NO164318B - Analysecelle for undersoekelse av kondenserbare fluider. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse gjelder en celle for å analysere et fluid som i det minste er delvis kondenserbart.

Sådanne celler anvendes særlig for å analysere fysiske egenskaper med hensyn til trykk, volum og temperatur av fluider fra oljeboringsbrønner, da kjennskap til disse egenskaper er grunnleggende ved utnyttelse av oljefelter. Sådanne celler anvendes også for å analysere lette oljer for å bedømme olje-reservoarer, samt også i forskjellige andre anvendelser, slik som undersøkelse av faselikevekt og lignende. De kan også anvendes for opptegning av forskjellige trykkurver som funksjon av temperaturen for fastlagte andeler av dampfase i forhold til det totale fluidvolum.

En sådan celle som er beskrevet i US patentskrift nr. 2380082 omfatter et sterkt vertikalt sylinderhylster med to indre kamre som befinner seg i innbyrdes forbindelse, og hvorav det nedre kammer har mindre diameter. Hylsteret er forsynt med vinduer for innblikk i det nedre kamre og med graderte avmerkninger for å anvise og måle grensenivået mellom den flyt-ende fase og gassfasen av det fluid som undersøkes. Det øvre kammer omfatter et fritt montert stempel som deler dette øvre kammer i to deler. Den øvre del er fylt med kvikksølv fra en kvikksølvpumpe og tillater utøvelse av ønskede måletrykk på det fri stempel. Bunnenden av det nedre kammer tilføres også kvikksølv for å bringe grenseflaten mellom gass og væske i det fluid som undersøkes til et passende nivå. Væskefasen av nevnte fluid befinner seg i direkte kontakt med kvikksølvet, som således gjør tjeneste som et stempel. Denne celle er an-bragt i et oppvarmet kammer.

Apparatur av denne art har den ulempe at det anvendes kvikk-sølv, som er et farlig material å håndtere og krever tungt utstyr, særlig for pumpeformål. Den direkte grenseflate i bunnkammeret mellom kvikksølv og væskefasen av den undersøkte væske krever videre spesielle foranstaltninger eller spesielt utstyr når cellen tømmes for den væske som undersøkes, for derved å kunne sikre at bare vedkommende væske fjernes uten innblanding av noe som helst kvikksølv. Endelig kan.disse væsker inneholder komponenter som reagerer med eller: danner legeringer eller amalgamforbindelser med kvikksølv.

Det er derfor et formål for foreliggende oppfinnelse-, å frem-bringe en analysecelle av ovenfor angitt art, men som ikke krever bruk av kvikksølv.

Foreliggende oppfinnelse gjelder således en celle for å analysere et fluid som i det minste er delvis kondenserbart, idet nevnte celle omfatter et hulrom som vedkommende fluid innføres i samt for det første avgrenses av et hylster og for det annet av et øvre stempel anordnet for glidebevegelse i tett pasning inne i nevnte hylster samt tilordnet utstyr for innstilling av trykket i det fluid som skal analyseres, sammen med nedre utstyr som gjør det mulig å innstille en grenseflate mellom gass og væske, idet nevnte hylster er utstyrt med vinduer i forbindelse med avmerkninger for å kunne anvise og måle nevnte grensenivå, mens det meliom stempelet og nevnte nedre utstyr er anordnet organer for innføring av den væske som skal analyseres i hulrommet samt for tømning av hulrommet for denne væske.

På denne bakgrunn av kjent teknikk har så analysecellen i henhold til oppfinnelsen som særtrekk at nevnte utstyr som er tilordnet det øvre stempel omfatter en drivstang fra et første styrende drivorgan og som er forbundet med stempelet, mens nevnte nedre utstyr for innstilling av høydenivået av nevnte gass/væske-grenseflate omfatter et nedre stempel forbundet med en drivstang fra et annet styrende drivorgan.

I en foretrukket utførelse av oppfinnelsen og med det formål å sikre at en feil i det målte nivå av grenseflaten mellom væske og gass høyst medfører en meget liten feil i volumet, omfatter nevnte hulrom i hylsteret en innsnevring i nivå med nevnte måle- og observasjonsvinduer, således at det indre hulrom deles opp i et øvre og et nedre kammer som står i innbyrdes forbindelse gjennom nevnte innsnevring, som da utgjør en forbindelseskanal.

I en foretrukket utførelse omfatter nevnte hylster tre deler, nemlig en øvre del som omgir det øvre kammer, en midtre del som omfatter nevnte vinduer og som forbindelsekanalen passerer gjennom, samt en nedre del som omgir det nedre kammer, idet den nedre del og nevnte annet styrende drivorgan er anordnet horisontalt, mens den øvre del og nevnte første styrende drivorgan er anordnet lett skråstilt i forhold til horisontalretningen, og den mellomliggende del befinner seg mellom nevnte øvre og nedre del ved de ytterender av disse deler som befinner seg nærmest hverandre, samtidig som forbindelseskanalen er anordnet vertikal og munner ut i det nederste punkt av nevnte øvre kammer.

Nevnte skråstilling er fortrinnsvis omkring 15°.

Hvert stempel kan være utstyrt med en omrøringsinnretning på den side som vender bort fra stempelets drivstang.

Oppfinnelsen vil nå bli nærmere beskrevet ved hjelp av et utførelseeksempel og under henvisning til de vedføyde tegninger, hvorpå: Fig. 1 visér en anordning for å analysere fluider og som

omfatter en celle i henhold til oppfinnelsen, og

Fig. 2 viser i større målestokk nevnte celle i henhold til

oppfinnelsen.

I fig. 1 er det vist at anordningen omfatter et termostatisk kammer 1, hvis temperatur kan innstilles over området -20°C til +200°C, idet nevnte kammer er montert på et stativ 2 som er bevegelig på skinner 3 og bærer selve cellen 4.

Cellen 4 er montert på en vogn 5 som er anordnet for bevegelse på stativet i samsvar med en drivmutter 6 i inngrep med en føringsskrue 7 som er styrt fra et innstillingshjul 8. Cellen 4 og dens vogn 5 er festet til en avstengningsdør 8 for kammeret 1.

Døren har en tetningspakning 9 som trykkes mot forsiden av kammeret.

Ved bare å dreie innstillingshjulet 8 er det således mulig å bevege cellen inn i eller ut fra kammeret, mens samtidig døren 8 åpnes og lukkes.

Det skal nå henvises til fig. 2 for en mer detaljert beskriv-else av selve analysecellen.

Denne celle omfatter et ytre hylster som består av tre deler, nemlig en øvre del 11, en nedre dél 12 og en mellomliggende del 13.

Dette hylster er meget kraftig og konstruert for å motstå så høye trykk som 1200 bar. Hylsteret omslutter et øvre stempel 14 og et nedre stempel 15, og avgrenser mellom disse stempler et indre hulrom som omfatter et øvre kammer 16 som befinner seg i den øvre del 11 av hylsteret, et nedre kammer 17 i den nedre del 12 av hylsteret, samt en forbindelsekanal 18 som forbinder det øyre kammer med det nedre kammer, idet denne kanal passerer gjennom den mellomliggende del 13. Kam-rene 16 og 17 er sylinderformede. Den mellomliggende del omfatter på vanlig måte observasjonsvinduer anordnet på begge sider av kanalen 18, og som regel foreligger det to sådanne vinduer, hvorav den ene anvendes for belysning og den annen utnyttes for observasjon.

Disse vinduer omfatter et markeringssystem for å måle høyde-nivået av grenseflaten mellom væskefasen og gassfasen av det fluid som undersøkes og er innført i det indre hulrom. En stiplet sirkel 19 angir det vindu som befinner seg bak forbindelsekanalen 18 i forhold til figurplanet.

Kanalen 18 utgjør således en innsnevring i nivå med vinduene og tillater måling av det indre volum av hylsteret som er oppdelt i tre deler. Denne innsnevring har som formål å øke følsomheten for variasjoner i høydenivået av grenseflaten mellom væske og gass f.eks. for en gitt variasjon i væske-fasens volum, således at målenøyaktigheten øker. Alle tre deler av det indre hulrom, nemlig det øvre kammer, det nedre kammer og forbindelsekanalen, inneholder midler for innføring og fjerning av væsker. I det viste eksempel i fig. 2 utgjøres disse midler av kanalene 20, 21 og 22 som alle er utstyrt med sperrestykker 23, 24 og 25, men disse sperrestykker kan lett erstattes med ventiler under drivstyring fra utsiden av hylsteret 1 under anvendelse av en regulatorboks 26 (se fig. 1) for å opprette hensiktsmessige forbindelser når cellen 4 inn-føres i temperaturkammeret 1. Det nedre kammer 17 er på samme måte utstyrt med midler 26 for forbindelse med en trykkføler.

Det øvre stempel 14 er forbundet med drivstangen 27 for et

første hydraulisk drivorgan 28 (se fig. 1), mens det nedre stempel 15 er forbundet med drivstangen 29 for et annet hydraulisk drivorgan 30 (se fig. 1).

Disse to drivorganer 28 og 29 kraftforsynes hver for seg over kanaler 31 og 32. Alt etter arten av de prøver som skal ut-føres, kan drivorganene være servostyrt enten som en funksjon av stempelposisjon (for å utføre målinger ved konstant volum) eller også som en funksjon av drivkraft (for å utføre målinger under konstant trykk). Andre former for drivorganer kan naturligvis anvendes i stedet for de hydrauliske drivorganer 28 og 30, idet f.eks. mekaniske drivorganer kunne vært an-vendt .

Det nedre stempel 15 tjener til å innstille nivået av grenseflaten mellom væske og gass, mens det øvre stempel 14 tjener til å innstille trykket.

Aksene for øvre og nedre kammer 16 og 17, samt tilsvarende akser for drivorganene 28 og 30, kunne godt være vertikalt rettet. Det er imidlertid å foretrekke at det nedre kammer 17 og det annet drivorgan 3 0 er anordnet horisontalt, samt at det øvre kammer 16 og dets drivorgan 28 er skråstilt en vinkel omkring 15° med horisontalretningen, da anordningen derved vil oppta mindre plass. Det øvre kammer er anordnet i en viss vinkel med horisontalretningen for å sikre at det ikke foreligger noen risiko for at noen få væskedråper skal forbli i det øvre kammer 16, hvilket lett kunne inntreffe hvis dette kammer 16 var anordnet horisontalt på samme måte som det nedre kammer.

Den midtre del 13 av hylsteret er anordnet mellom den øvre del 11 og den nedre del 12 ved de ytterender som befinner seg nærmest hverandre, samt på en sådan måte at forbindelseskanalen 18 forløper vertikalt. Denne kanal 18 munner inn i det laveste punkt av det øvre kammer 16.

Den fri side av hvert stempel er utstyrt med en liten propell for omrøring av det fluid som undersøkes, idet stempelet 14 er utstyrt med en propell 31 og stempelet 15 har en propell 32.

Hvert stempel er forsynt med en tettende stempelring 3 3 eller 34, som er sammentrykket av en ring 35 eller 36 som er skrudd på stempelet.

En sådan celle kan anvendes for å utføre målinger med det formål å tegne opp forskjellige funksjonskurver, f.eks. trykk som funksjon av temperatur ved konstant volum eller volum som en funksjon av temperatur ved konstant trykk.

Vinduene og deres avmerkninger tjener til å måle høydenivået av gass/væske-grenseflaten samt for umiddelbart å fastlegge væskevolumet.

Claims (5)

1. Analysecelle (4) for undersøkelse av fluider som er i det minste delvis kondenserbare, idet nevnte celle omfatter et hulrom (16,17,18) som vedkommende fluid innføres i samt for det første avgrenses av et hylster (11,12,13) og for det annet av et øvre stempel (14) anordnet for glidebevegelse i tett pasning inne i nevnte hylster samt tilordnet utstyr (27,28) for innstilling av trykket i det fluid som skal analyseres, sammen med nedre utstyr (15,29,30) som gjør det mulig å innstille en grenseflate mellom gass og væske, idet nevnte hylster er utstyrt med vinduer (19) i forbindelse med avmerkninger for å kunne anvise og måle nevnte grensenivå, mens det mellom stempelet og nevnte nedre utstyr er anordnet organer (20,21,22) for innføring av den væske som skal analyseres i hulrommet samt for tømning av hulrommet for denne væske, karakterisert ved at nevnte utstyr som er tilordnet det øvre stempel (14) omfatter en drivstang (27) fra et første styrende drivorgan (28) og som er forbundet med stempelet, mens nevnte nedre utstyr for innstilling av høydenivået av nevnte gass/væske-grenseflate omfatter et nedre stempel (15) forbundet med en drivstang (29) fra et annet styrende drivorgan.

2. Celle som angitt i krav 1, karakterisert ved at nevnte hulrom (16,17,18) omfatter en innsnevring (18) i nivå med nevnte vinduer (19) for observasjon og måling, således at nevnte hulrom er oppdelt i et øvre og et nedre kammer (16,17) som er innbyrdes forbundet ved nevnte innsnevring som utgjør en forbindelseskanal (18).

3. Celle som angitt i krav 2, karakterisert ved at nevnte hylster omfatter tre deler (11,12,13), nemlig en øvre del (11) som omgir det øvre kammer (16), en mellomliggende del (13) som omfatter nevnte vinduer (19) og som nevnte forbindelsekanal (18) passerer gjennom, samt en nedre del (12) som omgir det nedre kammer (17), idet nevnte nedre del (12) og det annet drivorgan (30) er anordnet horisontalt, mens den øvre del (11) og nevnte første drivorgan (29) er svakt skråstilt i forhold til horisontalretningen, og den mellomliggende del (13) befinner seg mellom nevnte øvre og nedre del ved de ytterender av disse deler som befinner seg nærmest hverandre, samtidig som forbindelsekanalen (18) er anordnet vertikalt og munner inn i det nederste punkt av nevnte øvre kammer (16).

4. Celle som angitt i krav 3, karakterisert ved at nevnte skråstilling er omkring 15°.

5. Celle som angitt i krav 1 - 4, karakterisert ved at en omrøringsinnretning (31,32) er anordnet på hvert stempel (14,15) på den stempel-side som vender bort fra stempelets drivstang (27,29).