NO20110325A1 - Detektering av gassforbindelser for nedihulls fluidanalyse - Google Patents
Detektering av gassforbindelser for nedihulls fluidanalyse Download PDFInfo
- Publication number
- NO20110325A1 NO20110325A1 NO20110325A NO20110325A NO20110325A1 NO 20110325 A1 NO20110325 A1 NO 20110325A1 NO 20110325 A NO20110325 A NO 20110325A NO 20110325 A NO20110325 A NO 20110325A NO 20110325 A1 NO20110325 A1 NO 20110325A1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- gas
- membrane
- gas separation
- separation module
- detector
- Prior art date
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title claims abstract description 36
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title abstract description 29
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 title description 13
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 99
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 56
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 48
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 9
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims description 3
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims description 3
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 claims description 3
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 2
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000011344 liquid material Substances 0.000 claims description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 claims 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 16
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 16
- 238000012360 testing method Methods 0.000 abstract description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 9
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 abstract description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 5
- 150000007529 inorganic bases Chemical class 0.000 abstract description 4
- 239000011343 solid material Substances 0.000 abstract description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 22
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 7
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 5
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- -1 perfluoro Chemical group 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 3
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 description 2
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 2
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 2
- 238000004847 absorption spectroscopy Methods 0.000 description 2
- OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate Chemical compound [Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 2
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 description 2
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000035899 viability Effects 0.000 description 2
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical class [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004566 IR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 229920000557 Nafion® Chemical class 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 1
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 1
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- JUPQTSLXMOCDHR-UHFFFAOYSA-N benzene-1,4-diol;bis(4-fluorophenyl)methanone Chemical compound OC1=CC=C(O)C=C1.C1=CC(F)=CC=C1C(=O)C1=CC=C(F)C=C1 JUPQTSLXMOCDHR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 description 1
- 150000001722 carbon compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N dialuminum;dioxosilane;oxygen(2-);hydrate Chemical compound O.[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3].O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229920006258 high performance thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000010249 in-situ analysis Methods 0.000 description 1
- 150000002484 inorganic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052976 metal sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 1
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 description 1
- 229920002492 poly(sulfone) Polymers 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B49/00—Testing the nature of borehole walls; Formation testing; Methods or apparatus for obtaining samples of soil or well fluids, specially adapted to earth drilling or wells
- E21B49/005—Testing the nature of borehole walls or the formation by using drilling mud or cutting data
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B49/00—Testing the nature of borehole walls; Formation testing; Methods or apparatus for obtaining samples of soil or well fluids, specially adapted to earth drilling or wells
- E21B49/08—Obtaining fluid samples or testing fluids, in boreholes or wells
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
Abstract
Et gasseparasjons- og deteksjonsverktøy for å utføre analyse av borehullsfluid på stedet, er beskrevet. Et separasjonssystem, slik som en membran, blir anvendt for å separere en eller flere målgasser fra borehullsfluidet. Den separerte gassen kan detekteres ved hjelp av reaksjon med et annet materiale eller ved hjelp avspektroskopi. Når spektroskopi blir anvendt, blir et testkammer definert av et hus brukt til å holde den gassen som utsettes for testen. Forskjellige teknikker kan anvendes for å beskytte gassseparasjonssystemet fra skade på grunn av trykkforskjeller. En separasjonsmembran kan f.eks. være integrert med lag som tilveiebringer styrke og stivhet. Den integrerte membranseparatoren kan innbefatte en eller flere av et vannugjennomtrengelig lag, et gass-selektivt lag, et uorganisk basislag og metallbærelag. Det gass-selektive laget kan i seg selv også funksjonere som et vannugjennomtrengelig lag. Metallbærelaget forbedrer motstandsdyktigheten mot differensialtrykk. Alternativt kan kammeret være fylt med en væske eller et fast materiale.
Description
Teknisk område
Oppfinnelsen angår generelt fluidanalyse i brønnhull og mer spesielt deteksjon in situ av gassforbindelser i et borehullsfluid.
Teknisk bakgrunn
Faseoppførsel og kjemisk sammensetning av borehullsfluider blir brukt til hjelp ved å estimere levedyktigheten til visse hydrokarbon-reservoarer. Konsentrasjonen av gassforbindelser slik som karbondioksid, hydrogensulfid og metan i borehullsfluider er f.eks. indikatorer på den økonomiske levedyktigheten til et hydrokarbonreservoar. Konsentrasjonen av forskjellige gasser kan være av interesse av forskjellige grunner. C02-korrosjon og htøS-spenningssprekking er blant de viktigste årsakene til mekanisk svikt i produksjonsutstyr. CH4er av interesse som en indikator på brennverdien for en gassbrønn. Det er derfor ønskelig å kunne utføre fluidanalyser hurtig, nøyaktig, pålitelig, og til lave kostnader.
En rekke forskjellige teknikker og utstyr er tilgjengelig for å utføre fluidanalyse i et laboratorium. Opphenting av prøver for laboratorieanalyse er imidlertid tidkrevende. Visse karakteristikker ved borehullsfluidene endres i tillegg når de bringes til overflaten, på grunn av forskjellen i omgivelsestilstander mellom et borehull og overflaten, samt andre faktorer. Fordi hydrogensulfidgass f.eks. lett danner ikke-flyktige og uløselige metallsulfider ved reaksjon med mange metaller og metalloksider, kan analyse av en fluidprøve opphentet med en metallbeholder resultere i et unøyaktig estimat av sulfidinnholdet. Dette er et teknologisk problem fordi kjente fluidanalyse-teknikker som kan brukes på overflaten, er upraktiske i et borehullsmiljø på grunn av størrelsesbegrensninger, ekstrem temperatur, ekstremt trykk, forekomst av vann og andre faktorer. Et annet teknologisk problem er isolasjon av gasser, og spesielt visse gasstyper fra borehullsfluidet.
De teknologiske problemene i forbindelse med deteksjon av gass i fluider er blitt studert på dette og andre forskningsområder. US 20040045350A1, US20030206026A1, US20020121370A1, GB2415047A, GB2363809A, GB2359631A, US6995360B2, US6939717B2, WO2005066618A1, WO2005017514A1, WO2005121779A1, US20050269499A1 og US20030134426A1 beskriver f.eks. en elektrokjemisk fremgangsmåter for H2S-deteksjon ved å bruke membranseparasjon. US20040045350A1, GB2415047A og GB2371621A beskriver detektering av gassforbindelser ved å kombinere infrarød spektrofotometri og en membran-separasjonsprosess. US20060008913A1 beskriver anvendelse av en perfluoro-basert polymer for olje/vann-separasjon i mikrofluidsystemer.
Oppsummering av oppfinnelsen
I samsvar med en utførelsesform av oppfinnelsen, innbefatter en anordning for å utføre in situ analyse av borehullsfluid et gass-separasjonssystem og et gass-deteksjonssystem. Gass-separasjonssystemet kan innbefatte en membran. Den gassen som separeres fra fluidet ved hjelp av membranen, kan detekteres ved hjelp av teknikker slik som reaksjon med et annet materiale eller spektroskopi. Når spektroskopien blir anvendt, blir et testkammer brukt til å holde den gassen som underkastes testen. Forskjellige teknikker kan anvendes for å beskytte gass-separasjonssystemet fra skade på grunn av trykkforskjeller. En separasjonsmembran kan f.eks. være integrert med lag som tilveiebringer styrke og stivhet. Den integrerte separasjonsmembranen kan innbefatte én eller flere av et vannugjennomtrengelig lag, et gass-selektivt lag, et uorganisk basislag og et metallbærelag. Det gass-selektive laget selv kan også funksjonere som et vannugjennomtrengelig lag. Metallbærelaget forbedrer resistiviteten overfor differensialtrykk. Testkammeret kan alternativt være fylt med en væske eller et fast materiale.
I samsvar med en annen utførelsesform av oppfinnelsen inneholder en fremgangsmåte for fluidanalyse nede i brønnhull: å ta en prøve av et brønnhulls-fluid; å ta en gass fra brønnhullsfluidet ved å bruke en gass-separasjonsmodul; og å avføle gassen.
Én av fordelene ved oppfinnelsen er at borehullsfluid kan analyseres in situ. Spesielt blir gass separert fra fluidet og detektert i borehullet. Tidkrevende fluid-opphenting og feil forårsaket av endringer i fluidprøver på grunn av endringer i tilstander mellom borehullet og miljøet blir følgelig i det minste gjort lettere.
Kort beskrivelse av figurene
Figur 1 illustrerer et loggeverktøy for gass-separasjon og deteksjon i et borehull. Fig. 2 illustrerer en detaljert utførelsesform av verktøyet for gass-separasjon og deteksjon. Fig. 3 illustrerer en utførelsesform av gass-separasjons- og deteksjons-verktøyet på fig. 2 som har en gass-separasjonsmembran og en spektroskopi-sensor. Fig. 4 illustrerer alternative utførelsesformer av gass-separasjons- og deteksjonsverktøyet, begge med og uten prøvetakningskammer. Fig. 5 illustrerer utførelsesformer av gass-separasjons- og deteksjons-verktøyet med forskjellige integrerte membraner. Fig. 6 illustrerer utførelsesformer av den integrerte membranen mer detaljert. Fig. 7 illustrerer en annen alternativ utførelsesform av gass-separasjons- og deteksjonsverktøyet med en integrert membran. Fig. 8 illustrerer en utførelsesform av gass-separasjons- og deteksjons-verktøyet med et fluidbuffer. Fig. 9 illustrerer en utførelsesform i fast stoff av gass-separasjons- og deteksjonsverktøyet. Fig. 10 illustrerer en alternativ utførelsesform av gass-separasjons- og deteksjonsverktøyet.
Detaljert beskrivelse
Det vises til fig. 1, hvor et kabelloggeverktøy 106 er opphengt fra en armert kabel 108, og kan ha valgfrie sentreringsorganer (ikke vist). Kabelen 108 strekker seg fra borehullet 104 over et skivehjul 110 i et boretårn 112 til en vinsj som utgjør en del av overflateutstyret, som kan innbefatte en analysatorenhet 114. Velkjent dybdemålingsutstyr (ikke vist) kan være tilveiebrakt for å måle kabelforskyvning over skivehjulet 110. Verktøyet 106 kan innbefatte et hvilket som helst av mange velkjente anordninger for å frembringe et signal som indikerer verktøyorientering. Behandlings- og grensesnittkretser i verktøyet 106 forsterker sampler og digitali-serer verktøyets informasjonssignaler for overføring og kommuniserer den til analysatorenheten 114 via kabelen 108. Elektrisk kraft og styresignaler for å koordinere driften av verktøyet 106 kan genereres av analysatorenheten 114 eller en annen anordning, og kommuniseres via kabelen 108 til de kretsene som er tilveiebrakt inne i verktøyet 106. Overflateutstyret innbefatter et prosessor-delsystem 116 (som kan innbefatte en mikroprosessor, et lager, en klokke og tidsstyringskrets, og inn/ut-funksjoner (ikke vist separat), standard periferiutstyr (ikke vist separat) og en registreringsanordning 118. Loggeverktøyet 106 er representativt for en hvilken som helst loggeanordning som kan brukes i samsvar med prinsipper som blir beskrevet her. Fagkyndige på området vil forstå, etter å ha studert denne beskrivelsen, at gass-separasjons- og deteksjonsverktøyet som blir beskrevet i detalj nedenfor, kan være implementert som et kabelverktøy, et MWD-verktøy, et LWD-verktøy eller en annen type verktøy, innbefattende, men ikke begrenset til, verktøy montert i formasjonen eller montert i kompletteringsutstyr for borehullet for å utføre pågående målinger over tid.
Det vises til fig. 2, hvor en utførelsesform av gass-separasjons- og detek-sjonsverktøyet innbefatter et separasjonssystem 200 og en deteksjonsmodul 202. Et testkammer 204 kan også være definert mellom separasjonssystemet og deteksjonsmodulen. Gass som er tilstede i et borehullsfluid i en strømnings-ledning 206, strømmer inn i kammeret via separasjonssystemet, dvs. at gassen blir separert fra fluidet i strømningsledningen. Differensialtrykk mellom strømnings-ledningen og kammeret kan lette gass-separasjon. Deteksjonsmodulen under-kaster den separerte gassen i kammeret for et testregime som resulterer i frem-bringelse av et indikatorsignal 208. Indikatorsignalet blir levert til tolknings-kretser 210 som karakteriserer gassprøven, f.eks. uttrykt ved type og konsentrasjon.
Det vises til figurene 2 og 3, hvor separasjonssystemet kan innbefatte en membran 300. Membranen har karakteristikker som hindrer gjennomgang av alle, bortsett fra én eller flere utvalgte komponenter. En utførelsesform av membranen 300 er en uorganisk, gass-selektiv, molekylær separasjonsmembran som har aluminiumoksid som sin basisstruktur, f.eks. en zeolittmembran av DDR-typen. Et nanoporøst zeolitt-materiale er dyrket på toppen av basismaterialet. Eksempler på slike membraner er beskrevet i US20050229779A1, US6953493B2 og US20040173094A1. Membranene har en poredimensjon på fra omkring 0,3 til
0,7 nm, noe som resulterer i en sterk affinitet mot spesielle gassforbindelser slik som CO2. Ytterligere forbedring av separasjons- og selektivitets-karakteristikkene til membranen kan oppnås ved å modifisere overflatestrukturen. Et vann-
ugjennomtrengelig lag, slik som en perfluor-basert polymer (f.eks. teflon AF eller varianter av denne), en polydimetylsiloksan-basert polymer, en polyimid-basert polymer, en polysulfon-basert polymer eller en polyester-basert kan f.eks. være påført for å hindre vanngjennomtrengning gjennom membranen. Andre varianter av separasjonsmembranen opererer som enten moleklære siler eller absorpsjonsfase-separasjon. Disse variantene kan dannes av uorganiske forbindelser, uorganisk sol-gel, uorganiske/organiske hybridforbindelser, et uorganisk basismateriale med en uorganisk basisforbindelse impregnert inne i grunnmassen, og et hvilket som helst organisk materiale som tilfredsstiller kravene.
Kammeret 204, er, hvis det er tilstede, definert av et stivt hus 302. Membranen 300 opptar en åpning dannet i huset 302. Huset og membranen isolerer kammeret fra fluidet i strømningsledningen bortsett fra med hensyn til forbindelser som kan trenge gjennom membranen. Som allerede nevnt, når partialtrykket til gassforbindelsene er større i strømningsledningen enn i kammeret, driver differensialtrykket gass fra strømningsledningen inn i kammeret. Når partialtrykket er større i kammeret enn i strømningsledningen, driver partialtrykket gass fra kammeret inn i strømningsledningen. På denne måten kan kammeret tømmes som forberedelse på etterfølgende tester.
Driften av detektormodulen 202 kan være basert på teknikker som innbefatter, men som ikke er begrenset til, infrarød (IR) absorpsjonsspektroskopi. En IR-absorpsjonsdetektormodul kan innbefatte en infrarør (IR) lyskilde 304, en monitor-fotodetektor (PD) 306, en IR-detektor 308 og et optisk filter 310. IR-kilden 304 er anordnet i forhold til det optiske filteret 310 og IR-detektoren 308 slik at lys fra IR-kilden som krysser kammeret 204, så krysser filteret (med mindre det er filtrert) og så når IR-detektoren. Modulen kan være avstemt til bølgelengde-området ved 4,3 mikrometer eller en annen passende bølgelengde.
Monitor-PD 306 detekterer lyskildeenergien direkte, dvs. uten først å krysse kammeret, for temperaturkalibrering. Hvis spektroskopi ved flere bølgelengder blir brukt, f.eks. for deteksjon av flere gasser eller basislinjemåling, kan flere LED-er eller LD-er være anordnet som lyskilder og en modulasjonsteknikk kan anvendes for å diskriminere mellom detektorsignaler svarende til de forskjellige bølgelengder. Spektroskopi med NIR- og MIR-bølgelengder kan videre anvendes som et alternativ. I hver av disse forskjellige utførelsesformene blir den absorberte bølgelengden brukt til å identifisere gassen, og absorpsjonskoeffisienten blir brukt til å estimere gasskonsentrasjonen.
Fig. 4 illustrerer utførelsesformer av oppfinnelsen både med og uten et testkammer. Disse utførelsesformene kan operere etter prinsippet om måling av elektromotorisk kraft generert når gassen reagerer med en detekteringsforbindelse, dvs. at gass-sensormodulen 202 innbefatter en forbindelse som reagerer med målgassen. Fordi den elektromotoriske kraften som er et resultat av reaksjonen, er proporsjonal med gasskonsentrasjonen, dvs. partialtrykket til gassen inne i systemet, kan gasskonsentrasjonen i strømningsledningen estimeres fra den målte elektromotoriske kraften. Alternativt kan disse utførelses-formene operere på bakgrunn av prinsippet om måling av resistivitetsendring når gassen reagerer med detekteringsforbindelsen. Fordi resistivitetsendringen er proporsjonal med gasskonsentrasjonen, dvs. partialtrykket til gassen inne i systemet, kan gasskonsentrasjonen i strømningsledningen estimeres fra den målte resistivitetsendringen.
Andre trekk som forbedrer operasjonen kan også benyttes. For eksempel, kan et vannabsorberende materiale 400 tilveiebringes for å absorbere vanndamp som enten kunne ha trengt gjennom membranen, eller som et biprodukt av reaksjonen av gassen med en detekteringsforbindelse. Eksempler på vannabsorberende materiale innbefatter, men er ikke begrenset til, hydroskopiske materialer (gel av silisiumoksid, kalsiumsulfat, kalsiumklorid, montmorillonittleire og molekulære siler), sulfonerte aromatiske hydrokarboner og Nafion-forbindelser. Et annet slikt trekk er et metallgitter 402 som funksjonerer som en flammefelle for å bidra til å hindre skade som kan opptre når gasskonsentrasjonen økes sterkt over et kort tidsrom. En annen slik egenskap er en O-ringpakning 404 anordnet mellom huset og strømningsledningen for å bidra til å beskytte deteksjons- og tolkningselektronikken 406. Materialer som er egnet for konstruksjon av komponenter i gass-sensoren, innbefatter Sn02dopet med kobber eller wolfram, gull-epoksy, gull, konduktive og ikke-konduktive polymerer, glass, karbonforbindelser og karbon-nanorørforbindelser for det formål å opprettholde en god elektrisk forbindelse, øke sensitiviteten og fremskaffe stabile målinger. Huset kan være laget av termoplaster med høy ytelse, PEEK, glass-PEEK, eller metall-legeringer (Ni).
Det vises til figurene 5 og 6, hvor forskjellige trekk kan anvendes for å bidra til å beskytte membranen fra skade, f.eks. på grunn av krefter forårsaket av trykk-differansen når kammeret inneholder bare gass. Et slikt trekk er en integrert, molekylær separasjonsmembran. Den integrerte membranen kan innbefatte et vannugjennomtrengelig, beskyttende lag 500, et gass-selektivt lag 502, et uorganisk basislag 504 og et metallbærelag 506. Metallbærelaget øker den mekaniske styrken til membranen ved høye trykkdifferensialer. Gass trenger gjennom det molekylære separasjonslaget og går inn i systemet via små hull i metallbæreren. I en annen utførelsesform innbefatter den integrerte, molekylære separasjonsmembranen en molekylær separasjonsmembran og/eller et lag bundet til et metallbærelag og forseglet med epoksy 508. Epoksyen kan være en høy-temperatur-resistant, ikke-konduktiv type av epoksy eller andre stoffer. Det molekylære separasjonslaget kan virke som en vann/olje-separasjonsmembran. Gass trenger gjennom det molekylære separasjonslaget og går inn i systemet via små hull i metallbæreren. I en annen utførelsesform kan den molekylære separasjonsmembranen innbefatte en molekylær separasjonsmembran og/eller et lag forbundet med et metallbærelag og forseglet med epoksy. Metallbæreren er konstruert for å romme innføring av den molekylære separasjonsmembranen. Epoksyen kan være en høytemperatur, ikke-konduktiv type epoksy eller andre polymerforbindelser. Gass trenger gjennom det molekylære separasjonslaget og går inn i systemet via små hull i metallbæreren.
Det vises til fig. 7, hvor den integrerte membranen i en alternativ utførelses-form innbefatter en molekylær separasjonsmembran eller et molekylært separa-sjonslag 700 forbundet mellom porøse metallplater 702, 704.1 tillegg til å integrere gasseparasjons- og trykkutjevningsfunksjonene i en mekanisk enhet, tilveiebringer denne utførelsesformen understøttelse for membranen både ved et differensialtrykk hvor trykket i strømningsledningen er større enn trykket i kammeret og ved et differensialtrykk hvor trykket i kammeret er større enn trykket i strømnings-ledningen.
Det vises til fig. 8, hvor en alternativ utførelsesform benytter et ukomprimerbart væskebuffer 800 for å bidra til å hindre skade på membranen på grunn av differensialtrykk. Væskebufferet kan være implementert med et flytende materiale som ikke absorberer målgassen. Fordi væskebufferet er ukomprimerbart, blir utbuling av membranen på grunn av den kraft som forårsakes av høyere trykk i strømningsledningen enn i kammeret, forhindret når kammeret er fylt med et væskebuffer. En belg kan være anordnet for å kompensere for små endringer i kompressibiliteten i kammeret på grunn av f.eks. innføring eller ustrømming av målgassen. Fig. 9 illustrerer en alternativ utførelsesform som benytter et faststoff-kammer 900. Faststoffkammeret blir dannet ved å fylle det hulrommet som defineres av huset, med et nanoporøst fast materiale. Egnede materialer innbefatter, men er ikke begrenset til, TiO^, som er transparent i NIR- og MIR-området. Målgassen som krysser membranen, kommer inn i nanorom i det faste materiale. Siden kammeret er av fast stoff, blir buling av membranen på grunn av høyere trykk i strømningsledningen enn i kammeret, hindret. Fordi kammeret er porøst, kan imidlertid gass opptas. Fig. 10 illustrerer en annen alternativ utførelsesform av gasseparasjons- og deteksjonsverktøyet. Verktøyet innbefatter et ikke H2S-ionebyttelegeme 100 med et gass-separasjonssystem 200 som kan innbefatte en membranenhet 1002. Den separerte gassen strømmer inn i et testkammer definert av legemet og membran-enheten på grunn av differensialtrykk. En optisk fiber blir brukt til å lette gass-deteksjon. Lys fra en lampekilde 1004 blir spesielt matet til en optisk fiber 1006 og blir rutet til én side av kammeret. En tilsvarende optisk fiber 1008 er rutet til den motsatte siden av kammeret og transporterer mottatt lys til en mottaker 1010. En fiberinnrettingsanordning 1012 med en mikrofluidkanal, opprettholder innretting mellom de tilsvarende fibrene 1006, 1008. Arrangementet kan benyttes for en hvilken som helst av mange forskjellige gassdeteksjonsteknikker basert på spektroskopi, innbefattende, men ikke begrenset til, infrarød (IR) absorbsjonsspektro-skopi, NIR og MIR. I hver av disse forskjellige utførelsesformene blir den absorberte bølgelengden brukt til å identifisere gassen, og absorbsjonskoeffisienten blir brukt til å estimere gasskonsentrasjonen.
Selv om oppfinnelsen er beskrevet ved hjelp av de ovenfor angitte utførelseseksemplene, vil vanlig fagkyndige på området forstå at modifikasjoner og varianter av de illustrerte utførelsesformene kan gjøres uten å avvike fra det oppfinneriske konseptet som er beskrevet her. Selv om de foretrukne utførelses-formene er beskrevet i forbindelse med forskjellige illustrerende konstruksjoner, vil dessuten en fagkyndig på området forstå at systemet kan utformes ved å bruke en rekke forskjellige spesifikke konstruksjoner. Oppfinnelsen skal følgelig ikke betrak-tes som begrenset av noe annet enn omfanget i de vedføyde patentkravene.
Claims (20)
1. Anordning for brønnhullsanalyse av fluider, omfattende: et prøvekammer for et brønnhullsfluid; en gass-separasjonsmodul for å ta en gass fra brønnhullsfluidet; og en gassdetektor for avføling av gassen.
2. Anordning ifølge krav 1, hvor prøvekammeret omfatter en detektorcelle med en åpning, og hvor gass-separasjonsmodulen er plassert i åpningen.
3. Anordning ifølge krav 1, hvor prøvekammeret videre omfatter en strøm-ningsledning, hvor gass-separasjonsmodulen er anordnet mellom strømnings-ledningen og detektorcellen.
4. Anordning ifølge krav 1, hvor gass-separasjonsmodulen omfatter en membran.
5. Anordning ifølge krav 4, hvor membranen omfatter en zeolitt av DDR-typen.
6. Anordning ifølge krav 4, hvor membranen omfatter minst ett selektivt gjennomtrengelig lag og minst ett selektivt ugjennomtrengelig lag, slik at det minst ene selektivt gjennomtrengelige laget tillater en del av brønnhullsfluidet å passere gjennom, og det minst ene selektivt ugjennomtrengelige laget hindrer en annen del av brønnhullsfluidet fra å passere gjennom det minst ene selektivt gjennomtrengelige laget.
7. Anordning ifølge krav 4, hvor gass-separasjonsmodulen videre omfatter en bærer for å holde membranen.
8. Anordning ifølge krav 7, hvor bæreren er plassert på membranen.
9. Anordning ifølge krav 1, hvor detektorcellen omfatter en trykk-kompensator.
10. Anordning ifølge krav 9, hvor trykk-kompensatoren er en belg anordnet mellom gass-separasjonsmodulen og detektorcellen.
11. Anordning ifølge krav 9, hvor trykk-kompensatoren omfatter et buffer-materiale som opptar et indre rom i detektorcellen uavhengig av gassdetektoren.
12. Anordning ifølge krav 11, hvor buffermaterialet omfatter et flytende materiale.
13. Anordning ifølge krav 11, hvor buffermaterialet omfatter et stivt materiale.
14. Anordning ifølge krav 13, hvor det stive materiale er porøst.
15. Anordning ifølge krav 13, hvor det stive materiale omfatter titandioksid.
16. Anordning ifølge krav 1, hvor gassdetektoren omfatter en infrarød lyskilde og en infrarød lystransduser.
17. Anordning ifølge krav 16, hvor gassdetektoren videre omfatter en monokro-mator anordnet mellom den infrarøde lyskilden og den infrarøde lystransduseren.
18. Anordning ifølge krav 16, hvor detektorcellen omfatter et optisk vindu slik at den infrarøde lyskilden utsender infrarødt lys til detektorcelle-kammeret gjennom det optiske vinduet.
19. Anordning ifølge krav 1, hvor gassen omfatter karbondioksid, hydrogensulfid og/eller lavhydrokarbon.
20. Fremgangsmåte for brønnhullsanalyse av fluider, omfattende: å ta en prøve av et brønnhullsfluid; å ta en gass fra brønnhullsfluidet ved å bruke en gass-separasjonsmodul;
og å avføle gassen.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US12/198,129 US20100050761A1 (en) | 2008-08-26 | 2008-08-26 | Detecting gas compounds for downhole fluid analysis |
| PCT/IB2009/006458 WO2010023517A2 (en) | 2008-08-26 | 2009-08-06 | Detecting gas compounds for downhole fluid analysis |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO20110325A1 true NO20110325A1 (no) | 2011-03-25 |
Family
ID=41360297
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO20110325A NO20110325A1 (no) | 2008-08-26 | 2011-03-02 | Detektering av gassforbindelser for nedihulls fluidanalyse |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20100050761A1 (no) |
| CA (1) | CA2735110A1 (no) |
| EG (1) | EG26504A (no) |
| GB (1) | GB2475824B (no) |
| MX (1) | MX2011002054A (no) |
| NO (1) | NO20110325A1 (no) |
| WO (1) | WO2010023517A2 (no) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8904859B2 (en) * | 2008-08-26 | 2014-12-09 | Schlumberger Technology Corporation | Detecting gas compounds for downhole fluid analysis |
| US8707759B2 (en) * | 2010-03-17 | 2014-04-29 | Carrier Corporation | Flue gas sensor with water barrier member |
| KR101303936B1 (ko) * | 2011-11-28 | 2013-09-05 | 한국과학기술연구원 | 가스 센서용 복합 분리막 구조체, 이를 포함하는 가스 센서 장치, 이를 이용한 가스 농도 측정 방법 및 장치 |
| GB2497972B (en) | 2011-12-23 | 2016-03-16 | Schlumberger Holdings | Electrochemical sensors |
| US20140001114A1 (en) * | 2012-07-02 | 2014-01-02 | Yu Hatori | Fluid Filters |
| WO2014089115A1 (en) * | 2012-12-03 | 2014-06-12 | Battelle Memorial Institute | Immersible methane sensors |
| BR112017019048A2 (pt) | 2015-03-06 | 2018-04-17 | Shell Int Research | métodos de medição de concentrações de sulfeto de hidrogênio em fluidos de reservatório |
| US10025000B2 (en) | 2016-01-21 | 2018-07-17 | Baker Hughes Incorporated | Optical sensors for downhole tools and related systems and methods |
| US10120097B2 (en) | 2016-04-05 | 2018-11-06 | Baker Hughes Incorporated | Methods and apparatus for measuring hydrogen sulfide in downhole fluids |
| US10738549B1 (en) * | 2019-09-30 | 2020-08-11 | Halliburton Energy Services, Inc. | Methods to manage water influx suitable for pulsed electrical discharge drilling |
Family Cites Families (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2344365B (en) * | 1998-12-03 | 2001-01-03 | Schlumberger Ltd | Downhole sampling tool and method |
| GB2359631B (en) * | 2000-02-26 | 2002-03-06 | Schlumberger Holdings | Hydrogen sulphide detection method and apparatus |
| US6272938B1 (en) * | 2000-04-07 | 2001-08-14 | General Electric Company | Monitoring of volatile organic compounds in groundwater with an in-situ sampling device |
| GB2362469B (en) * | 2000-05-18 | 2004-06-30 | Schlumberger Holdings | Potentiometric sensor for wellbore applications |
| GB2363809B (en) * | 2000-06-21 | 2003-04-02 | Schlumberger Holdings | Chemical sensor for wellbore applications |
| US7025138B2 (en) * | 2000-12-08 | 2006-04-11 | Schlumberger Technology Corporation | Method and apparatus for hydrogen sulfide monitoring |
| GB2377952B (en) * | 2001-07-27 | 2004-01-28 | Schlumberger Holdings | Receptacle for sampling downhole |
| CA2460059C (en) * | 2001-09-17 | 2007-11-06 | Kunio Nakayama | Method for preparing ddr type zeolite membrane, ddr type zeolite membrane, and composite ddr type zeolite membrane, and method for preparation thereof |
| US7059179B2 (en) * | 2001-09-28 | 2006-06-13 | Halliburton Energy Services, Inc. | Multi-probe pressure transient analysis for determination of horizontal permeability, anisotropy and skin in an earth formation |
| RU2315864C2 (ru) * | 2002-06-28 | 2008-01-27 | Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. | Устройство для определения наличия газа в скважине во время бурения |
| US7100689B2 (en) * | 2002-12-23 | 2006-09-05 | The Charles Stark Draper Laboratory Inc. | Sensor apparatus and method of using same |
| FR2854197B1 (fr) * | 2003-04-25 | 2005-07-22 | Geoservices | Dispositif d'analyse d'au moins un gaz contenu dans un liquide notamment un fluide de forage. |
| US6995360B2 (en) * | 2003-05-23 | 2006-02-07 | Schlumberger Technology Corporation | Method and sensor for monitoring gas in a downhole environment |
| BRPI0416210B1 (pt) * | 2003-11-21 | 2015-12-08 | Baker Hughes Inc | aparelho, método e sistema para estimar uma propriedade de um gás difundido a partir de um fluido de fundo de poço |
| US7575681B2 (en) * | 2004-07-06 | 2009-08-18 | Schlumberger Technology Corporation | Microfluidic separator |
| US7240546B2 (en) * | 2004-08-12 | 2007-07-10 | Difoggio Rocco | Method and apparatus for downhole detection of CO2 and H2S using resonators coated with CO2 and H2S sorbents |
| US7500388B2 (en) * | 2005-12-15 | 2009-03-10 | Schlumberger Technology Corporation | Method and apparatus for in-situ side-wall core sample analysis |
| US7814782B2 (en) * | 2007-08-13 | 2010-10-19 | Baker Hughes Incorporated | Downhole gas detection in drilling muds |
-
2008
- 2008-08-26 US US12/198,129 patent/US20100050761A1/en not_active Abandoned
-
2009
- 2009-08-06 CA CA2735110A patent/CA2735110A1/en not_active Abandoned
- 2009-08-06 GB GB1104992.1A patent/GB2475824B/en not_active Expired - Fee Related
- 2009-08-06 WO PCT/IB2009/006458 patent/WO2010023517A2/en not_active Ceased
- 2009-08-06 MX MX2011002054A patent/MX2011002054A/es active IP Right Grant
-
2011
- 2011-02-24 EG EG2011020308A patent/EG26504A/en active
- 2011-03-02 NO NO20110325A patent/NO20110325A1/no not_active Application Discontinuation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2010023517A2 (en) | 2010-03-04 |
| EG26504A (en) | 2013-12-26 |
| GB201104992D0 (en) | 2011-05-11 |
| GB2475824A (en) | 2011-06-01 |
| GB2475824B (en) | 2012-12-19 |
| MX2011002054A (es) | 2011-03-30 |
| WO2010023517A3 (en) | 2010-04-29 |
| US20100050761A1 (en) | 2010-03-04 |
| CA2735110A1 (en) | 2010-03-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8904859B2 (en) | Detecting gas compounds for downhole fluid analysis | |
| NO20110325A1 (no) | Detektering av gassforbindelser for nedihulls fluidanalyse | |
| US7387021B2 (en) | Method and apparatus for reservoir characterization using photoacoustic spectroscopy | |
| US7240546B2 (en) | Method and apparatus for downhole detection of CO2 and H2S using resonators coated with CO2 and H2S sorbents | |
| CA2690949C (en) | Phase separation detection in downhole fluid sampling | |
| CA2989931C (en) | Method and apparatus for a mid-infrared (mir) system for real time detection of petroleum in colloidal suspensions of sediments and drilling muds during drilling, logging, and production operations | |
| US7229593B1 (en) | Portable vapor diffusion coefficient meter | |
| EA011219B1 (ru) | Способ и устройство для анализа флюидов в скважине с определением характеристик пластовых флюидов | |
| US20090302221A1 (en) | Apparatus and method for optically determining the presence of carbon dioxide | |
| US20110036146A1 (en) | In-Situ Detection and Analysis of Methane in Coal Bed Methane Formations with Spectrometers | |
| NO338165B1 (no) | Anordning og fremgangsmåte for nedihulls analyse av hydrokarbonprøver omfattende et spektrometer med avkjølt avstembar diodelaser | |
| RU2014145531A (ru) | Оценивание резервуара и качества вскрытия в нетрадиционных (сланцевых газовых) скважинах без каротажа или отбора керна | |
| NO340293B1 (no) | Fremgangsmåte og apparatur for å detektere gass som transporteres av borefluider. | |
| CA2490784A1 (en) | In-situ detection and analysis of coal bed methane formations | |
| NO339448B1 (no) | En fremgangsmåte og apparat til et nedihulls-spektrometer basert på innstillbare optiske filtre | |
| CA2853811A1 (en) | Determining formation fluid composition | |
| RU2427710C2 (ru) | Способ обнаружения колебаний давления в пласте и система для его осуществления, способ анализа колебаний давления флюида внутри пласта | |
| EA011565B1 (ru) | ОПТИЧЕСКИЙ ДАТЧИК pH | |
| CN105547359B (zh) | 一种土层响应监测系统 | |
| CN107436328A (zh) | 变压器绝缘油在线色谱分析仪的校准方法 | |
| CN201857959U (zh) | 紫外反射光谱油气在线检测录井装置 | |
| US20240280018A1 (en) | Optical Detection of ION Water Chemistry In Oil And Water | |
| NO335176B1 (no) | Anordning og framgangsmåte for brønntesting | |
| US10844712B2 (en) | Devices and methods for measuring analyte concentration | |
| Dria et al. | Membrane-Based Gas Sensing for Robust Pay Identification |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FC2A | Withdrawal, rejection or dismissal of laid open patent application |