NO20131629A1

NO20131629A1 - Viskosimeter for nedihullsanvendelser

Info

Publication number: NO20131629A1
Application number: NO20131629A
Authority: NO
Inventors: Ansgar Cartellieri; Stefan Sroka
Original assignee: Baker Hughes Inc
Priority date: 2011-07-29
Filing date: 2013-12-09
Publication date: 2013-12-13
Also published as: BR112014001373A2; WO2013019554A2; GB2509252A; GB2509252B; BR112014001373B1; US9574437B2; GB201402426D0; WO2013019554A3; NO346278B1; US20130025359A1

Abstract

En fremgangsmåte for måling av viskositet i et borehull inkluderer å: pumpe brønnfluid gjennom minst ett rør anordnet i en bærer innrettet for å utplasseres i et borehull i en grunnformasjon; innhente minst én trykkdifferansemåling av fluidet i det minst ene røret ved hjelp av en trykktransduser; og estimere en viskositet til fluidet basert på trykkdifferansemålingen.

Description

KRYSSREFERANSE TIL BESLEKTEDE SØKNADER

Denne søknaden tar prioritet fra en tidligere innleveringsdato fra den ugranskede US-søknaden 61/512,994, innlevert 29. juli 2011, som inntas her som referanse i sin helhet.

BAKGRUNN

[0001] Viskometrisk analyse kan være nyttig for evaluering av fluider i en rekke forskjellige anvendelser, så som undergrunnsanvendelser. For eksempel kan viskometrisk analyse være nyttig for in situ-karakterisering av brønnfluider. Slik karakterisering kan gi informasjon for eksempel om en opprenskingsprosess under nedihulls fluidprøvetaking. Viskositetsdata kan også være til hjelp ved estimering av reservoaroljens API-("American Petroleum Institute ")-kvalitet samt ved produksjonsplanlegging.

SAMMENFATNING

[0002] En fremgangsmåte for måling av viskositet i et borehull inkluderer å: pumpe brønnfluid gjennom minst ett rør anordnet i en bærer innrettet for å utplasseres i et borehull i en grunnformasjon; innhente minst én trykkdifferansemåling i fluidet i det minst ene røret ved hjelp av en trykktransduser; og estimere en viskositet til fluidet basert på trykkdifferansemålingen.

[0003] Et apparat for måling av viskositet til et fluid i et borehull inkluderer: en bærer innrettet for å utplasseres i et borehull i en grunnformasjon, der bæreren innbefatter minst ett rør anordnet for å inneholde minst én prøve av fluidet; minst én pumpe anordnet for å skape strømning i det minst ene røret; minst én trykktransduser anordnet for å måle en trykkdifferanse i hvert av det minst ene røret; og en prosessor anordnet for å estimere en viskositet til fluidet basert på trykkdifferansemålingen.

KORT BESKRIVELSE AV FIGURENE

[0004] Oppfinnelsen vil nå bli beskrevet som et ikke-begrensende eksempel med støtte i de vedlagte figurene, der: Figur 1 er et vertikalsnitt av et nedihulls bore-, overvåknings-, evaluerings-, utforskings- og/eller produksjonssystem som innbefatter et viskosimeter; Figur 2 er et skjematisk diagram av en første utførelsesform av et viskosimeter; Figur 3 er et skjematisk diagram av en andre utførelsesform av et viskosimeter; Figur 4 illustrerer en utførelsesform av et system for måling av viskositet i brønnfluid; Figur 5 illustrerer en annen utførelsesform av et system for måling av viskositet i brønnfluid; Figur 6 er et flytdiagram som viser en utførelsesform av en fremgangsmåte ved estimering av viskositetsegenskaper til et brønnfluid; Figur 7 er et flytdiagram som viser en utførelsesform av en fremgangsmåte ved estimering av viskositetsegenskaper til et brønnfluid; og

Figur 8 er en graf med testresultater.

DETALJERT BESKRIVELSE

[0005] Figur 1 beskriver en del av et nedihulls bore-, overvåknings-, evaluerings-, utforskings- og/eller produksjonssystem som innbefatter et viskosimeter. Et brønnverktøy 10, så som en kabelverktøy eller en sonde, er opphengt i et borehull 12 som gjennomskjærer en grunnformasjon 13. Brønnverktøyet 10 kan være opphengt fra en kabel 14 som er trukket over en trinse 16 anordnet på en borerigg 18. Kabelen 14 gir støtte for, tilfører kraft til og/eller overfører data til og fra holderen 10. Et heiseverk 20 er innrettet for å heve og senke brønnverktøyet 10. En elektronikkmodul 22, på overflaten 23, kan være innlemmet for å sende driftskommandoer nedihulls og/eller motta data fra brønnverktøyet 10. Dataene kan bli registrert på et arkivlagringsmedium av en hvilken som helst ønsket type for samtidig eller senere behandling. En databehandlingsanordning 24, for eksempel en passende datamaskin, kan utføre dataanalyse på feltet i sann tid. Alternativt, eller i tillegg, kan registrerte data bli sendt til et prosesseringssenter for postprosessering eller bli lagret og/eller behandlet nedihulls.

[0006] Brønnverktøyet 10 er ikke begrenset til utførelsesformene beskrevet her, og kan bli utplassert med en hvilken som helst passende bærer. Med en "bærer" menes her en hvilken som helst anordning, anordningskomponent, kombinasjon av anordninger, medier og/eller elementer som kan bli anvendt for å frakte, inneholde, støtte eller på annen måte lette bruk av andre anordninger, anordningskomponenter, kombinasjoner av anordninger, medier og/eller elementer. Ikke-begrensende eksempler på bærere inkluderer borestrenger av kveilrørtypen, av skjøterørtypen og en hvilken som helst kombinasjon eller andel av dette. Andre eksempler på bærere inkluderer foringsrør, kabler, kabelsonder, glattvaiersonder, "drop shots", nedihullskomponenter, bunnhullsenheter og borestrenger.

[0007] Figur 2 er et skjematisk diagram av et første eksempel på utførelse av et viskosimeter 200 anordnet for å utplasseres med brønnverktøyet 10. Viskosimeteret 200 innbefatter et rør eller en annen strømningsledning 201 som innhentede fluidprøver drives gjennom. En fluidprøve kan inkludere et hvilket som helst borehullsfluid. Et "borehullsfluid" inkluderer her et hvilket som helst fluid som kan møtes i borehullet 12, og kan inkludere én eller flere av boreslam eller et hvilket som helst annet fluid pumpet ned fra overflaten, så vel som et hvilket som helst fluid fra formasjonen, så som vann, naturgass, hydrokarboner eller en hvilken som helst kombinasjon av dette. En pumpe 202 styrer strømningsmengden. I én utførelsesform er pumpen 202 anordnet for å drive fluid gjennom strømningsledningen 201 med en i det minste tilnærmelsesvis konstant strømningsmengde. Et eksempel på pumpe er en elektrisk fortrengningspumpe. En trykkmåler 203, så som en trykkdifferansetransduser, blir anvendt for å måle trykkdifferansen "Ap" over et parti av røret 201. Eventuelt kan et strømningsmålingssystem, så som et optisk målesystem 204, bli anvendt for å bestemme strømningsmengde. I én utførelsesform er pumpen 202 en elektrisk fortrengningspumpe, og posisjonen til et stempel i pumpen kan bli anvendt for å estimere strømningsmengden. Dette systemet kan bli anvendt for å regulere pumpemengde og/eller for å fremskaffe data for videre behandling 205. Pumpen 202 og trykktransduseren 203 vil normalt også ha forbindelser til en databehandlingsanordning 205, så som en prosesseringsenhet på overflaten eller nede i hullet, men slike forbindelser er utelatt for å forenkle tegningen.

[0008] Figur 3 er et skjematisk diagram av en alternativ utførelsesform av et viskosimeter innrettet for å utplasseres med brønnverktøyet 10 som innbefatter to trykkmålere 206 og 206', heller enn én enkelt trykkdifferansemåler 203.

[0009] I tillegg til utførelsesformene i figurene 2 og 3 kan en hvilken som helst type kapillar-viskosimeter bli anvendt. For formålene med den foreliggende søknaden vil et kapillar-viskosimeter være definert som et hvilket som helst viskosimeter som bestemmer viskositeten til et fluid basert på måling av trykkdifferanse gjennom et rør, eller et viskosimeter som bestemmer trykk og/eller fluidstrømning og/eller fluidhastighet i et kapillarrør.

[0010] Figurene 4 og 5 er tverrsnittsillustrasjoner av utførelsesformer av brønnverktøyet 10 som innbefatter en pumpe 301 for å spyle eller på annen måte drive borehullsfluider gjennom en gjennomgang eller kanal 302 og inn i en målerenhet 303. En fluidinntaksport 304 kan være innlemmet som kommuniserer med borehullsfluid og står i fluidforbindelse med kanalen 302. Fluidinntaksporten 304 kan inkludere en hvilken som helst passende anordning som gjør det mulig å trekke borehullsfluid inn i kanalen 302 og målerenheten 303. En utløpskanal 305 kan være koblet til målerenheten 303 for å la borehullsfluid strømme ut av målerenheten 303. I én utførelsesform står en utløpsport 306 i fluidkommunikasjon med utløpskanalen 305 for å gjøre det mulig å føre borehullsfluid tilbake ut i borehullet.

[0011] Målerenheten 303 innbefatter ett eller flere viskosimetere 200 til hvilke borehullsfluid blir ført fra kanalen 302. I én utførelsesform innbefatter målerenheten flere viskosimetere 200, trykkmålere 203 og/eller rør 201 for å la verktøyet 10 endre forskjellige egenskaper ved viskosimeteret som anvendes for å måle fluidegenskaper.

[0012] I én utførelsesform innbefatter målerenheten 303 en innkapsling 307 som definerer et hulrom 308 der flere viskosimetere 200 er anordnet. En støtteanordning 309 støtter i hvert fall viskosimeterrøret 201 og stiller røret 201 i fluidkommunikasjon med en tilhørende fluidkanal 310 som fluidmessig kobler hvert rør 201 til en ventilenhet 311 som fører fluid fra kanalen 302 inn i enkeltrør 201. Støtteanordningen 309 er vist på en forenklet måte for å lette tegning, men vil normalt inneholde anordninger i tilknytning til viskositetsmåling, så som elektronikk, en pumpe og en trykkmåler. Støtteanordningen 309 kan, eventuelt, stå i funksjonell forbindelse med én eller flere mekanismer for å bytte ut og/eller endre røret 201, så som et varmeelement for rengjøring eller en

beleggfjerningsanordning. I tillegg kan mekanismene være anordnet for å bytte ut

og/eller endre flere viskosimetere 200 eller flere måleinstrumenter som har andre følere med et forskjellig måleområde for å dekke et ønsket viskositetsområde.

[0013] Med henvisning til figur 4 er i én utførelsesform en omledningsenhet, så som ventilenheten 311, anordnet i fluidkommunikasjon med kanalen 302 og fluidkanalene 310 for å muliggjøre individuell avledning av borehullsfluid til hver fluidkanal 310 og tilhørende viskosimeterrør 201. I tillegg kan fluidkanalene 310 også være koblet til flere viskosimetere 200 med andre følere med forskjellige måleområder for å dekke et ønsket viskositetsområde. Ventilenheten 311 er anordnet for å aktiveres til å avlede borehullsfluid individuelt til én eller flere fluidkanaler310.

[0014] En kraft- og/eller kommunikasjonsforbindelse, så som en elektrisk eller optisk kabel 312, er koblet til elektronikkmodulen 22 og/eller databehandlingsanordningen 24, som er innrettet for å styre ventilenheten 311 og eventuelt andre komponenter, så som pumpen 301. Elektronikkmodulen 22 og/eller databehandlingsanordningen kan også være tilknyttet trykkmålere 203, 206 for å motta måledata. I én utførelsesform er en nedihullsprosessor 312 koblet til ventilenheten 311 og/eller trykkmålerene 203, 206 og innbefatter passende elektriske komponenter for å lette nedihulls testing samt behandling og/eller lagring av informasjon. Nedihullsprosessoren 312 kan ha komponenter så som en mikroprosessor, en minneenhet for lagring av programmer og data mottatt fra trykkmålerene, samt sender- og mottakerkretser.

[0015] Med henvisning til figur 5 innbefatter, i én utførelsesform, målerenheten 303 et utskiftningssystem anordnet for å bytte ut eller alternere flere rør og/eller viskosimetere. Utskiftningssystemet innbefatter en sammenstilling, så som et roterbart sylindrisk hus 313 som inneholder flere viskosimetere 200 eller viskosimeterrør 201. I ett eksempel innbefatter det roterbare huset flere rør 201 (med forskjellige egenskaper som lengde, diameter, innvendig belegg) oppstilt periferisk rundt en senterakse til det roterbare huset 313. Styringsenheten 312 eller styringsenheter på overflaten er koblet til huset 313 for å rotere et rør 201 til fluidkommunikasjon med en fluidkanal 310. Selv om oppbygningen vist i figur 5 illustrerer én eller flere trykkmålere som er felles for hvert rør 201, kan i noen utførelsesformer også flere måleinstrumenter være anordnet i det roterbare huset 313 slik at røregenskaper og/eller måleinstrumenteegenskaper kan endres.

[0016] Hvert viskosimeter 200 kan være gitt en unik kombinasjon av rørdimensjoner, rørbelegg og pumpetrekk. Antallet viskosimetre 200 og deres utførelser er et spørsmål om konstruksjonsvalg og er ikke begrenset til utførelsene beskrevet her. En prosesseringsanordning, som prosessoren 312 eller en prosessor på overflaten, kan avgjøre hvilket viskosimeter som gir de beste målingene til enhver tid, basert på turbulens- og oppløsningsbetraktninger, og kan velge målinger fra dette viskosimeteret.

[0017] I én utførelsesform er målerenheten 303 anordnet for å opprettholde et i det minste tilnærmelsesvis konstant trykk inne i hulrommet eller på annen måte regulere trykket for å redusere eller fjerne trykkvariasjoner fra miljøet rundt viskosimeteret/-metrene 200. Målerenheten 303 kan også ha andre beskyttende trekk, så som et varmesluk eller en kjøleanordning for å regulere viskosimetrenes temperatur eller på annen måte beskytte viskosimetrene mot borehullsmiljøet. For eksempel er ytterligere trykkmåleranordninger anordnet inne i hulrommet 308 for å måle omgivelsestrykket rundt viskosimetrene 200. Styringsenheten 312 eller en annen elektronisk anordning er koblet til en trykkreguleringsventil 314 som styres for å la et fluid føres inn i hulrommet 308 eller fjernes fra hulrommet av en passende pumpe 315. En ytterligere gjennomgang eller kanal 316 er tilveiebragt i tilknytning til ventilen 314 og pumpen 315, og kan være koblet til en fluidkilde, så som en port 317 og/eller et fluidreservoar 318. På denne måten kan trykket justeres for å opprettholde et tilnærmet konstant trykk i miljøet rundt viskosimetrene 200 og/eller viskosimeterrørene 201. Løsningen beskrevet her er kun et eksempel, ettersom en hvilken som helst passende løsning for regulering av trykk rundt viskosimetrene 200 eller rørene 201 kan bli anvendt.

[0018] Figur 6 illustrerer en fremgangsmåte 410 ved estimering av viskositetsegenskaper til et brønnfluid. Fremgangsmåten 410 kan bli utført i tilknytning til brønnverktøyet 10, men er ikke begrenset til dette. Fremgangsmåten 410 kan bli anvendt i tilknytning til hvilke som helst apparater eller anordninger i stand til å estimere fluidegenskaper beslektet med viskositet. Fremgangsmåten 410 inkluderer ett eller flere trinn 411-415. I én utførelsesform inkluderer fremgangsmåten 410 utførelse av alle trinnene 411-415 i den beskrevne rekkefølgen. Imidlertid kan noen av trinnene utelates, trinn kan bli lagt til, eller trinnenes rekkefølge kan bli endret.

[0019] I det første trinnet 411 utplasseres brønnverktøyet 10 i et borehull, og borehullsfluid drives gjennom brønnverktøyet 10, foreksempel gjennom kanalen 302.

[0020] I det andre trinnet 412 drives brønnfluid gjennom et kapillarrør eller annet rør 201 i brønnverktøyet 10. I én utførelsesform kan en pumpe 301, så som en elektromotordrevet fortrengningspumpe, bli anvendt for å drive frem fluidet. For eksempel kan brønnfluidet drives gjennom målerenheten 303 og gjennom et viskosimeter og/eller rør 201 som er valgt via ventilsammenstillingen 311 eller det roterbare huset 313.

[0021] I det tredje trinnet 413 estimeres fluidtrekk inkludert strømningsmengde og trykkdifferanse. Trykkdifferansen estimeres, i én utførelsesform, ved hjelp av trykkdifferansetransduseren 203 eller transduserene 206 og 206'. I én utførelsesform anvendes en fortrengningspumpe og strømningsmengden er proporsjonal med motorens hastighet. Strømningsmengden kan således estimeres basert på motorens hastighet.

[0022] I én utførelsesform, for å bedre nøyaktigheten til trykktransduseren eller trykktransduserene, bør trykkene ligge innenfor den øvre halvdelen av transduserens måleområde. For å øke viskositetsområdet underlagt disse begrensningene kan strømningsmengden tilpases av et lukket sløyfe-styresystem, som styrer pumpemotorens hastighet.

[0023] I det fjerde trinnet 414 estimeres viskositeten til borehullsfluidet basert på trykkdifferansen. I én utførelsesform estimeres dynamisk viskositet basert på bruk av Hagen-Poiseuilles lov i henhold til likning (1) omtalt nedenfor. En prosessor nede i hullet eller på overflaten kan bli anvendt for å utføre trinnene 412, 413 og/eller 414.

[0024] Viskositet et fluids evne til å strømme under skjærspenning. Jo mer viskøs et fluid er, jo høyere er dets motstand mot å strømme. Viskositet forårsakes av indre friksjon som følge av intermolekylære krefter, så som Van-der-Waals-krefter. Fluider kan kategoriseres i to hovedgrupper: Newtonske og ikke-Newtonske fluider. Råolje tilhører hovedsakelig kategorien Newtonske fluider. Disse fluidene har konstant viskositet uavhengig av skjærspenning og skjærhastighet.

[0025] En konstant strømning gjennom et rør kan beskrives av Hagen-Poiseuilles lov, forutsatt at fluidet er Newtonsk og strømningen er laminær, i henhold til likning (1) nedenfor:

hvor Ap = trykkdifferanse [Pa], r = rørradius [m], L = rørlengde [m], V = volumstrømning [m3/s] og n = dynamisk viskositet [Pa s].

[0026] I denne likningen er den dynamiske viskositeten basert på trykkfallet langs et rør med konstant volumstrøm. Som kan sees fra likningen over har radien r til røret stor innvirkning på resultatene, siden den inngår i fjerde potens. Eventuell endring av radien forårsaket av begroingseffekter vil derfor ha uforholdsmessig stor innvirkning. Slik begroing kan unngås for eksempel gjennom spesialbelegg på den innvendige overflaten i røret eller en ekstra oppvarming for å rengjøre røret etter et gitt antall målinger.

[0027] I det femte trinnet 415 kan justeringer av viskosimeteret bli gjort basert på viskositetsmålingene. Justeringer inkluderer for eksempel justeringer av rørradius, fluidstrømningsmengde, rørlengde og/eller trykkmåleroppløsning. Dersom for eksempel viskositeten ikke kan bestemmes med tilstrekkelig oppløsning, kan slike justeringer bli gjort og viskositetsmålingen gjentatt. I én utførelsesform utføres slike justeringer ved å bytte ut viskosimeteret 200 og/eller røret 201 som borehullsfluid drives gjennom for å utføre viskositetsmålingen. Slike endringer kan bli utført av mekanismer så som de beskrevet i forbindelse med figurene 4 og 5.

[0028] Figur 7 er et flytdiagram som skjematisk illustrerer en utførelsesform av en fremgangsmåte 500 ved estimering av fluidviskositet. I én utførelsesform utføres fremgangsmåten 500 i tilknytning til et viskosimeter i samsvar med utførelsene i figurene 2, 3, 4 og/eller 5.

[0029] I trinn 501 foretas en beslutning vedrørende tilstedeværelse eller fravær av turbulens — fravær av turbulens er en avgjørende betingelse for bestemmelse av viskositet i henhold til Hagen-Poiseuilles lov. Flere metoder kan anvendes for å slå fast tilstedeværelse eller fravær av turbulens. Én er beregning av Reynoldstallet i henhold til likning (2) beskrevet nedenfor. En andre metode er optisk observasjon eller måling av fluidet som strømmer i røret. En tredje metode er å innhente målinger av trykk som funksjon av pumpehastighet, for å fastslå om relasjonen er lineær. Fagmannen kan også overveie andre metoder. Flere enn én metode kan velges samtidig eller sekvensielt. Forskjellige metoder kan bli forsøkt under forskjellige iterasjoner.

[0030] I én utførelsesform inkluderer bestemmelse av hvorvidt en strømning er laminær beregning av Reynoldstallet ifølge likning (2) nedenfor:

hvor Re = Reynoldstallet [-], w = fluidhastighet [m/s], d = karakteristisk dimensjon [m], v = kinematisk viskositet [m<2>/s] og p = densitet [kg/m<3>]

[0031] Turbulent strømning opptrer typisk for Reynoldstall større enn 2000. Hagen-Poiseuilles likning, likning (1) over, er bare gyldig for laminær strømning. Én måte å forsikre seg om at strømningen er laminær er å verifisere at Reynoldstallet er lavere enn 2000. Med spesialbelegg på den innvendige overflaten i røret er det mulig å øke Reynoldstallet uten at strømningen blir turbulent. Metoder for å øke Reynoldstallet inkluderer polering, påføring av belegg, så som diamantliknende karbon (DLC), polytetrafluoroetylen, nanobelegg, og hvilke som helst andre materialer eller teknikker som reduserer eller minimerer ruheten til viskosimeterrørets innvendige overflate.

[0032] Dersom turbulens finnes å foreligge i trinn 502, vil det være ønskelig å foreta justeringer for å redusere eller i hvert fall tilnærmelsesvis fjerne turbulens i trinn 503. Disse justeringene kan inkludere én eller flere av • rengjøring av røret gjennom oppvarming; • belegging av røret eller valg av et rør med et annet belegg;

• valg av et rør med en annen radius; og

• endring av pumpemengden for å påvirke volumstrømmen.

Fagmannen kan overveie andre justeringer for å redusere turbulens. Som beskrevet over kan valg av forskjellige rør bevirkes gjennom mekanismer så som ventilsammenstillingen 311, det roterbare huset 313 eller andre passende mekanismer.

[0033] Én metode for å justere eller optimalisere rørdimensjoner er å iterere mellom likningene (1) og (2), idet hver beregning av Reynoldstallet oppdateres med en forbedret beregning av viskositet. Fortrinnsvis vil slik iterasjon øke oppløsningen for veldig små viskositetsverdier, innenfor gitte rammer som følge av begrensninger ved trykkmåleren. Ved veldig høye absolutte trykk — opptil 207 MPa (30.000 psi) — kan en trykkdifferanse på 6,89 kPa (1 psi) eller mindre bli målt. Følgende betraktninger kan påvirke valget av justeringer for å forbedre målekvaliteten: • Rørradius bør minimeres, men med avtagende rørdiametre øker risikoen for plugging. • Rørlengde har ingen innvirkning på Reynoldstallet, men øker oppløsningen av viskositetstall. • Jo bedre oppløsningen til trykkdifferansemåleren er, jo bedre er resultatene og jo høyere er oppløsningen for viskositetsverdier. • Fluidhastighet avhenger av volumstrømningen og bør reduseres så mye som mulig for å oppnå lave Reynoldstall; imidlertid vil høyere oppløsning for viskosimeteret oppnås ved høyere volumstrømningsmengder. Optimal volumstrømning vil således oppnås gjennom en avveining mellom disse to betraktningene.

[0034] Kontrollen vil så returnere til trinn 501 for å vurdere turbulensrelaterte beslutninger på nytt.

[0035] Dersom turbulens ikke finnes å foreligge, velges en teknikk for å estimere viskositet i trinn 504. Én teknikk er bruk av Hagen-Poiseuilles lov i henhold til likning (1) i trinn 505. Det kan tenkes at oppløsningen ikke er tilstrekkelig i trinn 506, og i så fall kan justeringer gjøres i trinn 507, så som endring av rørlengde og/eller trykkmåleroppløsning, og beregningen gjentas.

[0036] En annen teknikk for å måle viskositet er interpolasjon mellom grafer av pumpemengde som funksjon av trykk for fluider med kjent viskositet. Denne teknikken kan bli anvendt i stedet for andre teknikker der typisk ingen pumper i det hele tatt blir anvendt for rørviskosimetre, men i stedet naturlig tyngdekraft driver strømningen. Fluider kan oppføre seg forskjellig under betingelser med ekstrem temperatur og trykk som råder i et borehull. Det kan derfor være ønskelig å transportere prøver av kjente fluider nedihulls og teste disse fluidene i trinn 508 for å fastslå hvordan deres trykkurver varierer som funksjon av pumpemengde i trinn 509. Viskositeten til prøver av ukjent fluid tatt fra borehullet kan så bli interpolert fra de kjente fluidene i trinn 510 basert på informasjon om pumpemengde som funksjon av trykk tatt fra det ukjente fluidet.

[0037] Etter trinnene 506 og 510 kan viskositetsmålinger bli matet ut (ikke vist) og kontrollen returnerer til trinn 501. Denne iterasjonen kan bli utført av flere grunner. Iterasjonen kan ganske enkelt være for å gjøre flere målinger, eventuelt på forskjellige steder i borehullet. I tillegg vil iterasjonen være ønskelig dersom Reynoldstall-beregningen i trinn 501 velges som metode for å fastslå tilstedeværelse av turbulens, siden Reynoldstallet er avhengig av viskositet. På denne måten kan måling av viskositet gi informasjon til bestemmelsen av turbulens på en iterativ måte. Selv om flytdiagrammet er tegnet som en uendelig sløyfe, vil fagmannen forstå hvordan avsetningsbetingelser kan legges inn der hvor det er ønskelig.

[0038] Eksempler på resultater av viskositetsmålinger utført i henhold til fremgangsmåtene beskrevet her er vist i figur 8. I dette eksempelet ble fremgangsmåten utført ved anvendelse av en trykkdifferansemåler og en slangepumpe. Tre forskjellige modellsubstanser ble testet: vann, heksadekan og glykol. Alle eksperimentene ble utført ved omgivelsestrykk og -temperatur.

[0039] Figur 8 viser resultatene for forskjellige fluider som funksjon av pumpemengden og trykksignalet. Den laveste graf-avledede viskositetsverdien er fra graf 601, vedrørende vann, mens heksadekan 602 og glykol 603 har graf-avledede viskositetsverdier som henholdsvis er progressivt høyere enn for vann. Funksjonen pumpemengde mot trykksignal er lineær for alle tre substanser (noe som tyder på laminær strømning), og alle kurvene er linjer som går gjennom origo. Dette er som en ville forvente fra likning 1. Viskositeten beskrives av gradienten:

[0040] Bortsett fra trykk og volumstrømning er viskositeten bare avhengig av geometriske parametere som rørets radius og lengde. Korrelasjonskoeffisienten for de oppnådde funksjonene er høyere enn 0,99 for alle fluidene, som viser nøyaktigheten til denne måleteknikken.

[0041] I én utførelsesform kan viskositeten til ukjente fluider bestemmes ved anvendelse av en database av forskjellige fluider med kjente viskositeten Siden kurvene for forskjellige fluider er skillbare, kan viskositeten til ethvert ukjent fluid estimeres ved hjelp av interpolasjonsteknikker. For å opprette en slik database kan ytterligere eksperimenter med bruk av fluider med kjente viskositetsegenskaper bli utført. I felteksperimenter kan standarden TESTRAK eller fluidanalyseverktøy-pumpe bli anvendt.

[0042] Apparatene og fremgangsmåtene beskrevet her har forskjellige fordeler fremfor kjente apparater og teknikker. Apparatene og fremgangsmåtene muliggjør nøyaktig estimering avfluidviskositet i høytrykksmiljøer, så som nedihullsmiljøer. I tillegg reduserer apparatene og fremgangsmåtene beskrevet her antallet beveliglige deler nødvendig for viskositetsbestemmelse, noe som kan være spesielt fordelaktig for anvendelser så som boreprosesser hvor det kan opptre kraftige vibrasjoner.

[0043] Bruk av ubestemte entallsformer skal ikke forstås å utelukke flere elementer. Bruk av ordenstall, så som "første" eller "andre", er for å skille ellers identisk terminologi, og er ikke ment å innebære at operasjoner eller trinn må skje i noen bestemt rekkefølge, dersom ikke annet er angitt.

[0044] Der hvor programvare eller maskinvare er omtalt, kan den være tegnet med bokser i en tegning. Disse boksene kan i noen tilfeller være konseptuelle. De er ikke ment å bety at funksjoner beskrevet med hensyn til disse ikke kan være fordelt over flere operative entiteter; og de er heller ikke ment å bety at funksjonene ikke kan kombineres i én modul eller entitet - dersom ikke annet er angitt.

[0045] I forbindelse med idéene her kan forskjellige analyser og/eller analysekomponenter bli anvendt, herunder digitale og/eller analoge systemer. Systemet kan ha komponenter så som en prosessor, lagringsmedier, minne, innmating, utmating, kommunikasjonsforbindelser (kabelbaserte, trådløse, pulset slam, optiske eller annet), brukergrensesnitt, dataprogrammer, signalprosessorer (digitale eller analoge) og andre slike komponenter (så som resistorer, kondensatorer, induktorer og annet) for å muliggjøre bruk av og analyse med anordningene og fremgangsmåtene vist her på en hvilken som helst av flere mulige måter velkjent for fagmannen. Det anses at disse idéene kan, men ikke trenger å bli realisert i tilknytning til et sett av datamaskineksekverbare instruksjoner lagret på et datamaskinlesbart medium, herunder minne (ROM, RAM), optiske (CD-ROM) eller magnetiske (platelagre, harddisker), eller en hvilken som helst annen type, som når de blir eksekvert, bevirker en datamaskin til å utføre fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse. Disse instruksjonene kan sørge for aktivering av utstyr, styring, innsamling og analyse av data og andre funksjoner som anses som relevante av en utvikler, eier eller bruker av systemet og annet slikt personell, i tillegg til funksjonene beskrevet i denne beskrivelsen.

[0046] Fagmannen vil se at de forskjellige komponenter eller teknologier kan tilveiebringe bestemte nødvendige eller nyttige funksjoner eller trekk.

Følgelig skal disse funksjonene og trekkene, som kan være nødvendige i støtte for de vedføyde kravene og variasjoner av disse, forstås som naturlig innlemmet som en del av idéene her og en del av den viste oppfinnelsen.

[0047] Selv om oppfinnelsen har blitt beskrevet med støtte i eksempler på utførelser, vil det forstås av fagmannen at forskjellige endringer kan gjøres og at ekvivalenter kan bli anvendt i stedet for elementer i disse uten å fjerne seg fra oppfinnelsens ramme. I tillegg vil mange modifikasjoner sees av fagmannen for å tilpasse et gitt instrument, scenario eller materiale til idéene i oppfinnelsen uten å fjerne seg fra dennes ramme. Det er derfor meningen at oppfinnelsen ikke skal begrenses til den konkrete utførelsesformen omtalt som den forventet beste måte å realisere denne oppfinnelsen.

Claims

1. Fremgangsmåte for måling av viskositet i et borehull, omfattende å: pumpe brønnfluid gjennom minst ett rør anordnet i en bærer innrettet for å utplasseres i et borehull i en grunnformasjon; innhente minst én trykkdifferansemåling av fluidet i det minst ene røret ved hjelp av en trykktransduser; og estimere en viskositet til fluidet basert på trykkdifferansemålingen.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor viskositeten estimeres basert på den minst ene trykkdifferansemålingen og en fluidstrømningsmengde avledet fra minst én kjent parameter.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, hvor den minst ene kjente parameteren velges fra minst én av rørradius, fluidstrømningsmengde, rørlengde og trykktransduseroppløsning.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 2, hvor det å innhente minst én trykkdifferansemåling inkluderer å endre én eller flere av den minst ene kjente parameteren for å optimalisere måling.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 3, hvor det å innhente den minst ene trykkdifferansemålingen inkluderer å: fastslå om turbulens foreligger i fluidet i det minst ene røret; endre én eller flere av den minst ene kjente parameteren som reaksjon på et positivt resultat av nevnte fastslåelse; og iterere mellom å fastslå og endre inntil turbulens er i det minste tilnærmelsesvis fraværende.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor det å estimere viskositeten inkluderer å: fastslå om turbulens foreligger i fluidet i det minst ene røret; og iterere mellom å fastslå og estimere viskositeten, for å forfine et estimat av viskositeten.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor det å estimere viskositeten inkluderer å beregne viskositeten til fluidet ved hjelp av Hagen-Poiseuilles lov.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 2, hvor det å estimere viskositeten inkluderer å: avlede minst én datakurve som representerer en relasjon mellom trykkdifferanse og fluidstrømningsmengde, frembringe kjente datakurver svarende til fluider med kjente viskositetsegenskaper; og avlede viskositeten ved å sammenlikne den minst ene datakurven med én eller flere av de kjente datakurvene.

9. Apparat for måling av viskositet til et fluid i et borehull, omfattende en bærer innrettet for å bli utplassert i et borehull i en grunnformasjon, der bæreren innbefatter minst ett rør anordnet for å inneholde minst én prøve av fluidet; minst én pumpe anordnet for å skape strømning i det minst ene røret; minst én trykktransduser anordnet for å måle en trykkdifferanse i hvert av det minst ene røret; og en prosessor anordnet for å estimere en viskositet til fluidet basert på trykkdifferansemålingen.

10. Apparat ifølge krav 9, hvor prosessoren er anordnet for å estimere viskositeten basert på den minst ene trykkdifferansemålingen og en fluidstrømningsmengde avledet fra minst én kjent parameter.

11. Apparat ifølge krav 10, hvor prosessoren er anordnet for å estimere fluidstrømningsmengden basert på en pumpemengde for hver av den minst ene pumpen.

12. Apparat ifølge krav 9, hvor den minst ene trykktransduseren innbefatter minst ett par av første og andre trykktransdusere innrettet for å måle den minst ene respektive trykkdifferansen.

13. Apparat ifølge krav 9, hvor prosessoren er anordnet for å estimere viskositet basert på Hagen-Poiseuilles lov.

14. Apparat ifølge krav 10, hvor prosessoren er anordnet for å estimere viskositeten basert på sammenlikning av: minst én datakurve som representerer en relasjon mellom trykkdifferanse og fluidstrømningsmengde, og kjente datakurver svarende til fluider med kjente viskositetsegenskaper.

15. Apparat ifølge krav 9, hvor prosessoren er anordnet for å fastslå tilstedeværelse eller fravær av turbulens i den minst ene strømningsledningen.

16. Apparat ifølge krav 15, videre omfattende en mekanisme anordnet for å velge én av et flertall rør som reaksjon på tilstedeværelse av turbulens.

17. Apparat ifølge krav 15, hvor prosessoren er anordnet for å endre en pumpemengde i den minst ene pumpen som reaksjon på tilstedeværelse av turbulens.

18. Apparat ifølge krav 11, hvor den minst ene pumpen er en fortrengningspumpe, og prosessoren er anordnet for å estimere fluidstrømningsmengden basert på en motorhastighet til fortrengningspumpen.

19. Apparat ifølge krav 11, videre omfattende en mekanisme anordnet for å bytte ut minst én av trykktransduseren og det minst ene røret med minst én av en andre trykktransduser og et andre rør i fluidkommunikasjon med den minst ene pumpen.

20. Apparat ifølge krav 19, hvor mekanismen er valgt fra en ventilsammenstilling og et roterbart hus anordnet for å inneholde et flertall trykktransdusere og/eller rør.