DE102008045524A1

DE102008045524A1 - Verfahren zur autonomen Steuerung eines Chemikalien-Einspritzsystems für Öl- und Gas-Bohrlöcher

Info

Publication number: DE102008045524A1
Application number: DE200810045524
Authority: DE
Inventors: IV Robert E. Sugar Land Smith; Maurice Nichols Hills Slot; Richard R. Missouri City Watson
Original assignee: National Coupling Co Inc
Current assignee: National Coupling Co Inc
Priority date: 2007-11-02
Filing date: 2008-09-03
Publication date: 2009-05-14
Anticipated expiration: 2028-09-04
Also published as: GB0919359D0; NO20221291A1; US20150308234A1; US20090114391A1; NO20084309L; NO20221290A1; BRPI0804350A2; NO344917B1; BRPI0804350B1; GB2463804A; GB2454297A; GB2463804B; US9523262B2; GB2454297B; GB0815747D0; US20130180719A1; NO20200040A1; NO20221289A1; US8555914B2; DE102008064870B3

Abstract

Ein Steuerprogramm für ein Abmesssystem mit positiver Verdrängung misst die Zeit, die für die Bewegung eines freien Kolbens in einem Zylinder von bekannten Volumen erforderlich ist, um eine durchschnittliche Flussmenge während eines vollen Hubs des Kolbens zu bestimmen. Das System kann ferner den Einlass- und Auslassdruck oder den Differentialdruck zwischen dem Flüssigkeitseinlass und -auslass messen und aufzeichnen. Das Kontrollprogramm stellt ein Vier-Wege-Ventil ein, das in Abhängigkeit von der gemessenen durchschnittlichen Flussmenge und/oder Änderungen im Einlass- und Auslassdruck als einstellbares Abmessöffnung wirken kann, um die gewünschte Flussmenge zu erreichen. Am Ende jeden Hubs wird das Vier-Wege-Ventil neu in Stellung gebracht, um den Flüssigkeitsfluss durch den Abmesszylinder umzukehren. Das System kann die Einstellungen für die Ventilstellung sowohl für den Vorwärts- als auch für den Rückwärts-Hub ändern auf der Basis der gemessenen Zeit, die bei einer bestimmten Ventilstellung für einen vollen Hub erforderlich ist. Auf diese Weise kompensiert das System automatisch und iterativ Änderungen in Eigenschaften der Flüssigkeit und dem Flüssigkeitsdruck. Ein Reinigungszyklus, der das Ventil schrittweise fortschreitend öffnen und der in beiden Richtungen des Flüssigkeitsflusses in einer vollständig geöffneten Ventilstellung enden kann, ist vorgesehen für den Fall einer Verstopfung der Ventilöffnung.

Description

Bezugnahmen auf verwandte Anmeldungen: Keine
Angaben bezüglich öffentlich geförderter Forschung oder Entwicklung: Keine

Hintergrund der Erfindung
1. Technisches Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft Chemikalien-Einspritzsysteme für Öl- und Gas-Bohrlöcher. Genauer betrifft sie autonome Steuersysteme zum Einspritzen von chemischen Behandlungsstoffen in flüssiger Phase in Unterwasser-Bohrlöcher.
2. Beschreibung des verwandten Standes der Technik einschließlich Information, die unter 37 CFR 1.97 und 1.98 offenbart wurde.
Eine Vielzahl von chemischen Stoffen wird in Kohlenwasserstoff-Bohrlöcher eingespritzt, um Korrosion, Hydrate, Asphaltene, Paraffine, Kalk und Ähnliches unter Kontrolle zu halten. Diese chemischen Stoffe befinden sich typischerweise in flüssiger Phase und werden unter Verwendung eines Chemikalien-Einspritzsystems in einer vorbestimmten Menge in das Bohrloch gepumpt. Für Unterwasser-Bohrlöcher können der chemische Vorrat und die Pumpe auf einer Produktionsplattform angeordnet sein, wobei sie üblicherweise über eine Nabelleitung mit dem Bohrlochkopf verbunden sind. Wenn das Abmessen des chemischen Stoffs nur an der Oberfläche vorgenommen wird, führt ein Leck in der Nabelleitung oder ihren Verbindern zu einer fehlerhaften Anzeige der Menge an chemischem Stoff, die in das Bohrloch eingespritzt wird. Darüber hinaus erfordert jedes Unterwasserbohrloch sein eigenes Einspritzsystem auf der Plattform und eine verbindende Nabelleitung.
Bestimmte Abmesssysteme aus dem Stand der Technik bedienen sich einer variablen Durchlassöffnung – einer einstellbaren Durchlassöffnung, bei der der Fluss zu jedem Bohrloch ferngesteuert eingestellt werden kann. Andere Abmesssysteme aus dem Stand der Technik basieren auf druck-kompensierter Flusssteuerung – ein einstellbarer Druckregler und eine feste Öffnung können einen konstanten Fluss zu jedem Bohrloch aufrechterhalten.
Über die Lebensdauer des Bohrlochs ist es häufig erforderlich, den Fluss über eine weite Spanne abzumessen. Das Abmessen mittels Durchlassöffnung ist in seiner Spanne begrenzt und unterliegt Schichtbildung, Verstopfung und sich ändernden Eigenschaften der Flüssigkeit.
Partikelförmige Verunreinigungen in langen Chemikalien-Einspritzleitungen sind unvermeidbar und können die kleinen Durchlassöffnungen, die zum Abmessen und Steuern erforderlich sind, verstopfen. Filter in den Leitungen erhöhen die Komplexität und beeinträchtigen die Zuverlässigkeit des Systems, wodurch sich die Kapitalkosten erhöhen und regelmäßige Wartungen erforderlich werden (was die Betriebskosten erhöht).
Das US-Patent Nr. 6,973,936 von Richard R. Watson offenbart ein Flüssigkeits-Einspritzsystem, das die Verteilung von Flüssigkeit aus einer Vorratsleitung zu einem ausgewählten Bohrloch bei einer einstellbaren Flussmenge steuert. Ein freier Kol ben unterteilt einen Zylinder in erste und zweite Kammern. Ein Multi-Stellungs-Ventil umfasst eine erste Stellung, in der Flüssigkeit von der Vorratsleitung in die erste Kammer fließt, um Flüssigkeit aus der zweiten Kammer zurück durch das Ventil zu einem Einspritzpunkt zu verdrängen, sowie eine zweite Stellung, in der Flüssigkeit von der Vorratsleitung zu der zweiten Kammer fließt, um Flüssigkeit von der ersten Kammer zurück durch das Ventil zu dem Einspritzpunkt zu verdrängen. Ein Steuerungssystem, das mit einem Stellungssensor kommuniziert, legt die Bewegung des freien Kolbens in ausgewählte Stellungen zeitlich fest und stellt eine variable Ventilöffnung wahlweise ein, um die Flussmenge einzustellen, um zwischen der ersten und der zweiten Stellung zu schalten und um die Ventilöffnung zu Reinigungszwecken periodisch zu vergrößern.
Kurze Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung kann in einem Steuerprogramm für ein System der positiven Abmessung verdrängter Flüssigkeit ausgeführt sein, das die Zeit misst, die für die Bewegung eines freien Kolbens in einem Zylinder von bekanntem Volumen erforderlich ist, um die durchschnittliche Flussmenge während eines vollen Hubs des Kolbens zu bestimmen. Das System kann ferner den Einlass- und den Auslass-Druck oder den Druckunterschied zwischen dem Flüssigkeits-Einlass und -Auslass messen und aufzeichnen. Die Steuerung kann Flussmengen-Vorgaben von einem Client-Unterwasser-Steuersockel entgegennehmen und die Flussmenge bei jeder Umkehr des Ventils durch teilweises Öffnen eines Vier-Wege-Ventils einstellen.
Das Steuerprogramm bringt ein Vier-Wege-Ventil exakt in Stellung, das in Abhängigkeit von der gemessenen durchschnittlichen Flussmenge und/oder Änderungen im Einlass- und Auslass-Druck als einstellbare Abmessöffnung wirken kann, um die gewünschte Flussmenge zu erhalten. Bei der Vollendung jedes Hubs wird das Vier-Wege-Ventil neu in Stellung gebracht, um den Flüssigkeitsfluss durch den Abmesszylinder umzukehren.
Das System kann gespeicherte Ventilstellungs-Voreinstellungen sowohl für den Vorwärts- als auch für den Rückwärts-Hub andern auf der Basis der gemessenen Zeit, die für einen vollständigen Hub bei der gegenwärtig gespeicherten Ventilstellung erforderlich ist. Auf diese Weise kompensiert das System iterativ Änderungen in den Flüssigkeitseigenschaften und dem Flüssigkeitsdruck. Bestimmte Ausführungsformen der Erfindung umfassen ferner einen optionalen Reinigungsdurchlauf, der das Ventil fortschreitend schrittweise öffnet und der das Ventil bei Bedarf in beiden Richtungen des Flüssigkeitsflusses vollständig öffnen kann, um ein Hindernis in der Ventilöffnung zu beseitigen. Es hat sich gezeigt, dass eine Scherdichtung oder eine schieberartige Ventilkonstruktion die am besten geeignete Ausführungsform für verlässlichen Betrieb ist, wenn Flüssigkeiten unter hohem Druck mit hartem partikelförmigem Material verunreinigt sind. Der Standardablauf zum Reinigen eines blockierten Ventils dieser Art ist es, es in die vollständig geöffnete und die vollständig geschlossene Stellung zu bringen. Dies ermöglicht den angesammelten Partikeln den Durchgang und den Dichtelementen das Abstreichen oder Abscheren verbleibender Hindernisse. Durch die Verwendung dieser Ventilkonstruktion für das Steuerventil mit zwei Stellungen und vier Wegen und durch die Steuerung des Ventil-Betätigungsmittels in Abhängigkeit von der Zylinder-Hubzeit wird eine exakte Flusssteuerung mit ausgezeichneter Widerstandsfähigkeit gegen Verunreinigungen erreicht.
Die Betätigung des Ventils mit zwei Stellungen und vier Wegen kann mit einem konventionellen Schrittmotor bewerkstelligt werden, der einen Kugelgewindetrieb antreibt, um Rotation in lineare Bewegung umzuwandeln. Es hat sich herausgestellt, dass diese Kombination eine sehr hohe Genauigkeit in der linearen Stellung des Ventils ermöglicht. Diese Präzision ermöglicht eine teilweise Öffnung des Ventils, so dass bei jedem Schalten des Ventils eine Präzisions-Durchlassöffnung erzeugt wird.
Wenn das Ventil geschaltet wird, um Fluss zunächst zu einer Seite und dann zur anderen Seite des Zylinderkolbens zu ermöglichen, wird die Flussmenge durch die Präzisions-Durchlassöffnung eingestellt, die von dem teilweise geöffneten Ventil gebildet wird. In bestimmten Ausführungsformen ist eine Aufenthaltsdauer eingeschlossen, nachdem der Zylinderkolben seine Bewegung vollendet hat und der Fluss zum Halt gekommen ist. Dies ermöglicht eine präzise Steuerung des Volumens der Chemikalie, die während einer bestimmten Zeitdauer in den Produktionsstrom des Öl- oder Gas-Bohrlochs eingespritzt wurde.
Ein erfindungsgemäßes System kann dazu ausgelegt sein, alle Chemikalien aufzunehmen, die gegenwärtig für die Kontrolle von Korrosion, Hydraten, Asphaltenen, Paraffinen und Kalk in Kohlenwasserstoff-Bohrleitungen verwendet werden. Änderungen in der Viskosität oder Dichte der Flüssigkeit machen keine neue Kalibrierung des Systems für die positive Abmessung der Verdrängung erforderlich. Prüfdaten können an den Client-Unterwasser-Kontrollsockel gesendet werden.
Die Verwendung einer Mehrzahl von erfindungsgemäßen Systemen kann bei Mehrfach-Unterwasser-Bohrlöchern Sicherheit bieten für den Fluss chemischer Behandlungsmittel von einer einzigen Nabelleitung.
Kurze Beschreibung der verschiedenen Ansichten der Zeichnung(en)
1 ist ein schematisches Diagramm einer chemischen Einspritzvorrichtung nach dem Stand der Technik, die nach dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung gesteuert werden kann.
2 zeigt eine Querschnittsansicht des in der Vorrichtung aus 1 verwendeten Steuerungsventils in einer ersten Stellung.
3 zeigt eine Querschnittsansicht des in 2 gezeigten Steuerungsventils in einer zweiten Stellung.
4 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Teils des in 2 gezeigten Ventils.
5 ist ein schematisches Diagramm eines Chemikalien-Einspritzsystems, das für die Verwendung mit der vorliegenden Erfindung angepasst ist.
6 ist ein Ablaufdiagramm, das die Schritte eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellt.
7 ist eine graphische Darstellung des Flusses, der bei einem speziellen beispielhaften Steuerungsventil als eine Funktion der Anzahl der Schritte, die ein das Ventilbetätigungsmittel antreibender Schrittmotor macht.
8 ist ein Flussdiagramm, das die Schritte eines Verfahrens gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
1 zeigt schematisch die Details eines Abmesskörpers 12, der mit einem Steuerungssystem 14 und einem Multi-Stellungs-Ventil 16 zusammengeschaltet ist, das von einem Betätigungsmittel 45 in einem Chemikalien-Einspritzsystem 10 angetrieben ist. Der Abmesskörper 12 weist eine Bohrung 20 für die Aufnahme einer chemischen Flüssigkeit auf, die zu einem Bohrloch gefördert werden soll. Ein in Axialrichtung beweglicher freier Kolben 22 in der Bohrung 20 unterteilt den Abmesskörper 12 in erste und zweite Kammern 24, 26 mit variablem Volumen. Der freie Kolben 22 dichtet mit dem Abmesskörper 12 mit einem Dichtglied, wie beispielsweise einem O-Ring 25. Der Abmesskörper 12 und der freie Kolben 22 umfassen wie gezeigt üblicherweise eine Zylinder- und Kolben-Anordnung. Erste und zweite Einlass-Auslass-Anschlüsse 28, 30 sind vorgesehen, um Flüssigkeit in erste und zweite Kammern 24, 26 hinein und aus diesen herauszulassen. Eine Versorgungsleitung 33 fördert chemische Flüssigkeiten unter hohem Druck durch das Multi-Stellungs-Ventil 16 zum Abmesskörper 12.
In einer ersten, in 1 gezeigten Ventilstellung, die durch Ausrichtung paralleler Linienabschnitte 18 mit Leitungen 31 und 33 andeutungsweise dargestellt ist, gelangt Flüssigkeit von der Vorratsleitung 33 durch das Multi-Stellungs-Ventil 16, die Leitung 29 und den Einlass-Auslass-Anschluss 30 in die Kammer 26. Wenn Flüssigkeit in die Kammer 26 gelangt, zwingt der Flüssigkeitsdruck den freien Kolben 22 zum Ende 34 des Abmesskörpers 12, wodurch sich das Volumen der ersten Kammer 24 vermindert und Flüssigkeit durch den Einlass-Auslass-Anschluss 28 herausgedrängt wird. Flüssigkeit, die durch den Anschluss 28 herausgeht, gelangt durch die Leitung 27 zurück durch das Ventil 16 und hinaus durch die Leitung 31 zu einem Einspritzpunkt in dem Bohrloch.
In einer zweiten Stellung (nicht gezeigt), die andeutungsweise dargestellt werden kann, indem die sich kreuzenden Flussleitungen 15 im Ventil 16 nach links geschoben werden, so dass sie mit den Leitungen 31 und 33 ausgerichtet sind, gelangt Flüssigkeit von der Vorratsleitung 33 durch das Multi-Stellungs-Ventil 16, die Leitung 27, den Einlass-Auslass-Anschluss 28 in die Kammer 24. Wenn Flüssigkeit in die Kammer 24 gelangt, zwingt der Flüssigkeitsdruck den freien Kolben 26 zum Ende 36 des Abmesskörpers 12, wodurch sich das Volumen der Kammer 26 vermindert und die Flüssigkeit durch den Einlass-Auslass-Anschluss 30 hinausgedrängt wird. Flüssigkeit, die durch den Anschluss 30 austritt, gelangt durch die Leitung 29, zurück durch das Ventil 16 und hinaus durch die Leitung 31 zum selben Einspritzpunkt in dem Bohrloch. Durch wiederholtes Umkehren der Richtung des Multi-Funktions-Ventils 16, nachdem der freie Kolben 22 eine ausgewählte Stellung eingenommen hat, kann also Flüssigkeit kontinuierlich von der Leitung 33 zu der Leitung 31 zu dem Einspritzpunkt in dem Bohrloch gelangen.
Stellungssensoren 38 und 40 sind vorgesehen zum Feststellen der Stellung des freien Kolbens 22. Die Stellungssensoren 38, 40 kommunizieren über konventionelle Mittel, wie beispielsweise Draht, optische Fasern oder drahtlose Signale mit dem Steuerungssystem 14, wie es durch die gestrichelten Linien 39, 41 angedeutet ist. Wenn der freie Kolben 22 ausgewählte Stellungen einnimmt, geben die Stellungssensoren 38, 30 ein Signal an das Steuerungssystem 14, woraufhin das Steuerungssystem 14 die Stellung des Multi-Stellungs-Ventils 16 wahlweise umkehren kann, um die Bewegungsrichtung des freien Kolbens 22 umzukehren.
Da die ausgewählten Stellungen bekannt sind, ist die relative Bewegung des freien Kolbens 22 ebenfalls bekannt, was einer bekannten volumetrischen Verdrängung von Flüssigkeit aus dem Verdrängungskörper 12 entspricht, die als Produkt der Verdrängung des freien Kolbens 22 und der Querschnittsfläche der Bohrung 20 berechnet wird. Das Steuerungssystem 14 umfasst einen internen Zeitgeber, um die Verdrängung des freien Kolbens 22 zwischen den ausgewählten Stellungen zeitlich abzustimmen, wie es von den Stellungssensoren 38, 40 signalisiert wird. Eine volumetrische Flussmenge ist daher ebenfalls bekannt, die als Quotient aus der volumentrischen Verdrängung und der Verdrängungszeit berechnet werden kann. Das Multi-Stellungs-Ventil 16 umfasst eine variable Ventilöffnung, wie es unten im Zusammenhang mit den 2-4 erläutert ist, um den Fluss zwischen der Vorratsleitung 33 und dem Abmesskörper 12 zu steuern. Das Kon trollsystem 14 stellt die variable Ventilöffnung wahlweise ein in Abhängigkeit von der Verdrängungszeit des freien Kolbens 22. Wenn die Verdrängungszeit zu lang ist, was auf eine Flussmenge hindeutet, die geringer ist als eine gewünschte Flussmenge, kann das Steuerungssystem 14 die variable Ventilöffnung vergrößern, um die Flussmenge zu vergrößern. Ist umgekehrt die Verdrängungszeit zu kurz, was auf eine Flussmenge hindeutet, die größer ist als die gewünschte Flussmenge, kann das Steuerungssystem 14 die Ventilöffnung wahlweise verkleinern, um die Flussmenge zu vermindern. Die Flussmenge der an das Bohrloch gelieferten Flüssigkeit wird dadurch gesteuert.
Wie in 1 gezeigt sind die ausgewählten Stellungen des freien Kolbens 22 vorzugsweise die Stellungen des freien Kolbens 22, wenn er entweder das Ende 34 oder 36 des Abmesskörpers 12 erreicht hat. Die ausgewählten Stellungen des freien Kolbens 22 könnten alternativ irgendwo entlang dem Bewegungsbereich des freien Kolbens 22 sein und brauchen nicht an den Enden 34, 36 des Abmesskörpers 12 zu sein. In typischen Ausführungsformen sind die Stellungssensoren 38, 40 wie dargestellt an im Wesentlichen gleichen axialen Stellungen wie die ausgewählten Stellungen. Konventionelle Stellungssensoren, wie beispielsweise federbelastete Stifte oder magnetische oder Annäherungssensoren auf Infrarotbasis können verwendet werden. In anderen Ausführungsformen brauchen die Stellungssensoren ersichtlich nicht axial mit den ausgewählten Stellungen übereinstimmen. Ein Stellungssensor kann ferner einen optionalen Druck-Messwandler 49 oder einen Fluss-Messwandler 42 umfassen. Diese Arten von Stellungssensoren können die Stellung implizit fühlen, beispielsweise in dem sie einen plötzlichen Abfall des Drucks in der Leitung 31 feststellen, wenn der freie Kolben die Enden 34, 36 des Abmesskörpers 12 erreicht. Optionale Anschlussventile, die beispielsweise Dichtelemente 43, 44 auf dem freien Kolben 22 umfassen könnten, können vorgesehen sein zum Abdichten der Einlass-Auslass-Anschlüsse 28, 30, wenn der freie Kolben die Enden 34, 36 erreicht. Dies kann zu einem stärkeren Druckabfall in der Leitung 31 führen und dadurch ein deutlicheres Anzeichen dafür bereitstellen, dass der freie Kolben 22 das Ende seiner Bewegung erreicht hat. Ein solches Anzeichen kann als Backup dienen, um die Stellungssensoren 38 und 40 zu bestätigen oder zu ersetzen.
Die Begriffe „erste Stellung" und „zweite Stellung" im Zusammenhang mit dem Ventil 16 beziehen sich allgemein auf die resultierende Flussrichtung anstatt auf eine fixe Stellung der Komponenten 26 des Ventils 16, weil es allgemein einen gewissen Grad von Einstellbarkeit in jeder der zwei Stellungen gibt, beispielsweise um die Flussmenge einzustellen. 2 zeigt eine detaillierte Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform des Multi-Stellungs-Ventils 16 in der ersten Ventilstellung, teilweise geöffnet, um den Fluss durch das Ventil zu begrenzen. 3 zeigt eine detaillierte Ansicht eines bevorzugten Ventils 16 in der zweiten Ventilstellung, ebenfalls teilweise geöffnet. 4 zeigt in größerem Detail einen Teil eines schieberartigen Ventils 16 in der ersten Ventilstellung der 2.
Mit Bezug insbesondere auf 2, die schematische Darstellung der 1 und die Nahansicht der 4 weist das allgemein mit 16 bezeichnete Multi-Stellungs-Ventil einen Körper 17 auf. Ein Schieber 50 ist in einem Hohlraum 52 in dem Körper 17 angeordnet. Der Schieber 50 weist eine Bohrung 54 auf, die in der gezeigten Stellung mit einem Eingangsanschluss 32 und einer ersten Flusspassage 56, die sich durch den Körper 17 zu einem ersten Austauschanschluss 57 erstreckt, kommuniziert. In dieser Stellung fließt daher chemische Flüssigkeit, die durch die oben erwähnte Vorratsleitung 33 bereitgestellt wird, in den Körper 17 durch den Einlass-Anschluss 32, durch die Schieberbohrung 54 und durch den ersten Flussdurchlass 56, und tritt durch den ersten Austauschanschluss 57 zur Leitung 29 aus. Wie oben beschrieben gelangt Flüssigkeit durch die Leitung 29 in den Abmesskörper 12 und andere Flüssigkeit gelangt vom Abmesskörper 12 durch die Leitung 27 zurück zum Ventil 16. Flüssigkeit gelangt dann zurück in den Körper 17 durch den zweiten Auslass-Anschluss 59, in einen zweiten Flussdurchlass 58, gelangt um den Schieber 50 herum in einen Ausgangsdurchlass 53 und dann hinaus durch einen Ausgangsanschluss 55. Fluss, der durch den Ausgangsanschluss 55 hinausgelangt, gelangt schließlich durch die Leitung 31 zu dem Einspritzpunkt in dem Bohrloch, wie oben beschrieben.
In 3 ist die Schieberbohrung 54 anstatt dessen so positioniert, dass sie in Austausch mit dem Eingangs-Anschluss 32 und mit dem zweiten Flussdurchlass 58 steht. Fluss von der Leitung 31 gelangt daher durch den Eingangs-Anschluss 32 in den Eingangs-Durchlass 51, durch die Schieberbohrung 54 und durch den zweiten Flussdurchlass 58 und tritt durch den zweiten Austauschanschluss 59 zur Leitung 27 aus. Flüssigkeit gelangt wie oben beschrieben durch die Leitung 27 in den Abmesskörper 12, und andere Flüssigkeit gelangt vom Abmesskörper 12 durch die Leitung 29 zurück zum Ventil 16. Fluss gelangt dann zurück in den Körper 17 durch den ersten Austauschanschluss 57 in den ersten Flussdurchlass 56 in den Ausgangsdurchlass 53 und hinaus durch den Ausgangsanschluss 55. Fluss, der durch den Ausgangsanschluss 55 hinausgelangt, gelangt schließlich durch die Leitung 31 zu dem Einspritzpunkt in dem Bohrloch. Fluss zwischen dem Ventil 16 und dem Abmesskörper 12 kann daher wie oben in Verbindung mit der 1 beschrieben umgekehrt werden, indem das Ventil zwischen ersten und zweiten Ventilstellungen bewegt wird, die in 2 bzw. 3 gezeigt sind, wobei in jedem Fall der resultierende Fluss von der Leitung 33 zu der Leitung 31 zu dem Einspritzpunkt in dem Bohrloch fließt.
In der in den 2 bis 4 gezeigten Ausführungsform treibt ein Schrittmotor 45 einen Kugelgewindetrieb 48 an, um den Schieber 50 axial in dem Hohlraum 52 zu bewegen, wodurch die Größe des Flusspfads zwischen der Schieberbohrung 54 und dem ersten Flussdurchlass 56 eingestellt wird, wodurch der Fluss auf eine gewünschte Flussmenge eingestellt wird. Der Schieber 50 kann axial bewegt werden, um zwischen der ersten Ventilstellung der 2 und der zweiten Ventilstellung der 3 zu wechseln. Dem zuständigen Fachmann sind andere Mittel als der Schrittmotor 45 zum Bewegen des Schiebers bekannt.
Hall-Effekt-Geräte, die als Schalter für das Fühlen von Bewegungen und Bewegungsbegrenzung verwendet werden, können eine verbesserte Verlässlichkeit in extremen Umgebungen bieten. Da es keine beweglichen Teile gibt, die mit dem Sensor oder Magneten verbunden sind, ist die typische Lebenserwartung im Vergleich mit klassischen elektromechanischen Schaltern verbessert. Zusätzlich können der Sensor und der Magnet in ein geeignetes schützendes Material eingekapselt werden. Hall-Effekt-Geräte sind bei entsprechender Verpackung unbeeinflusst von Staub, Dreck, Schmutz und Wasser. Wegen dieser Charakteristika sind Hall-Effekt-Geräte in einem System gemäß der vorliegenden Erfindung im Vergleich mit alternativen Mitteln wie beispielsweise optischen und elektromechanischen Fühlern besonders bevorzugt, um die Stellung des Kolbens zu bestimmen.
Das Steuern eines Flusses auf einige wenige Gallonen pro Tag bei einem Druckunterschied von mehreren hundert Pfund pro Quadratzoll erfordern eine sehr kleine Durchlassöffnung von lediglich einigen wenigen Tausendstel eines Zolls. Das Ventil, das in einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verwendet wird, ist ein schieberartiges Ventil mit einer Scherdichtung mit einer Messspanne von 2880:1. Dieses Ventil stellt die erforderliche kleine Durchlassöffnung zur Verfügung und kehrt den Fluss für jede positive Verdrängungsladung um, so dass Verstopfung vermieden wird.
Bestimmte Systeme aus dem Stand der Technik haben Filter eingesetzt, um eine Verstopfung von kleinen flussgesteuerten Durchlassöffnungen durch Partikelmaterial zu vermeiden, jedoch sind diese Filter in Unterwasserumgebungen üblicherweise wartungsaufwendig, was hohe Kosten verursacht. Gerate aus dem Stand der Technik haben ferner kapillare Durchlassöffnungen verwendet, die eine größere Fläche bezogen auf eine gegebene Beschränkung des Flusses haben, wobei der Durchmesser der Bohrung mit Hilfe eines sich verjüngenden passenden Schraubgewindes eingestellt werden kann, so dass die Flussmengen verändert werden können und für die Entfernung von Verunreinigungen zeitweilig eine größere Öffnung verwendet werden kann. Bei jeder dieser Lösungen ist das Abmessen über eine weite Spanne von Flussmengen eine separate notwendige Aufgabe, die teure Flussinstrumentation notwendig macht; Fluss kann nicht exakt gemessen werden durch den Druckverlust über eine Durchlassöffnung von unbekanntem Durchlass, wie es bei teilweiser Verstopfung mit Partikelmaterial der Fall ist. Die vorliegende Erfindung kann Mittel umfassen zum Erzeugen der kleinen Abmessöffnung mit einem schieberartigen Vier-Wege-Ventil, das laufend geschaltet wird, um Verstopfung zu vermeiden, und das ferner vollständig geöffnet werden kann, um das Partikelmaterial durchzulassen. Zusätzlich bietet das System eine sehr genaue Abmessung des Flusses, die unbeeinflusst ist von teilweiser Verstopfung oder einem Wechsel in den Eigenschaften der Flüssigkeit oder einer Schichtbildung an der Durchlassöffnung – alles Bedingungen, die gegeben sind und die konventionelle Abmesseinrichtungen, die auf einem Druckabfall über eine Durchlassöffnung basieren, beeinträchtigen.
Die Druckmesswandler 49 und 49' können die Steuerung mit weiteren Informationen versorgen, anhand derer der Öffnungsgrad des Ventils bestimmt werden kann, jedoch können sie die Flussmenge nicht messen oder verifizieren. Die Messung und Verifikation der Flussmenge wird durch die Zeitgeber-Schaltkreise und die Stellungssensoren auf den positiven Verdrängungszylindern besorgt.
Wenn der Verdrängungszylinder zum erwarteten Zeitpunkt keinen Hub durchführt, ist dies eine Bedingung, die Verstopfung anzeigt, die Steuerung kann das Vier-Wege-Ventil so antreiben, dass es die vollständig geöffnete Stellung einnimmt, so dass Verunreinigungen passieren können.
Eine Durchlassöffnung kann nicht als verlässliches Gerät für eine Flussmessung unter Wasser eingesetzt werden, weil sie Verstopfung und Schichtbildung (Beschichtung) durch die Chemikalien, die durch sie hindurchfließen, unterliegt. Die Chemikalien, die in einem chemischen Einspritzsystem für ein Kohlenwasserstoff-Bohrloch abgemessen werden, können schichtbildende Eigenschaften als gewünschtes Merkmal aufweisen. Übliche Geräte aus dem Stand der Technik für die Flussmessung verwenden eine Messung des Druckverlusts über eine Durchlassöffnung, um den Fluss anzuzeigen. Wenn ein günstiges Abmesssystem auf der Basis des Druckabfalls nicht verwendet werden kann, sind die konventionellen Alternativen teuer. Ferner können andere Abmessgeräte, wie beispielsweise Turbine, Ultraschall, Wirbel, oder Massenthermie der Spanne eines Verdrängungszylinders gemäß der vorliegenden Erfindung nicht gleichkommen; sie sind allesamt begrenzt auf eine Gesamtspanne von 100:1 bis 200:1. Dies bedeutet, dass sie eine Menge von einer Gallone pro Tag (GPD) bis zu ungefähr 200 GPD exakt messen können. Ein System gemäß der vorliegenden Erfindung kann zwischen 1 GPD und mehr als 3000 GPD messen. Darüber hinaus sind viele Chemikalien für die Bohrlochbehandlung nicht-Newton'sche Flüssigkeiten – das heißt, ihre Viskosität ändert sich mit dem Druck auf nichtlineare Weise, eine Eigenschaft, die eine exakte Flussmessung für die meisten Messtechnologien aus dem Stand der Technik anspruchsvoller macht, die jedoch keine Auswirkung hat auf ein System, das einen positiven Verdrängungszylinder einsetzt.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist nun mit Bezug auf 6 in der Form eines Flussdiagramms offenbart, das bestimmte Schritte in einem Verfahren zum Steuern eines Ventils in einem chemischen Einspritzsystem repräsentiert. Das Chemikalien-Einspritzsystem kann einen Prozessor umfassen und das Verfahren kann implementiert sein in Form von Anweisungen an den Prozessor, die in einem Speichermedium gespeichert sein können.
Wie 6A zeigt, kann der Vorgang mit einer manuellen Eingabe 100 beginnen, wobei eine Bedienperson die gewünschte Flussmenge der einzuspritzenden Chemikalie eingibt. Die Flussmenge kann die Dimension Volumeneinheit pro Zeiteinheit haben. Die Flussmenge für Chemikalien-Einspritzsysteme, die in Verbindung mit Öl- und Gas-Bohrlöchern in der heimischen Energieindustrie verwendet werden, werden häufig in Gallonen pro Tag (GPD) ausgedrückt. In bestimmten Ausführungsformen kann die Eingabe der gewünschten Flussmenge von einer Bedienperson durchgeführt werden, die sich auf einer Offshore-Produktionsplattform befindet, und das Kommando kann über ein Nabelkabel zu der Steuerung auf dem oder nahe dem Unterwasser-Bohrlochkopf übertragen werden. Der Befehl kann auch über ein Telemetriesystem von einer Onshoreeinrichtung oder einer anderen Offshore-Einheit übertragen werden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die Initialisierung des Systems ein Fahren des Ventil-Betätigungsmittels zu einem mechanischen Grenzpunkt, indem einem das Betätigungsmittel antreibenden Schrittmotor der Befehl gegeben wird, eine Anzahl von Schritten in einer Richtung vorzunehmen, die die vorher bestimmte Anzahl, die einem vollständigem Weg des Betätigungsmittels entspricht, überschreitet. Eine oder mehrerer Hin- und Herbewegungen des Betätigungsmittels gefolgt von einer versuchten „Vorwärts"-Bewegung, die über die Zurück-Bewegung hinausgeht, können angewendet werden, um sicherzustellen, dass das Betätigungsmittel hart an der mechanischen Grenze anliegt. Obwohl also die anfängliche Stellung des Ventils beim Hochfahren des Systems unbekannt sein kann, kann eine Initialisierungsroutine angewendet werden, um das Ventil in eine bekannte Stellung zu bewegen. In Block 105 kann das System sowohl für die Vorwärts- als auch für die Rückwärts-Ventilstellungen die anfänglichen Ventileinstellungen bestimmen (Anzahl der Schritte) ausgehend von der gewünschten bei 100 eingegebenen Flussmenge, einer gespeicherten Flusskurve 115 und Ventilspalt-Positionsdaten 120 – das heißt der Anzahl von Schritten von der Ventil-Geschlossen-Stellung bis zu dem Punkt, an dem die Ventilöffnungen anfangen, sich in einer bestimmten Richtung zu öffnen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die Initialisierung eine Bewegung des Ventilbetätigungsmittels von der mechanischen Grenzstellung zu einer „Mittel"-Geschlossen-Stellung, die durch den Mittelpunkt zwischen der „Vorwärts"-Ventilspalt-Stellung und der „Rückwärts"-Ventilspalt-Stellung bestimmt ist. Wird beispielsweise die Flusskurve der 7 verwendet und ist die gewünschte Flussmenge 40 GPD und ist die Vorwärts-Ventilspalt-Stellung 33 Schritte von der „Mitte"-Geschlossen-Stellung, dann ist die anfängliche Vorwärts-Einstellung des Ventils 171 Schritte von der Mitte (138 + 33). Es hat sich herausgestellt, dass die Ventilspalt-Stellung ventilabhängig ist und von Ventil zu Ventil variieren kann und/oder sich nach Wartung des Ventils oder des Ventilbetätigungsmittels ändern kann. Die anfänglichen Vorwärts- und Rückwärts-Ventil-Einstellungen können in Register geladen werden, die für diese Funktion bestimmt sind.
Die Flusskurvendaten 115 können in Form einer digitalisierten Flusskurve vorliegen wie beispielhaft bei der in 7 dargestellten Kurve gezeigt. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden die Flussdaten für jeden Schritt eines schrittmotorbetätigten Ventils tabelliert. In anderen Ausführungsformen können die Daten für die Flusskurve in der Form einer mathematischen Darstellung vorliegen – beispielsweise in Form von Werten für die Steigung und Schnittpunkte für im We sentlichen lineare Flusskurven. Im Fall von Ausführungsformen, die digitalisierte Kurven verwenden, kann das System Mittel umfassen, um zwischen Datenpunkten zu interpolieren, wobei konventionelle Techniken zum Anfitten von Kurven verwendet werden.
In bestimmten Ausführungsformen (nicht gezeigt) können die anfänglichen Eingaben in das System die Auswahl einer bestimmten Flusskurve umfassen, die einer bestimmten Chemikalie oder einem einzuspritzenden Gemisch oder einer bestimmten Eigenschaft der einzuspritzenden Flüssigkeit zugeordnet ist – beispielsweise dem spezifischen Gewicht der Flüssigkeit, der Viskosität der Flüssigkeit, der Konzentration aktiver Inhaltsstoffe/eines aktiven Inhaltsstoffs in einer Lösung oder Ähnlichem. In noch einer weiteren Ausführungsform kann die anfängliche Eingabe einen Korrekturfaktor umfassen, den das System verwenden kann, um zuvor zu allgemeinen Zwecken gespeicherte Flusskurven für die Verwendung mit einer spezifischen Chemikalie oder einer chemischen Eigenschaft anzupassen – das heißt die gespeicherte Flusskurve kann für verdünnte wässrige Lösungen sein und ein bereitgestellter Korrekturfaktor erlaubt es dem System, die Kurve für eine Flüssigkeit mit deutlich anderen rheologischen Eigenschaften anzupassen. Es ist jedoch ersichtlich, dass ein System gemäß der vorliegenden Erfindung eine automatische Kompensation für Flüssigkeiten mit unterschiedlichen Eigenschaften vorsieht und dass die Anpassung der Flusskurve an eine spezifische Flüssigkeit einen Vorteil nur bei der anfänglichen Einstellung der Ventilstellung und den ersten paar Berechnungen der Korrekturen für die Ventileinstellung bietet.
Beim Inbetriebsetzen des Systems kann die Stellung des freien Kolbens 22 in der Bohrung 20 unbekannt sein. Entsprechend kann das System das Ventil bei der Initialisierung so antreiben, dass der Kolben in bekannter Stellung ist. Bei der Entscheidungsraute 125 kann das System zunächst einen Test auf Betätigung des Vorwärts-Grenz-Schalters (der anzeigt, dass der Kolben 22 am Ende einer vorwärtigen Hubbewegung ist) durchführen. Wenn eine Betätigung des Schalters detektiert wird, kann der Vorgang zu Block 130 zur rückwärtigen Hubfolge fortschreiten. Wenn der Vorwärts-Grenz-Schalter nicht betätigt ist (Zweig N bei der Raute 125), fährt das System bei Block 140 mit einer Vorwärts-Hub-Folge fort (siehe 6B).
Im Anschluss an die Initialisierung des Systems kann der normale Flussvorgang von abwechselnden Vorwärts- und Rückwärts-Hüben starten. Eine beispielhafte Vorwärts-Hub-Folge ist in dem Flussdiagramm der 6B gezeigt und eine entsprechende Rückwärts-Hub-Folge ist in 6C dargestellt.
Mit Bezug auf 6B beginnt die Vorwärts-Hub-Folge bei Block 200 mit der Einstellung der laufenden Vorwärts-Hub-Ventileinstellung (die bestehen kann in Schritten von der Betätigungsmittelgrenze, der Mittel-(Geschlossen)-Stellung oder von der letzten Ventilstellung), die aus dem Register 202 geladen wird. Bei Block 204 wird das Kontrollventil von dem Schrittmotor in die aktuellste Vorwärts-Ventileinstellung gebracht und ein Zeitgeber wird in Gang gesetzt (Block 205). In diesem Zustand misst das System jetzt Flüssigkeit durch das Kontrollventil 16 von der Vorratsleitung 33 zu der Kammer 26 über die Leitung 29 ab. Wenn Flüssigkeit in die Kammer 26 gepumpt wird, bewegt sich der Kolben 22 (nach links in 5) und verdrängt Flüssigkeit in die Kammer 24, die über die Leitung 27, das Ventil 16 und die Leitung 31 zum Einspritzpunkt des Bohrlochs fließt. Der Flüssigkeitsdruck in der Einspritzleitung 31 kann mit dem Druckmesswandler 49 gemessen werden, während er in der Vorratsleitung 33 mit dem Druckmesswandler 49' gemessen wird.
Das Programm kann eine oder mehrere Routinen umfassen, die einen Test auf Kolbenbewegung durchführen. Beispielsweise wird eine Vorwärts-Hub-Folge (6B) normalerweise in Gang gesetzt von dem Abschluss einer Rückwärts-Hub-Folge, wie sie durch die Betätigung des Rückwärts-Grenz-Schalters 40 angezeigt wird. Eine Bewegung des Kolbens 22 weg von der Rückwärts-Hub-Grenze sollte den Rückwärts-Grenz-Schalter 30 deaktivieren. Eine Prüfung auf diese Bedingung kann bei der Raute 208 durchgeführt werden. Wenn der Schalter aktiviert bleibt (das heißt der Kolben ist noch in der Betätigungsspanne des Grenzschalters), kann das System für eine vorbestimmte Zeitspanne warten, bevor es eine abhelfende Aktion startet. In der dargestellten Ausführungsform wartet das System (bei der Raute 210) für eine Zeitspanne, die 50% der erwarteten Hubzeit (Verdrängungsvolumen des Zylinders geteilt durch die ausgewählte Flussmenge) entspricht, und, falls der Rückwärts-Grenz-Schalter aktiviert bleibt, kann das Ventil 20 zusätzliche Schritte geöffnet werden (bei Block 212). Auf ähnliche Weise kann vorgesehen sein, dass das System jetzt eine zusätzliche Zeitspanne wartet (bei Raute 216), die in der dargestellten Ausführungsform gleich der erwarteten Hubzeit ist (jetzt also in Summe 150% der erwarteten Hubzeit), ob der Rückwärts-Grenzschalter sich deaktiviert (Raute 214). Wie zuvor wird das Ventil 20 zusätzliche Schritte geöffnet (bei Block 218), wenn der Kolben sich nicht hinreichend bewegt, um den Rückwärts-Grenz-Schalter zu deaktivieren. In der gezeigten Ausführungsform kann das fortschreitende öffnen des Ventils im Falle fehlender Kolbenbewegung bei den Rauten 220 und 222 mit einer zusätzlichen Ventilöffnung bei Block 224 wiederholt werden. Wenn der Rückwärts-Grenzschalter aktiviert bleibt (Zweig N bei Raute 226) und die Gesamtzeit seit der Öffnung des Ventils 350% der erwarteten Hubzeit erreicht (Zweig Y bei Raute 228), kann ein Reinigungszyklus (wie unten näher beschrieben) initiiert werden (bei Block 230). Wenn jedoch der Rückwärts-Grenz-Schalter deaktiviert wird (Zweig Y der Rauten 208, 214, 220 oder 226), fährt das System mit einer normalen Vorwärts-Hub-Folge bei Block 232 fort.
Wenn Flüssigkeit fließt, können die Ausgaben der Druck-Messwandler 49 und 49' periodisch aufgenommen werden und ein Differentialdruck (ΔP) in der Steuerung 14 gespeichert werden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird ein laufender Durchschnitt ΔP zusammen mit den drei letzten ΔP-Werten in einem FIFO-Speicher in der Steuerung 14 gespeichert. Zusätzliche Filteralgorithmen können angewendet werden, um den Einfluss von Druckspitzen zu beseitigen oder zu vermindern, die während eines Hubs auftreten können. Dieser Vorgang kann umgesetzt werden, wie es in 6B bei Block 232 gezeigt ist, wobei die Subroutine bei einer vorgewählten Zeitspanne, die bei Raute 238 gemessen wird, in Gang gesetzt wird.
Bei normalem Verlauf der Dinge setzt sich der Flüssigkeitsfluss fort, bis der Kolben 22 das Ende seines Vorwärtshubs erreicht (linke Wand des Hohlraums 24 in 5), wodurch der Grenzschalter 38 betätigt wird und die Betätigung bei der Raute 234 entdeckt wird. Wie in 6C gezeigt wird der Zeitgeber bei Block 270 gestoppt, und die Gesamtzeit in dem Zeitzähler entspricht der Gesamtzeit, die der Kolben 22 benötigt hat, um sich einen vollständigen Hub zu bewegen. Da ein vollständiger Hub ein bekanntes Volumen an Flüssigkeit verdrängt (wie es durch die physikalischen Dimensionen des Zylinders 22 und des Kolbens 22 vorgegeben ist), ergibt der Quotient aus diesem Volumen und der Gesamtzeit die durchschnittliche Flussmenge der Flüssigkeit während dieses betreffenden Vorwärts-Hubs. Bei Block 272 wird die gemessene Durchschnittsflussmenge für den Hub mit der gewünschten Flussmenge verglichen, die von der Bedienperson bei 100 eingegeben worden ist.
Korrekturen an der Vorwärts-Hub-Ventileinstellung werden (falls erforderlich) bei Block 274 berechnet. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird die Differenz zwischen der gemessenen Flussmenge und der gewünschten Flussmenge gleichgesetzt mit einer bestimmten Anzahl von Schritten von der bei 115 gespeicherten Flusskurve. Die Korrektur kann direkt aus der Kurve abgeleitet werden oder aus der ersten Ableitung der Kurve berechnet werden. Wie oben erläutert kann das System in bestimmten Ausführungsformen zwischen Datenpunkten interpolieren, um die Korrektur zu bestimmen.
Wie bei Block 276 gezeigt kann die Korrektur für die Ventileinstellung weiter verfeinert werden durch einen Faktor, der abgeleitet ist aus einer Änderung des Durchschnitts ΔP im Vergleich mit dem vorherigen Vorwärts-Hub. In bestimmten Ausführungsformen kann der ΔP-Korrekturfaktur eine Funktion (insgesamt oder teilweise) von ausgewählten ΔP-Werten sein, beispielsweise der drei zuletzt in dem FIFO-Speicher der gezeigten Ausführungsform gespeicherten Werte. Insbesondere bei vergleichsweise niedrigen Flussmengen kann eine Änderung in ΔP unmittelbar vor dem Ende des Hubs aussagekräftiger sein für das ΔP, das voraussichtlich während des nächsten Vorwärts-Hubs zu erwarten ist.
Die ΔP-Korrektur kann von empirisch bestimmten Werten verschiedener Flussmengen bei verschiedenem Differentialdrücken abgeleitet sein. In anderen Ausführungsformen kann die ΔP-Korrektur aus einer Funktion berechnet sein, die den Fluss (oder Schritte des Ventil-Betätigungs-Motors 45) zu ΔP in Beziehung setzt.
Es ist ersichtlich, dass der Ablauf der vorliegenden Erfindung auch ohne ΔP-Daten funktioniert – das heißt ein Fehlen oder ein Ausfall des Drucksensors 49 wird das System nicht außer Betrieb setzen. Die bei Block 274 berechneten Korrekturen bilden einen Ausgleich für Änderungen in ΔP. Die Verwendung von ΔP-Informationen (bei Block 276) ermöglicht es dem System, bessere Vorhersagen zu machen in Bezug auf die benötigten Ventileinstellung, um eine gewünschte Flussmenge zu erzeugen. Der iterative Ablauf wird jedoch auch ohne diese Daten in Bezug auf die richtige Einstellung „auf Null gehen".
Bei Block 278 wird die revidierte Ventileinstellung, die beim nächsten Vorwärts-Hub zu verwenden ist, in dem Register (o der einem anderen Speichergerät), das zu diesem Zweck bestimmt ist, gespeichert und der Ablauf fährt mit der Rückwärts-Hub-Folge fort, wie es bei Block 282 (und in den 6D und 6E) gezeigt ist. Optional können bei Block 280 Daten, die die gerade vollendete Hub-Folge betreffen, aufgezeichnet werden, bevor mit der Rückwärts-Hub-Folge fortgefahren wird. Beispiele der Aufzeichnungsdaten umfassen die tatsächliche Hubzeit, die Zeit und Anzahl zusätzlicher Ventilöffnungen (beispielweise Blocks 212, 218, 224, 240 und/oder 246) und ob ein Reinigungszyklus (Blocks 230 oder 256) erforderlich war. Jeder andere Parameter, der von dem System festgestellt wird, kann ebenfalls in diesem Schritt des Verfahrens aufgezeichnet werden.
Da ein vollständiger Weg des freien Kolbens 22 ein bestimmtes Volumen von Flüssigkeit verdrängt, kann die Zeit, die für einen vollständigen Hub des Kolbens 22 bei der gewünschten Flussmenge erforderlich sein sollte, berechnet werden, um eine erwartete Hubzeit zu bestimmen. Wie bei Block 236 gezeigt, kann die abgelaufene Hubzeit mit der erwarteten Hubzeit verglichen werden und, falls die abgelaufene Hubzeit die erwartete Hubzeit um eine vorgegebene Toleranz (100% in dem dargestellten Beispiel) überschreitet, kann das System eine Korrekturmaßnahme vornehmen – fortschreitendes Öffnen des Ventils in 20-Schritt-Inkrementen bei 200% der erwarteten Hubzeit (Raute 236) und erneut bei 300% der erwarteten Hubzeit (Raute 244). Wenn die Zeit 400% der erwarteten Hubzeit überschreitet (Zweig Y bei Raute 254), kann ein Reinigungszyklus (Block 256) bei der gezeigten Ausführungsform in Gang gesetzt werden. In jeder dieser Routinen können ΔP-Aufnahmen in ausgewählten, sich wiederholenden Zeitintervallen (Rauten 248 und 258) genommen und gespeichert werden (Blocks 250 und 260).
Die Steuerung eines Rückwärts-Hub-Zyklus – das heißt eines Hubs, bei dem das Kontrollventil so positioniert ist, dass der Flusspfad 15 aktiv ist und Flüssigkeit über die Leitung 27 in die Kammer 24 fließt und von der Kammer 26 in die Leitung 29 herausbefördert wird, wenn sich der Kolben 22 in 5 von links nach rechts bewegt – ist in den 6D und 6E gezeigt. Der Ablauf entspricht demjenigen, der für einen „Vorwärts"-Hub in den 6B und 6C gezeigt ist und oben erläutert ist. Bezugszeichen für entsprechende Elemente in den 6B und 6C unterscheiden sich durch einen Wert von 100 von denjenigen in den 6D und 6E. Die aktuelle Rückwärts-Hub-Ventileinstellung kann in dem Register 302 gespeichert sein und bei Block 300 in die Steuerung geladen werden. Korrekturen, die bei Block 374 und (optional) bei Block 376 für die Rückwärts-Ventileinstellung berechnet werden, können bei Block 378 in dem Register 305 gespeichert werden und für den nächsten Rückwärts-Hub verwendet werden. Beim Abschluss eines „Rückwärts"-Hubs kehrt der Ablauf zu der Vorwärts-Hub-Folge (bei Block 382) zurück. Auf diese Weise iteriert das System kontinuierlich Vorwärts- und Rückwärts-Ventileinstellungen, um die verlangte Flüssigkeitsfluss-Rate zu erzeugen.
Wie bei den Blocks 230 und 256 (6B) und den Blocks 330 und 356 (6D) gezeigt, kann das System einen Reinigungszyklus in Gang setzen in dem Fall, dass die abgelaufene Hubzeit die erwartete Hubzeit um eine ausgewählte Toleranz überschreitet. Ein möglicher Grund für eine unter den Erwartungen liegende Flüssigkeits-Flussmenge können Verunreinigungen sein, die eine Durchlassöffnung in dem Steuerventil 16 versperren oder teilweise versperren. Das System kann so ausgelegt sein, dass es Verunreinigungen von dem Steuerventil (oder einer zugehörigen Flüssigkeitsleitung) wegspült. Ein Reinigungszyklus gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist in dem Flussdiagramm der 6F gezeigt. In diesem Zyklus wird das Kontrollventil zunächst in einer Richtung (Block 460) in seine Vollständig-Offen-Stellung gebracht und dann in seine Vollständig-Offen-Stellung in der gegenüberliegenden Richtung (Block 465). In der Praxis hat sich herausgestellt, dass dieser Zyklus nahezu immer erfolgreich ist, so dass störende Verunreinigungen aus dem chemischen Einspritzsystem herausgespült werden. Im Anschluss an einen Reinigungszyklus kann das System einen Initialisierungsvorgang (Block 470) durchführen.
8 ist ein Flussdiagramm, das eine alternative Ausführungsform der Erfindung zeigt, wobei ein festes, bekanntes Volumen einer Chemikalie in einer vorbestimmten Zeitspanne eingespritzt wird. Diese Ausführungsform ist insbesondere vorteilhaft in Anwendungen, bei denen die Steuerung des Gesamtvolumens einer in einer bestimmten Zeitspanne eingespritzten Chemikalie wichtiger ist als Einspritzen der Chemikalie mit einer konstanten Flussmenge.
Der Ablauf kann mit einer manuellen Eingabe 500 beginnen, bei der die Bedienperson eine durchschnittliche Flussmenge auswählt. Da ein voller Hub des Kolbens 22 ein bekanntes Volumen der Chemikalie verdrängt, kann das System bei Block 510 die Zeit berechnen, die erforderlich ist, um das Volumen der Chemikalie, das während eines vollständigen Hubs bei der ausgewählten Flussmenge eingespritzt wird, zu verdrängen. Bei Block 520 kann das System wie zuvor beschrieben initialisiert werden, um den Kolben 22 am Anfang eines Hubs zu positionieren. Unter Verwendung der gespeicherten Flusskurve kann die Ventileinstellung, die die gewünschte Flussmenge erzeugen sollte, bei Block 530 aus der bei 535 gespeicherten Flusskurve bestimmt werden. Bei Block 540 wird das Ventil geöffnet, um eine etwas größere Durchlassöffnung bereitzustellen, als es zum Erreichen der gewünschten Flussmenge erforderlich wäre. Der absolute Wert des Überschusses kann ein ausgewählter prozentualer Anstieg in der gewählten Flussmenge sein (beispielsweise X + 10% GPD), ein ausgewählter inkrementaler Anstieg der Flussmenge (z. B. X + 5 GPD) oder eine vorgewählte Anzahl von zusätzlichen Schritten des Schrittmotors, der das Ventil positioniert (z. B. von der Flusskurve berechnete Stellung + 15 Schritte).
Ein Zeitgeber kann bei Block 545 in Gang gesetzt werden und das System kann dann durch Fühlen einer Deaktivierung des zuvor aktivierten Grenzschalters eine Überprüfung auf Kolbenbewegung durchführen (bei Raute 550). Wenn eine Kolbenbewegung nicht entdeckt wird (Zweig N bei 550), wird das Ventil in der dargestellten Ausführungsform um 20 zusätzliche Schritte geöffnet. Dieser Vorgang kann nach ausgewählten Zeitintervallen wiederholt werden (Zweig A bei Raute 557) und, wenn nach einer ausgewählten Gesamtzeit (Zweig B bei 557) keine Kolbenbewegung entdeckt ist, kann ein Reinigungszyklus bei Block 559 in Gang gesetzt werden, um ein Hindernis in der Ventilöffnung zu beseitigen.
Wenn eine Kolbenbewegung entdeckt worden ist (Zweig Y bei 550), kann das System (bei 560) darauf warten, dass der Grenzschalter anzeigt, dass der Kolben das Ende eines Hubs erreicht hat und das bekannte Volumen eines vollständigen Hubs in das Bohrloch eingespritzt worden ist. Die bei 540 eingestellte Ventilstellung sollte dazu führen, dass ein vollständiger Hub abgeschlossen ist, bevor die bei 510 berechnete Zeitspanne abgelaufen ist – das heißt das System sollte warten, bis eine "Aufenthaltszeit" abgelaufen ist, bevor ein weiterer Hub in Gang gesetzt wird. Bei Raute 565 prüft das System, ob das Ende der berechneten Zeitspanne eingetreten ist, bevor der Grenzschalter betätigt wird. Bei positivem Ergebnis (Zweig Y bei 565), liegt eine Fehlerbedingung vor (Block 570) und das System kann eine Behebungsmaßnahme einleiten, indem die bei Block 530 verwendete Ventileinstellung korrigiert wird. Wenn der Grenzschalter nach einer ausgewählten Spanne immer noch nicht aktiviert ist (Raute 572), kann die Behebungsmaßnahme einen Reinigungszyklus umfassen (Block 573), wie es oben in Verbindung mit 6F beschrieben ist, und/oder eine Anpassung der gespeicherten Ventilstellung nach oben.
Bei normalem Ablauf der Dinge wird der Kolben jedoch vor dem Ende der bei 510 berechneten Zeitspanne (Zweig Y bei 560) das Ende eines Hubs erreichen (und dabei den Grenzschalter betätigen). Das System kann die Zeit der Betätigung des Grenzschalters bei 575 speichern (bei 580) und dann auf das Ende der Zeitspanne bei Raute 580 warten.
Die von dem Kolben für einen vollständigen Hub benötigte Zeit (gespeichert bei 575) kann verwendet werden, um bei Block 585 eine geänderte Ventileinstellung zu berechnen und zu speichern. Diese geänderte Einstellung kann dann von dem System für den nächsten Hub in derselben Richtung verwendet werden. Auf diese Weise verfeinert das System kontinuierlich die Ventileinstellung, so dass jede Änderung in den Parametern ausgeglichen wird, die die Flussmenge beeinträchtigen kann – beispielsweise Vorratsdruck, Viskosität, Dichte, usw.
Bei Block 590 schreitet das System zu einem entsprechenden Ablauf in der entgegengesetzten Richtung fort (was bei Block 530 beginnen kann), das System alterniert dann zwischen „Vorwärts"- und „Rückwärts"-Hüben, während die erforderlichen Ventileinstellungen iteriert werden.
Zwar ist die Erfindung mit Bezug auf bestimmte bevorzugten Ausführungsformen im Detail beschrieben worden, es existieren jedoch Abwandlungen und Modifikationen im Rahmen und Geist der Erfindung, wie Sie in den folgenden Ansprüchen beschrieben und definiert ist.

6A

100: Eingabe einer gewünschten Flussmenge
105: Laden anfänglicher Vorwärts- und Rückwärts-Ventileinstellungen
115: Flusskurve
120: Ventilspalt-Stellungen
125: Vorwärts-Grenzschalter?
130: Rückwärts-Hub-Folge
140: Vorwärts-Hub-Folge

6B

200: Laden Vorwärts-Hub-Ventileinstellung
202: aktuelle Vorwärts-Hub-Ventileinstellung
204: Öffnen Ventil
206: Starten Zeitgeber
208: Umkehrschalter aus?
210: Zeit > 50% der Erwartung?
212: Öffnen des Ventils 20 um zusätzliche Schritte
214: Umkehrschalter aus?
216: Zeit > 150% der Erwartung
218: Öffnen des Ventils um 20 zusätzliche Schritte
220: Umkehrschalter aus?
222: Zeit > 250% der Erwartung
224: Öffnen des Ventils um 20 weitere Schritte
226: Umkehrschalter aus?
228: Zeit > 350% der Erwartung?
230: Reinigungszyklus
232: Lesen und Speichern des Drucks
234: Vorwärts-Grenzschalter?
236: Zeit > 200% der Erwartung?
238: Druckabtastzeit?
240: Öffnen des Ventils 20 um weitere Schritte
242: Vorwärts-Grenzschalter
244: Zeit > 300% der Erwartung?
246: Öffnen des Ventils um 20 weitere Schritte
248: Druckabtastzeit?
250: Lesen und Speichern des Drucks
252: Vorwärts-Grenzschalter?
254: Zeit > 400% der Erwartung?
256: Reinigungszyklus
258: Druck-Abtast-Zeit?
260: Lesen und Speichern des Drucks

6D

300: Laden der Umkehr-Hub-Ventileinstellung
302: aktuelle Umkehr-Hub-Ventileinstellung
304: Öffnen Ventil
306: Startzeitgeber
308: Vorwärts-Schalter aus?
310: Zeit > 50% der Erwartung?
312: Öffnen des Ventils um 20 zusätzliche Schritte
314: Vorwärts-Schalter aus?
316: Zeit > 150% der Erwartung?
318: Öffnen des Ventils um 20 zusätzliche Schritte
320: Vorwärts-Schalter aus?
322: Zeit > 250% der Erwartung?
324: Öffnen des Ventils um 20 zusätzliche Schritte
326: Vorwärts-Schalter aus?
328: Zeit > 350% der Erwartung?
330: Reinigungszyklus
332: Lesen und Speichern des Drucks
334: Umkehr-Grenzschalter?
336: Zeit > 200% der Erwartung?
338: Druckabtastzeit?
340: Öffnen des Ventils um 20 zusätzliche Schritte
342: Umkehr-Grenzschalter?
344: Zeit > 300% der Erwartung?
346: Öffnen des Ventils um 20 zusätzliche Schritte
348: Druck-Abtast-Zeit?
350: Lesen und Speichern des Drucks
352: Umkehr-Grenzschalter?
354: Zeit > 400% der Erwartung?
356: Reinigungszyklus
358: Druck-Abtast-Zeit?
360: Lesen und Speichern des Drucks

6F

460: vollständiges Öffnen des Ventils (aktuelle Richtung)
465: vollständiges Öffnen des Ventils (entgegengesetzte Richtung)
470: Gehe zur Initialisierungs-Hubfolge

6C

270: Anhalten Zeitgeber
272: Berechnen der tatsächlichen Flussmenge
274: Berechnen von Korrekturen
276: +/– Druck-Änderungsfaktor
278: Speichern der revidierten Vorwärts-Hub-Ventileinstellung
280: Aufzeichnen der Daten
282: Gehe zur umgehrten Hubfolge
: Figur 6E
370: Anhalten des Zeitgebers
372: Berechnen der tatsächlichen Flussmenge
374: Berechnen der Korrekturen
376: +/– Druck-Änderungsfaktor
378: Speichern der revidierten Umkehr-Hub-Ventileinstellung
380: Aufzeichnen Daten
382: Gehe zu Vorwärts-Hubfolge

7

: Fluss gegen Schritte

8

500: Eingabe durchschnittliche Flussmenge
510: Berechnen der Zeit für einen Hub
520: Initialisieren des Systems
530: Bestimmen der Ventileinstellung
535: Flusskurve
540: Öffnen des Ventil gemäß Einstellung
545: Starten Zeitgeber
550: Kolbenbewegung?
555: Öffnen des Ventils um 20 weitere Schritte
557: Zeit?
559: Reinigungszyklus
560: Grenzschalter?
565: Aufenthaltsdauer?
570: Korrigieren der Ventileinstellung
571: Grenzschalter?
572: Zeit abgelaufen?
573: Reinigungszyklus
575: Speichern der Zeit
580: Aufenthaltsdauer?
585: Berechnen und Speichern der geänderten Ventileinstellung
590: Gehe zur entgegengesetzten Hub-Folge

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- US 6973936 [0006]

Claims

Verfahren zum Einspritzen einer Chemikalie in Flüssigphase in ein Bohrloch umfassend: Eingeben einer bestimmten gewünschten Flussmenge der Flüssigkeit; Auswählen einer variablen Stellung einer Durchlassöffnung anhand von Daten, die die Stellung der Durchlassöffnung zu der Flussmenge in Beziehung setzen; Öffnen einer variablen Durchlassöffnung in die ausgewählte Stellung, um ein bestimmtes Volumen der Flüssigkeit auszugeben; Bestimmen der Zeitdauer, die erforderlich ist, um das bestimmte Volumen der Flüssigkeit auszugeben; Berechnen einer durchschnittlichen Flüssigkeits-Flussmenge während der bestimmten Zeitdauer; Vergleichen der berechneten durchschnittlichen Flüssigkeits-Flussmenge mit der gewünschten Flussmenge; Einstellen der Größe der variablen Durchlassöffnung, um die Differenz zwischen der berechneten Flussmenge und der gewünschten Flussmenge zu minimieren.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das bekannte Volumen der Flüssigkeit dadurch ausgegeben wird, dass eine Wand in einem Flüssigkeitsbehälter über eine bekannte Strecke bewegt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Flüssigkeitsbehälter einen Zylinder umfasst und wobei die Flüssigkeitswand einen freien Kolben in dem Zylinder umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei die Sperre den Behälter in eine erste Kammer und eine zweite Kammer unterteilt und wobei von einem Bewegen der Sperre umfasst ist, dass die Sperre bewegt wird, indem Flüssigkeit in die erste Kammer gepumpt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, ferner umfassend Speichern einer vorbestimmten Kurve der Flüssigkeits-Flussmenge gegenüber einem mit der Größe der Durchlassöffnung in Beziehung stehenden Wert.
Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei das Öffnen einer variablen Durchlassöffnung zur Abgabe eines bekannten Volumens an Flüssigkeit die Auswahl eines Werts von der gespeicherten Kurve umfasst, der mit der Größe der Durchlassöffnung in Beziehung steht.
Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei das Auswählen eines mit der Größe der Durchlassöffnung in Beziehung stehenden Werts das Interpolieren zwischen Punkten auf der gespeicherten Kurve umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei das Einstellen der Größe der variablen Durchlassöffnung eine Verwendung der gespeicherten Kurve umfasst, um einen Wert auszuwählen, der mit der Größe der Durchlassöffnung in Beziehung steht und der der Differenz zwischen der berechneten durchschnittlichen Flussmenge und der gewünschten Flussmenge entspricht.
Verfahren gemäß Anspruch 1, ferner umfassend Speichern einer Funktion, die die Flüssigkeits-Flussmenge gleichsetzt mit einem Wert, der mit der Größe der Durchlassöffnung in Beziehung steht.
Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei das Öffnen einer variablen Durchlassöffnung, um ein bekanntes Volumen an Flüssigkeit abzugeben, die Auswahl eines mit der Größe der Durchlassöffnung in Beziehung stehenden Werts unter Ver wendung der gespeicherten Funktion umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei das Einstellen der Größe der variablen Durchlassöffnung die Verwendung der gespeicherten Funktion umfasst, um einen mit der Größe der Durchlassöffnung in Beziehung stehenden Wert auszuwählen, der der Differenz zwischen der berechneten durchschnittlichen Flussmenge und der gewünschten Flussmenge entspricht.
Verfahren gemäß Anspruch 1, ferner umfassend die Berechnung eines erwarteten Werts für die Zeitspanne, die zum Abgeben des bekannten Volumens der Flüssigkeit erforderlich ist, und Vergrößern der Größe der variablen Durchlassöffnung, wenn die seit dem Öffnen der Durchlassöffnung verstrichene Zeit den erwarteten Wert um eine vorgewählte Toleranz überschreitet.
Verfahren gemäß Anspruch 1, ferner umfassend das Berechnen eines erwarteten Werts für die Zeitspanne, die erforderlich ist, um das bekannte Volumen an Flüssigkeit abzugeben, und vollständiges Öffnen der variablen Durchlassöffnung, wenn die seit dem anfänglichen Öffnen der Durchlassöffnung verstrichene Zeitdauer den erwarteten Wert um eine vorgewählte Toleranz überschreitet.
Verfahren gemäß Anspruch 2, ferner umfassend: Berechnen eines erwarteten Werts für die Zeitdauer, die erforderlich ist, um das bekannte Volumen an Flüssigkeit abzugeben; Vergrößern der Größe der variablen Durchlassöffnung, wenn die seit dem Öffnen der Durchlassöffnung verstrichene Zeit den erwarteten Wert um eine erste vorgewählte Toleranz überschreitet; und vollständiges Öffnen der variablen Durchlassöff nung, wenn die seit dem anfänglichen Öffnen der Durchlassöffnung verstrichene Zeitdauer den erwarteten Wert um eine zweite vorgewählte Toleranz überschreitet.
Verfahren gemäß Anspruch 14, wobei die Durchlassöffnung ein variables Ventil ist mit einer ersten Stellung, die Flüssigkeitsfluss in einer ersten Richtung erlaubt und einer zweiten Stellung, die Flüssigkeitsfluss in einer zweiten Richtung erlaubt, und wobei das vollständige Öffnen der variablen Durchlassöffnung ein aufeinanderfolgendes vollständiges Öffnen des Ventils in der ersten Richtung und ein vollständiges Öffnen des Ventils in der zweiten Richtung umfasst.
Verfahren zum Abgeben einer Chemikalie in Flüssigphase aus einem unter Druck stehendem Vorrat in eine Bohrloch-Einspritzleitung, umfassend: Eingeben einer bestimmten gewünschten Flüssigkeits-Flussmenge; Öffnen einer variablen Durchlassöffnung, um ein bekanntes Volumen an Flüssigkeit abzugeben; Bestimmen der Zeitdauer, die erforderlich ist, um das bekannte Volumen der Flüssigkeit abzugeben; periodisches Aufnehmen und Aufzeichnen des Differentialdrucks zwischen dem unter Druck stehenden Vorrat und der Einspritzleitung während der Zeitspanne, die erforderlich ist, um das bekannte Volumen an Flüssigkeit abzugeben; Berechnen der durchschnittlichen Flüssigkeits-Flussmenge während der bestimmten Zeitdauer; Vergleichen der berechneten durchschnittlichen Flüssigkeits-Flussmenge mit der gewünschten Flussmenge; Einstellen der Größe der variablen Durchlassöffnung, so dass die Differenz zwischen der berechneten Flussmenge und der gewünschten Flussmenge minimiert wird.
Verfahren gemäß Anspruch 16, wobei das Einstellen der Größe der variablen Durchlassöffnung zumindest zum Teil eine Funktion einer Änderung des Differentialdrucks ist.
Verfahren gemäß Anspruch 16, ferner umfassend die Berechnung eines laufenden Durchschnitts der abgetasteten Differentialdrücke.
Verfahren gemäß Anspruch 17, wobei ein später in der zum Abgeben des bekannten Volumens der Flüssigkeit erforderlichen Zeitspanne aufgenommener Differentialdruck in der Funktion bevorzugt gewichtet wird.
Verfahren gemäß Anspruch 16, wobei das Aufnehmen und Aufzeichnen des Differentialdrucks zwischen dem unter Druck stehenden Vorrat und der Einspritzleitung während der Zeitspanne, die zum Abgeben des bekannten Volumens der Flüssigkeit erforderlich ist, ein Berechnen und Speichern eines laufenden Durchschnitts von Differentialdrücken in einem Speicherelement umfasst sowie ein Speichern einer Mehrzahl von Differentialdrücken in einem FIFO-Speicher in einem Speichergerät.
Verfahren zum Einspritzen einer Chemikalie in Flüssigphase in ein Bohrloch, umfassend: Eingeben einer bestimmten gewünschten Flüssigkeits-Flussmenge; Berechnen der Zeit, die erforderlich ist, um ein bekanntes Volumen einer Flüssigkeit bei der gewünschten Flussmenge abzugeben; Öffnen einer variablen Durchlassöffnung hinreichend weit, um das bekannte Volumen von Flüssigkeit in weniger als der berechneten Zeit abzugeben; Feststellen der Zeitdauer, die erforderlich ist, um das bekannte Volumen an Flüssigkeit abzugeben; Abwarten der berechneten Zeit, die erforderlich ist, um das bekannte Volumen an Flüssigkeit bei der gewünschten Flussmenge abzugeben, bevor weitere Flüssigkeit abgegeben wird; und, Einstellen der Größe der variablen Durchlassöffnung, um sicherzustellen, dass die zum Abgeben des bekannten Volumens der Flüssigkeit erforderliche Zeit kleiner ist als die berechnete Zeit, die erforderlich ist, um das bekannte Volumen bei der bekannten Flussmenge abzugeben.
Verfahren gemäß Anspruch 21, ferner umfassend: periodisches Aufnehmen und Aufzeichnen des Differentialdrucks zwischen einem unter Druck stehenden Vorrat einer Chemikalie in Flüssigphase und einer Bohrloch-Einspritzleitung während der Zeitdauer, die erforderlich ist, um das bekannte Volumen an Flüssigkeit abzugeben; und Einstellen der Größe der variablen Durchlassöffnung auf der Basis von Änderungen des Differentialdrucks, um sicherzustellen, dass die Zeit, die erforderlich ist, um das bekannte Volumen an Flüssigkeit abzugeben, kleiner ist als die berechnete Zeit, die erforderlich ist, um das bekannte Volumen bei der gewünschten Flussmenge abzugeben.
Verfahren zum Einspritzen einer Chemikalie in Flüssigphase in ein Bohrloch, umfassend: Eingeben einer bestimmten gewünschten Flüssigkeits-Flussmenge; Auswählen einer Stellung der variablen Durchlassöffnung anhand von Daten, die die Stellung der Durchlassöffnung zu der Flussmenge in Beziehung setzen; Öffnen einer variablen Durchlassöffnung in die ausgewählte Stellung, um ein bekanntes Volumen von Flüssigkeit dadurch abzugeben, dass eine Wand in einem Flüssigkeitsbehälter um eine bekannte Distanz bewegt wird; Fühlen einer Bewegung der Wand; Feststellen der Zeitdauer, die erforderlich ist, um das bekannte Volumen an Flüssigkeit abzugeben; Berechnen der durchschnittlichen Flüssigkeits-Flussmenge während der festgestellten Zeitdauer; Vergleichen der berechneten durchschnittlichen Flüssigkeits-Flussmenge mit der gewünschten Flussmenge; Einstellen der Größe der variablen Öffnung, um die Differenz zwischen der berechneten Flussmenge und der gewünschten Flussmenge zu minimieren.
Verfahren gemäß Anspruch 23, wobei der Flüssigkeitsbehälter einen Zylinder umfasst und wobei die Flüssigkeitswand einen freien Kolben in dem Zylinder umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 23, wobei die Wand den Behälter in eine erste Kammer und eine zweite Kammer unterteilt und wobei ein Bewegen der Wand umfasst, dass die Wand durch Pumpen der Flüssigkeit in die erste Kammer bewegt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 23, ferner umfassend Öffnen der variablen Durchlassöffnung um einen zusätzlichen Betrag, wenn innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls keine Bewegung der Wand gefühlt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 26, wobei das ausgewählte Zeitintervall eine Funktion der eingegebenen gewünschten Flussmenge ist.