NO169192B - Proevetaker for oppsamling av gass/vaeske-proever - Google Patents

Description

Søknaden vedrører en prøvetaker for nedsenking i et borehull i forbindelse med prøvetaking ved boring etter/produksjon av olje, gass evt. vann, og som omfatter et rørformet hult og fortrinnsvis sylinderformet legeme.

Ved boring etter og produksjon av hydrokarboner er det nød-vendig å ta prøver i borehullet av eventuelle gass/væske forekomster. Dette gjøres ved at en prøvetaker senkes ned i borehullet for oppsamling av prøver på ulike nivå i brønnen. Prøvetakeren bringes deretter opp til overflaten hvor prøven blir overført fra prøvetakeren til egnede transportbeholdere for videre laboratorieanalyser av fluidets kjemiske og fysiske karakteristika.

Prøvetakerutstyr, som senkes ned i borehullet, består i det vesentligste av en rørformet sylindrisk beholder med et kammer for oppsamling av gass/væske-prøver og ventiler for åpning og lukking av kanalene inn til dette kammeret. I tillegg til oppsamlingskammeret omfatter utstyret ofte varierende typer elektronisk loggeutstyr for måling av trykk, temperatur etc. Dette utstyret er forbundet med overflaten via en løftewire med isolert kobberkjerne. Prøvetakerutstyret kan også være direkte styrt fra overflaten med en mekanisk styrestang innvendig i bore/produksjons-røret. Denne styrestangen brukes for åpning og lukking av ventilene for tilførsel av gass/væske-prøver. Prøvetakerutstyr med oppsamlingskammer er vanligvis utstyrt med et flytende stempel for fysisk å adskille gass/væske-prøven fra et mottrykksmedium. Mottrykksmediet brukes for å regulere fyllingen av oppsamlingskammeret. Ved prøvetaking trykkes mottrykksmediet som er på den ene siden av stempelet ut av sylinderen og opp i et atmosfærisk kammer. Gass/væske-prøven strømmer inn i kammeret hvorpå dette fylles. Det anvendes 0-ringer som tetning mellom stempelet og sylinder- veggen. Disse 0-ringene er utsatt for slitasje ved at de beveges langs sylinderveggen og er i kontakt med et vanligvis meget aggress-ivt hydrokarbonfluid. Tetningene er dessuten ikke diffusjons-tette. En ulempe med dette utstyret er derfor at man får lekkasje av hydrokarboner fra den ene siden av stempelet og inn i mottrykksmediet på den andre siden av stempelet. Frak-sjoner av gass/væske-prøven diffuderer evt. lekker fra prøven pga. slitte og utette stempeltetninger. Gass/væske-prøven vil derfor ikke være representativ og testen må gjentas. Dette øker kostnadene knyttet til testing av olje- og gassbrønner spesielt offshore på grunn av svært dyr riggtid.

En annen metode for prøvetaking er å anvende prøvetakere med klokkestyring for åpning av selve ventilene og påfølgende fylling av oppsamlingskammeret med gass/væske. Denne metoden forutsetter at det ikke oppstår problemer eller forsinkelser ved nedsenking av utstyret og er derfor uhensiktsmessig. Dessuten forutsetter både klokkestyring og bruk av styrestang for åpning av ventilene et forholdsvis komplisert mekanisk system for å fungere tilfredsstillende. Dette mekaniske systemet utsettes for slitasje og det oppstår feil under bruk som igjen vil føre til økte kostnader både i form av ødelagt utstyr og gjentatte tester.

Hovedformålet med oppfinnelsen er således å utvikle en metode for å oppnå representative prøver hvor det ikke er fare for lekkasje av gass/væske fra oppsamlingskammeret til kammeret for mottrykksmediet. Det er videre et formål å finne frem til et utstyr som muliggjør en rask og sikker prøvetaking. Utstyret må være driftssikkert og enkelt å betjene.

Disse og andre formål ved oppfinnelsen oppnås med den anordning som er beskrevet nedenfor, og oppfinnelsen er nærmere definert og karakterisert ved de medfølgende krav.

Ettersom problemet med de kjente anordningene både var relatert til stempelringene og en komplisert mekanisk oppbygging var det vesentlig å erstatte O-ringene med en annen form for tetning og dessuten å forenkle selve oppbygningen av prøvetakeren. På grunn av problemene med O-ringene måtte man prøve å finne frem til en anordning uten stempel, men som samtidig adskilte mottrykksmediet fra gass/væske-prøven. Etter overveielser av diverse muligheter ble det forsøkt å anvende en membran formet som et rør for å separere mediene. Dette ble testet og man fant at visse typer membraner gav god tetning. Hvis man anvendte et fleksibelt sammentrykkbart rør kunne det lages av et diffusjonstett materiale. Derved ville faren for lekkasje fra gass/væske kammeret inn i kammeret for mottryksmediet bli redusert.

Prøvetakeren består i hovedtrekk av en sylindrisk beholder med to kanaler og tilhørende ventiler fortrinnsvis en i hver ende. Den ene kanalen muliggjør fylling av et kammer for mottrykksmediet og den andre kanalen muliggjør fylling av et kammer for gass/olje-prøven. Kammeret for mottrykksmediet avgrenses av innersiden av ytterrøret og et andre innvendig sammentrykkbart to støttekiler fastmontert i en U-profil hvorpå denne enheten er ført inn i blyrøret og dermed lukker endene og danner et gasstett volum innvendig i blyrøret.

Før utstyret senkes ned i brønnen for prøvetaking blir kammeret mellom ytterrøret og innerrøret fylt med et mottrykksmedium f.eks. glykol slik at det sammentrykkbare blyrøret former seg rundt U-profilen og kilene og derved presser all luft og evt. andre forurensende gasser/væsker ut av selve oppsamlingskammeret. Prøvetakerutstyret senkes deretter ned i brønnen til det aktuelle dybdenivå for prøvetaking i henhold til loggingen. Ventilen for tilførsel av gass/olje-prøven åpnes samtidig som ventilen for utslipp av mottrykksmediet enten blir åpnet mot et kammer med atmosfærisk trykk eller mottrykksmediet blir sluppet ut direkte til omgivelsene. Gass/væske-prøven vil strømme inn i oppsamlingskammeret innvendig i innerrøret. Blyrøret trykkes nå gradvis tilbake til dens opprinnelige rørform ettersom kammeret fylles av prøven. Samtidig vil volumet til kammeret med mottrykksmediet reduseres og mottrykksmediet presses gradvis inn i et kammer med atmosfærisk trykk. Fyllingen av prøven reguleres ved å styre tilbakestrømmingen av mottrykksmediet gjennom en dyse. Volumet på kammeret med atmosfærisk trykk er mindre enn volumet på prøvekammeret. Dette fører til at ved maksimal fylling av oppsamlingskammeret vil det fremdeles være noe væske tilbake i kammeret for mottrykksmediet. Formålet med denne volumforskjellen mellom kamrene er å hindre at blyrøret skal ha unødig metall-mot-metall kontakt og punkteres. Når de aktuelle prøvene er tatt blir prøvetakerutstyret heist til overflaten ved bruk av en løftewire, og prøvene blir overført til egnede transport/lagringsbeholdere for videre transport og analyse.

Fig.l viser prøvetakeren ifølge oppfinnelsen.

Fig.2 a,b,c viser prøvetakeren i snitt A-A, B-B og C-C. Fig. 3 viser flere prøvetakere sammenkoplet hvor deler

av en beholder er vist i snitt.

Figur 1 viser prøvetakeren 1 som omfatter to kammer 12,14 i det vesentligste adskilt av et sammentrykkbart rør 9. Beholderen 1 består av et ytterrør 2 i form av en sylinderformet beholdermantel for opptak av trykkkreftene. Innvendig i ytter-røret 2 er det anordnet en enhet 13 som danner et gasstett kammer 12 for gass/væske-prøven. Den stiplede linjen 15 viser røret i sammentrykt stilling. I denne stillingen er kammeret 14 for mottrykksmediet fylt og avgrenses av innsiden av ytter-røret 2 og yttersiden av det sammentrykte røret 9. Den innvendige enheten 13 omfatter støttekiler 5 og 6, en U-profil 10 og røret 9 som fortrinnsvis er laget av bly. Det kan om ønske-lig lages av annet materiale enn bly. Det vesentligste er at materialet er diffusjonstett og fleksibelt. For et mindre fleksibelt metall enn bly, er det viktig av hensyn til sammentrykkingen å ha et svekket felt på røret som er mer fleksibelt. Dette vil bevirke at røret formes jevnt og virker som et startpunkt for sammentrykkingen. Ved et så fleksibelt materiale som gummi, vil ikke dette være nødvendig. Valg av materialer i beholderen må tilpasses de prøver den skal benyttes for. Støttekilene 5 og 6 er montert og fastgjordt i hver ende av U-profilen, hvorpå denne føres inn i blyrøret 9 og danner en enhet 13. Blyrøret 9 festes deretter til støttekilene 5 og 6 f.eks. ved liming evt. lodding slik at man får en gasstett enhet med kammeret 12 for gass/væske-prøven.

Støttekilen 6 er utstyrt med en sentral boring 8 som munner ut på innsiden av blyrøret 9 og fører gass/væske-prøven inn i det gasstette oppsamlingskammeret 12. Kammeret 14 er ved prøvetak-ing fylt av mottrykksmediet slik at man ved tilførsel av gass/væske-prøven i kammer 12 får en styrt og gradvis fylling av kammer 12. Støttekilene 5 og 6 er i den ene enden sirkulære mens de mot den andre enden er skråkuttet. Ved fylling av kammer 14 bidrar de skråkuttede støttekilene til en gradvis overgang fra blyrørets sirkulære form til dets sammentrykte form.

Fig. 2 viser prøvebeholderen i snitt A, B og C. I snitt A-A er blyrøret 9 og kilene 5 og 6 helt sirkulære. Denne delen av ' blyrøret vil forbli uforandret under fylling av begge kammerne 12 og 14. Tverrsnittet av enheten 13 er noe mindre enn hulroms tverrsnittet av ytterrøret 2. Deler av spalten i mellom innersiden av ytterrøret 2 og yttersiden av blyrøret 9 vil alltid ved prøvetaking være fylt av mottrykksmediet og bidrar dermed til å redusere slitasje på blyrøret. Dessuten forenkler spalten innsetting av enheten 13 og man får en passasje _for mottrykksmediet under fylling av kammeret 14. Snitt B-B viser blyrørets form når kammeret 14 for gass/olje-prøven er fylt. Blyrøret 9 vil i denne posisjonen ha den opprinnelige rørformen. Gass/- væske-prøven vil være samlet i kammer 12 og har under fylling av dette kammeret redusert volumet til kammeret 14 betraktelig og presset mottrykksmediet inn i et separat atmosfærisk oppsamlingskammer (ikke vist). Snitt C-C viser prøvetakeren hvor man ser at blymembranen følger den nedre sirkulære halv-delen av og ligger an mot innersiden av U-profilen 10 som vist ved den stiplede linjen 15 i Fig. 1. Dette er blyrørets stilling når prøvetakeren er klar for bruk og fylt med et mottrykksfluid, f.eks. glykol. Under påfylling flyter mottrykksfluidet på yttersiden av blyrøret 9 og trykker blyrøret 9 inn mot innerveggen av U-profilen 10 og reduserer dermed volumet til oppsamlingskammeret ned mot null. Ved oppsamling av gass/olje-prøve åpnes ventiler ut mot gass/væske forekomsten samtidig som en ventil mot oppsamlingskammeret med atmosfærisk trykk åpnes. Når gass/væske-prøven på grunn av det høyere ytre omgivelsestrykket presses inn på innsiden av blyrøret vil dette trykket presse mottrykksmediet på den andre siden av blyrøret ut og inn i det atmosfæriske kammeret. Gass/væske-prøven og mottrykksmediet vil dermed være fysisk helt adskilt under prøvetaking. Mottrykksmediet bevirker at fylling av prøve-kammeret 12 foregår rolig og ikke utsetter blyrøret for unødige belastninger under sammentrykkingen. Det atmosfæriske kammeret hvor mottrykksmediet samles har mindre volum enn prøvekammeret. Dermed vil noe av mottrykksmediet forbli i prøvekammeret og forhindre at blyrøret har unødig metall mot metall kontakt og forhindrer punktering av blyrøret.

Figur 3 viser et komplett prøvetakerutstyr med plassering av ventilene 3,4 for styring av prøvetakingen. Ytterrøret 2 har innvendige gjenger 18 i begge ender for tilkopling av ventilsystemene 3,4. Støttekilene 5 og 6 er ikke identiske. En av støttekilene, i dette eksemplet støttekil 6, har en hanndel 7 for inngrep i hunndelen i ventilsystemet. Ventilsystemene kan fungere foruten som styringsenhet for åpning/lukking av kanalene også som sammenkoplingsstykke for flere prøvetaker-beholdere 16,17. Blyrøret med kiler og U-profil ferdiggjøres i verksted og monteres inn som en innsats ferdig testet for trykk og diffusjonstetthet.

Man har med foreliggende oppfinnelse kommet frem til en prøvetaker hvor gass/væske-prøven og mottrykksmediet er fysisk adskilt. Derved er det ingen mulighet for lekkasje og diffusjon fra prøveoppsamlingskammeret inn i mottrykkskammeret. Oppsamlingskammeret ifølge oppfinnelsen er enkelt å fremstille og bruke, og det har ingen deler utsatt for slitasje. Utstyret er £i ">■" "f- /""\ "V* V\l 1 1 i rf n<y>o/^nlr<p>T r»w c? t

Claims (6)

1. Prøvetaker (1) for nedsenking i et borehull i forbindelse med prøvetaking ved boring etter/produksjon av olje, gass eller vann, omfattende et rørformet hult og fortrinnsvis sylinderformet legeme (2), karakterisert ved at det innvendig i det sylinderformede legemet (2) er anordnet en sammentrykkbar rørformet anordning (9) for avgrensning av et kammer (14) for et mottrykksmedium og et kammer (12) for en gass/væske-prøve.

2. Prøvetaker ifølge krav 1, karakterisert ved at anordningen (9) i hver ende har fastgjorte støttekiler (5 og 6) for avgrensning av et innvendig volum for gass/væske-prøver i kammeret (12).

3. Prøvetaker ifølge krav 1, karakterisert ved at støttekilene (5 og 6) er fastgjordt i hver ende av og danner en enhet med en U-profil (10).

4. Prøvetaker ifølge krav 1, karakterisert ved at anordningen (9) og enheten bestående av støttekilene (5 og 6) og U-profilen er utskiftbar.

5. Prøvetaker ifølge krav 1, karakterisert ved at støttekilene (5 og 6) og U-profilen (10) er rundet av i alle kanter som ikke er i permanent kontakt med anordningen (9) .

6. Prøvetaker ifølge krav 1, karakterisert ved at anordningen (9) er av et sammentrykkbart rørformet materiale, fortrinnsvis bly.