NO329331B1 - Fremgangsmate for maling av de relative andeler av olje og vann i et strommende flerfasefluid, og en apparatur for dette. - Google Patents

Abstract

En fremgangsmåte og en innretning for måling av de relative andeler av olje og vann i et strømmende flerfasefluid, hvor fremgangsmåten omfatter tillatelse av at gass-, olje- og vannfasene av flerfasefluidet i det minste delvis utskilles ved å ledes gjennom en separasjonsmodul, så som tanken i en homogen- iseringsenhet, hvor gassfasen har en tendens til å skille seg ut og samle seg over et basseng av fluid, avledning av i det minste noe av den utskilte gassfase fra det strømmende fluid inn i en omføringskanal, og måling av de relative andeler av olje og vann i det ikke-avledede fluid. En ventil er beliggende i omføringskanalen som har et innløp som leder fra den øvre del av tanken (hvor gassen samler seg) og et utløp som er forbundet med utløpsrøret som leder fra homogeniseringsenheten nedstrøms av en måleinnretning.

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for måling av de relative andeler av olje og vann i et strømmende flerfasefluid, og en apparatur for dette. Fremgangsmåten er særlig anvendelig på måling av individuelle andeler av komponentfasene i et flerfaset fluid.

Oppfinnelsen er særlig nyttig på området for fluidstrøm fra olje- og gassbrønner. Fluidet som strømmer fra en brønn, omfatter vanligvis en blanding av olje, gass og vann, og det kan være en stor fordel å måle de individuelle faser uten først å måtte separere disse.

Dette har vært gjort ved benyttelse av en innretning som vist i EP-A-0 424 503. Den relative mengde av vann og olje er ofte kritisk, men er dessverre ifølge sakens natur vanskelig å måle nøyaktig når det er en stor mengde gass i blandingen.

Fra WO 99/05482 er det kjent en fremgangsmåte og en anordning for å måle olje/vann/gassforhold i et strømmende flerfasefluid. En del av gassen til flerfasefluidet separeres fra væskefasen og forholdet mellom komponentene kan måles.

Fra GB 2319620 er det kjent en fremgangsmåte og en anordning for å måle væskefasenes volumforhold i et strømmende flerfasefluid.

Den foreliggende oppfinnelse søker å forbedre nøyaktigheten av fluidstrømmålinger.

Ifølge oppfinnelsen tilveiebringes en fremgangsmåte for måling av de relative andeler av olje og vann i et strømmende flerfasefluid, hvor fremgangsmåten omfatter å la gass-, olje- og vannfasene i flerfasefluidet separere minst delvis, avlede minst noe av den utskilte gassfasen fra det strømmende fluidet inn i en omløpsledning, og måle de relative andeler av olje og vann i det ikke-avledede fluid, hvor flerfasefluidet er ledet til å strømme gjennom en separasjonsmodul hvor gassfasen har en tendens til å skille seg ut og samle seg over et basseng av fluidet, hvor separasjonsmodulen omfatter en tank i en homogeniseringsenhet som omfatter et perforert rør for å påhjelpe homogeniseringen av flerfasefluidet..

Flerfasefluidet dirigeres fortrinnsvis slik at det strømmer gjennom en separasjonsmodul hvor gassfasen har en tendens til å skille seg ut og samle seg over et basseng av fluid.

I en særlig foretrukket utførelsesform omfatter en slik separasjonsmodul tanken i en homogeniseringsenhet, slik det er beskrevet i EP-A-0 379 319. Omføringsledningen er da konstruert med et innløp som leder fra den øvre del av tanken (hvor gassen samler seg), og et utløp som er forbundet med utløpsrøret som fører fra homogenisatoren, nedstrøms av en måleinnretning. En ventil er beliggende i omføringsledningen.

Ventilen kan betjenes manuelt eller automatisk, for eksempel basert på en forprogrammert målesyklus. Ventilen kan være en strupeventil eller alternativt innrettet til å tillate en strømningshastighet for den forbistrømmende gassfase som passer for det trykkfall som måles av flerfasestrømningsmåleren som er beliggende i utløpsrøret fra homogeniseringsenheten.

Ventilen vil bli holdt lukket for normal drift, men vil bli åpnet periodisk for utførelse av vann/olje-forholdsmålinger med høy kvalitet. Normalt varierer vann/olje-forholdet ikke dramatisk over kortere tidsperioder. Den høykvalitetsmåling som utføres ved benyttelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, kan sammenliknes med normale målinger for forbedret nøyaktighet eller for å oppdatere kalibreringsverdier eller parametere.

Ventilen kan også være fjernstyrt.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen tillater også at følerkalibreringsoperasjoner kan utføres på stedet. Dette er særlig nyttig for eksempel for undervannsanvendelser og på andre permanente installasjoner hvor det er en ukjent blanding i måleinstrumentet, slik at kalibrering hittil var meget vanskelig.

Ved benyttelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelse kan kalibrering utføres ved to forskjellige tilstander, så som to forskjellige gassvolumfraksjoner, for de samme produksj onstilstander.

Ingen måling av fluidet i omføringsledningen er nødvendig, og det er ikke nødvendig å sikre at bare gassfasen avledes. Spill av væskefase vil ikke påvirke virkemåten av oppfinnelsen.

Med oppfinnelsen tilveiebringes også en apparatur for måling av de relative andeler av olje og vann i et strømmende flerfasefluid, kjennetegnet ved at den omfatter en separeringsmodul hvor gassfasen har en tendens til å skille seg ut og samle seg over et basseng av fluid, hvor separeringsmodulen omfatter en tank i en homogeniseringsenhet som omfatter et perforert rør for å påhjelpe homogeniseringen av flerfasefluidet, en omløpsledning for avledning av i det minste noe av den utskilte gassfase, og en innretning for måling av relative andeler av olje og vann i det ikke-avledede fluid.

Oppfinnelsen tilveiebringer således en meget allsidig fremgangsmåte for økning av nøyaktigheten av fluidstrømmålinger på flerfasefluider.

For bedre forståelse av oppfinnelsen og for å vise hvordan denne kan virkeliggjøres, skal det nå henvises til de ledsagende tegninger, der

fig. 1 viser et tverrsnittsriss av en innretning som omfatter oppfinnelsen, med en lukket ventil, og

fig. 2 viser et tverrsnittsriss av en innretning som omfatter oppfinnelsen, med en åpen ventil.

Fig. 1 viser den normale driftsmodus for innretningen. Flerfasefluid 1 strømmer inn gjennom en innløpsledning eller innløpskanal 2 og fyller delvis et kammer 3. Fluidet 1 har en tendens til å separeres etter hvert som det strømmer inn, og i kammeret 3 opptar en gassfase volumet 4 av kammeret 3 og ligger over fluidet 1.

Et perforert rør 5 er anbrakt stort sett i sentrum av kammeret 3 og er koaksialt med dette. Dette arrangement tjener til å understøtte homogenisering av flerfasefluidet. Væskefasen i bunnen av kammeret 3 strømmer inn i røret 5 gjennom de nedre perforeringer, og strømmer også ut av kammeret 3 direkte gjennom utløpsrøret 6 i hvilket det er anbrakt en innsnevring eller venturi 7. Gassfasen som ligger over væskefasen, trekkes inn i toppen av røret 5 som vist med piler 8, og også gjennom de øvre perforeringer i røret 5 på grunn av den sugevirkning som frembringes av den strømmende fluidfase, særlig på grunn av venturivirkningen i innsnevringen 7.

Et måleapparat 9 i utløpskanalen 6 måler strømningshastigheter og andeler av olje og vann i det utstrømmende fluid. Med ventilen 10 lukket, er det ingen strøm av gass eller væske, eller en eventuell kombinasjon, gjennom bypass- eller omføringsrøret 11.

Som vist på fig. 2, åpnes imidlertid ventilen 10 under visse forhold, slik at den tillater gassfase å strømme gjennom omføringsrøret 11 som vist med piler 12. Således er mindre gassfase til stede i det fluid som strømmer gjennom måleapparatet 9, og målingene av andeler av olje og vann vil ifølge sakens natur være mer nøyaktig enn hva som hittil har vært mulig.

Ved mange praktiske anvendelser kan gassfasen svare for 95% eller mer av flerfaseblandingen. Betrakt for eksempel et måleapparat med en iboende feilmargin på ± 0,5 %. Dersom vann/olje-forholdet måles til 3:1 og gassen er 96 %, betyr måleapparatets iboende unøyaktighet at oljekomponenten (som svarer for bare 1 % av den totale blanding) vil bli målt med en relativ usikkerhet på + 50 %, hvilket åpenbart er noe utilfredsstillende.

Den foreliggende oppfinnelse tillater også andelen av gass i blandingen å reduseres midlertidig og kontinuerlig mens en måling utføres, og å bli innført på nytt i det fluid som strømmer gjennom innretningen etter at målingen er uført.

Således kan for eksempel gassfasen reduseres, via omføringen, til 60 %. Dersom vann/olje-forholdet igjen måles til 3:1, er oljen denne gang 10 % av totalmengden, og med en iboende målerfeilmargin på ± 0,5 % vil oljekomponenten således bli målt med en relativ usikkerhet på 5 %.

Bedre nøyaktigheter oppnås åpenbart dersom gassen reduseres ytterligere.

Åpningstidene og åpningsvarighetene for ventilen 10 kan styres direkte eller som reaksjon på signaler fra måleapparatet 9, eller alternativt manuelt.

Måleapparatet 9 kan være en komposisjonsmåler, så som den kjente dobbeltenergi-gammamåler eller den kjente totalstrømningsmengdemåler eller bevegelsesmengdefluksmåler, så som en venturimåler.

Claims (15)

1. Fremgangsmåte for måling av de relative andeler av olje og vann i et strømmende flerfasefluid (1), karakterisert ved at fremgangsmåten omfatter å la gass-, olje- og vannfasene i flerfasefluidet (1) separere minst delvis, avlede minst noe av den utskilte gassfasen (4) fra det strømmende fluidet (1) inn i en omløpsledning (11), og måle de relative andeler av olje og vann i det ikke-avledede fluid, hvor flerfasefluidet (1) er ledet til å strømme gjennom en separasjonsmodul hvor gassfasen (4) har en tendens til å skille seg ut og samle seg over et basseng av fluidet, hvor separasjonsmodulen omfatter en tank i en homogeniseringsenhet (3) som omfatter et perforert rør (5) for å påhjelpe homogeniseringen av flerfasefluidet.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor omløpsledningen omfatter et innløp som fører fra den øvre del av tanken hvor gassen samler seg, og et utløp som er forbundet med utløpsrøret som fører fra homogeniseringsenheten (3).

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, hvor utløpet ligger nedstrøms av en måleinnretning.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1-3, hvor det i omløpsledningen (11) er en ventil (10).

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, hvor ventilen (10) manøvreres manuelt.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 4, hvor ventilen (10) manøvreres automatisk.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 6, hvor ventilen (10) manøvreres avhengig av en forprogrammert målesyklus.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 4-, hvor ventilen (10) er en strupeventil.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 4-7 avhengig av krav 2, hvor ventilen (10) er innrettet til å gi den avledede gassfase en strømningshastighet som er tilpasset det trykkfall som registreres av flerfasestrømningsmåleren beliggende i utløpsrøret fra homogeniseringsenheten (3).

10. Fremgangsmåte ifølge krav 4-9, hvor ventilen (10) holdes lukket ved normal drift.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 4, hvor ventilen (10) er fjernstyrt.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 1-11, hvor den benyttes for følerkalibrerings-operasjoner på stedet.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 1-12, hvor den benyttes for kalibrering ved to forskjellige betingelser for de samme produksjonsbetingelser.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 13, hvor de to forskjellige betingelser omfatter to forskjellige gassvolumrfaksjoner.

15. Apparatur for måling av de relative andeler av olje og vann i et strømmende flerfasefluid, karakterisert ved at den omfatter en separeringsmodul hvor gassfasen (4) har en tendens til å skille seg ut og samle seg over et basseng av fluid, hvor separeringsmodulen omfatter en tank i en homogeniseringsenhet (3) som omfatter et perforert rør (5) for å påhjelpe homogeniseringen av flerfasefluidet, en omløpsledning (11) for avledning av i det minste noe av den utskilte gassfase, og en innretning for måling av relative andeler av olje og vann i det ikke-avledede fluid.