DE4107156A1

DE4107156A1 - Verfahren und vorrichtung zum positionieren einer loesungsmittel-einspritzvorrichtung in einem erdgasbohrloch

Info

Publication number: DE4107156A1
Application number: DE4107156A
Authority: DE
Inventors: Alvin Stanley; Robert Earl Roach
Original assignee: Mobil Oil Corp
Current assignee: ExxonMobil Oil Corp
Priority date: 1990-03-06
Filing date: 1991-03-06
Publication date: 1991-09-12
Also published as: US5016712A; CA2037547A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Positionieren einer Lösungsmittel-Einspritzvorrichtung innerhalb eines Erdgas bohrlochs. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Bestimmen des Niederschlags von Feststoffen aus einem geförderten Erdgasstrom als Funktion von Temperatur und Druck. Die Erfindung sieht auch ein Verfahren zum Bestimmen des optimalen Lösungsmittel-Einspritzpunkts im Bohrloch vor, um den Niederschlag von Feststoffen sowohl in der abstromsei tigen Erdgasverarbeitungseinrichtung als auch in der Förder bohrung möglichst klein zu halten.

In vielen Fällen ist die Erdgasförderung durch die Anwesen heit bestimmter Schwerkohlenwasserstoffe in den unterirdi schen Formationen, in denen das Gas gefunden wird, kompli ziert. Unter Bedingungen, die in den unterirdischen Reservoirs vorherrschen, können die Schwerkohlenwasserstoffe teilweise in dem komprimierten Gas gelöst oder in einer flüssigen Phase fein verteilt sein. Die Temperatur- und Druckabnahme, welche den nach oben gerichteten Strom des Gases, wenn es an die Oberfläche gefördert wird, begleitet, führt zu einer Trennung der festen kohlenwasserstoffhaltigen Stoffe von dem Gas. Solche festen Kohlenwasserstoffe können sich an bestimmten kritischen Stellen, wie an der Innenwand einer Förderleitung, bilden und so den Durchfluß beschränken oder sogar verstopfen.

Um die Bildung solcher Niederschläge zu verhindern oder sie nach ihrer Bildung zu beseitigen, wurden bereits verschiedene Verfahren entwickelt. Darunter gibt es das mechanische Besei tigen von Niederschlägen und das diskontinuierliche oder kon tinuierliche Einspritzen eines geeigneten Lösungsmittels. Die Wiedergewinnung einer solchen Klasse von Schwerkohlenwasser stoffen, zum Beispiel von diamantuiden Stoffen, aus Erdgas ist in der EP-A 90 30 57 644 beschrieben.

Bestimmte kohlenwasserstoffhaltige Ströme, wie gewisse Erdgasströme, enthalten kleine Anteile an diamantoiden Ver bindungen. Diese hochsiedenden, gesättigten, dreidimensional polycyclischen organischen Stoffe sind beispielsweise Adamantan, Diamantan, Triamantan und verschiedene, durch Seitenketten substituierte Homologe, insbesondere die Methyl derivate. Diese Verbindungen haben wegen ihrer Molekularge wichte hohe Schmelzpunkte und hohe Dampfdrucke und wurden kürzlich als Verursacher von Schwierigkeiten beim Fördern und Raffinieren von kohlenwasserstoffhaltigen mineralischen Stoffen, insbesondere Erdgas, durch das Auskondensieren und Verfestigen, wobei Leitungen und andere Teile der technischen Ausrüstung verstopft werden, erkannt. Für einen Überblick über die Chemie von diamantuiden Verbindungen wird auf Raymond C. Fort Jr., "The Chemistry of Diamond Molecules", Marcel Dekker, 1976, verwiesen.

Neuerdings wurden neue Kohlenwasserstoffquellen der Förderung erschlossen, die aus irgendwelchen unbekannten Gründen wesentlich höhere Konzentrationen an diamantoiden Verbindun gen enthalten. Während in der Vergangenheit die Menge an diamantoiden Verbindungen zu klein war, um Betriebsprobleme, wie ein Verstopfen einer Förderkühlung, zu verursachen, stellen diese Verbindungen ein größeres Problem dar, bieten aber auch gewisse Vorteile. Es zeigte sich, daß die Anwesen heit von diamantoiden Verbindungen in Erdgas zu Verstopfungen in der technischen Einrichtung führt, was kostenintensive Betriebsausfallzeiten für die Beseitigung dieser Schwierig keiten zur Folge hat. Andererseits stellen gerade diese Ver bindungen, welche die Wirtschaftlichkeit einer Erdgasför derung sehr beeinträchtigen können, selbst wertvolle Produkte dar.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Positionieren einer Lösungsmittel-Einspritzvorrichtung innerhalb eines Erdgasbohrlochs anzugeben, um den Nieder schlag von kohlenwasserstoffhaltigen Stoffen, die mindestens teilweise in dem Lösungsmittel löslich sind, zu vermindern.

Diese Aufgabe löst die Erfindung durch ein Verfahren, das gekennzeichnet ist durch

a) Abschätzen der Temperatur- und Druckprofile unter Strömungsbedingungen über die Tiefe des Erdgasbohrlochs während der Förderzeit der Erdgasbohrung;
b) Entnehmen einer Probe aus dem Gasstrom einer Erdgasför derbohrung;
c) Vermindern des Drucks des gemäß der Stufe (b) entnommenen Erdgasprobenstroms auf einen ausgewählten Druck innerhalb des Druckbereichs des Erdgasbohrlochs, der gemäß der Stufe (a) abgeschätzt wurde;
d) Bereitstellen einer festen nichtporösen Oberfläche, die auf einer im wesentlichen konstanten Temperatur gehalten wird, die aus dem gemäß der Stufe (a) geschätzten Bereich der Temperaturen des Erdgasbohrlochs ausgewählt ist;
e) Durchströmen der im Druck verminderten Erdgasprobe aus der Stufe (c) in Kontakt mit der festen, nichtporösen Oberfläche der Stufe (d);
f) Messen der Erdgasmenge, welche mit der genannten festen Oberfläche in Kontakt kommt;
g) Messen der Menge des auf der genannten festen Oberfläche gebildeten Niederschlags;
h) Bestimmen des Ausmaßes der Niederschlagsbildung, die durch die Meßstufen (f) und (g) angezeigt wurde, als Funktion des Drucks gemäß der Stufe (c) und der Tempera tur gemäß der Stufe (d) für Druck- und Temperaturwerte innerhalb des in der Stufe (a) definierten Bereichs;
i) Herstellen einer Beziehung zwischen dem jeweiligen Ausmaß der Niederschlagsbildung, wie es sich gemäß der Stufe (h) ergibt, und den Bohrlochtiefen gemäß der Stufe (a); und
j) Positionieren der genannten Lösungsmittel-Einspritzvor richtung innerhalb des Bohrlochs in einer Tiefe unterhalb jener, die den Temperatur- und Druckbedingungen entspricht, welche durch die Stufe (h) einem Ausmaß der Niederschlagsbildung zugeordnet wird, das ausreicht, um die Förderung aus der Erdgasbohrung zu beeinträchtigen.

Vorzugsweise beinhaltet die Stufe (h) die Einrichtung einer funktionellen Beziehung, die das Ausmaß der Niederschlags bildung als Funktion der Bohrlochtiefe und der relativen Zeit in der Förderzeit der betreffenden Erdgasbohrung bestimmt. Die Stufe (i) umfaßt das Positionieren der genannten Lösungs mittel-Einspritzvorrichtung innerhalb des Erdgasbohrlochs bei einer Bohrlochtiefe, die unterhalb jener liegt, die einer Fällungsbildung entspricht, welche ausreicht, um die Erdgas förderung aus der Bohrung zu beeinträchtigen.

Es ist wünschenswert, daß in der Stufe (d), bei der eine nichtporöse Oberfläche unter im wesentlichen konstanter Temperatur bereitgestellt wird, weiterhin ein Filter aus gesintertem Metall benutzt sowie in der Stufe (e) weiterhin der Erdgasstrom, dessen Druck erniedrigt worden ist, durch dieses Metallfilter hindurchgeführt wird.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Messen des Niederschlags von festen kohlen wasserstoffhaltigen Stoffen aus einem Erdgasstrom unter aus gewählten Temperatur- und Druckbedingungen zur Verfügung gestellt. Die Vorrichtung umfaßt:

a) eine mit einem Ventil versehene Probenentnahmeleitung zum Entnehmen einer Probe aus dem geförderten Erdgasstrom;
b) ein Drucksteuerventil in der Probenleitung, um den entnommenen Erdgasstrom auf einen vorgewählten geringeren Druck einzustellen;
c) Wärmeführungsmittel zum Steuern der Temperatur der mit einem Ventil versehenen Probenentnahmeleitung und des Drucksteuerventils;
d) einen Niederschlagsammelbehälter stromabwärts bezüglich des Drucksteuerventils, wobei dieser Behälter in Verbin dung mit der Probenentnahmeleitung benutzbar ist;
e) Mittel zum Aufrechterhalten einer vorgewählten konstanten Temperatur des Niederschlagsammelbehälters;
f) eine Metalloberfläche innerhalb des Niederschlagsammel behälters zum Sammeln eines kohlenwasserstoffhaltigen Niederschlags aus dem druckreduzierten Erdgasstrom; und
g) einen Differenzdruckanzeiger, der parallel zu dem Nieder schlagsammelbehälter geschaltet ist.

Es wird nun auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, worin

Fig. 1 ein vereinfachtes schematisches Diagramm, das die Hauptverfahrensschritte der vorliegenden Erfindung erläutert, sowie,

Fig. 2 eine Darstellung des Niederschlags an Feststoffen aus einer Erdgasprobe als Funktion des Drucks für vier verschiedene Temperaturen zeigt.

Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Bestimmen der optimalen Anordnung einer Lösungsmittel-Einspritzvorrich tung in Längsrichtung innerhalb von Bohrlöchern zur Verfügung, aus denen Erdgas gefördert wird, das gewisse Schwerkohlenwasserstoffe enthält, die dazu neigen, feste Niederschläge zu bilden, wenn das geförderte Erdgas unter die Temperatur in dem unterirdischen Reservoir abgekühlt wird. Die Erfindung schließt auch eine Vorrichtung zum Ausfällen von festen Kohlenwasserstoffen aus einem Erdgasstrom unter gesteuerten variierbaren Temperatur- und Druckbedingungen ein. Das Verfahren und die Vorrichtung isolieren auch diese niedergeschlagenen festen Kohlenwasserstoffe für Labor analysen.

Gemäß Fig. 1 wird Erdgas, das Fraktionen mit schweren Kohlen wasserstoffen enthält, über eine Leitung 12, die mit Abteil ventilen 14, 18 sowie Absperrventilen 16, 20 ausgerüstet ist, aus einem Bohrrohrkopf 10 entnommen. Die Leitung 12 enthält ein Drucksteuerventil 22, das im allgemeinen "Drossel" genannt wird, und den Druck des geförderten Gases von etwa 8380 kPa (1200 psig) bis etwa 2770 kPa (4000 psig) auf etwa 7690 kPa (1100 psig) für die weitere Behandlung erniedrigt.

Zwischen dem Absperrventil 20 und der Drossel 22 wird über die Probenentnahmeleitung 24 eine Probe des Erdgasstroms entnommen. Die Probenentnahmeleitung 24 ist mit einem Abteil ventil 26 und einem Absperrventil 28 ausgerüstet, so daß die Testvorrichtung stromabwärts bezüglich des Abteilventils 26 von dem Erdgasförderstrom in der Leitung 12 wirksam isoliert werden kann. Der Strom durch die Probenentnahmeleitung 24 kann gegebenenfalls in einen ersten Probenstrom, der durch die Leitung 50 geführt wird, und in einen zweiten Proben strom, der durch die Probenentnahmeleitung 24 zu einem Analy sator 40 zur analytischen Bestimmung der Zusammensetzung, zum Beispiel zu einem angeschlossenen Chromatographen, geführt wird, aufgetrennt werden. Die Probenentnahmeleitung 24 und die Leitung 50 können mittels einer geeigneten Wärmefüh rung 30, zum Beispiel mit Hilfe von Wasserdampf oder Elektrowärme, ausgestattet sein, um einen Niederschlag von kohlenwasserstoffhaltigen Feststoffen oder eine Eisbildung durch eine Joule-Thompson-Abkühlung zu vermeiden.

Der Probenstrom des Erdgases läuft durch die Leitung 50, die mit einem Abteilventil 52 und einem Drucksteuerventil 54 ausgerüstet ist. Der Druck stromaufwärts bezüglich des Druck steuerventils 54 ist im wesentlichen gleich dem Druck des geförderten Erdgases in der Leitung 12. Das Drucksteuerventil 54 wird so eingestellt, daß der Druck stromabwärts bezüglich dieses Steuerventils auf einen speziellen Testdruck zwischen etwa 7000 und 16 500 kPa (etwa 1000 bis 2400 psig) festgelegt wird.

Ein Drucksicherheitsventil 56 zieht das Erdgas zu einem (in der Zeichnung nicht dargestellten) Niederdruck-Fackelsystem, wenn der Druck stromabwärts bezüglich des Drucksteuerventils 54 einen Wert von etwa 20 800 kPa (etwa 3000 psig) überschrei tet. Ein Druckanzeiger 58 zeigt den Leitungsdruck stromab wärts bezüglich des Steuerventils 54 an.

Der Strom der entnommenen Erdgasprobe durchläuft ein Abteil ventil 60 und tritt in einen Niederschlagbehälter 70 ein, deren Temperatur geregelt wird. Dieser Behälter 70 enthält eine nichtporöse feste Oberfläche in indirektem Kontakt mit einem auf konstanter Temperatur gehaltenen Wärmeübertragungs medium, wie einem Wärmeübertragungsöl. Die Erdgasprobe strömt über die genannte feste Oberfläche, wo Schwerkohlenwasser stoffe, die daran kristallisieren, niedergeschlagen werden.

Die feste nichtporöse Oberfläche ist vorzugsweise eine Metalloberfläche, die insbesondere aus den Innenwänden eines Behälters und eines darin vorliegenden Filters aus gesinter tem Metall besteht. Im Rahmen der Erfindung sind poröse Ober flächen, wie sie zum Beispiel Molekularsiebe aufweisen, nicht bevorzugt, da sie dazu neigen, kohlenwasserstoffhaltige Stoffe zu sorbieren, welche unter den Bedingungen, wie sie in dem temperaturgesteuerten Niederschlagbehälter herrschen, flüssig sind. Der Ausdruck "nichtporös" bezieht sich im vor liegenden Zusammenhang auf eine Oberfläche, die im wesentli chen keine Öffnungen zum Sorbieren von Kohlenwasserstoff molekülen aufweist. Somit ist ein Filter aus gesintertem Metall, obwohl es Makroporen enthält, die durch die Teilchen des gesinterten Metalls vorgegeben sind, im Sinne der hier gegebenen Definition nichtporös, weil das Filter aus gesin tertem Metall keine meßbare Sorptionsaktivität wie ein Mole kularsieb zeigt. Geeignete Filter sind im Handel erhältlich (zum Beispiel ein Swagelok-Filter, hergestellt von der Firma Swagelok, Inc. in Solon, Ohio) .

Beispiele für geeignete Materialien zur Konstruktion von Filtern aus gesintertem Metall sind Legierungen, die in einem breiten Temperaturbereich in schwefel-, mercaptan- und schwefelwasserstoffhaltigen Atmosphären Angriffen widerste hen. Geeignete Legierungen sind im Handel erhältlich (zum Beispiel unter der Kennzeichnung Monel oder Hastelloy, wie Monel-Legierung 400 und Hastelloy C276, die beide Nickel enthalten). Die Materialauswahl für die Behandlung von schwe felhaltigem (saurem) Gas ist in der Praxis bekannt, und die Wahl eines speziellen festen Materials zum Sammeln der niedergeschlagenen kohlenwasserstoffhaltigen Feststoffe ist nicht kritisch, ausgenommen die Tatsache, daß das Material einem korrosiven Angriff widerstehen und die Kristallisierung des festen Niederschlags begünstigen muß, nicht aber die Sorption flüssiger Kohlenwasserstoffe fördern darf.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, die in Fig. 1 schematisch dargestellt ist, tritt der Strom der Erdgasprobe über die Leitung 50 in den temperaturgesteuerten Nieder schlagbehälter 70 ein, passiert ein Abteilventil 72 und strömt dann in den Filterbehälter 74 ein. In diesem ist ein Filter 75 aus gesintertem Metall, wie es oben beschrieben worden ist, in Querrichtung angeordnet. Der Filterbehälter 74 ist in ein Bad einer Wärmeübertragungsflüssigkeit einge taucht, das auf einer konstanten Temperatur von etwa 4 bis etwa 116°C (etwa 40 bis etwa 240°F), vorzugsweise etwa 38 bis etwa 116°C (etwa 100 bis etwa 240°F) gehalten wird. Das Bad der Wärmeübertragungsflüssigkeit befindet sich in einem isolierten Kasten 65, der gegebenenfalls mit einem Deckel ausgerüstet sein kann, um den Wärmeübergang in die umgebende Atmosphäre zu begrenzen. Die Wärmeübertragungsflüssigkeit kann irgendeine geeignete Flüssigkeit sein, zum Beispiel ein Gemisch aus Ethylenglykol und Wasser, eine gereinigte Mittel destillatfraktion eines Rohöls oder ein handelsüblicher flüssiger Kohlenwasserstoff (zum Beispiel eine Wärmeübertra gungsflüssigkeit, die unter der Kennzeichnung Mobiltherm oder Dowtherm vertrieben wird) .

Die Wärmeübertragungsflüssigkeit wird vorzugsweise durch eine Temperatursteuereinheit 80 im Kreis geführt, die je nach Bedarf ein Erwärmen oder Kühlen bewirkt, um die innerhalb des Filterbehälters 74 gewählte Temperatur aufrechtzuerhalten, die an einem Temperaturanzeiger 76 gemessen wird, der sich in der Leitung 50 stromabwärts bezüglich des Filterbehälters 74 befindet. Die Wärmeübertragungsflüssigkeit wird über eine Leitung 82 aus dem isolierten Kasten 65 abgeführt und in die Temperatursteuereinheit 80 eingespeist. Die Flüssigkeit wird dann je nach Bedarf erhitzt oder gekühlt und über eine Leitung 84 in den isolierten Kasten 65 zurückgeführt. Metho den zur Konstanthaltung der Temperatur in einem Bad sind im Bereich der chemischen Verfahrenstechnik bekannt, und jede geeignete handelsübliche Badvorrichtung zur Konstanthaltung der Temperatur kann im Rahmen der Erfindung eingesetzt werden. Besonders bevorzugt ist die Vorrichtung Neslab Instruments model RTE 100, hergestellt von der Firma Neslab Instruments Company, Newington, New Hampshire. Als alterna tive Mittel zum Erhitzen können im Innern des Niederschlagbe hälters 70 Heizschlangen vorgesehen sein, die durch eine Temperatursteuerung (zum Beispiel eine unter der Kennzeich nung Watlow erhältliche Steuerung) geregelt werden.

Der temperaturgesteuerte Niederschlagbehälter 70 ist mit einem Differenzdruckanzeiger 90 ausgerüstet, der den Gas druckabfall in dem Niederschlagbehälter mißt. Beim A fahren beträgt der Druckabfall über den sauberen Filter 75 etwa 0,69 bis 6,9 kPa (etwa 0,1 bis 1 psig). Da sich auf dem Filter 75 der Niederschlag anhäuft, kann der Druckabfall ständig zuneh men, bis bei einem Druckabfall von etwa 1140 kPa (etwa 150 psig) die Probenbehandlung beendet wird. Alternativ kann diese Behandlung bei einem niedrigeren Druckabfall beendet werden, weil durch die vorliegende Probenbehandlung eine kleine Menge an Niederschlag festgestellt werden kann, obwohl eine solche kleine Menge nicht unbedingt eine Zunahme des Druckabfalls verursacht.

Der Strom der Erdgasprobe tritt über die Leitung 100, die mit einem Abteilventil 102 und einem Drucksteuerventil 104 ausge rüstet ist, aus dem temperaturgesteuerten Niederschlagbehäl ter 70 aus. Der Druck in der Leitung 100 fällt stromabwärts bezüglich des Drucksteuerventils 104 auf einen Wert von etwa 122 kPa (3 psig). Das Gas strömt durch die Leitung 100 über ein Regulierventil 106 und ein Abteilventil 108 und gelangt dann durch ein Gasvolumeter 110. Solche Volumeter sind im Handel erhältlich. Bevorzugt ist ein Trockentestmesser (her gestellt von der Firma Singer Instruments, Philadelphia, Pennsylvania), der Gasströme im Bereich von 0,05 bis 50 Liter pro Minute messen kann. Das Gas wird dann zu einer (in der Zeichnung nicht dargestellten) Fackel-Niederdrucksammel leitung abgeführt.

Am Ende der Probenbehandlung wird das Abteilventil 26 geschlossen, um einen weiteren Zustrom aus dem Bohrrohrkopf 10 zu verhindern. Der Druck in den Probenleitungen wird dann durch Öffnen der Ventile 108 und 102 vermindert, um dem Gas das Abströmen zur Fackel zu erlauben, wobei die Feststoffe in dem Filterbehälter 74 zurückbleiben.

Die Feststoffe werden gesammelt und durch Waschen mit einem Lösungsmittel vom Filter 75 entfernt. Das in einem Tank 202 gelagerte Lösungsmittel wird daraus mittels eines darin ange ordneten Kolbens 208 verdrängt. Der Kolben 208 kann durch komprimiertes Gas, wie Stickstoff oder Luft, bewegt werden. Das Lösungsmittel gelangt über eine Leitung 207 und ein Ventil 203 bis zu dem Filterbehälter 74 und dem Filter 75. Es wird dann über ein Ventil 204 und eine Leitung 206 in einem Probenbehälter 205 gesammelt. Das Lösungsmittel ist eine leichte organische Flüssigkeit, welche die in dem Filterbe hälter 74 gesammelten Feststoffe vollständig auflöst. Bei spiele für solche Lösungsmittel sind Schwefelkohlenstoff, Xylol, Cyclohexan und Methylenchlorid.

Die Menge der in dem Lösungsmittel gelösten Feststoffe wird dann durch quantitative Gaschromatographie bestimmt.

Die Erfindung beinhaltet auch ein Verfahren zum A ordnen einer Lösungsmittel-Einspritzdüse innerhalb einer Erdgasför derbohrung, um die unerwünschte Ablagerung von festen kohlen stoffhaltigen Stoffen innerhalb der Bohrung sowie in der stromabwärts befindlichen Förderausrüstung, zum Beispiel in einem Kühler für das geförderte Erdgas, zu vermindern.

Sowohl der Druck als auch die Temperatur des aus dem unter irdischen Reservoir abgenommenen Erdgases nimmt mit dem Hoch strömen des Gasstroms durch das Bohrloch zum Bohrrohrkopf ab. Somit werden mit dem Aufsteigen des Gasstroms an die Erdober fläche die Bedingungen für ein Niederschlagen von Schwerkoh lenwasserstoffen aus dem Erdgasstrom zunehmend günstiger. Weiterhin nehmen Druck und Temperatur in dem unterirdischen Reservoir ab, aus dem das Erdgas gefördert wird, wodurch ein Ausscheiden von Feststoffen innerhalb der Bohrung begünstigt wird.

In der Anfangsstufe des Positionierungsverfahrens werden Temperatur- und Druckprofile für Bohrungen mit ähnlicher Tiefe, ähnlichem Druck und ähnlicher Temperatur gemessen, um eine Basis zum Abschätzen des Temperaturprofils über die Länge der zu behandelnden Bohrung zu schaffen. Alternativ können die Profile in bekannter Weise durch vorhergehende Messungen der Temperatur und des Drucks des Reservoirs, der Temperatur und des Drucks an der Oberfläche sowie der Gasströmungsgeschwindigkeit durch numerische Techniken abgeschätzt werden.

Aus dem Erdgasstrom, der aus der zu behandelnden Bohrung gefördert wird, wird eine Probe entnommen. Der Probenstrom wird unter gesteuerten Temperaturbedingungen auf einen niedrigeren Druck gebracht, um sicherzustellen, daß in den die Probe übertragenden Leitungen im wesentlichen kein Niederschlag von festen kohlenstoffhaltigen Stoffen auftritt. Der in seinem Druck erniedrigte Probenstrom des Erdgases wird dann in einen temperaturgesteuerten Niederschlagbehälter eingespeist, der die festen Kohlenwasserstoffe in einem Filterbehälter, welcher mit einem Filter aus gesintertem Metall, wie es oben beschrieben ist, ausgerüstet ist, gesam melt. Wenn der Druckabfall über dem Filterbehälter eine deut liche Abnahme der offenen Fläche des Filters aus gesintertem Metall anzeigt, wird der Probenstrom abgestellt und die gesamte, durch den Niederschlagbehälter hindurchgelaufene Erdgasmenge aufgezeichnet. Wie aber oben schon erwähnt wurde, kann dann, wenn kleine Feststoffmengen gesammelt werden, der Probenstrom schon abgestellt werden, bevor eine meßbare Zunahme des Druckabfalls eintritt. Damit können durch diese Probenbehandlung sehr kleine Feststoffmengen bestimmt werden, auch wenn diese Mengen zu klein sind, um eine meßbare Zunahme des Druckabfalls zu verursachen. Die Probenleitung, das Filter aus gesintertem Metall und der Niederschlagbehälter werden mit einem Lösungsmittel gespült, das die niederge schlagenen kohlenwasserstoffhaltigen Feststoffe, wie Adaman tan, Diamantan oder Wachs, leicht löst. Das angereicherte Lösungsmittel wird dann zur chromatographischen Analyse dem Labor zugeführt.

Die Sollwerte der Temperatursteuerung zur Konstanthaltung des Temperaturbads sowie für das Drucksteuerventil werden auf einen zweiten Wert ausgewählter Bedingungen innerhalb des für die Förderbohrung abgeschätzten Bereichs eingestellt. Der Test wird wiederholt und das Ausmaß des Niederschlags an kohlenstoffhaltigen Feststoffen wird als Funktion von Tempe ratur und Druck dargestellt. Das Ausmaß des Niederschlags an kohlenstoffhaltigen Feststoffen wird dann als Funktion von Erdgastemperatur und -druck für die geprüfte Bohrung definiert. Aus diesen Daten kann dadurch, daß die berechneten Werte für das Ausmaß des Feststoffniederschlags mit den geschätzten Temperatur- und Druckbedingungen des geprüften Bohrlochs während dessen Förderzeit in Beziehung gesetzt werden, die optimale Lösungsmittel-Einspritztiefe bestimmt werden. Die Lösungsmittel-Einspritzvorrichtung wird dann innerhalb der Bohrung in einer Tiefe positioniert, die unter jener Tiefe liegt, die einzuhalten ist, um ein Blockieren aufgrund des Niederschlags kohlenwasserstoffhaltiger Fest stoffe zu verhindern.

Beispiel

Fig. 2 zeigt die Menge an Feststoffen, welche bei 71°C (160°F), 82°C (180°F), 93°C (200°F) und 104°C (220°F) bei einem Druck von 7000 bis 15 300 kPa (1000 bis 2200 psig) aus einer in Betrieb befindlichen Gasbohrung gesammelt wurden. Die Kurven sind einfache Linien, die mit freiem Auge durch die Meßpunkte gezogen wurden. Aus der Darstellung kann der Druck, bei dem die Feststoffe sich niederzuschlagen beginnen, für jede Temperatur entnommen werden. Beispielsweise beginnen bei einer Temperatur von 82°C (180°F) die Feststoffe ihre Bildung bei etwa 13 200 kPa (1900 psig) und nehmen mit abneh mendem Druck zu.

Claims

1. Verfahren zum Positionieren einer Lösungsmittel- Einspritzvorrichtung innerhalb eines Erdgasbohrlochs, um das Niederschlagen von kohlenwasserstoffhaltigen Fest stoffen, die mindestens teilweise in dem Lösungsmittel löslich sind, zu vermindern, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:

a) Abschätzen der Temperatur- und Druckprofile bei Strömungsbedingungen über die Tiefe des Erdgasbohr lochs während dessen Förderzeit;
b) Entnahme eines Probenstroms aus einer Erdgasförder bohrung;
c) Vermindern des Drucks des gemäß Stufe (b) entnommenen Erdgasprobenstroms bis zu einem ausgewählten Druck innerhalb des Druckbereichs des Erdgasbohrlochs, der gemäß der Stufe (a) abgeschätzt wurde;
d) Bereitstellen einer festen nichtporösen Oberfläche, die auf einer im wesentlichen konstanten Temperatur gehalten wird, die aus dem gemäß der Stufe (a) geschätzten Bereich der Temperaturen des Erdgasbohr lochs ausgewählt wird;
e) Durchströmen der gemäß der Stufe (c) in ihrem Druck verminderten Erdgasprobe in Kontakt mit der festen, nichtporösen Oberfläche gemäß der Stufe (d);
f) Messen der Erdgasmenge, die mit der genannten festen Oberfläche in Berührung gebracht wurde;
g) Messen der auf der genannten festen Oberfläche gebil deten Niederschlagsmenge;
h) Bestimmen des Ausmaßes der Niederschlagsbildung, die durch die Stufen (f) und (g) gemessen wurde, als Funktion des Drucks gemäß der Stufe (c) und der Temperatur gemäß der Stufe (d) für Druck- und Temperaturwerte innerhalb des in der Stufe (a) definierten Bereichs;
i) Herstellen einer Beziehung zwischen dem jeweiligen Ausmaß der Niederschlagsbildung, wie es sich gemäß der Stufe (h) ergibt, und den Bohrlochtiefen gemäß der Stufe (a); und
j) Positionieren der genannten Lösungsmittel-Einspritz vorrichtung innerhalb des Bohrlochs in einer Tiefe unterhalb jener, die den Temperatur- und Druckbedin gungen entspricht, welche durch die Stufe (h) einem Ausmaß der Niederschlagsbildung zugeordnet werden, das ausreicht, um die Förderung aus dem Erdgasreser voir zu beeinträchtigen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Stufe (h) eine funktionelle Beziehung hergestellt wird, die das Ausmaß der Niederschlagsbildung als Funktion der Bohrlochtiefe und der relativen Zeit in der Förderzeit der Erdgasbohrung definiert, und in der Stufe (i) die Lösungsmittel-Einspritzvorrichtung inner halb der Erdgasbohrung in einer Bohrlochtiefe positio niert wird, die unterhalb jener liegt, die einem Ausmaß der Niederschlagsbildung entspricht, das ausreicht, um die Förderung aus der Erdgasbohrung zu beeinträchtigen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Stufe (d) auch ein Filter aus gesintertem Metall bereitgestellt wird und in der Stufe (e) der in seinem Druck erniedrigte Erdgasstrom auch durch dieses Filter hindurchströmt.

4. Vorrichtung zum Messen des Niederschlags von kohlen wasserstoffhaltigen Feststoffen aus einem Erdgasstrom unter ausgewählten Temperatur- und Druckbedingungen, gekennzeichnet durch

a) eine mit einem Ventil versehene Probenentnahmeleitung (24) zum Abnehmen eines Probenstroms aus einem Erd gasförderbohrloch;
b) ein Drucksteuerventil in der Probenentnahmeleitung (24) zum Erniedrigen des Drucks des entnommenen Erdgasstroms auf einen vorgewählten Druck;
c) Wärmeführungsmittel (30) zum Steuern der Temperatur der mit einem Ventil versehenen Probenentnahme leitung (24) und des Drucksteuerventils;
d) einen Niederschlagsammelbehälter (70) stromabwärts bezüglich des Drucksteuerventils, die mit der mit einem Ventil versehenen Probenentnahmeleitung (24) im Betrieb verbunden ist;
e) Mittel (65, 82, 80, 84), um den Niederschlagsammel behälter (70) konstant auf einer vorgewählten Temperatur zu halten;
f) eine Metalloberfläche innerhalb des Niederschlag sammelbehälters (70) zum Sammeln des kohlenwasser stoffhaltigen Niederschlags aus dem druckreduzierten Erdgasstrom; und
g) einen Differenzdruckanzeiger (90), der mit dem Niederschlagsammelbehälter (70) parallel geschaltet ist.