NO870229L

NO870229L - Holder for korrosjonsproevebit nede i en broenn.

Info

Publication number: NO870229L
Application number: NO870229A
Authority: NO
Inventors: Mitchell E Williams
Original assignee: Conoco Inc
Priority date: 1986-05-23
Filing date: 1987-01-20
Publication date: 1987-11-24
Also published as: DK261787A; JPS62280635A; CA1269613A; US4688638A; EP0246722A1; NO870229D0; DK261787D0

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte og utstyr for

å forankre korrosjonsprøvebiter nede i produksjonsrøret i en produserende olje og/eller gassbrønn. Nærmere bestemt er den foreliggende oppfinnelse rettet mot en fremgangsmåte og utstyr som gjør det mulig å duplisere tett ved de virkelige erfarte tilstander fra produksjonsrøret for å muliggjøre en mer nøyaktig evaluering av korrosjonshastigheten, og følgelig levetiden for produksjonsrøret.

Overvåkning av de korrosive virkninger fra brønn-fluider ved anvendelse av korrosjonsprøvebiter tillater en 1) en bestemmelse av korrosjonsproblemet nede i brønnen som kan gjøres i de virkelige omgivelser (trykk, temperatur, osv.) som produksjonsrøret utsettes for, 2) en evaluering av effektiviteten av det korrosjonsdempende program som skal føres, og 3) en vurdering av levetiden for produksjonsrøret.

Svikt i overvåkning av korrosjonshastigheter og

å ta riktig måling for å senke disse hastigheter kan redusere levetiden for brønnen. Følgelig har overvåkning av de korrosive virkninger fra korrosiver medbrakt i brønnfulidumet (såsom CO2/B^S og 0^) blitt stadig viktigere. Flere korro-sjonsprøvebitholdere for anbringelse av korrosjonsprøvebiter nede i brønnen er idag løpende tilgjengelig på markedet. Utstyret fra kjent teknikk lider av en eller flere av følgende mangler: 1) korrosjonsprøvebitholderen kan bare anvendes hvor brønnen er i stand til å gi plass til spesielt formede rør (dvs. en sidelommeforing); 2) tilstandene (trykk, strømningshastighet osv.) erfart av prøvebiten er ikke representativt for de erfart av røret og følgelig kan korrosjonshastigheten også avvike; 3) forankringsteknikken innenfor produksjonsrøret kan være upålitelig og/eller potensielt skadelig for produksjonsrørets innvendige overflate; 4) måten som prøvebiten festes i holderen er slik at den virksomt forandrer korrosjonshastigheten som svekker nøyaktigheten av overvåkningsutstyret; og 5) holderen kan begrense urimelig strømningen av fluider derigjennom, som både reduserer graden av utvinning av fluider og forandrer strømningen og korro-sjonsforholdene erfart av prøvebiten (dvs. gir en feilaktig angivelse av korrosjonshastighet).

Den foreliggende oppfinnelse overvinner disse util-strekkeligheter i den kjente teknikk. En fortrinnsvis sylindrisk prøvebit forankres på ett eller flere forutbestemte steder innenfor produksjonsrøret ved anvendelse av monteringer fra teknikkens stand og låseforinger. Holderen som rommer prøvebiten er gjenget festet til et mellomstykke som igjen er gjenget inn på enden av låseforingen. Prøve-biten opprettholdes i posisjon innenfor den sylindriske kapsling av endeholdere som teleskopisk opptar endene av prøvebiten og som er innkoplet med trykk av endene av kapslingen og enden av mellomstykket. Denne trykkraft er til-strekkelig for å innkople prøvebiten fast, men er ikke over-dreven stor til deformasjonspunktet for prøvebiten eller endeholderene. Omfanget av den utøvede trykkraft er begren-set av metall mot metallinngrep mellom mellomstykket og prøvebitholderen. Videre opprettholdes de metalliske prøve-biter i posisjon ute av berøring med enhver annen metallisk overflate eller gjenstand.

Det anvendes fortrinnsvis to eller flere prøvebiter. På denne måte er det mulig å krysskontrollere korrosjonen erfart av hver. De to prøvebiter kan være laget av det samme materiale med det formål å kunne krysskontrollere eller de kan være laget av forskjellig materialer for å bestemme hvor-dan forskjellige legeringer påvirkes av det samme miljø.

Med to prøvebiter er en sentralholder skjøvet inn over de tilstøtende ender av prøvebitene for å opprettholde riktig innretting. Den minste dimensjon på innsiden av kapslingen besatt av prøvebiten er ikke mindre enn den minste innvendige dimensjon av låseforingen for å redusere hindringen i å strømme forårsaket av holderen.

Prøvebitholderen i den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer følgelig et korrosjonsovervåkningsutstyr som 1) er fast forankret i posisjon, 2) ikke skader den innvendige overflate av foringsrøret, 3) ikke krever spesielt ut-formet produksjonsrør, men heller benytter en konvensjonell nippel som er ordinært anbrakt innenfor produksjonsrør-strengen for å tillate andre typer av periodiske operasjoner nede i brønnen, 4) reduserer blokkeringen for fluidstrømning, 5) i det vesentlige fordobler strømningstilstandene erfart av det virkelige produksjonsrør for på den måten å tilveiebringe en nøyaktig avlesing av korrosjonshastigheten og, 6) er festet av innretninger som ikke krever en gjennomtrengende metallisk festeinnretning eller berøring av enhver annen metallisk gjenstand som urimelig kan forandre korrosjonen på grunn av katodisk reaksjon eller den resulterende innvendige påkjenning innenfor prøvebiten og, 7) har en festeinnretning som tillater tilbakestrømming rundt prøvebiten for å øke overflatearealet utsatt for de korrosive fluider.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende

i forbindelse med et utførelseseksempel og under henvisning til tegningene, der fig. 1 viser et lengdesnitt av korro-sjonsprøvebitholderen hengt opp i en nippel av en låseforing, fig. 2 er et forstørret snittriss som viser enden og sentral-holderene for prøvebitholderen i den foreliggende oppfinnelse i nærmere detalj, fig. 3 er et snittriss etter linjen 3-3

på fig. 2, og fig. 4 er et snittriss etter linjen 4-4 på fig. 2.

Forankringsutstyret for korrosjonsprøvebiten i den foreliggende oppfinnelse er vist på fig. 1 med henvisningstall 10. Selv om dette korrosjonsprøvebitforankringsutstyr ikke kan anvendes med stangpumpede brønner (rod pumped wells), kan det anvendes i praktisk talt enhver annen type produserende olje- eller gassbrønn. En sylindrisk kapsling 12 innkobler gjenget mellomstykket 14 som igjen er gjenget inn på enden av en låseforing 11. Bruken av mellomstykket 14 mulig-gjør at korrosjonsprøvebitholderen i den foreliggende oppfinnelse kan anvendes med enhver handelstilgjengelig låseforing uten behov for å modifisere verktøyet. En slik foring, som eksempel og ikke begrensning, er vist som lås type 'X'

og selges av Otis Engineering Corporation. Denne låseforing 11 senkes inn i en produksjonsrørstreng av en vire og settes inn i en nippel 13 av typen 'X' som er satt inn i produksjons-rørstrengen på et forutbestemt sted for å tillate forskjellige operasjoner nede i brønnen slik at dette kan utføres deretter som nødvendig. Foringen 11 har en minste innvendige dimensjon D^. Fjærende pakning 17 danner en fluidtetning mellom foringen 11 og nippelen 13 forhindrer fluidstrømning på utsiden av foringen 11.

I en fordypning 16 avbryter gjengene på mellomstykket 14. Fordypningen 16 opptar en 0-ring 18 som utøver trykk mot den innvendige overflate av den sylindriske kapsling 12 som motvirker gjengefrakopling. Det er fortrinnsvis minst to prøvebiter 20 og 22 festet innenfor kapslingen 12 (vist her i deres foretrukkede sylindriske konfigurasjon). Selv om disse prøvebiter kan fremstilles av forskjellige materialer for å bestemme hvilket som er mer korrosjonsresistant i et bestemt miljø, fortrekkes det at de to prøvebiter begge lages av det samme materiale og at det materiale er det samme materiale som i produksjonsrøret. Eksempler på passende materialer er lagert stål 1020 og 4140. Anvendelsen av to prøvebiter av det samme materiale muliggjør at det kan gjøres en krysskontroll av arten og hastigheten av korrosjonen .

De distalte ender 24 og 26 av prøvebitene 20 og

22 er hver innkoplet av identiske endeholdere 28 og 30.

Hver endeholder omfatter en sylindrisk hylse 32 som glir over enden 24 eller 26 av prøvebiten 20 eller 22. Skulderen 34 begrenser avstanden så hylsen 32 kan gli over dens respektive prøvebitende. Sideslisser 36 og 38 tilveiebringer strømningsløp for de korrosive væsker på utsiden av prøve-biten. Denne tilbakestrømming har den fordel at den a) øker overflatearealet av prøvebiten utsattt for fluidene og b) vil tilveiebringe en innretning for å skille mellom de sammensatte korrosjon- errosjonvirkninger på innisden av prøvebiten og de nesten rent erosive virkninger på utsiden av prøvebiten. Den motsatte ende av endeholderene 28 og 30 er avfaset som ved henvisningstall 40 for inngrep av tilsvarende avfasede overflater 42 og 44 tilveiebrakt på enden av mellomstykket 14 hhv. den sylindriske kapsling 2.

Når det anvendes to prøvebiter opptar en sentralholder 50 teleskopisk de nærmende ender 25 og 27 av prøve-bitene 20 og 22. Sentralribben 52 passer mellom endene 25 og 27 for å holde prøvebitene adskilt. Holderene 28, 30 og 50 er fortrinnsvis laget av et plastmateriale såsom Ryton (et registrert varemerke i Phillips Petroleum Co.) polymer. Ikke-metalliske festeinnretninger anvendes for å unngå katodisk reaksjon som kan forekomme som et resultat av at to forskjellige metaller kommer i berøring. I virkeligheten opphenger endeholderene 28 og 30 og sentralholderen 50 sikkert prøvebitene 20 og 22 ute av berøring med selv den sylindriske kapsling 12 som kan være laget av f.eks. Inconel 318 (et registrert varemerke i International Nickel Company) stållegering. Den minste innvendige dimensjon D_ av partiet av kapslingen 12 som inneholder prøvebitene 20 og 22 (vanligvis innvendig diameter av selve prøvebitene) er ikke mindre enn D^.

For å anvende prøvebitholderen i den foreliggende oppfinnelse velges en passende dimensjonert låseforing 11, mellomstykke 14 og sylindrisk kapsling 12 for typen og størrelsen av nippel 13 og produksjonsrør 15. De tilsvarende størrelser av prøvebiter 20, 22 (fortrinnsvis sylindriske)

og ende- og sentralholdere 28, 30 og 50 er derved bestemt. Korrosjonsprøvebitforankringsutstyret 10 formes ved monter-ing av endehodlere 28 og 30, sentralholder 50 og korrosjons-prøvebiter 20 og 22 innenfor den sylindriske kapsling 12. Mellomstykket 14 gjenges så inn i kapslingen 12. Når gjengene er helt tilpasset (dvs. når enden av mellomstykket 14 følger med mot den innvendige skulder i holderen 10), opprettholder den avfasede overflate 42 på mellomstykket 14 i forbindelse med avfasede overflate 44 på kapslingen 12 en fast trykk-kraft på prøvebitenheten, men forårsaker ikke deformasjon eller betydelig innvendig påkjenning i noen komponent. Prøvebitforankringsutstyret 10 i den foreliggende oppfinnelse danner ingen større strømningsbegrensninger enn låseforingen 11 da dens minste innvendige dimensjon ikke er mindre enn den minste innvendige dimensjon D-^i nevnte foring 11.

Mellomstykket 14 gjenges så ned på den passende låseforing og hele utstyret 10 senkes ned i brønnen ved anvendelse av et videre utstyr. Når korrosjonsprøvebitfor-ankringsutstyret er i nærheten av nippelen, springer låse-fingrene 46 inn i inngrepsposisjon som vist på fig. 1, ved anvendelse av en konvensjonell risteteknikk for å forskyve en holderpinne (ikke vist). Forankringsutstyret forlates så nede i brønnen under vanlige produksjonsoperasjoner i en periode på flere måneder. Utstyret 10 kan så fiskes ut av borehullet ved anvendelse av konvensjonell vireteknikk. Prøvebitene veies så individuelt (etter rensing) og deres nettovekter sammenliknes med deres opprinnelige totalvekter på innsettingstidspunktet inn i brønnen. Prøvebitene kan også oppdeles i mindre biter og undersøkes mikroskopisk for å bestemme korrosjonens type og kilde, såvel som hastigheten.

En prototypeprøvebitholder av den foreliggende oppfinnelse er testet i en gassbrønn som er omtrent 241 km fra kysten av Louisiana. To prøvebiter begge av stållegering 1020 og identifisert som C-1018-1 og C-1018-2, ble innsatt ved 1872 m merket i en brønn som er mer enn 2743 m dyp ved anvendelse av en Otis 'X' låseforing i en nippel av 'X' typen. Disse prøvebiter var nede i brønnen i en periode på 67 dager av hvilke brønnen var i produksjon 21 dager (brønnen var periodisk lukket i resten av tiden for mengdekontroll). Brønnen, som det strømmet ut per dag i en mengde pa 31000 m<3>gass og 31000 liter kondensat, erfarte ingen tydelig strøm-ningsreduksjon på grunn av innsettingen av prøvebitholderen.

Prøvebitene ble fjernet fra holderen og etter en grundig rensing ble hver prøvebit veid for å bestemme omfanget av vekttap på grunn av korrosjon- errosjonvirkninger. Vekttapet ble satt inn i følgende formel for å bestemme korrosjonshastigheten:

hvor

c er korrosjonshastigheten i millimeter per år (mmpy).

k er en enhetsinnstillingskonstant (3,45 - 10 for mmpy),

A m er massetapet i gram,

A er det ubeskyttede overflateareal i kavadrat-centimeter,

t er tidseksponeringen i timer, og

p er tettheten i gram per kubikkcentimeter. Korrosjonshastighetene for de to prøvebiter ble beregnet til å være:

Det ble ikke obeservert noe gropkorroskjon i noen prøvebit. Da den eneste forskjellen i beregningen av korro sjonshastighet mellom avdekking i 21 dager og 67 dager er tidslengden, viser data fra 67 dager naturligvis en lang-sommere hastighet. Forskjellene mellom korrosjonshastigheten på prøvebit C-1018-2 og C-1018-1 kan ha resultert fra erosjonelle innvirkninger på C-1018-2, prøvebiten nærmere forkanten av prøvebitholderen. I ethvert tilfelle er forskjellen helt innenfor eksperimentelle feil. Som en innretning for sammenlikning, erfarte en prøvebit av stamtypen innsatt i en meget turbulent sone nær overflaten en korrosjonshastighet på 35,09 mmpy og 11,0 mmpy i løpet av de samme dagsperioder på 21 og 67 dager. Slike store hastigheter (som åpenbart er overveiende erosjon heller en korrosjon) , hvis de skal tros ville villede korrosjonsingeniøren med hensyn til effektiviteten av hans/hennes korrosjonsnedsettende program og antyde en høyere (dyrere) påførings-hastighet.

Ved nøyaktig fordobling av stømningsforholdene innenfor produksjonsrørstrengen mens strømningsbegrens-ningen reduseres, muliggjør korrosjonsprøvebitforankrings-utstyret i den foreliggende oppfinnelse en mer nøyaktig bedømmelse av den virkelige korrosjonshastighet. Følgelig kan det gjøres mer nøyaktige bedømmelser av 1) arten av korrosjonsproblemet nede i brønnen, 2) effektiviteten av det korrosjonsnedsettende program og 3) levetiden for produk-sjonsrøret.

Flere forandringer, alternativer og modifikasjoner vil være innlysende etter å ha lest beskrivelsen i det fore-gående. F.eks., selv om prøvebitholderen i den foreliggende oppfinnelse er fremstilt som kapsling for to prøvebiter, kan lengden av holderen økes for å gi plass for alt fra tre til seks prøvebiter av forskjellige materialer ved enkelt å tilføye ekstra sentralholdere. Dette ville muliggjøre at det kan anvendes mange forskjellige materialer i praktisk talt like omgivelser for å bestemme hvilket material som yder best under disse forhold nede i brønnen for tilføring til konstruksjonshensyn i tilknyttede brønner. Det er følgelig tilsiktet at alle slike vekslinger, endringer og modifikasjoner kommer innenfor rammen av de etterfølgende krav og er del av den foreliggende oppfinnelse.

Claims

1. Forankringsutstyr for misnt en korrosjonsprøvebit på et forutvalgt sted nede i brønnen i en produksjonsrørstreng, karakterisert ved at det omfatter: a) en låseforing for sikker anbringelse av nevnte minst ene korrosjonsprøvebit på nevnte forut-valgte sted ved fastlåsing innenfor et parti av nevnte produksjonsrørstreng, hvor låseforingen har en forutbestemt indre diameter; b) en sylindrisk kapsling med en gitt indre dimensjon som omgir nevnte korrosjonsprøvebit, hvor den indre dimensjon av partiet av nevnte kapsling som er besatt av nevnte prøvebit har en minste dimensjon som ikke er mindre enn nevnte forutbestemte minste indre diameter av nevnte låseforing ; c) innretning som forbinder nevnte sylindriske kapsling med nevnte låseforing; d) innretning for å feste nevnte korrosjonsprøvebit i nevnte sylindriske kapsling.

2. Forankringsutstyr ifølge krav 1, karakterisert ved at innretningen for å forbinde nevnte sylindriske kapsling med nevnte låseforing omfatter et mellomstykke som gjenget innkobler hver av nevnte kapsling og nevnte foring.

3. Forankringsutstyr ifølge krav 1, karakterisert ved at minst en korrosjonsprøvebit omfatter en sylindrisk formet prøvebit.

4. Forankringsutstyr ifølge krav 1, karakterisert ved at nevnte minst ene korroskjonsprøvebit omfatter to korrosjonsprøvebiter.

5. Forankringsutstyr ifølge krav 4, karakterisert ved at nevnte to korrosjonsprøvebiter hver er bygget av det samme materiale.

6. Forankringsutstyr ifølge krav 4, karakterisert ved at nevnte to korrosjonsprø vebiter hver er bygget av forskjellig materiale.

7. Forankringsutstyr ifølge krav 4, karakterisert ved at nevnte innretning for å feste korrosjonsprøvebiter i nevnte sylindriske kapsling omfatter en sentral holder som teleskopisk opptar en ende av hver av nevnte korrosjonsprøvebiter.

8. Forankrignsutstyr ifølge krav 7, karakterisert ved at nevnte innretning for å feste korrosjonsprøvebiter i nevnte sylindriske kapsling videre omfatter to endeholdere, av hvilke hver enkelt innkopler distalte ender av nevnte to korrosjonsprøvebiter.

9. Forankringsutstyr ifølge krav 8, karakterisert ved at nevnte sentralholder og nevnte to endeholdere hver har langsgående ragende fordypninger for å tillate fluidstrømning på utsiden av nevnte prø vebit.

10. Forankringsutstyr ifølge krav 1, karakterisert ved at nevnte innretning for å feste nevnte i det minste ene korrosjonsprøvebit omfatter to endeholdere for trykkende inngrep av de distalte ender av nevnte minst ene korrosjonsprøvebit.

11. Forankringsutstyr ifølge krav 10, karakterisert ved at en av nevnte endeholdere er i inngrep ved et anslag dannet innenfor nevnte sylindriske kapsling.

12. Forankringsutstyr ifølge krav 11, karakterisert ved at den andre av nevnte endeholdere er i inngrep ved en avfaset ende av nevnte mellomstykke.

13. Forankringsutstyr ifølge krav 12, karakterisert ved at nevnte anslag i den sylindriske kapsling og nevnte avfasede ende på nevnte mellomstykke fast innkobler nevnte endeholdere med en be-grenset trykkraft, som igjen innkopler fast nevnte minst ene korrosjonsprøvebit uten å være gjenstand for eller på-føre vesentlig deformasjon.

14. Forankringsutstyr ifølge krav 10, karakterisert ved at nevnte to endeholdere hver har langsgående ragende fordypninger for å tillate fluidstrømning på utsiden av nevnte prøvebit.

15. Fremgangsmåte for å overvåke de korrosive virkninger fra brønnfluider nede i brønnen på produksjonsrøret i en produserende olje- eller gassbrønn, karakterisert ved at den omfatter de trinn å anbringe en sylindrisk prøvebit innenfor en prøvebitholder, å feste nevnte prøvebit i nevnte holder ved anvendelse av ikke gjennomtrengende festeinnretninger, å forankre nevnte holder innenfor nevnte produksjonsrø r på et forutbestemt for en forutbestemt tidsperiode uten å hindre fluidstrøm betydelig, å ta tilbake nevnte prøvebitholder fra nevnte forankrede posisjon,og å bestemme omfanget og arten av korrosjon som har forekommet i nevnte forutbestemte tidsperiode.