NO315394B1 - Anordning og fremgangsmåte for testing - Google Patents

Abstract

Et testapparat som består av en elektrostatisk koaleseringsanordning (2),. en effektforsyning (3) for å forsyne en strøm med justerbar spenning til koaleseringsanordningen (2), midler (4, 5) for å introdusere en dispersjon i koaleseringsanordningen (2), midler (6) for å drive dispersjonen gjennom koaleseringsanordningen (2), og et samlekar (7) plassert nedstrøms i forhold til koaleseringsanordningen (2) for å motta dispersjon som har passert gjennom koaleseringsanordningen (2). Samlekaret (7) er laget for å muliggjøre at mottatt dispersjon kan avsettes og for å muliggjøre at setningsprosessen kan registreres. Oppfinnelsen vedrører også en fremgangsmåte for å studere effektene for elektrostatisk koalesering på en dispersjon.

Description

Oppfinnelsens område

Den foreliggende oppfinnelse vedrører et testapparat i henhold til ingressen i krav 1, og en fremgangsmåte for å studere effektene av elektrostatisk koalesering i en dispersjon i henhold til ingressen i krav 16.

Oppfinnelsens bakgrunn

I en oljeinstallasjon hvor olje utvinnes fra en eller flere brønner i et oljefelt, vil oljen vanligvis hentes ut sammen med vann og gass. Vannet må fjernes fra oljen, og dette gjøres hovedsakelig ved hjelp av setningstanker (se-paratorer) i hvilke vannet kan avsettes ved hjelp av gra-vitasjon. Komplekse olje/vannemulsjoner kan imidlertid ut-vikle seg i løpet av oljeproduksjonen. For eksempel kan fjerning av gass fra olje/vannemulsjonen ved hjelp av gass/vannseparatorer bidra til en mer kompleks emulsjon som vil være vanskelig å separere kun ved hjelp av avset-ning. Det er vanlig praksis å benytte såkalte elektrostatiske koalescere for å destabilisere vann-i-oljeemulsjoner, det vil si å oppnå en vanndråpevekst eller koale-sens av vann i oljen. En elektrostatisk koalescer kan benyttes for å øke hastigheten på separasjonen av en hvilken som helst dispersjon hvor den kontinuerlige fase er en elektrisk isolator og den dispergerte fase er en elektrisk leder. I en elektrostatisk koalescer blir dispersjonen utsatt for et vekselstrømtelt eller et kontinuerlig eller pulserende direkte strømfelt. Elektrostatiske koalescere beskrives for eksempel i WO 01/85297 Al og US 6,136,174 A.

Det har blitt vist at bruken av en koalescer under passende operasjonsforhold kan øke separasjonen av en emulsjon, slik som en vann-i-oljeemulsjon, for å gjøre det mulig å redusere den nødvendige størrelsen på en setningstank eller en separator som benyttes i separeringsoperasjonen. Det er store gevinster, for eksempel i operasjonskapasi-tet, plassbehov og kostnadsreduksjon, som kan oppnås ved å optimalisere effektiviteten på en koalescer som benyttes i et separasjonsanlegg. Effektene av elektrostatisk koalesering av en emulsjon og dens dispersjonsprosess er ganske komplekse og vanskelig å forutsi i hvert enkelt tilfelle.

I en publikasjon av 0. Urdahl et al., med tittelen "Electrostatic destabilisation of water-in-oil emulsions under conditions of turbulent flow", Trans IchemE, vol. 74, Part A, mars 1996, s. 158-165, er det angitt et testapparat og en fremgangsmåte for å studere den elektrostatiske destabilisering av emulsjoner under turbulente strømningsforhold. Testapparatet som er angitt i nevnte publikasjon, består av en koaleseringsanordning og en effektforsyning som er tilpasset til å forsyne en veksel-strøm med justerbar spenning til elektrodene i koaleseringsanordningen. Nevnte koaleseringsanordning består av en elektrokoalescergjennomføring som igjen består av syv moduler ordnet i serie, hver modul er utstyrt med et elektrodepar. Testapparatet ble laget til å drive emulsjons-samplet gjennom koaleseringsanordningen ved en konstant strømningsrate og ved en konstant temperatur, samtidig som forskjellige emulsjonsprøver blir utsatt for forskjellige feltstyrker ved å variere spenningsnivået. Oppholdstiden, det vil si tiden som benyttes i det elektriske feltet i koaleseringsanordningen av emulsjonsamplene, ble justert ved å variere antall elektrodepar energisert for hver prø-ve. Effekten av det elektriske felt på emulsjonssamplene ble bestemt ved å måle endringen i dråpestørrelsesdistri-busjonen fra én ende til en annen i elektrokoalescergjen-nomf øringen. Dette testapparatet indikerer ikke direkte hvordan separasjonsprosessen for en bestemt emulsjon på-virkes av den elektrostatiske koalesering. Videre gjør testapparatets oppbygning det mulig at kun et begrenset antall parametere som påvirker koaleseringsprosessen kan varieres. Følgelig har det angitte testapparatet et svært begrenset bruksområde som et verktøy for å bistå i evalue-ring og optimalisering av en koalescer og et separasjonsanlegg .

Oppsummering av oppfinnelsen

Formålet ved den foreliggende oppfinnelse er å tilveie-bringe et forbedret testapparat som kan benyttes for å bestemme effektene av elektrostatisk koalesering på en dispersjon, spesielt i form av en emulsjon, og som kan benyttes som et verktøy for å bestemme effektene av elektrostatisk koalesering av en dispersjon på avsetningsoppførselen til dispersjonen.

I henhold til oppfinnelsen blir dette formålet oppnådd gjennom et testapparat som trekkene til krav 1. Ved å tillate dispersjonen, etter at den har blitt utsatt for det elektriske felt til koaleseringsanordningen, og å avsette i en setningsbeholder og registrere setningsprosessen, kan effektene med elektrostatisk koalesering på en bestemt dispersjon under forskjellige forhold bestemmes på en svært enkel og pålitelig måte uten at det er nødvendig med komplekse målingsanordninger.

I henhold til en foretrukket utførelse av oppfinnelsen er elektrokoalescergjennomføringen i koaleseringsanordningen viklet i spiral slik at den utgjør en spole, koaleseringsanordningen består videre av et indre feltelement plassert på innsiden av spolen og et ytre feltelement plassert på utsiden av spolen, i det minste én av nevnte feltelementer er koblet til effektforsyningen for å gjøre det mulig at et elektrisk felt kan genereres mellom feltelementene. Når koaleseringsanordningen er tilpasset til å gene-rere et AC-felt, er både det indre og det ytre feltelement koblet til effektforsyningen. En koalescergjennomføring med en gitt lengde vil oppta betydelig mindre plass når den er formet som en spole sammenlignet med en rettlinje-innretning. Følgelig gjør den spoleformede utforming til koalescergjennomføringen det mulig å oppnå en svært kompakt koaleseringsanordning for dermed å redusere testapparatets totale størrelse. Den spoleformede utformingen til koalescerutformingen vil gjøre det mulig å lage et kompakt og effektivt portabelt testapparat.

I henhold til en ytterligere foretrukket utførelse av oppfinnelsen er testapparatet utstyrt med midler for å justere strømningsraten i dispersjonen som strømmer gjennom koalesceranordningen. På denne måten vil det være mulig å variere oppholdstiden, for dermed å gjøre det mulig å benytte testapparatet som et verktøy til å dimensjonere elektrokoalescergjennomføringen til en fullskalakoalescer, siden oppholdstiden blant annet er avhengig av volumet til elektrokoalescergjennomføringen. Ved å justere strømnings-raten vil det også være mulig å variere strømningsforhol-dene, slik som Reynolds-tallet. Det er for eksempel mulig å gjennomføre en turbulent strømning eller en lagdelt strømning i koaleseringsanordningen i testapparatet ved en passende justering av strømningsraten. Strømningsraten til testapparatet kan for eksempel være justert slik at den simulerer ekte strømningsforhold i et separasjonsanlegg.

I henhold til en ytterligere utførelse av oppfinnelsen består midlene for å drive dispersjonen gjennom koalescingsanordningen av en kilde av et mediumundertrykk, fortrinnsvis gass, hvori strømningsratejusteringsmidlet består av et reguleringselement tilpasset til å regulere mediets trykk forsynt fra kilden. På denne måten kan strømningsra-ten justeres på en veldig enkel og pålitelig måte. I henhold til en ytterligere foretrukket utførelse av oppfinnelsen, er testapparatet utstyrt med en innretning for å kontrollere dispersjonstemperaturen, temperaturstyringsinnretningen er justerbar slik at det er mulig å justere temperaturdispersjon. På denne måten er det mulig å bestemme temperaturens innflytelse på koalesering og separasjon av en bestemt dispersjon og å justere testetemperatu-ren for for eksempel å simulere faktiske temperaturforhold i et separasjonsanlegg. Temperaturstyringsinnretningen består av midler for å sirkulere et varmemedium gjennom

testapparatet, og midler for å styre temperaturen til

nevnte medium. På denne måten kan testapparatets temperatur styres og justeres på en enkel og tilforlatelig måte.

I henhold til en ytterligere foretrukket utførelse av oppfinnelsen består temperaturstyringsinnretningen i testapparatet av en beholder fylt med varmemedium, setningsbeholderen er plassert i nevnte beholder for å gjøre det mulig å kontrollere dispersjonstemperaturen mottatt i setningsbeholderen ved hjelp av varmemediet i beholderen. På denne måten kan temperaturen til dispersjonen mottatt i setningsbeholderen styres på en enkel og tilforlatelig måte.

I henhold til en ytterligere foretrukket utførelse av oppfinnelsen består temperaturstyreinnretningen av midler for å sirkulere varmemediet gjennom koaleseringsanordningen for at dispersjonstemperatruren som strømmer gjennom koaleseringsanordningen kan styres av varmemediet. På denne måten kan dispersjonstemperaturen som strømmer gjennom koaleseringsanordningen styres på en enkel og pålitelig måte.

I henhold til en ytterligere foretrukket utførelse av oppfinnelsen er testapparatet tilpasset til å forsyne en vek-selstrøm med justerbar frekvens til koaleseringsanordningen. På denne måten vil det være mulig å bestemme inn-flytelsen av AC-frekvensen på koaleseringen og separering-en av en bestemt dispersjon, for dermed å gjøre det mulig å benytte testapparatet som et verktøy i utformingen av en passende effektforsyning for koalesceren.

Testapparatet i henhold til oppfinnelsen er fortrinnsvis utformet som et portabelt apparat, slik at den kan flyttes til en hvilken som helst ønsket lokasjon. Det portable testapparatet kan for eksempel flyttes til en oljeutvin-nings- eller produksjonsinstallasjon, hvor vann fjernes fra den utvinnede oljen ved hjelp av et separasjonsanlegg som består av en koalescer, for å diagnostisere eller optimalisere nevnte koalescer ved å utføre tester på reelle vann-i-oljeemulsjoner og under reelle operasjonsforhold.

Oppfinnelsen vedrører også en fremgangsmåte for å studere effektene av elektrostatisk koalesering på en dispersjon som har trekkene i henhold til krav 16.

Ytterligere fordeler så vel som ulemper ved oppfinnelsen, vil fremkomme fra den følgende beskrivelse og de selvsten-dige krav.

Kort beskrivelse av tegnin<g>ene

Med henvisning til de vedlagte tegninger, følger en spesi-fikk beskrivelse av foretrukne utførelser av oppfinnelsen som fremkommer som eksempler nedenfor. Figur 1 er en svært enkel illustrasjon av et testapparat i henhold til oppfinnelsen, Figur 2 er en skjematisk illustrasjon av et testapparat i henhold til en foretrukket utførelse av den foreliggende oppfinnelBe, Figur 3 er en skjematisk illustrasjon av et testapparat i henhold til en annen foretrukket utførelse av den foreliggende oppfinnelse, Figur 4 er et flytskjema som illustrerer en testprosedyre for å bestemme en passende elektrisk feltstyrke som skal benyttes på en koalescer, og Figur 5 er et diagram som består av setningskurver som illustrerer et mulig resultat av en testprosedyre.

Detaljert beskrivelse av foretrukne utførelser av oppfinnelsen

I figur 1 er et testapparat 1 i henhold til oppfinnelsen illustrert på en svært forenklet måte. Det oppfinneriske testapparatet består av en elektrostatisk koaleseringsanordning, skjematisk indikert ved 2, gjennom hvilken en dispersjonsprøve som består av i det minste to ikke blandbare faser som skal strømme på en slik måte at dispersjonssamplet utsettes for et elektrisk felt generert mellom i det minste ett elektrodepar. Elektrodene i koaleseringsanordningen 2 er vist i figur 1. En effektforsyning, skjematisk indikert ved 3, er tilveiebrakt for å forsyne en strøm med justerbar spenning til koaleseringsanordningen 2. Hvis et DC-felt benyttes for koalesering av dis-pers jons samplet , blir en elektrode for hvert elektrodepar koblet til effektforsyningen 3, hvorved den tilknyttede elektrode er jordet. Hvis et AC-felt benyttes på koaleseringen til dispersjonssamplet, blir begge elektroder i et elektrodepar koblet til effektforsyningen 3. I det siste tilfellet er effektforsyningen 3 fortrinnsvis tilpasset til å forsyne en vekselstrøm med justerbar frekvens så vel som justerbar spenning til koaleseringsanordningen.

Koaleseringsanordningen 2 er fortrinnsvis vertikalt plassert eller skråstilt med en inngang ved en øvre del av koaleseringsanordningen og en utgang ved en nedre del av denne, noe som gjør at en dispersjonsprøve kan strømme nedover gjennom koaleseringsanordningen.

Testapparatet 1 består videre av midler for å introdusere en dispersjonsprøve i koaleseringsanordningen. I testapparatet illustrert i figur 1, består nevnte middel av en beholder 4 for å ta vare på en dispersjonsprøve før det introduseres i koaleseringsanordningen 2. Beholderen 4 består fortrinnsvis av et miksekammer tilveiebrakt med en mikseanordning for å oppnå en ønsket miksing av dispersjonssamplet som skal introduseres i koaleseringsanordningen. Et slikt miksekammer vil bli nærmere beskrevet se-nere med henvisning til figurene 2 og 3. Beholderen 4 er koblet til oppstrømsenden til koaleseringsanordningen 2 via passende koblingsmidler, skjematisk indikert ved 5, og består av for eksempel en kanal og en avløpsventil.

Testapparatet 1 består videre av et samlekar 7, slik som en setningsflaske eller lignende, som er tilpasset til å motta dispersjon som har passert gjennom koaleseringsanordningen 2. Samlekaret 7 er laget slik at mottatt dispersjon kan avsettes og at setningsprosessen kan registreres. Samlekaret 7 er koblet til nedstrømsenden til koaleseringsanordningen 2 via passende forbindelsesmidler, skjematisk indikert ved 8, og består av for eksempel en kanal og en avløpsventil.

Dispersjonen som skal testes, drives ut av beholderen 4, inni koaleseringsanordningen 2 og gjennom koaleseringsanordningen 2 ved hjelp av passende midler, skjematisk indikert ved 6, og består av for eksempel en kilde til et mediumundertrykk, fortrinnsvis gassundertrykk, koblet til beholder 4 via en passende kanal. Nevnte middel kan også ha en kanal for å mate mediumundertrykk fra en ekstern kilde til beholderen 4. I henhold til et ytterligere alternativ består nevnte middel 6 av et mekanisk driveelement, slik som et mekanisk stempel eller lignende, presset inn i beholderen 4 for å tvinge en dispersjonsprøve mottatt i beholderen 4 ut av beholderen 4 og inn i koaleseringsanordningen 2. Et slikt mekanisk driveelement benyttes fortrinnsvis sammen med trykket fra gassen.

Testapparatet 1 er fortrinnsvis utstyrt med midler, skjematisk indikert ved 9 i figur 1, for å justere strømnings-raten til dispersjonen som strømmer gjennom koaleseringsanordningen 2. Når midlet 6 for å drive dispersjonen gjennom koaleseringsanordningen består av en kilde av et mediumundertrykk, eller en kanal for å forsyne mediet under trykk til koaleseringsanordningen 2 fra en ekstern kilde, består strømningsratejusteringsmidlet fortrinnsvis av et reguleringselement tilpasset til å regulere mediets trykk forsynt fra kilden.

Testapparatet 1 er fortrinnsvis også utstyrt med en innretning (ikke vist i figur 1) for å styre dispersjonssamp-lenes temperatur for å sikre at denne temperaturen kan holdes på et forhåndssatt nivå i løpet av testingen. Temperatur styr ingsinnretningen er fortrinnsvis justerbar for at dispersjonstemperaturen kan bli justert. Et eksempel på en passende temperatursstyringsinnretning vil bli beskrevet i det følgende med henvisning til figurene 2 og 3. Foretrukne utførelser av det oppfinneriske testapparat vil bli beskrevet med henvisning til figurene 2 og 3. I figurene 1-3 er tilsvarende detaljer blitt gitt de samme refe-ransenummer .

Testapparatene illustrert i figurene 2 og 3 består av et miksekammer 4 i hvilket en dispersjonsprøve eller væskene som skal mikses for å lage en dispersjonsprøve, for eksempel i form av en emulsjon, er introduserbare via en åpning tilveiebrakt med et avtagbart lokk 10 eller lignende. I utførelsen illustrert i figur 2 er miksekammeret 4 tilveiebrakt med en mikseanordning som består av et roterende mikseelement 11 plassert på innsiden av miksekammeret. I utførelsen illustrert i figur 3 består mikseanordningen av en miksepumpe 20 koblet til miksekammeret 4.

Miksekammeret 4 er koblet til oppstrømsenden til koaleseringsanordningen 2 via en kanal 12 tilveiebrakt med en av-løpsventil 13. Miksekammeret 4 er også koblet til en kilde med et mediumundertrykk via en kanal 15. I utførelsen som er illustrert i figur 2, er miksekammeret 4 koblet til en trykktank 14 som består av en drivgass under trykk, fortrinnsvis nitrogengass. I utførelsen illustrert i figur 3, er miksekammeret 4 ment til å bli koblet til en ekstern kilde til mediet under trykk. Mediets trykk forsynes til miksekammeret 4, og dermed styres strømningsraten til dispersjonen av et reguleringselement 16. Nedstrømsenden til koaleseringsordningen 2 er koblet til et setningssamlekar 7 via en kanal 17 tilveiebrakt med en avløpsventil 18. I utførelsen illustrert i figurene 2 og 3 er nevnte samlekar 7 en setningsflaske 7. Denne setningsflaske 7 er her kjegleformet, men kan selvfølgelig også ha en hvilken som helst annen passende form. Samlekaret 7 kan også være en konvensjonell PVT-celle (pressure-volume-temperature cell). Testapparatene 1 illustrert i figurene 2 og 3 er utstyrt med en temperaturstyringsinnretning 21 og består av middel 22 for å sirkulere et varmemedium gjennom testapparatet og midlene 23, 24 for å styre temperaturen til nevnte medium. Varmemediet sirkuleres her ved hjelp av en eller flere varmemediumspumper 22. Den temperaturstyrende innretning 21 består fortrinnsvis av en beholder 25 fylt med varmemedium, setningssamlekaret 7 er plassert i nevnte beholder 25 slik at dispersjonstemperaturen mottatt i setningssamlekaret 7 kan styres av varmemediet i beholderen 25. Varmemediets temperatur styres fortrinnsvis av varmeelement 24 plassert i beholderen 25, som er tilpasset til å gene-rere varmeenergi for å varme varmemediet. Varmeelementets temperatur, og dermed varmemediets temperatur, justeres ved hjelp av temperaturstyreren 23. Varmeelementet 24 består fortrinnsvis av en eller flere elektrisk energiserte varmebatterier. I utførelsen illustrert i figur 2 og 3 består den temperaturstyrende innretning av midler for å sirkulere varmemediet via miksekammer 4, for eksempel via kanalene 31 plassert på miksekammerets 4 vegger, for at dispersjonstemperaturen i miksekammer 4 kan styres av varmemediet, og også via koaleseringsanordning 2 for at dis-pers jonstemperaturen kan strømme gjennom koaleseringsanordningen og kan styres av varmemediet. Nevnte sirkule-ringsmiddel består av passende kanaler 26-28 og ventiler 29, 30. I de illustrerte utførelser sirkuleres varmemediet ved hjelp av pumpen 22 fra beholderen 25 til miksekammeret 4, fra miksekammeret 4 til koaleseringsanordning 2 og fra koaleseringsanordning 2 tilbake til beholder 25. Varmemediet kan selvfølgelig også være ordnet slik at det sirku-lerer gjennom testapparatet på en annen passende måte.

Testapparatet i henhold til oppfinnelsen kan også være utstyrt med en hvilken som helst annen type innretning for å styre temperaturen til dispersjonssamplene, for eksempel en innretning for direkte elektrisk oppvarming av nevnte prøver i tillegg til eller som et alternativ til denne temperaturstyrende innretning som er beskrevet ovenfor. En annen måte å styre temperaturen til dispersjonssamplene på er plasseringen av koaleseringsanordningen 2, miksekammeret 4 og samlekaret 7 i en industriell ovn.

En spesielt foretrukket utførelse av en koaleseringsanordning til bruk i et testapparat i henhold til oppfinnelsen er illustrert i figurene 2 og 3. Koaleseringsanordningen 2 består av en kanal 40 i hvilken dispersjonen skal strømme, og nevnte kanal 40 er spunnet i spiral for å utforme en spole, koaleseringsanordningen består videre av et indre feltelement 41 plassert på innsiden av spolen og et ytre feltelement 42 plassert på utsiden av spolen. Nevnte indre og ytre feltelementer utgjør elektrodene til koaleseringsanordningen. Følgelig er i det minste én av nevnte feltelementer 41, 42 koblet til effektforsyning 3 for at et elektrisk felt kan genereres gjennom feltelementene. I ut-førelsen illustrert i figur 2 og 3 er effektforsyningen 3 en høy AC-spenningseffektforsyning koblet til begge feltelementene 41, 42, og er i stand til å forsyne en veksel-strøm med justerbar spenning og frekvens til nevnte feltelement. Koaleseringsanordningen er fortrinnsvis tilveiebrakt med en varmeelementkanal 43 plassert inne i spolen for at varmemediet skal kunne sirkuleres gjennom koaleseringsanordning 2. Det indre feltelement er ordnet slik at den omslutter varmemediumskanalen 43, som illustrert i figur 2 og 3. Av sikkerhetshensyn er varmemediumskanalen 43 og spolen 40 fortrinnsvis koblet til jord, som illustrert i figurene 2, 3. Det indre feltelement 41 er støpt inne i en stabil dielektrisk substans, og et ytre feltelement 42 som tilveiebringer systemskjerming, er passende montert i den isolerende termiske beskyttelseskanal. Gitterelementer for å indusere turbulens kan være plassert i kanalen 40 hvis ønskelig.

Hvis det er ønskelig, kan kanalen 40 i koaleseringsanordningen 2 også være ordnet på en rettlinjet måte i stedet for å være viklet i en spiral. Også andre innretninger av koalescerkanalen kan benyttes.

Effektforsyningen 3 er fortrinnsvis tilpasset til å levere frekvenser fra DC til 10 kHz, fortrinnsvis fra 50 Hz til 1 kHz, og til å oppnå feltstyrker på opptil 4 kV/cm.

Testapparatet i henhold til oppfinnelsen er fortrinnsvis laget som et portabelt apparat.

For å studere effektene med elektrostatisk koalesering på en dispersjon som består av i det minste to ikke-blandbare faser, slik som vann og olje, introduseres en dispersjons-prøve i den elektrostatiske koaleseringsanordning 2 i testapparatet 1 under forhåndssatte testforhold hva gjel-der temperatur, elektrisk feltstyrke, strømningsgeometri og oppholdstid. Terminologien strømningsgeometri refererer her til koaleseringskanalens 40 dimensjoner. Etter å ha passert gjennom koaleseringsanordningen, dvs. gjennom koa-leseringskanalen 40, settes dispersjonen i strømning til setningssamlekaret 7, og setningsprosessen til dispersjonen i setningssamlekaret 7 registreres for å bestemme effektene av den elektrostatiske koalesering i dispersjonen under nevnte forhåndssatte testeforhold på setningsprosessen til dispersjonen. For å bestemme effekten av et bestemt operasjonsforhold, utføres flere testsykluser på samme dispersjonsprøve, mens forskjellige operasjonsforhold kan varieres mellom hver testsyklus. Operasjonsfor-holdene som kan varieres er for eksempel temperaturen, den elektriske feltstyrke, frekvensen på den elektriske ef-fekt, strømningsgeometrien og oppholdstiden. Strømnings-geometrien kan for eksempel varieres ved å koble et varie-rende antall koaleseringskanaler 40 i serie. Oppholdstiden styres fortrinnsvis ved å justere strømningsraten til dispersjonen som strømmer gjennom koaleseringsanordning 2, for eksempel ved justering av trykket som påføres disper-sjonsprøven i miksekammeret 4. Strømningsraten kan også justeres for å sikre at dispersjonen strømmer gjennom koaleseringsanordningen under turbulente eller lagdelte strømningsforhold.

Terminologien testsyklus henviser her til en individuell testsyklus som består av trinnet med å introdusere en dis-pers jonsprøve i koaleseringsanordningen, sende disper-sjonsprøven videre gjennom koaleseringsanordningen og inn i setningssamlekaret, og å gjøre at dispersjonsprøven avsettes i setningssamlekaret.

Det er selvfølgelig mulig å endre karakteristikken til dispersjonssamplene for å bestemme hvor annerledes dis-persjonene reagerer under forhåndssatte operasjonsforhold. Dispersjonsprøven kan forhåndsmikses før det blir introdusert i miksekammeret 4, uten at noen ytterligere miksing gjennomføres før dispersjonsprøven introduseres i koaleseringsanordning 2. Det er også mulig å utsettes disper-sjonsprøven for en ønsket miksehandling i miksekammeret 4 for å oppnå ønskede karakteristikker for dispersjonsprø-ven, for eksempel med hensyn på dråpestørrelsesdistribu-sjon. De to faser som er med i den ønskede dispersjonsprø-ven, kan også introduseres i ublandet tilstand til miksekammer 4, og deretter bli utsatt for en ønsket miksehandling deri, for å utforme den ønskede dispersjonsprøve.

Hvis det er ønskelig, kan testapparatet 1 i henhold til oppfinnelsen være utstyrt med konvensjonelle måleanord-ninger for å bestemme dråpestørrelsesdistribusjonen til dispersjonsprøven når det ankommer koaleseringsanordning 2 og/eller når koaleseringsanordning 2 forlates. Testapparatet illustrert i figur 3 er passende for bruk ved en oljeproduksjonsinstaliasjon, hvor vann separeres fra olje ved hjelp av et separasjonsanlegg som består av en separator og en koalescer, for å diagnostisere eller optimalisere nevnte installerte koalescer ved å utføre tester på virkelige vann-i-oljeemulsjoner og under virkelige operasjonsforhold. I dette tilfellet er miksekammeret 4 fortrinnsvis koblet til oljeledningen fra en separator via kanal 15 for å forsyne virkelig olje fra separatoren til miksekammeret 4 under trykk i separatoroljeledningen. I utførelsen illustrert i figur 3, er miksekammeret 4 også koblet til en vannkilde (for eksempel en oljeproduksjons-innretning enten reell eller syntetisk formasjonsvann) via kanalen 45, for dermed å tillate at oljen kan mikses med et ønsket vanninnhold. Pumpesløyfen 44 sikrer et uniformt vann/oljeinnhold i vann-i-oljeemulsjonen introdusert i koalescingsanordningen 2.

En mulig testprosedyre for å bestemme en passende elektrisk feltstyrke som skal forsynes på en koalescer er skjematisk illustrert i flytskjemaet i figur 4. I et første trinn 50 blir testapparatet 1 startet opp og sjekket. I et andre trinn 51 blir testeforholdene satt slik det er ønskelig ved hjelp av en passende justering av temperatur, drivtrykk, spenningsnivå, strømfrekvens, etc. I et tredje trinn 52 introduseres dispersjonsprøven i miksekammeret 4 og mikses i en bestemt grad. I et fjerde trinn 53 drives dispersjonsprøven gjennom koaleseringsanordningen 2 og ned i setningssamlekaret 7. I et femte trinn 54 kan disper-sjonsprøven avsettes i setningssamlekaret 7 og setningsprosessen observeres og registreres. Setningsprosessen registreres fortrinnsvis som en funksjon av tid ved hjelp av såkalte setningskurver (se figur 5). I tilfelle med en vann-i-oljeemulsjon, blir setningsprosessen registrert ved å registrere frittvannsnivået, frioljenivået og disper-sjonsbåndtykkelsen, det vil si tykkelsen av området mellom fritt vann og fri olje, ved bestemte tidsintervall. I et sjette trinn 55 blir det bestemt hvorvidt setningsprosessen resulterer i en tilstrekkelig separasjon av fasene i dispersjonsprøven. Hvis dette ikke er tilfelle, settes spenningsnivået til en høyere verdi i et syvende trinn 56, og en ny testsyklus gjennomføres, hvor det ovenfor indikerte tredje trinn 52 restartes. Disse prosedyrer repete-res til en testsyklus som resulterer i at en ønsket separasjonsgrad gjennomføres. På denne måten vil den laveste feltstyrke som forårsaker den ønskede separasjonsgrad på den gitte dispersjon bli etablert. Ved hjelp av enkle be-regninger, kan resultatet av den utførte test benyttes til å etablere at et passende spenningsnivå skal forsynes til en installert koalescer. Andre operasjonsforhold kan eva-lueres på tilsvarende måte.

En dispersjonsprøve som skal testes, er fortrinnsvis for-håndsoppvarmet i en passende ovn for å oppnå passende testtemperatur før den blir introdusert i miksekammeret 4.

Graden av væskefaseseparasjon som observeres i setningssamlekaret 7 er et mål på effektiviteten til koaleseringen på setningsprosessen av dispersjonsprøven.

Figur 5 viser et diagram som består av setningskurver som illustrerer et mulig resultat av en testprosedyre som gjennomføres på en vann-i-oljeemulsjon i henhold til strømningsdiagrammer illustrert i figur 4. De laveste kurvene la, 2a, 3a indikerer frittvannsnivået i setningssamlekaret som en funksjon av tid for tre forskjellige testsykluser. De øvre kurver lb, 2b, 3b indikerer frioljenivået i setningssamlekaret som en funksjon av tid for de samme tre sykluser. Kurvene som er tilknyttet samme testsyklus er indikert med samme linjetype. Mangel på konver-gens mellom to kurver tilknyttet samme testsyklus indikerer en upassende kombinasjon av testforhold. Linjene la, lb, 2a, 2b er relatert til testsykluser hvor feltstyrken ikke var høy nok til å oppnå en koalesering av emulsjons-prøven til å resultere i en fullstendig separasjon. Linjene 3a, 3b på sin side er relatert til testsykluser hvor feltsykelen var tilstrekkelig høy til å oppnå en koalesering av emulsjonsprøven som resulterte i en fullstendig separasjon.

Testapparatet i henhold til oppfinnelsen kan benyttes som et verktøy for eksperimentell bestemmelse av utformingspa-rametere, eller passende operasjonsforhold for en fullska-la koalescer. Testapparatet og testefremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen kan for eksempel benyttes for å bestemme en passende feltstyrke og/eller temperatur og/eller oppholdstid som skal benyttes på en gitt dispersjon som strømmer gjennom en elektrostatisk koalescer og/eller passende dimensjoner til en elektrostatisk koalescer tilpasset for behandling av en gitt dispersjon, og/eller en frekvens for strømmen som benyttes på en elektrostatisk koalescer tilpasset for håndtering av en gitt dispersjon. Testapparatet og testefremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen kan med fordel benyttes for å finne optimale kombi-nasjoner av ovenfor indikerte parametere. Mange andre mu-lige benyttelser av det oppfinneriske testapparatet vil være åpenbare for en fagmann på det tekniske området.

Testapparatet og fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen kan benyttes til å håndtere en hvilken som helst dispersjon som består av en elektrisk isolator som kontinuerlig fase, og en elektrisk leder som dispersert fase.

Oppfinnelsen er selvfølgelig ikke på noen måte begrenset til de foretrukne utførelser beskrevet ovenfor, men mange muligheter for modifikasjoner vil kunne være åpenbare for en fagmann på området uten at man fjerner seg fra grunni-deen ved oppfinnelsen slik den er definert i de vedlagte krav.

For eksempel kan viklingen til den spiralviklede kanal 40 1 koaleseringsanordningen 2 som vist via eksemplet i figur 2 og 3, i hvilken dispersjonen skal strømme, kan variere for eksempel avhengig av hvorvidt koaleseringsanordningen 2 er plassert vertikalt eller er skråstilt. Andre geometriske former av utvidelsen av kanal 40, som et siksak-mønster, eller formen til selve kanalen så vel som forskjellige geometriske former av feltelementene 41, 42 er også innenfor det oppfinneriske konsept.

Claims (24)

1. Testapparat som består av en elektrostatisk koaleseringsanordning (2), en effektforsyning (3) for å forsyne en strøm med justerbar spenning til koaleseringsanordningen (2), midler (4,5) for å introdusere en dispersjon som består av i det minste to ikke blandbare faser, slik som vann og olje, i koaleseringsanordningen (2), midler (6) for å drive dispersjonen gjennom koaleseringsanordningen (2), og et samlekar (7) plassert nedstrøms i forhold til koaleseringsanordningen (2) for å motta dispersjon som har passert gjennom koaleseringsanordningen (2), karakterisert ved at samlekaret (7) er laget slik at den mottatte dispersjon kan avsettes og at setningsprosessen kan registreres.

2. Testapparat i henhold til krav 1, karakterisert ved at koaleseringsanordningen (2) består av en kanal (40) i hvilken dispersjonen skal strømme, nevnte kanal er viklet i en spiralform slik at den utgjør en spole, koaleseringsanordningen (2) består videre av et indre feltelement (41) plassert inne i spolen (40) og et ytre feltelement (42) plassert på utsiden av spolen, i det minste det ene av feltelementene (41, 42) er koblet til effektforsyningen (3) slik at et elektrisk felt kan genereres mellom feltelementene (41,42).

3. Testapparat i henhold til krav 1 eller 2, karakterisert ved at testapparatet (1) er utstyrt med midler (9) for å justere strømningsraten til dispersjonsstrømmen gjennom koaleseringsanordningen (2).

4. Testapparat i henhold ti krav 3, karakterisert ved at midlet for å drive dispersjonen gjennom koaleseringsanordningen (2) består av et rør (15) for å forsyne trykkmediet til koaleseringsanordningen (2), og at strømningsratejusteringsmidlet (9) består av et reguleringselement (16) som er tilpasset til å regulere trykket til trykkmediet som forsynes til koaleseringsanordningen (2) .

5. Testapparat i henhold til et av de foregående krav, karakterisert ved at testapparatet (1) er utstyrt med en innretning (21) for å styre dispersjonstem-peratur, temperaturstyreinnretningen (21) er justerbar slik at dispersjonstemperaturen kan justeres.

6. Testapparat i henhold til krav 5, karakterisert ved at temperaturstyreinnretningen (21) består av midler for å sirkulere et varmerne-dium gjennom testapparatet (1) og midler (23, 24) for å styre temperaturen til nevnte medium.

7. Testapparat i henhold til krav 6, karakterisert ved at temperaturstyreinnretningen (21) består av en beholder (25) fylt med varmemediet, samlekaret (7) er plassert i nevnte beholder (25) for at temperaturen til dispersjonen mottatt i samlekaret (7) kan styres av varmemediet i beholderen (25).

8. Testapparat i henhold til krav 6 eller 7, karakterisert ved at temperaturstyreinnretningen (21) består av midler (22) for å sirkulere varmemediet gjennom koaleseringsanordningen (2) for at temperaturen til dispersjonen som strømmer gjennom koaleseringsanordningen (2) kan styres av varmemediet.

9. Testapparat i henhold til krav 8 i kombinasjon med krav 2, karakterisert ved at koaleseringsanordningen (2) er utstyrt med en kanal (43) plassert på innsiden av spolen (40) for å muliggjøre at varmemediet kan sirkuleres gjennom koaleseringsanordningen (2).

10. Testapparat i henhold til krav 9, karakterisert ved at det indre feltelement (41) er ordnet slik at det omslutter kanalen (43).

11. Testapparat i henhold til et av de foregående krav, karakterisert ved at effektforsyningen (3) er tilpasset til å forsyne en vekselstrøm med justerbar strøm til koaleseringsanordningen (2).

12. Testapparat i henhold til et av de foregående krav, karakterisert ved at samlekaret (7) er en setningsflaske eller en PVT-celle.

13. Testapparat i henhold til et av de foregående krav, karakterisert ved at midlet for å introdusere dispersjonen i koaleseringsanordningen (2) består av et miksekammer (4) tilveiebrakt med en mikseanordning (11, 20) .

14. Testapparat i henhold til krav 13, karakterisert ved at mikseanordningen består av et roterende mikseelement (11) plassert i miksekammeret (4) .

15. Testapparat i henhold til et av de foregående krav, karakterisert ved at det er laget som et portabelt apparat.

16. Fremgangsmåte for å studere effektene av elektrostatisk koalesering på en dispersjon som består av i det minste to ikke blandbare faser, slik som vann og olje, hvori dispersjonen introduseres i en elektrostatisk koaleseringsanordning (2) i et testapparat (l) under forhåndssatte testeforhold hva angår temperatur, elektrisk feltstyrke, strømningsgeometri og oppholdstid, karakterisert ved at dispersjonen, etter å ha passert gjennom koaleseringsanordningen (2), strømmes inn i et setningssamlekar (7), at dispersjonen kan avsettes i nevnte setningssamlekar (7), og at avsetningsprosessen av dispersjonen i nevnte setningssamlekar (7) registreres for å bestemme effektene av den elektrostatiske koalesering av dispersjonen under nevnte forhåndssatte testeforhold på dispersjonens setningsprosess.

17. Fremgangsmåte i henhold til krav 16, karakterisert ved at flere testsykluser utføres, mens temperaturen og/eller den elektriske feltstyrke og/eller strømningsgeometrien og/eller oppholdstiden endres mellom hver testsyklus.

18. Fremgangsmåte i henhold til krav 16 eller 17, karakterisert ved at oppholdstiden styres ved å justere strømningsraten til dispersjonen som strømmer gjennom koaleseringsanordningen (2).

19. Fremgangsmåte i henhold til krav 18, karakterisert ved at strømningsraten justeres ved å utsette dispersjonen for justerbart trykk.

20. Fremgangsmåte i henhold til krav 19, karakterisert ved at dispersjonen utsettes for trykket til et medium fra en trykkmediumkilde, strømningsraten justeres ved å regulere trykket til mediet som forsynes fra kilden.

21. Fremgangsmåte i henhold til et av kravene 16-20, karakterisert ved at dispersjonen mikses i et miksekammer (4) koblet til koaleseringsanordningen (2) før den blir introdusert i koaleseringsanordningen (2).

22. Fremgangsmåte i henhold til et av kravene 16-21, karakterisert ved at temperaturen til dispersjonen styres ved å sirkulere et varmemedium gjennom et testapparat.

23. Fremgangsmåte i henhold til et av kravene 16-22, karakterisert ved at koaleseringsanordningen (2) forsynes med en vekselstrøm med justerbar frekvens .

24. Fremgangsmåte i henhold til et av kravene 16-23, karakterisert ved at dispersjonen strøm-mes gjennom koaleseringsanordningen (2) under turbulente eller lagdelte strømningsforhold.