EA045159B1 - METHOD FOR CHECKING THE INTEGRITY OF THE STRUCTURE SEPARATING THE CHAMBER FROM THE ADJACENT ENVIRONMENT AND THE CORRESPONDING DEVICE - Google Patents
METHOD FOR CHECKING THE INTEGRITY OF THE STRUCTURE SEPARATING THE CHAMBER FROM THE ADJACENT ENVIRONMENT AND THE CORRESPONDING DEVICE Download PDFInfo
- Publication number
- EA045159B1 EA045159B1 EA202092297 EA045159B1 EA 045159 B1 EA045159 B1 EA 045159B1 EA 202092297 EA202092297 EA 202092297 EA 045159 B1 EA045159 B1 EA 045159B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- chamber
- gas
- pressure
- flow
- fluid
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 49
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 55
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 16
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 14
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 14
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 9
- 230000021615 conjugation Effects 0.000 claims 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 49
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 30
- 230000004044 response Effects 0.000 description 12
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 7
- 230000000740 bleeding effect Effects 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 5
- 230000004941 influx Effects 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000011016 integrity testing Methods 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 238000013024 troubleshooting Methods 0.000 description 1
Description
Область техники, к которой относится изобретениеField of technology to which the invention relates
Настоящее изобретение относится к области контроля целостности, и, в частности, оно относится к способу контроля целостности конструкции, которая отделяет камеру от смежной среды, и к соответствующему устройству. В некоторых вариантах осуществления такая конструкция проверяется на то, в какой степени она может выдерживать утечку текучей среды из окружающей среды в камеру.The present invention relates to the field of integrity monitoring, and in particular, it relates to a method for monitoring the integrity of a structure that separates a chamber from an adjacent environment, and to a corresponding device. In some embodiments, such a structure is tested to determine the extent to which it can withstand fluid leakage from the environment into the chamber.
Сведения о предшествующем уровне техникиInformation about the prior art
В различных ситуациях может быть важно проверить, что конструкция имеет необходимую целостность для ее предполагаемого назначения, например, до того, как она будет введена в состояние нормальной эксплуатации или в рамках регулярного рабочего тестирования или устранения неполадок. Одним из таких примеров может быть конструкция ствола скважины, такая как часть трубы в стволе скважины, которая может быть предназначена для отделения смежной среды на одной стороне трубы от области внутри трубы.In various situations it may be important to verify that a structure has the necessary integrity for its intended purpose, for example before it is put into normal use or as part of regular operational testing or troubleshooting. One such example would be a wellbore structure, such as a portion of pipe in the wellbore, which may be designed to separate adjacent fluid on one side of the pipe from an area within the pipe.
Конструкцией в контексте настоящей заявки, как правило, может быть то, что в нефтедобывающей промышленности обычно называют барьером скважины - оболочкой из одного или более элементов барьера скважины, отделяющей камеру в скважине от одной или более смежных сред. Элемент барьера скважины может быть определен как составная часть скважины, выполненная для предотвращения непреднамеренного перетекания текучих сред, например, из смежного пласта, затрубного пространства или камеры в эксплуатационной трубе, например, в другой пласт, другую камеру или поверхность.The structure, as used herein, may generally be what is commonly referred to in the oil industry as a well barrier—a shell of one or more well barrier elements separating a chamber in a well from one or more adjacent environments. A well barrier element can be defined as a component of a well constructed to prevent the inadvertent flow of fluids, for example, from an adjacent formation, annulus, or chamber in a production pipe, to, for example, another formation, another chamber, or surface.
Текучая среда в контексте настоящей заявки может включать как жидкость, так и газ.Fluid in the context of this application may include both liquid and gas.
Чтобы убедиться в том, что конструкция является подходящей и обеспечивает достаточную изоляцию от смежной среды, может потребоваться провести испытание. В разведке и добыче нефти и газа, как известно, проводят так называемое испытание на давление притока конструкции, чтобы определить, есть ли в части конструкции утечка текучей среды, причем эта часть обычно называется барьерным элементом. Такие испытания позволяют определять, есть ли протечка в конструкции под воздействием перепада давления, и в результате испытания можно сделать вывод о том, обладает ли конструкция достаточной целостностью.Testing may be necessary to ensure that the design is suitable and provides sufficient isolation from the adjacent environment. In oil and gas exploration and production, it is known to conduct a so-called structure influx pressure test to determine whether a portion of the structure is leaking fluid, which portion is commonly referred to as a barrier element. These tests determine whether a structure is leaking due to differential pressure, and the test can determine whether the structure has sufficient integrity.
Первый тип испытания на давление притока, известный из предыдущего уровня техники, может быть назван испытанием на измерение утечки посредством анализа нарастания давления. График на фиг. 4 показывает, как выполняется первый тип испытания на давление притока, иллюстрируя упрощенный пример того, как давление в камере обычно может изменяться с течением времени в период такого испытания и на какой стадии выполняется измерение:The first type of inflow pressure test known from the prior art can be called a leak measurement test by pressure rise analysis. The graph in Fig. Figure 4 shows how the first type of inflow pressure test is performed, illustrating a simplified example of how the chamber pressure may typically change over time during such a test and at what stage the measurement is made:
Камера имеет начальное давление, которое снижается в течение значительного периода времени посредством стравливания давления (период стравливания давления) посредством обеспечения протекания текучей среды через открытый стравливающий клапан для создания перепада давления в камере по сравнению с окружающей средой. Окружающая среда может быть, например, кольцевым пространством, пластом, нижним участком трубы и т.д.The chamber has an initial pressure that is reduced over a significant period of time by bleed-off (bleed-off period) by allowing fluid to flow through an open bleed-off valve to create a pressure differential in the chamber relative to the surrounding environment. The environment may be, for example, an annulus, a formation, a bottom section of a pipe, etc.
Затем камеру закрывают посредством закрытия стравливающего клапана. Если в период, когда камера закрыта, присутствует утечка из конструкции, как правило, с течением времени давление в камере увеличивается (в период наращивания). Давление в камере контролируют для регистрации увеличения давления в течение определенного периода времени и скорости утечки на основе расчета, содержащего деление изменения давления на период времени (AP/At).The chamber is then closed by closing the release valve. If there is a leak from the structure during the period when the chamber is closed, as a rule, the pressure in the chamber increases over time (during the build-up period). The pressure in the chamber is monitored to record the increase in pressure over a period of time and the leak rate based on a calculation involving the change in pressure divided by the period of time (AP/At).
Первый тип испытания на давление притока неэффективен, так как он требует значительного снижения давления в камере с последующим периодом контроля давления, за которым следует период повышения давления, прежде чем может начаться нормальная работа. Поскольку испытываемая камера может быть очень большой, периоды снижения давления и повышения давления могут быть очень длительными. В некоторых случаях период стравливания может длиться более 24 ч.The first type of inflow pressure test is ineffective because it requires a significant reduction in chamber pressure followed by a period of pressure control followed by a period of pressure increase before normal operation can begin. Since the chamber being tested can be very large, the periods of pressure reduction and pressure buildup can be very long. In some cases, the bleeding period can last more than 24 hours.
Этот вид испытания на приток дополнительно раскрыт в публикации SPE 117961 под названием Проектирование и изготовление низкоскоростной измерительной установки для измерения скорости внутренней утечки кольцевого пространства под давлением для определения состояния целостности скважины, опубликованной обществом инженеров-нефтяников в 2008 году.This type of flow test is further disclosed in SPE 117961 entitled Design and Fabrication of a Low Velocity Meter for Measuring Pressurized Internal Annulus Leakage Rate to Determine Well Integrity Condition, published by the Society of Petroleum Engineers in 2008.
Второй тип испытания на давление притока может быть известен как оценка скорости утечки посредством способа прямого измерения утечки. График на фиг. 5 показывает, как выполняется второй тип испытания давления притока, иллюстрируя то, как давление в камере обычно может изменяться с течением времени в период такого испытания, и то, на какой стадии выполняется измерение.The second type of inflow pressure test may be known as leak rate estimation through a direct leak measurement method. The graph in Fig. 5 shows how the second type of inflow pressure test is performed, illustrating how the chamber pressure can typically change over time during such a test and at what stage the measurement is made.
Как и в первом типе испытания на давление притока, стравливающий клапан открывают для стравливания давления в камере в течение периода стравливания. Однако во втором типе испытания на давление притока период стравливания короче, и поддерживается постоянный перепад давления по всей конструкции, между камерой и смежной средой (средами) в течение последующего периода времени. В течение этого периода постоянного перепада давления путь для потока остается открытым, что обеспечивает протекание текучей среды из камеры через расходомер. Поскольку перепад давления поддерживается постоянным, протекающая через расходомер текучая среда обеспечивает информацию о скорости потока текучей среды в камеру при утечке. При определенных условиях скорость потока через расходомерAs in the first type of inflow pressure test, the bleed valve is opened to bleed chamber pressure during the bleed period. However, in the second type of inflow pressure test, the release period is shorter and a constant pressure differential is maintained throughout the structure, between the chamber and the adjacent media(s) for a subsequent period of time. During this period of constant differential pressure, the flow path remains open, allowing fluid to flow from the chamber through the flow meter. Because the pressure drop is maintained constant, the fluid flowing through the flow meter provides information about the rate of fluid flow into the chamber when leaking. Under certain conditions, the flow rate through the flow meter
- 1 045159 равна скорости потока в камеру при утечке или по меньшей мере приближается к ней.- 1 045159 is equal to the flow rate into the chamber during a leak, or at least approaches it.
Это испытание может быть предпочтительнее при определенных условиях по сравнению с первым типом, поскольку период стравливания и последующий период повышения давления, как правило, могут быть короче. Однако, несмотря на то, что эти периоды короче, они все же требуют значительного количества времени. Этот способ может быть сложен в использовании в стволах скважины, где текучая среда в камере/в потоке содержит многофазную смесь газа и жидкости.This test may be preferable under certain conditions to the first type, since the bleeding period and subsequent pressurization period can generally be shorter. However, even though these periods are shorter, they still require a significant amount of time. This method can be difficult to use in wellbores where the fluid in the chamber/stream contains a multiphase mixture of gas and liquid.
Второй тип испытания описан в заявке WO 2010151144 А1.The second type of test is described in WO 2010151144 A1.
Оба вышеупомянутых вида испытаний могут иметь недостаток, заключающийся в необходимости значительного снижения давления в камере до получения результатов для определения состояния конструкции. Снижение давления в камере может быть нежелательно длительным, особенно при большом объеме камеры и объема присутствующего в ней газа.Both of the above types of tests may have the disadvantage of requiring a significant reduction in chamber pressure before obtaining results to determine the condition of the structure. The pressure reduction in the chamber may be undesirably prolonged, especially if the volume of the chamber and the volume of gas present in it are large.
Целью изобретения является устранение или уменьшение значимости по меньшей мере одного из недостатков предыдущего уровня техники.The purpose of the invention is to eliminate or reduce the significance of at least one of the disadvantages of the prior art.
Сущность изобретенияThe essence of the invention
В соответствии с первым аспектом изобретения предложен способ проверки целостности конструкции, отделяющей камеру от смежной среды, при этом способ включает этапы:In accordance with the first aspect of the invention, a method is provided for testing the integrity of a structure separating a chamber from an adjacent environment, the method comprising the steps of:
a) выпуск газа из камеры с потоком через проточную линию, увеличивающий перепад давления между камерой и смежной средой;a) releasing gas from the chamber with flow through the flow line, increasing the pressure difference between the chamber and the adjacent medium;
b) использование по меньшей мере одного датчика для получения по меньшей мере одного параметра, связанного с потоком или состоянием газа в проточной линии;b) using at least one sensor to obtain at least one parameter associated with the flow or state of the gas in the flow line;
c) определение того, поступила ли на этапе а) текучая среда в камеру, и/или определение скорости поступления текучей среды в камеру на этапе а) с использованием полученного параметра, причем определение основано на количестве выпущенного из камеры газа.c) determining whether in step a) fluid has entered the chamber, and/or determining the rate of entry of fluid into the chamber in step a) using the obtained parameter, the determination being based on the amount of gas released from the chamber.
Способ может быть способом проведения испытания на давление притока.The method may be a method of conducting an inflow pressure test.
Конструкция может быть, например, барьером скважины, содержащим один или более элементов барьера скважины. Способ проверки целостности конструкции может быть способом проверки целостности конкретного элемента барьера скважины или барьера скважины. Смежной средой может быть, например, пласт, затрубное пространство, нижняя часть эксплуатационной трубы и т.д.The structure may be, for example, a well barrier comprising one or more well barrier elements. The method for verifying the integrity of the structure may be a method for verifying the integrity of a particular well barrier element or well barrier. The adjacent medium can be, for example, a formation, annular space, the lower part of a production pipe, etc.
На этапе с) определение может быть выполнено во время этапа а) или после него, например, посредством анализа полученных данных.In step c), the determination can be made during step a) or after it, for example by analyzing the data obtained.
Как правило, период выпуска газа из камеры в потоке может называться периодом стравливания.Typically, the period of release of gas from the chamber in the flow can be called the bleeding period.
Способ может быть способом проверки целостности конструкции, отделяющей камеру от смежной среды, причем способ включает этапы:The method may be a method for testing the integrity of a structure separating the chamber from an adjacent environment, the method comprising the steps of:
a) выпуск газа из камеры через проточную линию, увеличивающий перепад давления между камерой и смежной средой, в течение периода стравливания;a) releasing gas from the chamber through a flow line, increasing the pressure difference between the chamber and the adjacent medium, during the bleeding period;
b) использование по меньшей мере одного датчика для получения по меньшей мере одного параметра, связанного с потоком или состоянием газа в проточной линии в течение периода стравливания;b) using at least one sensor to obtain at least one parameter associated with the flow or state of gas in the flow line during the bleed period;
c) определение того, поступила ли в течение периода стравливания текучая среда в камеру, и/или определение скорости поступления текучей среды в камеру в течение периода стравливания с использованием полученного параметра, причем определение основано на количестве выпущенного из камеры газа.c) determining whether fluid has entered the chamber during the bleed period, and/or determining the rate at which fluid enters the chamber during the bleed period using the resulting parameter, the determination being based on the amount of gas released from the chamber.
Способ может иметь преимущества по сравнению с предыдущим уровнем техники, поскольку данные, используемые для определения того, поступила ли текучая среда в камеру, и/или для определения скорости поступления жидкости в камеру, могут быть получены и/или такие определения могут быть сделаны в течение периода стравливания. Как только получено и/или определено достаточное количество информации, стравливание может быть остановлено и могут быть предприняты действия для возвращения к нормальной работе, например, восстановление давления в камере для возобновления добычи. Таким образом, изобретение обеспечивает более эффективный способ проведения испытания на давление притока по сравнению с известным уровнем техники.The method may have advantages over the prior art in that data used to determine whether fluid has entered the chamber and/or to determine the rate at which fluid enters the chamber can be obtained and/or such determinations can be made within bleeding period. Once sufficient information is obtained and/or determined, bleeding can be stopped and actions can be taken to return to normal operation, such as restoring chamber pressure to resume production. Thus, the invention provides a more efficient method of performing an inflow pressure test compared to the prior art.
График, показанный на фиг. 6, иллюстрирует, как в соответствии с первым аспектом изобретения может изменяться давление в камере во время испытания и после него, и когда во время испытания получают параметры, используемые в определениях: как видно на иллюстрации и как обсуждалось ранее, параметры получают в течение периода стравливания давления, и испытание, таким образом, может быть завершено за значительно более короткое время по сравнению со временем, необходимым для проведения испытаний на давление притока, известных из предыдущего уровня техники.The graph shown in FIG. 6 illustrates how, in accordance with the first aspect of the invention, the pressure in the chamber can be varied during and after the test, and when the parameters used in the definitions are obtained during the test: as seen in the illustration and as discussed previously, the parameters are obtained during the bleed period pressure, and the test can thus be completed in a significantly shorter time than the time required for inflow pressure tests known in the prior art.
Для регулирования давления в камере может быть использовать клапан. Обычно клапан закрывают заранее на подготовительном этапе и открывают для обеспечения вытекания газа из камеры в начале испытания. На подготовительном этапе могут быть определены начальные параметры, используемые для последующих расчетов для определения состояния конструкции. По меньшей мере один из этапов способа может быть выполнен во время снижения давления текучей среды в камере. Многие и/или все этапы способа могут быть выполнены во время снижения давления в камере.A valve can be used to regulate the pressure in the chamber. Typically the valve is closed in advance during the preparation phase and opened to allow gas to flow out of the chamber at the start of the test. At the preparatory stage, initial parameters can be determined that are used for subsequent calculations to determine the state of the structure. At least one of the method steps may be performed while the fluid pressure in the chamber is reduced. Many and/or all steps of the method can be performed while reducing the pressure in the chamber.
Определение на этапе с) может содержать оценку количества, например массы газа, выпущенного из камеры.The determination in step c) may include an estimate of the quantity, eg mass, of gas released from the chamber.
- 2 045159- 2 045159
Кроме того, определение на этапе с) может быть основано на количестве газа, остающегося в камере после того, как некоторое количество газа выпущено из камеры с потоком.Additionally, the determination in step c) may be based on the amount of gas remaining in the chamber after some gas has been released from the flow chamber.
Параметром может быть давление газа в потоке. Этот параметр может быть получен посредством датчика давления, расположенного с возможностью сообщения по текучей среде с проточной линией.The parameter can be the gas pressure in the flow. This parameter can be obtained by means of a pressure sensor located in fluid communication with the flow line.
Параметром может быть скорость потока через проточную линию. Этот параметр может быть получен посредством датчика скорости потока, расположенного с возможностью сообщения по текучей среде с проточной линией.The parameter may be the flow rate through the flow line. This parameter can be obtained by means of a flow velocity sensor located in fluid communication with the flow line.
Параметром может быть температура газа. Этот параметр может быть получен посредством датчика температуры, расположенного с возможностью сообщения по текучей среде с проточной линией.The parameter can be gas temperature. This parameter can be obtained by means of a temperature sensor located in fluid communication with the flow line.
Параметром может быть плотность газа. Этот параметр может быть получен посредством датчика плотности газа, расположенного с возможностью сообщения по текучей среде с проточной линией.The parameter can be gas density. This parameter can be obtained by means of a gas density sensor located in fluid communication with the flow line.
Параметр может быть другим параметром, предоставляющим релевантную информацию о текучей среде, полученную подходящим способом для получения указанного параметра.The parameter may be another parameter providing relevant information about the fluid obtained in a suitable manner to obtain said parameter.
Может быть получено множество параметров. Множество параметров может содержать один или более из следующих параметров: давление газа, скорость потока, температуру, состав газа и/или любой другой параметр, который может быть использован для определения поступления текучей среды в камеру и/или для определения скорости поступления текучей среды в камеру.Many parameters can be obtained. The plurality of parameters may comprise one or more of the following parameters: gas pressure, flow rate, temperature, gas composition, and/or any other parameter that can be used to determine the entry of fluid into the chamber and/or to determine the rate of entry of fluid into the chamber .
Конструкция может быть, например, частью трубы ствола скважины. Смежная среда может быть затрубным пространством, центральной трубой, пластом или другой средой. В противном случае конструкция может быть, например, по меньшей мере частью трубопровода или по меньшей мере частью сосуда для текучей среды, такого как резервуар.The structure may be, for example, part of a wellbore pipe. The adjacent medium may be an annulus, core pipe, formation, or other medium. Alternatively, the structure may be, for example, at least part of a conduit or at least part of a fluid vessel, such as a reservoir.
Начальная масса газа в камере, mi, может быть рассчитана по следующей формуле:The initial mass of gas in the chamber, mi, can be calculated using the following formula:
где mi = начальная масса газа в камере;where m i = initial mass of gas in the chamber;
Pi = начальное давление в камере;Pi = initial chamber pressure;
Vi = начальный объем газа в камере;V i = initial volume of gas in the chamber;
MW = молекулярная масса газа в камере;MW = molecular weight of the gas in the chamber;
Zi = начальная сжимаемость газа в камере;Z i = initial gas compressibility in the chamber;
R = постоянная Ренкина; иR = Rankine constant; And
Ti = начальная температура газа в камере.Ti = initial gas temperature in the chamber.
Текущая масса газа в камере может быть рассчитана по следующей формуле:The current mass of gas in the chamber can be calculated using the following formula:
рг * vr * MW тг = ------Zc * R * Тс где mc = текущая масса газа в камере;r g * v r * MW t g = ------Z c * R * T c where m c = current mass of gas in the chamber;
Рс = текущее давление в камере;P c = current pressure in the chamber;
Vc = текущий объем газа в камере;V c = current volume of gas in the chamber;
MW = молекулярная масса газа;MW = molecular weight of gas;
Zc = текущая сжимаемость газа в камере;Z c = current gas compressibility in the chamber;
R = постоянная Ренкина; иR = Rankine constant; And
Тс= текущая температура газа в камере.T c = current gas temperature in the chamber.
Масса газа, вытекшего через барьер, может быть рассчитана по следующей формуле: mi = тс — mt + тр где ml = масса газа, протекшего в камеру;The mass of gas flowing through the barrier can be calculated using the following formula: m i = m c - mt + m p where ml = mass of gas flowing into the chamber;
mc = текущая масса газа в камере;m c = current mass of gas in the chamber;
mi = начальная масса газа в камере; и mp= масса добытого газа.mi = initial mass of gas in the chamber; and mp= mass of gas produced.
Этап получения параметра или параметров может быть выполнен множество раз. Упомянутое множество раз может быть распределено во времени.The step of obtaining a parameter or parameters may be performed multiple times. Said plurality of times may be distributed over time.
Вышеупомянутые вычисления могут быть повторены для каждого из множества раз, когда определяется параметр или параметры. Определяя параметры и производя расчеты множество раз в течение временного интервала, можно осуществить динамическое измерение утечки и/или можно увидеть, изменяется ли скорость утечки при изменении перепада давления.The above calculations may be repeated for each of the multiple times the parameter or parameters are determined. By defining parameters and performing calculations many times over a time interval, a dynamic leak measurement can be made and/or it can be seen whether the leak rate changes as the pressure drop changes.
Реакция давления для теоретической ситуации нулевой утечки может быть рассчитана по следующей формуле:The pressure response for a theoretical situation of zero leakage can be calculated using the following formula:
_ [mi-mp]*Zc*R*Tc _ [mi-m p ]*Z c *R*T c
17/ -VC*MW17/ -V C *MW
- 3 045159 где- 3 045159 where
Pzl = реакция давления при нулевой утечке через барьер.P zl = pressure response at zero barrier leakage.
Теоретическая реакция давления, Pzl, может быть использована для сравнения с реакцией давления, определяемой по определенным параметрам. Значение, определенное в результате сравнения, может быть использовано для установления и/или расчета наличия утечки в камеру и, если она есть, для количественной оценки утечки.The theoretical pressure response, Pzl , can be used for comparison with the pressure response determined by certain parameters. The value determined from the comparison can be used to determine and/or calculate the presence of a leak into the chamber and, if present, to quantify the leak.
Текучая среда в камере может содержать газ и жидкость. Количество жидкости в камере может быть определено. Для определения количества жидкости в камере может быть использован акустический измерительный прибор. Акустический измерительный прибор может быть использован для определения газожидкостного контакта в камере. Газожидкостный контакт в камере определяет высоту столба жидкости в камере и, таким образом, может использоваться в качестве параметра для определения объема жидкости в камере.The fluid in the chamber may contain gas and liquid. The amount of liquid in the chamber can be determined. An acoustic meter can be used to determine the amount of liquid in the chamber. An acoustic meter can be used to determine gas-liquid contact in a chamber. The gas-liquid contact in the chamber determines the height of the liquid column in the chamber and thus can be used as a parameter to determine the volume of liquid in the chamber.
Информация, полученная в результате определения количества жидкости в камере, может быть использована для определения количества газа в камере и/или для определения количества газа и/или жидкости, которые попали в камеру в результате утечки в барьере конструкции с внешней стороны конструкции в камеру. Зная общий объем камеры, а также высоту и объем столба жидкости в камере, можно определить оставшийся объем, занимаемый газом.The information obtained from determining the amount of liquid in the chamber can be used to determine the amount of gas in the chamber and/or to determine the amount of gas and/or liquid that has entered the chamber as a result of a leak in the barrier structure from the outside of the structure into the chamber. Knowing the total volume of the chamber, as well as the height and volume of the liquid column in the chamber, it is possible to determine the remaining volume occupied by the gas.
Этап определения количества жидкости в камере может быть выполнен множество раз за определенный промежуток времени. Термин множество раз может включать по меньшей мере один раз до выпуска газа из камеры с потоком, и/или по меньшей мере один раз во время выпуска газа из камеры с потоком, и/или по меньшей мере один раз после выпуска газа из камеры с потоком. Определение количества жидкости множество раз в течение временного интервала может быть важным для определения того, изменяется ли количество жидкости в камере с течением времени, например, для определения того, был ли в течение этого временного интервала приток жидкости в камеру.The step of determining the amount of liquid in the chamber can be performed multiple times over a certain period of time. The term multiple times may include at least once before gas is released from the flow chamber, and/or at least once during gas release from the flow chamber, and/or at least once after gas is released from the flow chamber. . Determining the amount of liquid multiple times during a time interval may be important to determine whether the amount of liquid in the chamber changes over time, for example, to determine whether there was an influx of liquid into the chamber during that time interval.
Объем газа в камере и/или жидкости в камере может быть известен. Если один из объемов неизвестен, то в некоторых случаях для достаточно точного анализа может быть достаточно приблизительного объема, основанного на предположениях. Если аппроксимации, основанной на предположениях, недостаточно, например, если неизвестные факторы делают предполагаемую аппроксимацию неточной, объем газа, жидкости и/или камеры может быть определен с использованием способа и устройства акустического определения указанного объема или объемов и/или с использованием альтернативного подходящего способа и устройства.The volume of gas in the chamber and/or liquid in the chamber may be known. If one of the volumes is unknown, then in some cases an approximate volume based on assumptions may be sufficient for a reasonably accurate analysis. If an approximation based on assumptions is not sufficient, for example, if unknown factors make the estimated approximation inaccurate, the volume of the gas, liquid and/or chamber can be determined using a method and apparatus for acoustically determining said volume or volumes and/or using an alternative suitable method and devices.
В соответствии со вторым аспектом изобретения предложено устройство для проверки целостности конструкции, отделяющей камеру от смежной среды, причем устройство содержит:According to a second aspect of the invention, there is provided a device for testing the integrity of a structure separating a chamber from an adjacent environment, the device comprising:
по меньшей мере одну секцию проточной линии для потока, содержащего газ из камеры;at least one flow line section for a stream containing gas from the chamber;
по меньшей мере один датчик для получения по меньшей мере одного параметра, связанного с потоком или состоянием газа в потоке; и по меньшей мере один определитель, выполненный с возможностью использования полученного параметра для определения того, поступила ли текучая среда в камеру и/или определения скорости потока текучей среды в камеру, причем текучая среда поступает в камеру после выпуска газа из камеры с потоком, причем определение основано на количестве газа, выпущенного из камеры.at least one sensor for obtaining at least one parameter associated with the flow or state of the gas in the flow; and at least one determinant configured to use the obtained parameter to determine whether fluid has entered the chamber and/or determine the flow rate of the fluid into the chamber, wherein the fluid enters the chamber after releasing gas from the flow chamber, wherein determining based on the amount of gas released from the chamber.
Устройство может быть устройством для выполнения способа в соответствии с первым аспектом изобретения. Устройство имеет преимущества по сравнению с известными устройствами, поскольку оно может быть использовано для проверки целостности конструкции, содержащей камеру, например, камеру ствола скважины, во время снижения давления в камере и, таким образом, позволяет получать результаты за значительно меньшее время по сравнению с известными устройствами для проверки целостности конструкции, содержащей камеру, например, устройствами для проведения известных испытаний на давление притока. Устройство позволяет проводить проверку целостности в режиме реального времени.The device may be a device for performing a method in accordance with the first aspect of the invention. The device has advantages over prior art devices in that it can be used to test the integrity of a structure containing a chamber, such as a wellbore chamber, while the chamber is depressurized and thus provides results in significantly less time than known devices. devices for testing the integrity of the structure containing the chamber, for example, devices for performing known inflow pressure tests. The device allows for integrity checking in real time.
Устройство может содержать датчик давления и/или расходомер. Определитель может содержать компьютерное устройство для выполнения вычислений с целью определения того, поступила ли текучая среда в камеру, и/или определения скорости поступления текучей среды в камеру.The device may include a pressure sensor and/or a flow meter. The determinant may include a computer device for performing calculations to determine whether fluid has entered the chamber and/or determining the rate at which fluid enters the chamber.
Устройство может содержать конструкцию. Датчик давления и расходомер могут сообщаться по текучей среде с камерой.The device may comprise a structure. The pressure sensor and flow meter may be in fluid communication with the chamber.
Устройство может дополнительно содержать датчик температуры для определения температуры и акустическое измерительное устройство для определения газожидкостного контакта.The device may further comprise a temperature sensor for determining temperature and an acoustic measuring device for determining gas-liquid contact.
Устройство может дополнительно содержать компьютерное устройство.The device may further comprise a computing device.
Конструкция может содержать часть трубы ствола скважины.The structure may include a portion of the wellbore pipe.
В соответствии с третьим аспектом изобретения предложена компьютерная программа для использования при выполнении способа в соответствии с первым аспектом изобретения. Компьютерная программа может быть выполнена с возможностью определения того, поступила ли текучая среда в камеру и/или определения скорости потока текучей среды, поступающей в камеру, причем текучая среда поступает в камеру после выпуска газа из камеры с потоком. Определение может быть основано на количестве выпущенного из камеры газа.In accordance with a third aspect of the invention, there is provided a computer program for use in performing a method in accordance with the first aspect of the invention. The computer program may be configured to determine whether fluid has entered the chamber and/or determine the flow rate of the fluid entering the chamber, wherein the fluid enters the chamber after gas has been released from the flow chamber. The determination may be based on the amount of gas released from the chamber.
- 4 045159- 4 045159
Компьютерная программа может содержать машиночитаемые инструкции для выполнения такого определения.The computer program may contain machine-readable instructions for making such determination.
Компьютерная программа может быть дополнительно выполнена с возможностью использования по меньшей мере одного полученного параметра, связанного с потоком или состоянием газа в потоке.The computer program may be further configured to use at least one acquired parameter associated with the flow or state of the gas in the flow.
В соответствии с четвертым аспектом изобретения предложено компьютерное устройство для использования при выполнении способа в соответствии с первым аспектом изобретения. Компьютерное устройство может содержать по меньшей мере один процессор. Процессор может быть выполнен с возможностью выполнения компьютерной программы в соответствии с третьим аспектом изобретения.In accordance with a fourth aspect of the invention, there is provided a computer device for use in performing a method in accordance with the first aspect of the invention. The computer device may include at least one processor. The processor may be configured to execute a computer program in accordance with a third aspect of the invention.
В соответствии с пятым аспектом изобретения предложен носитель данных, содержащий компьютерную программу в соответствии с третьим аспектом изобретения.According to a fifth aspect of the invention, there is provided a storage medium containing a computer program in accordance with the third aspect of the invention.
Перечень фигурList of figures
Далее исключительно в качестве примера описаны варианты осуществления изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:Embodiments of the invention are described below, by way of example only, with reference to the accompanying drawings, in which:
на фиг. 1 показано схематическое изображение устройства для проверки целостности конструкции в соответствии с вариантом осуществления изобретения;in fig. 1 is a schematic illustration of a structural integrity testing apparatus in accordance with an embodiment of the invention;
на фиг. 2 показано схематическое изображение устройства для проверки целостности конструкции в соответствии с другим вариантом осуществления;in fig. 2 is a schematic illustration of a structural integrity testing apparatus in accordance with another embodiment;
на фиг. 3 показан график, иллюстрирующий результаты использования устройства на фиг. 1 или 2, содержащий рассчитанную теоретическую реакцию давления при нулевой утечке, определенную реакцию давления в результате испытаний на герметичность, массовую скорость утечки и объемную скорость утечки;in fig. 3 is a graph illustrating the results of using the device of FIG. 1 or 2, containing the calculated theoretical pressure response at zero leakage, the determined pressure response from leak testing, the mass leakage rate and the volumetric leakage rate;
на фиг. 4 представлен график, показывающий, как выполняется первый тип испытания на давление притока в известном уровне техники, иллюстрируя упрощенный пример того, как давление в камере обычно может изменяться во времени при таких испытаниях и на какой стадии выполняют измерения;in fig. 4 is a graph showing how the first type of inflow pressure test is performed in the prior art, illustrating a simplified example of how chamber pressure may typically vary over time in such tests and at what stage the measurements are taken;
на фиг. 5 представлен график, показывающий, как выполняется второй тип испытаний на давление притока в известном уровне техники, иллюстрируя, как давление в камере обычно может изменяться во времени при таких испытаниях и на какой стадии выполняют измерения; и на фиг. 6 представлен график, показывающий, как может изменяться давление в камере во время и после испытаний в соответствии с первым аспектом изобретения, и когда в ходе испытания получают параметры, используемые при упомянутых определениях.in fig. 5 is a graph showing how the second type of inflow pressure test is performed in the prior art, illustrating how chamber pressure can typically vary over time during such tests and at what stage the measurements are made; and in fig. 6 is a graph showing how the chamber pressure may change during and after testing in accordance with the first aspect of the invention, and when the testing produces the parameters used in the above determinations.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретенияInformation confirming the possibility of implementing the invention
На фиг. 1 показано устройство 1 для проверки целостности конструкции 2. В частности, устройство 1 используется для определения наличия утечки через часть конструкции 2, а также для определения количества текучей среды, протекающей через часть конструкции 2 за единицу времени.In fig. 1 shows a device 1 for testing the integrity of a structure 2. In particular, the device 1 is used to determine the presence of a leak through a part of a structure 2, as well as to determine the amount of fluid flowing through a part of a structure 2 per unit of time.
Конструкция 2 образует камеру 22, которая в данном варианте осуществления является первой частью 22 ствола 21 нефтяной скважины. Конструкция 2 содержит барьер 23 для отделения камеры 22 от смежной среды, в данном варианте осуществления второй части 24 ствола 21 скважины. Камера 22 содержит текучую среду, содержащую газ. Устройство 1 используется для определения наличия утечки, связанной с барьером 23.The structure 2 forms a chamber 22, which in this embodiment is the first part 22 of the oil wellbore 21. Structure 2 includes a barrier 23 for separating chamber 22 from the adjacent environment, in this embodiment, the second part 24 of the wellbore 21. Chamber 22 contains a fluid containing gas. Device 1 is used to determine the presence of a leak associated with barrier 23.
Труба 25 образует путь потока газа из камеры 22 к приемной стороне (не показана) для приема газа. Между камерой 22 и приемной стороной имеется перепад давления. Давление в камере 22 выше, чем давление в приемной стороне, так что поток газа через трубу 25 может быть направлен из камеры 22 к приемной стороне.The pipe 25 defines a gas flow path from the chamber 22 to a receiving side (not shown) for receiving gas. There is a pressure difference between chamber 22 and the receiving side. The pressure in the chamber 22 is higher than the pressure in the receiving side, so that the gas flow through the pipe 25 can be directed from the chamber 22 to the receiving side.
Приемная сторона содержит, например, закрытую дренажную систему, резервуар, систему сжигания, технологическую установку или другой приемник низкого давления.The receiving side contains, for example, a closed drainage system, a reservoir, a combustion system, a process plant, or other low pressure receiver.
Устройство 1 содержит размещенный в трубе 25 клапан 13 для перекрытия или открытия пути потока. Кроме того, устройство содержит расположенные в трубе 25 датчик 11 давления для определения давления текучей среды в камере 22 и расходомер 12 для определения скорости потока газа из камеры 22.The device 1 includes a valve 13 located in the pipe 25 for closing or opening the flow path. In addition, the device contains a pressure sensor 11 located in the pipe 25 for determining the pressure of the fluid in the chamber 22 and a flow meter 12 for determining the gas flow rate from the chamber 22.
Назначение устройства 1 в этом варианте осуществления состоит главным образом в том, чтобы определять наличие утечки текучей среды из второй части 24 в камеру 22, и определять скорость потока текучей среды из второй части 24 в камеру 22, если есть утечка.The purpose of the device 1 in this embodiment is mainly to detect whether there is leakage of fluid from the second part 24 into the chamber 22, and to determine the flow rate of fluid from the second part 24 into the chamber 22 if there is a leak.
Способ проверки целостности конструкции 2 посредством устройства 1 выполняется следующим образом.The method for checking the integrity of structure 2 by means of device 1 is performed as follows.
Конструкция 2 образует камеру 22, и первоначально клапан 13 закрыт. Таким образом, камера 22 представляет собой замкнутый объем, содержащий газ. Датчик 11 давления определяет начальное давление газа в камере 22.Structure 2 defines chamber 22, and valve 13 is initially closed. Thus, chamber 22 is a closed volume containing gas. Pressure sensor 11 determines the initial gas pressure in chamber 22.
Затем клапан 13 открывают. Газ выпускается из камеры 22 и переносится потоком по трубе 25 к приемной стороне. Во время выпуска газа из камеры 22 и его протекания по трубе 25 от датчика давления 11 на непрерывной основе получают скорость потока газа в потоке и давление.Then valve 13 is opened. Gas is released from chamber 22 and carried by flow through pipe 25 to the receiving side. As gas is released from chamber 22 and flows through pipe 25, gas flow rate and pressure are obtained from pressure sensor 11 on a continuous basis.
Затем, используя измеренные скорость потока и давление, определяют, произошла ли утечка. Если утечка обнаружена, определяют скорость утечки. Такие определения утечки основаны на количестве газа, который покинул камеру 22 в некоторый более поздний момент времени после открытия клапанаUsing the measured flow rate and pressure, it is then determined whether a leak has occurred. If a leak is detected, determine the leak rate. Such leak determinations are based on the amount of gas that has left chamber 22 at some later point in time after the valve has opened.
- 5 045159 и выпуска газа из камеры 22.- 5 045159 and releasing gas from chamber 22.
Определения утечек производятся в этом примере посредством определения массы просочившегося в камеру 22 газа (т.е. количества газа, mi), с применением следующей формулы:Leak determinations are made in this example by determining the mass of gas leaked into chamber 22 (i.e., the amount of gas, mi), using the following formula:
mi = тс— т[+ тр где ml = масса газа, просочившегося в камеру 22; m i = m s - m[+ m p where ml = mass of gas leaked into chamber 22;
mc = текущая масса газа в камере 22 в более поздний момент времени;m c = current mass of gas in chamber 22 at a later point in time;
mi = начальная масса газа в камере 22; и mp = масса добытого газа.mi = initial gas mass in chamber 22; and m p = mass of gas produced.
Все переменные в правой части приведенного выше уравнения определяют и вместе используют для получения требуемой величины (mi), как это объяснено далее.All the variables on the right side of the above equation are determined and used together to obtain the required value (mi), as explained below.
Начальная масса.Initial mass.
Это масса общего количества газа, содержащегося в камере 22 до открытия клапана 13. Начальная масса газа mi может быть определена по следующей формуле:This is the mass of the total amount of gas contained in chamber 22 before the opening of valve 13. The initial mass of gas mi can be determined by the following formula:
Pi * Vi * MW т;Pi * Vi * MW t;
Ζί * R * Τι где mi = начальная масса газа в камере 22;Ζί * R * Τι where mi = initial mass of gas in chamber 22;
Pi = начальное давление в камере 22;Pi = initial pressure in chamber 22;
Vi = начальный объем газа в камере 22;Vi = initial volume of gas in chamber 22;
MW = молекулярная масса газа в камере 22;MW = molecular weight of gas in chamber 22;
Zi = начальная сжимаемость газа в камере 22;Zi = initial gas compressibility in chamber 22;
R = постоянная Ренкина; иR = Rankine constant; And
Ti = начальная температура в камере 22.Ti = initial temperature in chamber 22.
Оператор, как правило, знает объем камеры 22, поскольку это продиктовано физическим исполнением исследуемой конструкции 2. Начальное давление от датчика 11 давления используется для определения начальной массы газа в камере 22. Начальное давление Pi получают от датчика 11 давления. Начальный объем газа в камере 22, молекулярная масса газа в камере 22, и начальная сжимаемость газа в камере 22 также известны оператору, как и начальная температура Ti в камере 22.The operator typically knows the volume of the chamber 22, since this is dictated by the physical design of the structure 2 under study. The initial pressure from the pressure sensor 11 is used to determine the initial mass of gas in the chamber 22. The initial pressure Pi is obtained from the pressure sensor 11. The initial volume of gas in chamber 22, the molecular weight of gas in chamber 22, and the initial compressibility of gas in chamber 22 are also known to the operator, as is the initial temperature Ti in chamber 22.
Если рассмотренные выше переменные не известны, они могут быть определены. Начальная температура Ti может быть определена посредством датчика температуры. Начальный объем газа Vi может быть определен на основе определения или знания общего объема камеры 22 и определения газожидкостного контакта в камере 22 посредством акустического измерительного устройства. Молекулярная масса MW и начальная сжимаемость газа Zi могут быть определены посредством хроматографического газоанализатора. Специалисту в обрасти техники понятно, что для получения переменных, кроме упомянутых, могут быть использованы и другие способы.If the variables discussed above are not known, they can be determined. The initial temperature Ti can be determined by a temperature sensor. The initial gas volume Vi can be determined based on determining or knowing the total volume of the chamber 22 and determining the gas-liquid contact in the chamber 22 by means of an acoustic measuring device. The molecular weight MW and the initial gas compressibility Zi can be determined by means of a chromatographic gas analyzer. One skilled in the art will understand that other methods other than those mentioned may be used to obtain variables.
Как видно, любые измерения, зависящие от условий эксплуатации, такие как, например, измерение температуры, начального давления и количества газа, подаваемого в камеру 22 для подготовки ее к испытанию, производятся на предварительном этапе, перед открытием клапана 13 для выпуска газа из камеры 22 через трубу 25.As can be seen, any measurements depending on operating conditions, such as, for example, measuring temperature, initial pressure and the amount of gas supplied to the chamber 22 to prepare it for testing, are made at a preliminary stage, before opening the valve 13 to release gas from the chamber 22 through pipe 25.
Масса добытого газа.Mass of produced gas.
Когда определены начальная масса газа и начальное давление, клапан 13 открывают и газ вытекает из камеры 22. В результате вытекания газа из камеры 22 давление со временем падает. Газ, который выходит из камеры 22 и протекает через участок трубы 25, называется добытым газом. Массу (т.е. количество) добытого газа можно определить по следующей формуле:When the initial gas mass and initial pressure are determined, valve 13 is opened and gas flows out of chamber 22. As gas flows out of chamber 22, the pressure drops over time. The gas that exits chamber 22 and flows through pipe section 25 is called produced gas. The mass (i.e. quantity) of produced gas can be determined using the following formula:
тр = Qp * др * Δί где mp = масса добытого газа;t p = Q p * d p * Δί where mp = mass of gas produced;
Q = средняя скорость потока газа за определенный период времени;Q = average gas flow rate over a certain period of time;
р = средняя плотность добытого газа за период времени; и p = average density of produced gas over a period of time; And
At = период времени.At = time period.
В течение определенного периода времени скорость потока газа определяют и регистрируют посредством расходомера 12. В других вариантах осуществления вместо расходомера 12 используются другие средства для определения расхода.Over a period of time, the gas flow rate is determined and recorded by flow meter 12. In other embodiments, instead of flow meter 12, other means for determining flow are used.
Давление определяют и регистрируют посредством датчика 11 давления, и определяемое давление используется для определения плотности добытого газа. Вместе с определенной плотностью определенная скорость потока газа используется для определения массы добытого газа, т.е. газа, который переместился из камеры 22 через расходомер 12 за некоторый промежуток времени в определенный момент времени после открытия клапана 13.The pressure is detected and recorded by the pressure sensor 11, and the detected pressure is used to determine the density of the produced gas. Together with a certain density, a certain gas flow rate is used to determine the mass of gas produced, i.e. gas that has moved from chamber 22 through flow meter 12 over a certain period of time at a certain point in time after the opening of valve 13.
- 6 045159- 6 045159
Текущая масса.Current weight.
Текущая масса газа в камере 22 в более поздний момент времени может быть определена аналогично тому, как определяют начальную масса, с текущими, а не начальными значениями переменных в формуле:The current mass of gas in chamber 22 at a later point in time can be determined in a similar way to how the initial mass is determined, with the current rather than the initial values of the variables in the formula:
Рс * Vc * MWP c * V c * MW
Текущие значения переменных могут быть определены посредством ранее упомянутых способов, или в некоторых случаях они могут быть предположены. Например, можно предположить, что температура в камере 22, молекулярный вес, сжимаемость и объем газа остаются практически постоянными в ходе испытания.The current values of the variables can be determined through the previously mentioned methods, or in some cases they can be guessed. For example, it may be assumed that the temperature in chamber 22, molecular weight, compressibility, and volume of the gas remain substantially constant during the test.
Текущая масса газа в камере 22 относится к массе газа в более поздний момент времени после того, как способ инициирован и газ течет или вытек из камеры 22 по трубе 25.The current mass of gas in chamber 22 refers to the mass of gas at a later point in time after the process is initiated and gas flows or has flowed out of chamber 22 through pipe 25.
Давление, непрерывно измеряемое датчиком 11 давления, дает значение давления Рс.The pressure continuously measured by the pressure sensor 11 gives the pressure value P c .
Определение утечки.Leak detection.
Исходя из вышеизложенного, посредством нахождения начальной массы газа в камере 22, массы добытого газа и текущей массы газа в камере 22, легко получить массу mi, и следовательно можно определить, была ли утечка газа в камеру 22, и количественно оценить такую утечку, например, получить скорость потока утечки.Based on the above, by finding the initial mass of gas in chamber 22, the mass of produced gas and the current mass of gas in chamber 22, it is easy to obtain the mass mi, and therefore it is possible to determine whether there has been a gas leak into chamber 22 and quantify such leakage, for example, obtain the leakage flow rate.
Наличие утечки может быть определено следующим образом. Если полученное для массы mi значение - положительное, то есть утечка. Если значение утечки превышает заданное пороговое значение, то можно сделать вывод, что конструкция 2 не обладает достаточной целостностью, то есть она не проходит испытание.The presence of a leak can be determined as follows. If the value obtained for mass mi is positive, then there is a leak. If the leakage value exceeds the specified threshold value, then it can be concluded that structure 2 does not have sufficient integrity, that is, it does not pass the test.
Исходя из определенной массы ml, скорость утечки может быть найдена посредством следующей формулы:Based on a certain mass ml, the leakage rate can be found using the following formula:
__ ΤΠι di * Δί где__ ΤΠι di * Δί where
Qi = средняя скорость утечки газа в камеру 22 за определенный период времени;Qi = average rate of gas leakage into chamber 22 over a certain period of time;
ml = масса газа, просочившегося в камеру 22;ml = mass of gas leaked into chamber 22;
Ъ = средняя плотность газа, просочившегося в камеру 22 за период времени;b = average density of gas leaked into chamber 22 over a period of time;
At = период времени.At = time period.
В некоторых вариантах эти расчеты автоматизированы. Записанные данные и/или параметры с расходомера 12 и датчика 11 давления подают в качестве входных данных в компьютерное устройство 17, и компьютерное устройство использует эти данные для выполнения необходимых определений и/или анализа для определения наличия утечки в камеру 22 и/или количественной оценки скорости утечки, в случае ее наличия.In some embodiments, these calculations are automated. Recorded data and/or parameters from flow meter 12 and pressure sensor 11 are provided as input to computer device 17, and the computer device uses the data to make the necessary determinations and/or analyzes to determine the presence of a leak into chamber 22 and/or quantify the velocity. leaks, if any.
В некоторых вариантах способа может быть достигнуто динамическое измерение утечек. В зависимости от рассматриваемого случая скорость утечки может изменяться при изменении перепада давления между камерой 22 и второй частью 24 по мере вытекания газа из камеры 22 и падения давления в камере 22. Путем многократного и/или непрерывного измерения скорости потока и давления можно определять изменение скорости утечки с течением времени.In some embodiments of the method, dynamic leakage measurement can be achieved. Depending on the case being considered, the leak rate may vary as the pressure difference between chamber 22 and second portion 24 changes as gas flows out of chamber 22 and the pressure in chamber 22 drops. By repeatedly and/or continuously measuring the flow rate and pressure, the change in leak rate can be determined. over time.
Определенное изменение давления можно сравнивать с моделируемым изменением давления для определения характеристики притока в камеру 22 из второй части 24. Смоделированное изменение давления может быть рассчитанным изменением давления при определенной скорости утечки в условиях отсутствия притока. Сравнение определенного изменения давления с моделируемым, в условиях отсутствия притока, может дать четкое представление о том, был ли приток текучей среды в камеру 22 и, кроме того, возможно, скорость утечки в камеру 22.The determined pressure change may be compared with a simulated pressure change to determine the inflow characteristic into the chamber 22 from the second portion 24. The simulated pressure change may be a calculated pressure change at a certain leak rate under no-inflow conditions. Comparing a determined pressure change with a simulated one, under no-flow conditions, can provide a clear indication of whether there has been an influx of fluid into chamber 22 and, in addition, possibly the rate of leakage into chamber 22.
Следует отметить, что для получения данных могут использоваться другие устройства, отличные от тех, что упомянуты в составе устройства, описанного выше со ссылкой на фиг. 1. Определять скорость потока газа из камеры 22 можно и другими способами, кроме использования расходомера 12. Плотность газа может быть определена, например, посредством датчика плотности. Температура может быть определена, например, посредством датчика температуры. Сжимаемость и/или молекулярная масса газа могут быть определены, например, посредством хроматографического газоанализатора. Объем газа и/или жидкости в камере 22, температура, сжимаемость и/или молекулярная масса во многих случаях могут быть легко доступны и известны оператору, например, получены ранее или посредством ранних операций, выполняемых на объекте.It should be noted that devices other than those mentioned in the apparatus described above with reference to FIG. 1 may be used to obtain the data. 1. The gas flow rate from chamber 22 can be determined in other ways than using the flow meter 12. The gas density can be determined, for example, using a density sensor. The temperature can be determined, for example, by means of a temperature sensor. The compressibility and/or molecular weight of the gas can be determined, for example, by means of a chromatographic gas analyzer. The volume of gas and/or liquid in chamber 22, temperature, compressibility and/or molecular weight in many cases may be readily available and known to the operator, for example, obtained previously or through early operations performed on site.
На фиг. 2 показан другой вариант устройства 1, содержащий акустическое измерительное устройство 16 для определения газожидкостного контакта в камере 22 в случае, когда предполагается, что камера 22 содержит не только газ, но и жидкость, и/или что текучая среда притока может содержать жидкость. Тем не менее, описанный выше со ссылкой на фиг. 1 способ может быть использован и в варианте фиг. 2.In fig. 2 shows another embodiment of the device 1 containing an acoustic measuring device 16 for determining the gas-liquid contact in the chamber 22 in the case where it is assumed that the chamber 22 contains not only gas but also liquid, and/or that the inflow fluid may contain liquid. However, described above with reference to FIG. Method 1 can also be used in the embodiment of Fig. 2.
- 7 045159- 7 045159
Посредством акустического измерительного устройства 16 устройство 1 может быть использовано для определения притока текучей среды, когда текучая среда по меньшей мере частично находится в жидкой форме. Акустическое измерительное устройство 16 используется для определения того, где в камере 22 находится газожидкостный контакт, для определения объема жидкости, и соответственно определения объема газа. В таком случае объем газа в камере 22 равен общему объему камеры 22 минус объем жидкости.Through the acoustic measuring device 16, the device 1 can be used to determine the influx of fluid when the fluid is at least partially in liquid form. The acoustic measuring device 16 is used to determine where the gas-liquid contact is in the chamber 22, to determine the volume of liquid, and accordingly determine the volume of gas. In such a case, the volume of gas in chamber 22 is equal to the total volume of chamber 22 minus the volume of liquid.
Акустическое измерительное устройство 16 может использоваться множество раз в течение временного интервала для определения того, изменяется ли газожидкостный контакт в камере 22 с течением времени и, возможно, как именно он изменяется. Информация, собранная посредством множества измерений акустическим измерительным устройством 16, может быть использована для определения скорости утечки жидкости в камеру 22 и/или для более точного расчета скорости утечки газа в камеру 22.Acoustic measurement device 16 may be used multiple times over a time interval to determine whether and possibly how gas-liquid contact in chamber 22 changes over time. Information collected through multiple measurements by acoustic measurement device 16 may be used to determine the rate of liquid leakage into chamber 22 and/or to more accurately calculate the rate of gas leakage into chamber 22.
Кроме того, устройство 1 на фиг. 2 содержит компьютерное устройство 17 для проведения расчетов с использованием данных, полученных посредством датчика 11 давления, расходомера 12 и акустического измерительного устройства 16. Компьютерное устройство 17 соединено с датчиком 11 давления, расходомером 12 и акустическим измерительным устройством 16 для приема от них данных.In addition, device 1 in FIG. 2 includes a computer device 17 for performing calculations using data obtained through a pressure sensor 11, a flow meter 12, and an acoustic measurement device 16. The computer device 17 is connected to the pressure sensor 11, a flow meter 12, and an acoustic measurement device 16 to receive data from them.
Компьютерное устройство 17 содержит носитель данных (не показан) для хранения компьютерной программы для выполнения расчетов с использованием этих данных. Программа выполняется процессором компьютера и определяет, поступила ли текучая среда в камеру 22 в результате утечки, и определяет скорость поступления любой такой текучей среды, поступившей в камеру 22.The computer device 17 includes a storage medium (not shown) for storing a computer program for performing calculations using the data. The program is executed by the computer processor and determines whether fluid has entered chamber 22 as a result of a leak and determines the rate of entry of any such fluid entering chamber 22.
Варианты осуществления изобретения могут иметь преимущества, так как они могут позволять избежать необходимости снижения давления в камере 22 до той же степени, что и при испытаниях на давление притока в соответствии с известным уровнем техники. В частности, параметры могут быть получены от датчиков 11, 12 во время выпуска газа из камеры 22, так что результаты могут быть получены быстрее. Например, утечка может выявляться и количественно определяться непрерывно с момента выпуска газа из камеры 22 в потоке.Embodiments of the invention may be advantageous in that they may avoid the need to reduce the pressure in chamber 22 to the same extent as in prior art inflow pressure tests. In particular, the parameters can be obtained from the sensors 11, 12 during the release of gas from the chamber 22, so that the results can be obtained more quickly. For example, a leak may be detected and quantified continuously from the time gas is released from chamber 22 into the flow.
В различных вариантах осуществления изобретения может быть выгодно определять температуру газа, так как она является параметром приведенных выше формул для определения массы. Определение температуры может осуществляться, если она не известна оператору изначально и/или если она может измениться во время выполнения способа. Аналогично, может оказаться полезным определить по крайней мере один из следующих параметров: молекулярную массу газа и сжимаемость газа. Молекулярная масса газа и/или сжимаемость могут быть определены посредством газового хроматографа. Молекулярная масса газа и сжимаемость газа являются переменными в формулах, упомянутых выше. Переменные могут быть известны оператору, но если они неизвестны, то могут быть определены. Во время выполнения способа может изменяться газовый состав газа в объеме, что может привести к изменению молекулярной массы и сжимаемости.In various embodiments of the invention, it may be advantageous to determine the temperature of the gas, since it is a parameter of the above formulas for determining mass. Determination of the temperature can be carried out if it is not known to the operator initially and/or if it may change during the execution of the method. Likewise, it may be useful to determine at least one of the following parameters: molecular weight of the gas and compressibility of the gas. The molecular weight of the gas and/or compressibility can be determined by means of a gas chromatograph. The molecular weight of the gas and the compressibility of the gas are variables in the formulas mentioned above. Variables may be known to the operator, but if they are unknown, they can be defined. During the execution of the method, the gas composition of the gas in volume may change, which can lead to changes in molecular weight and compressibility.
Поэтому, если существует риск изменения состава газа во время выполнения способа, молекулярная масса и сжимаемость газа могут быть предпочтительно определены как часть этапа получения параметров газа в потоке.Therefore, if there is a risk of the gas composition changing during the process, the molecular weight and compressibility of the gas may preferably be determined as part of the gas flow characterization step.
Описанный выше способ может иметь преимущества по сравнению с предшествующим уровнем техники, поскольку он может быть осуществлен и даже завершен во время снижения давления в камере 22 без какого-либо предварительного снижения давления до получения соответствующих параметров для определения состояния конструкции. Падение давления в камере 22 во время испытания обычно может быть ниже, чем при испытаниях предшествующего уровня техники, и повышение давления, необходимое после завершения испытания, обычно может быть ниже. Таким образом, проверка целостности может быть завершена за значительно меньшее время, чем в предшествующем уровне техники.The method described above may have advantages over the prior art in that it can be carried out and even completed during the depressurization of the chamber 22 without any prior depressurization until the appropriate parameters are obtained to determine the condition of the structure. The pressure drop in chamber 22 during testing can typically be lower than in prior art testing, and the pressure increase required after completion of the test can typically be lower. Thus, the integrity check can be completed in significantly less time than in the prior art.
На фиг. 3 показан график, иллюстрирующий рассчитанную теоретическую реакцию 200 давления при нулевой утечке, а также реакцию 100 давления в результате испытания на герметичность, массовую скорость 400 утечки и объемную скорость утечки 300, определенные при испытаниях, в которых способ, описанный со ссылкой на фиг. 1 или 2, применялся и использовался для обнаружения наличия утечки и определения массы утекшего материала. Такое графическое представление данных может быть использовано как часть способа для представления полученных данных, чтобы наглядно проиллюстрировать наличие утечки, скорость утечки и то, как скорость утечки изменяется с течением времени по мере изменения давления текучей среды в камере 22. Кроме того, фиг. 3 иллюстрирует, что может быть возможно заранее определить во время снижения давления в камере 22 наличие утечки, а также является ли ее скорость недопустимой в соответствии с промышленными стандартами. Наличие утечки может стать очевидным уже при сравнении определенной реакции давления 100 с рассчитанной теоретической реакцией 200 давления при нулевой утечке. Как показано на фиг. 3, может существовать значительная, четкая разница между теоретической реакцией 200 давления и определенной реакцией 100 давления.In fig. 3 is a graph illustrating the calculated theoretical pressure response 200 at zero leakage, as well as the pressure response 100 from a leak test, mass leak rate 400, and volumetric leak rate 300 determined from tests in which the method described with reference to FIG. 1 or 2 has been applied and used to detect the presence of a leak and determine the mass of leaked material. Such a graphical representation of the data may be used as part of a method for presenting the acquired data to visually illustrate the presence of a leak, the rate of the leak, and how the rate of the leak changes over time as the fluid pressure in the chamber 22 changes. In addition, FIG. 3 illustrates that it may be possible to determine in advance, during pressure reduction in chamber 22, whether there is a leak and whether the leak rate is unacceptable according to industry standards. The presence of a leak may already be apparent by comparing the determined pressure response 100 with the calculated theoretical pressure response 200 at zero leakage. As shown in FIG. 3, there may be a significant, distinct difference between the theoretical pressure response 200 and the determined pressure response 100.
Несмотря на то, что устройство 1, описанное выше и показанное на фиг. 1 и 2, содержит как датчик давления 11, так и расходомер 12 для получения параметров, связанных с потоком или состоянием газа в потоке, способ может быть выполнен с использованием только одного датчика 11 или 12 для получения таких параметров.Although the device 1 described above and shown in FIG. 1 and 2, contains both a pressure sensor 11 and a flow meter 12 to obtain parameters related to the flow or state of the gas in the flow, the method can be performed using only one sensor 11 or 12 to obtain such parameters.
--
Claims (9)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NO20180592 | 2018-04-26 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA045159B1 true EA045159B1 (en) | 2023-10-31 |
Family
ID=
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10571384B2 (en) | Methods and systems for determining gas permeability of a subsurface formation | |
| Zhang et al. | A novel hybrid technique for leak detection and location in straight pipelines | |
| US9946234B2 (en) | Control of flow networks | |
| CN102265042B (en) | Subsea control system diagnosis | |
| EP3580623B1 (en) | Method for detection and isolation of faulty sensors | |
| CN105698903A (en) | Method to provide a quality measure for meter verification results | |
| EP3433608B1 (en) | Gas extraction calibration system and methods | |
| Shamloo et al. | Leak detection in pipelines by inverse backward transient analysis | |
| NO335874B1 (en) | A method and system for estimating fluid flow rates from each of several separate inflow zones in a multilayer reservoir to a production flow in a well in the reservoir, as well as applications thereof. | |
| US20160160635A1 (en) | Measurement device | |
| CN107831103B (en) | A kind of precision assessment method of pressure pulse decaying gas permeability test device | |
| CN109783972B (en) | Method for monitoring leakage flow in check valve based on fluid-solid coupling analysis and calculation | |
| EA045159B1 (en) | METHOD FOR CHECKING THE INTEGRITY OF THE STRUCTURE SEPARATING THE CHAMBER FROM THE ADJACENT ENVIRONMENT AND THE CORRESPONDING DEVICE | |
| Verde et al. | Practical issues of leaks diagnosis in pipelines | |
| WO2019209121A1 (en) | Method of testing an integrity of a structure separating a chamber from an adjacent environment, and related apparatus | |
| Alexander et al. | Experimental investigation of the effects of air pocket configuration on fluid transients in a pipeline | |
| CN111241652A (en) | Method and device for determining viscosity of crude oil in stratum | |
| JP5727890B2 (en) | Impulse tube clogging diagnosis possibility determination system | |
| Turner et al. | Leak detection, timing, location and sizing in gas pipelines | |
| CN108717036B (en) | Experimental evaluation method for dynamic phase-permeation curve in oil reservoir water injection process | |
| Kjolaas et al. | Improvement of LedaFlow for low liquid loading conditions | |
| JPH07140033A (en) | Leakage detection method for pipe line | |
| Islam et al. | Automated pressure integrity testing APIT-A step change approach | |
| Rocha-Valadez et al. | Design and analysis of leak-testing methodology for gas lift valves | |
| Hindman et al. | Monitoring the condition of a valve and linear actuator in hydraulic systems |