NO336495B1 - Fremgangsmåte og apparat for å bestemme fluidviskositet - Google Patents

Fremgangsmåte og apparat for å bestemme fluidviskositet Download PDF

Info

Publication number
NO336495B1
NO336495B1 NO20024573A NO20024573A NO336495B1 NO 336495 B1 NO336495 B1 NO 336495B1 NO 20024573 A NO20024573 A NO 20024573A NO 20024573 A NO20024573 A NO 20024573A NO 336495 B1 NO336495 B1 NO 336495B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
fluid
intermediate region
viscosity
reynolds number
passage
Prior art date
Application number
NO20024573A
Other languages
English (en)
Other versions
NO20024573D0 (no
NO20024573L (no
Inventor
Michael T Pelletier
Roger L Schultz
Bruce H Storm
Mark A Proett
Wei Han
Original Assignee
Halliburton Energy Services Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Halliburton Energy Services Inc filed Critical Halliburton Energy Services Inc
Publication of NO20024573D0 publication Critical patent/NO20024573D0/no
Publication of NO20024573L publication Critical patent/NO20024573L/no
Publication of NO336495B1 publication Critical patent/NO336495B1/no

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00Survey of boreholes or wells
    • E21B47/06Measuring temperature or pressure
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00Survey of boreholes or wells
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B49/00Testing the nature of borehole walls; Formation testing; Methods or apparatus for obtaining samples of soil or well fluids, specially adapted to earth drilling or wells
    • E21B49/08Obtaining fluid samples or testing fluids, in boreholes or wells
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B49/00Testing the nature of borehole walls; Formation testing; Methods or apparatus for obtaining samples of soil or well fluids, specially adapted to earth drilling or wells
    • E21B49/08Obtaining fluid samples or testing fluids, in boreholes or wells
    • E21B49/087Well testing, e.g. testing for reservoir productivity or formation parameters
    • E21B49/0875Well testing, e.g. testing for reservoir productivity or formation parameters determining specific fluid parameters
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N11/00Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties
    • G01N11/02Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by measuring flow of the material
    • G01N11/04Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by measuring flow of the material through a restricted passage, e.g. tube, aperture
    • G01N11/08Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by measuring flow of the material through a restricted passage, e.g. tube, aperture by measuring pressure required to produce a known flow

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Flow Control (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)
  • Control Of Non-Electrical Variables (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

Et nedhullsverktøy og fremgangsmåte for å bestemme viskositeten til et reservoarfluid, hvor verktøyet inkluderer en passasje som har en inngang, et mellomliggende og et utgangsområde, hvor reservoarfluid som strømmer gjennom passasjen vil ha et lavere Reynolds-tall i det mellomliggende området sammenlignet med inngangsområdet, hvor verktøyet også inkluderer differensielt trykkelement for å måle differensielt trykk over det mellomliggende området, og enten en hastighetskontroll eller en fluidhastighetsmåling for enten å sette eller å måle fluidhastighet.

Description

I et henseendet er den foreliggende oppfinnelsen i området for et apparat og fremgangsmåte for fluidhåndtering og karakterisering. I et annet henseendet er den foreliggende oppfinnelsen i området for et apparat og fremgangsmåte for å forandre strømningskarakteristikken til et fluid, og for å bestemme fysiske egenskaper til fluidet. I enda et annet henseendet er den foreliggende oppfinnelsen i området for et apparat og fremgangsmåte for å forandre Reynolds-tallet til en strømmende fluidstrømning, og for å bestemme viskositeten til fluidet. I enda et annet henseendet er den foreliggende oppfinnelsen i området for fremgangsmåter og apparat for å bestemme viskositeten til et fluid i et undergrunnsmiljø. I enda et annet henseendet er den foreliggende oppfinnelsen i området for et nedhullsverktøy for bruk i et borehull for å bestemme viskositeten til et borehullfluid.
I prøveboringer etter hydrokarboner, er det generelt nødvendig å finne fysiske egenskaper til undergrunnsmiljøet, spesielt fysiske egenskaper til reservoarfluidene.
Imidlertid, er bestemmelsen av viskositeten til et reservoarfluid ikke en enkel oppgave. Det er kompleksiteten ved å bestemme viskositeten til reservoarfluider i et bredt utvalg og område av flyteegenskaper. Videre som øker kompleksiteten er at de fluider man typisk treffer på inkluderer slam, slamkakefragmenter, slamfiltrater, i tillegg til formasjonsfluider som olje, gass, vann og ganske ofte er disse ikke blandbare.
Dermed, mens det har vært mange forsøk på nøyaktig og hensiktsmessig å bestemme viskositeten til et reservoarfluid på stedet, eksisterer det fremdeles et behov i den kjente teknikk for apparater og fremgangsmåter for å bestemme slike viskositeter.
US 4856344 A beskriver et gradiomanometer som måler trykkforskjellen mellom punktene 3 og 4 for å indikere tetthet og dermed dimensjoner til to faser (f.eks. væske og gass), hver med kjent tetthet som strømmer slik indikert med pil 6. Et venturimeter måler trykkforskjellen mellom punkt 4 og 5 for å indikere strømningsraten, initielt antatt å være lik den til den tyngste fasen.
US 3115777 A beskriver et massestrømningsmeter for direkte måling av masse- eller vektstrømningsrate gjennom en kabel, uavhengig av tetthetsvariasjoner.
Det eksisterer også behov i den kjente teknikk for apparater og fremgangsmåter for å bestemme viskositeten til reservoarfluider i et bredt utvalg og område av flyteegenskaper.
Disse og andre behov i den kjente teknikk vil være åpenbare for en fagmann etter gjennomgang av denne spesifikasjonen, dens krav og tegninger.
Det er et mål med den foreliggende oppfinnelsen å gi et apparat og fremgangsmåte for å bestemme slike viskositeter.
Det er et annet mål med den foreliggende oppfinnelsen å tilveiebringe apparater og fremgangsmåter for å bestemme viskositeten til fluider i et bredt utvalg og område av flyteegenskaper.
Disse og andre mål med den foreliggende oppfinnelsen vil være åpenbare for en fagmann etter gjennomgang av denne spesifikasjonen dens krav og tegninger.
I henhold til en utførelse av den foreliggende oppfinnelsen er det tilveiebragt et verktøy for å prosessere et reservoarfluid i et undergrunns borehull som penetrerer et reservoar. Verktøyet omfatter et hus som er passende for innsetting i borehullet, hvor huset definerer en passasje gjennom seg for å tilveiebringe fluidkommunikasjon med reservoarfluidet, hvor passasjen har et inngangsområde, et selvrensende mellomliggende område og et utgangsområde. Inngangsområdet og det mellomliggende området er definert til å tilveiebringe for et fluid som strømmer gjennom passasjen et Reynolds-tall som er større i inngangsområdet enn et Reynolds-tall i det mellomliggende området, en trykksensor for å måle et differensialtrykk over i det minste det mellomliggende området, og hvori et forskyvbart element er posisjonert i passasjen for å påvirke Reynolds-tallet. Elementet forspennes av et forspenningselement mot kraft utøvd på elementet av fluidstrøm gjennom passasjen.
I henhold til enda en utførelse er det tilveiebrakt et nedhullsverktøy for å prosessere et reservoarfluid. Verktøyet inkluderer generelt et hus passende for innsetting i et borehull, hvor huset har en passasje for å ta imot fluidet. Passasjen har et inngangsområde, et mellomliggende område og et utgangsområde, hvor for et fluid som strømmer gjennom passasjen er slik at fluidet kan ha et Reynolds-tall større i inngangsområdet enn Reynolds-tallet i det mellomliggende området. Alternativt er geometriene valgt for inngangs- og det mellomliggende området slik at et gitt fluid har en gitt hastighet og et gitt Reynolds-tall, hvor den beregnede hastigheten for inngangsområdet og for det mellomliggende området vil være forskjellig. Verktøyet inkluderer videre en sensor for enten direkte å måte eller på annen måte bestemme det differensielle trykket over det mellomliggende området. Verktøyet inkluderer også et strømningsmeter for å måte viskositeten til et fluid som går gjennom det mellomliggende området eller som er i stand til å kontrollere strømningsraten på en kjent måte. I en mer spesifikk utførelse, vil verktøyet videre inkludere en datamaskinprosessor for å bestemme fysiske karakteristikker til fluidet ut fra det differensielle trykket eller hastigheten til fluidet.
I henhold til enda en annen utførelse, er det tilveiebrakt et verktøy å prosessere et reservoarfluid. Verktøyet inkluderer et hus som er passende for innsetting i borehullet, hvor huset inkluderer en passasje for reservoarfluidet, hvor passasjen har et inngangsområde, et mellomliggende område og et utgangsområde. For fluider strømmende gjennom passasjen, kan fluidet ha et Reynolds-tall større i inngangsområdet enn Reynolds-tallet i det mellomliggende området. Alternativt er geometriene til inngangs- og det mellomliggende området valgt slik at for et gitt fluid som har en gitt hastighet og et gitt Reynolds-tall, vil den beregnede hastigheten for inngangsområdet og for det mellomliggende området være forskjellig. Verktøyet inkluderer også en kraftsensor, hvor et ikke-begrensningseksempel av dette inkluderer belastning, lastcelle, hydraulisk overføring og dess like, for å bestemme kraften utøvet av det strømmende fluidet, og et strømningsmeter for å måle hastigheten til fluidet som går gjennom det mellomliggende området, eller en strømningskontroll for å kontrollere strømningsraten på en gitt måte. I en mer detaljert utførelse kan verktøyet også inkludere en datamaskin eller mikroprosessor for å bestemme fysiske karakteristikker til fluidet ut i fra det differensielle trykket eller hastigheten til fluidet.
I henhold til enda en annen utførelse, er det tilveiebrakt et hus passende for innsetting i borehullet, hvor huset definerer en passasje gjennom hvilket det er tilveiebrakt fluidkommunikasjon med reservoarfluidet. Passasjen har et inngangsområde, et mellomliggende område og et utgangsområde, hvor et fluid som strømmer gjennom passasjen er slik at fluidet vil ha et Reynolds-tall i inngangsområdet som er større enn Reynolds-tallet i det mellomliggende området. Verktøyet inkluderer videre trykksensor for å måle det differensielle trykket over det mellomliggende området, og en strømningskontroller for å kontrollere hastigheten til fluidet som går gjennom det mellomliggende området. I enda en videre utførelse, vil verktøyet opsjonelt inkludere en prosessor for å bestemme viskositeten til fluidet.
I henhold til enda en utførelse av den foreliggende oppfinnelsen er det tilveiebragt en fremgangsmåte for å prosessere et reservoarfluid i et undergrunns borehull som penetrerer et reservoar. Fremgangsmåten er å la reservoarfluidet gå gjennom en passasje som har et inngangsområde, et mellomliggende område og et utgangsområde, hvor fluidet har et Reynolds-tall i inngangsområdet som er større enn et Reynolds-tall i det mellomliggende området, og et forskyvbart element posisjonert i passasjen for å påvirke Reynolds-tallet. Elementet forspennes av et forspenningselement mot en kraft utøvd på elementet av fluidstrøm gjennom passasjen. Fremgangsmåten er videre å styre en hastighet til fluidet som går gjennom det mellomliggende området, og å bestemme et differensialtrykk over i det minste det mellomliggende området.
I henhold til enda en annen utførelse, er det tilveiebrakt en fremgangsmåte for å prosessere et reservoarfluid i et undergrunnsborehull som penetrerer en reservoar. Fremgangsmåten inkluderer å sende reservoarfluid gjennom en passasje som har et inngangsområde, et mellomliggende område og et utgangsområde, hvor for fluidet som strømmer gjennom passasjen kan være slik at Reynolds-tallet i inngangsområdet er større enn Reynoldstallet i det mellomliggende området. Framgangsmåten inkluderer også å bestemme differensialtrykket over det mellomliggende området. Fremgangsmåten vil også inkludere å bestemme hastigheten til fluidet som går gjennom det mellomliggende området. Fremgangsmåten kan opsjonelt inkludere å bestemme viskositeten til fluidet ut i fra hastigheten og differensialtrykk.
I henhold til enda en utførelse, er det tilveiebrakt en fremgangsmåte for å prosessere et reservoarfluid i et undergrunns borehull som penetrerer et reservoar. Fremgangsmåten inkluderer å sende reservoarfluidet gjennom en passasje som har et inngangsområde, et mellomliggende område og et utgangsområde, hvor for fluidet som strømmer gjennom passasjen er slik at Reynolds-tallet i inngangsområdet kan være større enn Reynolds-tallet i det mellomliggende området. Fremgangsmåten inkludere videre å kontrollere hastigheten til fluid som går gjennom det mellomliggende området. Fremgangsmåten inkluderer også å bestemme differensielt trykk over det mellomliggende området. Fremgangsmåten kan opsjonelt inkludere å bestemme viskositeten til fluidet.
Hensiktene med den foreliggende oppfinnelsen vil bli satt frem i større detalj her og spesielt med referanse til de illustrerende figurene beskrevet nedenfor hvor like elementer har felles merkelapper. Figur 1 er en tegning som illustrerer viskositetsbestemmelse i henhold til Poisuille's lov. Figur 2 er en graf som viser oppførselskarakteristikk for fluider 1 og 2 av Newtonske fluider i laminær strømning. Figur 3 viser en tegning av en utførelse av apparatet i henhold til den foreliggende oppfinnelsen, som viser en fjær 22 som forspenner en laminær strømningscelle 20 mot et stopp 25. Figur 4 er en illustrasjon av en toveis ikke-pluggende, selvrensende utførelse 30 av den foreliggende oppfinnelsen, som har fjærer 22 og strømningselement 27. Figurene 4A, 4B og 4C er illustrasjoner av opsjonelle erstatninger for strømningselementet 27, som viser respektivt, en solid sylinder 27A, liten sylinder 27B og en spiralsylinder 27C ved A-A i figur 4. Figur 4D er et toppsnitt av en toveis ikke-pluggende, selvrensende utførelse 30, som viser stoppene 31 ved B-B i figur 4. Figur 5 er en illustrasjon av en kileformet selvrensende utførelse 40 av den foreliggende oppfinnelsen, hvor det springbelastede laminærstrømningselementet 47 kan være kileformet (koneformet) som vist. Figurene 6 til 9 har detaljert informasjon av prototyp viskositetcellekonstruksjoner i henhold til eksempel 1. Figurene 10 til 15 har detaljert informasjon av prototyp viskositetcellekonstruksjonene i eksempel 2. Figurene 16 A, 16B og 16 C viser bestemmelsen av både tetthet og viskositet.
Fremgangsmåten i henhold til den foreliggende oppfinnelsen for å bestemme viskositeten til et reservoarfluid inkluderer generelt å ta prøver av en strømning av fluidet hvor strømningen erkarakterisertmed et første Reynolds-tall, å redusere (ved tverrsnittsgeometrien til passasjen og/eller ved å kontrollere fluidhastigheten) Reynoldstallet i strømningen til et annet Reynolds-tall mindre enn det første Reynolds-tallet, og så bestemme viskositeten til fluidet.
Alternativt er tverrsnittsgeometrien til passasjen definert slik at for et gitt fluid, med en gitt viskositet, med en gitt Reynolds-tall, vil den beregnede hastigheten i den første oppstrømsdelen av passasjen være forskjellig, foretrukket mindre enn, den beregnede hastigheten i den andre nedstrømsdelen til passasjen, for å bibeholde det samme Reynolds-tallet.
Bestemmelsen av fluidviskositet krever kunnskap om fluidhastighet gjennom passasjen, som enten kan være kontrollert til en ønsket hastighet eller kan være målt.
Apparater i henhold til den foreliggende oppfinnelsen vil bli beskrevet i henhold til flere ikke-begrensende eksempler på utførelser hvor viskositeten i reservoarfluidene kan bli bestemt i henhold til Poisuille's lov i et nedhullsverktøy.
Apparatet og fremgangsmåtene i henhold til den foreliggende oppfinnelsen vil tilveiebringe mer nøyaktige viskositetsbestemmelser dersom fluidsystemet fremviser laminær strømning, klassisk definert som et strømningsregime for hvilket Reynolds-tallet er mindre enn omkring 2100. Selvsagt, vil viskositeten fremdeles kunne bli bestemt dersom systemet fremviser turbulent strømning (dvs. Reynolds-tall større enn omkring 2100), det er antatt at nøyaktigheten vil minke med økende turbulent Reynolds-tall.
Dermed er det antatt at den foreliggende oppfinnelsen vil nøyaktig operere på en strømningsfluidstrøm som har et Reynolds-tall som er mindre enn omkring 4000, foretrukket mindre enn omkring 3000, mer foretrukket mindre enn omkring 2500, og enda mer foretrukket mindre enn omkring 2100. Selvsagt, mens strømningsstrømmen kan ha et Reynolds-tall som er større enn 4000 vil nøyaktigheten være antatt å være mindre.
I utøvelsen av den foreliggende oppfinnelsen vil differensielt trykk eller netto kraft og kjent strømningsrate, som beskrevet ovenfor, være påkrevd for å måle viskositeten.
Apparatet i henhold til den foreliggende oppfinnelsen utnytter et laminært strømningselement, differensielt trykkelement for å måle differensielt trykk eller kraft over det laminære strømningselementet, en fluidkontroller for nøyaktig ratekontroll og måling av fluidet.
I utøvelsen av den foreliggende oppfinnelsen, vil det differensielle trykket eller kraften kunne bli målt ved å utnytte ethvert passende apparat og fremgangsmåte, hvilket ikke-begrensningseksempler inkluderer, men som ikke er begrenset til det, som måling av nettokraft i laminærstrømningselementet ved å bruke enten en lastcelle eller en fjær og posisjonsomformer, innsatt i det laminære strømningselementet mellom to ekstremt sensitive trykkelementer, eller mellom sensorene til et differensielt trykkelement.
I utøvelsen av den foreliggende oppfinnelsen, kan fluid ved hastighet bli kontrollert eller målt med ethvert passende apparat og fremgangsmåte kjent av en fagmann, hvor den foreliggende oppfinnelsen ikke er begrenset til noen form for bestemt apparat eller fremgangsmåte.
Med referanse nå til figur 1, vil Poisuille's lov for et enkelt kapillarrør 10 kunne bli brukt for å bestemme viskositeten til et fluid i det laminære regimet:
hvor u viskositeten til fluidet, AP = det differensielle trykket i det laminære området, L = lengden mellom trykkpunktene, D = diameter til røret og Q = strømningsraten. Laminær strømning er vanligvis definert hvor de viskøse trykktapene er lineære med hensyn til strømningsraten, som generelt er tilfredsstilt når Reynolds-tallet er mindre enn omkring 2100.
Reynolds-tallet for et rør er gitt ved:
Hvor p = tettheten til fluidet, u = viskositeten til fluidet, V = gjennomsnittlig hastighet til fluidet, D = karakteristisk lengde til systemet; for et rør, er det diameteren, Dl = 4<*>areal til strømning / berørt omkrets (hydraulisk radius).
Ved rørinngangen til det laminære strømningsregimet kan det, eller det behøver ikke, være utviklet en kort avstand som kan være påkrevd for denne transisjonen. Denne transisjonen kan bli estimert ved å bruke følgende ligning:
Trykktapet assosiert med denne inngangstransisjonen er forskjellig fra ligning 1 og normalt er det totale trykket målt APtsom vist i figur 1. Det er også små trykktap på grunn av rørets transisjon slik at det totale trykket som er målt er noe høyere enn forutsatt i Poisuille's lov. Anta at disse tillegg i trykktapene er små og er dominert av laminær strømning så vil en systemvariabel K kunne bli brukt i ligning 1 for å karakterisere det totale trykktapet som en funksjon av viskositeten og strømningsraten. Det er opplagt ønskelig å måle det differensielle trykket eller (assosiert kraft) mellom to punkter som er bibeholdt i laminær strømning.
Det er mulig å utvide viskositetsmålingene ved å bruke forskjellige tverrsnittsgeometrier med en karakteristisk hydraulisk lengde eller diameter som bibeholder laminær strømning. Den hydrauliske diameteren kan være direkte beregnet fra geometrien til systemet, eller den kan bli målt ved strømningen i et system med kjent viskositet med en økende rate helt til Ap kontra Q ikke lenger er lineær. Utvidelse av strømning i et kapillært rør til et laminært strømningselement gjør det ønskelig med det samme tverrsnittsstrømningsareal, satt av andre seksjoner i verktøyet, blir vedlikeholdt i det laminære strømningselementet. Dette setter stringente krav til sensitiviteten til trykkmålingssystemet, spesielt ved lave strømningsrater.
Laminær strømning kan bli verifisert ved å bruke ligning 2, men fluidtettheten må bli estimert eller målt uavhengig. En annen tilnærming for å verifisere laminær strømning er å plotte viskositeten (som gitt tilbake av sensorene) kontra strømningsraten. Denne relasjonen vil være lineær dersom strømningsregimet er laminært. Transisjon til turbulent strømning vil blikarakterisert vedat viskositeten er proporsjonal til en over kvadratet av strømningsraten eller,
hvor F er friksjonskoeffisienten. Friksjonskoeffisienten avhenger av Reynolds-tallet og er lineær over et begrenset område.
Dersom fluidet er newtonsk, vil en graf over differensielt trykk (AP) kontra strømningsrate (Q) være representert som en kurve som går gjennom origo. Dersom kurven er vel beskrevet som en linje, er systemet i en laminær strømning og helningen til linjen er proporsjonal med viskositeten til fluidet. I figur 2 fremviser fluidene 1 og 3 oppførselskarakteristikker til newtonske fluider i laminær strømning. Fluid 2 avviker fra denne oppførselen; værende både ikke-newtonsk og i turbulent strømning.
Med referanse nå til figur 3, er det vist en skjematisk tegning av en utførelse av apparatet i henhold til den foreliggende oppfinnelsen, med en fjær 22 som forspenner en laminær strømningscelle 20 mot et stopp 25, slik at dersom trykkdifferansen overskrider en maksimal grense, vil det laminære elementet 27 bli tvunget nedover for å drive tilbake pluggingen. Når elementet 27 er tvunget ned, vil trykkavlesningen kunne indikere om pluggingen og et ugyldig resultat. Også, etter hvert som trykket blir økt over strømningscellen 20, vil den effektive lengden til det ringformede volumet rundt det sylindriske elementet 27 bli redusert i lengde, som legger til dynamisk område til målingen.
Det er antatt at et antall av alternative geometrier finnes som kan utnyttes i den foreliggende oppfinnelsen, antatt at Reynolds-tallene blir påvirket, foretrukket redusert. Ikke-begrensende eksempler på geometrier inkluderer regulære og irregulære n-sidede geometriske former hvor n er i området fra 3 til omkring 50, og som videre inkluderer geometrier som har lineære og eller kurvelineære sider. Spesifikke ikke-begrensende eksempler inkluderer sylinderisk, forlenget kileformet og spiralformede medlemmer.
Dersom det ikke er noen initiell forspenning av fjæren, eller det viskøse draget er større enn den initielle forspenningen, vil sylinderen bevege seg som forandrer den aktive lengden til røret.
hvor, AL er lik forandring i lengde, Li = initiell statisk lengde, f = viskøs drakraft og k = fjærkonstanten.
Den viskøse drakraften på elementet er direkte proporsjonal med trykktapet. Derfor, ved å bruke systemkonstantene Ci ogC2kan viskositeten bli estimert ved å bruke ligningene 1 og 6:
Nå, for å løse for viskositeten, vil en modifisert form av ligningen 4 bli funnet som inkluderer fjærkonstanten.
Ved å løse for AP i ligning 8 vises hvordan fjæren reduserer AP som er påkrevd etter hvert som strømraten eller viskositeten blir økt.
Ved å redusere den påkrevde trykkforskjellen reduseres lasten på pumpen som er brukt for å fjerne fluidet som utvider området til målingen. Mens forholdet ikke er helt lineært kan det blikarakterisert vedto systemkonstanter K og Ci.
Med referanse nå til figur 4 er det vist et eksempel på en toveis ikke-pluggende, selvrensende utførelse 30 av den foreliggende oppfinnelsen, som har fjærene 22 og strømningselement 27. Figurene 4A, 4B og 4C er illustrasjoner av opsjonelle erstatninger for strømningselementet 27 som viser respektivt solid sylinder 27A, liten sylinder 27B og spiralformet sylinder 27C.
For å redusere innerelementets diameter, kan det bli satt sammen av to eller flere konsentriske sylindere som hver har den karakteristiske laminære strømningsavstanden (som i denne utførelsen som er vist er en ikke-begrensende~0,03 tommer) hvor hver sylinder er understøttet av sin egen fjær. Alternativt kan en sammensetning av små kanyleformede sylindere (som vist i denne utførelsen er omkring 0,03 tommer) bli montert i den indre sylinderen. Som et ikke-begrensende alternativ, kan et spiralformet element, med den karakteristiske ringformede avstanden, kunne bli utnyttet. Disse to siste opsjoner vil ikke være helt selvrensende, imidlertid kan konstruksjonen bli gjort symmetrisk, slik at toveisstrømningen kan bli understøttet, som vist i figur 4. Dette øker muligheten for å rense elementet i tilfellet av plugging.
Med referanse nå til figur 5, er det vist et ikke-begrensende eksempel på en kileformet selvrensende utførelse 40 av den foreliggende oppfinnelsen, hvor det fjærbelastede laminære strømningselementet 47 kan være kileformet (koneformet som vist). Dette forbedrer selvrenseegenskapen og videre utvider det dynamiske området til målingen. Nå er den karakteristiske hydrauliske radiusen Dl økt etter hvert som fjæren blir trykket sammen og åpner konen og gropåpningen med en 0 konevinkel.
Derfor, ved å bruke systemkonstantene Ci og C2kan viskositeten bli estimert ved å bruke ligningene 1 og 6 og tillate D å variere.
Nå ved å løse for viskositeten kan en modifisert form av ligningen 4 bli funnet som inkluderer fjærkonstanten og konevinkelen.
Legg merke til at mindre forandringer i trykket er påkrevd for en viskositetsforandring enn i ligning 8 som videre utvider området for målingen for en gitt trykkforskjell.
Ligningene 7 og 11 demonstrerer at kraft- eller forskyvningsmåling kan bli brukt for å bestemme viskositeten. Dermed, dersom kraften kan bli målt direkte på konen eller sylinderelementene eller i huset, kan viskositeten bli bestemt direkte når en fjær ikke blir brukt. Dersom en fjær blir brukt vil forskyvningen kunne bli bestemt fra fjærraten og den målte kraften, og så kan viskositeten bli beregnet. I motsatt tilfelle dersom forskyvningen til konen eller sylinderen kan bli målt, så kan kraften bli estimert fra fjærraten og etterpå kan viskositeten bli bestemt. Begge fremgangsmåter eliminerer behovet for en trykkomformer (se figur 5), det vil si ved å måle trykket heller enn kraften.
Med referanse nå til figurene 16A, 16B og 16 C er det illustrert apparat og fremgangsmåte for å bestemme både tetthet og viskositet.
De følgende eksempler er gitt nærmest for å illustrere den foreliggende oppfinnelsen, og er ikke ment å begrense kravene i henhold til oppfinnelsen.
Dette er et teoretisk eksempel. Figurene 6 til 9 har detaljert informasjon av prototyp viskositetscellekonstruksjonen i henhold til den foreliggende oppfinnelsen. En ledende kile er innarbeidet før starten av den formede pluggen. Dette gir en kontinuerlig transisjon fra det store arealet i ringrommet før kilekoneseksjonen starter. Dette ringvolumarealet er betraktelig større enn strømningslinjen (dvs. for eksempelet som er vist, 0,11" radius), men den initielle 15° kilen går over i den konstante arealprofilen som er ønsket i starten av konen. Herfra vil pluggdimensj onene være styrt av følgende ligninger:
Konstant arealkriterium:
Gitt:
pluggeradiusen (tommer).
For å tilfredsstille tillegget på 0,75 tommer lagt til pluggen trengs følgende husdimensjoner å bli forandret:
Dette er et teoretisk eksempel. Dette eksempelet gir konstruksjonsberegninger for det kileformede konehuset (se figur 10) med formfunksjoner for en konstant arealhuskonekombinasj on.
Den estimerte fjærreaksjonslasten fra konen er vist i figur 11 og er basert på trykkfallet over konen og maksimalarealet til konen.
Reynolds-tallet til strømningen gjennom konen og det estimerte trykkfallet over konen er vist i figur 12 og 13 i rekkefølge. Reynolds-tallene for strømningen i strømningslinjen mellom de to kvartstrykkelementene (4,2' fra hverandre) er vist i figur 5 og 6 etter hverandre. Det er interessant å legge merke til mens Reynolds blir redusert med mer enn en størrelsesorden med den kileformede konen, vil det estimerte trykkfallet gjennom konen være nær lik strømningslinjetrykkfallet. Alle estimeringer er gjort ved å anta laminær strømning som bør være over estimatet til trykkfallet for tilfellene hvor strømningen er nær til transisjonen eller er turbulent (dvs. Nr > 2000).
Huset har en rett 6° kil og innerkonen er formet i henhold til r2(x) funksjonene utviklet nedenfor.
Denne formen vil minimalisere hastighetsvariasjonene i strømningen som kommer inn i kanalen og gir en glatt transisjon til laminær strømning. Hastighetsdiffusjonsseksjonen er lagt til for å gi en glatt transisjon til lavhastighetsnedstrømsområdet.
Gitt:
Ro=0,ll strømningslinjeradius (tommer)
L = 2,0 kilelengde (tommer)
0 = 6° kilevinkel (grader)
Konstantarealkriterium:
Formfunksj oner:

Claims (12)

1. Verktøy for å prosessere et reservoarfluid i et undergrunns borehull som penetrerer et reservoar, hvor verktøyet omfatter: (a) et hus som er passende for innsetting i borehullet, hvor huset definerer en passasje gjennom seg for å tilveiebringe fluidkommunikasjon med reservoarfluidet, hvor passasjen har et inngangsområde, et selvrensende mellomliggende område og et utgangsområde, hvori inngangsområdet og det mellomliggende området er definert til å tilveiebringe for et fluid som strømmer gjennom passasjen et Reynolds-tall som er større i inngangsområdet enn et Reynolds-tall i det mellomliggende området; ogkarakterisert ved(b) en trykksensor for å måle et differensialtrykk over i det minste det mellomliggende området; og hvori et forskyvbart element er posisjonert i passasjen for å påvirke Reynolds-tallet, og elementet forspennes av et forspenningselement mot kraft utøvd på elementet av fluidstrøm gjennom passasjen.
2. Verktøy ifølge krav 1, hvori trykksensoren måler trykk over det mellomliggende området.
3. Verktøy ifølge krav 1, ytterligere omfattende: (c) et strømningsmeter for å måle strømningshastigheten i det mellomliggende området.
4. Verktøy ifølge krav 3, ytterligere omfattende: (d) en prosessor for å bestemme fysiske karakteristikker til fluidet ut i fra i det minste én av differensialtrykket eller hastigheten til fluidet som går gjennom det mellomliggende området.
5. Verktøy ifølge krav 4, hvori prosessoren bestemmer viskositeten til fluidet.
6. Verktøy ifølge krav 1, ytterligere omfattende: (c) en strømningskontroller for å styre hastigheten til fluidet som går gjennom det mellomliggende området.
7. Verktøy ifølge krav 6, ytterligere omfattende: (d) en prosessor for å bestemme fysiske karakteristikker til fluidet ut i fra i det minste én av differensialtrykket eller hastigheten til fluidet som går gjennom det mellomliggende området.
8. Verktøy ifølge krav 7, hvori prosessoren bestemmer viskositeten til fluidet.
9. Fremgangsmåte for å prosessere et reservoarfluid i et undergrunns borehull som penetrerer et reservoar, hvor fremgangsmåten erkarakterisertved: (a) å la reservoarfluidet gå gjennom en passasje som har et inngangsområde, et mellomliggende område og et utgangsområde, hvor fluidet har et Reynolds-tall i inngangsområdet som er større enn et Reynolds-tall i det mellomliggende området, og et forskyvbart element posisjonert i passasjen for å påvirke Reynolds-tallet, elementet forspennes av et forspenningselement mot en kraft utøvd på elementet av fluidstrøm gjennom passasjen. (b) å styre en hastighet til fluidet som går gjennom det mellomliggende området; og (c) å bestemme et differensialtrykk over i det minste det mellomliggende området.
10. Fremgangsmåte ifølge krav 9, ytterligere omfattende å bestemme en viskositet til fluidet ut i fra hastigheten og differensialtrykket.
11. Fremgangsmåte ifølge krav 9, ytterligere omfattende: (d) å bestemme et differensialtrykk over en kombinasjon av det mellomliggende området og i det minste én av inngangs- eller utgangsområdene.
12. Fremgangsmåte ifølge krav 11, ytterligere omfattende å bestemme en viskositet og en tetthet til fluidet ut i fra hastigheten og differensialtrykkene.
NO20024573A 2000-03-27 2002-09-24 Fremgangsmåte og apparat for å bestemme fluidviskositet NO336495B1 (no)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/536,840 US6755079B1 (en) 2000-03-27 2000-03-27 Method and apparatus for determining fluid viscosity
PCT/US2001/040373 WO2001073400A1 (en) 2000-03-27 2001-03-26 Method and apparatus for determining fluid viscosity

Publications (3)

Publication Number Publication Date
NO20024573D0 NO20024573D0 (no) 2002-09-24
NO20024573L NO20024573L (no) 2002-11-05
NO336495B1 true NO336495B1 (no) 2015-09-07

Family

ID=24140139

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO20024573A NO336495B1 (no) 2000-03-27 2002-09-24 Fremgangsmåte og apparat for å bestemme fluidviskositet

Country Status (5)

Country Link
US (1) US6755079B1 (no)
EP (1) EP1269149B1 (no)
CA (1) CA2404168C (no)
NO (1) NO336495B1 (no)
WO (1) WO2001073400A1 (no)

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7079244B2 (en) * 2002-11-18 2006-07-18 International Remote Imaging Systems, Inc. Particle analyzer with specimen tube in-line mixer
US6825926B2 (en) * 2002-11-19 2004-11-30 International Remote Imaging Systems, Inc. Flow cell for urinalysis diagnostic system and method of making same
US7036362B2 (en) * 2003-01-20 2006-05-02 Schlumberger Technology Corporation Downhole determination of formation fluid properties
US7677307B2 (en) * 2006-10-18 2010-03-16 Schlumberger Technology Corporation Apparatus and methods to remove impurities at a sensor in a downhole tool
US7861777B2 (en) * 2007-08-15 2011-01-04 Baker Hughes Incorporated Viscometer for downhole pumping
US7832257B2 (en) 2007-10-05 2010-11-16 Halliburton Energy Services Inc. Determining fluid rheological properties
US7992427B2 (en) * 2008-07-02 2011-08-09 Halliburton Energy Services Inc., Device and method for testing friction reduction efficiency and suspension systems
US8024962B2 (en) * 2008-07-28 2011-09-27 Halliburton Energy Services Inc. Flow-through apparatus for testing particle laden fluids and methods of making and using same
FR2937137B1 (fr) * 2008-10-15 2012-07-06 Centre Nat Rech Scient Dispositif et procede de mesure de la viscosite d'un fluide
AU2012202360B2 (en) * 2008-12-05 2013-09-19 Halliburton Energy Services, Inc. Methods and systems for characterizing LCM particle plugging and rheology in real time
US8151633B2 (en) * 2008-12-05 2012-04-10 Halliburton Energy Services Inc. Methods and systems for characterizing LCM particle plugging and rheology in real time
JP5347977B2 (ja) * 2009-02-06 2013-11-20 ソニー株式会社 通信制御方法、及び通信システム
AU2009350468B2 (en) * 2009-07-30 2015-07-16 Sgs North America Inc. PVT analysis of pressurized fluids
WO2011078869A1 (en) 2009-12-23 2011-06-30 Halliburton Energy Services, Inc. Interferometry-based downhole analysis tool
US8387442B2 (en) * 2010-01-11 2013-03-05 Halliburton Energy Services, Inc. Methods to characterize sag in fluids
BR112012027653A2 (pt) 2010-06-01 2016-08-16 Halliburton Energy Services Inc método e sistema para medir propriedades de formação
US9903200B2 (en) * 2011-07-19 2018-02-27 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Viscosity measurement in a fluid analyzer sampling tool
US9574437B2 (en) * 2011-07-29 2017-02-21 Baker Hughes Incorporated Viscometer for downhole use
US20130119994A1 (en) * 2011-11-10 2013-05-16 Baker Hughes Incorporated Apparatus, system and method for estimating a property of a downhole fluid
DE102012102273A1 (de) * 2012-03-19 2013-09-19 B. Braun Melsungen Ag Vorrichtung zur Zuführung und Dosierung eines Fluids für medizinische Zwecke
US9001319B2 (en) 2012-05-04 2015-04-07 Ecolab Usa Inc. Self-cleaning optical sensor
WO2015175784A1 (en) * 2014-05-14 2015-11-19 Board Of Regents, The University Of Texas System Systems and methods for determining a rheological parameter
US10132164B2 (en) * 2015-12-18 2018-11-20 Schlumberger Technology Corporation Systems and methods for in-situ measurements of mixed formation fluids
US11105198B2 (en) 2016-03-31 2021-08-31 Schlumberger Technology Corporation Methods for in-situ multi-temperature measurements using downhole acquisition tool
CA3041620A1 (en) 2016-08-31 2018-03-08 Board Of Regents, The University Of Texas System Systems and methods for determining a fluid characteristic
JP7365749B2 (ja) * 2019-12-12 2023-10-20 Ckd株式会社 真空圧力制御システム

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3115777A (en) 1958-10-21 1963-12-31 Fischer & Porter Co Mass flowmeter
FR1345055A (fr) 1962-10-23 1963-12-06 Schlumberger Prospection Procédé et appareil pour l'identification des fluides produits dans les puits et en particulier dans les puits de pétrole
US3353403A (en) * 1965-05-24 1967-11-21 Exxon Production Research Co Field viscosimeter
US3248938A (en) 1965-10-04 1966-05-03 Petroleum Res Corp Fluid producing and testing system for petroleum reservoir formations
US3473368A (en) * 1967-12-27 1969-10-21 Mobil Oil Corp Method and apparatus for continuously monitoring properties of thixotropic fluids
US3468158A (en) 1968-03-26 1969-09-23 Texaco Inc Method of and apparatus for determining rheological properties of non-newtonian fluids such as drilling fluids or the like
US3838598A (en) * 1969-03-28 1974-10-01 Brunswick Corp Capillary flow meter
US3663477A (en) * 1970-02-27 1972-05-16 Exxon Production Research Co Dilatant aqueous polymer solutions
US3699042A (en) * 1970-11-16 1972-10-17 Milchem Inc Drilling fluid composition and process for drilling subterranean wells
US3885429A (en) 1973-11-30 1975-05-27 Mihaly Megyeri Method for measuring the rheological properties of fluids in the bore holes of deep-wells
US4641535A (en) 1985-06-28 1987-02-10 Nl Industries, Inc. Flowmeter
US4726219A (en) * 1986-02-13 1988-02-23 Atlantic Richfield Company Method and system for determining fluid pressures in wellbores and tubular conduits
FR2594946B1 (fr) 1986-02-21 1988-06-17 Flopetrol Etu Fabrications Debitmetre destine notamment aux puits d'hydrocarbures
GB2186981B (en) * 1986-02-21 1990-04-11 Prad Res & Dev Nv Measuring flow in a pipe
FR2735571B1 (fr) * 1995-06-15 1997-08-29 Schlumberger Services Petrol Debitmetre a venturi pour mesure dans une veine d'ecoulement d'un fluide
US6176323B1 (en) * 1997-06-27 2001-01-23 Baker Hughes Incorporated Drilling systems with sensors for determining properties of drilling fluid downhole
US5861546A (en) 1997-08-20 1999-01-19 Sagi; Nehemiah Hemi Intelligent gas flow measurement and leak detection apparatus
US6119730A (en) 1998-12-21 2000-09-19 Mcmillan Company Precision laminar flow element for use in thermal mass flow sensors and flow controllers

Also Published As

Publication number Publication date
WO2001073400A9 (en) 2003-02-13
CA2404168A1 (en) 2001-10-04
WO2001073400A1 (en) 2001-10-04
EP1269149B1 (en) 2015-06-17
CA2404168C (en) 2011-10-11
NO20024573D0 (no) 2002-09-24
EP1269149A1 (en) 2003-01-02
EP1269149A4 (en) 2004-08-04
NO20024573L (no) 2002-11-05
US6755079B1 (en) 2004-06-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO336495B1 (no) Fremgangsmåte og apparat for å bestemme fluidviskositet
US20090095468A1 (en) Method and apparatus for determining a parameter at an inflow control device in a well
US8464582B2 (en) Variable throat venturi flow meter having a plurality of section-varying elements
Van den Hoek et al. A new concept of sand production prediction: theory and laboratory experiments
Nayeem et al. Monitoring of down-hole parameters for early kick detection
Rodriguez et al. Experimental study on oil–water flow in horizontal and slightly inclined pipes
Yoshioka et al. A comprehensive model of temperature behavior in a horizontal well
NO333232B1 (no) Stromningsmaler for flerfaseblandinger
Yuan et al. An experimental study on liquid loading of vertical and deviated gas wells
Zhang et al. A new autonomous inflow control device designed for a loose sand oil reservoir with bottom water
Erge et al. Equivalent circulating density modeling of Yield Power Law fluids validated with CFD approach
NO322629B1 (no) Forbedret fremgangsmate og apparat for a forutse fluidkarakteristikker i et bronnhull
US8156801B2 (en) Flow metering device
US7669484B2 (en) Device for evaluating drag reduction
Yao et al. A new openhole multistage hydraulic fracturing system and the ball plug motion in a horizontal pipe
Boonstra et al. Well hydraulics and aquifer tests
Alsanea et al. Liquid loading in natural gas vertical wells: a review and experimental study
WO2015142803A1 (en) Flow monitoring using distributed strain measurement
Zhou et al. Investigation of pressure wave propagation and attenuation characteristics in managed pressure drilling by fast switching throttle valve
Massaras et al. Enhanced fracture entry friction analysis of the rate step-down test
Daneshy Pressure variations inside the hydraulic fracture and their impact on fracture propagation, conductivity, and screenout
Rastogi et al. Experimental investigation and modeling of onset of liquid accumulation in large-diameter deviated gas wells
Saad et al. Water coning in fractured basement reservoirs
Zhu et al. A unified equation of settling velocity for particles settling in cylinder, annulus and fracture
Skalle et al. Attenuation of pump pressure in long wellbores (v02)

Legal Events

Date Code Title Description
ERR Erratum

Free format text: I PATENTTIDENDE NR. 44/07 BLE PATENTSOKNAD NR. 20024573 FEILAKTIG KUNNGJORT ENDELIG HENLAGT. SOKNADEN ER FORTSATT UNDER BEHANDLING

MK1K Patent expired