NO172011B

NO172011B - PROCEDURE AND APPARATUS FOR ANALYSIS OF MULTIPHAGE MIXTURES

Info

Publication number: NO172011B
Application number: NO864608A
Authority: NO
Inventors: Gavan James Joseph Prendergast; David Andrew Webb
Original assignee: Conoco Specialty Prod
Priority date: 1985-03-19
Filing date: 1986-11-19
Publication date: 1993-02-15
Also published as: NO172011C; NO864608L; NO864608D0

Description

Foreliggende oppfinnelse angår generelt en fremgangsmåte og et apparat for å bestemme valgte egenskaper til en flerfaseblanding. The present invention generally relates to a method and an apparatus for determining selected properties of a multiphase mixture.

Skjønt det vil erkjennes av fagfolk på området at fremgangsmåten og apparatet i henhold til oppfinnelsen lett kan anvendes for analyse av mange forskjellige arter flerfaseblandinger, vil en særlig hensiktsmessig anvendelse gjelde analyse av den oljeblanding som tappes ut fra en oljebrønn. Det er derfor hensiktsmessig i det følgende å beskrive oppfinnelsen under henvisning til denne spesielle anvendelse. Although it will be recognized by experts in the field that the method and apparatus according to the invention can easily be used for the analysis of many different types of multiphase mixtures, a particularly appropriate application will concern the analysis of the oil mixture that is tapped from an oil well. It is therefore appropriate in the following to describe the invention with reference to this particular application.

Det er ofte nødvendig å være i stand til å overvåke og/eller fastlegge de forskjellige egenskaper til den olje/gass/vann-blanding som avgis fra en oljebrønn. De egenskaper til denne blanding som er av særlig betydning, er volumstrømmen og densiteten av hver fase. Det er derfor vanlig praksis ved analyse av en blanding som avgis fra en oljebrønn å føre en forholdsvis stor andel av blandingen til en "testseparator". Denne "testseparator" deler opp flerfaseblandingen i sine forskjellige faser før strømningsmålingen utføres. It is often necessary to be able to monitor and/or determine the various properties of the oil/gas/water mixture emitted from an oil well. The properties of this mixture which are of particular importance are the volume flow and the density of each phase. It is therefore common practice when analyzing a mixture emitted from an oil well to lead a relatively large proportion of the mixture to a "test separator". This "test separator" separates the multiphase mixture into its different phases before the flow measurement is performed.

Separatorer av denne type er alminnelig kjent og det synes derfor ikke nødvendig å gi en detaljert beskrivelse her. Hovedulempen ved separatorer av denne art er at de er forholdsvis omfangsrike og opptar betraktelig plass, særlig ved bruk på plattformer til sjøs. Som en følge av dette har hver sådan plattform vanligvis bare en eneste testseparator, og denne separator utnyttes for opptak av målinger fra en brønn av gangen. En ytterligere ulempe er derfor at de er forholdsvis kostnadskrevende. Separators of this type are generally known and it therefore does not seem necessary to give a detailed description here. The main disadvantage of separators of this type is that they are relatively bulky and take up considerable space, especially when used on platforms at sea. As a result, each such platform usually only has a single test separator, and this separator is used for recording measurements from one well at a time. A further disadvantage is therefore that they are relatively costly.

Det er et formål for foreliggende å frembringe en forholdsvis enkel fremgangsmåte og et tilsvarende apparat for analyse av flerfaseblandinger, og som er særlig egnet for den spesielle anvendelse som er omtalt ovenfor, samtidig som det også er et formål å overvinne en eller flere av de ovenfor nevnte ulemper. It is an object of the present invention to produce a relatively simple method and a corresponding apparatus for the analysis of multiphase mixtures, and which is particularly suitable for the particular application discussed above, while it is also an object to overcome one or more of the above mentioned disadvantages.

Foreliggende oppfinnelse gjelder således en fremgangsmåte for analyse av flerfaseblandinger med det formål å fastlegge valgte egenskaper til komponenter i en blanding som strømmer langs en strømningsbane, idet fremgangsmåten har som særtrekk i henhold til oppfinnelsen at blandingens densitet, trykk og/eller temperatur måles direkte eller beregnes på to eller flere steder langs blandingens strømningsbane, blandingens massestrøm måles direkte eller beregnes på minst ett av nevnte steder langs strømningsbanen, og en forandring i minst en av blandingens karakteristiske strømningsverdier frembringes mellom nevnte steder, hvorpå de valgte egenskaper fastlegges på grunnlag av den således oppsamlede informasjon. The present invention thus relates to a method for the analysis of multiphase mixtures with the aim of determining selected properties of components in a mixture that flows along a flow path, the method having as a distinctive feature according to the invention that the mixture's density, pressure and/or temperature are measured directly or calculated at two or more locations along the mixture's flow path, the mixture's mass flow is measured directly or calculated at at least one of said locations along the flow path, and a change in at least one of the mixture's characteristic flow values is produced between said locations, whereupon the selected properties are determined on the basis of the thus collected information.

Den strømningsverdi som forandres kan være en hvilken som helst av en passende gruppe strømningsparametere. Den verdi som forandres kan f.eks. være trykk eller temperatur eller minst en delvis separasjon av fasene i blandingen. The flow value that is changed may be any of a suitable group of flow parameters. The value that changes can e.g. be pressure or temperature or at least a partial separation of the phases in the mixture.

Den karakteristiske forandring kan også utføres ved å tilsette en substans til blandingen mellom de to nevnte steder. Denne substans kan foreligge i form av en kjemisk forbindelse som frembringer en reaksjon eller eventuelt frembringes ved å opprette en strømningsgren av gass. Ved et annet arrangement kan den karakteristiske forandring frembringes ved en endring på et annet sted i strømningsbanen, hvilket derved frembringer den karakteristiske forandring. En trykkforskjell oppstrøms for de to punkter kan f.eks. være egnet til å frembringe en forandring mellom disse punkter. The characteristic change can also be carried out by adding a substance to the mixture between the two mentioned places. This substance can be in the form of a chemical compound that produces a reaction or possibly produced by creating a flow branch of gas. In another arrangement, the characteristic change can be produced by a change in another place in the flow path, which thereby produces the characteristic change. A pressure difference upstream of the two points can e.g. be apt to produce a change between these points.

Ved å anvende den ovenfor angitte fremgangsmåte er det mulig å fastlegge egenskapene til de forskjellige faser i blandingen, f.eks. volum og densitet for hver spesielle fase. For å bestemme disse egenskaper kan det være nødvendig å måle eller beregne densitet, trykk eller temperatur og/eller massestrøm mer enn to ganger, og i det tilfelle to eller flere målinger utføres vil det være nødvendig å frembringe en tilsvarende strømningsverdiforandring mellom vedkommende nabomålepunkter. I visse tilfeller vil det ikke være påkrevd å fastlegge alle variable bare ut ifra massestrømmålinger. I slike blandinger som en oljeblanding fra en oljebrønn kan det f.eks. være hensiktsmessig å anta at vannfasens og oljefasens densitet forblir konstant over hver trykkforskjell. Fra den oppsamlede informasjon vil det da være mulig å opprette passende algoritmer som de påkrevde egenskaper kan bestemmes ut ifra. By using the method stated above, it is possible to determine the properties of the different phases in the mixture, e.g. volume and density for each particular phase. In order to determine these properties, it may be necessary to measure or calculate density, pressure or temperature and/or mass flow more than twice, and in the event that two or more measurements are carried out, it will be necessary to produce a corresponding flow value change between the relevant neighboring measurement points. In certain cases, it will not be required to determine all variables based only on mass flow measurements. In such mixtures as an oil mixture from an oil well, it can e.g. be appropriate to assume that the density of the water phase and the oil phase remains constant over each pressure difference. From the collected information it will then be possible to create suitable algorithms from which the required properties can be determined.

I det spesielle eksempel som gjelder en blanding uttappet fra en oljebrønn, kan således en rekke ligninger oppstilles for å utlede de forskjellige egenskaper til blandingens forskjellige faser. In the particular example that concerns a mixture drawn from an oil well, a number of equations can thus be set up to derive the different properties of the mixture's different phases.

I et typisk eksempel vil det være rimelig å anta at såvel oljens som vannets densitet forblir hovedsakelig konstant langs hele blandingens strømningsbane. I og for seg er det mulig å fastlegge disse verdier på en hvilken som helst hensiktsmessig måte. Under anvendelse av fremgangsmåten i henhold til foreliggende oppfinnelse måles følgende verdier: In a typical example, it would be reasonable to assume that the density of both the oil and the water remains essentially constant along the entire flow path of the mixture. In and of itself, it is possible to determine these values in any appropriate way. Using the method according to the present invention, the following values are measured:

(a) Tettheten av blandingen i punktene 1 og 2 (pi og P2). (a) The density of the mixture at points 1 and 2 (pi and P2).

(b) Blandingens massestrøm (MT]_) (I det tilfelle den karakteriserende forandring er en trykkforskjell, forblir masse-strømmen konstant). (b) Mass flow of the mixture (MT]_) (In case the characterizing change is a pressure difference, the mass flow remains constant).

(c) Temperatur og trykk i punktene 1 og 2. (c) Temperature and pressure in points 1 and 2.

(d) Densiteten av olje (p0) og vann (pw). (Som nevnt tidligere (d) The density of oil (p0) and water (pw). (As mentioned before

måles densiteten av olje og vann separat). the density of oil and water is measured separately).

hvor V er volum og indeks g betyr gass, indeks o betyr olje og indeks w betyr vann. where V is volume and index g means gas, index o means oil and index w means water.

Hvis wi» Poi, PW2- Po2- Kl °5 k2 antas eller måles manuelt, er det derfor mulig å fastlegge Vgl, Vg2, gi, g2, V0]_, Vo2, <v>wl'<v>w2< <V>T1'<V>T2- If wi» Poi, PW2- Po2- Kl °5 k2 is assumed or measured manually, it is therefore possible to determine Vgl, Vg2, gi, g2, V0]_, Vo2, <v> wl'<v>w2< <V>T1'<V>T2-

Foreliggende oppfinnelse gjelder også et apparat for analyse av flerfaseblandinger og som omfatter utstyr for direkte måling eller beregning av blandingens densitet, trykk og/eller temperatur på minst to valgte steder langs en strømningsbane for blandingen og utstyr for måling eller beregning av blandingens massestrøm på minst et av nevnte steder, samt utstyr for å frembringe en forandring i minst en av blandingens karakteristiske strømningsverdier mellom nevnte steder. The present invention also applies to an apparatus for the analysis of multiphase mixtures and which includes equipment for direct measurement or calculation of the mixture's density, pressure and/or temperature at at least two selected locations along a flow path for the mixture and equipment for measuring or calculating the mass flow of the mixture at at least one of said locations, as well as equipment to produce a change in at least one of the mixture's characteristic flow values between said locations.

Apparatet i henhold til foreliggende oppfinnelse kan omfatte utstyr for direkte måling av en blandings densitet, trykk og temperatur på minst to valgte steder langs blandingens bevegelsebane, utstyr for å måle massestrømmen av blandingen på minst et av nevnte steder samt midler for å frembringe en forandring i blandingens strømningsverdier mellom de nevnte steder. Det vil også forstås at dette apparat kan anordnes i funksjonelt samvirke med en passende programmert datamaskin, således at f.eks. blandingens egenskaper raskt kan fastlegges under anvendelse av de ovenfor angitte ligninger. The apparatus according to the present invention may comprise equipment for direct measurement of a mixture's density, pressure and temperature at at least two selected locations along the mixture's path of movement, equipment for measuring the mass flow of the mixture at at least one of said locations as well as means for producing a change in the mixture's flow values between the mentioned locations. It will also be understood that this device can be arranged in functional cooperation with a suitably programmed computer, so that e.g. the mixture's properties can quickly be determined using the above-mentioned equations.

Utstyr for direkte måling av blandingens densitet og masse-strøm kan foreligge i form av en massestrømmåler. Typisk eksempel på en egnet massestrømmåler selges under betegnelsen "Micro Motion" og er beskrevet i US patentskrift, nr. 422.338 samt i US nyutstedt patent nr. 31450 (reissue patent). Det kan også være nødvendig å måle blandingens temperatur og trykk ved massestrømmålerne, og dette kan utføres på en hvilken som helst egnet måte. Ved et annet arrangement kan blandingens densitet måles av en direktekoblet densitetsmåler, f.eks. av den type som selges under betegnelsen "Solartron". Equipment for direct measurement of the mixture's density and mass flow can be available in the form of a mass flow meter. A typical example of a suitable mass flow meter is sold under the name "Micro Motion" and is described in US patent document no. 422,338 as well as in newly issued US patent no. 31450 (reissue patent). It may also be necessary to measure the temperature and pressure of the mixture at the mass flow meters, and this may be done in any suitable manner. In another arrangement, the density of the mixture can be measured by a directly connected density meter, e.g. of the type sold under the name "Solartron".

Hvis den karakteriserende forandring er en trykkforskjell, kan denne frembringes ved hjelp av en hvilken som helst passende innretning, slik som en strupeventil eller lignende. If the characterizing change is a pressure difference, this can be produced by means of any suitable device, such as a throttle valve or the like.

Hvis den karakteristiske forandring er en faseseparasjon, kan det i en foretrukket utførelsesform anvendes en hydrosyklon f.eks. av den type som er beskrevet i ålment tilgjengelig NO patentsøknad nr. 852157 og som er utviklet spesielt for behandling av oljeblandet vann. Ved en utførelsesform kan massestrømmålingen utføres ved innløpet til hydrosyklonen samt ved det syklonutløp som avgir olje/gass-fasen adskilt fra olje/vann-blandingen. I visse tilfeller kan det være nødvendig å anvende ytterligere massestrømmålere med to eller flere hydrosykloner i serie. If the characteristic change is a phase separation, a hydrocyclone can be used in a preferred embodiment, e.g. of the type that is described in the generally available NO patent application no. 852157 and which has been developed specifically for the treatment of oil-mixed water. In one embodiment, the mass flow measurement can be carried out at the inlet to the hydrocyclone as well as at the cyclone outlet which emits the oil/gas phase separated from the oil/water mixture. In certain cases, it may be necessary to use additional mass flow meters with two or more hydrocyclones in series.

Ved de ovenfor beskrevne arrangementer utføres massestrøm-målingen på den totale strømning. Det er imidlertid mulig å bare ta ut en prøve av strømningen og føre denne strømnings-prøve gjennom en innretning som omfatter to massestrømnings-målere med innbyrdes trykkforskjell. Ved anvendelse av et sådant arrangement er det imidlertid bare mulig å fastlegge de relative volumprosentandeler av de forskjellige faser. In the arrangements described above, the mass flow measurement is carried out on the total flow. However, it is possible to only take a sample of the flow and pass this flow sample through a device comprising two mass flow meters with a mutual pressure difference. When using such an arrangement, however, it is only possible to determine the relative volume percentages of the different phases.

I en annen aspekt gjelder oppfinnelsen en fremgangsmåte for å regulere utstrømningen fra et brønnhode, og som har som særtrekk at den flerfaseblanding som avgis fra brønnhodet analyseres ved at blandingens densitet, trykk og/eller temperatur måles direkte eller beregnes på to eller flere steder langs blandingens strømningsbane, blandingens masse-strøm måles direkte eller beregnes på minst ett av nevnte steder langs strømningsbanen, og en forandring i minst en av blandingens karakteristiske strømningsverdier frembringes mellom nevnte steder, hvorpå de valgte egenskaper fastlegges på grunnlag av den således oppsamlede informasjon og utløps-forholdene reguleres på forut fastlagt måte ut ifra de oppnådde analyseresultater. In another aspect, the invention relates to a method for regulating the outflow from a wellhead, and which has the distinctive feature that the multiphase mixture emitted from the wellhead is analyzed by the mixture's density, pressure and/or temperature being measured directly or calculated at two or more places along the mixture's flow path, the mixture's mass flow is measured directly or calculated at at least one of said locations along the flow path, and a change in at least one of the mixture's characteristic flow values is produced between said locations, after which the selected properties are determined on the basis of the information thus collected and the outlet conditions regulated in a previously determined manner based on the obtained analysis results.

I nevnte aspekt av oppfinnelsen gjelder den også et apparat for regulering av utstrømningen fra utløpet fra et brønnhode, og som har som særtrekk at det omfatter analyseutstyr for analyse av flerfaseblandinger, som omfatter utstyr for direkte måling eller beregning av blandingens densitet, trykk og/eller temperatur på minst to valgte steder langs en strømningsbane for blandingen og utstyr for måling eller beregning av blandingens massestrøm på minst et av nevnte steder, samt utstyr for å frembringe en forandring i minst en av blandingens karakteristiske strømningsverdier mellom nevnte steder, en strupeventil. som er innkoblet i utløpskanalen fra brønnhodet og reguleringsutstyr for å styre strupeventilens åpning og lukking, idet reguleringsutstyret er innrettet for å drives i samsvar med mottatt informasjon fra nevnte analyseutstyr. In the aforementioned aspect of the invention, it also applies to an apparatus for regulating the outflow from the outlet of a wellhead, and which has as a distinctive feature that it includes analytical equipment for the analysis of multiphase mixtures, which includes equipment for direct measurement or calculation of the mixture's density, pressure and/or temperature at at least two selected locations along a flow path for the mixture and equipment for measuring or calculating the mixture's mass flow at at least one of said locations, as well as equipment for producing a change in at least one of the mixture's characteristic flow values between said locations, a throttle valve. which is connected in the outlet channel from the wellhead and control equipment to control the opening and closing of the throttle valve, the control equipment being arranged to be operated in accordance with information received from said analysis equipment.

I denne aspekt av oppfinnelsen gjelder den dessuten et apparat for regulering av utstrømningen fra utløpet fra et brønnhode, og som har som særtrekk at det omfatter analyseutstyr for analyse av flerfaseblandinger, som omfatter utstyr for direkte måling eller beregning av blandingens densitet, trykk og/eller temperatur på minst to valgte steder langs en strømningsbane for blandingen og utstyr for måling eller beregning av blandingens massestrøm på minst et av nevnte steder, samt utstyr for å frembringe en forandring i minst en av blandingens karakteristiske strømningsverdier mellom nevnte steder, utstyr for å tilføre gass til brønnen og utstyrt med en ventilinnretning for å regulere den gassmengde som tilføres og reguleringsutstyr for å styre ventilinnretningens åpning og lukking, idet reguleringsutstyret er innrettet for å drives i samsvar med mottatt informasjon fra nevnte analyseutstyr. In this aspect of the invention, it also applies to an apparatus for regulating the outflow from the outlet of a wellhead, and which has as a distinctive feature that it includes analytical equipment for the analysis of multiphase mixtures, which includes equipment for direct measurement or calculation of the mixture's density, pressure and/or temperature at at least two selected locations along a flow path for the mixture and equipment for measuring or calculating the mass flow of the mixture at at least one of said locations, as well as equipment for producing a change in at least one of the mixture's characteristic flow values between said locations, equipment for supplying gas to the well and equipped with a valve device to regulate the amount of gas supplied and control equipment to control the opening and closing of the valve device, the control equipment being arranged to be operated in accordance with information received from said analysis equipment.

Foretrukne utførelser av oppfinnelsen vil i det følgende bli beskrevet under henvisning til de vedføyde tegninger, på hvilke: Fig. 1 er en skjematisk strømningskretsskisse som angir det Preferred embodiments of the invention will be described in the following with reference to the attached drawings, in which: Fig. 1 is a schematic flow circuit diagram indicating the

grunnleggende prinsipp for oppfinnelsen, basic principle of the invention,

fig. 2 er en skjematisk skisse av en strømningskrets med måleutstyr i en utførelsesform i henhold til oppfinnelsen, fig. 2 is a schematic sketch of a flow circuit with measuring equipment in an embodiment according to the invention,

fig. 3 viser et arrangement hvor en prøve av blandingen tas fig. 3 shows an arrangement where a sample of the mixture is taken

ut fra hovedstrømningen, out of the mainstream,

fig. 4 og 5 viser foreliggende apparat i en utførelsesform med hydrosykloner, fig. 4 and 5 show the present apparatus in an embodiment with hydrocyclones,

fig. 6 er en strømningskretsskisse som viser anvendelse av apparatet i henhohold til oppfinnelsen, i forbindelse fig. 6 is a flow circuit diagram showing use of the apparatus according to the invention, in connection

med gassoptimalisering, with gas optimization,

fig. 7 er en strømningskretsskisse som viser anvendelse av utstyr for regulering av utløpet fra et oljebrønnhode, fig. 7 is a flow circuit diagram showing the use of equipment for regulating the discharge from an oil wellhead,

og and

fig. 8 er et strømningskretsskjerna over utstyr som anvendes i fig. 8 is a flow circuit diagram of equipment used in

dette utførelseseksempel. this embodiment example.

Fig. 1 viser skjematisk det som kan være påkrevd å måle direkte i punktene 1 og 2 samt med en karakteristisk forandring ved C, for å fastlegge de ønskede egenskaper til de forskjellige faser av blandingen. Fig. 1 shows schematically what may be required to be measured directly at points 1 and 2 as well as with a characteristic change at C, in order to determine the desired properties of the different phases of the mixture.

I fig. 2 på tegningene er det vist en oljerigg 1 som omfatter forskjellige oljebrønner 2, 3 og 4, en utløpsledning 6 for å avgi den uttappede blanding i en separator (ikke vist). Anordningen i henhold til foreliggende oppfinnelse omfatter et par massestrømmålere 10 og 11 med en mellomliggende strupning 13. Massestrømmålerne er innrettet for å måle såvel blandingens massestrøm som dens densitet. In fig. 2 of the drawings shows an oil rig 1 which comprises different oil wells 2, 3 and 4, an outlet line 6 to discharge the drained mixture into a separator (not shown). The device according to the present invention comprises a pair of mass flow meters 10 and 11 with an intermediate throttle 13. The mass flow meters are designed to measure both the mass flow of the mixture and its density.

I fig. 3 er det vist en utførelsesform hvor en prøve tas ut fra hovedledningen 6 og føres gjennom massestrømmålere 10 og II samt en strupning 13. In fig. 3 shows an embodiment where a sample is taken from the main line 6 and passed through mass flow meters 10 and II as well as a throttle 13.

I figurene 4 og 5 er det vist et arrangement av massestrøm-målere 10, 11 samt 13 og 14 sammen med hydrosykloner 15 og 16. Ved dette spesielle arrangement frembringes den karakteristiske forandring ved faseseparering. I fig. 4 måler f.eks. massestrømmåleren 10 massestrøm og densitet av blandingen som helhet, mens massestrømmåleren 11 måler massestrøm og densitet for olje- og gassfasen. Det er derfor mulig å stille opp ligninger for å fastlegge de ønskede egenskaper til hver fase. Figures 4 and 5 show an arrangement of mass flow meters 10, 11 and 13 and 14 together with hydrocyclones 15 and 16. In this special arrangement, the characteristic change is produced by phase separation. In fig. 4 measures e.g. the mass flow meter 10 measures the mass flow and density of the mixture as a whole, while the mass flow meter 11 measures the mass flow and density of the oil and gas phase. It is therefore possible to set up equations to determine the desired properties for each phase.

En anvendelse av oppfinnelsen gjelder gassoptimalisering av oljebrønner. For å bringe olje/vann-blandingen til overflaten av en brønn, føres gass ned i brønnen for derved å redusere massen av blandingssøylen inne i produksjonsrørledningen. Som en følge av denne massereduksjon vil reservoartrykket bringe søylen til å stige til overflaten. One application of the invention concerns gas optimization of oil wells. To bring the oil/water mixture to the surface of a well, gas is introduced down the well to thereby reduce the mass of the mixture column inside the production pipeline. As a result of this mass reduction, the reservoir pressure will cause the column to rise to the surface.

Den mengde gass som føres ned i brønnen vil påvirke den olje/vann/gass-blanding som avgis til overflaten. Ved å regulere gasstrømmen kan således også den ønskede olje/vann/- gassblanding reguleres. Fig. 6 viser et eksempel på hvorledes gasstrømmen kan reguleres ved anvendelse av fremgangsmåten og apparatet i henhold til foreliggende oppfinnelsen. The amount of gas that is fed down into the well will affect the oil/water/gas mixture that is emitted to the surface. By regulating the gas flow, the desired oil/water/gas mixture can thus also be regulated. Fig. 6 shows an example of how the gas flow can be regulated using the method and apparatus according to the present invention.

Gass tilføres under trykk langs ledningen 30 gjennom strupeventilen 20 ned i brønnen hvor den blandes med den foreliggende søyle av olje/vann og iblant gass, for å bringe blandingen til overflaten. Denne blandings egenskaper er fastlagt ved hjelp av massestrømmålerne 10 og 11 samt strupnings-ventilen 13, og den oppnådde informasjon overføres til regulatoren C, som åpner eller lukker strupeventilen 20 etter behov. Gas is supplied under pressure along the line 30 through the throttle valve 20 down into the well where it is mixed with the existing column of oil/water and sometimes gas, to bring the mixture to the surface. The properties of this mixture are determined using the mass flow meters 10 and 11 as well as the throttling valve 13, and the obtained information is transferred to the regulator C, which opens or closes the throttling valve 20 as required.

I fig. 7 er det vist et arrangement hvor brønnutstrømningen reguleres- ved styring av brønnhodets strupning. I denne installasjon er to massestrømmålere 10 og 11 i drift koblet til brønnens utløpsledning, idet målerne er anordnet på hver sin side av strupningen 13. Det instrumentutstyr som er anordnet i hvert punkt utgjøres av en temperaturføler, en trykkføler og en tetthetsføler. In fig. 7 shows an arrangement where the well outflow is regulated by controlling the wellhead's throttling. In this installation, two mass flow meters 10 and 11 are in operation connected to the well's outlet line, the meters being arranged on each side of the choke 13. The instrument equipment arranged at each point consists of a temperature sensor, a pressure sensor and a density sensor.

Disse målere er anordnet for å overføre sine måleverdier til en prosessor P, slik som f.eks. en datamaskin som inneholder data og algoritmer som angir sammenhengen mellom gasstrykk, temperatur, volum og tetthet samt massebalanseforhold og data som angår egenskaper til olje og vann som en funksjon av trykk og temperatur. These meters are arranged to transfer their measurement values to a processor P, such as e.g. a computer that contains data and algorithms indicating the relationship between gas pressure, temperature, volume and density as well as mass balance conditions and data relating to properties of oil and water as a function of pressure and temperature.

Prosessoren P utnytter disse data og følersignalene til å fastlegge masse- og volumstrøm for olje, vann og gass. Denne informasjon anvendes som grunnlag for regulering av strupning-ens innstilling. Dette kan utfores automatisk eller manuelt. The processor P uses this data and the sensor signals to determine the mass and volume flow for oil, water and gas. This information is used as a basis for regulating the throttling's setting. This can be done automatically or manually.

Ved å anvende flerfaseanalysesystemet i henhold til oppfinnelsen f.eks. på en plattform til sjøs med flere brønner, kan kontinuerlig måling av produksjonen fra hver brønn oppnås. Dette kan føre til forbedret reservoarstyring. Analysen sørger også for en mer representativ strømningsmåling fra brønnhodet på grunn av en forbedret reaksjonstid sammenlignet med den tidligere omtalte "testseparator". By using the multiphase analysis system according to the invention, e.g. on an offshore platform with several wells, continuous measurement of production from each well can be achieved. This can lead to improved reservoir management. The analysis also provides a more representative flow measurement from the wellhead due to an improved reaction time compared to the previously mentioned "test separator".

I det spesielle eksempel som er angitt ovenfor, vil systemet sannsynligvis være i stand til å angi tiltetning av strømning-en, mens "testseparatoren" ikke kan gjøre dette effektivt på grunn av dens dårlige reaksjonstid. In the particular example given above, the system is likely to be able to indicate plugging of the flow, whereas the "test separator" cannot do this effectively due to its poor response time.

Et eksempel på flerfasemåling i henhold til foreliggende oppfinnelse er angitt nedenfor i forbindelse med måling av en destillert drivstoffolje/vann/luft-blanding, idet målingen utføres i et laboratorium. An example of multiphase measurement according to the present invention is given below in connection with the measurement of a distilled fuel oil/water/air mixture, the measurement being carried out in a laboratory.

Fig. 8 viser oppstillingen av prøveinstallasjonen. Den utprøvde blanding var en blanding av dieselolje, vann og luft. Vannet, dieseloljen og luften ble ført inn i systemet gjennom strømningsmålere M^, M2 og M3 samt gjennom port-ventiler, henholdsvis Vs, V 9 og V^q. mi var et Fisher and Porter Rotameter, mens M2 var en VAF-spjeldmåler med positiv forskyvning og M3 var et Fisher and Porter utrensingsrota-meter. Portventilene ble anvendt for å variere innløpsstrøm-ningene. Fig. 8 shows the layout of the trial installation. The mixture tested was a mixture of diesel oil, water and air. The water, diesel oil and air were fed into the system through flow meters M^, M2 and M3 as well as through gate valves, Vs, V 9 and V^q, respectively. mi was a Fisher and Porter Rotameter, while M2 was a positive displacement VAF damper meter and M3 was a Fisher and Porter purge rotameter. The gate valves were used to vary the inlet flows.

Strømningen av de forskjellige faser ble overført til en statisk strømningsblander 1 som sørget for en homogen trefaseblanding. Et klart rørledningsavsnitt 2 var anordnet for å muliggjøre visuell inspeksjon. The flow of the different phases was transferred to a static flow mixer 1 which ensured a homogeneous three-phase mixture. A clear pipeline section 2 was provided to enable visual inspection.

Blandingen passerte videre til installasjonens prøvekrets-seksjon hvor strømningsmåling ble utført ved hjelp av måleren The mixture passed on to the installation's test circuit section where flow measurement was carried out using the meter

M4, som var en "Micrometer D40" massestrømmåler med en enhet DT7 for måling av densitet og temperatur og en enhet DT10 for strømningsstabilisering. Strømningsmålerne M^, M2 og M3 ble kalibrert mot måleren M4 før utprøvningen og måleren M4 ble volumetrisk kalibrert før prøven. M4, which was a "Micrometer D40" mass flow meter with a unit DT7 for measuring density and temperature and a unit DT10 for flow stabilization. The flow meters M^, M2 and M3 were calibrated against the meter M4 before the test and the meter M4 was volumetrically calibrated before the test.

Trykkmåleren pg målte trykket ved måleren M4 og trykkmåleren pa ble anvendt i samvirke med måleren M3 for å gi den innløpende luftstrømning. , The pressure gauge pg measured the pressure at gauge M4 and the pressure gauge pa was used in conjunction with gauge M3 to provide the incoming air flow. ,

Ventilene Vlf V2, V3, V4, V 5 og Vg ble innstilt for å regulere strømningsretningen, mens V7 ble utnyttet som portventil for trykkfallet. Dette ventilarrangement ble anvendt for å simulere oppstrøms- og nedstrømsside for trykkfallventilen V7. Det var da tilstrekkelig å anvende bare en måler M4 i stedet for to. The valves Vlf V2, V3, V4, V 5 and Vg were set to regulate the flow direction, while V7 was utilized as a gate valve for the pressure drop. This valve arrangement was used to simulate the upstream and downstream side of the pressure drop valve V7. It was then sufficient to use only one gauge M4 instead of two.

Innledende avlesninger ble- tatt for de tre innløpsstrømmer samt oppstrømsforholdene for måleren M4, hvoretter systemet ble vendt om for å simulere nedstrømsforholdene, og ytterligere avlesninger ble tatt. Tabell 1 angir resultatene av fire utførte prøver. Initial readings were taken for the three inlet flows as well as upstream conditions for meter M4, after which the system was reversed to simulate downstream conditions, and further readings were taken. Table 1 indicates the results of four tests carried out.

De matematiske forhold ved prøve nr. 2 er angitt nedenfor. The mathematical conditions for test no. 2 are stated below.

Kiente innaanasdata Kiente innaanasdata

Inn<q>anasbetin<g>elser In<q>anasbe<g>s

Vdt = 10,7 l/min, Vw- = 10,4 l/min, Vgi =2,2 l/min. De ovenfor angitte strømningsverdier ble korrigert til kalibrerte verdier ut ifra opprinnelige avlesninger. Vdt = 10.7 l/min, Vw- = 10.4 l/min, Vgi = 2.2 l/min. The flow values stated above were corrected to calibrated values based on original readings.

Beregnede volumstrømmer ut ifra det ovenfor angitte: Calculated volume flows based on the above:

Den forventede forandring i VT på grunn av forandringen i det induserte gassvolum over VT kan beregnes ut ifra PV = nRT (ideel gass). The expected change in VT due to the change in the induced gas volume above VT can be calculated from PV = nRT (ideal gas).

I dette tilfelle er nRT konstant, dvs.: In this case, nRT is constant, i.e.:

(Dette resultat står i forhold til AVT, målt av M4 til 0,4 l/min). Ut fra den forutsetning at volumstrømmen av dieselolje og vann vil forbli konstant over V7, hvilket vil si at vil den målte forandring i volumstrøm over V7 tilsvare strømningsforandringen i gassfasen, hvilket innebærer at: (This result is in relation to AVT, measured by M4 at 0.4 l/min). Based on the assumption that the volume flow of diesel oil and water will remain constant over V7, which means that the measured change in volume flow over V7 will correspond to the flow change in the gas phase, which means that:

Bruk av loven for ideel gass gir i dette tilfelle: Application of the ideal gas law gives in this case:

For resultatet ovenfor: AVg = 0,4 l/min For the result above: AVg = 0.4 l/min

Tl = T2 = 19,4°C T1 = T2 = 19.4°C

Pl = 330 kpag Pl = 330 kpag

P2 = 265 kpag P2 = 265 kpag

nR = 3,3 nR = 3.3

Ved måleren M3: Pa = 470 kpag, T = 20°C At meter M3: Pa = 470 kpag, T = 20°C

Dette er å sammenligne med den kalibrerte innløpsvolumstrøm på 1,7 l/min. Forandring av strømningen ovenfor til strøm-ningsverdiene på oppstrøms- og nedstrømssiden gir: This is to be compared with the calibrated inlet volume flow of 1.7 l/min. Changing the flow above to the flow values on the upstream and downstream side gives:

Vgl = 2,2 l/min Vgl = 2.2 l/min

Vg2 = 2,6 l/min Vg2 = 2.6 l/min

For å finne gassdensiteten under de ovenfor angitte forhold, er det nødvendig å kjenne gassens molekylvekt M = 29 kg/kmol. To find the gas density under the conditions stated above, it is necessary to know the gas's molecular weight M = 29 kg/kmol.

pgl =5,1 g/l pgl = 5.1 g/l

Pg2 = 4'3 g/1 Pg2 = 4'3 g/1

Beregning av strømningsvefdiene for vann og dieselolje kan gjøres ved hjelp av følgende ligninger: Calculation of the flow rates for water and diesel oil can be done using the following equations:

Ved innføring av tallverdier i disse ligninger finnes: Vw = 10,5 When entering numerical values into these equations, we find: Vw = 10.5

Vd = 10,5 Vd = 10.5

Disse verdier er sammenlignbare med inngangsstrømningene. These values are comparable to the input currents.

Claims

1. Procedure for analyzing multiphase mixtures with the aim of determining selected properties of components in a fluid mixture that flows along a flow path, characterized by the mixture's density, pressure and/or temperature being measured directly or calculated at two or more locations (1, 2) -along the mixture's flow path, the mixture's mass flow (MT2, MT]_) is measured directly or calculated at at least one of said locations along the flow path, and a change (C) in at least one of the mixture's characteristic flow values is produced between said locations, upon which the selected properties are determined on the basis of the information thus collected.

2. Method as stated in claim 1, characterized in that a pressure change is produced as a change in the mixture's characteristic flow value.

3. Method as stated in claim 1, characterized in that a temperature change is produced as a change in the mixture's characteristic flow value.

4. Method as stated in claim 1, characterized in that an at least partial separation of the phases of the mixture is carried out as said change of the characteristic flow value.

5. Method as stated in claim 1, characterized in that said change of the mixture's flow value is triggered by a change other than the one mentioned between two locations and which produces said characteristic flow value change.

6. Procedure as stated in one or more of the previous claims, characterized in that a collaborative computer is used to determine the selected properties.

7. Apparatus for the analysis of multiphase mixtures, characterized in that it includes equipment for direct measurement or calculation of the mixture's density, pressure and/or temperature at at least two selected locations (1, 2) along a flow path for the mixture and equipment (10, 11) for measuring or calculating the mixture's mass flow at at least one of the mentioned locations, as well as equipment for producing a change in at least one of the mixture's characteristic flow values between the mentioned locations.

8. Apparatus as stated in claim 7, characterized in that a computer is arranged in such a way that the properties of the mixture can be determined based on the information obtained from the other parts of the apparatus.

9. Apparatus as stated in claim 7 or 8, characterized in that said equipment for direct measurement of the mixture's density and mass flow consists of a mass flow meter (10, 11).

10. Apparatus as stated in claim 7, 8 or 9, characterized in that it comprises a throttle valve (13) to produce a pressure difference which constitutes the change in the flow value of the mixture.

11. Apparatus as stated in one or more of claims 7-9, characterized in that it comprises a hydrocyclone (15, 16) to produce a phase separation which constitutes the mixture's flow value change.

12. Procedure for regulating the outflow from a wellhead, characterized in that the multiphase mixture emitted from the wellhead is analyzed by the mixture's density, pressure and/or temperature being measured directly or calculated at two or more locations (1, 2) along the mixture's flow path, the mixture's mass flow (M^/ MT]_) being measured directly or is calculated at at least one of said locations along the flow path, and a change (C) in at least one of the mixture's characteristic flow values is produced between said locations, whereupon the selected properties are determined on the basis of the information thus collected and the discharge conditions are regulated in a previously determined manner based on the obtained analysis results.

13. Method as set forth in claim 12, characterized in that the discharge of the mixture from the well is regulated by a throttle valve which is controlled in accordance with the obtained analysis results.

14. Method as set forth in claim 12, characterized in that the discharge of the mixture from the well is regulated by supplying gas to the well in accordance with the obtained analysis results.

15. Apparatus for regulating the outlet from a wellhead, characterized in that it includes analysis equipment for the analysis of multiphase mixtures, which includes equipment for direct measurement or calculation of the mixture's density, pressure and/or temperature at at least two selected locations (1, 2) along a flow path for the mixture and equipment (10, 11) for measuring or calculating the mass flow of the mixture at at least one of said locations, as well as equipment for producing a change in at least one of the mixture's characteristic flow values between said locations, a throttle valve (13) which is connected in the outlet channel from the wellhead and control equipment (P) to control the opening and closing of the throttle valve, the control equipment being arranged to be operated in accordance with information received from said analysis equipment.

16. Apparatus for regulating the outflow from a wellhead, characterized in that it includes analysis equipment for the analysis of multiphase mixtures, which includes equipment for direct measurement or calculation of the mixture's density, pressure and/or temperature at at least two selected locations (1, 2) along a flow path for the mixture and equipment (10, 11) for measuring or calculating the mass flow of the mixture at at least one of said locations, as well as equipment for producing a change in at least one of the mixture's characteristic flow values between said locations, equipment (30) for supplying gas to the well and equipped with a valve device (20) to regulate the amount of gas supplied and control equipment (C) to control the opening and closing of the valve device, the control equipment being designed to be operated in accordance with information received from said analysis equipment.