NO174595B - System og fremgangsmaate for kvantitativ bestemmelse av konsentras jonene av flere gasser i boreslam - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører generelt brønnlogging under boring. Oppfinnelsen vedrører mer spesielt et system og en fremgangsmåte for under boring å bestemme konsentrasjonene og mengdene av en eller flere forskjellige gasser i boreslam som tilbakeføres fra borehullet.

Ved boring av en olje- eller gass-brønn (uttrykkene "borehull" og "brønn" blir brukt om hverandre her) blir en borkrone montert på enden av en langstrakt, roterende borestreng som dreier borkronene og får den til å skjære vekk den underliggende jord- og bergformasjoner. Under denne operasjonen blir et boreslam kontinuerlig pumpet ned gjennom borestrengen og inn i området omkring borkronen og så tilbake opp gjennom borehull-ringrommet til overflaten. Dette boreslammet er typisk satt sammen av leirer, kjemiske tilsetninger og en olje- eller vannbasis og oppfyller flere viktige funksjoner. Slammet kjøler og smører borkronen, fører borekutt tilbake opp og ut av brønnen og tjener til å opprettholde et hydrostatisk trykk som forhindrer fluider under trykk i grunnformasjonene fra å blåse ut gjennom den borede brønnen.

Under boringen av en brønn kan det foretas forskjellige målinger både av det boreslam som trer inn i borestrengen og det som tilbakeføres til overflaten, og av andre parametere som bestemmes av apparaturen ved eller nær borkronen. Målingene ved eller nær borekronen blir typisk kalt målinger under boring (MWD) og tilveiebringer en logg over bore-operasjonene ut fra hvilken man kan forsøke å analysere de grunnformasjoner som borkronen trenger gjennom. Disse loggene er viktige ettersom de gjør det mulig for boreoperatøren å fastslå forekomst av olje eller gass i den formasjon som bores. Slamloggingsmålinger innbefattet temperatur, elektrisk konduktivitet, pH, sulfid-ioninnhold og oksydasjons/ reduksjons-potensiale til det boreslam som tilbakeføres fra brønnen kan også foretas. I tillegg kan det tas målinger av det tilbakevendende slam for å fastslå totalt hydrokarbon-innhold og for å fastslå forekomst av disse spesielle gasser, slik som karbondioksid og hydrogensulfid i slammet. Gassinnholdet i slammet kan tjene som en indikator på poretrykket til den borede seksjon, og kan ved riktig bestemmelse, brukes til å identifisere oljeforekomster og produksjonssoner.

For å analysere hydrokarboninnholdet i slammet er det blitt brukt flere teknikker. Gass blir typisk trukket ut fra slammet ved mekanisk omrøring i en gassfelle som er anbrakt i samletanken. Den uttrukne gassen blir analysert med hensyn til "totalgass" ved hjelp av en eller flere av flere forskjellige detektorer, slik som et katalytisk forbrenningsdetektor-apparat (CCD-apparat), termiske konduktivitetsdetektorer (TCD) og flamme-ioniseringsdetektorer (FID). Separasjon og kvantifisering av de forskjellige lette hydrokarbon-gassene (for eksempel metan til pentan) blir så vanligvis utført via gasskromatografi-teknikker med lignende eller forskjellige detektorer. Fordi kromatografiteknikker krever flere minutter til analyse, blir gassinnholdet i slammet bestemt for måle-prøver tatt med diskrete mellomrom på flere minutter fra hverandre. Som beskrevet i US patent nr. 4 635 735 er det imidlertid blitt bestemt at spektrografisk analyse av separerte gasser muliggjør en kontinuerlig analyse av gassinnholdet i slammet. I dette patentet blir i det minste en del av det boreslam som vender tilbake fra brønnen, utsatt for gass-separasjon i en slam/gass-separeringsanordning. Den separerte gassen blir så underkastet analyse i en gass-spektralanalyse-anordning (spektrofotometeret) for å tilveiebringe et signal for gasskomponent-konsentrasjonen hvis verdi til enhver tid representerer konsentrasjonen ved dette tidspunktet av den gitte gasskomponent i den separerte gassen. Ved også å overvåke strømningshastigheten til det tilbakevendende slam gjennom separasjons-anordningen og strømningshastigheten til den separerte gass, blir det foretatt en kontinuerlig bestemmelse av konsentrasjonen av de gitte gasskomponenter i boreslammet. Ifølge et annet aspekt ved US patent nr 4 635 735 blir boreslammet ført gjennom en slam/gass-separeringsanordning av omrøringstypen mens en bæregass samtidig blir skyllet gjennom slam/gass-separeringsanordningen. Bæregassen blir grundig blandet i slam/gass-separeringsanordningen. Den resulterende blanding av bæregass og slam/gass blir separert fra slammet i separeringsanordningen og blir underkastet analyse i en gassanalysator for å tilveiebringe et gasskomponent-signal hvis verdi svarer til konsentrasjonen av komponenten i gassblandingen. Ved å måle bæregass-volumet som strømmer inn i slam/gass-separeringsanordningen kan strømnings-hastigheten til slammet inn i separeringsanordningen og gasskomponent-signalet, et kontinuerlig konsentrasjonssignal som representerer konsentrasjonen av gasskomponenten i boreslammet, oppnås.

Til tross for fremskrittene når det gjelder å oppnå kontinuerlige bestemmelser av konsentrasjonene av forskjellige gasser som stammer fra formasjonen, har oppfinnerne her bestemt at de endelige resultater av alle nåværende teknikker uansett om de bruker kontinuerlige analyse eller analyse av prøver, er beheftet med ulemper på grunn av de samplings- og uttrekkings-metoder som benyttes for å tilveiebringe de analyserte gassene. Spesielt har oppfinnerne funnet at de gassene som oppnås ved hjelp av de foreliggende teknikker, kanskje ikke er representative for de relative gasskonsentra-sjoner som kommer fra formasjonen, ettersom store mengder av de lettere, mer flyktige gasser, (for eksempel med lave karbontall) som mer typisk finnes som gassbobler i slammet, kan gå tapt ved nippelen til tanken. De gasser som til slutt blir trukket ut fra de som blir igjen i slammet, blir i tillegg også trukket ut som en funksjon av deres oppløselighet og flyktighet (karbontall) i det minste delvis på grunn av de fraksjoneringsprosesser mellom enkelte hydrokarboner som finner sted under transport til overflaten. Resultatet er i mange tilfeller at bare en liten andel av den gass som kommer fra formasjonen, i virkeligheten kan måles ved hjelp av de kjente måleteknikker, og den målte andel er ikke representativ for formasjonens gass-sammensetning.

Det er derfor et formål med oppfinnelsen å tilveiebringe et system som vil sample hovedsaklig alle de flyktige bestand-deler som kommer fra en brønn.

Det er videre et formål med oppfinnelsen å fange inn alle de gasser som kommer fra brønnen ved hjelp av suge- og uttrekkings-teknikker.

Det er et annet formål med oppfinnelsen å tilveiebringe et system og en fremgangsmåte som analyserer og tilveiebringer kvantitative bestemmelser av minst de forskjellige hydrokarbongasser som kommer fra en brønn.

Oppfinnelsen defineres nøyaktig i de vedføyde patent-kravene.

Ifølge formålene med oppfinnelsen omfatter et system for kvantitativ analyse av en rekke utstrømmende gasser fra et borehull, en anordning for hovedsakelig å innfange frigjorte gasser i klokkenippelen og returledningen, en uttrekkings-anordning for hovedsakelig å trekke ut gasser som er ført med og oppløst i boreslammet, og en anordning for å analysere og kvantifisere de innfangede og uttrukne gasser. Gassinnfangings-anordningen omfatter fortrinnsvis en Venturi-ejektor (eller jetpumpe) anbrakt i en ledning festet til toppen av returledningen. En rørskrape eller lignende anordning som delvis dekker klokkenippelen, kan også være installert. Ejektoren suger frigjorte gasser ut av returledningen og forårsaker et negativt trykk ved den delvis tildekkede klokkenippelen slik at omgivende luft blir suget inn i klokkenippelen istedenfor gasser som kommer ut fra denne. Uttrekkings-anordningen er fortrinnsvis en ekstraktor med roterende skive med luft strømmende i motsatt retning av slamstrømningen. Når skivene roterer, tar de opp en tynn væskefilm av slam som blir eksponert for luftstrømmen. De oppløste hydrokarbongasser i væsken samt eventuelle hydrokarbonbobler som brister, trer inn i luftstrømmen og blir ført gjennom en væskefelle ut til en gassanalysator.

Anordningen for å analysere de innfangede gasser kan omfatte minst en FID-kromatograf, selv om andre anordninger innbefattet kontinuerlige analysatorer, kan benyttes. For å bestemme mengdene av de forskjellige gasser som kommer fra formasjonen, må slamstrømnings-hastighetene gjennom returledningen og gjennom ekstraktoren og luftstrømnings-hastighetene gjennom ejektoren og ekstraktoren måles. Kjennskap til slam- og luft-strømningshastighetene kan også brukes til å kombinere de gass-strømmer som kommer fra ejektoren og ekstraktoren i riktige forhold slik at bare en analyseanordning er nødvendig for å bestemme gassmengdene.

Andre formål, trekk og fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå for fagfolk på området under henvisning til den følgende detaljerte beskrivelse av oppfinnelsen og de vedføyde tegninger, hvor: Pig. 1 er en skjematisk skisse, delvis i blokkform, av det

foretrukne målesystem ifølge oppfinnelsen;

Pig. 2 er et tverrsnitt av den foretrukne gassinnfangnings-anordning i form av en Venturi-ejektor ifølge oppfinnelsen; og

Fig. 3 er en skisse i tverrsnitt av den foretrukne uttrekkings-anordning ifølge oppfinnelsen.

Det vises til figur 1 hvor målesystemet 10 ifølge oppfinnelsen er vist i forbindelse med et vanlig slamstrømnings-system for boring av borehull. Slamstrømnings-systemet omfatter en kilde 15 for slam 17, som blir pumpet av en pumpe 33 gjennom en borestreng 21 til en borkrone 23 som borer i grunnformasjonen 25. Slammet kjøler borkronen 2 3 mens det strømmer gjennom denne og sirkuleres tilbake mot formasjons-overflaten i et ringrom 26 som er skapt mellom yttersiden av borestrengen 21 og grunnformasjonen 25. Ved overflaten kommer slammet 17 ut fra borehull-ringrommet via en returledning 27 som forbinder borehullet med en samletank 29. Slammet blir så behandlet etter ønske i en rekondisjoneringstank 31 og kan sirkuleres tilbake til slamkilden 15 via en slampumpe 33 og en resirkuleringsledning 35.

Målesystemet 10 omfatter hovedsakelig en innfangningsanordning 40 for innfangning av en betydelig mengde (fra 80 - 100 %) av de frigjorte gasser både i returledningen 27 og i klokkenippelen 43 på toppen av borehullet, en uttrekkings-anordning 50 for uttrekking av en betydelig mengde (fra 60 - 100 %) av de gasser som er oppløst i og som føres med boreslammet som kommer inn i uttrekkings-anordningen eller ekstraktoren, og en analysator- og kvantifiserings-anordning 60 for analysering av de innfangede og uttrukne gasser og kvantifisering av disse. Som beskrevet nærmere nedenfor, må det skaffes kunnskap om forskjellige gasser som strømmer gjennom ejektoranordningen 42 og uttrekkings-anordningen 50, for på riktig måte å kvantifisere en eller flere gasser som er innfanget og trukket ut. For å kvantifisere gassene uttrykt med gassmengde pr. slam-volumenhet, må videre slammets strømningshastigheter gjennom returledningen (eller borehullet) og gjennom uttrekkings-anordningen 50, være kjent.

Gassinnfangningsanordningen 4 0 omfatter fortrinnsvis en Venturi-ejektor 42 anbrakt i en ledning som er festet på toppen av en omsluttet retur-ledning 27 ved et sted hvor slam ikke fyller retur-ledningen. Som vist på figur 2 og som fagfolk på området vil forstå, blir et areal med lavt trykk skapt i Venturi-halsen 46 ved å tvinge luft gjennom Venturi-ejektorens luftinntak 44. Ifølge den foretrukne utførelses-form blir trykket i halsen 46 regulert for å tilveiebringe et trykk lavere enn omgivelsestrykket ved klokkenippelen 43 slik at luft blir suget inn i klokkenippelen istedenfor gasser som kommer fra denne. På denne måten blir all frigjort gass (fra bobler eller fordampning) som ellers ville ha unnsluppet gjennom klokkenippelen 43, innfanget. Likeledes blir alle gasser som kommer ut fra slammet i den lukkede returledningen 27, sugd gjennom ejektorens 42 hals 46. Det skal bemerkes at for å opprettholde høy effektivitet for ejektoren 42 når det brukes en klokkenippel med stor diameter, kan en delvis tildekking eller en rørskrape 48 være anbrakt over klokkenippelen 43 for dermed mer effektivt å opprettholde et lavere trykk på returlednings-siden av klokkenippelen. Hvis det er ønskelig av sikkerhetsgrunner kan også en gass-sensor 49 være anbrakt over klokkenippelen 43. Gass-sensoren 49 tjener til å overvåke gass-konsentrasjonene og kan gi forhåndsvarsel om mulige farlige gassnivåer.

Ifølge ett aspekt ved oppfinnelsen, blir den innfangede gass og den luft som suges av og mot ejektoren 42, målt ved hjelp av en strømningsmåler 52. En del av luft/gassblandingen blir så ført til gass-analysator/kvantifiserings-anordningen 60 mens den gjenværende gass blir uttømt via ejektoren 42 gjennom en lufteanordning 62 til et trygt sted. Før luft/gass-blandingen blir sendt til analysatoren/kvantifi-seringsanordningen 60, kan ifølge en annen side av oppfinnelsen luften/gassen om ønsket blandes ved hjelp av en strøm-ningsregulator 65 med luft/gass som kommer fra ekstraktoren 50, som diskutert mer detaljert nedenfor.

Som antydet tidligere, vil boreslam 17 som strømmer gjennom returledningen 27 mot samletanken 29, inneholde medført gass i form av gassbobler og oppløste gasser. Fordi de gasser som fanges inn via ejektoren 42, ikke er representative for fordelingen av gassene som kommer ut fra grunn-formas j onene, og fordi det er ønskelig å oppnå en kvantitativ indikasjon av disse gassene, er det ønskelig å trekke ut de medførte og oppløste gasser fra boreslammet 17. Derfor blir en pumpe 72 benyttet til å pumpe slammet 17 ved en målt hastighet inn i uttrekkings-anordningen 50, og en slam-strømningsmåler 74 blir brukt til å måle slammets strømnings-hastighet inn i uttrekkingsanordningen. Med kjennskap til strømningshastigheten (volum/tid) for slammet inn i retur-ledningen (eller borestrengen) og kunnskap om strømnings-hastigheten av slammet inn i uttrekkings-anordningen 50, er det lett å bestemme den slamandel som føres inn i uttrekkingsanordningen.

Det vises nå til figur 3 hvor detaljer ved den foretrukne uttrekkingsanordning ifølge oppfinnelsen er vist. Uttrekkings-anordningen 50 er hovedsakelig basert på en kon-struksjon som brukes ved vann-analyse som er beskrevet av Williams og Miller i Analytical Chemistry, vol. 34, sidene 674

- 679 (1962). Uttrekkingsanordningen 50 omfatter fortrinnsvis en lukket, sylindrisk tank 80 med et slaminnløp 82 fra samletanken 29, og et slamutløp 84. Tanken 80 har også et luftinntak 86 og et luft/gass-utløp 88. Gjennom tanken 80 strekker det seg en aksel 90 som blir dreiet ved hjelp av en motor 92. En rekke metall- eller plast-skiver 95 er festet til akselen. En måledam 96 er anbrakt ved den ende av tanken 80 som omfatter slamutløpet, og tilveiebringer regulering av

slamnivået i tanken. Ettersom slammet strømmer langsomt gjennom tanken 80, dreier akselen skivene som tar opp en tynn væskefilm mens de passerer inn i og ut av slamstrømmen i den nedre del av tanken. Den tynne væskefilmen blir eksponert for en luftstrøm som strømmer i motsatt retning av slamstrøm-ningen; luftstrømmen kommer inn via luftinntaket 86. Med det tilveiebrakte arrangement finner det raskt sted en masse-overføring fra den fase som er rik på gass som skal trekkes ut (d.v.s. slammet), til den magre fase (d.v.s. luften). Når boreslammet inneholder små gassbobler med hydrokarbon, blir også boblene løftet sammen med væskefilmen på overflaten av skiven. Når boblene blir eksponert for luft, brister de og overfører sine hydrokarbongasser til luftstrømmen. Uansett mekanismen med gassoverføringen er ekstraktoren med roterende skiver uhyre effektiv når det gjelder å trekke ut gassene i slammet. Luft/gass-blandingen blir så ført gjennom en vannfelle 97 for å fjerne eventuelle slampartikler eller kondensert vann som kan ha blitt ført med i luft/gass-strøm-ningen, og så sendt (via strømningsregulatoren 65 om ønsket) til gassanalysatoren/-kvantifiserings-anordningen 60. Som luft/gass-blandingen fra ejektoren 42, blir strømnings-hastigheten til luft/gass-blandingen fra ekstraktoren 50 fortrinnsvis målt ved hjelp av en strømningsmåler 98 slik at en kvantitativ analyse av hver gasskomponent kan oppnås.

Mens uttrekkingsanordningen eller ekstraktoren 50 ifølge oppfinnelsen er utmerket når det gjelder å trekke ut gasser fra slammet, kan ytterligere effektivitet oppnås ved å drive uttrekkingsanordningen i henhold til en eller flere av de følgende måter. Et høyt vakuum kan påføres uttrekkings-anordningen ved å anbringe en luftbegrenser ved luftinntaket 86. Med en resulterende stor trykkforskjell fordamper gassene i slammet lettere i luftstrømmen. En annen måte å påskynde en slik fordampning på, er å drive uttrekkingsanordningen 50 ved høye temperaturer. Alternativt kan luft injiseres i uttrekkingsanordningen gjennom uttrekkingsanordningens aksel 90 ettersom lufting ville øke på grunn av den mer grundige erstatning av luften i kontakt med væskefilmen på skivene. Eller luften kan om ønsket, injiseres på overflatene til skivene 95 for derved å dreie skivene såvel som å skylle ren luft gjennom væskeslammet. Et slikt arrangement ville likeledes øke masseoverføringen fra slammet til luften.

Når gassene er innfanget eller trukket ut, må de analyseres for å bestemme sammensetningen. Selv om anordningen for en slik analyse fortrinnsvis er en gasskromatograf utstyrt med en flamme-ioniseringsdetektor for hydrokarbongasser, vil man forstå at enhver anordning for analysering av sammensetningen av gassblandingen kan benyttes. Resultatene av den relative sammensetning fra flamme-ioniseringsdetektoren, er selv om de er verdifulle for visse formål, imidlertid ikke hovedformålet med foreliggende oppfinnelse. Isteden er kvantitative bestemmelser av konsentrasjonene av gasser som bringes til overflaten med boreslammet (for eksempel cm<3> gass/liter slam) ønskelig for mengden med forskjellige gasser som kommer fra formasjonen. Når analyseanordningen tilveiebringer bestemmelser av spesielle gasser som prosentandeler av den totale analyserte gass slik som i en flammeioniserings-detektor, må strømningshastigheten til den totale luft/gass-blanding som betraktes, være kjent for å bestemme mengden pr. tidsenhet (d.v.s. strømnings-hastigheten) for hver spesiell gasskomponent. Derfor blir de forannevnte strømningsmålere 52 og 98 benyttet for dette formål i forbindelse med FID-analysatorene. Hvis analysatoren kunne tilveiebringe volumbestemmelser istedenfor relative andeler, kunne selvsagt bruken av strømningsmålere unngås.

Som vist på figur 1, kan de gassene som innfanges av ejektoren 42 og trekkes ut ved hjelp av uttrekkingsanordningen 50, blandes før de analyseres ved hjelp av en enkelt FID-analysator. Blanding av gassene blir regulert av regulerings-anordningen 65, og kan styres i henhold til følgende prinsipper. Konsentrasjonen av hydrokarbongass i det opprinnelige slam kan bestemmes ved å analysere luft/gass-strømmene (heretter kalt "luftstrømmer") som kommer ut fra strømningsmåleren 52 for innfangnings-anordningen og uttrekkingsanordningen 50 og beregne deres relative bidrag i henhold til dataene for strømningshastighet på følgende måte. Hvis et lett hydrokarbon er til stede i de innfangede gasser som suges opp av ejektoren 42 som sammensetnings-målfraksjon og hvis luftstrømnings-hastigheten ("luftstrømnings" er representativ for strømningen av en luft/gass-blanding; luften blir innført via klokkenippelen) målt av strømningsmåleren 52 er Fac, vil volumet av det enkelte hydrokarbon i som strømmer i løpet av tiden t, være YiFact. Dette gjelder selvsagt alle gasskomponenter uansett om i indikerer metan, propan, butan, hydrogensulfid, o.s.v. Hvis likeledes komponent i er til stede med sammensetnings-målfraksjon Zi i utgangs-luftstrømmen fra uttrekkingsanordningen, vil den mengde som trekkes ut fra slamstrømmen i tiden t være Z^-^t, hvor Fae er luf tstrømnings-hastigheten fra uttrekkingsanordningen målt ved hjelp av strømnings-måleren 98.

Fordi de uttrukne gasser som kommer fra uttrekkings-anordningen 50, representerer hydrokarboner trukket ut fra bare et lite samplet segment av slammet Fs (i motsetning til de innfangede gasser fra ejektoren som representerer hydrokarboner tilordnet hele slamstrømningen Fm) , må den uttrukne størrelse Z.j_Faet for å bestemme den totale mengde av gassformige hydrokarboner som er til stede i slammet som kommer inn i samletanken, multipliseres med Fm/Fs. Da vil den totale mengde Qtfi med hydrokarbongass-komponent i i slammet bli bestemt som

Siden denne totalen er gassmengden fra en viss mengde slamvolum Fmt, blir mengden av komponent i i borehullslammet pr. volumenhet slam, uttrykt som

Når betydelige mengder hydrokarbongasser er til stede som frigjort gass ved overflaten, vil det første uttrykket i ligning (2) dominere, mens der hvor lavere konsentrasjoner med gass er til stede, er de vanligvis til stede hovedsakelig som oppløst og medført gass, og det annet uttrykk vil dominere.

Fordi mengden av gass i slammet bare kan bestemmes nøyaktig som en funksjon av den detekterte gass i to separate luftstrømmer, er en måte å foreta slike bestemmelser på, å ha en gassanalysator for hver strøm. Som antydet ovenfor kan imidlertid en enkelt analysator brukes ved å benytte en regulator til å kombinere de to strømmene i de riktige proporsjoner, nemlig et volum Fac/Fm av strømmen med et volum Fae /Fs av ekstraktorstrømmen. Sammensetningen av den således blandede luftstrømmen vil være det veide gjennomsnitt VIL av dens to komponenter Yi og Zi. Derfor

Hvis man sammenligner uttrykkene (2) og (3) er det lett å se at volumet av komponent i pr. volumenhet slam kan uttrykkes ved hjelp av Wi som

I praksis behøver bare en av luftstrømmingene (fortrinnsvis den fra innfangningsanordningen) å bli splittet ettersom den kombinerte faktor Fac<F>s/(<F>mFae) kan brukes. Uttrykket (3) kan derfor omordnes tilsvarende for å representerer blandingen av <F>ac<F>s/(Fm/Fae)-volumene med luft fra innf angningsanordningen med en volumenhet av luften fra uttrekkingsanordningen:

Vanligvis kan ethvert konsistent sett med enheter benyttes i forbindelse med de frembrakte uttrykk ettersom ingen enheter er blitt spesifisert (kubikkfot velges som en sannsynlig praktisk enhet for volumet av luftstrømmingen). De endelige enheter for konsentrasjonen av gassen i slammet avhenger av de enheter som brukes for slamstrømmingen samt for luftstrømnings-målingene.

Selv om kombinasjonen av luftstrømmer ifølge diskusjonen ovenfor, tilveiebringer den fordel at bare en enkelt luftstrøm behøver analyseres av analysatoren 60, er ulempene at strømmingen må splittes i henhold til strømningshastighets-faktorer. Selv om luftstrømningshastighetene Fac og Fae, og slamsamplingshastigheten Fs skulle være forholdsvis konstant, kan slamstrømnings-hastigheten Fm variere. Slamstrømnings-hastigheten blir derfor fortrinnsvis overvåket ved hjelp av en strømningsmåler 100 i returledningen, og strømningsregulatoren bør kunne styre en T-deler 101. En ytterligere ulempe med å kombinere luftstrømningene, er at der kan være en tidsforsinkelse mellom de to luftstrømningene som kommer fra det samme slamvolum. Riktig dimensjonering av ledningslengden kan imidlertid redusere denne komplikasjonen.

Selv om det foran beskrevne målesystem tilveiebringer en utmerket kvantitativ bestemmelse av gasser i et boreslam, kan ytterligere forbedringer slik som kalibrering og/eller inter-polering benyttes for å gi enda bedre resultater. FID-kromatografer er for eksempel typiske prøveinnretninger som tilveiebringer analyseresultater ved diskrete tidsperioder i stedenfor kontinuerlig. Når boringen utføres ved moderate hastigheter, (for eksempel 60 fot pr. time) vil en typisk kromatograf frembringe en analyse for hver fjerde boret fot. For å overvinne datagap i logg-utgangen, kan det benyttes en interpolasjonsteknikk. Med kjente totale hydrokarbonsignaler TH1, TH2 og TH3 ved tidspunktene ti, t2 og t3 (de totale hydrokarbonsignaler er tilgjengelige kontinuerlig ifølge kjente teknikker på områder) kan konsentrasjonen y^_2 av komponent i ved tiden t2, bestemmes som: yL2 = TH2 ( (y^l/THl) - [ (y^/THl) - (yp/THS) ] (t2-tl) / (t3-tl) )

hvor yil og yi3 er konsentrasjonene av komponent i ved tidene

ti og t3 henholdsvis, som bestemt ved hjelp av kromatografen. Denne interpolasjonen sikrer primær avhengighet av den totale hydrokarbon avløsning mens det korrigeres for virkningene av endringer i de relative komponentkonsentrasjoner i de totale hydrokarbon-avlesninger ved de to analysepunktene.

Selv om interpolasjonsteknikken tillater frembringelse av en kontinuerlig logg ved fravær av kontinuerlige utganger fra gassanalysatoren, kan det benyttes en kalibreringsteknikk for å tilveiebringe ytterligere nøyaktighet der hvor 100 % av de utstrømmende gassene ikke blir innfanget eller trukket ut ved hjelp av ejektoren og uttrekkingsanordningen. Selv om bruken av en ejektor og en uttrekkingsanordning tillater innfangning og analyse av en betydelig mengde av de utstrømmende gassene, vil man forstå at 100 % effektivitet kan nås, men sjelden blir oppnådd. Således kan en av flere "kalibreringsteknikker" benyttes for å korrigere for eventuelle unøyaktigheter som er et resultat av mindre enn en hovedsaklig fullstendig innfangning. En første teknikk er bruken av en separat korreksjonsfaktor for hver hydrokarbongass-komponent (eller andre gasskomponenter). Hver korreksjonsfaktor kan være en middelverdi bestemt ut fra eksperimentelle resultater. For eksempel kan det være bestemt at i gjennomsnitt blir 94 % av en første spesiell hydrokarbongass innfanget, mens 98 % av en spesiell annen hydrokarbongass blir innfanget. Ved korrigering for den samme "kalibrering" (i vid betydning) vil resultatene av de kvantitative bestemmelser som mates ut fra analysatoren, bli multiplisert med respektive faktorer på 1/0,94 og 1/0,98 for å oppnå en korrigert bestemmelse.

En annen teknikk for å kompensere for innfangning av mindre enn hovedsakelig all gassen, er tilveiebringelsen av korreksjons-faktorer for hver gasskomponent beregnet fra en modell som tar hensyn til flere variable. Således kan variable slik som slamegenskaper, temperatur, relative gassmengder, o.s.v., tas hensyn til ved frembringelse av en korreksjonsfaktor for de kvantitative bestemmelser. Ved så å bruke en prosessor slik som prosessor 61 i forbindelse med analysatoren/kvantifiserings-analysatoren, kan en mer nøyaktig bestemmelse av gassmengdene oppnås. Faktisk kan de relative effektivitetene til ejektoren og uttrekkingsanordningen også tas i betraktning om ønsket ved hjelp av modellen med mange variable. En tredje foretrukket kompenseringsteknikk vil likeledes være tilveiebringelse av korreksjonsfaktorer (kalibreringsfaktorer) som er basert på virkelige beregninger av systemeffektiviteter målt under forskjellige forhold. Når det er sammenstilt en database med korreksjonsfaktorer for de forskjellige gasser under forskjellige forhold, kan de kvantitative bestemmelser for analysatoren/kvantifiserings-anordningen reguleres riktig.

Det er her beskrevet og vist et system for kvantitativ bestemmelse av gasser i et boreslam. Selv om spesielle utførelsesformer er blitt beskrevet, er det ikke ment at oppfinnelsen skal begrenses til dette. Således vil fagfolk på området forstå at selv om spesielle anordninger for innsamling av de frigjorte gasser, anordninger for uttrekning av medførte og oppløste gasser og analyseringsanordninger er beskrevet, kan det benyttes andre slike anordninger som sørger for at en betydelig andel som kommer fra formasjonene blir innfanget og trukket ut, og som gir en bestemmelse av gassene som er innfanget og trukket ut. Enhver av flere analyserings-metoder (målemetoder) innbefattet den som er beskrevet i US patent nr.

4 635 735, kan benyttes i forbindelse med systemet ifølge oppfinnelsen. Selv om ingen spesiell anordning likeledes er spesifisert for beregning av de endelige bestemmelser av gassvolumet i slammet, vil man forstå at mange slike apparater slik som datamaskiner, prosessorer eller tilpassede kretser kan benyttes for å utføre disse og kan være en del av eller tilordnet analysatoren/kvantifiseringsanordningen. I virkeligheten kan forskjellige beregninger og/eller logger tilveiebringes, iberegnet, men ikke begrenset til totalt hydrokarbongass-innhold i slammet, individuelle hydrokarbongass-innhold, totalt lett (opptil og innbefattet C4) og totalt tungt (over C4) hydrokarbongass-innhold, o.s.v. Selv om hydrokarbongasser var hovedformålet med beskrivelsen, vil man også forstå at konsentrasjoner av andre gasser, slik som H2S og C02 likeledes kan oppnås ved å bruke en passende analysator i det beskrevne system med passende korreksjon for eventuelle nivåer av gassen som finnes i den omgivende luft og som trer inn i Venturi-ejektoren eller uttrekkings-anordningen (for eksempel C02).

Fagfolk på området vil også forstå at data- og/eller styre-ledninger mellom de forskjellige strømningsmålere og ventiler og analyserings- og/eller kvantifiserings-anordningen vil være nødvendig for å styre systemet og bestemme mengden av gasser i boreslammet. Selv om disse forbindelseslinjene ikke er vist på figurene, vil fagfolk på området ikke ha noen vanskeligheter med å tilveiebringe disse. Likeledes vil fagfolk på området forstå at fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen for å tilveiebringe en betydelig mengde av de gasser som kommer fra formasjonen, er meget nært beslektet med systemet ifølge oppfinnelsen, og at fremgangsmåten for å tilveiebringe en enkelt representativ luft/gass-strøm for kvantitativ måling, er svært avhengig av strømningsmålerne, styreventilene og tilveiebrakte beregnings- eller kvantifiserings-anordninger. Det vil derfor være klart for fagfolk på området at andre endringer og modifikasjoner kan foretas med oppfinnelsen som er beskrevet, uten å avvike fra rammen for oppfinnelsen slik den fremgår av de vedføyde krav.

Claims (8)

1. I 1. System (10) for kvantitativ analyse av gasser som kommer fra et borehull med boreslam (17), hvor minst noen av gassene kommer ut som frigjorte gasser og noen av gassene kommer ut som medførte og/eller oppløste gasser i boreslammet (17), idet boreslammet (17) kommer ut fra borehullet via en hovedsakelig lukket returledning (27) anbrakt i nærheten av en klokkenippel (43) på toppen av borehullet, hvor systemet omfatter: a) et gassanalysator-system (60) for å motta og analysere gasser for å tilveiebringe en kvantifisering av gasser som kommer ut fra borehullet, b) en gass-uttrekkingsanordning (50) forbundet med gass-analysator-systemet (60) for å motta i det minste noe av slammet (17) som går gjennom returledningen (27), og for å trekke ut en betydelig mengde av gassene som er medført i eller oppløst i i det minste noe av boreslammet (17); idet systemet erkarakterisert vedc) en gass-innfangningsanordning (40) forbundet med gassanalysator-systemet (60) for å innfange en betydelig mengde av de frigjorte gasser i klokkenippelen (43) og returledningen (27).
2. 2. System (10) ifølge krav 1,karakterisert ved at gass-innfangnings-anordningen (40) omfatter en anordning (42) for å bringe trykket ved en atmosfæreåpning i klokkenippelen (43) til å !være mindre i klokkenippelen (43) enn trykket utenfor klokkenippelen (43). i
3. 3. System (10) ifølge krav 1, 'karakterisert ved at uttrekkings-anordningen omfatter en ekstraktor (50) med roterende skiver 'som uttar noe av slammet (17) ved et punkt langs eller etter returledningen (27) hvor den frigjorte gass er i det ivesentlige blitt innfanget av gass-innfangningsanordningen (40).
4. 4. System (10) ifølge krav 3,karakterisert ved at ekstraktoren (50) med roterende skiver omfatter en hovedsakelig lukket tank (80) med et slaminnløp (82) koblet til returledningen (27), et slam-utløp (84), et luftinntak (86), et luft/gass-utløp (88), en roterbar aksel (90), en rekke skiver (45) på den roterbare aksel (90) for å tilveiebringe en overflate på hvilken slammet (17) kan danne en slamfilm som kan komme i kontakt med luft som trer inn fra luftinntaket (86), idet en blanding av de uttrukne gasser og luften føres ut av luft/gass-utløpet (88) til gass-analysatoren (60).
5. 5. System (10) ifølge krav 4,karakterisert ved at gass-innfangnings-anordningen (40) omfatter en Venturi-ejektor (42) som er operativt koblet til returledningen (27), hvor Venturi-ejektoren (42) omfatter en anordning (44) for å trekke luft gjennom Venturi-ejektoren (42) for å forårsake at trykket ved en atmosfære-åpning i klokkenippelen (43) blir mindre i klokkenippelen (43) enn trykket utenfor klokkenippelen (43), der minst en del av en blanding av den frigjorte gass og luft fra klokkenippelen (43) blir mottatt ved den minst ene gass-analysatoren (60) .
6. 6. Fremgangsmåte for kvantitativ analyse av gasser som kommer fra et borehull med boreslam (17), hvor gassene kommer ut som minst en frigjort gass og medførte og/eller oppløste gasser i boreslammet (17), hvor boreslammet (17) kommer ut fra borehullet via en returledning (27) anbrakt i nærheten av en klokkenippel (43) på toppen av borehullet, hvor fremgangsmåten omfatter: a) uttrekking av en betydelig mengde av gassene som er medført og/eller oppløst i minst noe av boreslammet (17), karakterisert ved: b) innfangning av en betydelig mengde av de frigjorte gassene i klokkenippelen (43) og returledningen (27) ; og c) analysering av de innfangede, frigjorte gasser og de uttrukne gasser for å tilveiebringe en kvantifisering av minst eh av gassene som kommer fra borehullet.

   i
7. 7. Fremgangsmåte ifølge krav 6, k:arakterisert ved at innf angningstrinnet i omfatter operativ kobling av en Venturi-ejektor (42) til returledningen (27), idet Venturi-ejektoren (42) bringes til å trekke luft gjennom Venturi-ejektoren (42) for å frembringe trykk ved en ajtmosfære-åpning i klokkenippelen (43) på toppen av borehullet til å bli mindre i klokkenippelen (43) enn trykket utenfor klokkenippelen (43) , slik at noe luft fra klokkenippelen (43) og de innfangede, frigjorte gasser blir trukket mot Venturi-ejektoren (42) og utgjør en innfanget, frigjort gass/luft-bjlanding, og ved at uttrekkingstrinnet omfatter tilveiebringelse av minst noe av boreslammet (17), innføring av dette boreslam (17) i en ekstraktor (50) med roterende skiver som omfatter en hovedsakelig lukket tank (80) med et slaminnløp (82), et slamutløp (84), et luftinntak (86), et luft/uttrukket gass-utløp (88), en roterbar aksel (90) og en rekke skiver (95) på den roterbare aksel (90), dreining av akselen (90) slik at skivene (95) roterer og slik at en slamfilm dannes på skivene (95), innføring av luft gjennom luftinntaket (86) slik at luften kommer i kontakt med slamfilmen og så forlater den lukkede tanken (80) via luft/uttrukket gass-utløpet (88), slik at de oppnådde, uttrukne gasser er del av en uttrukket gass/luft-blanding. i
8. 8. Fremgangsmåte ifølge krav 6,karakterisert vedd) korrigering av gasskvantifiseringen som oppnås fra analysetrinnet i henhold til en kalibreringsteknikk som benytter minst en variabel. Fremgangsmåte ifølge krav 8,karakterisert ved at den minst ene gass omfatter en rekke forskjellige hydrokarbongasser, og ved at den minst ene variable i kalibreringsteknikken omfatter de karbon-tall som svarer til de forskjellige hydrokarbongasser.