DE602005004135T2

DE602005004135T2 - Verfahren zum Einbringen von Liftgas in eine Förderleitung eines Ölschachtes und Gaslift-Strömungssteuerungsvorrichtung zur Verwendung in dem Verfahren

Info

Publication number: DE602005004135T2
Application number: DE602005004135T
Authority: DE
Inventors: Arthur William Missouri City GALLOWAY II; James William Hall; Joseph Larry Lafayette JOHNSON; Gary Subiaco NETTLESHIP
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 2004-03-22
Filing date: 2005-03-21
Publication date: 2008-12-18
Anticipated expiration: 2025-03-22
Also published as: US20080121397A1; NO20064764L; AU2005225752A1; CN1934333A; RU2369729C2; BRPI0508918A; RU2006137286A; AU2005225752B2; CN1934333B; US7464763B2; CA2559799C; EP1727962B1; DE602005004135D1; DK1727962T3; NZ549675A; CA2559799A1; WO2005093209A1; EP1727962A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Einbringen von Liftgas in eine Förderleitung eines Ölschachtes über eine oder mehrere im Bohrloch befindliche Gaslift-Strömungssteuerungsvorrichtungen und auf eine Gaslift-Strömungssteuervorrichtung zur Verwendung in dem Verfahren.
Es ist gängige Praxis, Liftgas in den Ringraum zwischen einer Förderleitung und der umgebenden Schachtauskleidung zu pumpen und das Liftgas nachfolgend in das Förderrohr zu pumpen, aus dem Ringraum über eine oder mehrere Einweg-Gaslift-Strömungssteuerungsvorrichtungen, die sich in Seitentaschen befinden, welche über die Länge der Förderleitung verteilt sind. Das Liftgas, das über die Strömungssteuerungsvorrichtungen in den Rohölstrom (oder in den Strom eines anderen Fluids) in der Förderleitung eingebracht wird, reduziert die Dichte der Fluidsäule in der Förderleitung und verbessert die Rohölförderungsrate des Schachtes.
Im Handel erhältliche Gaslift-Strömungssteuerungsvorrichtungen verwenden typischerweise Einweg-Absperrventile, die eine Kugel oder Halbkugel oder einen Konus aufweisen, der durch eine Feder gegen einen Ventilsitzring gedrückt wird. Wenn der Liftgasdruck höher als der Druck des Rohölstromes in der Förderleitung ist, überschreitet diese Druckdifferenz die von der Feder auf die Kugel ausgeübten Kräfte, so daß die Feder zusammengedrückt und die Kugel angehoben oder von dem Ventilsitzring wegbewegt wird und Liftgas aus der gasgefüllten Einspritzleitung in die Förderleitung einströmen kann. Wenn je doch der Druck des Rohölstromes größer als der Liftgasdruck in der Einspritzleitung ist, drücken die Feder und die Druckdifferenz über die Gaslift-Strömungssteuerungsvorrichtung die Kugel oder Halbkugel gegen den ringförmigen Sitz, wodurch das Absperrventil geschlossen und Rohöl daran gehindert wird, aus der Förderleitung in die Einspritzleitung zu strömen.
Ein Problem mit den bekannten Absperrventilen ist, daß die Kugel oder Halbkugel und der ringförmige Ventilsitz dem Strom des Liftgases ausgesetzt sind, der Flüssigkeiten oder Sand oder andere Abriebteilchen und/oder korrodierende chemische Komponenten, wie Wasserstoffsulfide und Kohlendioxide, enthalten kann. Die Kugel oder Halbkugel und der Ventilsitz sind deshalb mechanischer und chemischer Erosion ausgesetzt, die zu einem Lecken des Ventils führen kann, so daß das Rohöl oder andere Fluide aus der Förderleitung in die Einspritzleitung strömen und das Eintragen von Liftgas weiter blockieren können, wenn das Rohölniveau oder das Niveau des anderen Fluids in der Einspritzleitung die Stelle der Gaslift-Strömungssteuerungsvorrichtung oder der Strömungssteuerungsvorrichtungen erreicht hat.
Das US-Patent 5,535,828 offenbart ein oberflächengesteuertes Gasliftventil, das rückholbar in einer Seitentasche des Förderrohres eines Ölschachtes rückholbar eingesetzt ist, wobei ein kegelstumpfförmiger Ventilkörper auf einem hydraulisch betätigen Kolben montiert ist, der von der Oberfläche her betätigt werden kann, um den Ventilkörper gegen einen kegelstumpfförmigen Ventilsitz zu drücken und den Ventilkörper von dem Ventilsitz abzuheben. Der Ventilkörper und der Ventilsitz sind dem Strom des Liftgases ausgesetzt und unterliegen mechanischer und chemischer Erosion.
Es ist aus dem US-Patent 5,004,007 bekannt, ein oberflächengesteuertes chemisches Einspritzventil vorzusehen, bei welchem ein klappenartiger Ventilkörper und ein zugeordneter ringförmiger Ventilsitz vor dem Fluß der eingespritzten Chemikalien durch eine Schutzhülse geschützt sind, die durch hydraulischen Druck durch den ringförmigen Ventilsitz gedrückt wird, und welche durch eine Feder zurückgedrückt wird, sobald der hydraulische Druck unterhalb eines Schwellenwertes abgefallen ist, wodurch der klappenartige Ventilkörper gegen den ringförmigen Ventilsitz schwenken kann. Das bekannte chemische Einspritzventil ist mit einer Strömungsverengung ausgestattet, die mit dem Ventilgehäuse und einem Kolben verbunden ist, der durch die Druckdifferenz über die Stromverengung betätigt wird. Der Kolben ist in einem zylindrischen Hohlraum in dem Ventilgehäuse nahe der Hülse angeordnet und mit der Hülse verbunden. Der Kolben dient dazu, Reibungskräfte zwischen der Hülse und irgendwelchen Dichtungen zwischen der Hülse und dem Ventilgehäuse zu überwinden, und das Vorhandensein des Kolbens nahe der Hülse macht das Ventil kompliziert, teuer und fehleranfällig, wenn sich Verunreinigungen, Sand oder Abriebteilchen in dem zylindrischen Hohlraum oberhalb des Kolbens ansammeln und/oder die Dichtungen versagen.
Die komplizierte Ausbildung des oberflächengesteuerten chemischen Einspritzventils macht dieses ungeeignet, um die bekannten abnützungsanfälligen federbetätigten Kugelventile zu ersetzen.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Liftgas-Einspritzverfahren zu schaffen, in welchem ein oder mehrere Gaslift-Strömungssteuerungsvorrichtungen verwendet werden, die ein Minimum an abnützungsanfälligen bewegbaren Teilen aufweisen, so daß die Strömungssteuerungsvorrichtungen kostenwirksam und abnützungsresistent sind.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine abnützungsresistente Gaslift-Strömungssteuerungsvorrichtung zu schaffen, die auf eine einfache und kostenwirksame Weise hergestellt und betätigt werden kann.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zum Einbringen von Liftgas in eine Förderleitung eines Ölschachtes über eine oder mehrere im Bohrloch befindliche Gaslift-Strömungssteuerungsvorrichtungen geschaffen, von denen jede aufweist:

– ein rohrförmiges Ventilgehäuse mit einem Strömungsdurchgang mit einem stromaufwärtigen Ende, das an eine Liftgas-Zufuhrleitung angeschlossen ist, und einem stromabwärtigen Ende, das an das Innere der Förderleitung angeschlossen ist;
– einen klappenartigen Ventilkörper, der schwenkbar mit dem Ventilgehäuse verbunden und in dem Strömungsdurchgang derart angeordnet ist, daß beim Schwenken des Ventilkörpers in die Offenstellung der Ventilkörper im wesentlichen parallel zum Strömungsdurchgang orientiert ist, wogegen beim Schwenken des Ventilkörpers in die Schließstellung der Ventilkörper im wesentlichen orthogonal oder senkrecht zum Strömungsdurchgang angeordnet und gegen einen ringförmigen Ventilsitz gepreßt ist, wodurch der Durchgang von Fluiden durch den Strömungsdurchgang blockiert wird;
– eine Ventilschutzhülse, die gleitverschieblich in dem Strömungsdurchgang zwischen einer ersten Position, in welcher sich die Hülse durch den ringförmigen Ventilsitz erstreckt, während der Ventilkörper in die Offenstellung ge schwenkt ist, wodurch der Ventilsitz und der Ventilkörper gegen Abnützung durch den Strom des Liftgases oder eines anderen Fluids geschützt werden, und einer zweiter Position bewegbar ist, in welcher sich die Hülse durch den Abschnitt des Strömungsdurchganges stromaufwärts des Ventilsitzes erstreckt, während der Ventilkörper in die Schließstellung geschwenkt ist; und
– einen Stromverenger, der einen Teil der Ventilschutzhülse bildet und so ausgebildet ist, daß der Strom des Liftgases oder des anderen Fluids, welches durch den Stromverenger strömt, eine Druckdifferenz erzeugt, welche die Hülse zu einer Bewegung gegen die erste Position veranlaßt.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gaslift-Strömungssteuerungsvorrichtung zum Einbringen von Liftgas oder eines anderen Fluids in eine Förderleitung eines Ölschachtes, mit:

– einem rohrförmigen Ventilgehäuse, das einen Strömungsdurchgang mit einem stromaufwärtigen Ende aufweist, das so ausgebildet ist, daß es an die Liftgas-Zufuhrleitung angeschlossen werden kann, und einem stromabwärtigen Ende, das so ausgebildet ist, daß es mit dem Inneren des Förderohres verbunden werden kann;
– einem klappenartigen Ventilkörper, der schwenkbar mit dem Ventilgehäuse verbunden und in dem Strömungsdurchgang derart angeordnet ist, daß beim Schwenken des Ventilkörpers in die Offenstellung der Ventilkörper im wesentlichen parallel zum Strömungsdurchgang orientiert ist, wogegen beim Schwenken des Ventilkörpers in die Schließstellung der Ventilkörper im wesentlichen senkrecht zum Strömungsdurchgang angeordnet und gegen einen ringförmigen Ventilsitz gepreßt ist, wodurch der Durchgang von Liftgas durch den Strömungsdurchgang blockiert wird;
– einer Ventilschutzhülse, die gleitverschieblich in dem Strömungsdurchgang zwischen einer ersten Position, in welcher sich die Hülse durch den ringförmigen Ventilsitz erstreckt, während der Ventilkörper in die Offenstellung geschwenkt ist, wodurch der Ventilsitz und der Ventilkörper gegen Abnützung durch den Strom des Liftgases oder eines anderen Fluids geschützt werden, und einer zweiter Position bewegbar ist, in welcher sich die Hülse durch den Abschnitt des Strömungsdurchganges stromaufwärts des Ventilsitzes erstreckt, während der Ventilkörper in die Schließstellung geschwenkt ist; und
– einem Stromverenger, der einen Teil der Ventilschutzhülse bildet und so ausgebildet ist, daß der Strom des Liftgases oder des anderen Fluids, welches durch den Stromverenger strömt, eine Druckdifferenz erzeugt, welche die Hülse zu einer Bewegung gegen die erste Position veranlaßt.

Vorzugsweise hat die Hülse einen verjüngten Abschnitt, wo der Außendurchmesser der Hülse in Richtung stromabwärts der Hülse allmählich reduziert wird, und ein erster flexibler Dichtungsring in dem Gehäuse stromaufwärts des Ventilsitzes angeordnet ist, derart, daß die Außenfläche des verjüngten Abschnittes der Hülse gegen die Innenfläche des Dichtungsringes gepreßt wird, wenn sich die Hülse in ihrer ersten Position befindet, wodurch eine fluiddichte Abdichtung in dem Ringraum zwischen dem verjüngten Abschnitt der Hülse und dem rohrförmigen Ventilgehäuse gebildet wird, wenn sich die Hülse in ihrer ersten Position befindet, und derart, daß der erste Dichtungsring an dem verjüngten Abschnitt der Hülse nur lose angreift, wenn sich die Hülse in ihrer zweiten Position befindet.
Der verjüngte Abschnitt dient auch dazu, die Hülse in dem Ventilkörper zu zentralisieren, wenn sie sich von der ersten in die zweite Position bewegt.
Alternativ hat das rohrförmige Ventilgehäuse einen verjüngten Abschnitt, wobei der Innendurchmesser des Gehäuses in Richtung stromabwärts des Gehäuses allmählich reduziert wird, und wobei ein erster flexibler Dichtungsring an der Außenfläche der Hülse angeordnet ist, derart, daß die Innenfläche des verjüngten Abschnittes des Gehäuses gegen die Außenfläche des Dichtungsringes gepreßt wird, wenn sich die Hülse in ihrer ersten Position befindet, und derart, daß der erste Dichtungsring an dem verjüngten Abschnitt des Gehäuses nur lose angreift, wenn sich die Hülse in ihrer zweiten Position befindet.
Der verjüngte Abschnitt der Hülse oder alternativ des umgebenden Gehäuses gestattet es der Hülse, durch das Ventilgehäuse leicht auf- und abzugleiten, bis die Hülse ihre erste Position nahezu erreicht hat, wogegen der umgebende erste Dichtungsring eine fluiddichte Abdichtung schafft, wenn die Hülse ihre erste Position erreicht. Da die Hülse befähigt ist, durch das Ventilgehäuse leicht auf- und abzugleiten, besteht kein Erfordernis, einen zusätzlichen hydraulischen Kolben zu verwenden, wie dies aus dem US-Patent Nr. 5,004,007 bekannt ist.
Zusätzlich zum ersten Dichtungsring kann ein zweiter flexibler Dichtungsring in dem rohrförmigen Gehäuse stromabwärts des ersten Dichtungsringes angeordnet werden, wobei der zweite Dichtungsring so konfiguriert ist, daß er einen Anschlag für die Hülse bildet, wenn die Hülse in ihre erste Position bewegt wird.
Da der erste und der zweite Dichtungsring aus einem Elastomermaterial bestehen und einen abgedichteten ringförmigen Raum schaffen, in welchem der Klappenventilkörper und der Sitz angeordnet sind, ergibt sich eine Abdichtung, wenn die Hülse in ihre erste Position bewegt wird.
Der Klappenventilkörper kann mit einer Feder ausgestattet sein, welche den Ventilkörper gegen eine Schließstellung vorspannt, wobei die Feder zwischen dem rohrförmigen Ventilkörper und der Ventilschutzhülse angeordnet ist, wodurch die Ventilschutzhülse gegen die zweite Position vorgespannt wird.
Die Gaslift-Strömungssteuerungsvorrichtung kann so ausgebildet sein, daß sie in einer im wesentlichen vertikalen Position in einer Seitentasche des Förderrohres eines Ölschachtes rückholbar angeordnet ist, und die Feder, welche die Ventilschutzhülse in die zweite Position vorspannt, ist so ausgebildet, daß sie kollabiert, wenn die Summe aus Schwerkraft der Ventilschutzhülse und der Kräfte, die von dem Liftgas auf die Hülse ausgeübt werden, einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.
Vorzugsweise ist die Feder so ausgebildet, daß sie kollabiert, wenn der Liftgas-Eintragdruck einen Wert erreicht, der niedriger als der Liftgas-Eintragdruck während der normalen Ölförderung ist.
Es wird auch bevorzugt, daß der klappenartige Ventilkörper eine Schrägfläche hat, die so dimensioniert ist, daß der anfängliche Kontakt durch die Hülse bei einer Bewegung aus der zweiten Position in die erste Position an einem Punkt am weitesten entfernt von einem Gelenkstift des klappenartigen Ventilkörpers stattfindet. Dies führt zu geringerer Beanspruchung des Gelenkstiftes und zu einer längeren Lebensdauer sowie reduziertem Versagen infolge von Spannungen und Beanspruchungen des Gelenkstiftes.
Diese und andere Merkmale, Vorteile und Ausführungsformen des Gaslift-Verfahrens und der Strömungssteuerungsvorrichtung gemäß der Erfindung werden detaillierter in den angeschlossenen Ansprüchen, der Zusammenfassung und der detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die angeschlossenen Zeichnungen erläutert.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den angeschlossenen Zeichnungen zeigen:
1 eine Längsschnittansicht einer Strömungssteuerungsvorrichtung gemäß der Erfindung, wobei der Klappenventilkörper in der Offenstellung ist und die Ventilschutzhülse sich in der zweiten Position befindet; und
2 eine Längsschnittansicht einer Strömungssteuerungsvorrichtung nach 1, wobei der Klappenventilkörper in der Schließstellung ist und die Ventilschutzhülse sich in der ersten Position befindet.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG EINES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELES
1 zeigt eine Gaslift-Strömungssteuerungsvorrichtung mit einem rohrförmigen Ventilgehäuse 1, das einen Längsströmungsdurchgang 2 aufweist, in welchem ein klappenartiger Ventilkörper 3 schwenkbar angeordnet ist, derart, daß der Ventilkörper 3 zwischen einer Schließstellung, in welcher der Ventilkörper 3 gegen einen ringförmigen Ventilsitz 4 gepreßt wird, wie in 1 gezeigt, und einer Offenstellung schwenkbar ist, in welcher der Ventilkörper 3 parallel zum Strömungsdurchgang 2 orientiert ist, wie in 2 gezeigt.
Eine Ventilschutzhülse 5 ist gleitverschieblich in dem Ventilgehäuse 1 zwischen einer ersten Position gemäß 2 und einer zweiten Position angeordnet, die in 1 gezeigt ist.
In der in 2 gezeigten ersten Position ist das Ventil offen, und der Druckunterschied über eine Strömungsverengung 8, die an der Innenseite der Hülse 5 montiert ist, drückt die Hülse 5 nach oben, derart, daß die Hülse gegen einen ersten Dichtungsring 6 und einen zweiten Dichtungsring 7 gepreßt wird. Die Druckdifferenz wird durch die Strömung des Liftgases oder eines anderen Fluids verursacht, welches in das Ventilgehäuse über eine Reihe von Einlaßöffnungen 9 eintritt und durch den Strömungsdurchgang 2 gegen eine Ventilauslaßöffnung 10 an der Oberseite des Ventils nach oben strömt, wodurch die Hülse 5 gegen die Wirkung einer Feder 11 angehoben wird.
In der in 1 gezeigten zweiten Position wird kein Liftgas in den Strömungsdurchgang 2 eingebracht, so daß über die Strömungsverengung 8 keine Druckdifferenz besteht, und die Feder 11 drückt die Hülse 5 nach unten, derart, daß die Oberseite der Hülse 5 unterhalb des ringförmigen Klappenventilsitzes 4 liegt. Die Bewegung der Hülse 5 nach unten in die zweite Position gestattet dem klappenförmigen Ventilkörper 3, gegen den ringförmigen Ventilsitz 4 nach unten zu schwenken.
Zusätzlich zur Feder 11, die zur Bewegung der Hülse 5 in die zweite Position dient, erzeugt jeglicher Rückstrom der Fluide durch die Hülse 11 eine Druckdifferenz, die ebenfalls eine Kraft in Richtung der Bewegung der Hülse 11 in die zweite Position (Schließposition) ausübt. Die Ventilschutzhülse 5 hat einen geneigten oberen Teil, wobei der Neigungswinkel derart gewählt ist, daß die Hülse 11 zentralisiert wird, wenn sie sich gegen die erste Position bewegt, und daß, wenn sich die Hülse in der ersten Position gemäß 2 befindet, die konische Außenfläche der Hülse 5 fest an dem ersten elastomeren Dichtungsring 6 angreift. Der erste Dichtungsring 6 und der zweite Dichtungsring 7 definieren eine abgedichtete ringförmige Ausnehmung 12, in welcher der Klappenkörper 3 und der ringförmige Ventilsitz 4 vor mechanischer und/oder chemischer Erosion geschützt sind, die durch den Strom des Liftgases durch den Strömungsdurchgang 2 hervorgerufen wird. Wenn die Liftgas-Eintragung unterbrochen wird, drückt die Feder 11 die Hülse 5 nach unten, und der erste Dichtungsring greift nur lose an der geneigten Außenfläche der Ventilschutzhülse 5 an, so daß die Hülse unter der Wirkung der Federspannung und ihres Eigengewichtes glatt gegen ihre zweite Position gleitet, ohne daß eine zusätzliche hydraulische Betätigung mittels eines zusätzlichen Kolbens erforderlich wäre, wie dies im US-Patent 5,004,007 offenbart ist.
Statt des Vorsehens der Hülse mit einer geneigten Oberseite und des Montierens des zweiten Dichtungsringes 6 in einer Ausnehmung in der Innenwand des Ventilgehäuses 1 kann der zweite Dichtungsring 6 in einer Ausnehmung in der Außenwand einer zylindrischen Hülse 5 installiert werden, die durch einen geneigten Abschnitt des Ventilgehäuses 1 umgeben ist.
Das Ventilgehäuse 1 umfaßt einen konischen Nasenabschnitt 14 und eine Reihe von Dichtungsringen 15, die eine rückholbare Installation des Ventils in einer Seitentasche eines Förderrohres auf eine Weise ermöglichen, wie dies im US-Patent Nr. 5,535,828 offenbart ist, derart, daß die Einlaßöffnungen 9 in Fluidverbindung mit dem Ringraum zwischen dem Förderrohr und der umgebenden Schachtauskleidung stehen, in welchem Raum das Liftgas von der Oberfläche her eingetragen wird, und derart, daß die Ventilauslaßöffnung 10 das Liftgas in den Rohölstrom in dem Förderrohr abgibt.
Die Ventilauslaßöffnung 10 kann eine Vielzahl von kleinen Gaseinbringöffnungen oder eine poröse Membrane aufweisen, wie dies in der internationalen Patentanmeldung WO 0183944 beschrieben ist, durch welche das Liftgas als ein Strom von fein verteilten Bläschen in den Rohölstrom eingebracht wird, wodurch ein Schaum oder ein schaumartiges Gemisch aus Liftgas und Rohöl erzeugt wird.
Die Ebene der Schrägfläche 3A der Klappe 3 verläuft nicht parallel zur Ebene der Dichtungsfläche der Klappe. Die Dichtungsfläche der Klappe ist so ausgebildet, daß sie in vollem und gleichzeitigem Kontakt mit der gesamten Dichtungsfläche oder dem Ventilsitz 4 steht, der in dem Körper der Strömungssteuerungsvorrichtung vorgesehen ist. Die Dichtungsfläche der Klappe und die Dichtungsfläche auf dem Körper der Strömungssteuerungsvorrichtung verlaufen senkrecht zur Mittellinie der Hülse 5 und parallel zur Seite der Hülse. Da die Ebene der schrägen Fläche 3A der Klappe 3 nicht parallel zur Fläche 5A der Hülse 5 verläuft, wenn sich die Hülse 5 aus der zweiten Position in die erste Position bewegt, kontaktiert die Hülse 5 nur einen Teil der Fläche 3A der Klappe 3, bevor sie einen anderen kontaktiert. Die schräge Fläche 3A der Klappe ist so dimensioniert, daß der Punkt 3C des anfänglichen Kontaktes mit der Hülse, wenn sich diese aus der zweiten Position in die erste Position bewegt, ein Punkt 3C am weitesten entfernt von dem Gelenkstift 3B der Klappe 3 ist. Dies resultiert in geringerer Beanspruchung des Gelenkstiftes 3B und ergibt eine längere Lebensdauer und reduziertes Versagen infolge der Spannungen und Beanspruchungen des Gelenkstiftes.
Der Winkel der Einlaßöffnungen 9 ist so dimensioniert, daß die in das Innere 2 der Strömungssteuerungsvorrichtung einströmenden Fluide mit einem Minimum an abrupten Richtungsänderungen eingetragen werden. Diese Minimierung der Richtungsänderungen ermöglicht der Strömungssteuerungsvorrichtung, mehr Liftgas oder andere Fluide durch die Strömungssteuerungsvorrichtung unter den gleichen Strömungsbedingungen wie in anderen Strömungssteuerungsvorrichtungen strömen zu lassen, die nicht gestatten, daß ein Strom mit einem Mindestmaß an Strömungsrichtungsänderungen auftritt. Zusätzlich reduziert die Verringerung der Richtungsänderungen des einströmenden Fluids die Erosion der Strömungssteuerungsvorrichtungsflächen infolge verringerter Turbulenz.

Claims

Verfahren zum Einbringen von Liftgas in eine Förderleitung eines Ölschachtes über eine oder mehrere im Bohrloch befindliche Gaslift-Strömungssteuervorrichtungen, von denen jede aufweist: – ein rohrförmiges Ventilgehäuse mit einem Strömungsdurchgang mit einem stromaufwärtigen Ende, das an eine Liftgas-Zufuhrleitung angeschlossen ist, und einem stromabwärtigen Ende, das an das Innere der Förderleitung angeschlossen ist; – einen klappenartigen Ventilkörper, der schwenkbar mit dem Ventilgehäuse verbunden und in dem Strömungsdurchgang derart angeordnet ist, daß beim Schwenken des Ventilkörpers in die Offenstellung der Ventilkörper im wesentlichen parallel zum Strömungsdurchgang orientiert ist, wogegen beim Schwenken des Ventilkörpers in die Schließstellung der Ventilkörper im wesentlichen orthogonal oder senkrecht zum Strömungsdurchgang angeordnet und gegen einen ringförmigen Ventilsitz gepreßt ist, wodurch der Durchgang von Fluiden durch den Strömungsdurchgang blockiert wird; – eine Ventilschutzhülse, die gleitverschieblich in dem Strömungsdurchgang zwischen einer ersten Position, in welcher sich die Hülse durch den ringförmigen Ventilsitz erstreckt, während der Ventilkörper in die Offenstellung geschwenkt ist, wodurch der Ventilsitz und der Ventilkörper gegen Abnützung durch den Strom des Liftgases oder eines anderen Fluids geschützt werden, und einer zweiter Position bewegbar ist, in welcher sich die Hülse durch den Abschnitt des Strö mungsdurchganges stromaufwärts des Ventilsitzes erstreckt, während der Ventilkörper in die Schließstellung geschwenkt ist; und – einen Stromverenger, der einen Teil der Ventilschutzhülse bildet und so ausgebildet ist, daß der Strom des Liftgases oder des anderen Fluids, welches durch den Stromverenger strömt, eine Druckdifferenz erzeugt, welche die Hülse zu einer Bewegung gegen die erste Position veranlaßt.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Hülse einen verjüngten Abschnitt hat, wo der Außendurchmesser der Hülse in Richtung stromabwärts allmählich reduziert wird, und ein erster flexibler Dichtungsring in dem Gehäuse stromaufwärts des Ventilsitzes angeordnet ist, derart, daß die Außenfläche des verjüngten Abschnittes der Hülse gegen die Innenfläche des Dichtungsringes gepreßt wird, wenn sich die Hülse in ihrer ersten Position befindet, wodurch eine fluiddichte Abdichtung in dem Ringraum zwischen dem verjüngten Abschnitt der Hülse und dem rohrförmigen Ventilgehäuse gebildet wird, wenn sich die Hülse in ihrer ersten Position befindet, und derart, daß der erste Dichtungsring an dem verjüngten Abschnitt der Hülse nur lose angreift, wenn sich die Hülse in ihrer zweiten Position befindet.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem der zweite flexible Dichtungsring in dem rohrförmigen Gehäuse stromabwärts des ersten Dichtungsringes angeordnet ist, wobei der zweite Dichtungsring so konfiguriert ist, daß er einen Anschlag für die Hülse bildet, wenn die Hülse in ihre erste Position bewegt wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, bei welchem der erste und der zweite Dichtungsring aus einem Elastomermaterial bestehen und einen abgedichteten Ringraum definieren, in welchem der Klappenventilkörper und der Sitz angeordnet sind, wenn die Hülse in ihre erste Position bewegt wird.
Verfahren zum Fördern von Rohöl, bei welchem die Rohölförderung durch Einbringen von Liftgas in das Förderrohr mittels des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 begünstigt wird.
Gaslift-Strömungssteuervorrichtung zum Einbringen von Liftgas oder eines anderen Fluids in eine Förderleitung eines Ölschachtes, mit: – einem rohrförmigen Ventilgehäuse, das einen Strömungsdurchgang mit einem stromaufwärtigen Ende aufweist, das so ausgebildet ist, daß es an die Liftgas-Zufuhrleitung angeschlossen werden kann, und einem stromabwärtigen Ende, das so ausgebildet ist, daß es mit dem Inneren des Förderohres verbunden werden kann; – einem klappenartigen Ventilkörper, der schwenkbar mit dem Ventilgehäuse verbunden und in dem Strömungsdurchgang derart angeordnet ist, daß beim Schwenken des Ventilkörpers in die Offenstellung der Ventilkörper im wesentlichen parallel zum Strömungsdurchgang orientiert ist, wogegen beim Schwenken des Ventilkörpers in die Schließstellung der Ventilkörper im wesentlichen senkrecht zum Strömungsdurchgang angeordnet und gegen einen ringförmigen Ventilsitz gepreßt ist, wodurch der Durchgang von Liftgas durch den Strömungsdurchgang blockiert wird; – einer Ventilschutzhülse, die gleitverschieblich in dem Strömungsdurchgang zwischen einer ersten Position, in welcher sich die Hülse durch den ringförmigen Ventilsitz erstreckt, während der Ventilkörper in die Offenstellung geschwenkt ist, wodurch der Ventilsitz und der Ventilkörper gegen Abnützung durch den Strom des Liftgases oder eines anderen Fluids geschützt werden, und einer zweiter Position bewegbar ist, in welcher sich die Hülse durch den Abschnitt des Strömungsdurchganges stromaufwärts des Ventilsitzes erstreckt, während der Ventilkörper in die Schließstellung geschwenkt ist; und – einem Stromverenger, der einen Teil der Ventilschutzhülse bildet und so ausgebildet ist, daß der Strom des Liftgases oder des anderen Fluids, welches durch den Stromverenger strömt, eine Druckdifferenz erzeugt, welche die Hülse zu einer Bewegung gegen die erste Position veranlaßt.
Gaslift-Strömungssteuervorrichtung nach Anspruch 6, bei welcher die Hülse einen verjüngten Abschnitt hat, wobei der Außendurchmesser der Hülse in Richtung stromabwärts der Hülse allmählich reduziert wird, und ein erster flexibler Dichtungsring in dem Gehäuse stromaufwärts des Ventilsitzes angeordnet ist, derart, daß die Außenfläche des verjüngten Abschnittes der Hülse gegen die Innenfläche des Dichtungsringes gepreßt wird, wenn sich die Hülse in ihrer ersten Position befindet, wodurch eine fluiddichte Abdichtung in dem Ringraum zwischen dem verjüngten Abschnitt der Hülse und dem rohrförmigen Ventilgehäuse gebildet wird, wenn sich die Hülse in ihrer ersten Position befindet, und derart, daß der erste Dichtungsring an dem verjüngten Ab schnitt der Hülse nur lose angreift, wenn sich die Hülse in ihrer zweiten Position befindet.
Gaslift-Strömungssteuervorrichtung nach Anspruch 6, bei welcher das rohrförmige Ventilgehäuse einen verjüngten Abschnitt hat, wobei der Innendurchmesser des Gehäuses in Richtung stromabwärts des Gehäuses allmählich reduziert wird, und wobei ein erster flexibler Dichtungsring an der Außenfläche der Hülse angeordnet ist, derart, daß die Innenfläche des verjüngten Abschnittes des Gehäuses gegen die Außenfläche des Dichtungsringes gepreßt wird, wenn sich die Hülse in ihrer ersten Position befindet, und derart, daß der erste Dichtungsring an dem verjüngten Abschnitt des Gehäuses nur lose angreift, wenn sich die Hülse in ihrer zweiten Position befindet.
Gaslift-Strömungssteuervorrichtung nach Anspruch 6, bei welcher ein zweiter flexibler Dichtungsring in dem rohrförmigen Gehäuse stromabwärts des ersten Dichtungsringes angeordnet ist, wobei der zweite Dichtungsring so ausgebildet ist, daß er einen Anschlag für die Hülse bildet, wenn die Hülse in ihre erste Position bewegt wird.
Gaslift-Strömungssteuervorrichtung nach den Ansprüchen 9 und 7 oder 8, bei welcher der erste und der zweite Dichtungsring aus einem Elastomermaterial bestehen und einen abgedichteten Ringraum definieren, in welchem der Klappenventilkörper und der Ventilsitz angeordnet sind, wenn die Hülse in ihre erste Position bewegt ist.
Gaslift-Strömungssteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, bei welcher der Klappenventilkörper mit einer Feder ausgestattet ist, die den Ventilkörper in die Schließstellung vorspannt, und bei welcher eine Feder zwi schen dem rohrförmigen Ventilkörper und der Ventilschutzhülse vorgesehen ist, welche die Ventilschutzhülse in die zweite Position vorspannt.
Gaslift-Strömungssteuervorrichtung nach Anspruch 11, bei welcher die Vorrichtung so ausgebildet ist, daß sie rückholbar in einer im wesentlichen vertikalen Position in einer Seitentasche des Förderrohres eines Ölschachtes positioniert ist, und die Feder, welche die Ventilschutzhülse in die zweite Position vorspannt, so ausgebildet ist, daß sie kollabiert, wenn die Gesamtheit aus der Schwerkraft der Ventilschutzhülse und den Kräften, die von dem Liftgas auf die Hülse erzeugt werden, einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.
Gaslift-Strömungssteuervorrichtung nach Anspruch 12, bei welcher die Feder so ausgebildet ist, daß sie kollabiert, wenn der Liftgas-Einbringdruck einen Wert erreicht, der niedriger als der Liftgas-Einbringdruck während der normalen Ölförderung ist.
Gaslift-Strömungssteuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher der klappenartige Ventilkörper eine geneigte Fläche aufweist, die so dimensioniert ist, daß der Punkt des anfänglichen Kontaktes durch die Hülse, wenn sie von der zweiten Position in die erste Position bewegt wird, der Punkt am weitesten entfernt von einem Gelenkstift des klappenartigen Ventilkörpers ist.
Gaslift-Strömungssteuervorrichtung nach Anspruch 7, bei welcher die Verjüngungswinkel des verjüngten Abschnittes des Gehäuses und der Hülse so gewählt sind, daß die Hülse innerhalb des Gehäuses zentralisiert ist, wenn sich der klappenartige Ventilkörper in die Offenstellung bewegt.