NO321768B1 - System for tracerfrigjoring i en fluidstrom - Google Patents

Description

Område for oppfinnelsen

Den foreliggende oppfinnelsen vedrører en anordning for frigjøring av tracere i et fluidtransportsystem, hvor anordningen omfatter en bærerforbindelse av et polymermateriale dopet med tracermateriale som frigjøres i fluidstrøm-men ved eksponering mot fluidet, og hvor det særpregende trekk er at bærerforbindelsen er et melaminformaldehydresin (MFR). MFR/tracerblandingen brukes som en del av et overvåkningssystem hvor tracer leveres fra MFR/tracerblandingen ved en spesiell lokasjon oppstrøms og detektert ved en lokasjon nedstrøms, for derved å verifisere fluidstrømmen fra den spesifikke lokasjonen oppstrøms.

Bakgrunn for oppfinnelsen

Tracere blir brukt for å følge fluidstrømning i forskjellige systemer slik som oljereservoarer, prosesstrømnings-linjer, grunnvanns lekkasjestudier, osv. Tracere blir frigitt oppstrøms og detektert nedstrøms. Analyse av tracer-konsentrasjon nedstrøms kan gi informasjon om strømningsra-ter, fortynningsvolumer, kommunikasjon, fluidblanding, mas-seoppholdstidsfordeling, osv. Tracere kan injiseres inn i systemet ved en rekke metoder, det mest vanlige er imidlertid enten som en skarp puls (Dirac puls) eller ved en konstant konsentrasjonsrate. Ved flere brønnoperasjonstyper er det behov for traceravleveringssystemer som er i stand til å frigi tracere ved steder hvor det, på grunn av prak-tiske begrensninger, er vanskelig å plassere mer konvensjo-nelt mekanisk injeksjonsutstyr. Det er også et behov for avleveringssystemer som er i stand til å reflektere end-ringer i systemet slik som temperatur, en-fase fluidkjemisk sammensetning eller fluidfasetyper.

Anvendelsen av slike avleveringsmetoder har blitt foreslått i flere patenter med det spesifikke mål å måle fluidinn-strømning i oljeproduksjonsbrønner (patent US 06645769, patent US 0582147). På grunn av kompleksiteten av de fleste oljereservoarene og de moderne, horisontale, bølgende, mul-tilaterale eller multiforgrenede produksjonsbrønnene kan det være vanskelig å vite fra hvilken brønn eller hvilke soner i brønnen fluidene blir produsert. Vannproduksjons-ratene i oljefelt kan i noen brønner være på av 10.000 - 20.000 m<3>/dag i mange år. Traceravleveringssystemet må være i stand til å levere tracermengder som gir en tracer-konsentrasjon rundt deteksjonsgrensen ved nedstrøms detek-sjonsposisjon. I mange situasjoner er det disponible og tilgjengelige volumet for avleveringssystemet begrenset. Bæreren burde derfor være i stand til å levere tracere som er detekterbare ved ppb-konsentrasjoner. Dette oppnås lett med radioaktive tracere (hovedsakelig rene beta-emittere). Imidlertid burde dette i mange systemer unngås, og de radioaktive tracere burde erstattes med ikke-radioaktive kjemiske stoffer.

Optimal oljeproduksjon fra reservoaret avhenger av pålite-lig kunnskap om reservoarkarakteristika. Tradisjonelle metoder for reservoarovervåking inkluderer seismisk logg-tolkning, brønntrykktesting, produksjonsfluidanalyse, pro-duksjonshistorietilpasning og mellombrønntracerteknikker. På grunn av kompleksiteten av reservoaret er all tilgjengelig informasjon verdifull for å gi operatøren den best mu-lige kunnskap om dynamikken i reservoaret. En vanlig se-kundær oljegjenvinningsprosess er vanninjeksjon i dedikerte injeksjonsbrønner. I avanserte injeksjonsbrønner blir vannet injisert på toppen fordelt gjennom en rekke perfore-ringer eller forgreninger i brønnen. Tracere som blir injisert på toppen med dette vannet vil derfor fordeles i henhold til den spesifikke injektiviteten i de forskjellige perforerte sonene. Dersom tracere kan plasseres i brønnen som en del av injeksjonsforingen eller foringsrøret, kan forskjellige tracere injiseres i individuelle perforerte soner. Derved er det oppnåelig med en unik tracing av individuelle reservoarlag eller soner i brønn-til-brønnopera-sjoner.

Andre bruksområder av den foreliggende oppfinnelsen kan inkludere: brønninnstrømningsovervåking;

lekkasje i ventiler, choker, pakninger; og

overvåke korrosjonsleveranse eller avleiringsinhibi-torer plassert som proppmateriale i hydrauliske sprekker eller i rottehull eller et hvilket som helst annet tilgjengelig volum i brønnen eller nærbrønnen.

Oppsummering av oppfinnelsen

Den foreliggende søknad foreslår en spesifikk traceravleve-ringanordning ifølge krav 1, og som har blitt testet. Den krevde anordning er satt sammen av melaminformaldehydresin (MFR) dopet med forskjellige tracermaterialer. MFR brukes til langsom frigivelse av tracerforbindelser inn i et væskesystem. MFR/tracerblandingen anvendes som en del av et overvåkningssystem hvor tracer blir levert fra MFR/tracer-blandingen ved en spesifikk lokasjon oppstrøms og detektert ved en lokasjon nedstrøms, for derved å verifisere fluid-strømningen fra den spesifikke lokasjonen oppstrøms. MFR kan dopes med forskjellige tracertyper, for derved å tillate plassering av forskjellige tracere ved flere forskjellige posisjoner oppstrøms. Produksjonen fra de forskjellige merkede sonene kan verifiseres gjennom analyser av en prøve nedstrøms.

Beskrivelse av tegningene

Figur 1 er et enkelt strømningsdiagram som viser eksperi-mentelt oppsett for et traceravleveringseksperiment. Figur 2 er en graf som viser mengden av tracer vasket ut per dag fra en kube på 64 cm<3> av et MFR-re sin med 10 % tracer uttrykt som promille av total tilgjengelig mengde ved starten av eksperimentet som funksjon av tid. Figur 3 er et enkelt strømningsdiagram som viser det ekspe-rimentelle oppsettet for traceravlevering fra MFR med for-masjonsvann som strømmer gjennom et hull i resinet. Figur 4 er en graf som viser avleveringsraten av tracer fra MFR under gjennomstrømningseksperimentet, ved oppsette ifølge krav 3.

Detaljert beskrivelse av oppfinnelsen

I andre systemer kan tracere tilsettes enten som en puls eller ved en konstant leveringsrate. MFR-bæreren med tracer er utviklet for å virke som et stabilt leveringssystem til fjerne punkter. Anordningen ifølge oppfinnelsen vil i mange situasjoner være en kosteffektiv metode for traceravlevering. Straks installert er det ikke nødvendig med videre vedlikehold eller arbeid for å levere tracere. MFR-bæreren med tracer kan virke som en leveringsanordning i mange år.

MFR-tracer leveringsanordningen har blitt utviklet for å øke mulighetene av å bruke tracere som et verktøy til å måle fluidstrømningsparametre i en stor variasjon av masse-overføringssystemer. MFR virker som en avleveringsanord-ning for tracerforbindelsen under forhold med høy temperatur og høyt trykk. MFR kan dopes med forskjellige tracertyper i forskjellige konsentrasjoner.

Anvendelsen av MFR inkluderer, men er ikke begrenset til, leveranse av vann eller oljetracere i oljeproduksjonsbrøn-ner, vanninjeksjonsbrønner, en-fase eller flerfase fluid-strømningslinjer, industrielt prosessutstyr, grunnvannsbas-senger og lekkasjestudier.

MFR-bæreren med tracer kan plasseres i en produksjonsbrønn i et oljereservoar. MFR kan plasseres i produksjonsbrøn-nens tå, sammen med produksjonsrørledningen, eller i dens hæl. Forskjellige tracere kan anvendes ved forskjellige lokasjoner. Systemet kan under overhaling plasseres sammen med produksjonsforingen. MFR kan være en integrert del av produksjonsrøret eller plasseres i separate deler. MFR kan plasseres i en gruspakning eller i et rottehull.

MFR kan plasseres i en injeksjonsbrønn i oljereservoaret. Plasseringen kan være på toppen eller ved en hvilken som helst lokasjon i brønnen. Under vanninjeksjon blir tracere frigitt, og vann som passerer MFR vil bli merket. Fremgangsmåten tillater spesifikk merking av vannet ved spesifikke lokasjoner. Fremgangsmåten kan gi omtrent konstant konsentrasjon, avhengig av strømningsraten, over en lang periode.

MFR-bæreren med tracer kan plasseres i strømningslinjene. Dette kan gjøres for å estimere bidraget fra hver enkelt rørledning i et komplekst system hvor forskjellige strøm-ningslinjer blandes. MFR kan plasseres som en indre foring eller med andre metoder i rørsystemet.

MFR-bæreren med tracer kan plasseres bak barrierer for å måle lekkasje over barrieren. Deteksjon av tracer ned-strøms vil verifisere at barrieren ikke virker effektivt.

Traceren blir integrert i polymeren ved å blande melamin, tracerforbindelsen og vann i tillegg til en herder. Dersom det er ønskelig kan tilsetningsmidler så som stabilisatorer og plastiseringsmidler tilsettes MFR. Traceren utsondrer fra polymeren hovedsakelig ved diffusjon.

Tracere som anvendes kan være radioaktive eller ikke-radioaktive. Typiske ikke-radioaktive tracere kan være fluor-inerte benzosyrer og forskjellige typer av sulfonsyrer. Traceravleveringsraten fra denne MFR/traceranordningen vil avhenge av overflaten og geometrien til MFR eksponert mot fluidet. Avleveringsraten for tracer vil videre påvirkes av parametere slik som temperatur, fluidsammensetning og trykk. MFR vil tolerere en stor fraksjon (i %) av tracerforbindelsen og fortsatt opprettholde akseptable mekaniske egenskaper. Typiske tracermengder vil være 5 - 20 %.

MFR-avleveringsanordningen ifølge oppfinnelsen kan formes for å tilpasses forskjellige geometrier passende for den aktuelle anvendelsen. Dette kan være staver, kuber, over-flater eller direkte tilpasning til en fordefinert form. For å forsterke polymeren kan forskjellige armeringsteknik-ker anvendes.

Eksempler

Utvaskingseksperimenter ved bruk av kjemiske tracere har blitt utført. Disse forbindelsene utgjør en klasse av kje-mikalier med utmerkede traceregenskaper.

Eksempel 1

I eksemplet rapportert her har en MFR-kube blitt fremstilt inneholdende 10 vektprosent av kjemisk tracerforbindelse. Dette eksemplet har blitt utført ved en temperatur på 90

°C.

Kuben ble plassert i en trykkbeholder som vist i figur 1.

I eksemplet ble saltvann brukt, sammenlignbart med det som kan forventes i et oljereservoar, som den strømmende fasen. MFR-bæreren tillater testing ved forskjellige temperaturer, trykk og strømningsrater. Figur 2 gir et eksempel på de målte avleveringsratene. Avleveringsraten målt var omtrent 0,3 % per dag av den totale tracermengden i den aktuelle kuben. Avleveringsraten vil avhenge av geometrien og den tilgjengelige overflaten av MFR-bæreren. Den oppnådde avleveringsraten viser at polymeren kan vare i flere år og avlevere tracer ved rater passende for deteksjon nedstrøms ved bruk av aktuelle analytiske metoder.

Eksempel 2

Oppsettet for eksempel 2 er vist i figur 3.

Et hull på 3 mm i diameter ble boret gjennom en kube av MFR inneholdende 10 % kjemisk tracer. En rørlengde av rust-fritt stål ble satt inn i hullet fra hver side av kuben, slik at bare 5 mm av hullet i resinet ble eksponert mot formasjonsvannet som strømmet gjennom. Tracerkilden ble plassert i en oppvarmingsovn ved 90 °C og strømningsraten for formasjonsvannet ble satt til 0,5 ml per minutt. Den målte avleveringsraten er vist i figur 4.

Begge eksemplene viser at det er mulig å lage tracerkilder fra MFR dopet med kjemisk tracer som vil fremskaffe en nokså konstant avlevering av tracer.

Claims (6)

1. Anordning for frigjøring av tracere i et fluidtransportsystem hvor anordningen omfatter en bærerforbindelse av et polymermateriale dopet med tracermateriale som frigjøres i fluidstrømningen ved eksponering mot fluidet, karakterisert ved at bærerforbindelsen er et melamin-formaldehydharpiks dopet med forskjellige tracere .

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at traceren er enhver tracer, men fortrinnsvis en kjemisk eller radioaktiv tracer.

3. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at bærerforbindelsen omfatter forskjellige typer additiver.

4. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at porsjoner av bærerforbindelsen, hver inneholdende forskjellige tracere, foreligger i forskjellige soner i en produksjonsbrønn for å fremskaffe informasjon om innløp i de forskjellige soner.

5. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at bærerforbindelsen, dopet med tracer, foreligger i spesifikke soner i en injek-sjonsbrønn og at tracer avleveres utelukkende til en aktu-ell sone.

6. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at bærerforbindelsen, dopet med tracer, foreligger i forskjellige grener eller innløp i et prosessystem for å overvåke væskestrøm og derved verifisere tillegget fra nevnte innløp.