NO178807B - Fremgangsmåte og apparatur ved isokinetisk fluidprövetaking - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører fremgangsmåter og apparatur til behandling og analyse av fluidprøver fra isokinétisk prøvetaking, for derved å bestemme optimal til-førsel av olje/gass/kondensat til en separator.

Optimal tilførsel av olje/gass/kondensat, såkalt føde, til en separator, oppnås like før enkelte kondensatdråper (i stør-relsesorden 2 mikron, selvom de kan være såvel større som mindre enn dette) følger med i den fraseparerte gasstrøm.

Ifølge den foreliggende oppfinnelse tilsiktes generelt å komme frem til en parameter som er bestemmende for oppnåelse av optimal tilførsel av føde til en separator.

I NO patentsøknad nr. 930049 er det vist og beskrevet en fremgangsmåte og en apparatur til viderebehandling og mid-lertidig lagring av fluidprøver tatt isokinétisk fra et tofasefluid som under høyt trykk strømmer i en rørledning nedstrøms en tank eller en separator.

Denne kjente fremgangsmåte går i store trekk ut på å la prøvefluidet strømme fritt under utnyttelse av dets isokinetiske hastighet (første trykk) inn i en beholder, hvori det opprettholdes et andre trykk som er lavere enn fluidets første trykk, idet man deretter ved forsert fluidstrømning tilfører ytterligere fluid til nevnte beholder, nemlig inntil nevnte første fluidtrykk i det vesentlige er opprettet, og hvor man i beholderen arbeider med en temperatur som i det vesentlige svarer til fluidets opprinnelige temperatur i for eksempel separatoren henholdsvis i en avløpsrørledning koplet til separatoren, nedstrøms denne.

Hensikten med denne kjente fremgangsmåte og apparatur er i hovedsak å skaffe tilveie isokinetiske fluidprøver, det vil si fluidprøver med opprinnelig trykk og temperatur for senere analyse.

Fluidprøvene kan med fordel tas ved hjelp av et prøvetakings-apparat innrettet for isokinétisk prøvetaking av den art som er vist og beskrevet i NO utlegningsskrift nr. 173 468, og som omfatter en sonde med to 180° innbyrdes vinkelforskjøvne måleblender. Med en slik sonde innført i fluidstrømmen i for eksempel et rør som fører fra en separator, er det mulig å ta to fluidprøver samtidig, nemlig én i motstrøm ved hjelp av den ene måleblende og én i medstrøm med den annen måleblende.

Motstrømsprøven kan være et relativt fuktig gassformig fluid

i form av en gasstrøm inneholdende medrevne kondensatdråper (væske), mens medstrømsprøven vanligvis er et relativt tørt gassformig fluid.

Fremgangsmåten og apparaturen ifølge den foreliggende oppfinnelse muliggjør blant annet at man via databehandlingsutstyr kan overvåke om forholdsvis mye eller lite kondensat i dråpe-eller partikkelform følger med gassen ut av separatoren.

En motstrømsprøve blir ifølge oppfinnelsen ledet igjennom en beholder på i og for seg kjent måte. Det nye ved fremgangsmåten består bl.a. i å bringe medrevne kondensatdråper til å fordampe, fortrinnsvis ved oppvarming av beholder og/eller tilførselsrørledning til denne, idet beholderen, tilførsels-og avløpsrør isoleres i en slik grad at fluidprøven kommer frem til en tetthetsmåler med kondensatdråper i fordampet form.

I stedet for å varme opp motstrømsprøvefluidet i beholderen, kan man ifølge en alternativ fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen avkjøle samme, i den hensikt å utkondensere eventuelt medrevne væskedråper, for deretter å måle tettheten i væskefasen. Væsken tas derved ut ved en avstengningsventil som er anordnet på en rørledning som er koplet til beholderens bunnavløp. Tettheten i avtappet væske øker med ut-kondensert væskemengde. Væsken kan pumpes ut av beholderen ved hjelp av en pumpe. Tetthetsmålinger - eller gasskromato-grafi/infrarød fotospektroskopi (IR) - kan eventuelt foretas i begge de nevnte tetthetsmålere (tetthetsmåler for gass med fordampet væske og tetthetsmåler for kondensert væske).

Ved oppvarming foreslås en oppvarmingstemperatur på fortrinnsvis 50°C eller mer over separatortemperaturen.

Ved avkjøling foreslås en temperatur på for eksempel 20°C under separatortemperaturen.

Beholderen omsluttes av en kappe og varmes-opp for eksempel elektrisk, induktivt, ved mikrobølger eller ved vann til minimum 50°C over separatortemperatur.

Den resulterende gass/damp-blanding strømmer ut i et isolert og eventuelt oppvarmet rør i toppen av beholderen. Dersom ikke all væske fordamper, kan gjenværende væske tas ut i bunnen av beholderen på i og for seg kjent måte.

På grunn av de medrevne kondensatdråpers overgang fra væske til damp/gass øker den resulterende gass/ damp-blandings tetthet henholdsvis kondensert væskes tetthet, som i henhold til oppfinnelsen måles og brukes som parameter for bestem-melse av separatorens til enhver tid optimale virkningsgrad. Tetthetsmåleren viser om det kommer mye eller lite kondensatdråper inn i sondens motstrømsmåleblende nedstrøms separatorens gassutløp. Dersom det i motstrømsgassprøven finnes mye kondensatdråper, øker som sagt tettheten, og dette vil kunne leses av mot en kurve på en dataskjerm.

På basis av denne målte tetthetsverdi, som sammenlignes med en referanseverdi, kan fluidets hastighet gjennom separatoren reguleres slik at man sikrer optimal fødetilførsel per tidsenhet og derved optimal virkningsgrad/effektivitet til enhver tid.

Tetthetsmåleren/-målerne kan hensiktsmessig være koplet til datamaskin.

Fluidprøven tas med samme hastighet som fluidet i røret nedstrøms separatorens gassutløp, det vil si isokinétisk.

Etter tetthetsmåleren kan det hensiktsmessig være anordnet en mengdemåler og deretter en avstengningsventil, for å regulere isokinétisk hastighet.

Ytterligere formål, fordeler og trekk ved fremgangsmåtene og apparaturen ifølge oppfinnelsen vil fremgå av etterfølgende redegjørelse med henvisning til medfølgende stort sett skje-matiske tegning som i en enkelt figur viser et eksempel på en utførelsesform av en apparatur ifølge oppfinnelse, sett i sideriss/aksialsnitt.

Det henvises til tegningsfiguren, hvor henvisningstallet 1 betegner en separator for et to- eller flerfasefluid inneholdende for eksempel olje, vann og gass, hvor gassandelen kan inneholde medrevne dråper/mikrodråper/partikler av kondensat. Denne fluidblanding kommer inn i separatoren 1 via et tilførselsrør 2. Separatoren 1 er forsynt med et bunn-utløpsrør 3 for væske og et topputløpsrør 4 for gass med eventuelt medrevet kondensat i dråpe- eller partikkelform.

Gassutløpsrøret 4 og væskeutløpsrøret 3 befinner seg således nedstrøms separatoren 1.

Som nevnt innledningsvis, er det et ønske å kunne tilføre separatoren 1 mest mulig føde i den hensikt å kunne utnytte separatorens kapasitet/fyllingsgrad maksimalt til enhver tid. Optimal tilførsel per tidsenhet, svarende til 100% effek-tivitet, er definert som oppnådd like før enkelte kondensatdråper rives med i gasstrømmen.

Ved hjelp av den viste apparatur, henholdsvis ved å gå frem på en måte som muliggjøres av samme, er det mulig å overvåke om forholdsvis mye eller lite væske følger med gassen ut av separatoren. Ut fra motsvarende måleresultater er det deretter mulig å regulere fluidets hastighet gjennom separatoren inntil optimal tilførsel av føde er oppnådd.

Henvisningstallet 5 betegner et apparat innrettet til isokinétisk prøvetaking og er vist og beskrevet i NO utlegningsskrift 173 468. Apparatet har en sonde 5a som er stukket inn i et hull i gassutløpsrøret 4. I praksis vil det ved nevnte hull være anordnet en rørstuss med tetningsanordning.

Sonden 5a har en motstrømsmåieblende 5a'og en medstrømsmåle-blende 5a", henført til strømninsretningen A i gassutløps-røret 4 •

Motstrømsfluidprøven og medstrømsfluidprøven som tas samtidig ved hjelp av måleblenden 5a<1> henholdsvis måleblenden 5a", ledes separat via individuelle rør inne i apparatet 5 til hver sin rørledning 6 henholdsvis 7.

Rørledningen 6 for motstrømsprøven som vanligvis inneholder medrevne kondensatdråper i gasstrømmen, er ifølge oppfinnelsen fortrinnsvis oppvarmet/avkjølt og isolert, slik at temperaturen i denne ved oppvarming holdes på en temperatur som er fortrinnsvis 50°C eller mer høyere enn fluidets temperatur i separatoren 1 henholdsvis i gassutløpsrøret 4, idet temperaturen ved avkjøling holdes på 10-20°C under fluidets temperatur i separator/gassutløpsrør.

Motstrømsprøven bestående av gass med medrevne kondensatdråper føres via rørledningen 6 inn i midtsonen i en beholder 8, som omgis av en kappe 9 og eventuelt en mellomliggende isolasjon 10. Beholderen 8 har et nedad avsmalnende bunn-parti 8a med et avløpsrør 11 for eventuell væske som måtte samle seg i beholderens bunnområde. Avløps- røret 11 kan være forsynt med en avstengningsventil 12,hvorfra væsken eventuelt kan føres videre for ytterligere analyse.

Beholderen 8 oppvarmes eller avkjøles, for eksempel elektrisk, induktivt, ved mikrobølger eller ved vann til minimum 50°C over fluidtemperatur i separator 1 eller utløpsrør 4, henholdsvis 10-20°C under nevnte fluidtemperatur.

Hensikten med oppvarmingen av tilførselsrørledningen 6 og beholderen 8 er å bringe i gasstrømmen medrevne kondensatdråper til å fordampe, idet den resulterende gass/ dampblanding tas ut i toppen av beholderen 8 gjennom et avløpsrør 13 for gass/dampblandingen. Med mindre dette av-løpsrør 13 er meget kort frem til en første tetthetsmåler 14, bør det varmes opp og/eller isoleres. I enkelte tilfelle kan det være tilstrekkelig å varme opp kun selve beholderen 8.

På grunn av medrevne kondensat-/væskedråpers og/eller -partiklers overgang til damp øker tettheten i gassen i rørledning 6, beholder 8 og avløpsrør 13. Når slik gass/dampblanding kommer frem til tetthetsmåleren 14, vil denne angi en tetthetsverdi som er større enn ideell tetthetsverdi med hensyn på maksimal strømningshastighet gjennom separatoren 1, svarende til optimal utnyttelse/virkningsgrad av denne.

Ved avkjøling av beholderen 8 vil medrevne væskedråper bringes til å utkondenseres. Den resulterende væske tas ut ved avstengningsventilen 12, idet dens tetthet måles i en tetthetsmåler 23. Henvisningstallet 24 betegner en pumpe for utpumping av væsken fra beholderen 8. Tettheten øker i takt med kondensert væskemengde. Eventuelt kan tetthetsmålinger gjennomføres i såvel tetthetsmåler 23 som tetthetsmåler 14. Målinger kan alternativt utføres med gasskromatografi/infra-rød fotospektroskopi (IR).

Isoleringen/oppvarmingen av avløpsrøret 13 for gass/damp-blandingen fra beholderen 8 hindrer dampandelen fra å kondensere før tetthetsmålingen er foretatt. Tetthetsmåleren 14 kan være koplet til en datamaskin (ikke vist) hvor gass/damp-blandingens tetthet ved enhver undersøkelse kan leses av mot en referansekurve.

Tetthetsmåleren 14 er etterkoplet en mengdemåler 15, som igjen er etterkoplet en avstengningsventil 16. Ved hjelp av mengdemåleren 15 kan man regulere fluidets strømningshastig-het gjennom utstyret slik at fluidprøven blir isokinétisk.

Ved hjelp av sondens 5 medstrømsmåleblendes 5a" store hull

kan det tas en fluidprøve ved lav hastighet for ikke å få med væske. Denne medstrømsprøve skal ved tetthetsmåling inneholde kun gass, det vil si som om separatoren 1 var 100% effektiv. Eventuelt medrevne væskedråper bringes til å kondensere/

fjernes i en spiral 17 og en mellom denne og en andre tetthetsmåler 18 anordnet dråpeutskiller 19, som er tilordnet en avstengningsventil 20. Som tetthetsmåleren 14, kan tetthetsmåleren 18 være tilordnet en mengdemåler 21 med avstengningsventil 22.

Medstrømsfluidprøven ledes inn i apparatet under samme trykk og temperatur som i separatorens gassutløpsrør 4. Tetthetsmåleren (14 eller 18) kan om ønskelig være den samme.

Kurven for medstrømsfluidets tetthet vil i hovedsak være en rett linje parallell med X-aksen i et rettvinklet koordinatsystem, mens motstrømsfluidtetthetenes kurve vil stige ved tiltagende tetthet og synke ved avtagende tetthet. Økt fluid-strømningshastighet i separatoren vil innenfor et ikke-ideelt hastighetsområde svare til økt andel medrevne væskedråper og økt tetthet i den resulterende gass/dampblanding målt av tetthetsmåleren 14. Forholdet mellom disse to kurver vil gi informasjon om virkningsgraden, idet skjæringspunkter mellom kurvene tegnet inn i et felles koordinatsystem vil angi idealtetthetsverdier for motstrømsfluidprøven med meddrevne .væskedråper. Etter at tetthetsmålingen er foretatt under isokinetiske forhold, gjenstår det bare å regulere fluidets strømningshastighet gjennom separatoren under fluidprøve-taking inntil ideell eller tilnærmet ideell tetthetsverdi foreligger.

Claims (8)

1. Fremgangsmåte til behandling og analyse av fluidprøver fra isokinétisk prøvetaking av gassfasen, for på basis av analysen å optimalisere strømningshastigheten gjennom en separator (l) for et flerfasefluid, hvor gassandelen kan inneholde medrevne væskedråper, karakterisert ved at en prøve av den fraseparerte gassandel med eventuelt medrevne væskedråper underkastes en temperatur/trykk-behandling som bringer nevnte væskedråper til å fordampe, og at den resulterende gass/dampblanding underkastes en tetthetsmåling - eller gasskromatografi/infrarød fotospektroskopi (IR) - for etterfølgende analyse.

2. Fremgangsmåte til behandling og analyse av fluidprøver fra isokinétisk prøvetaking av gassfasen, for på basis av analysen å optimalisere strømningshastigheten gjennom en separator (l) for et flerfasefluid, hvor gassandelen kan inneholde medrevne væskedråper, karakterisert ved at en prøve av den fraseparerte gassandel med eventuelt medrevne væskedråper underkastes en temperatur/trykk-behandling som bringer nevnte væskedråper til å utkondensere og bunnfelles, og at den resulterende væskefase underkastes en tetthetsmå1ing- eller gasskromatografi/infrarød fotospektroskopi (IR) - for etterfølgende analyse.

3. Apparat til gjennomføring av fremgangsmåten som angitt i krav l eller 2, omfattende en anordning (5) innrettet til å kunne ta fortrinnsvis isokinetiske fluidprøver fra gassformig fluid som strømmer i et utløpsrør (4) nedstrøms separatoren (1), og hvor anordningen (5) via en første rørledning (6) er forbundet med det indre av en beholder (8) hvori en tatt fluidprøve kan slippes inn, karakterisert ved at nevnte beholder (8) er oppvarmbar/avkjølbar, for derved å bringe i gassandelen medrevne væskedråper til å fordampe/utkondensere, og at beholderen (8) via en avløps-ledning (13/11) er koplet til en tetthetsmåler (14/23) eller en gasskromatograf eller et fotospektroskop.

4. Apparat som angitt i krav 3, karakterisert ved at beholderen (8) er innrettet til å kunne varmes opp/kjøles av, for eksempel elektrisk, induktivt eller ved mikrobølger til en temperatur som ligger minimum 50°C over fluidets temperatur i separatoren henholdsvis i gassutløps-røret (4) fra denne, henholdsvis til en temperatur som ligger for eksempel 10-20°C under fluidets nevnte temperatur i separator/gassutløpsrør.

5. Apparat som angitt i krav 3 eller 4, karakterisert ved at nevnte første rørledning (6) til beholderen (8) er oppvarmbar/avkjølbar, for eksempel til 50°C over fluidets temperatur i separatoren (1) henholdsvis i gassut-løpsrøret (4) fra denne, henholdsvis til 10-20°C under fluidets nevnte temperatur i separator/gassutløpsrør.

6. Apparat som angitt i ett eller flere av krav 3-5, karakterisert ved at beholderens (8) avløpsrør (13) er isolert og/eller oppvarmbart/avkjølbart.

7. Apparat som angitt i ett eller flere av kravene 3-6, karakterisert ved at nevnte tetthetsmåler (14) er etterkoplet en mengdemåler (15) og eventuelt er koplet til en datamaskin.

8. Apparat som angitt i ett eller flere av kravene 2-6, hvor det i gassutløpsrøret (4), som er anordnet nedstrøms separatoren (1) tas to fluidprøver, én i motstrøm - mot-strømsfluidprøven - og én i medstrøm - medstrømsfluidprøven, karakterisert ved at det for hver fluidprøve er anordnet minst en tetthetsmåler (14/23 eller 14/23, 18) som kan være etterkoplet en mengdemåler (15, 21), og at det for medstrømsfluidprøven er anordnet væskefraskillende organ (17, 19), forkoplet tetthetsmåleren (18).