembringelse af fast® partikler, samtidig med at der tillades rengøring under anvendelse af syrer.

Fordelene ved opfindelsen er, at et keramisk materiale ikke kan borterodenas overtid ved slid forårsaget af sandpartikler, hvilket er tilfældet med stål. Desuden kan keramiske filtre fremstilles med forskellig® permeabillteter og forskellige porøsiteter.

Ifølge en foretrukken udførelsesform for opfindelsen fremstilles det keramiske filter af materialet borcarbid, som frembyder den yderligere fordel, at det kun kan eroderes af rene diamanter. Desuden har keramiske borcarbid-materialer god modstandsdygtighed over for syrer, såfedes at rengøring af filteret kan finde sted ved behandling med syrer.

Ifølge en yderligere udførelsesform for opfindelsen fremstilles det keramiske filter således, at porestørrelsen i den de! af filteret, der vender mod en reservoirforing, er mindre end porestørrelsen I den del af filtermaterialet, som vender mod rørelementet og åbningerne i glidemuffedørene, Derved vil partikler, som er små nok til at komme ind i filtermaterialet, også passere gennem fil-termateriaiet Det har den fordel, at antallet af partikler, som kommer til at sidde fast Inde å det keramiske filter, minimeres.

Andre udførelsesformer fremgår af de uselvstændige krav.

Opfindelsen vil nu blive beskrevet mare detaljeret, idet der henvises til figurerne.

Figur 1 illustrereren brøndboring.

Figur 2 illustrerer en skasrmslenhed ifølge en udføreisasform for opfindelsen.

På figur 1 vises et skematisk tværsnit er en brøndboring med et kapperør 1, der ofte er fremstillet af beton, et Tørelement 2, dar forløbar inden i kapperøret og understøttes af produktionspakninger 3. En foring 9, f.eks. et stålrør, kan anbringes I brøndboringen i forbindelse med kapperøret 1, En sådan foring 9 eller ganske enkelt brøndboringens væg 9 vil fortsætte ned til forings-ophænget 4, som er indrettet til at understøtte en reservoirforing 7.

Rørelementet 2 er også den produktlonsstreng, som olien og/eller gassen vil strømme igennem, Pakninger 8 anbringes med en vis me liem rumsafstand mellem reservoirforingen 7 og rørelementet 2. Pakningerne Θ vil opdele mellemrummet mellem reservoirforingen 7 og rørelementet 2 i adskilte sektioner, I den vandrette de! af brøndboringen anbringes de sektioner, som har gilde-muffedøre 5 (SSD), på rørelementet 2. SSD’erne omfatter åbninger i rørledningen, hvorigennem olien eller gassen vil komme ind i rørelementet 2, Disse åbninger kan lukkes eller åbnes, når brønden er i drift. Skærmsierne ti! at fjerne sandpartikler fra fluidet af olie og gas bliver normalt anbragt på ydersiden af denne SSD 5, Pakningerne 8 vil forhindre strømning i rummet mellem rørelementet 2 og reservoirforingen 7. En sådan strømning kunne gå fra zonen omkring en SSD til en hosllgg ende SSD* På fig, 1 visas desuden de perforeringer 6, som laves gennem kapperøret og ind i jordformationen, På fig, 2 vises en SSD 5 med en skærmsienhed ifølge en udførelsesform for opfindelsen.

Elementet 21, der omfatter glidemuffeåbningerne 27, er et standardelement.

Elementet 21 med glidemufFeåbninger dækkes af et støtterør 24, som indeholder huller 25, som tillader brøndboringsfluider at komme ind. Inde i dette støtterør 24 er der anbragt et keramisk filter 26.

Filteret 26 kryrnpesamfes med støtterøret 24 ved opvarmning af støtterøret 24, hvorefter det anbringes over det keramiske filter 26 og støtterøret får lov fil at køle ned. Denne krympningspasning vi! udvirke trykspsendinger i filteret 26. Denne trykspænding forbedrer filterets evne til at modstå dot tryk, som udøves af de fluider, der strømmer gennem filteret. Desuden forhindrer tryk spændingerne skader, når SSD 5 bringes ind i brøndboringen, og når denne bringes i drift i brøndboringen.

Mellem det keramiske filter 26 og åbningerne 27 af g I ide muffed ørene befinder der sig et ringformet mellemrum 28, således at fluider, der bar gennem-trængt det keramiske filter 26 s et område, som ikke er direkte modsat åbningerne 27, kan passere gennem dette ringformede mellemrum 28 og ind i åbningerne 27, Det ringformede mellemrum 28 vil tillade det keramiske filter at have et større aktivt område til strømning af fluider, end åbningerne 27 har,

Fig. 2 viser desuden et ringformet lukkeelement 22, som aflukker det element, der omfatter glidemuffen i den ene ende. Stifter 23 bruges ti! at låse lukkeelementet 22.

Det keramiske filter 26 kan laves af forskellige keramiske materialer, såsom borcarbid, siltciumcarbid, silidumnitrid eller aluminiumoxid. Det keramiske materiale biiver fortrinsvis sintret.

Det foretrukne keramiske materiale er borcarbid. som er et af de hårdeste materialer, der kendes, med en tredjeplads efter diamant og kubisk bornitrid, Borcarbid er et sllbemateriaie med h@j ydeevne med kemiske og fysiske egenskaber, som svarer til diamanters, med hensyn til kemisk modstandsdygtighed og hårdhed. Derfor kan borcarbid ikke borteroderes af sandpartik» lerne. På samme tid er borcarbid et materiale med god modstandsdygtighed over for de syrer, som typisk anvendes til at rengøre skærmsierne, herunder HF og HCI. Herved muliggøres rengøring af skærmsien, uden at denne beskadiges, ved brug af en syre til bortætsning af sand og andre partikler, der blokerer filteret. HF og HCI er de syrer, som typisk bruges til dette formål, enten en af de to eller en blanding, dvs. en såkaldt "mud acid”.

Et keramisk filter kan fremstilles med forskellig porøsitet og permeabilitet såvel som med forskellige egenskaber for så vidt angår fiuidumstrømning. På denne måde er det muligt at tilvejebringe brøndboringen med filtre, som er forskellige med bensyn til strømningshastighed i brøndboringens længderetning.

Claims (6)

1, Skærmsienhed til fjernelse af partikelformet materiale fra et fluidum i en brøndboring, hvilken brøndboring er forsynet med et rørelement (2) til at transportere fluider inde i røreelementet (2), hvilket Tørelement (2) er tilvejebragt med glidemuffedøre (21), hvor igennem fluiderne strømmer fra brøndboringen uden for rørelementet (2) og ind i rørelementet (2), hvilken skærmsienhed omfatter - et filter (26) anbragt uden om rørelement (2), hvilket filter dækker gll· demuffedøre (21), således at filteret (26) forhindrer partikler over en bestemt størrelse I at komme Ind gennem giidemuffedørene (21); - et støtterør (24), som har åbninger (25), der tillader brøndborlngsflul-der at passere; - hvilket filter (20) ar Indrettet på den indvendige side af støtterøret (24), således at filteret befinder sig mellem støtterøret (24) og rørelementet (2) med glidemuffédørene (21), kendetegnet ved, at der er tilvejebragt et ringformet mellemrum (28) mellem filteret (26) og en glidemuffe, og at filteret (26) er fremstillet af et keramisk materiale.

2, Skærmslenhed ifølge krav 1, kendetegnet ved, at det keramiska materiale af filteret (26) er boroarbld.

3, Skærmslenhed ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved, at filteret (26) er lavet af sintret keramisk materiale,

4, Skærmsienhed ifølge krav 1, kendetegn©! ved, at filteret (26) er monteret ved krympning til støtterøret (24).

5, Skærmsienhed ifølge krav 1, kendetegnet ved, at porestørrelsen I den del af filteret, som vender mod en reservoirforing (7), er mindre end porestørre]-- søn af det flltermateriale, der vender mod Tørelementet (2) og åbningerne i glldemuffen (5), således at partikler, som er små nok til at komme ind i filtermaterialet, også vil passere gennem filtermaterialet,

6. Fremgangsmåde fil drift af en brøndboring med en skærmslenhed Ifølge krav 1, kendetegnet ved, at omfatter et trin med at rengøre et keramisk fil-tenmateriale ved at påfør© en opløsning, der omfatter en af eller begge syrerne HF og HCI.