NO331401B1

NO331401B1 - Fremgangsmåte og innretning for nedihullsseparasjon og reinjeksjon av gass/vann

Info

Publication number: NO331401B1
Application number: NO20014434A
Authority: NO
Inventors: Sven Arne Kjolberg; Per Eivind Gramme; Alexander Angus Grant; Per Almdahl; Bjarne Olsen; Terje Sontvedt
Original assignee: Weir Pumps Ltd; Norsk Hydro As
Priority date: 2000-09-13
Filing date: 2001-09-12
Publication date: 2011-12-19
Also published as: GB0022411D0; NO20014434L; US6691781B2; GB2367576B; NO20014434D0; US20020059866A1; GB0122210D0; GB2367576A

Abstract

Det er i oljeutvinningsvirksomhet vanlig å reinjisere produsert gass og/eller vann tilbake til hydrokarbonførende formasjoner for å opprettholde formasjonstrykket. Tradisjonelt produksjonsutstyr lar normalt alle formasjonsfluider strømme til overflaten og reinjiserer deretter de nødvendige fluider tilbake til formasjonen, noe som kan være ytterst ineffektivt på grunn av den store krafttilførsel som er nødvendig for å overvinne den store trykkforskjell mellom overflaten og formasjonsnivå. I samsvar med dette er det beskrevet en fremgangsmåte og en innretning for håndtering av produksjonsfluid for nedihullsseparasjon av i det minste gass- og væskekomponenter (16,18, 20) i fluid produsert fra en hydrokarbonførende formasjon (12), og reinjeksjon av i det minste en del av gass- og væskekomponentene (16,18,20) tilbake til formasjonen (12) etter behov. Reinjeksjon finner også sted nede i brønnen for å øke den totale virkningsgraden av separasjons-/reinjeksjonsprosessen, ettersom trykkforskjellen for reinjeksjon reduseres til et minimum.

Description

Fremgangsmåte og innretning for nedihullsseparasjon og reinjeksjon av gass/vann

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for nedihullsseparasjon av produsert gass eller produsert gass og vann fra produsert olje. Gassen eller vannet, eller gassen og vannet kan reinjiseres. Oppfinnelsen vedrører også en innretning for gjennomføring av fremgangsmåten.

Ved produksjon av olje og gass fra nedihullsformasjoner eller formasjoner i grunnen, trekkes det produserte fluid ut via et borehull som strekker seg fra overflaten for å krysse den hydrokarbonførende formasjon. I mange anvendelser kjennetegnes formasjonene ved tilstedeværelsen av en gasskappe som opprettholder trykket i formasjonen, idet formasjonen dermed beskrives som gassdrevet. I realiteten presser gassdrivet hydrokarbonvæskene og formasjonsvann inn i brønnhullet og derfra til overflaten. Dette er et spesielt, men ikke utelukkende trekk ved kondensatproduserende formasjoner. Slike formasjoner kjennetegnes også ofte ved tilstedeværelse av brudd og revner, hvor dette resulterer i at gass følger med reservoarvæskene inn i brønnhullet, og dermed gir produksjon av store mengder gass med disse væsker. Produksjon av disse store gassmengder til overflaten er ofte uønsket, først og fremst fordi det kanskje ikke finnes et passende system for transport til markedet og valg av avfakling nå ansees som å være miljømessig uheldig, og for det andre fordi det er en fordel å beholde gassen i formasjonen for å opprettholde formasjonstrykket. I mange tilfeller foretrekkes det også at det produserte vannet holdes tilbake i formasjonen.

Følgelig vil mange oljeproduksjonsinstallasjoner la formasjonsvæskene og gassen strømme til overflaten; separere de ulike komponenter; komprimere gassen; og deretter injisere gassen og eventuelt det produserte vannet tilbake i formasjonen under trykk. Gassen og vannet kan enten transporteres fra overflaten til formasjonen via en egen strømnings vei i produksjonsborehullet eller ned gjennom et annet brønnhull. Dette er imidlertid lite effektivt, ettersom det kreves stor krafttilførsel for å produsere de nødvendige høye trykk; trykket i produserte fluider kan i reservoaret typisk være 250 bar, og ved overflaten 15 bar, noe som således nødvendiggjør et kompressordifferensial på 235 bar på overflaten.

Det er blant formålene ved den foreliggende oppfinnelse å unngå eller lindre denne og andre ulemper.

US 6 035 934 beskriver en fremgangsmåte og et system for økning av oljeproduksjon fra en oljebrønn som produserer en blanding av olje og gass ved å drive en turbin i oljebrønnen til å produsere en separert gass og olje-anriket blanding. En separator er tilveiebrakt for å separere gass fra en flytende strøm med væske og gass ved å få fluidblandingen til å strømme rundt i en sirkelbane og derved tvinge tyngre faser utover og oppover gjennom en utgang for gjenvinning ved overflaten. De lettere fasene forskyves innover i separatoren og strømmer gjennom en utgang og deretter inn i en kompressor.

US 6 056 054 beskriver en fremgangsmåte og et system for produksjon av hydrokarboner fra en undergrunnsformasjon og for å injisere vann tilbake i en vannholdig sone under formasjonen. Et rørformet element er tilveiebrakt i formasjonen og inkluderer en nedihullsseparator tilsvarende separatoren som beskrevet ovenfor i forbindelse med US 6 035 934.

Ifølge et første aspekt av den foreliggende oppfinnelse er det fremskaffet en fremgangsmåte for håndtering av produksjonsfluider, hvilken fremgangsmåte omfatter følgende trinn: - nedihullsseparasjon av i det minste gass- og væskekomponenter av fluid som produseres fra en formasjon nede i grunnen ved hjelp av horisontal fallseparasjon,

injisering av i det minste en del av gassen tilbake til formasjonen; og

- tilveiebringing av en horisontal gravitasjonsbasert gass/væskeseparator og å skrå nedover gass/væskeseparatoren (10) i strømningsretningen (14) til det produserte fluidet.

Produksjonen eller de produserte fluider i en oljebrønn omfatter typisk olje og vann, eller olje, vann og gass.

Fremgangsmåten omfatter fortrinnsvis videre separasjon av væskekomponentene i det produserte fluid, det vil si oljen og vannet. I det minste en del av vannet kan reinjiseres tilbake til formasjonen, eller produseres til overflaten. Produksjon omfatter også at i det minste en del av gassen produseres til overflaten.

Alternativer for produksjon, separasjon og reinjeksjon av produserte fluider sammenfattes i følgende tabell:

Aspekter av den foreliggende oppfinnelse kan benyttes i det andre, tredje og fjerde alternativ.

Separasjonen av komponentene i det produserte fluid finner fortrinnsvis sted ved eller omkring samme dybde som formasjonen.

Separasjon av komponentene i det produserte fluid kan oppnås gjennom syklonseparasjon eller en annen kjent separasjonsmåte; imidlertid foretrekkes bruken av en horisontal gravitasjonsseparasjonsprosess. En slik separasjonsprosess for kun olje og vann finnes beskrevet i Norsk Hydros internasjonal patentsøknad WO98/41304, hvis beskrivelse innlemmes i dette skrift gjennom henvisning. Prosessen omfatter sending av det produserte fluid gjennom et i det vesentlige horisontalt rør under forhold, hovedsakelig forbundet med strømningshastighet, som gjør det mulig for de ulike komponenter i fluidet å dele seg i sjikt.

Norsk Hydros innretning vedrører spesielt produksjonsalternativ 1 i tabellen ovenfor. Alle de tre øvrige alternativer krever gasseparasjon. Det er funnet at gasseparasjonen enkelt kan oppnås ved å bruke en modifisert utforming av en slik innretning. Gasseparasjonsprosessen kan brukes alene dersom det kun skal separeres gass fra væskene. Alternativt, dersom det også er nødvendig med væskeseparasjon, det vil si dersom alle de tre fluidkomponenter olje, gass og vann skal separeres, kan gasseparasjonsinnretningen brukes i kombinasjon med innretningen som beskrives i WO98/41304; det vil si at en gass/væskeseparator kan brukes i kombinasjon med en olj e/vannseparator.

Det er funnet at det å skrå gass/væskeseparatoren nedover i strømningsretningen ved en liten vinkel, typisk mellom 1 og 10 grader, er ekstremt gunstig når det gjelder det å dempe bølgedannelse, noe som har en tendens til å øke antallet oljedråper i den utskilte gass. Ved fravær av bølgedannelse kan gjennomstrømningsmengden av gass i separatoren økes betraktelig. Det er funnet at selv en separatorhelling på 1° gjør det mulig å minst doble gjennomstrømningsmengden for et bestemt produsert fluid.

Så snart gasskomponenten er separert fra væskekomponenten, kan gassen fortrinnsvis samles opp ved hjelp av et langstrakt rør som er plassert i gass/væskeseparatoren og i lengderetningen rettet inn med strømningsretningen. Oppsamling av gass på denne måte forhindrer at gassen og væsken blander seg igjen etter separasjonen, siden gassen er lukket inne i det langstrakte rør.

Det er praktisk dersom oppstrømsenden av det langstrakte rør forløper konisk fra rørets overside til rørets underside. I tillegg er det anbrakt en rekke huller i det langstrakte rørs overflate for å muliggjøre oppsamling av gass som har strømmet over det langstrakte rør. Det langstrakte gassoppsamlingsrørs underside oppviser fortrinnsvis en i det vesentlige plan flate.

Det foretrekkes også at den utskilte olje og det utskilte vann kan samles opp ved hjelp av respektive langstrakte rør som er plassert inne i vann/oljeseparatoren og i lengderetningen er rettet inn med strømningsretningen. Oljeoppsamleren er fortrinnsvis plassert i en øvre del av olje/vannseparatoren og er av utforming i det vesentlige identisk med gassoppsamleren.

Det er praktisk dersom vannoppsamleren er plassert i en nedre del av olje/vannseparatoren. Oppstrømsenden av vannoppsamleren forløper fortrinnsvis konisk fira rørets underside til rørets overside. Det foretrekkes også at vannoppsamlerens underside omfatter en rekke huller for oppsamling av vann som har strømmet mellom vannoppsamleren og separatoren. Det langstrakte vannoppsamlingsrørs overside oppviser fortrinnsvis en i det vesentlige plan flate rettet inn med gass/væskegrensesjiktet.

Det er ønskelig at den utskilte gass som skal reinjiseres, er praktisk talt fri for oljedråper, ettersom mange råoljer ved produksjon feller ut faste asfaltener og parafinholdige forbindelser, og dette bunnfall kan gi formasjonsskader som er ytterst vanskelig å fjerne. Videre vil dannelsen av slikt bunnfall over tid kunne gi en alvorlig svekkelse av injeksjonsstrømningsmengden. I de foretrukne utførelser av oppfinnelsen vil nærvær av væskedråper også kunne ha en eroderende virkning på kompressorens rotor og statorblader, og dette er også en grunn til at nærvær av dråper bør reduseres til et minimum.

Nærværet av oljedråper kan også reduseres ytterligere ved å innlemme en dråpeutskiller nedstrøms gass/væskeseparatoren, idet denne dråpeutskiller sender den derved utskilte væske inn i den separerte væskestrøm fra gass/væskeseparatoren. En slik separator kan for eksempel enten være en syklon eller en sentrifuge, eller en statisk eller hurtigroterende hvirvelgenerator.

Når det er ønskelig å reinjisere gassen, komprimeres den fortrinnsvis nede i brønnen ved eller omkring formasjons- eller reservoardybde. Således vil den påkrevde trykkforskjell være den som er nødvendig for å overvinne den forholdsvis lille forskjell i statisk trykk og injeksjonsmotstanden i reservoaret. Denne trykkforskjell vil typisk være 10 til 30 bar, og gevinsten når det gjelder kraftytelse, sammenlignet med kompresjon på overflaten som beskrevet tidligere, vil være tydelig for fagfolk. Den produserte gass og, der hvor dette passer, det produserte vann vil således kunne injiseres rett tilbake i formasjonen ved hjelp av en kompressor eller en pumpe eller en kombinasjon av disse.

Forholdene mellom gass, vann og olje som er tilstede i det produserte fluid, vil sannsynligvis forandre seg etter hvert som formasjonens egenskaper varierer over tid, og det er derfor ønskelig at separasjons- og reinjeksjonsprosessene og utstyret har den fleksibilitet som behøves for å ivareta en slik variasjon.

Det er også ønskelig å sørge for styring av de mengder fluider som produseres til overflaten og injiseres i formasjonen, for derved å ta høyde for endringer i formasjonens egenskaper. En slik styring kan besørges ved å bruke minst én nivåmonitor som befinner seg i nedihullsseparatoren, idet nevnte minst ene nivåmonitor brukes for å angi fluidkomponentnivåene og utløse signaler for å justere strømningsreguleringsventiler som kan befinne seg ved overflatenivå, deretter. Strømningsreguleringsventilen kan alternativt befinne seg nede i brønnen. Fortrinnsvis befinner det seg minst én nivåmonitor i gass/væskeseparatoren og minst én nivåmonitor i olje/vannseparatoren, i det tilfelle hvor en olje/vannseparator er anordnet.

Som bemerket ovenfor, foretrekkes det at den produserte gass komprimeres nede i brønnen når reinjeksjon er nødvendig. Forslag om nedihullskompresjon for å gi et løft til utarmede gassbrønner beskrives i Shells internasjonale patentsøknad WO97/33070 og UK patentsøknad 0013449 tilhørende Weir Pumps Ltd UK, hvor førstnevnte beskriver en flertrinns gasskompressor drevet ved hjelp av an oljefylt motor, og sistnevnte beskriver en flertrinns gasskompressor drevet ved hjelp av en gassfylt motor. Potensielt kan begge disse forslag benyttes i den foreliggende søknad; imidlertid foretrekkes det at kompresjon av gassen utføres ved bruk av en flertrinns aksialturbin som er direktekoplet til, det vil si på samme aksel som, en flertrinns aksialkompressor, selv om andre former for turbiner eller kompressorer også kan benyttes. Den foretrukne kompressor er i stand til å kjøre ved høye hastigheter, typisk i området 15000 til 40000 rpm, for å produsere det nødvendige gasstrykk. Dette unngår de vanskeligheter som ligger i for eksempel oljefylte motorer, som ikke kan arbeide ved disse hastigheter, ettersom tapene forbundet med friksjon og kverning er uakseptable. Videre ville det, selv om en gassfylt motor kan arbeide ved høy hastighet og være direktekoplet til kompressoren på en enkelt aksel, være vanskeligheter forbundet med høye bunnhullstrykk og installasjon av kompressorsettet i det som i alt vesentlig er en oljeproduserende brønn. En aksialturbin i den foretrukne turbindrevne kompressorløsning kan imidlertid drives ved hjelp av en hvilken som helst dertil egnet væske som leveres under trykk fra en overflateinstallert fyllepumpe. I en foretrukket utførelse er væsken produsert væske som ved utstrømming fra turbinen blander seg med den produserte væske som strømmer ut fra nedihullsseparatoren. Det er en fordel dersom trykkhøydene fra overflaten til kompressoren er nesten like på strømningsveiene for driwæske fra overflaten og produsert væske til overflaten.

Mest fortrinnsvis er kompressoren anordnet slik at dens leveringsende og turbinutløpet grenser til hverandre. Ved en slik anordning kan det kompressorproduserte trykk drive en liten mengde komprimert gass over en labyrinttetning på akselen og inn i turbinutløpet, noe som foretrekkes fremfor å ha væskelekkasje i motsatt retning.

Turbinlagrene smøres fortrinnsvis ved hjelp av driwæsken, og kompressorlagrene smøres ved hjelp av komprimert gass fra kompressorutløpet, etter fjerning av resterende faste bestanddeler eller væskedråper ved hjelp av en siste filtreringsinnretning som typisk kan være en syklon, idet de resterende faste bestanddeler eller væskedråper fortrinnsvis returneres enten til kompressorens utløpsstrøm eller kompressoirnnløpet.

Ytterligere aspekter av den foreliggende oppfinnelse vedrører også en innretning som benyttes for å gjennomføre de ovenfor beskrevne fremgangsmåter.

Disse og andre aspekter av den foreliggende oppfinnelse vil nå bli beskrevet gjennom bruk av eksempel, med henvisning til de ledsagende tegninger, hvor: Figur 1 er en skjematisk fremstilling av en trefase-fluidseparator for bruk i en fremgangsmåte i henhold til en foretrukket utførelse av den foreliggende oppfinnelse; Figur 2 er en skjematisk fremstilling av en turbindrevet kompressor for bruk i en fremgangsmåte i henhold til en foretrukket utførelse av den foreliggende oppfinnelse; Figur 3 viser et nedihulls trefase-fluidseparasjonssystem i henhold til den første utførelse av den foreliggende oppfinnelse, i hvilket system gassen og oljen blandes på nytt og produseres til overflaten, og vannet reinjiseres; Figur 4 viser et nedihulls gasseparasjons- og reinjeksjonssystem i henhold til en andre utførelse av den foreliggende oppfinnelse, i hvilket system oljen og gassen produseres til overflaten og gassen reinjiseres; Figur 5 viser et nedihulls gasseparasjons- og reinjeksjonssystem i henhold til en tredje utførelse av den foreliggende oppfinnelse, i hvilket system oljen og gassen produseres til overflaten og gassen reinjiseres ved bruk av en kunstig løfteenhet; Figur 6 viser et nedihulls trefase-fluidseparasjonssystem i henhold til en fjerde utførelse av den foreliggende oppfinnelse, i hvilket system gassen og vannet reinjiseres sammen; Figur 7 viser et nedihulls trefase-fluidseparasjonssystem i henhold til en femte utførelse av den foreliggende oppfinnelse, i hvilket system gassen og vannet reinjiseres sammen, og i hvilket en kunstig løfteenhet brukes for å øke oljeproduksjonen til overflaten; Figur 8 viser et nedihulls trefase-fluidseparasjonssystem i henhold til en sjette utførelse av den foreliggende oppfinnelse, i hvilket system gassen og vannet reinjiseres hver for seg; og Figur 9 viser et nedihulls trefase-fluidseparasjonssystem i henhold til en syvende utførelse av den foreliggende oppfinnelse, i hvilket system gassen og vannet reinjiseres hver for seg, og i hvilket en kunstig løfteenhet brukes for å øke

oljeproduksjonen til overflaten.

Det vises først til figur 1 av tegningene, hvilken figur er en skjematisk fremstilling av en trefase-fluidgravitasjonsseparator som består av et førstetrinns gass/væskeseparasjons trinn 10 i kombinasjon med et andretrinns olje/vannseparasjonstrinn 80, hvor sistnevnte tilsvarer det som er beskrevet i WO98/41304. Begge separasjonstrinn er avhengige av tyngdekraften. Førstetrinnsseparatoren 10 er en tilpasning av separatoren som beskrives i WO98/41304, og tjener til å separere gass fra væsken i produksjonsstrømmen som strømmer fira reservoaret 12. En gass/væskeseparator kan først og fremst være betydelig kortere, typisk rundt 20 meter lang, enn en olje/ vannseparator, som typisk er rundt 100 meter lang. Separatoren 10 skrår nedover i strømnings-14-retningen ved en liten vinkel på flere grader, ettersom det er funnet at dette demper bølgedannelse, som har en tendens til å øke antallet væskedråper i den utskilte gass. Som vil bli beskrevet nedenfor, vil den utskilte gass 20 enten blandes på nytt med den produserte olje 18 og produseres til overflaten, mens det utskilte vann 16 reinjiseres til reservoaret 12, eller den utskilte gass 20 vil gjennomgå påfølgende komprimering og reinjisering i reservoaret 12, enten alene eller i kombinasjon med det produserte vann 16, mens den produserte olje 18 strømmer til overflaten. Etter separasjon vil vannkomponenten 16 enten strømme til overflaten med den utskilte olje 18, bli reinjisert med gasskomponenten 20, eller bli reinjisert uavhengig av gasskomponenten. Gjenværende væskedråper i den utskilte gass 20 fjernes ved hjelp av en mellomseparator 82 og sendes inn i væskestrømmen fira førstetrinnsseparatoren 10. Denne mellomseparator 82 er av en type med økt gravitasjonskraft, hvilken gjør bruk av en silsyklon eller -sentrifuge eller en statisk eller hurtigroterende hvirvelgenerator.

Gass/væskeseparatoren 10 og olje/vannseparatoren 80 omfatter hver sin nivåmonitor 11, 81, hvilke brukes til å utløse signaler for justering av strømningsreguleringsventiler (ikke vist) som er plassert på overflatenivå for å regulere mengden fluider som strømmer til og fra overflaten. Nivåmonitorenes 11,81 funksjon vil bli beskrevet nærmere nedenfor.

Figur 1 viser også tre oppsamlere 100,102,104 for oppsamling av henholdsvis gass, olje og vann. Gassoppsamleren 100 befinner seg i gass/væskeseparatoren 10 og består av et langstrakt rør som i lengderetningen er rettet inn med strømningsretningen 14. Oppstrømsenden 101 av gassoppsamleren 100 forløper konisk fra rørets overside 106 til rørets underside 108, og undersiden 108 oppviser en i det vesentlige plan flate. I tillegg omfatter gassoppsamlerens 100 overside 106 en rekke huller (ikke vist) for å muliggjøre oppsamling av gass som har passert over gassoppsamleren 100.

Olje- og vannoppsamlerne 102 og 104 er plassert i olje/vannseparatoren 80 og har en form tilsvarende gassoppsamleren 100, med unntak av at oppstrømsenden 105 av vannoppsamleren 104 forløper konisk fira undersiden 110 til oversiden 112, og oversiden 112 oppviser en i det vesentlige plan flate. I tillegg avgrenser undersiden 110 av vannoppsamleren 104 en rekke huller (ikke vist) for oppsamling av vann som har passert mellom vannoppsamleren 104 og innsiden av olje/vannseparatoren 80.

Figur 2 viser skjematisk en nedihulls, turbindrevet flertrinns aksialgasskompressor 24, hvilket foretrekkes brukt i den foreliggende oppfinnelse. Turbinen 26 er en flertrinns aksialturbin som er direktekoplet til kompressoren 28 ved hjelp av en enkelt aksel. Turbinen 26 drives ved hjelp av en driwæske 30 som leveres under trykk fra en overflateinstallert fyllepumpe; driwæsken som benyttes for å drive turbinen, er produsert olje 32, eller kan i andre utførelser være produsert væske bestående av vann og olje. Driwæsken strømmer ut ved kompressorenden 34, hvor den blandes med den produserte væske 32 og strømmer opp til overflaten med den produserte væske 32.

Kompressoren 28 er anordnet slik at den utskilte gass 20 går inn i kompressorinnløpet 37 og strømmer ut ved enden 38 som grenser til turbinutløpet 34. Denne ordningen forhindrer kondensatlekkasjer fra turbinutløpet 34 og inn i kompressorutløpet 38, ettersom trykket som utvikles i kompressoren, vil drive en liten mengde komprimert gass over en dertil egnet labyrinttetning på akselen og inn i turbinutløpet 34. Som vil bli beskrevet, reinjiseres den komprimerte gass 40 tilbake til formasjonen 12.

Turbinlagrene 42 smøres av driwæsken 30 og kompressorlagrene 44 smøres av komprimert gass 40 fra kompressorutløpet 38 etter at alle gjenværende væskedråper eller faste bestanddeler er blitt fjernet ved hjelp av en syklon 46. De gjenværende faste bestanddeler eller væskedråper 48 som fjernes ved hjelp av syklonen, sendes tilbake enten til utløpsstrømmen av gass 40 fra kompressoren eller kompressorinnløpet 37.

Figur 3 er en skjematisk illustrasjon av et nedihulls, trefase

gass/væske/oljeseparasjonssystem i henhold til en første utførelse av den foreliggende oppfinnelse. Formasjonsvæskene og gassen går fra produksjonssonen 12 gjennom

totrinnsseparatoren 10, 80, hvoretter den utskilte gass 20 blandes på nytt med den utskilte olje 18, og gassen og oljen sammen strømmer til overflaten. Det utskilte vann 16 sendes til en turbindrevet pumpe 78 fra hvilken det reinjiseres 84 tilbake til formasjonene 12. Turbinen som driver pumpen 78 for reinjeksjon av vann, drives selv av en driwæske 30 som leveres fra overflaten under trykk. Den produserte olje 18 og gass 20 fra separatoren 10, 80 blandes med den utstrømmende driwæske 30, og blandingen strømmer til overflaten.

For å ta hensyn til forandringer i formasjonens egenskaper, brukes et nivåsignal fra nivåmonitoren 11 (figur 1) som er plassert i gass/væskeseparatoren 10, til å justere en strømningsreguleringsventil (ikke vist) som befinner seg ved overflatenivå, hvilken ventil regulerer den totale mengde fluider som produseres til overflaten fra formasjonen 12.1 tillegg brukes et signal fra nivåmonitoren 81 (figur 1) som er plassert i olje/vannseparatoren 80, til å regulere hastigheten til vanninjeksjonspumpen nede i brønnen, og dermed også strømningsmengden av reinjisert vann, ved hjelp av ytterligere en strømningsreguleringsventil (ikke vist) ved overflatenivå, hvilken ventil regulerer mengden driwæske 30 som leveres til pumpens 78 turbindrivenhet. Figur 4 er en skjematisk illustrasjon av et nedihullssystem for separasjon og reinjeksjon av gass i henhold til en andre utførelse av den foreliggende oppfinnelse. Formasjons væskene og gassen går fira produksjonssonen 12 gjennom gass/væskesepara-toren 10. Gjenværende væskedråper i den utskilte gass 20 fjernes i væskedråpeutskilleren 82 (figur 1), og gassen føres videre til den turbindrevne kompressor 24, hvor den komprimeres, og den komprimerte gass reinjiseres 40 så tilbake til formasjonen 12. Turbinen 26 som driver kompressoren for gassreinjeksjon, drives selv ved hjelp av en driwæske 30 som leveres under trykk fira overflaten. Den produserte væske 18 fira separatoren 10 blandes med den brukte driwæske 54, og blandingen strømmer til overflaten. Figur 5 anskueliggjør et system tilsvarende det på figur 4, men inklusive en kunstig løfteanordning 58 for å lette strømningen av væsker til overflaten. Den kunstige løfteanordning kan være i form av en tradisjonell løfteanordning som for eksempel en elektrisk nedsenkbar pumpe (ESP - electrical submersible pump), en hydraulisk turbinpumpe-drivenhet, eller en gassløfter.

I utførelsene som er vist på figurer 4 og 5, bevirkes strømningsregulering ved hjelp av et signal fra nivåmonitoren 11 (figur 1) som er plassert i gass/væskeseparatoren, hvilket signal brukes til å styre hastigheten til brønnhullskompressoren 28 og dermed strømningsmengden av reinjisert gass ved hjelp av en reguleringsventil (ikke vist) ved overflaten, hvilken ventil regulerer mengden av driwæske 30 som leveres fra overflaten til den turbindrevne kompressor 24.

Det vises nå til figur 6 av tegningene, hvilken anskueliggjør et totrinns nedihullssystem for gass/vann/oljeseparasjon og reinjeksjon i henhold til et fjerde aspekt av den foreliggende oppfinnelse. Det anskueliggjorte system tilsvarer det på figur 4, men systemet ifølge figur 6 gjør det mulig å reinjisere både utskilt gass og vann 60. Formasjons væskene og gassen går fra formasjonen 12 gjennom separatoren 10, 80 hvor gassen, oljen og vannet separeres. Den produserte olje 18 strømmer til overflaten, og den utskilte gass og det utskilte vann 60 trykksettes ved hjelp av en turbindrevet flerfasepumpe 64, idet turbinen drives ved hjelp av en driwæske 30 levert fira overflaten. Gassen og vannet reinjiseres 66 så tilbake til produksjonssonen 12. Driwæsken fra turbinutløpet blandes med den produserte olje, og blandingen strømmer til overflaten.

Figur 7 anskueliggjør et system tilsvarende systemet ifølge figur 6, med tillegg av en kunstig løfteenhet 58.

For å regulere fluidstrømmen til overflaten brukes et signal fra nivåmonitoren 11 (figur 1) i gass/væskeseparatoren 10 for å justere en strømningsreguleringsventil (ikke vist) plassert ved overflatenivå, hvilken ventil regulerer mengden av olje som produseres fira formasjonen 12. På lignende vis brukes et signal fra nivåmonitoren 81 (figur 1) i olje/vannseparatoren for å regulere hastigheten til flerfasepumpen 64, og dermed strømningsmengden av reinjisert vann/gass, ved hjelp av en reguleringsventil (ikke vist) ved overflatenivå, hvilken ventil regulerer mengden av driwæske 30 som leveres til flerfase-injeksjonspumpen 64.

Figurer 8 og 9 viser nedihullssystemer for separasjon og reinjeksjon av gass og vann, hvor den utskilte gass og det utskilte vann 72, 74 fra separatoren 10, 80 reinjiseres hver for seg. Den utskilte gass 72 komprimeres ved hjelp av en turbindrevet kompressor 24

og reinjiseres 76 tilbake til formasjonen 12. Det utskilte vann trykksettes ved hjelp av en turbindrevet pumpe 64. Som for de ovenfor beskrevne utførelser, drives turbinene både i kompressoren og pumpen ved hjelp av den samme driwæske 30 som pumpes inn i og ned gjennom brønnhullet fra overflaten.

Oljen som produseres 18 fra formasjonen 12 via separatoren 10, blandes med det utstrømmende fluid fra turbinen som brukes til å drive flerfasepumpen, og denne blanding strømmer så til overflaten eller, som vist på figur 9, det benyttes en kunstig løfteenhet 58 for å levere blandingen 70 til overflaten.

I utførelsene som er vist på figurer 8 og 9, brukes et signal fira nivåmonitoren 11 (figur 1) i gass/væskeseparatoren 10 for å regulere hastigheten til den turbindrevne gasskompressor 24 nede i brønnen, og dermed strømningsmengden av reinjisert gass, ved hjelp av en reguleringsventil (ikke vist) som befinner seg ved overflatenivå, hvilken ventil regulerer mengden av driwæske 30 som leveres til kompressorens turbindrivenhet 26.1 tillegg brukes et signal fira nivåmonitoren 81 (figur 1) i olje/vannseparatoren 80 for å regulere hastigheten til den turbindrevne pumpe 64, og dermed strømningsmengden av reinjisert vann, ved hjelp av en reguleringsventil (ikke vist) som befinner seg ved overflatenivå, hvilken ventil regulerer mengden av driwæske 30 som leveres til den turbindrevne pumpes 64 turbindrivenhet.

Det vil være tydelig for fagfolk på området at de ovenfor beskrevne utførelser av den foreliggende oppfinnelse kun er typiske, og at ulike modifikasjoner og forbedringer kan utføres på disse uten å awike fira den foreliggende oppfinnelses ramme.

Claims

1. Fremgangsmåte for håndtering av fluid, hvilken fremgangsmåte omfatter følgende trinn: - nedihullsseparasjon av i det minste gass- (20) og væske- (16, 18) komponenter i fluid som produseres fra en formasjon nede i grunnen ved hjelp av horisontal fallseparasjon, - injisering av i det minste en del av gassen (20) tilbake til formasjonen, karakterisert ved- tilveiebringing av en horisontal gravitasjonsbasert gass/væskeseparator (10) og å skrå nedover gass/væskeseparatoren (10) i strømningsretningen (14) til det produserte fluidet.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,karakterisert vedat den videre omfatter produksjon av i det minste en del av gassen (20) til overflaten.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 2,karakterisert vedå skrå nedover gass/væskeseparatoren (10) i strømningsretningen (14) til det produserte fluidet ved en vinkel på mellom 1 og 10 grader.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 3,karakterisert vedå skrå nedover gass/væskeseparatoren (10) i strømningsretningen (14) til det produserte fluidet ved ca.

1 grad.

5. Fremgangsmåte som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisertved at den videre omfatter sending av gassen (20) gjennom en dråpeutskiller (82) nedstrøms gass/væskeseparatoren (10).

6. Fremgangsmåte som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisertved at den videre omfatter komprimering av gassen (20) nede i brønnen ved bruk av en kompressor (24) drevet av en turbin (26).

7. Fremgangsmåte som angitt i krav 6,karakterisert vedat turbinen (26) drives ved hjelp av en driwæske (30) som leveres under trykk fra overflaten.

8. Fremgangsmåte som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisertved at den omfatter kompresjon av gass (20) nede i brønnen ved eller rundt formasjons-eller reservoardybde, ved bruk av en flertrinns aksialkompressor (24) drevet ved hjelp av en flertinns aksialturbin (26).

9. Fremgangsmåte som angitt i hvilket som helst av kravene 6 til 8,karakterisert vedat den videre omfatter å kople turbinen (26) direkte til kompressoren (24)

10. Fremgangsmåte som angitt i kravene 7, 8 eller 9,karakterisert vedat driwæsken (30) er produsert væske, som ved utløp fra turbinen (26) blander seg med den produserte væske som strømmer ut fra en nedihullsseparator (10).

11. Fremgangsmåte som angitt i krav 10,karakterisert vedat trykkhøydene fra overflaten til kompressoren (24) er nesten like på strømningsveiene for driwæske (30) fira overflaten og produsert væske til overflaten.

12. Fremgangsmåte som angitt i et hvilket som helst av kravene 7 til 11,karakterisert vedanordning av kompressoren (24) på en slik måte at dennes utløpsende (38) og turbinens utløp (34) grenser til hverandre.

13. Fremgangsmåte som angitt i et hvilket som helst av kravene 7 til 12,karakterisert vedat den videre omfatter smøring av turbinlagrene (42) med driwæske (30) og smøring av kompressorlagrene (44) med komprimert gass (40) fra kompressorutløpet (38).

14. Fremgangsmåte som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisertved at den videre omfatter separasjon av væskekomponenten i det produserte fluid for å få olje og vann.

15. Fremgangsmåte som angitt i krav 14,karakterisert vedat den videre omfatter reinjisering av i det minste en del av vannet (16) tilbake til formasjonen.

16. Fremgangsmåte som angitt i krav 14 eller 15,karakterisert vedat i det minste en del av vannet (16) produseres til overflaten.

17. Fremgangsmåte som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisertved at det produserte fluid omfatter olje (18), vann (16) og gass (20), og fremgangsmåten omfatter følgene trinn: - separasjon av gassen (20) fra væsken (16,18); - separasjon av vannet (16) fra oljen (18); og - reinjisering av i det minste en del av vannet (16) tilbake til formasjonen.

18. Fremgangsmåte som angitt i et hvilket som helst av kravene 1 til 16,karakterisert vedat det produserte fluid omfatter olje (18), vann (16) og gass (20), og fremgangsmåten omfatter følgene trinn: - separasjon av gassen (20) fra væsken (16,18); og - reinjisering av i det minste en del av gassen (20) tilbake til formasjonen.

19. Fremgangsmåte som angitt i et hvilket som helst av kravene 1 til 16,karakterisert vedat det produserte fluid omfatter olje (18), vann (16) og gass (20), og fremgangsmåten omfatter følgene trinn: - separasjon av gassen (20) fra væsken (16,18); - separasjon av vannet (16) fra oljen (18); og - reinjisering av i det minste en del av gassen (20) og vannet (16) tilbake til formasjonen.

20. Fremgangsmåte som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisertved å separere komponentene i det produserte fluid ved eller omkring samme dybde som formasjonen.

21. Fremgangsmåte som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisertved at den videre omfatter: - å tilveiebringe en gass/væskeseparator (10); - å tilveiebringe et langstrakt rør (100) i gass/væskeseparatoren (10) og i lengderetningen å rette røret (100) inn med strømningsretningen (14) til det produserte fluid (32); og - å samle opp den utskilte gass- (20) komponenten i røret (100).

22. Fremgangsmåte som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisertved at den videre omfatter: - å tilveiebringe en olje/vannseparator (80); - å tilveiebringe et langstrakt rør (102) i den øvre del av olje/vannseparatoren (80) og i lengderetningen å rette røret (102) inn med strømningsretningen (14) til det produserte fluid; - å separere olje- og vannkomponenter (16,18); og - å samle opp den utskilte olje- (18) komponenten i røret (102).

23. Fremgangsmåte som angitt i et hvilket som helst av kravene 1 til 21,karakterisert vedat den videre omfatter: - å tilveiebringe en olje/vannseparator (80); - å tilveiebringe et langstrakt rør (104) i en nedre del av olje/vannseparatoren (80) og i lengderetningen å rette røret (104) inn med strømningsretningen (14) til det produserte fluid; - å separere olje- og vannkomponenter (16,18); og - å samle opp den utskilte vann- (16) komponenten i røret (104).

24. Fremgangsmåte som angitt i krav 22,karakterisert vedat den videre omfatter: - å tilveiebringe et langstrakt rør (104) i en nedre del av olje/vannseparatoren (80) og i lengderetningen å rette røret (104) inn med strømningsretningen (14) til det produserte fluid; og å samle opp den utskilte vann- (16) komponenten i røret (104).

25. Fremgangsmåte som angitt i et hvilket som helst av foregående krav,karakterisert vedat den videre omfatter kompresjon og deretter reinjeksjon av gassen (20).

26. Fremgangsmåte som angitt i krav 25,karakterisert vedat den videre omfatter kompresjon av gassen (20) nede i brønnen ved eller rundt formasjons- eller reservoardybde.

27. Fremgangsmåte som angitt i et hvilket som helst av foregående kravkarakterisert vedat den videre omfatter reinjeksjon av produsert vann (16) ved hjelp av en nedihullspumpe (78).

28. Fremgangsmåte som angitt i krav 27,karakterisert vedå drive pumpen (78) ved hjelp av en fluiddrevet nedihullsturbin.

29. Fremgangsmåte som angitt i krav 27 eller 28,karakterisert vedat den videre omfatter plassering av nedihullspumpen (78) ved eller omkring formasjons- eller reservoardybde.

30. Fremgangsmåte som angitt i et hvilket som helst av foregående krav,karakterisert vedå kontrollere de relative mengdene av fluider som produseres til overflaten og fluider som injiseres i formasjonen for å ta hensyn til forandringer i formasjonens egenskaper.

31. Fremgangsmåte som angitt i krav 30,karakterisert vedå tilveiebringe i det minste en nivåmonitor (11; 81) i en nedihullsseparator (10; 80), idet benevnte minst ene nivåmonitor brukes for å indikere fluidkomponentnivåene og utlese signaler for justering av strømningsreguleringsventiler på overflaten deretter.

32. Fremgangsmåte som angitt i krav 31,karakterisert vedå anordne minst én nivåmonitor (11) i gass/væskeseparatoren (10).

33. Fremgangsmåte som angitt i krav 31,karakterisert vedå tilveiebringe minst én nivåmonitor (11) i en gass/væskeseparator (10) og minst én nivåmonitor (81) i en olje/vannseparator (80).

34. Innretning for håndtering av produksjonsfluid, hvilken innretning omfatter: - en nedihulls, horisontal gravitasjonsbasert fluidseparator (10) for separasjon av i det minste gass- (20) og væske- (16, 18) komponenter i fluid som produseres fra en formasjon nede i grunnen - en nedihullsgasskompressor (24) for injeksjon av i det minste en del av gassen (20) tilbake til formasjonen, karakterisert vedat nevnte horisontale fluidseparator (10) er anordnet skrått nedover i strømningsretningen (14) til produsert fluid for å dempe bølgedannelse.

35. Innretning som angitt i krav 34,karakterisert vedat den horisontale fluidseparator (10) videre omfatter en olje/vannseparator (80).

36. Innretning som angitt i krav 34 eller 35,karakterisert vedat den videre omfatter en oppsamler (100) for utskilt gass som omfatter et langstrakt rør plassert i gass/væskeseparatoren (10).

37. Innretning som angitt i krav 36,karakterisert vedat en oppstrømsende (101) av det langstrakte gassoppsamlingsrør (100) forløper konisk fra oversiden (106) av røret til undersiden (108) av røret.

38. Innretning som angitt i krav 36 eller 37,karakterisert vedat en rekke huller er anordnet i oversiden (106) av det langstrakte gassoppsamlingsrør (100) for å muliggjøre oppsamling av gass.

39. Innretning som angitt i krav 36, 37 eller 38,karakterisert vedat det langstrakte gassoppsamlingsrørs (100) underside (108) i det vesentlige oppviser en plan flate.

40. Innretning som angitt i krav 35, 36, 37, 38 eller 39,karakterisert vedat den videre omfatter en oppsamler (102) for utskilt olje i form av et langstrakt rør som er plassert i en øvre del av olje/vannseparatoren (80).

41. Innretning som angitt i krav 40,karakterisert vedat en oppstrømsende av det langstrakte oljeoppsamlingsrør (102) forløper konisk fra rørets overside til rørets underside.

42. Innretning som angitt i krav 40 eller 41,karakterisert veden rekke huller er anordnet i oversiden av det langstrakte oljeoppsamlingsrør for å muliggjøre oppsamling av olje.

43. Innretning som angitt i krav 40, 41 eller 42,karakterisert vedat det langstrakte oljeoppsamlingsrørs (102) underside oppviser en i det vesentlige plan flate.

44. Innretning som angitt i et hvilket som helst av kravene 35 til 43,karakterisertved at den videre omfatter en oppsamler for utskilt vann (104) i form av et langstrakt rør som er plassert i en nedre del av olje/vannseparator (80).

45. Innretning som angitt i krav 44,karakterisert vedat en oppstrømsende (105) av det langstrakte vannoppsamlingsrør (104) forløper konisk fira rørets underside (110) til rørets overside (112).

46. Innretning som angitt i krav 44 eller 45,karakterisert vedat en rekke huller er anordnet i undersiden (110) av det langstrakte vannoppsamlingsrør (104) for å muliggjøre oppsamling av vann.

47. Innretning som angitt i krav 44, 45 eller 46,karakterisert vedat det langstrakte vannoppsamlingsrørs (104) underside (110) oppviser en i det vesentlige plan flate.

48. Innretning som angitt i et hvilket som helst av kravene 34 til 47,karakterisert vedat den nedihulls gasskompressor (24) er drevet av en hydraulisk turbin (26).

49. Innretning som angitt i krav 48,karakterisert vedat gasskompressoren (24) i brønnhullet er en flertrinns aksialkompressor drevet ved hjelp av en flertrinns aksialturbin (26).

50. Innretning som angitt i krav 48 eller 49,karakterisert vedat turbinen (26) er direktekoplet til kompressoren (24).

51. Innretning som angitt i krav 48, 49 eller 50,karakterisert vedat turbinen (26) er drevet ved hjelp av en væske (30) som leveres under trykk.

52. Innretning som angitt i krav 48, 49, 50 eller 51,karakterisert vedat turbinlagrene (42) er tilpasset for smøring ved hjelp av en driwæske (30) og kompressorlagrene (44) er tilpasset for smøring ved hjelp av komprimert gass (40) fra kompressorutløpet (38).

53. Innretning som angitt i et hvilket som helst av kravene 34 til 52,karakterisert vedat innretningen omfatter: - en nedihullspumpe for å tilføre energi til i det minste en del av væskekomponentene; og - en hydraulisk nedihullsturbin for å drive pumpen.