NO316140B1 - Apparat for måling av termodynamiske egenskaper i en hydrokarbonpröve - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører et apparat for måling av termodynamiske egenskaper i en hydrokarbonprøve, og mer spesielt er beregnet på å tilveiebringe termodynamiske målinger i forbindelse med en prøve av avleiringsfluid fra en oljebrønn

Etter oppdagelse av et oljefelt blir det periodisk tatt prøver av avleiringsfluidet for å gjøre det mulig å måle fluidets fysiske og termodynamiske egenskaper Disse målinger gjør det mulig å karakterisere det avleirede fluid og således optimalisere brønnproduksjonen ved å anordne de overflatemstallasjoner som er best egnet for behandling av de fluider som produseres ved å forutsi fluidets opp-førsel i avleiringen under produksjonen så vel som dets oppførsel under overflatebetingelser når det utvinnes

Målingene som tas av prøven gjør det mulig å vite sammen-setningen av fluidet så vel som dets fysiske egenskaper, så som dets viskositet og komprimerbarhet De foretatte målinger gjør det også mulig å forutsi endringer i sammen-setningen av gassen i avleiringen og bestemme drenerings-og gjenvinningsanordninger Ved bestemmelse av endringer i fluidet under de temperatur- og trykkbetingelser som hersker ved bunnen av brønnen, vil målingene i tillegg gjøre det mulig å forutsi brønnens produktive levetid Faktum er at fluidtrykket i bergreservoaret avtar som en funksjon av produksjonen i brønnen og kan således falle til et nivå hvor gassene som foreligger i bergreservoaret begynner å kondensere

Prøvetagningen av fluidet så vel som målingene av dette fluids egenskaper må gjennomføres under meget nøyaktige betingelser fordi prøvetagningsvolumet for analyseringen bare representerer en meget liten del av fluidet i bergreservoaret, og de målte fysiske egenskaper bare effektivt kan henledes til selve avleiringen hvis denne fraksjon selv er representativ for hele avleiringen og hvis de foretatte målinger er nøyaktige

Det finnes to måter for å ta prøver av avleiringsfluidet, nemlig prøvetagning i bunnen, som vanligvis gjennomføres for oljeavleiringer, og prøvetagning fra overflaten, som omfatter at prøvetagningen gjennomfores i prøveseparato-ren for olje/gass I sistnevnte tilfelle blir det tatt to prøver, én av gass og den andre av olje, begge under se-paratorens trykk- og temperaturforhold, nemlig i størrel-sesordenen 40 bar og 30°C( dvs markert under de forhold som eksisterer ved bunnen av brønnen Fluidet blir så re-konstruert ved å rekombinere væske- og gassfraksjonene under de trykk- og temperaturforhold som hersker ved bunnen av brønnen for å måle prøvens forskjellige egenskaper

Disse målinger utføres vanligvis i laboratoriet, fjernt fra borestedet, ved bruk av et måleapparat forsynt med celler hvori de temperaturer og trykk som hersker ved bunnen av brønnen påføres Ved kjente måleapparater er målecellene forbundet med en kvikksølvkilde som muliggjør trykksetting av fluidet Anvendelsen av kvikksølv medfø-rer klare ulemper i betraktning av dettes giftighet og dessuten gjør kvikksølvbaserte systemer det ikke mulig å måle mengden av fluid med tilstrekkelig nøyaktighet

Formålet med oppfinnelsen er derfor å tilveiebringe et apparat for måling av egenskapene i en hydrokarbonprøve som har forbedret nøyaktighet og som ikke krever bruk av giftige stoffer, så som kvikksølv

For dette formål foreslår oppfinnelsen et apparat for måling av termodynamiske egenskaper i en hydrokarbonprøve omfattende i det minste en målecelle som er beregnet for valgfri tilkobling til en gassmåler som det er mulig valgfritt å forbinde med en gass gjenvinningsanordning og en væskelagrmgsanordning, hvor målecellen omfatter en stempel/sylinderenhet hvor stempelet kan bevege seg i sylinderen ved virkningen av en jekk

Ved hittil kjente apparater blir videre duggpunktet defi-nert visuelt i en celle med inspeksjonsåpning ved bruk av endoskopi Denne teknikk, hvor vurderingen blir subjektiv, vil uunngåelig føre til en ikke-neglisjerbar feilmargin

Et ytterligere formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe et detekteringsapparat som gjør det mulig med økt nøyak-tighet å bestemme duggpunktet for en gassprøve

For dette formål foreslår oppfinnelsen et gass/væske-detekteringsapparat anordnet i en målecelle i måleapparatet, hvilket detekteringsapparat omfatter et rørformet element fremstilt av transparent materiale, som har en konisk ende beregnet på å rage inn i cellen, hvilket rørfor-mede element er forsynt med en inngang og en utgang for et lyssignal

Andre karakteristiske trekk og fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå klarere av den følgende beskrivelse under hen-visning til de vedføyde tegninger, hvor

fig 1 er et skjema for et måleapparat ifølge oppfinnelsen, og

fig 2A og 2B begge viser lengdesnitt av et fiberoptisk gass/væskedetekteringsapparat

Som vist på fig 1 omfatter et apparat for måling av de termodynamiske parametere i en hydrokarbonprøve, generelt betegnet med 10, en første høytrykkscelle 12 og en andre høytrykkscelle 14 Hver celle er montert vertikalt og omfatter en hovedsakelig sylindrisk kapsel 16, 18 av rust-fritt stål forsynt med et stempel 20, 22 som er montert glidbart på lekkasjetett måte Stemplene 20, 22 kan bevege seg inne i kapslene 16, 18 ved virkningen av en kuleskrujekkenhet 24 hhv 26, idet hver enhet 24, 2 6 drives av en tilhørende elektromotor 28, 30. Cellene 12 og 14 er dimensjonert for et arbeidstrykk på 1500 bar og en temperatur på 230°C og er innbyrdes forbundet ved hjelp av rør 3 2 og 34, som hvert er forsynt med to motoriser-te ventiler 36, 38 og 40, 42

Det nedre parti av hver celle 12, 14 er forsynt med et fiberoptisk gass/væskedetekteringsapparat 44 som vil bli mer detaljert beskrevet nedenfor, og med et ultra-lydrørsystem 48 hhv 50 som omfatter en piezoelektrisk celle som er koblet til en ultralydforsterker (ikke vist)

I det viste eksempel har cellen 12 et volum på 700 cm<3>, mens cellen 14 har et volum på 110 cm<3>

Cellene 12 og 14 er forsynt med innvendige trykkfølere 52, 54 med fluktende membraner uten dødvolum, som reagerer på trykk innenfor et område fra 0 - 2000 bar, og tilsvarende trykkfølere 56, 58 som reagerer på trykk innenfor et område fra 0 - 2 0 00 bar og som er forbundet med cellene 12, 14 via rør som omfatter manuelle ventiler 60 og 62 med redusert dødvolum Hver av cellene 12, 14 omfatter videre en temperatursonde 64, 66

En motorisert ventil 68 anordnet i et rør 70 som munner ut i cellen 12 er beregnet på å styre fluidinnstrøm-ningen i cellen Ved et punkt som ligger mellom venti-lene 40 og 42 er røret 34 forbundet via et rør 72, som er forsynt med en motorisert ventil 74, som er forbundet med en differensialventil 76 hvis åpning styres av en motorenhet 78 lik dem som benyttes i cellene 12 og 14 og som omfatter en trykkføler 80 Differensialventilen 76 er beregnet på valgfritt å forbinde røret 72 med en gassmåler, generelt betegnet med 82, og en kuldebe-handlingsenhet( generelt betegnet med 84

Gassmåleren 82 omfatter en celle 86 med hovedsakelig sylindrisk form forsynt med et stempel 88 som er montert for å gli på lekkasjetett måte og som er bevegelig ved virkningen av en kuleskrujekkenhet 90 som drives av en elektromotor 92 Cellen 86 omfatter en trykkføler 94 og en temperatursonde 96 I det viste eksempel er cellen 86, som har et volum på 20 liter, dimensjonert for et maksimalt statisk trykk på 15 bar og en temperatur på 23 0°C for et arbeidstrykk på 4 bar

Cellen 86 kan valgfritt forbindes med en gassgjenvm-ningsenhet, som i det viste eksempel utgjøres av flasker 98, via et rør 100 forsynt med en motorisert ventil 102 I tillegg kan cellen valgfritt forbindes med kuldebe-handlmgsenheten 84 via et rør 104 som er forsynt med en motorisert ventil 106 Denne enhet 84 omfatter en ventil 108 av kromatograftypen som valgfritt kan kommunisere med røret 104, med differensialventilen 76 via et rør 110, og med et felles innløp 112 av en væskelagringsenhet 114, som i det viste eksempel omfatter seks flasker 116 som er anordnet i et termostatstyrt glykolbad 118 som valgfritt kjøler og oppvarmer flaskene 116 mellom f.eks -30°C og 50°C Fortrinnsvis er væskelagrmgBenhe-ten 114 anordnet inne i et klimakammer, ikke vist, mens et andre klimakammer, ikke vist, inneholder cellene 12 og 14, differensialventilen 76 og gassmåleren 82

Som vist på fig 2A og 2B er et fiberoptisk gass/væske-apparat 44 montert på den nedre ende av et konisk parti 120 av hver av cellene 12 og 14 Hvert apparat 44 omfatter et rørformet element 122 med en konisk ende 124 som rager inn i et deteksjonskammer 126 som er dannet i spissen av det koniske parti av cellene 12 og 14 Elementet 122 er fremstilt av transparent materiale som ved en foretrukket utførelse er safir Det rørformede ele-ments 122 ende 128 som ligger motsatt den koniske ende 124 definerer et plan vertikalt på elementets lengdeak-se. Denne ende er optisk forbundet med to fiberoptiske kabler 130, 132, hvorav den ene 130 danner en lysmngang til elementet 122 og den andre 132 en lysutgang

Fig 2A vxser gass/væske deteksjonsapparatet 44 uten væske i deteksjonskammeret 126, mens cellen 12 inneholder bare gass Et lyssignal som ankommer via den fiberoptiske mn-gangskabel 130 reflekteres ved hjelp av den skrånende flate av den koniske ende 124 og går ut igjen via den fiberoptiske utgangskabel 132

Når forholdene i cellen 12 bevirker kondensering av gass som befinner seg i cellen, vil væskedråper dannes og akku-mulere i deteksjonskammeret 126 Så snart væskedråpene er avsatt på overflaten av den koniske ende 124, blir lyssig-nalstrålen som ankommer via den fiberoptiske inngangskabel 130 avbøyes ut av elementet 122, hvilket resulterer i at det ikke lenger passerer noe retursignal via den fiberoptiske utgangskabel 132 Detektenngsapparatet gjør det således mulig med økt nøyaktighet å bestemme duggpunktet for gassprøven Væskevolumet som befinner seg i deteksjonskammeret 126, for væskenivået når den koniske flate 124, er lik cellens 12 dødvolum Det må erindres at formen av stempelet 20 er komplementær med innsiden av den sylindriske kapsel 16 Dette dødvolum, som er bestemt før appa-ratet benyttes første gang, er neglisjerbart sammenlignet med volumet av den sylindriske kapsel 16

Fortrinnsvis omfatter hvert av stemplene 20 og 22 et lege-me og et hode (ikke vist), mens en pakning er fastklemt mellom legemet og hodet Denne pakning omfatter en flerhet av skiver fremstilt av forskjellige plastmaterialer

Måleapparatet ifølge oppfinnelsen gjør det mulig å nå trykk- og temperaturområder som er markert høyere enn dem som benyttes i hittil kjente apparater

Claims (6)

1 Apparat for måling av termodynamiske egenskaper i en hydrokarbonprøve, omfattende i det minste én målecelle (12, 14) forsynt med en stempel/sylinderenhet (16/20, 18/22), en gassmåler (82) som valgfritt kan forbindes med en gassgjenvinningsenhet (98) til hvilken gassmåleren valgfritt kan forbindes for gjenvinning og lagring av gass fra nevnte gassmåler, hvor nevnte apparat er karakterisert ved at stempelet i stempel/ sylinderenheten anordnet i målecellen er bevegelig i sylinderen ved påvirkning av en jekk (24,26), og at den videre omfatter en væskelagringsenhet (114) for gjenvinning av væske, til hvilken gassmåleren (82) valgfritt også kan kobles.

2 Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at formen av stempelet (20, 22) er komplementær med den innvendige form av sylinderen (16, 18) for å redusere dødvolumet av stempel/sylinderenheten til et minimum

3 Apparat ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at jekken (24, 26) er en kuleskrujekk (24, 26)

4 Apparat ifølge et av kravene 1 - 3, karakterisert ved at det omfatter to celler (12, 14) som hver kan forbindes med gassmåleren (82), hvor de to celler er innrettet til valgfritt å kunne forbindes med denne

5 Apparat ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at det omfatter et gass/væskedetekteringsapparat som er anordnet i en målecelle av måleapparatet, hvilket detekteringsapparat omfatter et rørformet element (122) fremstilt av transparent materiale med en konisk ende (124) som er beregnet å rage inn i cellen, hvilket rørformede element er forsynt med en inngang (13 0) og en utgang (132) for et lyssignal

6 Apparat ifølge krav 5, karakterisert ved at det rørformede element (122) er fremstilt av safir