VANNKUTTMÅLING BENDIK LØVSETH LARSEN SAMMENDRAG Strømningspotensialet generert ved strømning av vann og vann/olje-blandinger er målt og vurdert. Formålet med prosjektet var å undersøke om det er mulig å relatere strømningspotensialet til endringer i vannkutt og endringer i rate. Ei lukket strømningssløyfe ble bygd bestående av en tank, ei sentrifugalpumpe, en in-line mikser, måleseksjon, to elektroder, et rotameter og en mikser for å blande vann og olje. Det genererte potensialet ble målt med et voltmeter med høy indre motstand. To typer forsøk ble gjennomført. På kobberrør ble det påvist drift og resultatene ble ikke som forventet. Tilsats av olje ble derfor ikke utført. På plastrør ble resultatene svært gode. Potensialet steg betydelig ved tilsats av olje (Exxsol D-60) og det steg også med økende rate. Denne rapporten beskriver kort teorien som ligger til grunn for forsøkene. En kort presentasjon av dagens metoder for vannkuttmåling er også inkludert. INNLEDNING I petroleumsindustrien er det viktig å kunne måle olje-, gass- og vannmengden i brønnstrømmen. Dette har stor betydning for å kunne holde øye med og forutsi produksjonen av olje og gass. Det er viktig å vite når det er behov for overhaling av brønnen og om det er økonomisk å holde produksjonen i gang. Til nå har det vært vanlig å måle olje-, gass- og vannraten ved separator. Med jevne mellomrom blir brønnstømmen kjørt til testseparator der ratene blir målt. På store produksjonsplattformer med mange brønner blir det vanskelig å måle strømmen fra hver enkelt brønn. Det er her behovet for gass- og vannkuttmålere er størst. Vannkuttmålere som er tilgjengelige på markedet i dag baserer seg på kapasitansmålinger. Dielektrisitetskonstanten for blandingen måles. Når man kjenner de respektive fasers dielektrisitetskonstanter kan ratene bestemmes. Prinsippet blir brukt i dag, men det viser seg at disse ikke fungerer tilstrekkelig ved høye gass- og vannfraksjoner. Dette prosjektet tar for seg en vannkuttmåler. Prinsippet som prosjektet bygger på er et strømningspotensial (streaming potential). Petroleumsprodukter vil bli elektrisk ladet når de blir satt i bevegelse i forhold til et annet materiale. Dette materialet kan være fast stoff, gass eller væske. I dette prosjektet skal det gjøres målinger på en vann-olje blanding for å korrelere strømningspotensialet til vannfraksjon og rate. Dette er etter en ny metode foreslått av professor Jon S. Gudmundsson og består i å måle et potensialet. Ei strømningssløyfe er bygd og potensialet måles mellom to elektroder som er integrert i røret blandingen strømmer gjennom. Prosjektet er eksperimentelt, men det er også undersøkt hva som er tilgjengelig på markedet i dag når det gjelder vannkuttmåling. KONKLUSJON For strømning gjennom kobberrør var resultatene ikke tilfredsstillende. Resultatene viste drift selv med et høyere trykkfall. Her hadde det vært ønskelig med en strupeventil mellom elektrodene for å oppnå et høsyere trykkfall, men dette ble ikke gjennomført. Det ble besluttet å bytte ut kobberrøret med et plastrør. For strømning gjennom plastrø ser en klart at potensialet stiger med økende rate. Forsøksresultatene viser at det er en sammenheng mellom potensialet og trykkfallet mellom elektrodene og at det er en sammenheng mellom potensialet og vannkuttet. Ved høye vannkutt er potensialet lavere enn for lave vannkutt. Ved å måle potensialet kan man finne vannkuttet hvis man kjenner raten. Denne raten kan bestemmes ut fra andre metoder som ikke er gjennomgått her. REFERANSELISTE Dybing, Bjørn: "Fra snekke til offshore", Teknisk Ukeblad, nr 10 13 mars 1997 Fluenta, verdensveven Fluenta: Water in oil monitor, 300/300F Data sheet (udatert) Hunter, R.J.: "Zeta Potential in Colloid Science", Academic Press, 1981 Klausen, Trond S. : "Vannkuttmåling", Prosjekt ved NTNU, Trondheim, 1996 Klinkerberg, A., van der Minne, J. L.: "Electrostatics in the Petroleum Industry", Elsevier Publishing Company, London, 1958 Leggett, R. B. med flere: "Multiphase Flowmeter Measures Three-Phase Flow at High Gas Volume Fractions", JPT, april 1997 Marrelli J. D. med flere: "Continous Determination of Oil Pipeline Watercut, Salinity, and API Gravity Regardless of Gas Fraction: The Microwave Watercut Monitor", SPE 22401, 1992 Multi-Fluid International AS, verdensveven