NO851809L - Fremgangsmaate for bestemmelse av stroemningshastigheten til en flerfasestroem. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår bestemmelse av volum-strømningshastighetene til flerfase-fluidblandinger.

Metoder for måling av strømningshastighetene av enkelt-fase-fluider, f.eks. væsker, er godt innarbeidet og velkjente. Slike metoder kan innebære bruk av f.eks. strømningsmålere

eller forskjellige typer flottører. Radioisotop-fortynningsteknikker benyttes også til å måle strømningshastighetene av enkeltfase-strømmer. Ifølge en slik metode blir en løsning av en passende sporings-radioisotop injisert i strømmen og prøver taes med regelmessige mellomrom ved én eller flere nedstrøms prøvestasjoner som ligger tilstrekkelig langt fra injeksjons-punktet til å tillate fullstendig blanding av det injiserte sporstoff med strømmen. Fortynningsteknikker er særlig verdi-fulle på steder der konvensjonelle strømmåleanordninger er u-praktiske, f.eks. kloakkvann.

Måling av flerfase-strømningshastigheter har vist seg å

være temmelig vanskelig, og såvidt søkeren kjenner til har fortynningsteknikker ikke gitt brukbare resultater ved slike mål-inger. Noen av problemene har oppstått i forbindelse med stabi-liteten av sporstoffet i flerfasesystemet. Et sporstoff kan være stabilt i en fase men viser seg å reagere med den andre fase eller en av de andre faser, eller sporstoffet kan fordele seg mellom fasene.

En har nå overraskende funnet at det er mulig å anvende en radioisotop-fortynningsteknikk ved bestemmelse av strømnings-hastigheten for en flerfasevæske.

Ifølge foreliggende oppfinnelse tilveiebringes således en fremgangsmåte for bestemmelse av strømningshastigheten til en flerfase-fluidstrøm, som omfatter injisering av minst én, og for-trinnsvis et antall forskjellige radioisotop-sporstoffer i strøm-men, idet hvert av nevnte sporstoffer er oppløselig bare i én av strømmens faser og stort sett uoppløselig i den eller de andre faser, under den forutsetning at sporstoffene er valgt slik at ikke to eller flere sporstoffer er oppløselige i samme fase, uttaking av en prøve av flerfasestrømmen fra strømmen ved et punkt nedstrøms av sporstoffets eller sporstoffenes injeksjonspunkt,

og ut fra konsentrasjonen av sporstoffet i i det minste en hvilken som helst fase av prøven bestemmelse av strømningshastigheten

til denne fase av flerfasestrømmen.

En anvendelse av fremgangsmåten ifølge denne oppfinnelse er for bestemmelse av strømningshastigheten til olje/vann-blandinger i rørledninger. Råolje som utvinnes fra enkelte oljefelt inne-holder varierende mengde vann avhengig av hvor feltet befinner seg. Det har hittil vist seg vanskelig å måle strømningshastig-heten til væskens to faser uavhengig med noen større nøyaktighet. F.eks. vil konvensjonelle strømmålere, dersom de i det hele tatt virker, bare måle den totale strøm, og det 'har vist seg umulig å tilpasse dem.

En har nå funnet at strømningshastigheten til en olje/vann-tofase-væskeblanding kan bestemmes nøyaktig ved hjelp av en radioisotop-f ortynningsteknikk i henhold til fremgangsmåten ifølge denne oppfinnelse. Ved denne utførelse av foreliggende oppfinnelse er de anvendte sporstoffer et vannløselig sporstoff, f.eks. tritiumiert (tritiated) vann, og organisk-løselig sporstoff, f.eks.

59

et organisk kompleks av sporstoffet Fe , f.eks. ferrocen.

Prinsipper og teknikker som benyttes i metoder såsom den totale tellemetode og konstant-hastighets-injeksjonsmetoden for bestemmelser av strømningshastighetene for enkeltfasestrømmer kan, der det passer, anvendes eller tilpasses for bruk i fremgangsmåten ifølge denne oppfinnelse for bestemmelse av flerfase-fluidstrøm-hastigheter.

Sporstoffene kan injiseres separat eller sammen i flerfase-systemstrømmen. Prøvepunktet velges i tilstrekkelig avstand ned-strøms til at man oppnår grundig blanding av de injiserte sporstoff løsninger med flerfasestrømmen og ved dette punkt innsamles prøven på en konvensjonell måte. Prøven adskilles i sine kompo-nentfaser og konsentrasjonen av angjeldende sporstoff i hver fase måles. F.eks. ved konstant hastighets-injeksjonsutførelsen ved fremgangsmåten ifølge denne oppfinnelse beregnes strømnings-hastigheten for hver fase ut fra ligningen:

hvor F^ = fasestrømningshastighet ved prøvepunkt

C, = sporstoffkonsentrasjonen i fase ved prøvepunkt

F = strømningshastighet av injisert sporstoff

C = konsentrasjonen av sporstoff i injisert materiale

Et bredt område av radioisotop-sporstoff kan anvendes ved fremgangsmåten ifølge denne oppfinnelse og det eller de sporstoffer som benyttes vil avhenge av slike faktorer som beskaffen-heten av fasene som undersøkes. Egnede sporstoffer for injeksjon i en vanndig fase omfatter f.eks. 13 7_, +, 134^ +, 60^ 2 + ,

-, . ^ Cs Cs ' Co

S CN-, 51_ 3+

Cr

Egnede sporstoffer for injeksjon i en organisk fase omfatter 3 14

f.eks. H og Ci form av en merket hydrokarbon eller annen organisk løsning. For gassfasen omfatter egnede sporstoffer<3>H-metan og C-metan.

I enkelte utførelser av fremgangsmåten ifølge denne oppfinnelse kan det være unødvendig å injisere mer enn ett sporstoff. F.eks. kan den totale strømningshastighet til en tofase-væske-strøm f.eks. olje/vann, være kjent fra særskilt, konvensjonell måling av strømmen. I et slikt tilfelle vil bestemmelsen av strømningshastigheten til en av fasene ved hjelp av fremgangsmåten ifølge denne oppfinnelse gjøre det mulig å bestemme strøm-ningshastigheten til de andre faser ved enkel subtraksjon.

Fremgangsmåten ifølge denne oppfinnelse er egnet for konti-nuerlig eller leilighetsvis måling av strømningshastigheter etter ønske. Den kan også anvendes på automatisk måte, med et minimum av nødvendig operatørinngrep. Sporstoffet eller sporstoffene kan således injiseres med forutbestemte mellomrom eller kontinu-erlig gjennom en "in-line" blandeanordning, og prøver av fler-fases trømmen kan taes automatisk et kort stykke nedstrøms, f.eks. i en annen "in-line" plananordning. Fasene kan automatisk sepa-reres og særskilte, egnede strålingsdetektorer anvendes for å bestemme konsentrasjonen av sporstoffet i hver fase. Den fast-lagte konsentrasjon kan så sammenlignes med den injiserte sporstoff-konsentrasjon og strømningshastigheten bestemmes.

Claims (9)

1. Fremgangsmåte for bestemmelse av strømningshastigheten til en flerfasestrøm karakterisert ved at den omfatter injisering av minst ett radioisotop-sporstoff i strømmen, idet sporstoffet eller hvert av sporstoffene er løselige i bare én fase av strømmen og stort sett uløselige i den eller de andre faser, under den forutsetning at sporstoffene velges slik at ikke to eller flere sporstoffer er løselige i den samme fase, uttaking av en prøve av flerfasestrømmen fra strømmen ved et punkt ned-strøms fra sporstoffets eller sporstoffenes injeksjonspunkt, og ut fra konsentrasjonen av sporstoffet i minst en hvilken som helst fase av prøven bestemmelse av strømningshastigheten til denne fase av flerfasestrømmen.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at et antall forskjellige radioisotop-sporstoffer injiseres i flerfasestrømmen.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at sporstoffene injiseres sammen i flerfasestrømmen.

4. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav,hvor en fase av flerfasestrømmen er en vanndig fase karakterisert ved at sporstoffet som injiseres i den vanndige fase velges 137^ + 60^ 2+ n14PM 51 3+ ■ fra Cs , Co , S CN, Cr og tritiumiert vann.

5. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, hvor en fase av flerfasestrømmen er en organisk fase karakterisert ved at sporstoffet som injiseres i den organiske 3 14 fase er en H eller C merket organisk løsning.

6. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, hvor en fase av flerfasestrømmen er en gassfase karakterisert ved at sporstoffet som injiseres i gassfasen velges 3 14 fra H-metan og C-metan.

7. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 5, k a r a k- terisert ved at flerfasestrømmen omfatter en olje/vann-blanding.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert ved at sporstoffet som injiseres i olje/vann-blandingsstrømmen omfatter tritiumiert vann.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 7 eller 8, karakterisert ved at sporstoffet som injiseres i olje/vann-blandingsstrømmen omfatter en Fe 59-merket organisk kompleks løs-ning.