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System zur Untersuchung der Förderleistung sowie des Öl-, Gas- und
Wassergehaltes im Förderfluß einer Mehrzahl von in einer Sammelstelle zusammengefaßten
Sonden Es hat sich als günstig erwiesen, das Erdöl aus den Gewinnungsbohrlöchern
systematisch auf den Öl-, Gas- und Wassergehalt zu prüfen und einer zentralen Sammel-
und Aufbereitungsstation zuzuleiten und möglichst viele der damit verbundenen Arbeitsvorgänge
automatisch auszuführen. Bisher war es üblich, in einer Reihe von Tanks das Erdöl
mehrerer Bohrlöcher zeitweilig zu speichern, bevor es in eine Sammelleitung geleitet
wurde. Um die Gewinnung aus einem bestimmten Bohrloch zu messen, wird der Zustrom
zu einem Tank so lange aufrechterhalten, bis er gefüllt ist, worauf dann das Bohrloch
an einen zweiten Tank angeschlossen wird. Während der zweite Tank gefüllt wird,
wird der erste gemessen und der Inhalt geprüft und getestet, so daß die Förderung
aus einem bestimmten Bohrloch oder aus einer Vielzahl von Bohrlöchern in einem bestimmten
Bereich genau bestimmt werden kann. Beim Versuch, die zeitraubenden und kostspieligen
Arbeitsvorgänge beim Messen der Förderleistung auszuschalten, hat die Entwicklung
zu einem automatischen Feldsystem geführt, das sich bis zu einem gewissen Grad als
erfolgreich erwiesen hat.
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Die Erfindung geht von einem solchen Systcm aus und bezweckt, ein
verbessertes System zur Untersuchung der Förderleistung sowie des Ö1-, Gas- und
Wassergehaltes im Förderfluß einer Mehrzahl von in einer Sammelstelle zusammengefaßten
Sonden zu schaffen.
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Erreicht wird dieser Zweck bei einem solchen System gemäß der Erfindung
durch einen Durchflußregler, welcher bei automatischem Betrieb periodisch der Reihe
nach den Förderfluß jeweils einer Sonde oder b,2i manuellem Betrieb den Förderfluß
einer bestimmten ausgewählten Sonde zu einem Gas-Flüssikeits-Abscheider und den
vermischten Förderfluß aller übrigen Sonden der Sammelstelle unter Umgehung des
Abscheiders in eine Sammelleitung leitet, wobei zwischen Abscheider und Sammelleitung
Abflußleitungen mit Meßgeräten zur Messung der vom Abscheider kommenden Gas- und
Flüssigkeitsanteile vorgesehen sind, welche die Messungen vornehmen, solange die
Flüssigkeit mindestens unter dem Druck des Abscheiders steht, und wobei ferner Mittel
vorgesehen sind, um den Druck in dem Abscheider auf einem zuvor festgelegten relativ
geringen überdruck oberhalb des Druckes der Sammelleitung zu halten.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist zur Flüssigkeitsmessung
in der Flüssigkeitsleitung ein mit positiver Verdrängung arbeitendes Meßgerät vorgesehen,
welches das Volumen des Flüssigkeitsstromes mißt. Weiterhin ist vorzugsweise für
eine oder mehrere Sammelstellen eine zentrale Sammel- und Aufbereitungsstation vorgesehen.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist durch ein leicht transportables
wetterfestes Gehäuse gekennzeichnet, in dein der Abscheider sowie Meß-und Registriereinrichtungen
un:ergebracht sind, wobei das Gehäuse nlit Öffnungen für die Zuflußleitungen und
die Abflußleitung versehen ist.
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Zum besseren Verständnis werden Ausführungsformen der Erfindung nachstehend
in Verbindung mit der Zeichnung beispielsweise erläutert.
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Fig. 1. ist eine schematische Darstellung des Systems der Erfindung;
Fig. 2 ist eine Darstellung einer der Sammelstellen gemäß Fig. 1; Fig.3 ist eine
Draufsicht einer Meßstation einer Sammelstelle; Fig. 4 ist eine Schnittansicht nach
der Linie 4-4 der Fig. 3; Fig. 5 ist eine Draufsicht einer abgeänderten Ausführungsform
der Erfindung;
Fig. 6 ist eine Schnittansicht nach der Linie 6-6
der Fig. 5.
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Fig. 1 zeigt ein Öl- und Gassammelsystem, mit welchem die Bohrlöcher
einer Mehrzahl von einzelne Abscheide- und Meßstationen aufweisenden Sammelstellen
verbunden werden. Der Abffuß einer dieser Abscheide- und Meßstationen wird mit dem
Förderfiuß anderer solcher Stationen vermischt und einer zentralen Sammel- und Aufbereitungsstation
zugeführt. Die Förderflüsse der einzelnen Bohrlöcher jeder Sammelstelle werden der
Reihe nach durch einen Gas-Flüssigkeits-Abscheider hindurchgeleitet, hinter welchem
die Gase und Flüssigkeiten vor der Vermischung mit den Förderflüssen der anderen
Bohrlöcher getrennt gemessen werden. Auf diese Weise kann eine einzige zentrale
Sammel- und Aufbereitungsstation verwendet werden, so daß die Förderung einer Mehrzahl
von weit auseinanderliegenden Sammelstellen bei minimalem Aufwand an Einrichtungsmitteln
verarbeitet werden kann. Zugleich wird, wie noch nachfolgend gezeigt werden wird,
eine exakte und systematische Aufzeichnung der Förderung eines jedes Bohrlochs jeder
der Sammelstellen gewonnen.
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Wie speziell aus Fig. 1 zu, erkennen, ist eine zentrale Sammel- und
Aufbereitungsstation 10 vorgesehen. In der Station 10 befinden sich ein Abscheider
10a zur Abscheidung der Gasanteile von den Flüssigkeitsanteilen, ein Wasserabscheider
10 b zur Abscheidung des Wassers von den Flüssigkeiten und ferner besondere Einrichtungen
10c, 10d und 10e zur Speicherung und/oder Behandlung von Gas,
gefördertem Öl und Salzwasser. Die Station 10 ist an eine Hauptförderleitung 11
und Sammelleitungen 12, 13 und 14 angeschlossen und nimmt die Förderflüsse von Sammelstellen,
z. B. 15, 16 und 17, auf. Jede dieser Sammelstellen 15, 16, 17 kann eine bestimmte
Anzahl von Bohrlöchern aufweisen. Die Anzahl der Bohrlöcher hängt von der Häufigkeit
ab, mit der die Förderung jedes Bohrlochs untersucht werden soll, und auch vom Umfang
dieser Untersuchung und der vorhandenen Regeleinrichtung an dem Ort einer jeden
Sammelstelle. Beispielsweise sind in der Sammelstelle 17 sechs Bohrlöcher 20, 21,
22, 23, 24, 25 über getrennte Leitungen an einen Durchflußregler oder ein Ventil
28 angeschlossen. Das Ventil 28 dient dazu, jeweils ein Bohrloch mit einem Gas-Flüssigkeits-Abscheider
29 zu verbinden. In der Zeit, in welcher das entsprechende Bohrloch mit dem Abscheider
29 verbunden ist, sind die übrigen Bohrlöcher über das Ventil 28 mit der gemeinsamen
Sammelleitung 14 verbunden, die ihrerseits an die Hauptförderleitung 11 angeschlossen
ist. Die im Abscheider 29 abgeschiedene Gasmenge wird in einem Meßgerät 30 gemessen
und aufgezeichnet. Die im Abscheider 29 abgeschiedene Flüssigkeitsmenge wird mit
einem Meßgerät 31 gemessen und aufgezeichnet, Feststoff und Wassermengen werden
mit einem Meßgerät 32 oder in entnommenen Proben gemessen. Anschließend werden das
Gas und die Flüssigkeit der Sammelleitung 14 zugeführt, und zwar einzeln oder in
einer Leitung 33 zusammengefaßt.
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Das Ventil 28 wird so gesteuert, daß der Förderfluß jedes Bohrlochs
eine zuvor festgelegte Zeit über das Ventil 28 zum Abscheider 29 geleitet wird.
Anschließend wird das jeweils nächste Bohrloch über das Ventil 28 mit dem Abscheider
29 verbunden, während die übrigen Bohrlöcher mit der Sammelleitung 14 verbunden
bleiben und an aufeinanderfolgenden Tagen oder für aufeinanderfolgende Perioden
an den Abscheider 29 angeschlossen werden, um die Förderung jedes einzelnen Bohrlochs
mit den Meßgeräten 30 bis 32 zu messen.
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In ähnlicher Weise können die Bohrlöcher der Sammelstellen 15 und
16 und andere eventuell mit der Hauptförderleitung 11 verbundener Sammelstellen,
die fern von der zentralen Sammel- und Aufbereitungsstation 10 liegen, der Reihe
nach untersucht werden, wobei nur ein Minimum an Ausrüstung und Rohrleitungen erforderlich
ist, um das ganze Fördergebiet zu betreiben. Hierdurch ergibt sich eine erhebliche
Einsparung an Betriebskosten und auch an Einrichtungskosten. Zur gleichen Zeit wird
aber eine vollständige und genaue Aufzeichnung über die Förderung erhalten.
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Es ist zu beachten, daß, wie Fig. 1 zeigt, die Bohrlöcher der Sammelstelle
15 mit Leitungen verbunden sind, die zu einem wetterfesten Gehäuse 18 (Meßhaus)
führen, in dem alle Prüf- und Regeleinrichtungen enthalten sein können. Eine in
einem solchen Gehäuse 18 untergebrachte Prüfeinrichtung läßt sich in einer Fabrik
leicht vorfertigen und auf Montagetafeln, -rahmen oder ähnlichen Vorrichtungen anbringen,
die dann zur gewünschten Stelle transportiert und leicht an eine Gruppe von Bohrlöchern
und an die Sammelleitung 12 angeschlossen werden können.
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Fig. 2 zeigt das System der automatischen Untersuchung der Förderung,
beispielsweise der Bohrlöcher 20 bis 25 der Sammelstelle 17. Die Bohrlöcher 20 bis
25 sind über Leitungen 20a bis 25a mit dem Ventil 28 verbunden. In jeder
der Leitungen 20 a bis 25a befindet sich je ein motorbetätigtes Ventil 20 b bis
25b, durch welches die Förderung ein- und ausgeschaltet werden kann. Gewöhnlich
werden die Ventile offengehalten, wenn kontinuierlich gefördert werden soll. Das
Ventil28 ist als, Mehrwege-Drehwählerventil dargestellt und besitzt auf seinem Umfang
eine Mehrzahl von Einlaßöffnungen und eine große Auslaßöffnung. Innerhalb des Ventils
28 befindet sich ein Drehrohr, welches dazu dient, wahlweise die Einlaßöffnungen
mit einer Auslaßöffnung am Boden des Ventilkörpers zu verbinden. Die am Umfang befindliche
Auslaßöffnung des Ventils 28 steht über ein Rückschlagventi140 mit der Sammelleitung
14 in Verbindung. Die Auslaßöffnung am Boden des Ventils 28 ist über ein Rückschlagventil
41 mit der Zuftußleitung des Abscheiders 29 verbunden. Wenn das Drehrohr z. B. die
Leitung 20 a mit dem Abscheider 29 verbindet, sind die übrigen Leitungen 21a bis
25a über das Rückschlagventil 40 mit der Sammelleitung 14 verbunden.
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Die dem Abscheider 29 zugeführte Förderung wird in Flüssigkeits- und
Gasanteile unterteilt, wie es dem Fachmann geläufig ist. Das Gas strömt von dem
Abscheider 29 über ein Gegendruckventil 43 und den Gasmesser 30, der mit einer Meßblende
30 a versehen ist, die über eine Leitung 44 und ein Rückschlagventil 45 mit der
Sammelleitung 14 in Verbindung steht.
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Das Gegendruckventil 43 dient dazu, zwischen dem Abscheider 29 und
der Sammelleitung 14 automatisch eine minimale Druckdifferenz aufrechtzuerhalten,
damit der Flüssigkeitsdurchfluß durch den Abscheider 29 aufrechterhalten wird. Hierbei
ändert sich der Differenzdruck in Abhängigkeit von den Förderbedingungen; er kann
in der Größenordnung von 0,35 kg/cm= liegen. Wenn auf diese Weise der Druck
in
dem Abscheider 29 oberhalb des Drucks der Sammelleitung 14 gehalten wird, können
die Gase und Flüssigkeiten vom Abscheider 29 in die Sammelleitung 14 strömen, wo
sie dann zur zentralen Sammel- und Aufbereitungsstation 10 weitergeleitet werden.
Der Flüssigkeitsanteil strömt aus dem Abscheider 29 durch das Meßgerät 31, über
das Wassermeßgerät 32, ein ölablaßventil 46, eine Leitung 47 und ein Rückschlagventil
48 zur Sammelleitung 14.
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Um die Förderung eines Bohrlochs genau messen zu können, hat es sich
als erforderlich erwiesen, die Flüssigkeiten bei ihrer Messung auf dem Druck des
Abscheiders 29 zu halten. In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, daß der Flüssigkeitsmesser
31, welcher vorzugsweise mit positiver Verdrängung arbeitet, zwischen dem Abscheider
29 und dem ölablaßventil 46 angebracht ist, so daß der Meßkörper stets von Flüssigkeit
umspült ist, um die Zufuhr und Ansammlung von Gas zu vermeiden, welche die Messung
mit einem Fehler behaften könnte.
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Bei dem in Fig. 2 dargestellten System wird das Gegendruckventil 43,
welches hinter dem nachfolgend ausführlicher zu beschreibenden Abscheider 29 liegt,
mit einem Hebel betätigt, der mit einem Flüssigkeitsstandschwimmer 29a gekoppelt
ist, der sich innerhalb des Abscheiders 29 befindet. Wenn der Flüssigkeitsspiegel
im Abscheider 29 über den Arbeits-Flüssigkeitsspiegel ansteigt, beginnt das Gegendruckventi143
sich zu schließen, so daß innerhalb des Abscheiders 29 ein Druck entsteht, durch
welchen die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit durch den Abscheider 29 hindurch
vergrößert wird, um wieder den ordnungsgemäßen Arbeits-Flüssigkeitsspiegel zu erhalten.
Unabhängig von der Art der Druckänderungen in der Sammelleitung 14 wird in dem Abscheider
29 gerade genug Gegendruck aufrechterhalten, um die gemessene Fördermenge der Sammelleitung
14 zuzuführen. Um diese Wirkung zu unterstützen, wird auch das ölablaßventil46 mit
einem Hebel betätigt, der mit dem Flüssigkeitsstandschwimmer 29a in Verbindung steht.
Die Kopplung ist so gewählt, daß die Bewegung des Schwimmers 29 a in der Richtung,
in welcher das Ventil 43 geschlossen wird, das Ventil 46 öffnet. Die mechanische
Kupplung zwischen dem Schwimmer 29 a und den Ventilen 43 und 46 ist in Fig. 2 durch
eine gestrichelte Linie 50 schematisch angedeutet.
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Zum System gemäß Fig. 2 gehören auch Leitungen 51, 52 und 53, die
jeweils mit einem geeigneten manuell zu bedienenden Steuerventil versehen sind.
Die Leitungen 51, 52 und 53 führen zu einer Grube, zu einer Fackel und einem Probetank
(sämtlich nicht dargestellt), um nichtautomatisch ablaufende Vorgänge zu ermöglichen,
die erwünscht sein können, wenn es sich darum handelt, ein System in Betrieb zu
setzen oder in Betrieb zu halten.
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Allgemein ist es nicht nur erwünscht, daß die vorbeschriebenen Messungen
durchgeführt werden, sondern auch, daß eine dauernde Aufzeichnung der Förderung
jedes einzelnen Bohrlochs vorgenommen wird. Um eine solche Aufzeichnung zu gewinnen
und den Betrieb jeder einzelnen Sammelstelle zu regeln, ist eine automatische Zeitsteuerung
bzw. ein Regler 62 vorgesehen, der mit Mitteln versehen sein kann, um ein Förderprogramm
und ein Aufzeichnungsprogramm zuvor festzulegen. Beispielsweise wird zur Steuerung
des Förderprogramms aus einer Energiequelle 63 über den Regler 62 einem Motor 60
zu zuvor festgelegten Zeitintervallen Energie zugeführt, um das Drehrohr des Ventils
28 der Reihe nach von einer Einlaßöffnung zur nächsten zu bewegen, so daß die angeschlossenen
Bohrlöcher einer Sammelstelle der Reihe nach an den Abscheider 29 und die Meßeinrichtung
30, 31, 32 angeschlossen werden. Gleichzeitig dient der Regler 62 auch zur Erregung
einer Aufzeichnungsvorrichtung 64, welche die Angaben der Meßeinrichtung als Funktion
der Zeit aufzeichnet. Speziell handelt es sich bei der dargestellten Aufzeichnungsvorrichtung
64 um einen Streifenschreiber, der zwölf Eingangskanäle und zwölf Aufzeichnungsstifte
aufweist. Leitungen 66 zwischen dem Regler 62 und der Aufzeichnungsvorrichtung 64
ermöglichen die Übertragung von Gleichstromsignalen, die von dem Regler 62 in Übereinstimmung
mit der Lage des Drehrohrs im Ventil 68 erzeugt werden. Dadurch kann jeder der sechs
unteren Aufzeichnungslinien auf dem Streifen 65 eine Angabe über die Lage des Drehrohrs
zugeordnet werden. Dadurch wird für das von dem Streifen 65 angegebene Zeitintervall
angezeigt, welches der Bohrlöcher 20 bis 25 über das Ventil 28 mit dem Abscheider
29 verbunden ist, während die übrigen Bohrlöcher über das Ventil 28 direkt
in die gemeinsame Sammelleitung 14 fördern.
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Die beiden obersten Aufzeichnungslinien des Streifens 65 dienen zur
Aufzeichnung der von dem Meßgerät 32 gemessenen Mengen an Feststoffen und Wasser.
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Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist das Meßgerät 32 ein auf
kapazitiver Basis arbeitender Stoffanalysator, bei welchem die Flüssigkeit vom Meßgerät
31 durch eine Kapazitätszelle hindurchfließt. Die elektrische Kapazität, die dieses
Gerät mißt, ist von den Abmessungen der Zelle und der Dielektrizitätskonstanten
des Stoffs zwischen den Elektroden abhängig. Wenn alle anderen Parameter nicht verändert
werden, ist die Kapazität der Zelle der Dielektrizitätskonstanten und innerhalb
bestimmter Grenzen auch dem Wassergehalt der Flüssigkeit direkt proportional. Auf
diese Weise entsteht an den Ausgangsklemmen des Geräts 32 ein elektrisches Signal,
welches dem Wassergehalt der Strömung entspricht. Dieses Signal wird über einen
Kanal 32a einem elektromechanischen Integrator 32b zugeführt. Um eine quantitative
Messung des durch das Gerät 32 fließenden Wassers zu erhalten, ist eine flexible
Kupplung 32 c vorgesehen, die das Meßgerät 31 mit dem Integrator 32 b verbindet.
Mit Hilfe der Kupplung 32 c wird auf den Integrator 32 b eine Drehbewegung übertragen,
welche der Durchflußgeschwindigkeit der vom Abscheider 29 kommenden Flüssigkeit
proportional ist. Dieses. beschriebene Meßsystem kann auf bekannte Weise ausgebildet
sein.
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Bei dem hier betrachteten System werden elektrische Impulse vom Integrator
32 b über einen Kanal 32d der Eingangsklemme eines dekadischen Teilers 32e zugeführt.
Zu diesem dekadischen Teiler 32e gehören ein Zehner-Schrittschalter 32f, dessen
Anker bei jeder Zufuhr eines Impulses vom Integrator 32 b zu einer Magnetspule 32g
betätigt und von einer Anschlußklemme zur nächsten bewegt wird. Der Kanal 32d ist
nicht nur mit der Magnetspule 32g, sondern auch mit einer Klemme des Schalters 32
e und der zweiten Klemme 64 b der Aufzeichnungsvorrichtung 64 verbunden. Der Anker
des Schalters 32f ist mit der ersten Klemme 64 a des Aufzeichnungsgerätes 64 verbunden.
Durch entsprechende Eichung des Integrators
32 b kann für jeweils
z. B. 10 hl gewonnenes Wasser ein Impuls auf der obersten Aufzeichnungslinie des
Streifens 65 und für jeweils 1 hl Wasser ein Impuls auf der zweiten Aufzeichnungslinie
des Streifens 65 aufgezeichnet werden.
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In ähnlicher Weise ist das mit positiver Verdrängung arbeitende Meßinstrument
31 mit einem übertrager 31a versehen, welcher einem Kanal 31b für
jeweils 1 hl Flüssigkeitsdurchgang am Meßinstrument 31 einen Impuls liefert. Der
Kanal 31b ist mit einem zweiten dekadischen Teiler 31c verbunden, dessen Ausgänge
mit der dritten Klemme 64 c und der vierten Klemme 64d des. Übertragers 64 verbunden
sind. Bei entsprechender Eichung kann auf der dritten Aufzeichnungslinie des Streifens
65 für jeweils 9.0 hl gewonnene Flüssigkeit und auf der vierten Aufzeichnungslinie
des Streifens 65 für jeweils 1 hl gewonnene Flüssigkeit ein Impuls aufgezeichnet
werden.
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Der Gasmesser 30 ist mit einem Übertrager 30 b versehen, welcher einem
Kanal 30 c für jeweils z. B. 1 m3 Gasdurchgang an der Meßblende 30 a einen
Impuls liefert. Der Kanal 30 c ist mit einem Eingang eines dekanischen Teilers 30d
verbunden, dessen Ausgänge mit der fünften Klemme 64e und der sechsten Klemme 64
f der Aufzeichnungsvorrichtung 64 verbunden sind. Wenn das Meßgerät 30 und der Übertrager
30a entsprechend geeicht sind, kann auf der fünften Aufzeichnungslinie des Streifens
65 jeweils für 10 m3 gewonnenen Gases und auf der sechsten Aufzeichnungslinie des
Streifens 65 für jeweils 1 m3 gewonnenen Gases ein Impuls aufgezeichnet werden.
Es, ist erkennbar, daß für jeden der Parameter Wasser, Flüssigkeit und Gas geeignete
Eichungen vorgenommen werden können, um besondere Bedingungen zu berücksichtigen,
die in dem interessierenden Gebiet herrschen.
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Aus Sicherheitsgründen ist ein Hochdruckschalter 29 b des Abscheiders
29 über einen Kanal 29 c mit einer Eingangsklemme des Reglers 62 verbunden. Bei
Ansteigen des Drucks in dem Abscheider 29 über eine zuvor festgelegte Grenze hinaus
wird ein Stromkreis im Regler 62 geschlossen, durch den der Motor 60 so erregt wird,
daß das Drehrohr im Ventil 28 in eine Nullstellung und damit in eine Lage gelangt,
in der keinerlei Strömung aus irgendeiner der Leitungen 20a bis
25a empfangen wird. Auf diese Weise wird der Zufluß zum Abscheider 29 automatisch
unterbrochen, wenn bei vollständig geschlossenem Gegendruckventil 43 und vollständig
geöffnetem Ölablaßventil 46 übermäßig hohe Drücke entstehen. Unter solchen Bedingungen
auftretende hohe Drücke zeigen ein nicht ordnungsgemäßes Arbeiten des Systems an.
Der Regler 62 ist so eingestellt, daß, wenn der Druck in dem Abscheider 29 wieder
einen Pegel innerhalb des normalen Arbeitsbereichs erreicht, der Abscheider 29 wieder
in Betrieb genommen wird, indem das Drehrohr des Ventils 28 so betätigt wird, daß
es eine Verbindung zu der Förderleitung, mit der es zuvor verbunden war, oder aber
zu einer anderen gewählten Leitung herstellt.
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Als weitere Sicherheitsmaßnahme ist in der Sammelleitung 14 ein Hochdruck-Niederdruck-Schalter
67 vorgesehen. Sowohl bei übermäßig hohem als auch bei ungewöhnlich niedrigem Druck
in der Sammelleitung 14 wird der Schalter 67 geschlossen. Durch das Schließen des
Schalters 67 wird eine Magnetspule 68 erregt, da sich ein Stromkreis mit der Magnetspule
68 und einer Spannungsquelle 69 schließt. Die Magnetspule 68 ist ein Bauelement
des Reglers 62 und dient zur Regelung der Ventile 20 b bis 25 b, die durch
Motore ZO c bis 25 c angetrieben werden. Vom Regler 62 kommende elektrische Leitungen
62a bilden gesonderte Erregerkreise für jeden einzelnen der Motore 20 c bis
25 c. Auf diese Weise werden durch Betätigung des Schalters 67 in Abhängigkeit entweder
eines hohen oder eines niedrigen Drucks außerhalb eines zuvor festgelegten Bereichs
alle mit dem Ventil 28 verbundene Bohrlöcher abgesperrt, bis der Druck in der Sammelleitung
14 wieder innerhalb des normalen Bereichs liegt. Der Regler 62 arbeitet vorzugsweise
so, daß alle Bohrlöcher wieder zur Förderung herangezogen werden, sobald ein hoher
Druck verschwindet und sich ein Druck im üblichen Arbeitsbereich einstellt. Wenn
jedoch ein niedriger Druck auftritt, wird eine manuelle Betätigung erforderlich,
um die einzelnen Bohrlöcher wieder zur Förderung heranzuziehen. Bei einer Ausführungsform
dieses Systems sind von Hand bedienbare Schalter zwischen jeder der Leitungen 62a
und einer Energiequelle vorgesehen, um ein Schließen der einzelnen Ventile 20 b
bis 25b zu ermöglichen, so daß ein beliebiges Bohrloch von der Förderung
ausgenommen werden kann.
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Es ist zu bemerken, daß verschiedene Geräteausführungen verwendet
werden können, wenn sie nur die oben jeweils beschriebene Funktion ausüben. Es können
z. B. folgende Geräteausführungen vorteilhaft verwendet werden: Ein Abscheider 29
mit hebelbetätigten Ölablaßventilen und Gasgegendruckventilen mit Schwimmersteuerung.
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Als Ventil 28 ein Sieben-Wege-Drehwählerventil für 110V Wechselstrom.
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Ein Flüssigkeitsmesser 31 mit positiver Verdrängung für einen Durchfluß
von 0 bis 11,41 ie Minute und mit einem großzahligen, rückstellbaren Zähler für
l., 10 und 100 hl sowie einem Impulsübertrager 31a.
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Als Gasmesser 30 ein integrierendes Blendenmeßgerät mit einem Übertrager
30b.
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Als. Regler 62 ein Zeitregler mit tageweiser Schaltung.
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Eine Aufzeichnungsvorrichtung 64 mit einem Federwerkstreifenantrieb
für eine Streifengeschwindigkeit von 38 mm je Stunde sowie Elektromagneten zur Betätigung
der Schreibstifte.
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Bei einem ausgeführten System der vorbeschriebenen Art schwankte der
Druck in der Sammelleitung 14 zwischen etwa 1,76 und 5,62 kg/cm2. Durch Bedienung
des Gasgegendruckventils 43 und des Ölablaßventils 46 wurde der Druck in dem Abscheider
29 innerhalb der Grenzen von etwa 2,l.1 und 6,33 kg/cm= und jeweils um 0,35 kg/cm°
oberhalb des Drucks in der Sammelleitung 14 gehalten, damit der Flüssigkeitsmesser
31 jederzeit überspült blieb.
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Eine andere Ausführungsform des schematisch in Fig. 2 erläuterten
Systems ist in den Fig. 3 und 4 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist es günstig,
am Ventil 28 eine Einlaßöffnung mehr vorzusehen, als Bohrlochanschlüsse vorhanden
sind, und die überzählige Einlaßöffnung verschlossen zu halten, um die Möglichkeit
zu haben, den Durchfluß durch den Abscheider 29 zu beenden, indem das Drehrohr des
Ventils 28 auf die geschlossene Öffnung ausgerichtet wird. In dieser Stellung des
Drehrohrs fördern alle
Bohrlöcher über das Ventil 28 unmittelbar
in die Sammelleitung 14.
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Die Umrisse des Meßgehäuses 18 sind in Fig. 3 durch die punktierte
Umrahmung 70 angedeutet. Die Ventile 20b bis 25b sind innerhalb des Gehäuses 18
angeordnet. Die zum Abscheider 29 führende Leitung 71 ist am Boden des Ventils 28
angeschlossen, wie am besten aus Fig. 4 erkennbar. Die Sammelleitung 14 ist an der
Seite des Ventils 28 angeschlossen und nimmt die Förderung aller nicht an die Leitung
71 angeschlossenen Bohrlöcher auf. Die im Abscheider 29 abgeschiedene Flüssigkeit
strömt über ein gewöhnlich offenes Ventil 72 zu dem mit positiver Verdrängung arbeitenden
Flüssigkeitsmesser 31, zum Stoffanalysator 32 und dann über das COlablaßventil 46
zur Sammelleitung 14. Das im Abscheider 29 abgeschiedene Gas strömt über das Gegendruckventi143
und die Meßblende 30a zur Sammelleitung 14.
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Das ölablaßventil 46 und das Gegendruckventil 43 sind in der Praxis
vertikal aufeinander ausgerichtet angeordnet, um mit dem Schwimmer 29a gekoppelt
zu werden. Um den Gasmesser 30 vor dem ölablaßventil 46 anordnen zu können, ist
es erforderlich, den ölauslaß in Umfangsrichtung um etwa 90° gegenüber dem Gasauslaß
zu versetzen. Die Hebelkupplungen zwischen dem Schwimmer 29a und den Ventilen 43
und 46 sind in Fig. 3 mit gestrichelten Linien 50 angedeutet.
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Während die Meßblende 30a in geeigneter Weise geeicht werden kann,
um an irgendeiner Stelle des Systems zu arbeiten, an dem ein einphasiger Durchfluß
vorhanden ist, ist es erforderlich, den Flüssigkeitsmesser 31 vor dem ölablaßventil
46 anzuordnen. Es kann günstig sein, die Meßblende 30a vor dem Gegendruckventil
43 anzuordnen, weil sich dort der Druck leichter einregeln läßt und geringeren Schwankungen
unterliegt als in der Sammelleitung 14.
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Die vorstehende Beschreibung bezieht sich auf ein System, bei dem
ein Drehwählerventil 28 als Durchflußregler verwendet wird, jedoch können auch andere
Durchflußregler für die Erfindung geeignet sein.
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In den Fig. 5 und 6 ist ein abgewandeltes System dargestellt, bei
welchem ein Durchflußregler mit membranbetätigten Dreiwegeventilen in jeder zu den
Bohrlöchern führenden Leitung verwendet wird. Gemäß den Fig. 5 und 6 sind zehn zu
einer Sammelstelle zusammengefaßte Bohrlöcher vorgesehen, deren Förderung zeitweilig
über einen Abscheider 11.0 geleitet wird, um die Gas- und Flüssigkeitskomponenten
zu messen. Die Förderung aus den übrigen Bohrlöchern strömt vermischt in eine Sammelleitung
111, die zu einer zentralen Sammel- und Aufbereitungsstation führt. Wie Fig. 5 zeigt,
führen Leitungen 100 bis 109 zu einem Ventilanschlußsystem, in welchem membranbetätigte
Dreiwege-Pneumatikventile 120 bis 129 mit ihren drei Schaltstellungen den Förderfluß
zwischen den Bohrlöchern und dem Abscheider 110 und der Sammelleitung 111 steuern,
wobei auch die Möglichkeit gegeben ist, jedes einzelne Bohrloch an- und abzuschalten.
Die Ventile 120 bis 129 werden durch Anlegen von Druck oberhalb oder unterhalb der
Membran wahlweise zur Steuerung des Durchflusses, betätigt. In einer neutralen Stellung,
in der die Drücke an beiden Seiten der Membran gleich groß sind, ist das Ventil
geschlossen. Sind die Drücke jedoch unterschiedlich, beispielsweise bei dem Ventil
120, so kann die Förderung aus der Leitung 100 über die Leitung 130 zum Abscheider
110 strömen. Ist dies der Fall, so ist das Verhältnis der auf beide Seiten der Membranen
der übrigen Ventile 121 bis 129 wirkenden Drücke derart, daß die Förderung unmittelbar
zur Sammelleitung 111 strömt.
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Die Flüssigkeit verläßt den Abscheider 110 über eine Leitung 131 und
strömt dann über ein Sieb 132 zu einem mit positiver Verdrängung arbeitenden Flüssigkeitsmesser
133. Vom Ausgang des Flüssigkeitsmessers 133 führt eine Leitung 134 zu einem Ablaßventil
135, welches seinerseits über ein Rückschlagventil 135a mit der Sammelleitung
111 in Verbindung steht. Das Ventil 135 wird auf pneumatischem Wege von einem auf
den Flüssigkeitsstand ansprechenden Regler 136, der nachfolgend näher erläutert
wird, gesteuert.
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Das im Abscheider 110 abgeschiedene Gas wird über eine Leitung 137
abgeführt. Das Gas strömt durch eine Meßblende 137 a hindurch, wobei die Gasmenge
mit einem Meßgerät oder Durchflußrechner 138 gemessen wird, welcher den Druckabfall
an der Blendenöffnung 137 a erfaßt. Die Abflußseite der Meßblende 137 a steht über
ein Gegendruckventil 139 und ein Rückschlagventil 139 a mit der Sammelleitung 111
in Verbindung. Das Gegendruckventil 139 ist so bemessen, daß es den Druck im Abscheider
110 automatisch etwa 0,35 bis 0,70 kg/cm= über dem Druck in der Sammelleitung 111
hält.
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Obwohl nicht näher dargestellt, versteht es sich, daß bei der Anordnung
gemäß den Fig. 5 und 6 Hilfsrohrleitungen vorgesehen sind, um durch manuellen Eingriff
verschiedene Stellen des Systems entlüften, das System in Betrieb nehmen und wahlweise
Wartungen vornehmen zu können, ohne die Förderung unterbrechen zu müssen. Das in
den Fig.5 und 6 dargestellte System befindet sich auf einer abgesteiften Plattform,
die sich zum Wetterschutz in ein Haus einbauen läßt.
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Die pneumatische Anlage zur Betätigung der Membranventile 120 bis
129 verwendet eine (nicht dargestellte) Druckluftquelle, die über eine Druckluftleitung
150 (Fig. 6) angeschlossen ist und mit den Membranventilen über an jedem der Membranventile
120 bis 129 vorgesehene elektromagnetisch betätigte Ventile 151 bzw. 152 in Verbindung
steht. Die Ventile 151 und 152 werden mit einem Programmgeber 153 betätigt, welcher
an eine Magnetspule 151a des oberhalb der Membran liegenden Ventils 151 über eine
Leitung 154 eine Betätigungsspannung anlegt, wenn die Förderung des jeweils entsprechenden
Bohrlochs durch den Abscheider 110 hindurchgeleitet werden soll. In diesem Falle
wird Luftdruck an das Ventil 151 angelegt. Zur gleichen Zeit werden alle übrigen
Elektromagnetventile 152 durch Anlegen einer Betätigungsspannung über Leitungen
155 an Magnetspulen 152a betätigt, um Luftdruck zur Unterseite der Membranen
zu leiten, damit die Förderung aller übrigen Bohrlöcher der Sammelleitung 111 zugeführt
wird.
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Einzelheiten des Programmgebers und eines pneumatischen Reglers sind
nicht näher dargestellt, da sich diese Einzelheiten für den Fachmann von selbst
ergeben.
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Bei der Ausführungsform der Erfindung gemäß den Fig. 5 und 6 sind
verschiedene Schutzmaßnahmen vorgesehen. So ist beispielsweise der Abscheider 110
gemäß Fig. 5 mit einem hohe und niedrige Flüssigkeitspegel überwachenden Regler
160 versehen. Wenn der Flüssigkeitsspiegel in dem Abscheider 110 zuvor
festgelegte
Grenzen nach oben oder unten überschreitet, setzt die Reglerwirkung ein, um irgendein
an dem Abscheider 110 angeschlossenes Bohrloch mit der Sammelleitung 111 zu verbinden.
Ein hoher Flüssigkeitsspiegel in dem Abscheider 110 betätigt einen Schalter, welcher
ein Membran-Motorventil 140 schließt, so daß in dem Abscheider 110 der Druck ansteigt
und die Abflußmenge sich erhöht. Ein auf überhöhten Druck im Abs.cheider 110 ansprechender
Schalter 161 dient dazu, ein Anschließen aller mit dem Abscheider 110 verbundenen
Bohrlöcher an die Sammelleitung 111 zu bewirken. Wenn die Gefahrenzustände sich
selbst korrigiert haben, wird das entsprechende Bohrloch automatisch wieder an den
Abscheider 110 angeschlossen. Des weiteren wird der Druck in der Sammelleitung 111
mit einem (nicht dargestellten) Hochdruck-Niederdruck-Schalter überwacht. Herrscht
in der Sammelleitung 111 ein hoher Druck, so wird der Schalter derart betätigt,
daß alle Bohrlöcher durch Rückkehr der Membranventile 120 bis 129 in ihre Normalstellung
abgesperrt werden. Die Bohrlöcher werden wieder zur Förderung herangezogen, sobald
der Druck wieder innerhalb des normalen Bereichs liegt. Wird der Schalter in der
Sammelleitung 111 durch einen geringen Druck betätigt, wie er bei einem Bruch der
zur Aufbereitungsstation führenden Hauptförderleitung auftreten kann, muß eine manuelle
Rückstellung erfolgen, bevor die Förderung wieder aufgenommen werden kann.
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Das bei dieser Ausführungsform verwendete Wassermeßgerät 132 ist das
gleiche Gerät wie das bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 3 und 4 verwendete
kapazitive Gerät 32, und der Gasmesser 138 ist das gleiche Gerät wie der Gasmesser
30.
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Bei der vorstehenden Beschreibung wurde zur Bestimmung des Wassergehalts
der vom Abscheider kommenden Flüssigkeit auf ein Kapazitätsmeßgerät Bezug genommen.
Jedoch kann zur Wassergehaltsbestimmung auch ein Flüssigkeitsprobennehmer verwendet
werden, mit dem eine Probe der Förderung jedes einzelnen Bohrlochs in einem Prüfgefäß
zur Analyse gesammelt wird. Diese (nicht dargestellten) Einrichtungen können zweckmäßig
über Ventile, die in Verbindung mit dem Programmgeber betätigt werden, in die vom
Abscheider kommende Flüssigkeitsleitung eingesetzt werden.
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Die vorstehende Beschreibung bezog sich in erster Linie auf ein System,
in dem alle oder zumindest die meisten Arbeitsvorgänge unter der Kontrolle des Reglers
62 und der zum System gehörenden Sicherheitseinrichtungen automatisch ablaufen.
Es ist jedoch ersichtlich, daß die besonderen Merkmale der Erfindung auch in solchen
Fällen mit Vorteil angewandt werden können, in denen ein vollautomatischer Betrieb
nicht anwendbar ist. So kann beispielsweise das in Verbindung mit Fig.2 erwähnte
Ventil 28, welches zuvor als elektrisch betätigt beschrieben wurde, oder auch die
Ventile 20 b bis 25 b für manuellen Betrieb ausgelegt sein. In dem System gemäß
den Fig. 5 und 6 können die pneumatisch betätigten Membranventile 120 bis 129 durch
manuell bedienbare Ventile ersetzt werden.