NO154142B - Innretning for ¨ ta pr¯ve av et hydokarbonfluid som str¯mm er ut av en br¯nn. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår en innretning for å ta en prøve av et hydrokarbonfluid som inneholder både gassformige og væskeformige komponenter, og som strømmer ut fra en brønn i en gjennomtrengelig undergrunnsformasjon.

Før man. kan klargjøre en hydrokarbonholdig formasjon

for utvinning av væskeformige og gassformige hydrokarboner i full målestokk fra denne, er det nødvendig å bestemme hyd-rokarbonenes egenskaper. Kjennskapet til disse egenskaper er nødvendig for å kunne sette opp et program for behandlingen av hydrokarbonfluidumet på brønnstedet og for beregning og konstruksjon av rørledningen gjennom hvilken fluidet skal transporteres fra utvinningsstedet til en lastestasjon eller et raffineri.

Ved de kjente metoder for prøving av en ny brønn inn-stalleres et gass/væske-separasjonsutstyr i full målestokk midlertidig på produksjonsstedet, og brønnen settes i produk-sjon med den ønskede produksjonskapasitet. Hydrokarbonene føres så gjennom separasjonsutstyret ved et relativt lavt trykk, si 70 kg/cm 2. Etter at en likevektstilstand er nådd

i produksjonen måles mengdene av gass og væske som strømmer gjennom separatoren pr. tidsenhet, og det tas prøver av disse volumer av væske og gass. Prøvene forsegles og transporteres til et laboratorium for testing med hensyn til sammensetning og andre egenskaper.

Det er nu utviklet en innretning for å ta en prøve av et fluid som strømmer ut av en brønn under testingen av brøn-nens produksjonsevne, hvilken innretning gjør det mulig å foreta den nødvendige prøvetagning på enkel og pålitelig måte, og dessuten relativt lett lar seg transportere til brønnste-det, som kan være et sted som ikke kan nåes langs en vei.

Ved hjelp av oppfinnelsen tilveiebringes det således

en innretning for å ta en prøve av et hydrokarbonfluid som strømmer ut av en brønn som kommuniserer med en gjennomtrengelig undergrunnsformasjon, hvilken innretning innbefatter et rørledningssystem med et inntak som kan bringes til å kommunisere med det indre av brønnen, og et uttak, hvilket rør-ledningssystem innbefatter en første rørledning og en andre rørledning gjennom hvilke det kan finne sted parallell strøm-ning av fluid fra inntaket til uttaket, idet hver rørledning

samarbeider med ventilanordninger anordnet for avstengning av passasjen gjennom rørledningen etter ønske, og innretningen videre omfatter en prøvetagningsrørledning som via sitt inntak kommuniserer med det indre av den andre rørledning, og en fluidblandeanordning anordnet i det indre av den andre rør-ledning, på oppstrømssiden av og i nærheten av prøvetagnings-rørledningens inntak. Innretningen utmerker seg ved at fluidblandeanordningen omfatter et legeme med en senterakse, hvilket legeme er forsynt med flere passasjer som strekker seg gjennom legemet fra dettes oppstrømsside til dets nedstrømsside,

og at senteraksene for samtlige passasjer passerer gjennom et felles punkt på legemets senterakse på nedstrømssiden av legemet.

Innretningen ifølge oppfinnelsen bringes til å kommunisere med brønnen via dennes inntak, og fluid som strømmer ut av brønnen, ledes så først kun gjennom den første rørledning og deretter kun gjennom den andre rørledning. Prøvestrømmen bestående av blandede komponenter tas ut via prøvetakingsrørledningen under den siste del av den periode hvor fluidet passerer kun gjennom det andre rør. Komponentene i prøvestrømmen kan separeres i en gass-væske-separator som drives ved omtrent det ovennevnte trykk og deretter oppbevares i separate beholdere.

Oppfinnelsen skal nu beskrives mer detaljert under henvisning til tegningen, som viser en utførelsesform av oppfinnelsen, og hvor fig. 1 skjematisk viser innretningen ifølge oppfinnelsen, fig. 2 viser (i større målestokk) et snitt etter linjen II-II på fig. 1, og fig. 3 viser et tverrsnitt etter' linjen III-III på fig. 2.

Innretningen ifølge oppfinnelsen omfatter et rørlednings-system 1 med en inntaksflens 2 som er tilpasset for kobling til en flens 3 på en rørledning 4 som kommuniserer med en brønn (ikke vist). Rørledningssystemet 1 omfatter to rørled-ninger 5 og 6 som muliggjør parallell strømning av et fluid. Passasjen gjennom rørledning 5 kan reguleres med ventiler 7

og 8, mens passasjen gjennom rørledning 6 kan reguleres med ventil 9. Rørledningssystemet 1 omfatter dessuten en uttaksflens 10 tilpasset for kobling til en flens 11 på en rørled-ning 12. Rørledningen 12 kan føre til en oppbevaringsbeholder

eller til et hvilket som helst annet sted hvor fluidene fra brønnen kan oppbevares eller anvendes.

Rørledningen er forsynt med et prøvetagningspunkt 13, hvor det kan tas prøver av fluidet som passerer gjennom denne rørledning. Et mer detaljert lengdesnitt gjennom prøvetag-ningspunktet 13 skal nu beskrives under henvisning til figurene 2 og 3 .

Prøvetagningspunktet 13 innbefatter en blandeinnretning bestående av en ringformet bæredel 14 og et legeme 15 (se fig. 2) som begge er anordnet inne i rørledningen 5. Legemet 15 har sirkulært tverrsnitt og er forsynt med flere passasjer 16 som strekker seg fra legemets oppstrømsside til dets nedstrømsside. Oppstrømssiden og nedstrømssiden av legemet 15 svarer i den på fig. 2 viste utførelsesform til henholdsvis den øvre og den nedre side av legemet 15.

Passasjene 16 er anordnet slik at passasjenes senter-akser alle passerer gjenom et felles punkt på senteraksen for den vertikale seksjon av rørledning 5, hvilket punkt befinner seg på nedstrømssiden av legmet 15.

Fig. 3 viser et planriss, sett ovenfra, av legemet 15. I den viste utførelsesform har passasjene 16 sirkulært tverrsnitt. Inngangsåpningene til passasjene 16 er jevnt fordelt over overflatene av legemets 15 oppstrømsside. Sentrene i passasjenes sirkulære inngangsåpning befinner seg på kon-sentriske sirkler, og periferien av åpningene på den ytterste sirkel berører periferien av legemets 15 oppstrømsside.

Et spor med en stor O-ring 17 er anordnet i legemets

15 underside, hvilken O-ring tetter mot den ringformede bæredels 14 overside. O-ringen sammenpresses av fluidet som strøm-mer nedad i pilens 18 retning. Den ringformede bæredel 14 holdes på plass inne i rørledningen 5 ved hjelp av en sveis 19 .

På prøvetagningspunktet 13 er det i rørledningens 5 vegg en åpning 20 som flukter med et hull 21 i den ringformede bæredel 14. En prøvetagningsrørledning 22 er ført gjennom åpningen 20 og hullet 21, slik at senteret i den åpne ende 23 av prøvetagningsrørledningen 22 befinner seg på den ringformede bæredels 14 senterakse, hvilken sistnevnte faller sammen med delens 15 senterakse. I denne stilling av prøvetag-ningsrørledningen er ringen 24, som er festet til denne, i kontakt med rørledningens 5 del 25. En tetteplugg 26 omgir rørledningen 22 ved åpningens 20 inntak, hvilket sistnevnte har større diameter enn resten av åpningen 20.

Driften av innretningen ifølge oppfinnelsen skal nu beskrives under henvisning til figurene 1, 2 og 3 på tegningen.

Rørledningssystemet 1 transporteres til stedet hvor en undersøkelse (såsom en bestemmelse av produksjonskapasiteten til en olje- og gassproduserende brønn) skal utføres. Dersom dette innebærer transportproblemer, kan systemet utgjøres av separate deler som monteres ved hjelp av sammenkoblingsinnretninger, såsom flenser. Slike sammenkoblingsinnretninger er i og for seg kjent og behøver ikke beskrives nærmere her. Rørledningssystemet transporteres i så fall i separate deler og monteres på stedet, slik at det blir stående i vertikal stilling som vist på fig. 1, med inntaksflensen 2 koblet til en rørledning 4 via en flens 3, hvilken rørledning 4 kommuniserer med brønnen via en egnet ventil (ikke vist).

Rørledningssystemets 1 uttaksflens 10 er forbundet med en rørledning 12 som leder til en bortskaffelsesinnretning, såsom en brenner (ikke vist). Om ønskes, kan en gass/olje-separator og/eller en mengdemåler installeres mellom flensen 11 og rørledningen 12.

Ved utførelsen av prøvetagningen åpnes ventilen 9 i rør-ledningen 6 helt, mens ventilene 7 og 8 i rørledning 5 lukkes. Ved åpning av ventilen (ikke vist) i rørledningen 4 som kom-muniseres med brønnen som skal testes, tillates fluid fra denne brønn å passere gjennom rørledningen 6 og til rørled-ningen 12, som fører til bortskaffelsesinnretningen. Flui-

det strømmer fra brønnen med et forutbestemt trykk og i forutbestemt mengde. Strømningshastigheten kan reguleres ved hjelp av en (ikke vist) strupemanifold inneholdende en variabel strupeventil og/eller en innstillbar strupeventil. En slik strupeinnretning kan anordnes mellom flensene 10 og 11. Slike innretninger er velkjente og skulle ikke kreve noen nærmere beskrivelse. Struneinnretningen velges slik at brønnen pro-duserer en gitt mengde ved et forutbestemt trykk. Dette trykk betegnes også som brønnhodetrykket.

Etter at det er nådd en likevektstilstand i produksjonen av fluid fra brønnen, føres fluidstrømmen fra brønn-hodet gjennom rørledning 5 ved åpning av ventilene 7 og 8

og lukking av ventilen 9 i rørledning 6 som omgår rørlednin-gen 5 i rørledningssystemet 1.

Fluidet som produseres i brønnen, inneholder såvel gasskomponenter som væskekomponenter. Ved å passere gjennom legemet 15 i rørledningen 5 blir fluidets komponenter blandet grundig med hverandre, fordi passasjene 16 i legemet 15 konver-gerer mot et felles punkt på legemets 15 senterakse. Som følge herav strømmer der en homogen blanding av fluidkomponentene gjennom den sentrale passasje i den ringformede bæredel 14

for delen 15, hvorved prøven som tas gjennom prøvetagnings-rørledningen 22, blir representativ for fluidet som strømmer ut fra brønnen.

Den på figurene 2 og 3 viste blandeinnretning kan skiftes ut med en blandeinnretning bestående av et legeme 15 med et annet antall passasjer 16 enn det som er vist på tegningen, og/eller med passasjer 16 med et tverrsnittsareal som av-viker fra det som er vist på tegningen. Det totale tverrsnittsareal av passasjene 16 i legemet 15 utgjør mellom 10 og 50%

av rørledningens 5 tverrsnittsareal. Det store tverrsnittsareal bør anvendes når strømningshastigheten for fluidet i rørledningssystemet 1 er stor.

Det punkt hvor fluidstrålene som strømmer ut fra ned-strømsenden av passasjene 16 faller sammen, befinner seg ne-denfor nedstrømssiden av legmet 15, i en avstand fra denne som kan være ca. 2,5 ganger diameteren av den ringformede bæredels 14 sylindriske innervegg. Det er å merke at blande-virkningen intensiveres av måten hvorpå den ytre sirkulære rad av passasjer er anordnet. Periferien av disse passasjer berører periferien av rørledningens 5 innervegg. De komponenter av fluidet som fortrinnsvis strømmer langs veggen av rør-ledningen, tvinges derfor til dennes senter, hvor de blan-

des med de øvrige deler av fluidet.

Fluidprøven som tas ut fra det indre av rørledningen 5 nå et punkt hvor fluidets komponenter er blitt intenst blandet til en homogen blanding, føres gjennom rørledningen 22 ved brønnhodets trykk til én eller flere oppbevaringsbe-holdere (ikke vist), hvor de oppbevares ved et trykk omtrent lik brønnhodetrykket. Prøvetagning finner sted i det minste i en del av det tidsrom hvor fluid strømmer gjennom rørled-ningen 5, og etter at et tilstrekkelig stort volum fluid er blitt tatt ut, transporteres beholderen eller beholderne til et laboratorium for detaljert analyse av fluidet. Om ønskes, kan en foreløpig analyse utføres på stedet.

Under visse omstendigheter kan det være ønskelig å fremskaffe data for fluidets enkelte komponenter. Prøven av fluidet ledes da fra rørledningen 22 til en gass/væske-separator (ikke vist) som drives ved brønnhodetrykket (eller ved et trykk omtrent lik brønnhodetrykket). Denne separator er av liten størrelse sammenlignet med de gass/væske-separato-rer som er konstruert for separasjon av komponentene av den totale fluidstrøm som brønnen er i stand til å produsere.

De beste resultater vil oppnåes dersom prøvene oppbevares i vakuumbeholdere,dvs. i beholdere hvor det kan dannes et vakuum (eller bortimot vaKuum), og til hvilke prøven tilføres ved det forutbestemte trykk (såsom brønnhodetrykket) ved hvilket prøven er blitt tatt. Om ønskes, kan prøver av komponentene i fluidet oppbevares hver for seg i beholderne. Det vil forståes at prøvene ved å oppbevares under samme eller tilnærmet samme trykk som brønnhodetrykket vil forbli representative for fluidet som produseres i brønnen, frem til tidspunktet hvor fluidets eller fluidkomponentenes egenskaper skal bestemmes.

Etter fullført prøvetagning kobles rørledningssystemet 1 fra brønnhodet.

Rørledningene 5 og 6 bør anbringes slik i rørlednings-systemet 1 at det oppnåes parallell strømning av fluidene som passerer gjennom systemet. Rørledningenes 5 og 6 senter-akser.kan imidlertid være ikke-parallelle. Forøvrig vil det kunne forventes best resultat dersom rørledningen 5 anordnes vertikalt og strømningen av fluid gjennom denne er nedadret-tet.

I en alternativ utførelsesform kan legemet 15 være

anbragt mellom to rørseksjoner med forsjellig tverrsnitt. Rørseksjonen med det minste tverrsnitt erstatter da den ring-

formede bæredel 14 som er vist på fig. 2. Ved å sammenkoble disse rørseksjoner ved hjelp av flenser kan legemet 15 lett skiftes ut med en blandeinnretning med et annet antall passas-

jer 16 og/eller med passasjer 16 av et annet tverrsnitt.

Det skal bemerkes at prøvetagningsrørledningen 2 som

anvendes i utførelsesformen vist på fig. 2, kan være trukket tilbake et kort stykke, slik at rørledningens inntak 23 blir plassert noe til høyre for delens 15 senterakse.

I enda en alternativ utførelsesform kan prøvetagnings-punktet være anordnet slik at en prøvetagningsrørledning,

etter å være blitt innført i en rørledning, får sin lengdeakse sammenfallede med rørledningens senterakse. Prøvetagningsrør-ledningens inntaksåpning bør da vende oppover.

Claims (6)

1. Innretning for å ta en prøve av et hydrocarbonfluid som strømmer ut av en brønn som kommuniserer med en gjennomtrengelig undergrunnsformasjon, hvilken innretning innbefatter et rørledningssystem (1) med et inntak (2) som kan bringes til å kommunisere med det indre av brønnen, og et uttak (10),hvil-

ket rørledningssystem (1) innbefatter en første rørledning (6) og en andre rørledning (5) gjennom hvilke det kan finne sted parallell strømning av fluid fra inntaket til uttaket, idet hver rørledning samarbeider med ventilanordninger (henh. 9 og 7,8) anordnet for avstengning av passasjen gjennom rørledningen etter ønske, og innretningen videre omfatter en prøvetakings-rørledning (22) som via sitt inntak (23) kommuniserer med det indre av den andre rørledning (5), og en fluidblandeanordning (14,15) anordnet i det indre av den andre rørledning (5), på oppstrømssiden av og i nærheten av prøvetagningsrørlednin-gens (22) inntak (23), karakterisert ved at fluidblandeanordningen (14,15) omfatter et legeme (15) med en senterakse, hvilket legeme er forsynt med flere passasjer (16) som strekker seg gjennom legemet fra dettes oppstrømsside til dets nedstrøms-side, og at senteraksene for samtlige passasjer (16) passerer gjennom et felles punkt på legemets (15) senterakse på nedstrømssiden av legemet (15).

2. Innretning ifølge krav 1, karakterisert ved at legemet (15) er anordnet mellom rørseksjoner med ulike innvendige tverrsnittsarealer, idet den seksjon (14) som befinner seg på nedstrømssiden av legemet, har det minste innvendige tverrsnittsareal.

3. Innretning ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at passasjenes (16) inntak på oppstrømssiden av legemet (15) er jevnt fordelt over legemets (15) overflate på oppstrømssiden.

4. Innretning ifølge krav 1-3, karakterisert ved at en del av passasjene (16) gjennom legemet (15) har inntaksåpninger hvis periferi berører periferiden av legemets oppstrømsside.

5. Innretning ifølge krav 1-4, karakterisert ved at passasjenes (16) sam-lede tverrsnittsareal er mellom 10 og 50% av tverrsnittsarea-let av legemets (15) oppstrømsside.

6. Innretning ifølge krav 1 - 5, karakterisert ved at avstanden mellom legemets (15) nedstrømsside og prøvetagningsrørledningens (22) inntak (23) er ca. 2,5 ganger den innvendige diameter av strømningspassasjen på nedstrømssiden av legemet.