NL9401588A - Inrichting voor het meten van de thermodynamische eigenschappen van een koolwaterstoffenmonster. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Inrichting voor het meten van de thermody-namische eigenschappen van een koolwaterstoffenmonster.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het meten van de thermodynamische eigenschappen van een koolwaterstoffenmonster, meer in het bijzonder bestemd voor het verschaffen van thermodynamische metingen betreffende een monster van een afzettingsfluïdum afkomstig uit een aardolieboorput.

Bij de ontdekking van een aardolieveld voert men periodiek een monsterneming van afzettingsfluïdum1^eneinde verschillende fysische en thermodynamische eigenschappen van het fluïdum te kunnen meten. Deze metingen maken het mogelijk om het afzettingsfluïdum te karakteriseren en aldus de vervaardiging van boorputten te optimaliseren doordat oppervlak-te-installaties kunnen worden verschaft die beter ingericht zijn voor de behandeling van de verkregen fluïda waarbij rekening kan worden gehouden met het gedrag van het fluïdum in de afzetting gedurende de winning, alsmede het gedrag daarvan onder omstandigheden aan het oppervlak tijdens de verwerking daarvan.

De metingen die worden uitgevoerd met het monster maken het mogelijk de samenstelling van het afzettingsfluïdum, alsmede de fysische eigenschappen daarvan, zoals de viscositeit of de samendrukbaarheid te kennen. De uitgevoerde metingen maken het eveneens mogelijk de ontwikkeling van de samenstelling van het gas in de afzetting te voorzien en de afvoer- en winningsmechanismen te bepalen. Bovendien maken de metingen, tijdens het bepalen van de ontwikkeling van het afzettingsfluïdum onder de omstandigheden van temperatuur en druk die op de bodem van de boorputten heersen, het mogelijk de produktieduur van de boorputten te voorspellen. Immers neemt de druk van het fluïdum in het gesteentereservoir af als functie van de winning van de boorputten en kan aldus afnemen tot een niveau waarbij de in het gesteentereservoir aanwezige gassen beginnen te condenseren.

De monsterneming van het afzettingsfluïdum, alsmede de meting van de eigenschappen van dit fluïdum dienen onder zeer nauwkeurige omstandigheden te worden uitgevoerd, daar het te analyseren onttrokken volume slechts een uiterst klein gedeelte van het in het gesteentereservoir aanwezige fluïdum voorstelt, en de gemeten fysische eigenschappen slechts op juiste wijze naar de afzetting zelf worden geëxtrapoleerd, wanneer deze fractie zelf representatief is voor het geheel en wanneer de uitgevoerde metingen nauwkeurig zijn.

Er bestaan twee manieren om monsters van afzettingsflu-ida te nemen; monsterneming bij de bodem, die in het algemeen wordt uitgevoerd bij aardolie-afzettingen, en monsterneming bij het oppervlak, die een monsterneming omvat die wordt uitgevoerd ter hoogte van de proef-gas-oliescheider. In het laatste geval onttrekt men twee monsters, het ene gas en het andere olie, beide onder omstandigheden van druk en temperatuur van de scheider, die ongeveer 40 bar en 30°C bedragen, d.w.z. duidelijk lager zijn dan deze die heersen op de bodem van de boorputten. Vervolgens voert men een reconstructie uit van het afzettingsfluïdum door de vloeibare en gasvormige fracties onder omstandigheden van druk en temperatuur bij de bodem van de putten te combineren teneinde de verschillend eigenschappen van het monster de meten.

Deze metingen worden doorgaans uitgevoerd in een laboratorium op afstand van het boorterrein onder toepassing van een meetinrichting die is voorzien van cellen waarin temperaturen en drukken van de bodem van boorputten worden aangelegd. In deze bekende meetinrichtingen zijn de meetcel-len met een kwikbron verbonden, waardoor het onder druk brengen van het fluïdum mogelijk wordt. Het gebruik van kwik vertoont duidelijke nadelen, wanneer rekening wordt gehouden met de giftigheid daarvan, doch bovendien maken de op kwik gebaseerde systemen het niet mogelijk om met een voldoende nauwkeurigheid de volumina van de af zettingsf luïda te meten.

De onderhavige uitvinding heeft derhalve ten doel een inrichting voor het meten van de eigenschappen van een koolwaterstoffenmonster te verschaffen, die een verhoogde nauwkeurigheid bezit en die de toepassing van giftige stoffen zoals kwik niet benodigt.

Daartoe verschaft de uitvinding een inrichting voor het meten van de thermodynamische eigenschappen van een koolwaterstoffenmonster, tenminste omvattende een meetcel bestemd om selectief met een gasmeter te worden verbonden; welke gasmeter is ingericht om selectief te worden verbonden met een gaswinningssamenstel en een vloeistofopslagsamenstel, terwijl de meetcel een zuiger-cilindersamenstel omvat, waarbij de zuiger in de cilinder kan worden verplaatst onder de werking van een bedieningsstang.

Bovendien wordt in de tot dusver bekende inrichtingen het dauwpunt visueel in een cel met een venster door endosco-pie bepaald. Deze techniek, waarvan de beoordeling subjectief is leidt onvermijdelijk tot een niet verwaarloosbare foutenmarge .

Bij voorkeur is de vorm van de zuiger complementair aan deze van het inwendige van de cel van de cilinder teneinde het dode volume van het zuiger-cilindersamenstel te verkleinen.

Met voordeel is de bedieningsstang een schroefbedie-ningsstang met kogels.

In een bijzondere uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding omvat deze twee cellen, die elk ingericht zijn om te worden verbonden met een gasmeter, waarbij de twee cellen zijn ingericht om selectief met elkaar te worden verbonden.

De onderhavige uitvinding heeft eveneens een detectie-inrichting ten doel, die het mogelijk maakt om met een verhoogde nauwkeurigheid het dauwpunt van een gasvormig monster te bepalen.

Voor dit doel verschaft de uitvinding een inrichting voor het detecteren van in een meetcel van de meetinrichting aanwezig gas-vloeistof, welke detectie-inrichting een buisvormig element uit doorzichtig materiaal omvat, welke een konisch uiteinde bezit, bestemd om in het inwendige van de cel te steken, waarbij het buisvormige element is voorzien van een inlaat en een uitlaat voor een lichtsignaal. Bij voorkeur is het buisvormige element uit saffier vervaardigd.

Andere kenmerken en voordelen van de onderhavige uitvinding zullen duidelijker blijken tijdens lezing van de volgende beschrijving onder verwijzing naar de bijgaande tekening, waarin: fig. 1 een schema van een meetinrichting volgens de uitvinding toont; en fig. 2A en 2B elk een langsdoorsnede voorstellen van een gas-vloeistofdetectie-inrichting met optische vezel.

Zoals in fig. 1 is getoond omvat een inrichting voor het meten van thermodynamische parameters van een koolwaterstoffenmonster, die algemeen is aangeduid met 10, een eerste en een tweede hoge drukcel 12, 14. Elke cel is vertikaal opgesteld en omvat een in hoofdzaak cilindervormige ruimte 16, 18 uit roestvast staal, voorzien van een zuiger 20, 22 die luchtdicht verschuifbaar zijn gemonteerd. De zuigers 20, 22 kunnen in het inwendige van de ruimten 16, 18 worden verplaatst door de werking van de van bedieningsschroefstangsa-menstellen met kogels respectievelijk 24, 26, waarbij elk samenstel 24, 26 wordt aangedreven door een daarmee gekoppelde elektromotor 28, 30. De cellen 12 en 14 zijn gedimensioneerd voor een werkingsdruk van 1500 bar en een temperatuur van 230°c en zijn met elkaar verbonden door leidingen 32 en 34 die elk zijn voorzien van door een motor aangedreven afsluiters 36, 38 en 40, 42.

Het ondergedeelte van elke cel 12 respectievelijk 14 is voorzien van een gas-vloeistofdetectie-inrichting 44 met optische vezel , die verderop gedetailleerder zullen worden beschreven, en een ultrasoon roerstelsel respectievelijk 48, 50 die een piezo-elektrische cel omvatten die met een ultrasoon versterker (niet getoond) zijn verbonden.

In het toegelichte voorbeeld bezit de cel 12 een volume van 700 cm3, terwijl de cel 14 een volume van 110 cm3 bezit.

De cellen 12 en 14 zijn voorzien van inwendige drukopnemer s 52, 54 met een membraan, zonder dood volume, die reageren op een gebied van 0 tot 2000 bar en analoge drukop-nemers 56, 58, die reageren op een gebied van 0 tot 2000 bar, die respectievelijk zijn verbonden met cellen 12 en 14 door leidingen die handafsluiters met gering dood volume 60 en 62 omvatten. De cellen 12, 14 omvatten elk bovendien een temperatuurtaster 64, 66.

Een afsluiter met motorbediening 68, die in een leiding 70 is opgesteld, welke aftakt van de cel 12, is bestemd om de toevoer van fluïdum in de cel te regelen. De leiding 34 is op een punt tussen de afsluiters 40 en 42 via een leiding 72, die is voorzien van een afsluiter met motorbediening 74, met een differentiële afsluiter 76 verbonden, waarvan de opening wordt bestuurd door een motorsamenstel 78 analoog aan deze die zijn gebruikt in de cellen 12 en 14, welke een drukopnemer 80 omvat. De differentiële afsluiter 76 is ingericht om selectief de leiding 72 met een gasmeter, die algemeen is aangegeven met 82 en een koude-behandelingssamen-stel, dat algemeen is aangegeven met 84, te verbinden.

De gasmeter 82 omvat een cel 86 met in hoofdzaak cilindervormige vorm, die is voorzien van een zuiger 88, welke luchtdicht verschuifbaar is gemonteerd en kan worden verplaatst door de werking van een bedieningsschroefstang-samenstel 90 met kogels dat wordt aangedreven door een elektromotor 92. De cel 86 omvat een drukopnemer 94 en een temperatuurtaster 96. In het toegelichte voorbeeld is de cel 86 die een volume van 20 1 bezit gedimensioneerd voor een maximale statische druk van 15 bar en een temperatuur van 230°C voor een werkingsdruk van 4 bar.

De cel 86 kan selectief met een gaswinningssamenstel worden verbonden, dat in het toegelichte voorbeeld flessen 98 omvat, via een leiding 100 die is voorzien van een motor bediende afsluiter 102. Bovendien kan de cel 86 selectief worden verbonden met het koude-behandelingssaroenstel 84 via een leiding 104 die is voorzien van een motor bediende afsluiter 106. Dit samenstel 84 omvat een afsluiter 108 van het chromatograaf type, dat geschikt is om selectief in verbinding te staan met de leiding 104, de differentiële afsluiter 76 onder tussenkomst van een leiding 110, en een gemeenschappelijke inlaat 112 van een vloeistofopslagsamen-stel 114, dat in het toegelichte voorbeeld zes flessen 116 omvat, die in een thermostatisch bad 118 met glycol zijn opgesteld, welke selectieve koeling en verwarming van de flessen 116 tussen bijvoorbeeld -30°C en 50°C waarborgt. Bij voorkeur is het vloeistofopslagsamenstel 114 opgesteld in het inwendige van een niet getoonde geklimatiseerde ruimte, waarbij een andere niet getoonde geklimatiseerde ruimte de cellen 12 en 14, de differentiële afsluiter 76 en de gasmeter 82 omvat.

Zoals in fig. 2A en 2B is getoond is een gas-vloei-stofdetectie-inrichting met optische vezel 44 op het onderuiteinde van een konisch gedeelte 120 van elk van de cellen 12 en 14 gemonteerd. Elke inrichting 44 omvat een buisvormig element 122 met een konisch uiteinde 124 dat in een detectie-kamer 126 steekt, die is gevormd in de top van het konische gedeelte van de cellen 12 en 14. Het element 122 bestaat uit doorzichtig materiaal dat in een voorkeursuitvoeringsvorm uit saffier bestaat. Het uiteinde 128 van het buisvormige element 122 tegenover het konische uiteinde 124, definieert een vlak loodrecht op de langsas van dit element. Dit uiteinde staat in optische verbinding met twee optische vezelkabels 130, 132, waarbij de ene 130 een lichtinlaat naar het element 122 en het andere 132 een lichtuitlaat vormt.

In fig. 2A is de gas-vloeistofdetectie-inrichting 44 zonder vloeistof in de detectiekamer 126 getoond, waarbij de cel 12 slechts gas bevat. Een lichtsignaal, dat door de inlaat-optische-vezelkabel arriveert wordt door het schuine oppervlak van het konische uiteinde 124 gereflecteerd en verdwijnt via de uitlaat-optische-vezelkabel 132.

Wanneer de omstandigheden in de cel 12 tot condensatie van het in de cel aanwezige gas leiden vormen de vloeistof-druppeltjes zich in de detectiekamer 126 en accumuleren daar. Terwijl de vloeistofdruppeltjes zich op het oppervlak van het konische uiteinde 124 afzetten wordt de straling van het lichtsignaal, dat arriveert door de inlaat-optische-vezelka-bel 130 naar de buitenzijde van het element 122 gebroken, hetgeen tot gevolg heeft dat er geen retoursignaal meer is dat door de uitlaat-optische-vezelkabel 132 beweegt. De detectie-inrichting maakt het aldus mogelijk om met een verhoogde nauwkeurigheid het dauwpunt van het bemonsterde gas te bepalen. Het volume van de in de detectiekamer 126 aanwezige vloeistof, voordat het vloeistofniveau het konische oppervlak bereikt is gelijk aan het dode volume van de cel 12. Opgemerkt dient te worden dat de vorm van de zuiger 12 complementair is aan het inwendige van de cel van de cilindervormige ruimte 16. Dit dode volume dat wordt bepaald voorafgaand aan het gebruik van de inrichting is verwaarloosbaar in verhouding tot het volume van de cilindervormige ruimte 16.

Bij voorkeur omvatten de zuigers 20 en 22 elk een lichaam en een kop (niet getoond), en een luchtdichte koppeling die tussen het lichaam en de kop is geklemd. De luchtdichte koppeling omvat meerdere ringen uit verschillende kunststofmaterialen.

De meetinrichting volgens de uitvinding maakt het mogelijk om bij druk- en temperatuurwaarden duidelijk hoger dan deze, welke in de tot dusver bekende inrichtingen werden gebruikt.

Claims (6)

1. Inrichting voor het meten van de thermodynamische eigenschappen van een koolwaterstoffenmonster, tenminste omvattende een meetcel (12, 14) bestemd om selectief met een gasmeter (82) te worden verbonden; welke gasmeter is ingericht om selectief te worden verbonden met een gaswinningssa-menstel (98) en een vloeistofopslagsamenstel (114), terwijl de meetcel (12, 14) een zuiger-cilindersamenstel (16, 20, 18, 22) omvat, waarbij de zuiger in de cilinder kan worden verplaatst door de werking van een bedieningsstang (24, 26).

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de vorm van de zuiger (20, 22) complementair is aan deze van het inwendige van de cilinder (16, 18) teneinde het dode volume van het zuiger-cilindersamenstel te verkleinen.

3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de bedieningsstang (24, 26) een schroefbedieningsstang (24, 26) met kogels is.

4. Inrichting volgens één of meer van de conclusies 1 t/m 3, met het kenmerk, dat deze twee cellen (12, 14) omvat, die elk zijn ingericht om te worden verbonden met een gasmeter (82), waarbij de twee cellen zijn ingericht om selectief met elkaar te worden verbonden.

5. Inrichting volgens één of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat deze een inrichting voor gas-vloeistofdetectie omvat, die in een meetcel van de meetinrichting is opgesteld, welke detectie-inrichting een buisvormig element (122) omvat, uit doorzichtig materiaal, met een konisch uiteinde (124), dat bestemd is om in het inwendige van de cel te steken, waarbij het buisvormige element is voorzien van een inlaat (130) en een uitlaat (132) voor een lichtsignaal.

6. Inrichting volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat het buisvormige element (122) uit saffier is vervaardigd.