NO150097B - Fremgangsmaate og anordning til maaling av volum og spesifikk vekt av slam i en slamsjakt for et boreslamsystem - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte og en anordning til måling av volum og spesifikk vekt av slam i en slamsjakt for et boreslamsystem, der trykket i slammet måles i to forskjellige høyder over sjaktens bunn ved hjelp av to følere og der utgangene fra de to følere til-føres en differensialtrykksender, mens utgangen fra den høyestliggende føler tilføres en sender for absolutt trykk.

Det er alminnelig kjent at utblåsninger, skader i under-vannstrukturen, kostbare sandbrudd med fastkilt rør og flere andre uønskede bivirkninger er, direkte knyttet til sirkulasjonssystemet for boreslam ved boring av en brønn og av den grunn er en fremgangsmåte og en anordning som gir riktige og nøyaktige væskesystemdata av stor betydning og hjelp til industrien. • På grunn av selve naturen av boreslam, vil, som fagfolk kjenner til, de spesifikke vekter kontinuerlig forandre seg, fremmedlegemer og partikler blir hele tiden innført i systemet og de væskemåleanordninger som hittil har vært i bruk, har bevegelige deler som kommer i fysisk kontakt med boreslammet under bruk. Por eksempel må væskesjaktflotøren som måler væskenivået i sjakten flyte på borevæskene for å kunne være i virksomhet og ofte angi de forskjellige nivåer bare ved forandring i væskenes spesifikke vekt, uansett forandring i nivået. Pumpeslagtellere som måler stempelforskyvning er nøyaktige bare så langt pumpens virkningsgrad rekker og de fleste pumper som anvendes på feltet i lengre tid har virkningsgrader som synker forskjellig. Strømningsmålere blir fra tid til annen påvirket av fremmedlegemer og kan gi unøyaktige resultater. Volumetrisk nøyaktighet med minimale toleranser er

særlig ønskelige når det gjelder å påvise såkalte "slag" som skyldes inntrengning av gasser og/eller væsker fra landformasjonen nede i borehullet, idet hastigheten på gassekspansjonen fra hullets bunn til overflaten øker eksponensialt slik at volumet av et fat ved bunnen av

hullet kan øke til hundreder av fat ved overflaten.

På grunn av de ubegrensede variasjoner i væsketilstandene man støter på ved boring av en brønn vil de anordninger som idag benyttes til måling av volum av boreslam og som alle har bevegelige deler i kontakt med selve boreslammet ha unøyaktigheter som til visse tidspunkter overskrider tillatelige-parametre, og det er derfor ønskelig å komme frem til en fremgangsmåte og en anordning som kan mulig-gjøre måling av borevæskevolumer og spesifikke vekter uten behov for å ha bévegelige deler i kontakt med selve væsken. Det er også ønskelig at borevæskevolumer kan angis uavhengig av deres spesifikke vekter og omvendt, og at spesifikke vekter kan angis uavhengig av volum. Det er ønskelig at nøyaktigheter på mindre enn ett sjaktfat volumforandring og 90 gram pr. liter forandring i slamvekt blir mulig for at målingene skal kunne ligge innenfor parametere som kan godtas.

Fra tysk patent nr. 16730<*>95 er det kjent en fremgangsmåte

og en anordning der trykket i slammet måles i to forskjellige høyder over sjaktens bunn ved hjelp av to følere og der utgangene fra de to følere tilføres en differensialtrykksender, men behandlingen av de forskjellige trykksignaler fører ikke til det ønskede resultat.

En hensikt med foreliggende oppfinnelse er derfor å komme frem til en fremgangsmåte og en anordning til utførelse av slammåling i boreslammet når det gjelder slammets vekt i hver væskesjakt i et boresystem.

En annen hensikt med oppfinnelsen er å komme frem til en fremgangsmåte og en anordning som summerer borevæskens slamvolum i en rekke væskesjakter sammen, med 24 timers registrering av det totale volum. I tillegg til dette oppnås det ved oppfinnelsen at man ikke anvender bevegelige deler som kommer i kontakt med borevæskene, og slamdybden skal bestemmes uavhengig av slamvekten. Det omvendte er også tilfelle, idet man kan bestemme slamvekten uavhengig av slamdybden.

Ved hjelp av oppfinnelsen er det mulig å sørge for en tidlig varsling ved angivelse av slamvekt og forandring i slamdybden i "the possum belly", som er en slamfanger for brukt slam.

Følsomheten ved anordningen i henhold til oppfinnelsen er bedre enn tidligere kjente anordninger som har det samme problem og det kreves et minimum av kalibrering på stedet.

Oppfinnelsen er kjennetegnet ved de i kravene gjengitte trekk og vil i det følgende bli beskrevet mer i detalj med henvisning til tegningene, der like henvisningstall viser til likedeler på de forskjellige figurer, og der: Fig. 1 skjematisk viser slamvekt og dybdedetektor i henhold til oppfinnelsen anvendt ved en enkel fluidumsjakt,

fig. 2 viser skjematisk inngangene fra en flerhet av slamsjakter der det totale antall fat av slam i sjaktene angis sammen med en indikator som viser økning eller tap, og sammen med en 24 timers registrering, og

fig. 3 viser skjematisk systemet på fig. 1 anvendt ved tre slamsjakter og ved slamfanger for brukt slam (the possum belly) .

Oppfinnelsen er en nøyaktig fremgangsmåte og omfatter også en anordning til måling av volum og spesifikk vekt for væsker i et borevæskesystem. Disse målinger kan foretas til enhver tid under boreoperasjonene enten man går ned i hullet med borerøret eller dette tas opp, eller om det hele står stille. Fremgangsmåten og anordningen opphever dessuten behovet for at bevegelige deler som en må ha for å utføre målingene kommer i fysisk kontakt med selve borevæskene.

Basis for denne oppfinnelse er den generelle likning for trykk i forhold til dybden for enhver væske der:

P = .052 D.p

P = trykk i pund/kvadrat tomme

D = dybde i fot

p = spesifikk vekt i pund/gallon.

Det vil fremgå av beskrivelsen under henvisning til fig. 1, 2 og 3 at målingen av væskedybden (volumer) kan oppnås uavhengig av væskenes vekter (spesifikk vekt) og omvendt, at måling av væskevekter kan foretas uavhengig av væske-dybder. (Merk at Pg, D1} D2 og D^ er vist på fig. 1).

Ved anvendelse av den generelle likning som er gjengitt ovenfor vil trykket ved punktet en (P-^) være:

Trykket ved punkt to (P2) vil være:

Da D^ er en konstant avstand, vil forskjellen mellom P_ og være en lineær angivelse av den spesifikke vekt (p).

Med henvisning pånytt til den generelle likning:

vil dybden D2 være en lineær funksjon av

Som vist på fig. 1 er trykkmålerne for punktene P^ og P2 koplet til en trykkforskjellsender som f.eks. en trykkforskjellsender av typen 303 T serie A eller B fremstilt av Taylor Instrument Companies of Rochester, New York, og utgangen fra dette instrument er representert i den oven-stående likning som P2 - P-^> og kan gjengi spesifikk vekt eller borevæskens slamvekt i enheter av pund/gallon. P2 er også koplet til komponenten 2 som er en sender for absolutt trykk. P^ og P2 er trykkmålere og boblerør foretrekkes selv om en hvilken som helst type måler kan benyttes. Untangen fra den absolutte trykksender finnes som en inngang til en Sorteberg-bro (type D) som er betegnet med 3D på tegningen, og som er fremstilt av Sorteberg Controls Corp. of Norwalk, Conn. (1973).

En Sorteberg-bro er en pneumatisk anordning som kan sies

å være pneumatisk ekvivalent til den elektriske Wheatstone målebro. Broen deler et trykksignal med et annet signal og i den foreliggende sak blir signalet P2

(P2" Pl)

Utangen fra Sorteberg-broen sendes gjennom et f ors<p>enmngs-relé 3, f.eks. et forspenningsrelé som er fremstilt av Moore Products under U.S. patent nr. 2.501.857. For å legge til konstanten C som er slamdybden under måleren P2, slik at den resulterende sum blir

Som videre vist på fig. 1 blir utgangen fra trykkforskjell-senderen 1 overført til en trykkmåler 4 som angir slam-vektene (P2 - P-^) i enheten på pund/gallon. Den samme utgang blir også ført til Sorteberg-broen 3D for at P2 skal kunne deles med P2 - P^ med den resulterende kvotient tillagt konstanten C av forspenningsreleet, der forspen-ningsreleets utgang representerer den egentlige væske-dybde D^ (slamdybde) som virker på en sjaktnivåmåler 5 som er kalibrert for å vise slamdybden i sjakten i tommer. Så langt anordningen og fremgangsmåten som er vist på fig. 1 hittil er beskrevet, gir den slamvekt automatisk uten behov for fysisk veiing av slammet som ved eksisterende fremgangsmåter til bestemmelse av denne verdi, samtidig med at dybden D^ i en bestemt sjakt blir tilgjengelig (se fig.2), for et middelverdirelé 6, f.eks. et relé fra Moore Products. Dybden (D^ i sjaktene 1, 2 og 3) i samtlige sjakter overføres til middelverdireléet 6 som har' som funksjon å gi den gjennomsnitlige dybde i alle sjakter det er knyttet til, og denne gjennomsnitlige dybde

blir matet til en Sortenberg-bro av den multipliserende

type og som er betegnet med J>M, der den gj ennomsnitlige verdi vil bli multiplisert med et pneumatisk trykk som representerer antall fat/fot eller brls/ft., et signal som innføres i systemet av trykkregulatoren 7. Denne verdi blir manuelt innstilt i systemet ved regulatoren 7. Den foretrukne drivkilde i dette system er pneumatisk, men systemet vil funksjonere like godt med elektrisitet som drivkraft. Det resulterende produkt fra den multipliserende bro 3M er totalt antall fat i alle sjakter,

og dette blir registrert på en 24 timers registrerende måler 8 såvel som i en kontinuerlig registrerende måler 9.

Det skal nu vises til fig. 2 og særlig til den del som

er betegnet med 10 og som er et beregnende relé, f.eks. modell 68-1 fra Moore Products, der formålet med dette beregnende relé er å frembringe et differensialtrykk som representerer forandringen i det totale antall,fat av væske eller slam, noe som oppnås når et tilført trykk blir vilkårlig justert ved hjelp av en trykkregulator 11 for å sette målelinjen på "null" i en økning-tapmaler 12. Denne økning-tapmåler er en søylemåler for en vann-søyle fra 0-15 tommer med meget høy avlesningsfølsomhet, og den kan kalibreres for å vise økning eller tap av 0-20 fat væske. En alarm kan stilles inn for å tre i virksomhet .ved øksnede verdier som velges av den som betjener utstyret.

Fig. 3 viser et fullstendig væskemålesystem som kombine-rer funksjonene av de systemer som er vist og beskrevet på fig. 1 og 2. På fig. 3 er det imidlertid også lagt til et ytterligere system som har til oppgave å angi slamvekter og dybder 13 og 14 i slamfangeren for brukt slam. Disse verdier er dybder og vekt på borevæsker, idet disse kommer tilbake fra borehullet, og mange bore-operatører betrakter denne opplysning som meget viktig idet merkbare forandringer i verdiene kan gi et tidlig varsel om en farlig eller uønsket tilstand nede i hullet.

Claims (4)

1. Framgangsmåte til måling av volum og spesifikk vekt av slam i en slamsjakt for et boreslamsystem, der trykket i slammet måles i to forskjellige høyder over sjaktens bunn ved hjelp av to følere, og der utgangene fra de to følere tilføres en differensialtrykksender, mens utgangen fra den høyestliggende føler tilføres en sender for absolutt trykk, karakterisert ved at utgangen fra senderen for absolutt trykk til-føres en første inngang ved en Sorteberg -bro mens utgangen fra differensialtrykksenderen tilføres en måler som gir den spesifikke vekt for slammet, og som tilføres en andre inngang ved Sorteberg-broen, samt ved at Sorteberg-broens utgang tilføres et forspenningsrelé for tilføyelse av den konstante slamdybde (C) under den første føler, idet utgangen fra forspenningsreléet representerer sant væskenivå.
2. 2. Fremgangsmåte til måling av volum og spesifikk vekt i henhold til krav 1, karakterisert ved at målingen utføres i flere slamsjakter, og at forspennings-reléets utganger for alle slamsjakter tilføres et gjennom-snittsberegnende relé for å angi en gjennomsnitlig dybde for alle sjakter som er tilknyttet releet, hvilken gjennomsnittsverdi tilføres en multipliserende Sorteberg-bro for multiplikasjon med en verdi som representerer volum/lengdeenhet, innført i systemet av en trykkregulator, idet det resulterende produkt fra den multipliserende bro da vil være det totale antall volumenheter i alle sjakter.
3. 3. Anordning til måling av volum og spesifikk vekt av slam i en slamsjakt for et boreslamsystem, omfattende to følere som er anbrakt i forskjellige nivåer i sjakten, og der begge følere er koplet til en sender for trykk-forskjell mens en sender for absolutt trykk er koplet til den førstnevnte føler, karakterisert ved en Sorteberg-bro som er innrettet til å motta signal fra senderen for absolutt trykk ved én inngang mens trykk-forskjellsenderen. er koplet til en måler som angir den spesifikke vekt av slammet, og er tilsluttet en annen, inngang til Sorteberg-broen, og ved at Sorteberg-broens utgang er koplet til et forspenningsrelé for tillegg av den konstante verdi for slamdybden (C) under den første føler, mens utgangen fra forspenningsreléet er koplet til en sjaktnivåmåler som viser dybden av slam i sjakten.
4. 4. Anordning til måling av volum og spesifikk vekt som angitt i krav 2, karakterisert ved at hver av flere slamsjakter har utstyr for måling av volum og spesifikk vekt og ved et relé som gir en gjennomsnittsverdi og er koblet til Sorteberg-broens utgang for å gi en gjennomsnittlig dybde av væske i alle til-knyttede sjakter, og anordninger for matning av den gjennomsnittlige dybde til en multipliserende Sorteberg-bro for å bli multiplisert med en verdi som representerer volum/lengdeenhet tilført systemet av en trykkregulator, slik at det resulterende produkt fra den multipliserende bro vil være et totalt antall volumenheter i alle sjakter.