NO330585B1 - Fremgangsmate og stromningsstyreinnretning for forbedring av stromningsstabilitet for flerfasefluid som strommer gjennom et rorformet element, og anvendelse av slik stromningsinnretning - Google Patents
Fremgangsmate og stromningsstyreinnretning for forbedring av stromningsstabilitet for flerfasefluid som strommer gjennom et rorformet element, og anvendelse av slik stromningsinnretning Download PDFInfo
- Publication number
- NO330585B1 NO330585B1 NO20090494A NO20090494A NO330585B1 NO 330585 B1 NO330585 B1 NO 330585B1 NO 20090494 A NO20090494 A NO 20090494A NO 20090494 A NO20090494 A NO 20090494A NO 330585 B1 NO330585 B1 NO 330585B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- control device
- flow
- inlet
- valve
- disc
- Prior art date
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title claims abstract description 52
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 19
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000013016 damping Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000013461 design Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 14
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 claims description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- ZZUFCTLCJUWOSV-UHFFFAOYSA-N furosemide Chemical compound C1=C(Cl)C(S(=O)(=O)N)=CC(C(O)=O)=C1NCC1=CC=CO1 ZZUFCTLCJUWOSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 238000009491 slugging Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B34/00—Valve arrangements for boreholes or wells
- E21B34/06—Valve arrangements for boreholes or wells in wells
- E21B34/08—Valve arrangements for boreholes or wells in wells responsive to flow or pressure of the fluid obtained
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/12—Methods or apparatus for controlling the flow of the obtained fluid to or in wells
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15D—FLUID DYNAMICS, i.e. METHODS OR MEANS FOR INFLUENCING THE FLOW OF GASES OR LIQUIDS
- F15D1/00—Influencing flow of fluids
- F15D1/02—Influencing flow of fluids in pipes or conduits
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L55/00—Devices or appurtenances for use in, or in connection with, pipes or pipe systems
- F16L55/02—Energy absorbers; Noise absorbers
- F16L55/027—Throttle passages
- F16L55/02736—Throttle passages using transversal baffles defining a tortuous path
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D7/00—Control of flow
- G05D7/01—Control of flow without auxiliary power
- G05D7/0146—Control of flow without auxiliary power the in-line sensing element being a piston or float without flexible member or spring
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Flow Control (AREA)
- Sliding Valves (AREA)
Abstract
Den foreliggende oppfinnelse angår anvendelsen av en selvregulerbar ventil eller strømningsstyreinnretning (2) tilpasset for å styre strømningen av fluid i et rørformet element knyttet til en brønn tilformet i et underjordisk reservoar, idet ventilen eller styreinnretningen (2) omfatter et innløp eller åpning (10), for derved å tilforme en strømningsbane (11) for passering av en bevegelig skive eller legeme (9) som er utformet for å bevege seg fritt med hensyn til åpningen i innløpet og derved redusere eller øke innstrømningsarealet ved utnyttelse av Bernoulli-virkningen og eventuelt stagnasjonstrykk frembrakt over skiven (9), slik at ventilen eller styreinnretningen (2), avhengig av sammensetningen til fluidet og dets egenskaper, selvjusterende regulerer strømningen av fluid basert på en forberegnet strømningsutforming, i hvilken minst én slik selvregulerbar ventil eller styreinnretning (2) er anordnet inne i det rørformede elementet for selvregulerende væskepluggdemping ved hjelp av et omvendt strømningsregime, idet det rørformede elementet er i form av en strømningsledning (1) over brønnen.
Description
Den foreliggende oppfinnelse vedrører henholdsvis produksjons- og reservoarteknologi, likeledes flerfaset transportteknologi og således hvorledes forbedrede hydrauliske forhold skal oppnås i brønnrørledningen og særlig anvendelse av selvjusterende ventiler eller strømningsstyrende innretninger for selvregulerende væskepluggdemping i en strømningsledning.
Nærmere bestemt vedrører oppfinnelsen en fremgangsmåte og en strømningsstyreinn-retning for forbedring av strømningsstabilitet for flerfasefluid som strømmer gjennom et rørformet element, slik som henholdsvis angitt i vedlagte krav 1 og 16, og en anvendelse av slik strømningstyreinnretning som angitt i krav 17.
Med hensyn til væskepluggdemping er mange løsninger blitt presentert innen den eksisterende teknologien og disse innbefatter for eksempel:
-passiv struping av toppsidestrupeinnretningene,
-styreenheter med bruk av ulike sensorer og elektrisk/pneumatisk styrte ventiler, -væskepluggfangere eller separatorer brukt som passive buffervolumer,
-stigerørsbasert gassløft for flerfasede strømningsledninger, og
-variasjon av det stasjonære drivtrykket, dersom tillatt av produksjonssystem.
En oppsummering som presenterer relevant teknologi, finnes likeså i artikkelen Valle A.; Utvik O.H.: "Field tests and analysis of hydrodynamic slugging in multiphase crude oil flow lines", Hydro ASA, Multiphase Production Tecnnology Conference, Barcelona, 15.-17. mai 2005.
Hovedutfordringene ved bruk av den eksisterende teknologien kunne spesifiseres som følger: i) gassløft og installering av buffervolumer medfører forholdsvis store investe-ringskostnader,
ii) passiv struping ved toppsiden reduserer produksjonsrater - produksjonspoten-sialet utnyttes ikke, og
iii) styreenheter med bruk av styreventiler og strupeinnretninger er ikke stabile, og derfor trenger de å følges opp og hyppig gjeninnstilling er avgjørende. En annen ulempe er deres avhengighet av den tilgjengelige instrumenteringen.
For et forholdsvis lite antall av installasjoner er variasjon av drivtrykk likeså mulig, men i et begrenset tidsvindu.
Basert på manglene som er drøftet over, finnes det et behov for en mindre komplisert og mer pålitelig løsning som innebærer forbedret væskepluggdemping i en strømningsled-ning. I en slik sammenheng har ambisjonene for den foreliggende oppfinnelse vært lave toppsideinvesteringer og svært små ytterligere toppsidevolumer ved kun bruk av til-leggsventiler. Hverken modifikasjoner oppstrøms for toppsidestrupeinnretningen eller ekstra instrumenter skal behøves. Dessuten er det ønskelig at ingen eller en svært liten reduksjon i væskeproduksjonstakten forventes.
Overraskende er det blitt påvist at selvregulerende ventiler eller strømningsstyrende innretninger i samsvar med WO-A1-2008/004875, dvs. som er selvjusterende i deres funksjon, kunne imøtekomme ambisjonene nevnt over og bør således være svært nyttig i en strømningsledning, slik som en enkel forholdsregel mot utvikling av uønskede væskeplugger.
Derfor, ifølge et første aspekt ved den foreliggende oppfinnelse, er det tilveiebrakt en fremgangsmåte for å forbedre strømningstabiliteten for et flerfasefluid som strammer gjennom et rørformet element. En strømningsstyreinnretning anordnes langs en strøm-ningsbane gjennom det rørformede elementet. Strømningstyreinnretningen omfatter et hus, et innløp anordnet på en oppstrømsside av styreinnretningen, og et utløp anordnet på en nedstrømsside av styreinnretningen. Et legeme er, i forhold til innløpets åpning, anordnet fritt bevegelig inne i huset langs en innvendig strømningsbane gjennom styreinnretningen fra innløpet til utløpet. Legemet anordnes slik at endringer i hastighet og/ eller egenskaper og/ eller sammensetning av fluidet som strømmer langs den innvendige strømningsbanen resulterer i endringer av kreftene som virker på legemet som et resultat av Bernoulli-prinsippet. Dette virker til å regulere strømningen av fluid gjennom styreinnretningen. Søkeren har funnet at, som et resultat, strømningsstabilitet forbedres.
Ytterligere utførelsesformer av fremgangsmåten fremgår av vedlagte underordnede krav 2-15.
Ifølge et andre aspekt av den foreliggende oppfinnelse er det tilveiebrakt en strømnings-styreinnretning som er anordnet langs en strømningsbane i et rørformet element. Strøm-ningstyreinnretningen er tilveiebrakt for å forbedre strømningsstabiliteten for et flerfase fluid som strømmer langs strømningsbanen. Strømningsstyreinnretningen omfatter: et hus, et innløp anordnet på en oppstrømsside av styreinnretningen, og et utløp anordnet på en nedstrømsside av styreinnretningen. Et legeme er, i forhold til innløpets åpning, anordnet fritt bevegelig inne i huset langs en innvendig strømningsbane gjennom styreinnretningen fra innløpet til utløpet. Legemet er anordnet slik at endringer i hastighet og/ eller egenskaper og/ eller sammensetning av fluidet som strømmer langs den innvendige strømningsbanen resulterer i endringer av kreftene som virker på legemet som et resultat av Bernoulli-prinsippet. Dette virker til å regulere strømningen av fluid gjennom styreinnretningen. Søkeren har funnet at, som et resultat, strømningsstabilitet forbedres.
En utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse anvender en selvregulerbar ventil eller strømningsstyreinnretning tilpasset for å styre strømningen av fluid i et rørformet element knyttet til en brønn tilformet i et underjordisk reservoar, idet ventilen eller styreinnretning omfatter et innløp eller åpning, for derved å danne en strømningsbane gjennom ventilen eller styreinnretningen som passerer forbi en bevegelig skive eller legeme som er utformet for å bevege seg fritt inne i huset med hensyn til innløpets åpning langs en innvendig strømningsbane gjennom styreinnretningen fra innløpet til ut-løpet, og derved redusere eller øke innstrømningsarealet ved utnyttelse av Bernoulli-virkningen og eventuelt stagnasjonstrykk frembrakt over skiven, slik at ventilen eller styreinnretningen, avhengig av sammensetningen til fluidet og dets egenskaper, selvjusterende regulerer strømningen av fluid basert på en forberegnet strømningsutforming, i hvilken minst én slik selvregulerbar ventil eller styreinnretning er anordnet inne i det rørformede elementet for selvregulerende væskepluggdemping ved hjelp av et reversert strømningsregime, idet det rørformede elementet er form av en strømningsledning over brønnen.
Ytterligere utførelsesformer av denne anvendelse fremgår av de underordnede krav 18 - 23.
Gunstige utførelser av oppfinnelsen skal forstås også av den nå etterfølgende drøftelse.
Fordelen med slike selvjusterende ventiler eller strømningsstyrende innretninger er ev-nen til å øke strømningsmotstanden når gass eller lavviskositetsfluid passerer igjennom og dersom mer viskøst og tyngre fluid passerer, avtar strømningsmotstanden. Med andre ord er det fordelaktig oppnådd et omvendt strømningsregime. Dette eliminerer det meste av gassekspansjonen oppstrøms for strupeinnretninger og utelukker eller demper initiering av store væskeplugger.
Slike selvjusterende ventiler utnytter Bernoulli-virkningen som virker på en fritt bevegelig skive eller legeme plassert ved et ventilsete anordnet i forbindelse med en strøm-ningsbane gjennom ventilen, for derved å "omsnu" reaksjonen sammenlignet med en tradisjonell ventil. De selvjusterende Bernoulli-ventilene åpner for væskedominert fluid og struper de gassdominerte fluidene.
For en tradisjonell strupeinnretning er strømningsmotstanden for gassdominerte fluider titall mindre sammenlignet med et væskedominert fluid. Denne forskjellen frembringer stor ekspansjon av gassonene etter at en væskeplugg har strømmet gjennom strupeinnretningen og nye væskeplugger dannes i oppstrømsrørledningen eller -strengen.
Som en konsekvens er potensialet for lange væskeplugger oppstrøms for strupeinnretningen redusert og en mer stabil strømning vil skje i oppstrøms produksjonssystemet. Dette ligner det som skjer når drivtrykket reduseres, slik som drøftet i den angitte artikkelen. Variasjonen av trykk er imidlertid generelt begrenset.
De spesielle fordelene med den foreliggende oppfinnelse kan oppsummeres som følger: Lave toppsideinvesteringer. Svært lave ytterligere toppsidevolumer. Kun
ekstra ventiler er påkrevd.
Ingen modifikasjoner oppstrøms for toppsidestrupeinnretning er påkrevd. Ingen tilleggsinstrumenter er nødvendig.
Ingen eller svært liten reduksjon i væskeproduksjonsratene.
Den foreliggende oppfinnelse skal drøftes i detalj ved hjelp av utførelser som er illustrert på tegningene, i hvilke: Fig. 1 skjematisk viser noen aspekter av hovedutfordringene nevnt over; Fig. 2 skjematisk viser et oppriss av en strømningsledning som innbefatter en selvregulerbar ventil eller strømningsstyreinnretning som styrer fluid inne i en strøm-ningsledning; Fig. 3 a-b skjematisk viser i større målestokk henholdsvis et tverrsnitt og et toppriss av den foreliggende ventil eller strømningsstyreinnretning; Fig. 4 viser et diagram som illustrerer strømningsvolumet gjennom den foreliggende ventil eller strømningsstyrende innretning kontra trykkforskjellen sammenlignet med en fast innstrømningsinnretning; Fig. 5 til 7 skjematisk viser ytterligere utførelser av den foreliggende ventil eller strømningsstyrende innretning.
Slik som allerede nevnt over, gjelder den foreliggende oppfinnelse anvendelsen av minst én selvregulerbar ventil eller strømningsstyreinnretning 2 tilpasset for å styre strømningen av fluid innenfor en strømningsledning (eller rørformet element) 1 knyttet til en brønn dannet i et underjordisk reservoar, for derved hjelpe til med å eliminere det meste av gassekspansjonen oppstrøms for strupeinnretningen og således hjelpe til med å eliminere eller dempe (redusere) initiering av store væskeplugger. Sammenlignet med tradisjonelle løsninger som har en fast åpning, øker ventilen eller strømningsstyreinn-retningen strømningsmotstanden når gass eller lawiskositetsfluid passerer igjennom og dersom mer viskøst eller tyngre fluid passerer, avtar strømningsmotstanden. Med andre bevirkes det et reversert strømningsregime, der styreinnretningen 2 gir en strømnings-motstand som avhenger omvendt av viskositeten av fluidet som strømmer gjennom styreinnretningen 2, i det minste for et forutbestemt område av viskositeter. Dessuten har ventilen eller strømningsstyreinnretningen funksjonen illustrert Fig. 4, noe som for alle faser innebærer et "avbrekk" ved høye strømningsrater (maksimal volumstrømning).
I de fleste tilfeller bør det være tilstrekkelig med kun å inkludere én ventil eller strøm-ningsstyreinnretning 2 i strømningsledningen 1, men om påkrevd kunne flere slike ventiler eller strømningsstyreinnretninger 2 tilføyes. Det bør legges merke til at Fig. 2 kun skildrer et svært skjematisk riss av arrangementet som innbefatter den foreliggende ventil eller strømningsstyreinnretning 2 og dens forbindelse med strømningsledningen 1. Det forstås at ventilen eller strømningsstyreinnretningen 2 kunne fastgjøres på hvilken som helst passende måte. For en bedre forståelse av hvorledes ventilen eller strømnings-styreinnretningen 2 skal konstrueres, henvises det særlig til Fig. 3 og omtalen av denne, noe som skal fortolkes på en illustrerende og ikke begrensende måte. Den respektive ventilen eller strømningsstyreinnretningen 2 kunne plasseres for eksempel på en under-sjøisk brannramme eller ved en plattform henholdsvis under og over det hovedsakelig vertikale partiet av strømningsledningen 1, eller mellom disse, og endog en kombina-sjon av dette er mulig.
Den foreliggende ventil eller styreinnretning 2, som vist på fig. 2, er basert på det som er omtalt i WO-A1-2008/004875, og er nyttig for å forbedre strømningsstabiliteten for et flerfasee fluid som strømmer gjennom et rørformet element. Strømningsstyreinnret-ningen 2 er anordnet langs en strømningsbane F gjennom det rørformede elementet 1, og innbefatter et innløp eller åpning 10 anordnet på en oppstrømsside av styreinnretningen 2, og et utløp 23 anordnet på en nedstrømsside av styreinnretningen 2. En innvendig strømningsbane 11 er definert gjennom strømingsstyreinnretningen 2 fra innlø-pet 10 til utløpet 23, med passering forbi en bevegelig skive eller legeme 9 som er tilveiebrakt inne i et hus 4 for strømningsstyreinnretningen 2. Den bevegelig skiven eller legemet 9 er utformet for å bevege seg fritt med hensyn til åpningen i innløpet og derved redusere eller øke gjennomstrømningsarealet med utnyttelse av Bernoulli-virkningen og hvilket som helst stagnasjonstrykk opprettet over skiven eller legemet 9, slik at ventilen eller styreinnretningen 2, avhengig av sammensetningen av fluidet og/ eller dets egenskaper, selvjusterende regulerer strømningen av fluidet inn i strømnings-ledningen 1 basert på en forberegnet strømningsutforming. I dette henseende vil endringer i hastighet og/eller egenskaper og/eller sammensetning av fluidet som strømmer langs den innvendige strømningsbanen 11 resultere i endringer av kreftene som virker på legemet 9 som et resultat av Bernoulli-prinsippet, hvorved strømningen av fluid gjennom strømningsstyreinnretningen påvirkes og justeres.
Slik som allerede nevnt over, er den foreliggende oppfinnelse basert på en ventil eller strømningsstyreinnretning, styreinnretning heretter, avdekket i WO-A1-2008/004875 og derfor anses det hensiktsmessig å gi en omfattende gjennomgang av styreinnretningen med henvisning til Fig. 3 a-b som viser styreinnretningen 2 i detalj. Fordelaktig består styreinnretningen av et første skiveutformede huslegeme 4 med et ytre sylindrisk segment 5 og indre sylindrisk segment 6 samt med et sentralt hull eller åpning 10 og et andre skiveutformede holderlegeme 7 med et ytre sylindrisk segment 8, likeledes en fritt bevegelig og fortrinnsvis flat skive eller legeme 9 anordnet i et åpent rom 14 tilformet mellom det første og andre skiveutformede huset og holderlegemene 4,7. Legemet 9 kan for spesielle installasjoner og tilpasninger fravike fra den flate formen og ha en del-vis konisk eller halvsirkulær form, for eksempel mot åpningen 10. Det sylindriske segmentet 8 i det andre skiveutformede holderlegemet 7 passer innenfor strømningsled-ningen 1 og stikker ut i den motsatte retningen av det ytre sylindriske segmentet 5 i det første skiveutformede huslegeme 4, for derved å danne en strømningsbane, slik som vist med pilene 11, der fluidet går inn i styreinnretningen gjennom det sentrale hullet eller åpningen 10, dvs. innløpet og strømmer mot og radialt langs skiven 9 før det strømmer gjennom den ringformede åpningen 12 dannet mellom de sylindriske segmentene 8 og 6, samt videre ut gjennom den ringformede åpningen 13 som er dannet mellom de sylindriske segmentene 8 og 5. De to skiveutformede husene og holderlegemene 4, 7 er fastgjort til hverandre med en skrueforbindelse, sveisning eller andre midler, ikke ytterligere vist på figurene, ved en forbindelsesområde 15, se på Fig. 3b. Det forstås at det ytre segmentet 5 og det respektive segmentet i utførelsene som skal vises nedenfor, ikke nødvendigvis må støte an mot den indre overflaten av strømningsledningen 1, forutsatt at et mellomliggende element, ikke vist, er til stede mellom disse.
Styreinnretningen utnytter virkningen av Bernoulli-angivelsen at summen av statisk trykk, dynamisk trykk og friksjon er konstant langs en strømningsledning:
Når skiven 9 påvirkes av en fluidstrømning, noe som er tilfellet med den foreliggende styreinnretning, kan trykkforskjellen over skiven 9 uttrykkes som følger:
På grunn av mindre viskositet vil et fluid, så som gass, "foreta dreiningen senere" og følge lengre langs skiven mot dens ytre ende 14. Dette bevirker et høyere stagnasjonstrykk i arealet 16 ved enden av skiven 9, noe som i sin tur frembringer et høyere trykk over skiven. Skiven 9 som er fritt bevegelig innenfor rommet mellom de skiveutformede legemene 4,7, vil beveges nedover og derved avsmalne strømningsbanen mellom skiven 9 og det indre sylindriske segmentet 6. Således beveger skiven 9 seg nedover eller oppover, avhengig av viskositeten for fluidet som strømmer gjennom, slik at dette prinsippet kan benyttes for å styre, dvs. lukke eller åpne strømningen av fluid gjennom styreinnretningen.
Videre vil trykkfallet gjennom en tradisjonell innstrømningsstyreinnretning (ICD - "in-flow control device") med fast geometri være proporsjonal med det dynamiske trykket:
der konstanten K hovedsakelig er en funksjon av geometrien og mindre avhengig av Reynold-tallet.
I styreinnretningen i samsvar med WO-A1-2008/004875 avtar strømningsarealet når trykkforskjellen øker, således at volumet som strømmer gjennom styreinnretning, ikke eller nesten ikke øker når trykkfaller stiger. En sammenligning mellom en slik styreinnretning som har en bevegelig skive, og en styreinnretning med fast gjennomstrømnings-åpning vises på Fig. 4, og slik som illustrert. Gjennomstrømningsvolumet for den foreliggende styreinnretning er konstant over en gitt trykkforskjell.
Fig. 5 viser en skjematisk presentasjon av en annen utførelse av styreinnretningen i samsvar med WO-A1-2008/004875, og som har en mer enkel utforming enn versjonen
skildret på Fig. 3. Styreinnretningen 2 består, slik som med versjon skildret på Fig. 3, av et første skiveutformet huslegeme 4 med et ytre sylindrisk segment 5 og med et sentralt hull eller åpning 10, og et andre skiveutformet holderlegeme 17 fastgjort til segmentet 5 av huslegemet 4, likeledes en fortrinnsvis flat skive 9 anbrakt i et åpent rom 14 tilformet mellom det første og andre skiveutformede huset og holderlegemene 4,17. Ettersom det andre skiveutformede holderlegemet 17 er innover åpent gjennom et eller flere hull 23, etc. og nå kun holder skiven på plass, og ettersom det sylindriske segmentet 5 er kortere med en avvikende strømningsbane enn den som er vist på Fig. 3, skjer det imidlertid ingen oppbygning av stagnasjonstrykk på baksiden av skiven 9, slik som forklart over i sammenheng med Fig. 4. Med denne løsningen uten stagnasjonstrykk er byggetykkel-sen for innretningen mindre og kan tåle en stor mengde av partikler opptatt i fluidet.
Fig. 6 viser en tredje utførelse i samsvar med WO-A1-2008/004875 der konfigurasjonen er den samme slik som med eksempelet vist på Fig. 3, men i hvilken et fjærelement 18, i form av en spiral eller en annen egnet fjærinnretning, er tildannet på hver enkelt side av skiven og kopler skiven med holderen 7,22, utsparingen 21 eller huset 4.
Fjærelementet 18 benyttes for å balansere og styre innstrømningsarealet mellom skiven 9 og innløpet 10, eller snarere den omgivende kanten eller setet 19 i innløpet 10. Avhengig av fjærkonstanten og derved fjærkraften vil åpningen mellom skiven 9 og kanten 19 være større eller mindre, og med en passende valgt fjærkonstant, avhendig av inn-strømnings- og trykktilstandene ved et valgt sted der styreinnretningen er anbrakt, kan det oppnås konstant massestrømning gjennom innretningen.
Fig. 7 viser en fjerde utførelse i samsvar med WO-A1-2008/004875 med en konfigura-sjon, slik som skildret på Fig. 6, over men i hvilken skiven 9, på siden som vender mot innløpsåpning 10, er utstyrt med en termisk reagerende innretning, så som et bi-metallisk element 20.
I utførelsen vist på Fig. 2 er strømningsstyreinnretningen anordnet slik at i alt vesent alt av fluidet som strømmer langs strømningsbanen F passerer gjennom styreinnretningen 2.
Det kan ses at strømingsstyreinnretningen 2 i ovenfor beskrevne utførelsesformer har en i alt vesentlig skive-lignende form og er plassert med sin akse i en retning i alt vesentlig parallelt med en langsgående akse for det rørformete elementet 1. Igjen, dette er ikke nødvendigvis tilfellet, og andre former og anbringelser ville være lett åpenbare for fag-mannen.
I ovenfor beskrevne utførelsesformer er legemet 9 anordnet inne i et åpent rom eller
hulrom 14 tilveiebrakt inne i huset 4 langs den innvendige strømningsbanen 11 mellom innløpet 10 og utløpet 23. I løsningen vist på Fig. 2 og 5 er innløpet 10, hullrommet 14 og utløpet 23 anordnet i alt vesentlig på linje i en retning langs en langsgående akse for det rørformede elementet. Imidlertid er dette ikke vesentlig, som vist ved de alternative utførelsesformer vist på Fig. 3a, 6 og 7.
I hver av utførelsesformene er et tverrsnittareal av det åpne rom 14 større enn et tverrsnittareal av innløpet 10 og et tverrsnittareal av utløpet 13,23, selv om dette ikke er
vesentlig. I det minste i utførelsesformene på Fig. 2 og 5 er tverrsnittarealet av innløpet 10 mindre enn et tversnittareal av utløpet 23.1 utførelsesformen vist på Fig. 2kan det ses at tverrsnittarealet av utløpet 23 er i alt vesentlig det samme som tverssnittarealet av det rørformete elementet 1, og dette oppnås ved å la minst del av huset 4 for strømningssty-reinnretningen 2 strekke utenfor det rørformete elementet.
Ved produksjon av olje kan forholdene endre seg hurtig fra en situasjon i hvilken kun eller for det meste olje produseres til en situasjon i hvilken ingen olje produseres. Med for eksempel et trykkfall 16 bar fra 100 bar, ville temperaturfallet tilsvare tilnærmet 20 °C. Ved å forsyne skiven 9 med et termisk reagerende element, så som et bi-metallisk element, slik som vist på Fig. 7, vil skiven bøyes oppover eller beveges oppover av elementet 20 for å støte an mot det holderformede legemet 7 og derved innskrenke åpningen mellom skiven og innløpet 10 eller fullstendig lukke innløpet.
Claims (23)
1.
Fremgangsmåte for å forbedre strømningstabiliteten for et flerfasefluid som strommer gjennom et rørformet element (1), omfattende å anordne en strømningsstyreinnretning (2) langs en strømningsbane (F) gjennom det rørformede elementet (1), idet strøm-ningstyreinnretningen (2) omfatter et hus (4), et innløp (10) anordnet på en oppstrøms-side av styreinnretningen (2), et utløp (23,13) anordnet på en nedstrømsside av styreinnretningen (2), og et legeme (9) som er anordnet inne i huset (4) langs en innvendig strømningsbane (11) gjennom styreinnretningen (2) fra innløpet (10) til utløpet (23, 13), idet legemet (9) anordnes slik at endringer i hastighet og/eller egenskaper og/eller sammensetning av fluidet som strømmer langs den innvendige strømningsbanen (11) resulterer i endringer av kreftene som virker på legemet (9) som et resultat av Bernoulli-prinsippet, hvorved strømningen av fluid gjennom styreinnretningen (2) reguleres.
2.
Fremgangsmåte som angitt i krav 1, omfattende å anordne strømningsstyreinnretningen (2) slik at i alt vesentlig alt av fluidet som strømmer langs det rørformede elementet (1) passerer gjennom styreinnretningen (2).
3.
Fremgangsmåte som angitt i krav 1 eller 2, der endringene av kreftene som virker på legemet (9) som et resultat av Bernoulli-prinsippet bevirker et gjennomstrømningsom-råde langs den innvendige strømningsbanen (11) til å reduseres eller økes, hvorved strømningen av fluid gjennom styreinnretningen (2) reguleres.
4.
Fremgangsmåte som angitt i krav 1,2 eller 3, der endringene av kreftene som virker på legemet (9) som et resultat av Bernoulli-prinsippet bevirker styreinnretningen (2) til å gi en strømningsmotstand som omvendt avhenger av viskositeten av fluidet som strømmer gjennom styreinnretningen (2), hvorved tilveiebringes et reversert strømningsregime.
5.
Fremgangsmåte som angitt i et hvilket som helst foregående krav, der styreinnretningen (2) har en i alt vesentlig skivelignende form og plasseres med sin akse i en retning som er i alt vesentlig parallell med en langsgående akse for det rørformede elementet (1).
6.
Fremgangsmåte som angitt i et hvilket som helst foregående krav, der legemet (9) anordnes innenfor et åpent rom (14) som er tilveiebrakt inne i huset (4) langs den innvendige strømningsbanen (11) mellom innløpet (10) og utløpet (23).
7.
Fremgangsmåte som angitt i krav 6, der innløpet (10), det åpne rom (14) og utløpet (23) anordnes på line i en retning langs en langsgående akse for det rørformede elementet (1).
8.
Fremgangsmåte som angitt i krav 6 eller 7, der et tversnittareal av det åpne rommet er større enn et tverrsnittareal av innløpet (10) og et tverrsnittareal av utløpet (23).
9.
Fremgangsmåte som angitt i et hvilket som helst foregående krav, der et tversnittareal av innløpet (10) er mindre enn et tverrsnittareal av utløpet (23).
10.
Fremgangsmåte som angitt i et hvilket som helst foregående krav, der et tverrsnittareal av utløpet (23) er i alt vesentlig det samme som et tversnittareal av det rørformede elementet (1).
11.
Fremgangsmåte som angitt i et hvilket som helst foregående krav, der flerfase-fluidet omfatter flerefase råolje og det rørformede elementet (1) danner del av en brønnrørled-ning eller en strømningsledning over en brønn.
12.
Fremgangsmåte som angitt i et hvilket som helst foregående krav, der en fjær (15) er anbrakt mellom én side av skiven (9) og forbinder skiven med en holder (7, 22), en utsparing (21) eller et hus (4).
13.
Fremgangsmåte som angitt i et hvert av kravene 1-11, der skiven på siden som vender mot åpningen (10), er utstyrt med en termisk reagerende innretning (20).
14.
Fremgangsmåte ifølge krav 13, der den termisk reagerende innretningen (20) er et bi-metallisk element.
15.
Fremgangsmåte som angitt i et hvilket som helst foregående krav, der innløpet eller åpningen (10) er anordnet på en oppstrømsside av ventilen eller styreinnretningen (2), der den bevegelige skiven eller legemet (9) er anordnet inne i et åpent rom (14) som er tilveiebrakt inne i et hus (4) av ventilen eller styreinnretningen (2), idet det åpne rommet (14) er anordnet langs strømningsbanen (11) gjennom ventilen eller styreanordningen (2) fra innløpet eller åpningen (10) til et utløp (23,13) anordnet på en nedstrømsside av styreinnretningen (2).
16.
Strømningsstyreinnretning (2) som er anordnet langs en strømningsbane (F) i et rørfor-met element (1), idet strømningstyreinnretningen (2) er for å forbedre strømningsstabili-teten for et flerfase fluid som strømmer langs strømningsbanen (F), og omfatter: et hus (4), et innløp (10) anordnet på en oppstrømsside av styreinnretningen (2), et utløp (23, 13) anordnet på en nedstrømsside av styreinnretningen (2), og et legeme (9) som er anordnet inne i huset (4) langs en innvendig strømningsbane (11) gjennom styreinnretningen (2) fra innløpet (10) til utløpet (23, 13), idet legemet (9) er anordnet slik at endringer i hastighet og/eller egenskaper og/eller sammensetning av fluidet som strømmer langs den innvendige strømningsbanen (11) resulterer i endringer av kreftene som virker på legemet (9) som et resultat av Bernoulli-prinsippet, hvorved strømningen av fluid gjennom styreinnretningen (2) justeres.
17.
Anvendelse av en selvregulerbar ventil eller strømningsstyreinnretning (2) tilpasset for å styre strømningen av fluid i et rørformet element knyttet til en brønn dannet i et underjordisk reservoar, idet ventilen eller styreinnretningen (2) omfatter et innløp eller åpning (10), for derved å danne en strømningsbane (11) gjennom ventilen eller styreinnretningen (2) som passerer forbi en bevegelig skive eller legeme (9) som er anordnet langs en innvendig strømningsbane (11) gjennom styreinnretningen (2) fra innløpet (10) til utløpet (23,13), og derved redusere eller øke gjennomstrømningsarealet ved utnyttelse av Bernoulli-virkningen og eventuelt stagnasjonstrykk frembrakt over skiven (9), hvorved ventilen eller styreinnretningen (2), avhengig av sammensetningen av fluidet og dets egenskaper, selvjusterende regulerer strømningen av fluidet basert på en forutbe- regnet slxørnningsutforming, idet minst én slik selvregulerbar ventil eller styreinnretning (2) er anordnet inne i det rørformede elementet for selvregulerende væskepluggdemping ved hjelp av et reversert strømningsregime, idet det rørformede elementet er form av en strømningsledning (1) over brønnen.
18.
Anvendelse ifølge krav 17, der ventilen eller styreinnretningen (2) er posisjonert i en retning perpendikulær i forhold til den langsgående aksen av strømningsledningen (1).
19.
Anvendelse ifølge hvilket som helst av kravene 17 og 18, der hver av ventilene eller styreinnretningene (2, 32) består av et første skiveformet legeme (4) med et ytre sylindrisk segment (5) og indre sylindrisk segment (6) og med den sentrale åpningen (10), og et andre skiveformet legeme (7) med et ytre sylindrisk segment (8), samt en grunnleg-gende flat skive (9) anbrakt mellom nevnte første (4) og andre (7) skiveformede lege-mer, slik at det sylindriske segmentet (8) av det andre skiveformede legemet (7) passer innenfor og stikker ut i den motsatte retningen av det ytre sylindriske segmentet (5) av det første skiveformede legemet (4), for derved å danne strømningsbanen (11) der fluidet går inn i ventilen eller styreinnretningen gjennom den sentrale åpningen eller innlø-pet (10) for strømming mot og langs skiven (9) før strømming gjennom en ringformet åpning (12) dannet mellom de sylindriske segmentene (8,6) og videre ut gjennom den ringformede åpning (13) dannet mellom de sylindriske segmentene (8, 5).
20.
Anvendelse ifølge krav 19, der en fjær (15) er anbrakt mellom én side av skiven (9) og forbinder skiven med en holder (7, 22), en utsparing (21) eller et hus (4).
21.
Anvendelse ifølge krav 19, der skiven på siden som vender mot åpningen (10), er utstyrt med en termisk reagerende innretning (20).
22.
Anvendelse ifølge krav 21, der den termisk reagerende innretningen (20) er et bi-metallisk element.
23.
Anvendelse ifølge et hvilket som helst av kravene 17-22, der innløpet eller åpningen (10) er anordnet på en oppstrømsside av ventilen eller styreinnretningen (2), der den bevegelige skiven eller legemet (9) er anordnet inne i et åpent rom (14) som er tilveiebrakt inne i et hus (4) av ventilen eller styreinnretningen (2), idet det åpne rommet (14) er anordnet langs strømningsbanen (11) gjennom ventilen eller styreanordningen (2) fra innløpet eller åpningen (10) til et utløp (23, 13) anordnet på en nedstrømsside av styreinnretningen (2).
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NO20090494A NO330585B1 (no) | 2009-01-30 | 2009-01-30 | Fremgangsmate og stromningsstyreinnretning for forbedring av stromningsstabilitet for flerfasefluid som strommer gjennom et rorformet element, og anvendelse av slik stromningsinnretning |
BRPI1007933-5A BRPI1007933B1 (pt) | 2009-01-30 | 2010-01-28 | Método para melhorar a estabilidade do fluxo, dispositivo de controle de fluxo e uso de uma válvula ou dispositivo de controle de fluxo |
PCT/NO2010/000032 WO2010087719A1 (en) | 2009-01-30 | 2010-01-28 | Flow control device and flow control method |
US13/147,102 US8820414B2 (en) | 2009-01-30 | 2010-01-28 | Flow control device and flow control method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NO20090494A NO330585B1 (no) | 2009-01-30 | 2009-01-30 | Fremgangsmate og stromningsstyreinnretning for forbedring av stromningsstabilitet for flerfasefluid som strommer gjennom et rorformet element, og anvendelse av slik stromningsinnretning |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO20090494L NO20090494L (no) | 2010-08-02 |
NO330585B1 true NO330585B1 (no) | 2011-05-23 |
Family
ID=42163763
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO20090494A NO330585B1 (no) | 2009-01-30 | 2009-01-30 | Fremgangsmate og stromningsstyreinnretning for forbedring av stromningsstabilitet for flerfasefluid som strommer gjennom et rorformet element, og anvendelse av slik stromningsinnretning |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8820414B2 (no) |
BR (1) | BRPI1007933B1 (no) |
NO (1) | NO330585B1 (no) |
WO (1) | WO2010087719A1 (no) |
Families Citing this family (32)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8893804B2 (en) | 2009-08-18 | 2014-11-25 | Halliburton Energy Services, Inc. | Alternating flow resistance increases and decreases for propagating pressure pulses in a subterranean well |
US8235128B2 (en) | 2009-08-18 | 2012-08-07 | Halliburton Energy Services, Inc. | Flow path control based on fluid characteristics to thereby variably resist flow in a subterranean well |
US8276669B2 (en) | 2010-06-02 | 2012-10-02 | Halliburton Energy Services, Inc. | Variable flow resistance system with circulation inducing structure therein to variably resist flow in a subterranean well |
GB2492292B (en) * | 2010-03-18 | 2016-10-19 | Statoil Petroleum As | Flow control device and flow control method |
US8261839B2 (en) | 2010-06-02 | 2012-09-11 | Halliburton Energy Services, Inc. | Variable flow resistance system for use in a subterranean well |
US8356668B2 (en) | 2010-08-27 | 2013-01-22 | Halliburton Energy Services, Inc. | Variable flow restrictor for use in a subterranean well |
US8430130B2 (en) | 2010-09-10 | 2013-04-30 | Halliburton Energy Services, Inc. | Series configured variable flow restrictors for use in a subterranean well |
US8950502B2 (en) | 2010-09-10 | 2015-02-10 | Halliburton Energy Services, Inc. | Series configured variable flow restrictors for use in a subterranean well |
US8851180B2 (en) | 2010-09-14 | 2014-10-07 | Halliburton Energy Services, Inc. | Self-releasing plug for use in a subterranean well |
US8387662B2 (en) | 2010-12-02 | 2013-03-05 | Halliburton Energy Services, Inc. | Device for directing the flow of a fluid using a pressure switch |
US8555975B2 (en) | 2010-12-21 | 2013-10-15 | Halliburton Energy Services, Inc. | Exit assembly with a fluid director for inducing and impeding rotational flow of a fluid |
US8678035B2 (en) | 2011-04-11 | 2014-03-25 | Halliburton Energy Services, Inc. | Selectively variable flow restrictor for use in a subterranean well |
US8985150B2 (en) | 2011-05-03 | 2015-03-24 | Halliburton Energy Services, Inc. | Device for directing the flow of a fluid using a centrifugal switch |
US8714262B2 (en) | 2011-07-12 | 2014-05-06 | Halliburton Energy Services, Inc | Methods of limiting or reducing the amount of oil in a sea using a fluid director |
US8584762B2 (en) | 2011-08-25 | 2013-11-19 | Halliburton Energy Services, Inc. | Downhole fluid flow control system having a fluidic module with a bridge network and method for use of same |
US9506320B2 (en) | 2011-11-07 | 2016-11-29 | Halliburton Energy Services, Inc. | Variable flow resistance for use with a subterranean well |
EP2776660B1 (en) | 2011-11-07 | 2018-05-02 | Halliburton Energy Services, Inc. | Variable flow resistance for use with a subterranean well |
US8739880B2 (en) | 2011-11-07 | 2014-06-03 | Halliburton Energy Services, P.C. | Fluid discrimination for use with a subterranean well |
US8684094B2 (en) | 2011-11-14 | 2014-04-01 | Halliburton Energy Services, Inc. | Preventing flow of undesired fluid through a variable flow resistance system in a well |
BR112014008826B1 (pt) | 2011-11-22 | 2021-08-24 | Halliburton Energy Services, Inc | Conjunto de saída |
AU2011383623B2 (en) | 2011-12-21 | 2015-12-24 | Halliburton Energy Services, Inc. | Flow-affecting device |
CN104011324A (zh) | 2011-12-21 | 2014-08-27 | 哈利伯顿能源服务公司 | 用于流动控制装置的功能化表面 |
WO2014007804A1 (en) | 2012-07-03 | 2014-01-09 | Halliburton Energy Services, Inc. | Check valve for well stimulation |
EP3027846B1 (en) | 2013-07-31 | 2018-10-10 | Services Petroliers Schlumberger | Sand control system and methodology |
US10871057B2 (en) | 2015-06-30 | 2020-12-22 | Schlumberger Technology Corporation | Flow control device for a well |
CA2897994C (en) | 2015-07-22 | 2020-07-14 | Northern Blizzard Resources Inc. | Choke for a flow line |
WO2017223005A1 (en) | 2016-06-20 | 2017-12-28 | Schlumberger Technology Corporation | Viscosity dependent valve system |
US10139126B2 (en) * | 2016-10-11 | 2018-11-27 | University Of Dammam | Airborne noise reduction system and method |
US11613963B2 (en) * | 2017-07-24 | 2023-03-28 | Halliburton Energy Services, Inc. | Flow control system for a non-newtonian fluid in a subterranean well |
US11280168B2 (en) | 2018-02-21 | 2022-03-22 | Halliburton Energy Services, Inc. | Method and apparatus for inflow control with vortex generation |
CN112127859A (zh) * | 2020-11-02 | 2020-12-25 | 沧州瑞泰石油机械有限公司 | 双向控流阀、控水筛管以及完井管串 |
CN112555238B (zh) * | 2020-12-30 | 2022-11-01 | 深圳人本国际科技服饰有限公司 | 高压流体缓释装置 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE68928259T2 (de) | 1989-09-11 | 1998-03-19 | David W Palmer | Einrichtung zur regelung eines fluidmengenflusses |
US6058787A (en) | 1996-06-21 | 2000-05-09 | Hughes Technology Group L.L.C | Mass flow measuring device |
NO313677B1 (no) * | 2000-12-06 | 2005-10-24 | Abb Research Ltd | Slug kontrollering |
AU2007270180B2 (en) | 2006-07-07 | 2012-03-15 | Equinor Energy As | Flow control device and method |
-
2009
- 2009-01-30 NO NO20090494A patent/NO330585B1/no not_active IP Right Cessation
-
2010
- 2010-01-28 WO PCT/NO2010/000032 patent/WO2010087719A1/en active Application Filing
- 2010-01-28 BR BRPI1007933-5A patent/BRPI1007933B1/pt not_active IP Right Cessation
- 2010-01-28 US US13/147,102 patent/US8820414B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
BRPI1007933A2 (pt) | 2021-01-12 |
NO20090494L (no) | 2010-08-02 |
WO2010087719A1 (en) | 2010-08-05 |
US20120031625A1 (en) | 2012-02-09 |
US8820414B2 (en) | 2014-09-02 |
BRPI1007933B1 (pt) | 2021-10-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
NO330585B1 (no) | Fremgangsmate og stromningsstyreinnretning for forbedring av stromningsstabilitet for flerfasefluid som strommer gjennom et rorformet element, og anvendelse av slik stromningsinnretning | |
AU2007270180B2 (en) | Flow control device and method | |
US8485258B2 (en) | Use of autonomous (self-adjusting) valves in injectors in oil production | |
US8820413B2 (en) | Alternative design of self-adjusting valve | |
US9038649B2 (en) | Flow control device and flow control method | |
US8517099B2 (en) | Tubular member having self-adjusting valves controlling the flow of fluid into or out of the tubular member | |
CA2717858C (en) | System and method for controlling the flow of fluid in branched wells |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
CHAD | Change of the owner's name or address (par. 44 patent law, par. patentforskriften) |
Owner name: STATOIL ASA, NO |
|
CHAD | Change of the owner's name or address (par. 44 patent law, par. patentforskriften) |
Owner name: STATOIL PETROLEUM AS, NO |
|
MM1K | Lapsed by not paying the annual fees |