NL8720172A - Geautomatiseerde relatieve gas-vloeistofpermeameter. - Google Patents

Description

8 7 2 0 17 2, \ H.O. 34929 1 *

Geautomatiseerde relatieve gas-vloeistofpermeameter.

Achtergrond van de uitvinding

Terrein van de uitvinding:

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een stelsel en werk-5 wijze voor het automatisch bepalen van de relatieve gas-vloeistofpermeabiliteit van met vloeistof verzadigde kernmonsters.

I Discussie van de achtergrond van de uitvinding: • Een belangrijke overweging bij het evalueren van reservoireigen- 10 schappen van olievelden heeft betrekking op de vaststelling van de relatieve gas-vloeistofpermeabiliteit van kernmonsters uit dergelijke reservoirs. De bepaling van deze permeabiliteitscijfers is belangrijk in die olievelden die produceren via gastopexpansie, zwaartekrachtdraina-ge, oplossingsgas, of geïnjecteerde gasactuatie.

15 Jones en Roszelle beschrijven in "Graphical Technics for Determining Relative Permeability From Displacement Experiments", mei 1978,

Journal of Petroleum Technology, diverse grafische technieken voor en snel en toch nauwkeurig vaststellen van de relatieve gas/vloeistofpermeabiliteit. Een discussie van de apparatuur benodigd voor het produce-20 ren van de ruwe gegevens is conventioneel en is bijvoorbeeld beschreven in "Lefebvre Du Prey, E."Mesure Des Permeabilities Relative Par La Methode De Wel ge", september-oktober, 1973; Revue De L'Institut Francais Du Petrole, pagina's 695-715 en in Owens en anderen "An Evaluation of a Gas Drive Method For Determining Relative Permeability Relation-25 ships", Petroleum Transactions (ΑΙΜΕ), Volume 207, 1956, pagina's 275-280. In het artikel van Owens herkent de auteur dat het een primair doel is in olieproductie-researchlaboratoria een eenvoudige en goedkope maar toch betrouwbare benadering te creeren voor het meten van de gasolie stromingskarakteristieken van rotsmonsters uit een reservoir. Het 30 artikel klassificeert experimentele methoden in de drie klassificaties van blijvende toestand, stationaire vloeistofmethode en de niet blijvende toestandsmethode.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op de niet blijvende toestandsmethode waarin een gas zoals helium wordt geïnjecteerd in het 35 kernmonster waardoor een verplaatsing wordt veroorzaakt van de vloeistof in het kernmonster daarbij resulterend in een stelsel met een continu wijzigende gemiddelde verzadiging en verzadigingsgradient. De niet blijvende toestandsmethode wordt door Owens ook wel aangeduid met de ,8720172 > 2 "gasuitdrijfmethode". Owens beschrijft een apparaat en een procedure voor het uitvoeren van relatieve permeabiliteitsmetingen met gasuitdrijving. Owens beschrijft een middel voor het scheiden en meten van de geproduceeerde olie- en gasvolumes waarbij de olie wordt opgevangen in 5 een olieburet en het gas wordt opgevangen in een gasburet.

De door Owens en anderen beschreven benadering voor het meten van de relatieve gas-vloei stofpermeabil iteit onder de gasuitdrijfmethode is een langdurig proces dat continu om bewaking vraagt. De geproduceerde vloeistof wordt in handbediening afgelezen van een buret zoals beschre-10 ven is in het artikel van Owens en van een reeks van verzamel flessen.

OVERZICHT VAN DE UITVINDING

Een probleem bij het meten van de "relatieve gas-vloeistofpermea-15 biliteit" is derhalve het verschaffen van een stelsel en een werkwijze die het mogelijk maken automatisch data te verzamelen zonder toezicht van een operateur. De onderhavige uitvinding biedt een oplossing voor het bovenstaande probleem door een geautomatiseerd stelsel te verschaffen voor het momentaan meten van de productiehoeveelheden van gas en 20 vloeistof, geproduceerd uit een kernmonster.

De onderhavige uitvinding omvat een apparaat voor het verzamelen van de geproduceerde fluidums waarbij het gewicht van de geproduceerde vloeistof wordt bewaakt door een gevoelige elektronische belastingcel. Volumes en snelheden worden automatisch berekend uit de vloei stofdicht-25 heid. Het geproduceerde gas wordt automatisch geleid naar gesloten verzamel tanks via een automatisch schakelende klep. De druk in de tanks wordt constant bewaakt en de gasstroomsnelheid wordt berekend uit de drukveranderingssnelheid uitgaande van de ideale gaswet. Omdat de onderhavige uitvinding in hoofdzaak geautomatiseerd is wordt de tijd, die 30 betrokken is bij het meten van een bepaald kernmonster verminderd. Eerdere methoden vergden twee tot zes uur van continue bewaking om een meting te voltooien. De onderhavige werkwijze vergt vijf tot tien minuten tussenkomst van een operateur, terwijl de gehele bepaling 20 minuten tot twee uur vergt. Meer complete dataverzamelingen worden verkregen in 35 een kortere tijdsduur als gevolg van de toegenomen gevoeligheid van het geproduceerde fluidummeetstelsel.

KORTE BESCHRIJVING VAN DE TEKENING

40 FIGUUR 1 is een blokschema waarin de diverse componenten van het ,8720172 3 A, geautomatiseerde permeameterstelsel volgens de uitvinding zijn geïllustreerd; FIGUUR 2 is een blokschema dat de diverse componenten van de geautomatiseerde permeameter 50 van de onderhavige uitvinding als getoond 5 in figuur 1 toont; FIGUUR 3 is een doorsnede-aanzicht van de inlaatklep 70 die wordt aangetroffen in de geautomatiseerde permeameter 50 volgens figuur 1; FIGUUR 4 is een gedeeltelijk doorsnede-aanzicht van de inlaatklep 70 van figuur 3 in de gesloten positie; 10 FIGUUR 5 is een gedeeltelijk doorsnede-aanzicht van de inlaatklep 70 van figuur 3 in de open positie; FIGUUR 6 is een doorsnede-aanzicht van de bel astingcelsamenstelling 90 aanwezig in de geautomatiseerde permeameter 50 van figuur 1; FIGUUR 7 is een perspectief aanzicht van het belastingcelsamen-15 stellingsmechanisme 90 getoond in figuur 6; FIGUUR 8 is een planair zij-aanzicht van de verzamelbuis 30 aanwezig in de belastingcelsamenstelling 90, getoond in figuur 6; FIGUUR 9 is een perspectief aanzicht van de verzamelbuispen 800 die bevestigd is aan de in figuur 8 getoonde verzamelbuis 230; 20 FIGUUR 10 is een perspectief aanzicht, gedeeltelijk opengewerkt, van de steunbuis 620 aanwezig in de belastingcel 90, getoond in figuur 6; FIGUUR 11 is een perspectief aanzicht, gedeeltelijk opengesneden, van de belastingcelkom 680 aanwezig in de in figuur 6 getoonde belas-25 tingeel samenstelling 90; FIGUUR 12 is een perspectief aanzicht van het elektronicapakket 650 volgens de onderhavige uitvinding; FIGUUR 13 is een gedeeltelijk doorsnede-aanzicht van de samenwerking tussen de verzamelbuis 230 en de belastingcel 240 van de onderha-30 vige uitvinding; FIGUUR 14 is een perspectief aanzicht van de kernhouderuitgang 610 als getoond in figuur 6; FIGUUR 15 is een planair onderaanzicht van de Hassler kernhouder 80 als getoond in figuur 2 en 15a is een doorsnede-aanzicht volgens de 35 lijn 15a-15a in figuur 15; FIGUUR 16 is een doorsnede-aanzicht van het gasverzamel stelsel 110 als getoond in figuur 2; FIGUUR 17 is een planair onderaanzicht van het regulatorbovendeel 1700 van het gasverzamelstelsel 110 van figuur 16; 40 FIGUUR 18 is een planair vooraanzicht van het regulatorbovendeel . 8 79 Λ' 4 1700 getoond in figuur 16; FIGUUR 19 is een planair zij-aanzicht van het regulatorbovendeel 1200 getoond in figuur 17; FIGUUR 20 is een planair bovenaanzicht van het regulatorbodemdeel 5 2000 van het gasverzamelstelsel 110 van figuur 16; FIGUUR 21 is een doorsnede-aanzicht van het regulatorbodemdeel 2000 getoond in figuur 20; FIGUUR 22 is een planair zij-aanzicht van het regulatorbodemdeel 2000 getoond in figuur 20; 10 FIGUUR 23 toont in een gedeeltelijk doorsneden aanzicht de werking van de membraanregelaar 250 volgens de onderhavige uitvinding in de gesloten positie; FIGUUR 24 toont de werking van de membraanregelaar 250 volgens de onderhavige uitvinding in de geopende positie; 15 FIGUUR 26 is een perspectief aanzicht van de klepplug 2500 volgens de onderhavige uitvinding; FIGUUR 26 is een perspectief aanzicht van de spoel 2600 volgens de onderhavige uitvinding; FIGUUR 27 is een illustratie, gedeeltelijk in doorsnede, waarin de wer-20 king is getoond van de automatisch schakelende klep 260 als getoond in figuur 2;

De FIGUREN 28 tot en met 31 zijn stroomschema's ter verklaring van de werking van de onderhavige uitvinding; en

De FIGUREN 32 en 33 zijn grafische illustraties van de uitgangsge-25 gevens van de computer 60 volgens de onderhavige uitvinding.

ALGEMENE BESCHRIJVING

Het stelselblokschema van de relatieve gas-vl oei stofpermeameter 10 30 volgens de onderhavige uitvinding omvat zoals getoond in figuur 1 een stikstofbron 20, een heliumbron 30, een vacuumzuiger 40, een geautomatiseerde permeameter 50, en een computer 60. De stikstofbron 20 verschaft een onder druk staande hoeveelheid stikstof via de leidingen 22 aan de permeameter 50. Bij voorkeur bedraagt de druk van de stikstof-35 bron 20 200 tot 300 psig. De heliumbron 30 levert een hoeveelheid helium onder druk aan de permeameter 50 via de leidingen 32. In de voorkeursuitvoeringsvorm staat de heliumbron 30 onder een druk van 150 psig. Tenslotte levert de vacuumzuiger 40 een selectief vacuum via de leiding 42 aan de permeameter 50. De computer 60 zorgt voor data-acqui-40 sitie, besturings- en weergeeffuncties voor de permeameter 50 en is 78720172 i 5 » daarmee verbonden over de leidingen 62. In de voorkeursuitvoeringsvorm kan de computer 60 een conventionele personal computer zijn zoals bijvoorbeeld een IBM XT, verkrijgbaar bij IBM Corp., P.0. Bos 1328-W, Boca Raton, Florida 33432.

5 Binnen de permeameter 50 zijn een aatal elementen die in hun algemeenheid zijn getoond in figuur 1 waaronder een hydraulische vijzel 120, een inlaatklep 70, een kernhouder 80, een belastingcel 90, een elevator 100, en een gasverzamelstelsel 110. De belastingcelsamenstelling 90 is via de leidingen 92 verbonden met het gasverzamelstelsel 10 110.

Tijdens bedrijf wordt een in figuur 1 niet getoonde monsterkern vastgehouden binnen de kernhouder 80. De monsterkern is volledig verzadigd met vloeistof zoals een decaan, Isopar-L of een andere minerale olie, of met een waterige zouthoudende pekel. In de verzadigde toestand 15 is ze gereed voor de permeabiliteitstest. De kernhouder 80 is een conventionele kernhouder van het Hassler-type, zoals conmercieel verkrijgbaar is bij Temco Inc., P.0. Box 51297, Tulsa, 0K 74151. Tijdens de kerninstallatie levert de vacuumzuiger 40 een vacuum via de leidingen 42 aan de kernhouder 80 om het inbrengen van het kernmonster mogelijk 20 te maken. Daarna wordt een radiale spanning op de kern uitgeoefend door middel van stikstofdruk die inwerkt op een met olie gevulde drukinten-siveerinrichting, verbonden met de kernhouder. De hydraulische vijzel 120 oefent de benodigde axiale druk uit op het kernmonster voor de test. Kenmerkende drukken van 2000 psi worden bereikt. Helium wordt 25 vanaf de bron 30 via de leidingen 32 toegevoerd aan de inlaatklep 70 voor injectie in het kernmonster. De belastingcelsamenstelling 90 wordt tegen de onderzijde van de kernhouder 80 gehouden door de elevator 100.

Terwijl helium wordt geleverd via de inlaatklep 70 door het kernmonster en de kernhouder 80 wordt vloeistof, gegenereerd uit het kernmonster, 30 verzameld in de belastingcelsamenstel ling 90. Het gewicht van de vloeistof wordt automatisch bepaald door de computer 60 en het eveneens geproduceerde heliumgas wordt verzameld in het gasverzamelstelsel 110 via de leidingen 92. De druk van het verzamelde gas wordt eveneens automatisch gemeten door de computer 60.

35 Tijdens algemeen bedrijf bewaakt het stelsel volgens de onderhavige uitvinding automatisch het volume van het door het kernmonster geproduceerde heliumgas alsmede het gewicht van de verplaatste vloeistof.

Uit deze informatie kan de permeabiliteit van het kernmonster worden vastgesteld.

40 In figuur 2 is het blokschema gegeven van de permeameter 50. In . 872 0172 6 dit schema zijn de hydraulische vijzel 120 en de elevator 100 volledig geactiveerd. Het kernmonster 200 staat onder druk en is gereed voor de test. Zoals getoond is in figuur 2 is het kernmonster 200 gemonteerd in de conventionele Hassler kernhouder 80 en wordt op zijn plaats gehou-5 den door druk die wordt toegevoerd vanaf de stikstofbron 20 over de leidingen 22 en via een met minerale olie gevulde drukintensiveereenheid. De conventionele (niet getoonde) drukintensiveereenheid is commercieel verkrijgbaar bij High Pressure Equipment Co., Inc., 1222 Linden Avenue, Erie, PA 16505. De hydraulische vijzel is verbonden met de 10 kernhouder 80 door middel van verbindingsbouten 202. Daartussen is de inlaatklep 70 geplaatst die een pneumatisch bediende zuigerstang bevat. De inlaatklep 70 wordt geactiveerd door het afblazen van het stikstof-gas, hetgeen plaats vindt in de leiding 22a. Bij afblazen van het stik-stofgas in de leiding 22a wordt door de klep 70 snel de toevoer van he-15 lium geactiveerd in de leiding 32 via de drukregelaar 34 en door de leiding 36 naar de inlaatklep 70. Tussen de leidingen 36 en 92 is een druktransducent 38 aangebracht op de leiding 39, aangeduid met Pj. De druktransducent 38 is in staat de verschil druk Pd te meten die nog later zal worden besproken. Bij het afblazen van de stikstofdruk in lei -20 ding 22b wordt dus de inlaatklep 70 geactiveerd om heliumgas vanaf de leiding 32 toe te voeren in de kernhouder 80 aan het kernmonster 200.

De stikstofdruk in de leiding 22a wordt bestuurd door een met de hand op 150 psig voorinstel bare drukregelaar 35. Een tweede drukregelaar 37 geleidt stikstof vanaf de bron 20 via leiding 22b naar de drukintensi-25 veereenheid die de afdichting van de huls in de kernhouder activeert.

De heliumdruk in de leiding 36 bedraagt kenmerkend 100 psi. Wanneer de driewegklep 41 wordt geactiveerd tot afblazen door de klep met de hand te verdraaien daalt de stikstofdruk in de leiding 22c tot 0 psig. De driewegklep is een conventioneel type verkrijgbaar bij Whitey Co., 318 30 Bishop Road, Highland Heights, OK 44143.

Het onder druk staande helium, dat door het kernmonster 20 stroomt, verplaatst de daarin aanwezige vloeistof en zorgt ervoor dat dit uitstroomt zoals grafisch is geïllustreerd door de druppels 210 in figuur 2. Ook het heliumgas stroomt naar buiten zoals aangegeven is met 35 de pijlen 220. De vloeistof 210 wordt verzameld in de buis 230 die een pen 232 bevat welke rust op een hefboom 234 die verbonden is met een belastingcel 240. De belastingcel 240 is op zijn beurt via de leiding 62a gekoppeld met de computer 60 die het gewicht van de verplaatste vloeistof in de buis 230 continu bewaakt. Het heliumgas 220 wordt via 40 de leiding 92 toegevoerd aan het gasverzamelstelsel 110. De leiding 92 .8720172 5 7 « staat in fluidumverbinding met een expansieregelaar 250 die via de leiding 252 verbonden is met een drukregel aar 254 welke over de leiding 22 gekoppeld is met de stikstofbron. De drukregel aar 254 levert een referentiehoeveelheid stikstof aan de expansieregelaar 250 zodanig, dat in-5 dien de druk in de leiding 92 een vooraf bepaalde waarde overschrijdt, de expansieregelaar 250 wordt geactiveerd om het helium in de leiding 92 via de leiding 256 toe te voeren aan een automatisch schakelende klep 260. De automatisch schakelende klep wordt via de leiding 62b gestuurd door de computer 60. Het door de leiding 256 geleverde helium 10 wordt ofwel in de tank 72 dan wel in de tank 280 gevoerd resp. via de leidingen 262 en 264.

De computer bewaakt de druktenducenten via de leiding 62d en P2 via de leiding 62e, tezamen met de belastingcel 240 via de leiding 62a. De automatisch schakelende klep 260 wordt via de leiding 62b geac-15 tiveerd indien PI 95% van zijn volle schaalwaarde bereikt (kenmerkend 10 psig).

De druk in de leiding 256 wordt bewaakt door een druktransducent 258 die de met PI aangegeven heliumdruk vaststelt. De waarde van de druk in de transducent 258 wordt via de leiding 62c geleverd aan de 20 computer. Gebaseerd op het feit dat deze druk een vooraf bepaalde waarde zoals 9,5 psig bereikt, activeert de computer 60 de automatisch omschakelende klep 260 teneinde het heliumgas aan de andere tank toe te voeren. Als een tank is gevuld dan wordt de andere tank afgeblazen naar de atmosfeer via het afblaaskanaal 266. Op deze wijze wordt een nauw-25 keurige hoeveelheid heliumgas verzameld, bepaald en vervolgens afgeblazen.

Zoals kan worden gestaafd worden momentane waarden van de in de buis 230 verzamelde vloeistof bepaald en toegevoerd aan de computer 60 tezamen met momentane drukken heersend in de tanks 270 en 280. Verder 30 zijn het verzamelen van vloeistof en gas binnen het kader van de onderhavige uitvinding geautomatiseerd en aanzienlijk vereenvoudigd ten opzichte van uit de stand der techniek bekende benaderingen.

Resumerend is de algemene werking van de uitvinding getoond in de figuren 1 en 2. Een kernmonster is op conventionele wijze verzadigd met 35 vloeistof en aanwezig in een conventionele Hassler kernhouder 80. In de kernhouder 80 wordt een vacuum getrokken om het inbrengen van het monster moge!ijk te maken. Druk wordt uitgeoefend door de hydraulische vijzel 120 en door een drukintensiveereenheid op de huls van de kernhouder. Het kernmonster 200 is derhalve op conventionele wijze gereed 40 voor de permeabiliteitstest. Het heliumgas stroomt door de drukregelaar .8720172 8 34 vanuit de heliumtank 30 door de inlaatklep 70 die bestaat uit een pneumatisch bediend stelsel. De inlaatklep 70 wordt geactiveerd onder besturing van de stikstofbron 20 via de leiding 22. Dit maakt het mogelijk dat heliumgas door de monsterkern 200 stroomt en vloeistof 210 5 verplaatst. In overeenstemming met de onderhavige uitvinding druppelt de vloeistof 210 in een verzamelbuis 230 die op zijn beurt rust op de uitstekende bedieningsarm van een belastingcel 240. De computer 60 van de onderhavige uitvinding registreert direct het gwicht van de verplaatste vloeistof in de buis 230. Op soortgelijke wijze wordt het he-10 liumgas 220, dat wordt geproduceerd door het kernmonster 200, afgegeven rond de buis 230 en in een gasverzamelstelsel 110. Het geproduceerde heliumgas wordt selectief afgeleverd in een van de twee tanks 270 of 280 en de momentane druk in elke tank wordt bewaakt. Als een bepaalde tank is gevuld dan wordt een automatisch schakelende klep 260 geacti-15 veerd teneinde de gevulde tank af te blazen en de overblijvende tank te vullen. Omdat de tankdruk via de druksensor 258 wordt bewaakt berekent de computer 60 het volume van het gas in het stelsel op elk willekeurig gegeven moment. De elevator 100 doet de belastingcelsamenstel ling 90 onder het kernmonster en de kernhouder 80 selectief stijgen en dalen.

20 Binnen het kader van de onderhavige uitvinding wordt derhalve door het bewaken van de verschil druk over de kern (Pj), de stroomafwaartse druk (P2), het vloei stofgewicht van de belastingcel 240, en de druk van het opgezamelde gas (Ρχ) in de tijd door de computer 60 alle data verkregen die noodzakelijk is om de relatieve gas-vloeistofpermeabili-25 teitskrommen te verkrijgen. Door deze metingen kunnen de volumes van vloeistof en gas op elk willekeurig tijdstip bekend worden door toepassing van de vloeistofdichtheid en de wet van Boyle. De veranderings-snelheid van deze waarden levert de momentane stroomsnelheden op van de olie en gas. Gebruikmakend van deze snel heidswaarden (en door correctie 30 van de volumetrische gasstroomsnelheid naar een gemiddelde druk in de kern), de verschildruk en de afmetingen van het monster kunnen de relatieve permeabiliteitskrommen worden verkregen door toepassing van een numeriek berekeningsschema gebaseerd op de grafische techniek van Jones en Roszelle (al genoemd).

35

GEDETAILLEERDE BESCHRIJVING

In het volgende zullen details worden gegeven van de inlaatklep 70, de belastingcelsamenstel 1ing 90 en het gasopzamel stelsel 110.

40 Inlaatklep 70 - In de figuren 3-5 zijn details getoond van de in- .8720172 9 * laatklep 70 van de onderhavige uitvinding. De inlaatklep 70 van de onderhavige uitvinding heeft, zoals getoond is in figuur 3, een bovenstuk 300, een romp 310 en een zuiger 320. Met het bovenstuk 300 is de hydraulische vijzel 120 verbonden die commercieel verkrijgbaar is bij-5 voorbeeld bij FABCO, Gainsville, Florida 32601. De vijzel 120 heeft een hydraulische zuiger 122 die ingeschroefd is in het bovenstuk 300 op het punt 124. De stikstofleiding 122 is ook aangesloten op het bovenstuk 300 en staat in fluidumcommunicatie met een gevormde poort 302. Het bovenstuk 300 is rond van vorm en heeft een inwendige gevormde holte 304 10 die cilindrisch van vorm is. De poort 302 communiceert met het bovenvlak 306 van de gevormde holte 304. Het bovenstuk 300 heeft tenslotte een tweede gevormde poort 308 die een fluidumverbinding realiseert tussen het onderste deel van de kamer 304 en de atmosfeer. Het bovenuiteinde van de romp 310 is ingeschroefd in het bovenstuk 300.

15 Het bovenuiteinde 312 van de romp 310 heeft een vergrote diameter gelijk aan de diameter van het bovenstuk 300. In het bovenuiteinde 312 is een cilindervorm!ge holte 314 gevormd met een kleinere diameter dan de cilindrische holte 304. Onder het onderuiteinde van de holte 314 is een gevormde poort 316 aanwezig die in fluidumverbinding staat met de 20 helium!eiding 36 door middel van een schroefdraadkoppeling met het bovenuiteinde 312 van het lichaam 310. De bovenste gevormde holte 314 eindigt aan zijn onderzijde in een tweede gevormde langgerekte cilindrische holte 318 van kleinere diameter dan de gevormde holte 314. De holte 318 verloopt neerwaarts in de richting van de onderzijde van de 25 romp 310 in een gebied met een inwaarts gerichte tapse vorm 301. Het gebied van de tapse vorm 301 eindigt dan in een benedenwaarts gerichte poort 303 naar de buitenzijde van de romp 310.

Zoals in figuur 3 is getoond is de zuiger 320 aangebracht in de holten 304, 314 en 318. De zuiger 320 heeft een stang 322 die aan zijn 30 bovenuiteinde een eerste kop 324 en bovenop de kop 324 een tweede kop 326 bezit. De diameter van de zuigerkop 326 is iets kleiner dan de diameter van de cilindrische holte 304. De diameter van de zuigerkop 324 is enigszins kleiner dan de diameter van de gevormde cilindrische holte 314. De diameter van de stang 322 is veel kleiner dan de diameter van 35 de holte 318. Aan het onderuiteinde van de stang 322 is een inwaarts konisch taps toelopend gebied 328 gevormd dat eindigt in een neerwaarts gerichte cilindrische plug 329. Rond de bovenste kop 326 bevindt zich een eerste 0-ring 330. Rond de tweede zuigerkop 324 bevindt zich een tweede 0-ring 340 en rond het konisch taps toeloepende gebied 328 be-40 vindt zich een derde 0-ring 350.

.8720172 % 10

Het onderuiteinde van de romp 310 is door inschuiven in contact gebracht met de Hassler kernhouder 80. De 0-ringen 360 en 370 zorgen voor een fluidumafdichting tussen het bovenstuk 380 van de Hassler kernhouderromp 80 en de romp 310. Een reeks van twee bouten 202 houdt 5 de gehele samenstelling stevig bij elkaar tussen de hydraulische vijzel 120 en de Hassler kernhouder 80.

Zoals getoond is in de figuren 4-5 functioneert de inlaatklep 70 volgens de onderhavige uitvinding voor het snel injecteren van helium-gas in het bovenoppervlak van het kernmonster 200. Dit gebeurt als 10 volgt. In figuur 4 is de stikstofddruk P|\j groter dan de heliumdruk Pne. Dit zorgt ervoor dat de zuiger 320 neerwaarts beweegt in de richting van de pijl 400 teneinde de poort 303 met de plug 329 af te dichten. De 0-ring 350 zorgt voor een goede fluidumafdichting. Bij het verminderen van de stikstofdruk tot een waarde lager dan de heliumdruk, 15 zoals getoond is in figuur 5, zorgt de heliumdruk ervoor dat de zuiger 320 opwaarts beweegt in de richting van de pijl 500 teneinde de poort 303 te openen en, zoals getoond is met de pijlen 510, helium te laten stromen door het bovenoppervlak van het kernmonster 200. De zuiger 320 beweegt snel en opent het heliumdoorstroomkanaal in een periode van en-20 kele milliseconden.

Terugverwijzend naar figuur 3 levert de poort 308 een atmosferische druk aan het gebied rond de zuiger 324 tussen de 0-ringen 330 en 340 teneinde een vrije beweging van de zuiger 320 toe te laten. De 0-ringen 330 en 340 zorgen voor fluidumafdichtingen zodat stikstof en 25 heliumgas niet bij de atmosfeer kan ontsnappen.

Alhoewel het bovenstaande een voorkeursuitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding voor de inlaatklep 70 vertegenwoordigt wordt er met nadruk op gewezen dat andere configuraties voor deze klep ofwel mechanisch, zoals getoond, ofwel elektrisch binnen het kader van de on-30 derhavige uitvinding kunnen worden gebruikt.

Bel asti ngcelsamenstel 1i ngmechani sme 90 - In figuur 6 staat het belast! ngcelsamenstellingsmechanisme 90 in contact met de Hassler kernhouder 80 aan het bovenuiteinde ervan en met de elevator 100 aan zijn onderuiteinde.

35 Het belastingcelsamenstellingsmechanisme 90 omvat een fluidumuit-gangsbuis 600, een verzamel buis 230, en een kernhouderuitgang 610 die in contact staat rnet de Hassler kernhouder. Binnen in de uitgang 610 bevindt zich de verzamel buis 230 en de buisondersteuning 620. Met het onderuiteinde van de kernhouderuitgang 610 is de bel astingcelkom 680 40 verbonden. De belastingcelkom 680 is verbonden met de heliumuitgangs- •8720172 11 leiding 92 die, zoals getoond is in figuur 2, verbonden is met de mem-braanregelaar 250 en die een, niet getoonde, uitgang verschaft voor de draden 62a die leiden naar de computer, zoals getoond is in figuur 2.

De belastingcel 240 is gepositioneerd in het midden van de belasting-5 cel kom 680 en onder de onderzijde van de verzamel buis 230. Aan een zijde bevindt zich in een gevormde cilindrische holte 640 het elektronica-pakket 650 voor de belastingcel 240.

Tijdens bedrijf wordt heliumgas, dat toegevoegd wordt via de kern 200 en door de fluidumuitgangsbuis 600, toegevoerd in de richting van 10 de pijlen 660 rond de buitenste omtrek van de verzamelbuis 230 in een neerwaartse richting zoals getoond door de pijlen 662 en in een gevormde holte 670 zoals getoond is met de pijl 664. Vanaf de belastingcelsamenstel lingsmechanisme 90 wordt het dan toegevoerd aan de leidingen 92.

15 In de in figuur 6 getoonde configuratie houdt de elevator 100 het belastingcelsamenstellingsmechanisme opwaarts in contact met de Hassler kernhouder 80, zodat het stelsel de vloeistoffen en het geproduceerde heliumgas kan verzamelen. Als het gas wordt geproduceerd dan zal het fluïdum 210 worden verplaatst en in de verzamelbuis 230 druppelen. De 20 verzamelbuis 230 rust op de belastingcel 240 en zijn gewicht wordt direct en automatisch waargenomen gedurende de testperiode door de computer 60 via de leidingen 62a. Bij voltooiing van de test wordt de elevator 10 omlaag verplaatst en de belastingcelkom 680 met inbegrip van de buisondersteuning 620 en de verzamelbuis 210 worden verwijderd uit de 25 kernhouderuitgang 610.

Dit is duidelijker getoond in figuur 7 waar de elevator 10 zich in de neergelaten positie bevindt en waarbij de belastingcelkom 680, die via schroefdraad op het punt 622 daarmee is verbonden, ook is neergelaten. De heliumleiding 92 is flexibel en is, zoals getoond is in figuur 30 7, ook omlaag verplaatst. De buisondersteuning 620 bevindt zich met perspassing in de belastingcelkom 680 en is ook neerwaarts verplaatst.

In de omlaag verplaatste positie kan de verzamelbuis 230 worden verwijderd uit de buisondersteuning 620 en van de verzamelde vloeistof worden gereinigd. De draden 62a, die de comnunicatie met de computer 60 ver-35 zorgen, zijn in figuur 7 ook getoond.

De details van de verzamelbuis 230 zijn getoond in de figuren 8 en 9 en omvatten een polypropyleenbuis 230 met een pen 800 die door het bodemdeel daarvan is gestoken. De pen 800 is getoond in figuur 9 en bezit een ankeruiteinde 810 en een pen dragend einde 820. Een kraag 830 40 is aangebracht ongeveer rond het middengedeelte van de pen. De pen 800 .8720172 \ 12 wordt in het bodemuiteinde van de polypropyleenbuis gedreven totdat de kraag 830 steunt tegen de bodem van de buis 230. De tappen 820 staat in contact met de belastingcel 240 zoals in het navolgende zal worden verklaard. Lekkage van de opgezamelde vloeistof uit de buis 230 wordt 5 voorkomen door een epoxyhars hechtmiddel waarmee de pen 800 aan de basis van de buis is gehecht.

In figuur 10 zijn de details van de buisondersteuning 620 geïllustreerd. De buisondersteuning 620 is in hoofdzaak cilindrisch gevormd met een uitwendige lip 1000 gevormd rond zijn omtrek. De lip 1000 heeft 10 een taps verlopend gebied 1010 dat eindigt in een horizontale kraag 1020. Onder de lip 1000, eveneens op de buitenomtrek nabij de bodem van de ondersteuning 620 bevindt zich een groef 1030 voor een 0-ring. In het midden van de ondersteuning 620 bevindt zich een ringvormig gebied 1040 waar doorheen de buis 230 verloopt. Aan het bovenuiteinde van de 15 ondersteuning 620 is een inwaarts gericht taps verlopend gebied 1050 dat nauwer wordt tot het in hoofdzaak gelijk is aan de buitendiameter van de verzamelbuis 230. Dit gebied verschaft de centrering voor de buis 230 wanneer deze op zijn plaats is gemonteerd. Rond het ringvormige gebied 1040 zijn een aantal cilindrische doorgangen 1060 gevormd die 20 een doorgang verschaffen voor het heliumgas zoals getoond is met de pijlen 662 in figuur 6.

De details van de belastingcelkom 680 zijn getoond in figuur 11.

De kom 680 heeft een cilindrische bodembasis 1100 die aan zijn bovenuiteinde eindigt in een cirkel vormige rand 1110. Een tweede cilindrisch 25 gebied 1120 verloopt opwaarts vanaf de rand 1110 en verloopt dan taps door het gebied 1130 naar het cilindrische gebied dat voorzien is van een groef 1140 voor een 0-ring. Een cilindrische holte 1150 is gevormd in het midden bovendeel van de belastingcelkom 680. Zoals al eerder is besproken is de doorgang 670 aangebracht in het inwendige bodemopper-30 vlak 1152 van de holte 1150 en deze bevindt zich uit het midden naar de zijkant toe. De leiding 92 is in dit aanzicht niet getoond. Tegenover de gevormde doorgang 670 bevindt zich de gevormde holte 640 met een eerste gebied 1160 van grotere diameter en een tweede verder neerwaarts gericht gebied 1162 van aanzienlijk kleinere diameter. Het gebied 1160 35 is ontworpen om het elektronische pakket 650 voor de belastingcelsamenstel ling 240 te bevatten. De draden vanaf de elektronische verpakking 650 worden neerwaarts aangebracht in de holte 1162 en verlopen vervolgens door de doorgang 1170 tot buiten de belastingcelkom 680. In het midden van het ondervlak 1152 van de holte 1150 bevindt zich een ovaal 40 gevormde verdieping 1180 waarvan een uiteinde zich bevindt in het mid- .8720172 13 den van de holte 1150 en waarvan het tweede uiteinde gericht is naar een zijkant van de holte 1150. De verdieping 1180 is bestemd voor het positioneren en centreren van de belastingcel 650.

De details van het elektronische pakket 650 zijn getoond in figuur 5 12. Het elektronische pakket omvat een drager 1200 en de behuizing 1210 voor de elektronica. De elektronicabehuizing 1210 bevindt zich binnen in een gevormd ringvormig gebied 1220 van de drager 120 en heeft een elektrische verbinding 62a aan een uiteinde en een elektrische verbinding 1202 aan het tegenover liggende uiteinde voor verbinding met de 10 belastingcel 240. De behuizing 1210 staat met perspassing in contact met het ringvormige gebied 1220 waaraan het met epoxyhars is gehecht.

De drager 1200 is een gevormd cilindrisch deel met een kanaal 1240 voor een 0-ring aan een uiteinde en een lip 1250 aan het tegenover liggende uiteinde. De lip 1250 maakt het mogelijk het elektronicapakket 650 uit 15 de holte 640 te trekken waarin het tijdens bedrijf is ingeperst.

In figuur 13 zijn details van de geleidingskom 1300 getoond. De geleidingskom 1300 is ingeperst in de bodem van de steunbuis 620 zodat, wanneer de buis 230 zich op zijn plaats bevindt, de lagerpen 830 uitsteekt door de bodem van de geleidingskom 1300 en stuit tegen de uit-20 stekende strip 1310 van de belastingcel 240, die bestaat uit een conventionele halfgeleiderdrukopnemer. De geleidingskom 1300 heeft een cirkelvorm en past in een cirkel vormige holte 1040 van de steunbuis 620. De geleidingskom 1300 heeft geïnverteerde konisch gevormde zijkanten 1330 die zodanig gevormd zijn dat ze corresponderen met het bodem-25 uiteinde van de buis 230. In het midden van de geleidingskom 1300 is een ringvormige holte 1340 waardoor de pen 830 kan bewegen.

Binnen het kader van de onderhavige uitvinding wordt de onderzijde van de buis 230 geleid door de randen van de konisch gevormde zijkanten 1330 zodanig dat de pen komt te rusten in een opening 1331 in het uit-30 einde van de uitstekende strip 1310 van de belastingcel 630. Als de buis zich vult met vloeistof 210, dan wordt de strip 1310 in neerwaartse richting bewogen en wordt de vloeistof 210 direct door de belastingcel 30 gewogen.

De belastingcel 240, die een voorkeurstraject heeft van 0-10 gram, 35 is normaal verkrijgbaar bij Kulite Semiconductor Products, Ine., 1039 Hoyt Avenue, Ridgefield, NJ 07657, model nr. BG-10.

Het is belangrijk om op dit moment op te merken dat de verzamel-buis 230 gemakkelijk uit de belastingcelinrichting 90 kan worden verwijderd indien de elevator 100 zich in de neerwaartse positie bevindt.

40 De specifieke uitvoering om dit te bereiken is getoond in de figuren . 872 01 72 14 7-13 en vertegenwoordigt een voorkeursbenadering binnen het kader van de onderhavige uitvinding voor het realiseren van deze benaderingswijze. Er wordt echter met nadruk op gewezen dat de uitvinding niet daartoe is beperkt en ook andere structurele benaderingswijzen kunnen wor-5 den gebruikt voor het selectief verwijderen van de verzamelbuis 230 uit de kernhouder 80 en uit de belastingcelkom 680.

Als bovendien de elevator 100 zich in de belaste positie bevindt als getoond in figuur 6, dan maakt de structuur van de onderhavige uitvinding het mogelijk de vloeistof te verzamelen gescheiden van het ver-10 zamelen van het heliumgas en het maakt een accurate meting van de verzamelde vloeistof mogelijk op een directe en automatische basis. Er wordt opnieuw met nadruk op gewezen dat de uitvoeringsvorm, getoond in de figuren 6-13, de voorkeursuitvoeringsvorm vertegenwoordigt en dat andere structurele ontwerpen kunnen worden gebruikt om hetzelfde ge-15 wenste effect te bereiken.

In figuur 14 is een perspectief aanzicht getoond van de kernhou-deruitgangveer 610. Aan het bovenuiteinde van de uitgangseenheid 610 is de vloeistofuitgangsbuis 600 vastgelast. De vloeistofuitgangsbuis 600 wordt gevormd door een aan de bovenzijde cirkel vormige schijf 1400 met 20 een aantal daain gevormde groeven 1410 voor het bespoedigen van de stroming van vloeistof en heliumgas vanaf het bodemoppervlak van de kern 200. Het bovenoppervlak 1420 van de schijf 1400 rust tegen het bo-demuiteinde van het kernmonster 200. Een gevormde doorgang 1430 maakt het mogelijk dat heliumgas en vloeistof neerwaarts stromen door de buis 25 1440. Zoals in figuur 6 is getoond is de plaats van het uitgangsuitein-de van de buis 1440 gericht in de verzamelbuis en dit is waar de scheiding van heliumgas 660 van de vloeistof 210 plaats vindt. Op het oppervlak 1450 van de uitgangseenheid 610 zijn twee tegenover elkaar geplaatste flenzen 1460 aanwezig. Deze flenzen 1460 maken contact met 30 aangepaste flenzen 1500 op de Hassler kernhouder 80 teneinde daarmee een vergrendeling te vormen. In de bovenste van de twee flenzen 1460 zijn uitsparingen 1470 uitgesneden die passen over blokken 1510 getoond in het planaire onderaanzicht van de conventionele Hassler kernhouder 80 getoond in de figuren 15 en 15a. In figuur 15 heeft de kernhouder 80 35 de bodemflenzen 1500 zodanig, dat wanneer de flenzen 1460 van de uitgangseenheid 610 over de blokken 1510 zijn geschoven en vervolgens worden verdraaid in de richting van de pijl 1520 de uitgangseenheid 610 vast in contact staat met de Hassler houder 80. Op deze wijze kan de uitgangseenheid 610 gemakkelijk van de Hassler kernhouder 80 worden 40 verwijderd.

. 872 0 1 72 15

Gasverzamelstelsel 110 - De details van het gasverzamel stelsel 110 zijn getoond in figuur 16. De stikstofleiding 252 die afkomstig is van de drukregel aar 254 komt, zoals in figuur 2 is getoond, de membraanre-gelaar 250 binnen via een gevormde van schroefdraad voorziene poort 5 1600. De stikstof wordt vanaf de leiding 22 via een met de hand vooringestelde drukregel aar 254 geleverd zodanig dat een stikstofdruk van ongeveer 100 psig wordt geleverd aan een samenstel van twee elektrisch bediende solenoidekleppen 1602. De solenoidekleppen 1602 zijn conventioneel zoals de kleppen die beschikbaar zijn bij Skinner Valve Div., 10 Honeywell, Inc., New Britain, Connecticut. De solenoidekleppen 1602 leveren het stikstofgas vanaf de leiding 22 ofwel in de leiding 1604 dan wel 1606 onder besturing van de computer via de leiding 62b. De leiding 1604 verleent toegang tot de automatisch schakelende klep 260 via een gevormde, van schroefdraad voorziene poort 1608. De leiding 1606 geeft 15 toegang tot de tegenover liggende zijde van de automatisch schakelende klep 260 via een gevormde van schroefdraad voorziene poort 1610. De solenoidekleppen 1602 staan onder elektrische besturing via de leiding 62b die leidt naar de computer. Een geschikte signaal op de leiding 62b zorgt ervoor dat de stikstofdruk heerst ofwel in de leiding 1604 dan 20 wel in de leiding 1606 teneinde de automatisch schakelende klep 260 te activeren op een wijze die in het navolgende nog zal worden beschreven.

De stikstofdruk in de leiding 252 levert ook een referentiedruk voor de membraanregelaar 250. Als de heliumdruk in de membraanregelaar 25 250 hoger is dan de stikstofreferentiedruk, dan wordt de membraanrege-laar 250 geactiveerd en verschaft een doorgang voor het heliumgas ofwel in de tank 270 dan wel in de tank 280 afhankelijk van de positie van de automatisch schakelende klep 260. Als het helium in de ene tank stroomt, zoals bijvoorbeeld de tank 270, dan wordt de andere tank, zo-30 als de tank 280, afgeblazen naar de atmosfeer. De details van het gas-verzamelstelsel 110, getoond in de figuren 2 en 16, zullen nu worden besproken.

De bovenzijde van de membraanregelaar 250 is gedetailleerd weergegeven in de figuren 17 tot en met 19. De bovenzijde is bij voorkeur be-35 werkt uit aluminiummateriaal en is voorzien van een aantal geboorde boutgaten 1702. Slechts een van de geboorde gaten 1702 is in figuur 18 getoond en in figuur 19 zijn er terwille van de duidelijkheid geen getoond. Ook zijn twee cilindrische holten 1710 en 1720 aangebracht. De holte 1710 heeft een kleinere diameter dan de holte 1720. Deze maken 40 deel uit van de regelaarruimten 1620 en 1240, getoond in figuur 16. Een . 872 0 1 72 16 vloeistofdoorgang 1730 verbindt de twee holten 1710 en 1720. De van schroefdraad voorziene inlaatpoort 1600 voor de stikstof!ei ding 252 is ook gevormd om te communiceren met de holte 1710. Zoals getoond is in de figuren 17 tot en met 19 bevindt de vloeistofdoorgang 1730 zich on-5 geveer in het midden van de bovenzijde van de regelaar 1700 en bestaat uit een leiding met de daaraan gevormde stikstofinlaatpoort 1600.

Een ondiepe holte 1740 is gevormd in het ondervlak 1750 van het bovendeel 1700 van de regelaar. Deze ondiepe holte 1740 is cirkel vormig en er overheen is een dun membraan 1760 aangebracht dat op geschikte 10 wijze rust op een 0-afdichtring op het punt 1772 in het ondervlak 1750. Een kleine poort 1770 is geboord vanaf het onderoppervlak 1750 in het midden van het regulatorbovendeel 1700 opwaarts tot in de vloeistofdoorgang 1730. Zoals getoond is in de figuren 17 tot en met 19 levert de door de inlaatpoort 1600 en de holten 1710 en 1720 inkomende stik-15 stof een druk in de vloeistofdoorgang 1730 en levert een vooraf bepaalde hoeveelheid druk door de poort 1770 in de holte 1740 onder het diafragma 1760 waardoor het diafragma zich neerwaarts uitstrekt tegen het bovenoppervlak van de regulatorbodem 2000.

Het van schroefdraad voorziene gedeelte 1780 dat in verbinding 20 staat met een opening 1790 is bestemd voor koppeling met een veerbelas-te drukontlastklep die in figuur 2 niet getoond is van een type, beschikbaar bij NUPRO Company, 4800 E. 345e straat, Willoughby OH 44094. Deze ontlastklep, die aansluit op de druktransducentpoort 258 in de regel aarbodem 2000, doet dienst voor het beschermen van de druktransdu-25 cent (Pj) 258 tegen beschadiging in het geval de automatisch schakelende klep faalt.

De regelaarbodem 2000 is getoond in de figuren 20 tot en met 22. Het regelaarbodemdeel 2000 heeft dezelfde vorm als het regelaarboven-deel en heeft corresponderend gevormde boutgaten 2002 die alleen in fi-30 guur 20 zijn getoond. Er wordt met nadruk op gewezen dat conventionele bouten verlopen door de gevormde holten 2002 en 1702 teneinde het rege-laarbovendeel 1700 en het regelaarbodemdeel 2000 stevig vast te houden op de gasverzameltanks 270 en 280. Het regelaarbodemdeel 2000 heeft ook gevormde cilindrische holten 2010 en 2020 die samenwerken met cilindri-35 sche holten 1710 en 1720 teneinde de koepelruimten 1620 en 1630 te vormen zoals getoond is in figuur 16. Deze gevormde cilindrische holten 2010 en 2020 zijn gevormd in het bovenoppervlak 2030 van het regelaarbodemdeel 2000. In het bovenoppervlak 2030 zijn ook een aantal 0-ring-gleuven 2032, 2034, 2036, 2038, en 2039 vervormd. In deze gleuven pas-40 sen conventionele 0-ringen en wanneer het regelaarbovendeel 1700 wordt .8720172 17 * gemonteerd op het regelaarbodemdeel 2000 dan wordt een effectief aantal afdichtingen verkregen. In het bovenoppervlak 2030 is ook een ondiepe holte 2040 gevormd. In de holte 2040 bevinden zich een aantal radiale groeven 2042 en een aantal cirkel vormige groeven 2044 (waarvan er in 5 figuur 20 enkelen zijn getoond). In het midden van de gevormde holte 2040 bevindt zich een gevormde poort die de leiding 256 bevat. Zoals getoond is in figuur 2 is de leiding 256 de leiding die de verbinding maakt tussen de membraanregelaar 250 en de automatisch schakelende klep 260.

10 In de onderste sectie van het klepbodemdeel 2000 is een gevormde cilindrische doorgang 2050. Van schroefdraad voorziene inlaatpoorten 1604 en 1610 zijn aangebracht aan tegenover liggende uiteinden van de doorgang 2050. De poorten 262 en 264, die corresponderen met de leidingen 262 en 264, getoond in figuur 2, en toegang gevend tot de tanks 270 15 resp. 280 die getoond zijn in figuur 16, staan in vloeistofverbinding met de doorgang 2050. Daarnaast zijn poorten 226 aangebracht in de doorgang 2050, welke poorten ventileren naar de atmosfeer.

Zoals getoond is in de figuren 20 tot en met 22 is de heliumin-gangsleiding 92 gekoppeld met een gevormde inlaat 2090 voor aflevering 20 van het heliumgas in een gevormde doorgang 2092 en vandaar opwaarts door een doorgang 2094 in de gevormde holte 2040 zoals het best getoond is in figuur 22. De druktransducent PI staat in verbinding met de poort 258 die op zijn beurt in vloeistofcommunicatie staat met de doorgang 2050 en de doorgang 1790.

25 De werking van de membraanregelaar 250 zal nu worden gepresenteerd met verwijzing naar de figuren 23 en 24. In figuur 23 is het regelaar-bovendeel 1700 getoond, stevig bevestigd aan het regelaarbodemdeel 2000. De 0-ringen 2300 zijn getoond in de gleuven 1772, 2034 en 2036.

Ook de gevormde ondiepe holten 1740 en 2040 zijn getoond. In de posi-30 tie, getoond in figuur 23, oefent het inkomende stikstofgas 2310 (uit de kamers 1620 en 1240 van figuur 16) een voldoende druk uit op het membraan 1760 om dit stevig te houden tegen de 0-ring 2300 in de groef 2036 zodat de poort 256 wordt afgedicht. In deze bedrijfsmodus wordt het helium, dat aanwezig is in de leiding 2094, zoals getoond is met de 35 pijl 2320, gehouden binnen de holte 2040. Er wordt geen helium geleverd aan de doorgang 256 als gevolg van de vloeistofafdichting geproduceerd door het membraan 1760 dat contact maakt met de 0-ring 2300 rond de poort 256. Als echter de druk, ontwikkeld door het kernmonster 200, een vooraf bepaalde waarde van de stikstofdruk 2310 in de leiding 1770 40 overschrijdt dan zal het membraan 1760 zoals getoond is in figuur 24 .8720172 * 18 opgetild worden in de richting van de pijl 2400 waardoor het helium, zoals getoond is met de pijl 2320, kan stromen in de doorgang 256 en vandaar in de tanks 270 of 280. Het aanbrengen van de cirkel vormige groeven 2044 en de radiale sleuven 2042 in de onderste holte 2040 ver-5 gemakkelijkt de verdeling van het helium aanwezig in de leiding 2094 over het membraan 1760.

Als het helium een vooraf bepaalde druk bereikt zoals 80 psig dan wordt op deze wijze de membraanregelaar van figuur 2 geactiveerd en levert het verzamelde helium van het kernmonster 2000 ofwel aan de tank 10 270 dan wel aan de tank 280, hetgeen gebeurt onder besturing van de automatisch schakelende klep 260. Tijdens bedrijf wordt een ruimte gehandhaafd tussen het membraan 1760 en de 0-ring 2300 in de groef 2036 zodanig, dat de weerstand tegen de stroom van heliumgas door de op deze wijze gevormde nauwe spleet ervoor zorgt dat de gasdruk in de holte 15 2094 constant blijft op de gewenste waarde van 80 psig.

De details van de automatisch schakelende klep 260 zijn getoond in de figuren 21, 25 en 26. Twee kleppluggen 2500 zijn ingebracht in de ingangspoorten 1604 en 1610 van het regelaarbodemdeel 2000. Elke klep-plug 2500 bevat een van schroefdraad voorzien uiteinde 2502 met een in-20 laat 2504 voor ontvangst van het stikstofgas van ofwel de leiding 1604 dan wel de leiding 1606. De klepplug 2500 bevat een cilindrisch hoofdgedeelte 2510 met een centraal aangebrachte vloeistofdoorgang 2520 die eindigt in een uiteinde met een 0-ringgroef 2530 waarin een conventionele 0-ring wordt aangebracht teneinde een vloei stofafdichting te vor-25 men zoals getoond is in figuur 16.

In het midden van de doorgang 2050 bevindt zich een spoel 2600. De spoel omvat, zoals getoond is in figuur 26, vier 0-ringgroeven 2602, 2604, 2608, en 2610 waarin conventionele 0-ringen zijn aangebracht zoals getoond is in figuur 16. Tussen de 0-ringgroeven 2602-2610 zijn 30 drie holten 2612, 2614 en 2616 gevormd.

De werking van de automatisch schakelende klep 260 is getoond in figuur 27. Als de stikstofdruk wordt geleverd door de leiding 1604, zoals getoond is in figuur 16, dan duwt de stikstof zoals getoond met de pijl 2700 in figuur 27 de spoel 2600 tegen de tegenover liggende klep-35 eindplug 2500. In deze positionering wordt heliumgas ingevoerd in de tank 270 zoals getoond is met de pijl 2710 door de poort 262 rond het gebied 2612 van de spoel 2600 en naar buiten via de poort 226a naar de atmosfeer. Tegelijkertijd wordt helium toegevoerd door de poort 256, zoals getoond met de pijl 2720, rond het gebied 2614 door de poort 264 40 in de tank 280. In deze bedrijfsmodus wordt de poort 226b, die afblaast . 872 01 72 19 vanaf het stelsel naar de atmosfeer door het derde gebied 2616 afge-dicht. Op dezelfde wijze werkt de spoel 2600 in tegengestelde richting voor het vullen van de tank 270.

Zoals getoond is in de figuren 20 en 22 is de druktransducent PI 5 aangesloten op de poort 258 en op de doorgang 259. De doorgang 259 geeft continu toegang tot het gebied 2614, ongeacht de positie van de spoel 2600, teneinde de momentane druk van de tank, die wordt gevuld, te meten.

10 Werking van het automatische permeameterstelsel - De werking van de onderhavige uitvinding wordt verklaard in de figuren 28 tot en met 33. In figuur 28 voert de operateur met de hand de testvariabelen in de computer 60 in. De ingangsvariabelen omvatten de kernvloeistofeigenschappen, atmosferische eigenschappen, en andere parameters van de kern 15 zoals zijn lengte, diameter, poreusiteit en absolute permeabiliteit.

De computer 60 berekent dan de experimentele constanten, trekt een coordinaatas op de monitor en geeft de bedrijfsinstructies weer. Ze wacht dan op verdere invoergegevens van de operateur. Tijdens het wachten worden gegevens voor alle kanalen, zoals de druk PI in de tanks, de 20 stroomafwaartse druk P2, de aflezing van de belastingcel, en de ver-schildruk Pg over het kernmonster afgelezen en weergegeven. Ze wacht dan op een start-uitvoeringssignaal. Als dit niet komt, dan gaat ze eenvoudig cyclisch door met het weergeven van de data-aflezingen. Als de operateur de uitvoering start, dan worden achtereenvolgens beide 25 gasselectietanks 270 en 280 geactiveerd teneinde beide tanks af te blazen tot een atmosferische druk beschreven in figuur 27. Met andere woorden, de computer activeert selectief via de leiding 62b de automatisch schakelende klep 260 voor het afblazen van de tanks 270 en 280 naar een atmosferische druk. De computer neemt dan initiële tijd- en 30 datagegevens op en geeft een waarschuwing aan de operateur om te beginnen met de gasinjectie.

In figuur 29 leest de computer 60 dan de tijd- en datakanalen 62a tot en met 62e. De tijd wordt verkregen uit de inwendige systeemklok geleverd met de computer 60. De datakanalen worden gelezen in een vaste 35 volgorde: druk in de tanks, Pu belastingscelindicatie, stroomafwaartse druk, ?2i en verschil druk, P^. De data wordt vertaald van analoge (spannings)signalen naar digitale signalen door een commercieel verkrijgbare interfacekaart die in de computer 60 aanwezig is, zoals de model SG04 gefabriceerd door ICS, 8601 Aero Drive, San Diego, CA 92123. 40 De computer 60 berekent dan de verlopen tijdincrementen, de incremen- .8720172 $ 20 teel geproduceerde vl oei stofvol unies en de momentane stroomsnelheden en de weerstand tegen stroming in het kernmonster. Het stelsel 60 controleert de verkregen data aan de hand van de interne vereisten om te zien of de omstandigheden al dan niet geschikt zijn om de verkregen data te 5 gebruiken. Als dit niet zo is, dan controleert ze om te zien of een einde-uitvoeringscommando is ontvangen en indien geen einde-uitvoe-ringscommando is ontvangen dan keert ze terug naar het begin van het stroomschema van figuur 29. In andere gevallen wordt het programma beëindigd. Als echter de omstandigheden geschikt zijn en voldoen aan de 10 incrementele tijd- en volumevoorwaarden, dan vervaardigt het stelsel een grafiek van de cumulatief geproduceerde olie en de weerstand op het scherm en schrijft de data weg naar een schijfbestand. Deze cyclus omvat de acquisitie van een enkel datapunt. Het stelsel 60 werkt vervolgens de tijd en cumulatieve voorwaarden bij zodat de data-acquisitie 15 gebaseerd is op een logaritmische verdeling van het cumulatieve volume. Het stelsel keert dan terug naar het begin van het stroomschema uit figuur 29 om te wachten op het volgende datapunt.

In figuur 30 leest het stelsel 60 de uitvoeridentificatie en kernei genschappen uit het databestand dat in het stroomschema van figuur 29 20 was opgeslagen. Het stelsel berekent dan de uitvoeringsconstanten en de basisweerstand. De uitvoeringsconstanten zijn waarden zoals het door-snede-oppervlak van het kernmonster, en het poriënvolume, en de viscositeit vermenigvuldigd met de kernlengte en gedeeld door het product van kernpermeabiliteit en oppervlak. Daarna gaat ze verder met het le-25 zen van het databestand en het verkrijgen van de geproduceerde gas- en olievolumes. Het stelsel 60 voert dan een bepaling uit om vast te stellen of er al dan niet een gasdoorbraak heeft plaats gevonden. Indien dit niet zo is dan negeert ze het huidige datapunt en keert terug naar het begin. Gasdoorbraak vindt plaats op het punt waarbij het geinjec-30 teerde gas voor het eerst het uitlaatvlak van de kern bereikt. Volgend op de doorbraak bestaan er tweefasige stromingsomstandigheden. Als echter gasdoorbraak is opgetreden dan leest het stelsel het databestand in de array's van primaire variabelen: T, Q, Sg, delta P, en Pq waarbij elk van deze variabelen als volgt is gedefinieerd: 35 T is de verstreken tijd in seconden vanaf het punt dat als doorbraakpunt is aangemerkt, of vanaf de start van de injectie.

Q is het cumulatieve volume van het geïnjecteerde gas in elke poort geconverteerd naar de gemiddelde druk in de 40 kern .8720172 ' i 21 *

Sg is de gemiddelde gasverzadiging in de kern. Het is numeriek gelijk aan het olievol urne dat uit de kern wordt geproduceerd gedeeld door het poriënvolume van het monster.

5 Pd is de verschildruk over het monster op elk datapunt, in psi.

Het stelsel neemt dan tot vijftien aflezingen van Q als functie van T in zijn werkarray's en gaat verder met de regressie van Q als functie 10 van T.

In deze procedure wordt een derde orde polynoomvergelijking toegepast, werkend met de kleinste vierkantenmethode, op de groep van data van maximaal vijftien punten. Uit de op de kleinste vierkanten uitgevoerde polynoomregressie worden de constanten, die de vergelijking van 15 de lijn definiëren, gevonden. Door de dataverzamelingen in groepen van vijf punten te laten overlappen wordt enige vereffening verkregen, tezamen met een betere consistentheid van de resultaten. Gebruikmakend van de lijnvergelijking, die gedurende de regressie wordt gevormd, wordt een numerieke differentiatie toegepast om in elk datapunt de af-20 geleiden te vinden.

Het stelsel berekent dan de q uit de dQ/dT en verzekert zich er dan van of de data-array al dan niet compleet is. Indien dit niet zo is dan gaat het systeem cyclisch verder en indien het wel zo is dan berekent het systeem R en bergt deze op bij elk datapunt waarin R als volgt 25 is vastgesteld: R = Δ p/(q x (Δ P/q)5as-js)

In figuur 31 gaat het stelsel verder met het lezen van maximaal vijf-30 tien waarden van Sg en Q in werkarray's. Het stelsel voert dan een regressie uit om Sg als functie van Q. Deze procedure is soortgelijk aan de boven beschreven procedure waarbij een derde orde polynoomvergelijking is toegepast op de dataverzameling van Sg als functie van Q. Afgeleiden van de resulterende vergelijking worden dan op elk punt bere-35 kend.

Het stelsel berekent dan Sg2 en fg2 uit in uit dSg/dQ. Het stelsel gaat cyclisch verder totdat de array voltooid is en dan genereert het maximaal vijftien punten voor R en Q in werkarray's. Zoals in het bovenstaande voert het stelsel een regressie uit op R als functie van Q 40 zodanig dat een vergelijking wordt gegenereerd die past op de data in .8720172 s 22 een kleinste vierkantenmethode en berekent dan Rg uit dR/dQ en gaat verder tot het einde van het bestand is geproduceerd. Als dit zo is dan berekent het stelsel Kr0, Krg op elk datapunt. Ze gaat dan verder met het opbergen van de geselecteerde datapunten in array's en het 5 weergeven daarvan op het scherm. Als dit voltooid is dan worden de grafieken getrokken en het rapport afgedrukt. Een voorbeeld van de grafieken is getoond in de figuren 32 en 33 en een voorbeeld van de op het rapport gedrukte gegevens is in het onderstaande getoond: 10 Ka = 714,0 md L 7,698 cm

Phi = 0,172 D = 2,525 cm

Swc = 0,000 ps = 600,0 psi

Sg_Krg_Kro_Fg_PVj[ 15 0,0494 0,0070 0,6293 0,3344 0,2 0,0804 0,0119 0,5461 0,4953 0,2 0,1324 0,0216 0,4174 0,6999 0,3 0,1773 0,0328 0,3124 0,8253 0,4 0,2125 0,0457 0,2248 0,9015 0,6 20 0,2467 0,0669 0,1721 0,9459 1,0 0,2794 0,0949 0,1408 0,9681 2,0 0,3110 0,1180 0,1063 0,9804 3,2 0,3430 0,1439 0,0768 0,9883 5,2 0,3763 0,1715 0,0517 0,9933 8,8 25 0,4073 0,2027 0,0363 0,9960 15,6 0,4437 0,2379 0,0237 0,9978 27,8 0,4857 0,2783 0,0136 0,9989 49,9 0,5198 0,3164 0,0080 0,9994 88,3 0,5585 0,3729 0,0043 0,9997 187,1 30 0,5941 0,4391 0,0024 0,9999 393,3 0,6309 0,5111 0,0013 0,9999 823,8 0,6668 0,5862 0,0006 1,0000 1718,1

De op het rapport gedrukte data omvat de monsteridentificatieparameters 35 zoals de absolute kernpermeabiliteit, Ka; de poreusiteit, Phi; de in de kern aanwezige waterverzadiging, SWc; de kern!engte, L; de diameter, D; en de druk die op de huls van de Hassler kernhouder wordt uitgeoefend, Ps. De uit de berekeningen resulterende data worden in tabelvorm als volgt gepresenteerd: 40 . 872 0 1 72 23

Sg = gasverzadigingswaarde correspinderend met de gerapporteerde relatieve permeabiliteiten Kg = relatieve permeabiliteit ten opzichte van gas bij elke verzadiging, refererend aan de boven getoonde Ka 5 Kro relatieve permeabiliteit ten opzichte van olie

Fg = fractionele gasstroming, gedefinieerd als de gasstroomsnelheid gedeeld door de totale momentane stroomsnelheid bij elke verzadiging PVi = porievolume van het geïnjecteerde gas om elke verzadi-10 ging te bereiken. De waarde is verbonden met de gemid delde stromingsdruk in de kern zodat rekening wordt gehouden met de compressie van het gasvolume.

De bovenstaande beschrijving van de uitvinding is gepresenteerd 15 met het doel een illustratie en een beschrijving te geven. De bovenstaande beschrijving is niet bedoeld uitputtend te zijn of de uitvinding te beperken tot de exact beschreven uitvoeringsvorm, andere modificaties en variaties zijn in het licht van het geopenbaarde mogelijk. De uitvoeringsvorm werd gekozen en beschreven teneinde de principes van 20 de uitvinding en van zijn praktische toepassing goed te beschrijven teneinde daardoor andere deskundigen op dit terrein in staat te stellen de uitvinding op de beste wijze in diverse uitvoeringsvormen en verschillende modificaties aangepast aan het bepaalde beoogde doel, te gebruiken. Het is de bedoeling dat de navolgende conclusies zodanig wor-25 den uitgelegd dat ze ook andere alternatieve uitvoeringsvormen binnen de uitvinding omvatten en alleen worden begrensd door de stand der techniek.

.8720172

Claims (14)

1. Geautomatiseerde relatieve gas-vloeistofpermeameter voor het bepalen van de relatieve gas-vloeistofpermeabiliteit van een kernmon-ster omvattende: 5 een gasbron; een kernhouder die het genoemde kernmonster bij een vooraf bepaalde druk omsluit; een gastoevoereenheid die in verbinding staat met de bovenzijde van het genoemde kernmonster voor het selectief toeveoeren van het gas 10 naar de bovenzijde van het kernmonster vanuit de gasbron; een vloei stofverzamel stelsel dat in verbinding staat met de onderzijde van het kernmonster teneinde de uit het kernmonster geproduceerde vloeistof, indien er gas wordt toegevoerd aan de bovenzijde van het kernmonster, te verzamelen; 15 een gewichtmeeteenheid gekoppeld met het vloei stofverzamel stelsel voor het momentaan wegen van de verzamelde vloeistof; een gasverzamelstelsel dat gekoppeld is met de onderzijde van het kernmonster voor het verzamelen van het geproduceerde gas uit het kernmonster indien het eerder genoemde gas wordt toegevoerd aan de boven-20 zijde van het genoemde kernmonster; een drukmeeteenheid verbonden met het genoemde gasverzamelstelsel voor het momentaan meten van de druk van het verzamelde gas; en een computer die aangesloten is op de gewicht- en drukmeeteenheden voor het automatisch vaststellen van de relatieve gas-vloeistofpermea-25 biliteit van het kernmonster gebaseerd op het momentane gewicht van de verzamelde vloeistof en de momentane druk van het verzamelde gas.

2. Permeameter volgens conclusie 1, verder omvattende een drukap-plicator die gekoppeld is met de genoemde kernhouder en in verbinding staat met de bovenzijde van de kern teneinde de vooraf bepaalde druk 30 aan te bieden aan de bovenzijde van het kernmonster.

3. Permeameter volgens conclusie 2, waarin de drukapplicator een hydraulische vijzel is.

4. Permeameter volgens conclusie 2, verder omvattende een vacuum-en een stiksatofbron gekoppeld met de genoemde drukapplicator.

5. Permeameter volgens conclusie 1, waarin het genoemde gas in de gasbron helium is.

6. Permeameter volgens conclusie 4, waarin de genoemde gastoevoereenheid een inlaatklep is die samenwerkt met de drukapplicator, welke inlaatklep gekoppeld is met de gasbron en de stikstofbron teneinde gas 40 toe te voeren aan de bovenzijde van de kern onder besturing van de .8720172 stikstof.

7. Permeameter volgens conclusie 6, waarin de genoemde inlaatklep is voorzien van: een zuiger; 5 een as waarvan het bovenuiteinde verbonden is met de onderzijde van de zuiger; een met het onderuiteinde van de as tegenover liggend aan de zuiger verbonden plug, welke plug de bovenzijde van het genoemde kernmon-ster afdicht indien stikstof wordt toegevoerd aan de bovenzijde van de 10 zuiger en welke plug de bovenzijde van het kernmonster bloot legt om toevoer van helium naar de bovenzijde van het kernmonster onder de zuiger mogelijk te maken indien de stikstof wordt afgevoerd vanaf de bovenzijde van de zuiger.

8. Permeameter volgens conclusie 1, verder omvattende een elevator 15 die in contact staat met de onderzijde van het kernmonster en op losneembare wijze is gekoppeld met de kernhouder voor het uitoefenen van de genoemde vooraf bepaalde druk op de bodem van de kernhouder.

9. Permeameter volgens conclusie 1, waarin het vloeistofverzamel-stelsel is voorzien van: 20 een uitgangsbuis onder de kernhouder voor het geleiden van het geproduceerde gas en de geproduceerde vloeistof vanaf de onderzijde van de kernhouder in de richting van een verzamel buis; de genoemde verzamel buis voor ontvangst van de geproduceerde vloeistof; en 25 een doorgang voor het afbui gen van het genoemde geproduceerde gas in de uitgangsbuis vanaf de verzamelbuis naar een leiding naar het gas-verzamelstelsel.

10. Permeameter volgens conclusie 9, waarin de gewichtmeeteenheid een belastingcel is.

11. Permeameter volgens conclusie 9, waarin de verzamelbuis een pen heeft die neerwaarts verloopt vanaf de middenonderkant van de verzamelbuis en die in contact staat met de belastingcel.

12. Permeameter volgens conclusie 1, waarin het gasverzamelstelsel is voorzien van: 35 een regulator; een leiding voor het leveren van het geproduceerde gas vanaf de onderzijde van het kernmonster aan de regulator; en tenminste een tank die verbonden is met de regulator voor het opslaan van het geproduceerde gas afkomstig van de genoemde leiding in-40 dien het geproduceerde gas een vooraf bepaalde waarde in de regulator .8720172 # overschrijdt.

13. Permeameter volgens conclusie 12, waarin de genoemde drukmeet-eenheid voorzien is van een druktransducent die gekoppeld is met tenminste een tank voor het afgeven van een signaal aan de computer even- 5 redig met de momentane druk van het geproduceerde gas in de tenminste ene tank.

14. Permeameter volgens conclusie 1, waarin de computer in staat is automatisch de genoemde relatieve gas-vloeistofpermeabiliteit van het kernmonster te bepalen gebaseerd op het momentane gewicht van de 10 verzamelde vloeistof, de momentane druk van het verzamelde gas, en verder de momentane verschil druk van het genoemde gas over het kernmonster en de momentane stroomafwaartse druk van het geproduceerde gas, welke permeameter verder voorzien is van een differentiële drukmeeteenheid geplaatst over het kernmonster 15 en gekoppeld met de computer voor het momentaan meten van de verschil -druk van het genoemde gas over het kernmonster; en een stroomafwaartse drukmeeteenheid die in verbinding staat met de onderzijde van het kernmonster en verbonden is met de computer voor het momentaan meten van de stroomafwaartse druk van het geproduceerde gas. *********** . 872 0 1 72