NO338035B1 - Fremgangsmåter og føler for måling av hydrogensulfid og tioler i et fluid. - Google Patents

Fremgangsmåter og føler for måling av hydrogensulfid og tioler i et fluid. Download PDF

Info

Publication number
NO338035B1
NO338035B1 NO20053314A NO20053314A NO338035B1 NO 338035 B1 NO338035 B1 NO 338035B1 NO 20053314 A NO20053314 A NO 20053314A NO 20053314 A NO20053314 A NO 20053314A NO 338035 B1 NO338035 B1 NO 338035B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
electrochemical sensor
sensor according
membrane
housing
housing element
Prior art date
Application number
NO20053314A
Other languages
English (en)
Other versions
NO20053314D0 (no
NO20053314L (no
Inventor
Timothy Gareth John Jones
Li Jiang
Jonathan Webster Brown
Andrew Gilbert
Original Assignee
Schlumberger Technology Bv
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schlumberger Technology Bv filed Critical Schlumberger Technology Bv
Publication of NO20053314D0 publication Critical patent/NO20053314D0/no
Publication of NO20053314L publication Critical patent/NO20053314L/no
Publication of NO338035B1 publication Critical patent/NO338035B1/no

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403—Cells and electrode assemblies
    • G01N27/404—Cells with anode, cathode and cell electrolyte on the same side of a permeable membrane which separates them from the sample fluid, e.g. Clark-type oxygen sensors
    • G01N27/4045—Cells with anode, cathode and cell electrolyte on the same side of a permeable membrane which separates them from the sample fluid, e.g. Clark-type oxygen sensors for gases other than oxygen
    • 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
    • E21B47/00—Survey of boreholes or wells
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/26—Oils; Viscous liquids; Paints; Inks
    • G01N33/28—Oils, i.e. hydrocarbon liquids
    • G01N33/2835—Specific substances contained in the oils or fuels
    • G01N33/287—Sulfur content
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T436/00—Chemistry: analytical and immunological testing
    • Y10T436/18—Sulfur containing
    • Y10T436/182—Organic or sulfhydryl containing [e.g., mercaptan, hydrogen, sulfide, etc.]
    • Y10T436/184—Only hydrogen sulfide

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)
  • Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Description

Denne oppfinnelse vedrører en elektrokjemisk føler for å måle mengden av hydrogensulfid eller tioler i et fluid.
Oppfinnelsen vedrører også en fremgangsmåte for å måle mengden av hydrogensulfid eller tioler i formasjonsfluider fra en grunnformasjon som omgir et borehull.
Det er meget ønskelig, i et så tidlig trinn som mulig, å kunne bestemme mengden av hydrogensulfid i olje- og gassforekomster i grunnformasjonene som omgir et borehull, ettersom mengden av hydrogensulfid alvorlig kan påvirke den økonomiske verdi av forekomstene, og påvirke sammensetningen (og derfor omkostningen) for metallutstyr anvendt i ekstraksjonen av forekomstene fra formasjonene. I tillegg, på grunn av at hydrogensulfid er giftig selv i forholdsvis lave konsentrasjoner har hydrogensulfidinnholdet av forekomstene en viktig betydning for helse-, sikkerhets- og miljøaspektene ved deres ekstraksjon.
Flere fremgangsmåter og apparaturer for måling av hydrogensulfidinnholdet i borehullsfluider er beskrevet i International Application WO 01/63094 (nå bevilget som UK-patent 2,395,631). Blant disse er en fremgangsmåte og apparat basert på en elektrokjemisk føler hvori den strøm som skapes av en reaksjon som innebærer at hydrogensulfidet måles. Mer spesifikt omfatter føleren et reaksjonskammer eller celle inneholdende en forløper eller katalysator (i det følgende enkelt referert til som en forløper) i en vandig reaksjonsoppløsning, idet veggene av kammeret inkluderer en gasspermeabel membran hvorover borehullsfluidene strømmer og hvorigjennom hydrogensulfid i borehullsfluidene diffunderer inn i reaksjonskammeret for å initiere redoksreaksjonen, ved overflaten av en elektrode som kontrolleres ved bestemt spenning.
US 5667558 A og DD 275924 A skal også nevnes som kjent teknikk.
Ettersom letingen etter hydrokarboner utvides, blir imidlertid borehullene stadig dypere slik at det miljø, hvori elektrokjemiske følere må operere, blir stadig økende aggressivt. Typisk må følerne være i stand til å operere ved temperaturer opp til 200 °C og trykk opp til 1400 kg/cm<2>.
Det er et formål for den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe nye elektrokjemiske følere av den type hvori den strøm som skapes av en redoksreaksjon som inkluderer hydrogensulfidet måles og som er egnet for bruk i strenge borehullsomgivelser.
Ifølge et første aspekt av den foreliggende oppfinnelse tilveiebringes en elektrokjemisk føler for å måle mengde av hydrogensulfid eller tioler i et fluid, idet føleren omfatter et hus med en strømningsbane for fluidet derigjennom, en hovedsakelig stiv gasspermeabel membran anbrakt i huset og som har én side eksponert til strømningsbanen, og et kammer anbrakt i huset hvor kammeret er eksponert til den andre side av membranen og inneholder reagenser for å ta del i en elektrokjemisk redoksreaksjon av hydrogensulfidet eller tiolene som går inn i kammeret via membranen som resulterer i en elektrisk strøm avhengig av mengden av hydrogensulfid eller tioler i fluidet,
hvori kammeret er forsynt med trykkutjevnende anordninger som gir trykkommunikasjon mellom strømningsbanen og innsiden av kammeret for å redusere forskjellen mellom de respektive trykk på hver side av membranen.
Det vil innses at de trykkutjevnende anordninger gir trykkommunikasjon mellom strømningsbanen og innsiden av kammeret og reduserer således spenningene på membranen som resulterer fra det generelle høytrykksmiljø hvori føleren anvendes, og som spesielt resulterer fra hurtige variasjoner i trykk, som enkelte ganger kan variere mellom 1400 kg/cm<2>og atmosfæretrykket i løpet av bare noe få sekunder.
Fordelaktig omfatter de trykkutjevnende anordninger en bevegelig delevegg, stempel eller belg med den første trykkoverflate i trykkommunikasjon med strømningsbanen og en andre trykkoverflate i trykkommunikasjon med kammeret. Den første trykkoverflate av det bevegelige stempel kan således være direkte eksponert til fluidbanen, og den andre trykkoverflate av det bevegelige stempel kan være direkte eksponert til reagensene.
Membranen er også foretrukket innesperret mellom respektive tetningsanordninger som strekker seg omkring omkretsen av membranen på hver side av denne.
Fordelaktig inkluderer huset et første huselement som er generelt toppformet og er forsynt med en sentralt anordnet åpning ved sin bunn, og et andre huselement som er hovedsakelig sylindrisk og skrus koaksialt inn i det koppformede huselement slik at membranen innesperres mellom enden av det andre huseelement inn i det første huselement og bunnen av koppformen av det første huselement, idet én side av membranen fullstendig dekker den nevnte åpning, og strømningsbanen strekker seg på tvers gjennom begge huselementer og kommuniserer med den andre side av membranen via en koaksial anordning ledning i det andre huseelement. Passende inkluderer huset et tredje huselement med en generelt sylindrisk fordypning for koaksialt å motta første og andre huselementer slik at det dermed defineres et sylindrisk rom mellom bunnen av koppformen av det første huselement og bunnen av fordypningen, idet det nevnte sylindriske rom danner i det minste en del av kammeret. Tetningsanordningen på den nevnte ene side av membranen omfatter foretrukket en hovedsakelig koaksialt anordnet o-ring innesperret mellom den nevnte ene side av membranen og bunnen av koppformen av det første huselement, mens tetningsanordningene på den andre side av membranen kan omfatte tettende inngrep mellom den nevnte andre side av membranen og en plan overflate tildannet på enden av det andre huselement inne i det første huselement. En ytterligere koaksialt anordnet o-ring kan være innesperret mellom bunnen av koppformen av det første huselement og bunnen av fordypningen.
Kammeret inkluderer foretrukket en arbeidselektrode, en motelektrode og en referanse-elektrode, idet elektrodene er anordnet i avstand fra hverandre i kammeret og anordnet slik at den nevnte strøm passerer mellom arbeids- og motelektroden. Fordelaktige er arbeidselektroden fremstilt av bor-dopet diamant, selv om den også kan være fremstilt av glassaktig karbon eller platina.
Kammeret er eksponert til den andre side av membranen og inneholder en arbeidselektrode, en motelektrode, en referanseelektrode og reagenser som sammen med hydrogensulfidet eller tiolene som går inn i kammeret via membranen skaper en redoksreaksjon som resulterer i den elektriske strøm avhengig av mengden av hydrogensulfid eller tioler i fluidet mellom arbeidselektroden og motelektrodene, hvor arbeidselektroden er fremstilt fra bor-dopet diamant, glassaktig karbon eller platina.
Motelektroden kan være fremstilt av platina, mens referanseelektroden kan være fremstilt av sølv belagt med sølvklorid eller sølvjodid, eller av platina. Elektrodene kan være montert på eller i en isolerende basis, foretrukket fremstilt av polyetereterketon (PEEK). Huselementene kan også være fremstilt av PEEK. Reagensene kan inkludere dimetylfenylendiamin (DMPD) eller dets strukturelle analoger, eller en vandig ferrocyanidløsning eller ferrocenløsning. Membranen kan være fremstilt fra zeolitt eller et egnet keramisk materiale.
Fra et ytterligere aspekt inkluderer oppfinnelsen også en fremgangsmåte for å måle mengden av hydrogensulfid eller tioler i formasjonsfluid fra en grunnformasjon som omgir et borehull, idet fremgangsmåten omfatter posisjonering av et borehullsverktøy utstyrt med en elektrokjemisk føler i samsvar med det første aspekt av oppfinnelsen i borehullet inntil formasjonen, føleren eksponeres til formasjonsfluidet, og strømmen som produseres av føleren måles.
Kort beskrivelse av tegningen
Det skal nå beskrives eksempler med henvisning til de vedføyde tegninger. Føleren ifølge oppfinnelsen er beskrevet i figurer 9A og 9B. Fig. 1 er et skjematisk riss av et borehullsverktøy som er posisjonert i et borehull og som er utstyrt med en elektrokjemisk føler for måling av mengden av hydrogensulfid eller tioler i formasjonsfluidet fra en grunnformasjon som omgir borehullet; Fig. 2 er et delvis perspektivriss med deler eksponert av den elektrokjemiske føler i fig. 1; Fig. 3 er en mer detaljert snittegning av den elektrokjemiske føler i fig. 2; Fig. 4 viser en elektrodesammenstilling som danner en del av føleren i figurene 2 og 3; Fig. 5A, 5B, 5C og 5D er fire forskjellige riss av deler av huset av føleren vist i figurene 2 og 3; Fig. 6A, 6B, 6C er tre forskjellige riss av en ytterligere del av huset av føleren vist i fig. 2 og 3; Fig. 7 viser sykliske voltamogrammerfor føleren i figurene 2 og 3 for forskjellige konsentrasjoner av hydrogensulfid, ved bruk av dimetylfenylendiamin (DMPD); Fig. 8 viser sykliske voltamogrammerfor føleren i figurene 2 og 3 for forskjellige konsentrasjoner av hydrogensulfid men ved bruk av ferrocyanid; og Fig. 9A og 9B viser en modifisert versjon av føleren i fig. 2 og 3 og som innlemmer et trykkutjevnende trekk i overensstemmelse med den foreliggende oppfinnelse.
Betegnelsen "øvre" og "nedre" anvendt i relasjon til utførelsesformene av føleren beskrevet i det følgende refererer bare til orienteringen av føleren som vist i tegningene og har ingen signifikans til orienteringen av føleren i bruk eller i noen annen sammenheng.
Borehullsverktøyet vist i fig. 1 er betegnet med 10, og er basert på Schlumbergers velkjente modulære dynamikktester ("modular dynamics tester" - MDT), som beskrevet i Trans. SPWLA 34th Annual Logging Symposium, Calgary, juni 1993, Paper ZZ og i US-patenter 3.780.575, 3.859.851 og 4.994.671. Verktøyet 10 omfatter et langstrakt hovedsakelig sylindrisk legeme 12, som er opphengt i en kabel 14 i borehullet, angitt ved 16, inntil en grunnformasjon 18, som antas å inneholde utvinnbare hydrokarboner, og som er forsynt med en radielt utstående prøvetakingssonde 20. Prøvetakingssonden 20 er anbrakt i fast kontakt med formasjonen 18 ved hjelp av hydraulisk opererte støtere 22 som står radielt ut fra hoveddelen 12 på motsatt side av prøvetakingssonden, og er inne i hoveddelen internt forbundet til et prøvekammer 24 ved hjelp av en ledning 26.
I bruk og før komplettering av brønnen som utgjøres av borehullet 16, kan en pumpe 28 inne i hoveddelen 12 av verktøyet 10 anvendes for å trekke en prøve av hydrokarbonene inn i prøvekammeret 24 via ledningen 26. Pumpen kontrolleres fra overflaten ved toppen av borehullet via kabelen 14 og kontrolledningskretser (ikke vist) inne i hoveddelen 12. Det vil innses at disse kontrolledningskretser også kontrollerer ventiler (ikke vist) for selektivt å føre de uttatte hydrokarbonprøver enten til prøvekammeret 24 eller til et tømmeutløp (ikke vist), men disse er blitt utelatt av hensyn til enkelheten.
Ledningen 26 kommuniserer i tillegg med en elektrokjemisk føler 30 også anordnet inne i hoveddelen 12 av verktøyet 10, slik at hydrokarbonene strømmer over en flate av føleren på sin vei gjennom ledningen. Prøvetakingssonden er lokalisert nær den elektrokjemiske føler 30, i en avstand på mellom 8 og 30 cm fra den nevnte elektrokjemiske føler, fordelaktig en avstand på omtrent 15 cm. Som det vil fremgå frembringer føleren 30 en utgangsstrøm som er avhengig av mengden av hydrogensulfid eller tioler i hydrokarbonene som strømmer gjennom ledningen 26. Denne utgangsstrøm måles på kjent måte ved hjelp av en digital strømmålekrets 32 i hoveddelen 12 av verktøyet 10, og målingen overføres til overflaten via kabelen 14.
Føleren 30 er vist mer detaljert i figurene 2 til 6, og omfatter et generelt sylindrisk hus 40, fremstilt av polyetereterketon (PEEK) og som omfatter et hoved-huselement 42 med en øvre del 44 (som sett i tegningene), en nedre del 46 med redusert diameter og en sylindrisk boring 48 med avtrinnet diameter som strekker seg koaksialt gjennom denne fra topp til bunn. Boringen 48 har en øvre del 50 med stor diameter fullstendig innenfor den øvre del 44 av hovedhuselementet 42, en del 52 med mellomliggende diameter også fullstendig innenfor den øvre del av hovedhuselementet, og en del 54 med redusert diameter stort sett innenfor den nedre del 46 av hovedhuselementet.
En strømningsbane 56 for det fluid hvis hydrogensulfidinnhold skal avføles strekker seg diametralt gjennom den øvre del 44 av hovedhuselementet 42 og skjærer den øvre del 50 av boringen 48.
Anordnet i delen 52 med den mellomliggende diameter av boringen 48 og hvilende på skulderen definert mellom delen 54 med redusert diameter og delen med den mellomliggende diameter er en sylindrisk elektrodesammenstilling 58, best sett i figurene 2, 3 og 4. Elektrodesammenstillingen 58 omfatter en isolerende hoveddel 60, også fremstilt av PEEK, med tre elektroder på sin øvre overflate, nemlig en arbeidselektrode 62 fremstilt av bor-dopet diamant, en referanseelektrode 64 i form av et sølvpunkt belagt med sølvklorid eller sølvjodid, og en motelektrode 66 omfattende en platinamønstertrykning. Elektrodene 62, 64, 66 er forbundet via respektive elektriske ledere 68 støpt inn i og som strekker seg aksialt gjennom hoveddelen 60 på en avtettet måte i forhold til respektive elektriske ledere 70, som kommer ut fra hovedhuset 30 via delen 54 med redusert diameter av boringen 48. En O-ring 72 fremstilt av "VITON" er anordnet i en rille 74 som strekker seg koaksialt omkring hoveddelen 60 for å tette elektrodesammenstillingen 58 inne i delen 52 med mellomliggende diameter av boringen 48.
Anordnet i den øvre del 50 med stor diameter av boringen 48, og hvilende på skulderen definert mellom delen 52 med mellomliggende diameter og delen 50 med stor diameter er en sylindrisk membranholdersammenstilling 76, omfattende et koppformet huselement 78 (best sett i figurene 5A, 5B, 5C og 5D), et sylindrisk huselement 80 (best sett i figurene 6A, 6B og 6C) som kan skrus delvis av veien inn i det koppformede huselement 78, og en gasspermeabel membran 82 i form av en sirkulær plate fremstilt av zeolitt eller annet egnet keramisk materiale koaksialt lokalisert i det koppformede huselement 78, i rommet mellom bunnen av innsiden av koppformen av huselementet 78 og bunnen av huselementet 80. Huselementet 80 har en diametralt forløpende strømningsbane 84 derigjennom og huselementet 78 har diametralt motsatte åpninger 86 innrettet på linje med de motsatte ender av strømningsbanen 84, idet strømningsbanen 84 og åpningene 86 er innrettet på linje med strømningsbanen 56 i den øvre del 44 av hovedhuselementet 42. Huselementet 80 inkluderer videre en kort kanal 88 som kommuniserer mellom strømningsbanen 84 og bunnen av huselementet og kommuniserer derfor med den øvre overflate av membranen 82.
Bunnen av huselementet 80 er plan og ligger an mot den øvre overflate av membranen 82 og presser denne mot bunnen av innsiden av huselementet 78. En O-ring-tetning 90 fremstilt av "VITON" er innesperret mellom den nedre overflate av membranen 82 og bunnen av innsiden av huselementet 78 for å tilveiebringe tetning omkring hele omkretsen av den nedre overflate av membranen, mens den plane bunn av huselementet 80 og den øvre overflate av membranen 82 tilveiebringer en tetning omkring hele omkretsen av den øvre sideflate av membranen. En ytterligere O-ring-tetning 92, også fremstilt av "VITON" er anbrakt i en rille 96 tildannet koaksialt i skulderen definert mellom delen 52 med mellomliggende diameter og delen 50 med stor diameter av boringen 48, og er innesperret mellom undersiden av bunnen av huselementet 78 og skulderen.
Den generelt sylindriske rom 94 under oversiden av membranen 82 og toppen av elektrodesammenstillingen utgjør et reaksjonskammer og er fylt med en reaksjonsoppløsning inneholdende en forløper eller katalysator, f.eks. dimetylfenylendiamin (DMPD).
Under operasjon passer føleren 30 inn i en sylindrisk fordypning i en blokk (ikke vist) hvorigjennom ledningen 26 passerer, med strømningsbanen 56 innrettet på linje med ledningen 26, og med tetning anordnet ved hjelp av en "VITON" O-ring (ikke vist) i en rille 96 i den øvre del 44 av huset 40 i føleren. Den øvre sideflate av membranen 82 i føleren 30 er således eksponert via strømningsbanen 56, åpningene 86, strømningsbanen 84 og kanalen 88 til hydrokarbonene i ledning 26, og passende elektronisk måleutstyr anvendes for å utøver et syklisk varie-rende potensial mellom arbeidselektroden 40 og referanseelektroden 44, og å måle strømtoppene som passerer mellom arbeidselektroden 40 og motelektroden 42. Sykliske voltammogrammer for føleren 30 er vist i fig. 7, som inkluderer en inkludert graf som viser variasjonen av topp-oksidasjonsstrømmen med sulfidkonsentrasjonen. Det kan ses at for konsentrasjoner av sulfid mellom 20x 10"6 molar (0,7 ppm) og 100 x 10"<6>molar (3, 5 ppm), øker oksidasjonsstrømmen hovedsakelig lineært med økende sulfidkonsentrasjon.
Tetningen av membranen 82 i huselementene 78 og 80 ved bruk av en overflate-til-overflatetetning og O-ring-tetningen 90, forbundet med tetningen tilveiebrakt ved hjelp av O-ring-tetningen 92, sikrer at reaksjonsoppløsningen ikke vaskes ut av kammeret 94 av de varme, høytrykks hydrokarboner i strømnings-banen 56, mens de anvendte materialer, spesielt for membranen 82, også er i stand til å motstå det aggressive borehullsmiljø.
Mange modifikasjoner kan gjøres til den beskrevne implementasjon av føleren 30.
Spesielt kan det anvendes andre reagenser enn DMPD. For eksempel kan det for høyere konsentrasjoner av hydrogensulfid anvendes en vandig oppløsning av ferrocyanidioner, f.eks. kalium-ferrocyanid, eller en vandig ferrocenoppløsning. Sykliske voltammogrammer for føleren 30 ved bruk av en vandig oppløsning av ferrocyanidioner er vist i fig. 8, som på nytt inkluderer en innsatt graf som viser variasjonen av topp-oksidasjonsstrømmen med sulfidkonsentrasjonen.
For ytterligere å forbedre høytrykksegenskapene av føleren 30, kan trykk-ene på begge sider av membranen 82 utjevnes, som oppnådd i den modifiserte versjon av føleren 30 angitt med 30a i fig. 9A og 9B ifølge oppfinnelsen. Føleren 30a er hovedsakelig identisk med føleren 30 bortsett fra tilføyelsen av det trykkutjevnende trekk, slik at tilsvarende elementer har de samme henvisningstall, og bare forskjellene som skyldes det trykkutjevnende trekk, skal beskrives.
I føleren 30a, har den øvre del 44 av huset 40 en første sylindrisk boring 100 boret inn i parallelt til men delvis under strømningsbanen 56 og forskjøvet fra kammeret 94, idet boringen har en initial del 102 med større diameter og som inneholder et bevegelig stempel 104 avtettet i boringen ved hjelp av en "VITON" O-ring 106. Boringen 100 fortsetter med en koaksial del 108 med mellomliggende diameter innrettet på linje, og ender i en kanaldel 110 med liten diameter innrettet på linje med bunnen av delen med mellomliggende diameter og ved nivået for kammeret 94.
En andre sylindrisk boring 112 er boret inn i den øvre del 44 av huset 40 i en vinkel på omtrent 70 grader i forhold til den første boring 100, idet denne andre boring har en initial del 114 med større diameter inneholdende et stempellignende pluggelement 116 avtettet i boringen ved hjelp av en "VITON" O-ring 118 med hovedsakelig lengde som delen 114 med den større diameter. Boringen 112 ender i en kanaldel 120 med liten diameter innrettet på linje med bunnen av delen 114 av boringen og ved nivået av kammeret 94, idet denne passasje danner en korde gjennom én side av det sirkulære tverrsnitt av kammeret 94 og krysser enden av passasjen 110.
Det vil derfor innses at de respektive deler av boringene 100 og 112 anordnet mellom stempelet 104 og det stempellignende pluggelement 116 effektivt danner forlengelser til kammeret 94, slik at i bruk fyller de flytende reagenser i kammeret også disse deler av boringen. I tillegg er de respektive overflater av stempelet 104 og det plugglignende stempelelement 116, som vender ut av boringene 100 og 112, over nivået for tetningsringen i rillen 96 i den øvre del 44 av huset 40 i føleren 30a, effektivt eksponert til trykket av hydrokarbonene i strømningsbanen 56. Stempelet 104 opprettholder derfor trykket av de flytende reagenser i kammeret 94 hovedsakelig lik trykket av hydrokarbonene i strømningsbanen 56, slik at trykkdifferensialet over membranen 82 vesentlig elimineres og dens brukstid forlenges. Det stempellignende pluggelement 116, i den utstrekning at dette er i stand til en meget liten bevegelse i respons til trykket, hjelper til med den trykkutjevnende funksjon av stempelet 104, mens de respektive deler av boringene 100 og 112 anordnet mellom stempelet 104 og det stempellignende pluggelement 116 effektivt øker volumet eller kapasiteten av kammeret 94 og øker derfor volumet av reagensene tilgjengelige i føleren 30a.

Claims (24)

1. Elektrokjemisk føler for å måle mengden av hydrogensulfid eller tioler i et fluid, idet føleren omfatter et hus med en strømningsbane for fluidet derigjennom, en hovedsakelig stiv gasspermeabel membran anbrakt i huset og som har én side eksponert til strømningsbanen, og et kammer anbrakt i huset, idet kammeret er eksponert til den andre side av membranen og inneholder reagenser som sammen med det hydrogensulfid eller tioler som går inn i kammeret via membranen etablerer en redoksreaksjon som resulterer i en elektrisk strøm avhengig av mengden av hydrogensulfid eller tioler i fluidet.
2. Elektrokjemisk føler ifølge krav 1, karakterisert vedat huset er forsynt med trykkutjevnende anordninger for å redusere forskjellen mellom de respektive trykk på hver side av membranen.
3. Elektrokjemisk føler ifølge krav 2, karakterisert vedat de trykkutjevnende anordninger omfatter et bevegelig stempel med en første trykkoverflate i trykkommunikasjon med strømningsbanen og en andre trykkoverflate i trykkommunikasjon med kammeret.
4. Elektrokjemisk føler ifølge krav 3, karakterisert vedat den første trykkoverflate av den bevegelige delevegg, stempel eller belg er direkte eksponert til fluidet, og at den andre trykkoverflate på det bevegelige stempel er direkte eksponert til reagensene.
5. Elektrokjemisk føler ifølge hvilke som helst av de foregående krav,karakterisert vedat membranen er innesperret mellom respektive tetningsanordninger som strekker seg omkring omkretsen av membranen på hver side av denne.
6. Elektrokjemisk føler ifølge hvilke som helst av de foregående krav,karakterisert vedat huset inkluderer et første huselement som er generelt koppformet og er forsynt med en sentralt anordnet åpning ved sin bunn, og et andre huselement som er hovedsakelig sylindrisk og kan skrus koaksialt inn i det toppformede huselement slik at membranen innesperres mellom enden av det andre huselement i det første huselement og bunnen av toppformen av det første huselement, idet den andre side av membranen fullstendig dekker den nevnte åpning, og idet strømningsbanen som strekker seg på tvers gjennom både huselementene og kommuniserer med den nevnte ene side av membranen via en koaksialt anordnet ledning i det andre huselement.
7. Elektrokjemisk føler følge krav 6, karakterisert vedat huset inkluderer et tredje huselement med en generelt sylindrisk fordypning for koaksialt å motta nevnte første og andre huselementer slik at det dermed defineres et sylindrisk rom mellom bunnen av koppformen og av det første huselement og bunnen av fordypningen, idet det sylindriske rom danner i det minst en del av kammeret.
8. Elektrokjemisk føler ifølge krav 6 eller 7, karakterisert vedat tetningsanordningen på den nevnte andre side av membranen omfatter en hovedsakelig koaksialt anbrakt O-ring innesperret mellom den nevnte andre side av membranen og bunnen av koppformen av det første huselement, mens tetningsanordningen på én side av membranen omfatter tettende inngrep mellom nevnte ene side av membranen og en plan overflate tildannet på enden av det andre huselement inne i det første huselement.
9. Elektrokjemisk føler ifølge hvilke som helst av kravene 6 til 8,karakterisert vedat en ytterligere koaksialt anordnet O-ring er innesperret mellom bunnen av koppformen av det første huselement og bunnen av fordypningen.
10. Elektrokjemisk føler ifølge hvilke som helst av de foregående krav,karakterisert vedat kammeret inkluderer en arbeidselektrode, en motelektrode og en referanseelektrode.
11. Elektrokjemisk føler ifølge krav 10, karakterisert vedat elektrodene er anordnet i avstand fra hverandre i kammeret og anordnet slik at den nevnte strøm passerer mellom arbeidselektroden og motelektroden.
12. Elektrokjemisk føler ifølge krav 11, karakterisert vedat arbeidselektroden er tildannet av bor-dopet diamant.
13. Elektrokjemisk føler ifølge krav 11, karakterisert vedat arbeidselektroden er fremstilt av glassaktig karbon.
14. Elektrokjemisk følger ifølge krav 11, karakterisert vedat arbeidselektroden er fremstilt av platina.
15. Elektrokjemisk føler ifølge hvilke som helst av kravene 10 til 14,karakterisert vedat motelektroden er fremstilt av platina.
16. Elektrokjemisk føler ifølge hvilke som helst av kravene 10 til 15,karakterisert vedat referanseelektroden er fremstilt av sølv belagt med sølvklorid eller sølvjodid, eller fremstilt av platina.
17. Elektrokjemisk føler ifølge hvilke som helst av kravene 10 til 16,karakterisert vedat elektrodene er montert på eller i en isolerende basis fremstilt av polyetereterketon.
18. Elektrokjemisk føler ifølge hvilke som helst av de foregående krav,karakterisert vedat huselementene er fremstilt av polyetereterketon.
19. Elektrokjemisk føler ifølge hvilke som helst av de foregående krav,karakterisert vedat reagensene inkluderer dimetylfenylendiamin eller dets strukturmessige analoger.
20. Elektrokjemisk føler ifølge hvilke som helst av de foregående krav,karakterisert vedat reagensene inkluderer en vandig ferrocyanid- eller ferrocenoppløsning.
21. Elektrokjemisk føler ifølge hvilke som helst av de foregående krav,karakterisert vedat membranen er fremstilt fra zeolitt eller et egnet keramisk materiale.
22. Elektrokjemisk føler ifølge hvilke som helst av de foregående krav,karakterisert vedat den er utstyr i et borehullsverktøy og hvori fluidet er etformasjonsfluid.
23. Elektrokjemisk føler ifølge krav 22, karakterisert vedat borehullsverktøyet er forsynt med en prøvetakingssonde, idet prøvetakingssonden er lokalisert i en avstand på mellom 8 og 30 cm fra den nevnte elektrokjemiske føler.
24. Fremgangsmåte for å måle mengden av hydrogensulfid eller tioler i formasjonsfluid fra en grunnformasjon som omgir et borehull,karakterisert vedat fremgangsmåten omfatter posisjonering av et borehullsverktøy utstyrt med en elektrokjemisk føler i samsvar med et hvilket som helst av de foregående krav, i borehullet inntil formasjonen, føleren eksponeres til formasjonsfluidet, og den strøm som produseres av føleren, måles.
NO20053314A 2003-01-15 2005-07-06 Fremgangsmåter og føler for måling av hydrogensulfid og tioler i et fluid. NO338035B1 (no)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB0300812A GB2397651B (en) 2003-01-15 2003-01-15 Methods and apparatus for the measurement of hydrogen sulphide and thiols in fluids
PCT/GB2003/002345 WO2004063743A1 (en) 2003-01-15 2003-05-28 Methods and apparatus for the measurement of hydrogen sulphide and thiols in fluids

Publications (3)

Publication Number Publication Date
NO20053314D0 NO20053314D0 (no) 2005-07-06
NO20053314L NO20053314L (no) 2005-10-14
NO338035B1 true NO338035B1 (no) 2016-07-25

Family

ID=9951127

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO20053314A NO338035B1 (no) 2003-01-15 2005-07-06 Fremgangsmåter og føler for måling av hydrogensulfid og tioler i et fluid.

Country Status (11)

Country Link
US (2) US7758734B2 (no)
EP (1) EP1583962B1 (no)
AT (1) ATE504831T1 (no)
AU (1) AU2003234049A1 (no)
CA (1) CA2512497C (no)
DE (1) DE60336682D1 (no)
EA (1) EA009570B1 (no)
GB (1) GB2397651B (no)
MX (1) MXPA05007540A (no)
NO (1) NO338035B1 (no)
WO (1) WO2004063743A1 (no)

Families Citing this family (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2397651B (en) 2003-01-15 2005-08-24 Schlumberger Holdings Methods and apparatus for the measurement of hydrogen sulphide and thiols in fluids
GB2404738B (en) 2003-08-04 2005-09-28 Schlumberger Holdings System and method for sensing using diamond based microelectrodes
US8758593B2 (en) 2004-01-08 2014-06-24 Schlumberger Technology Corporation Electrochemical sensor
US7664607B2 (en) 2005-10-04 2010-02-16 Teledyne Technologies Incorporated Pre-calibrated gas sensor
US8907384B2 (en) * 2006-01-26 2014-12-09 Nanoselect, Inc. CNT-based sensors: devices, processes and uses thereof
US20090278556A1 (en) * 2006-01-26 2009-11-12 Nanoselect, Inc. Carbon Nanostructure Electrode Based Sensors: Devices, Processes and Uses Thereof
US20080135237A1 (en) * 2006-06-01 2008-06-12 Schlumberger Technology Corporation Monitoring injected nonhydrocarbon and nonaqueous fluids through downhole fluid analysis
GB2444276B (en) 2006-12-02 2009-06-03 Schlumberger Holdings System and method for qualitative and quantitative analysis of gaseous components of multiphase hydrocarbon mixtures
DE602007011061D1 (de) 2007-08-23 2011-01-20 Schlumberger Technology Bv Vorrichtung und Verfahren zur Analyse leichter chemischer Verbindungen
US7520160B1 (en) 2007-10-04 2009-04-21 Schlumberger Technology Corporation Electrochemical sensor
GB2476237B (en) * 2009-12-15 2012-01-11 Schlumberger Holdings Calibration of electrochemical sensor
DE102010016103B4 (de) * 2010-03-23 2012-01-26 Andreas Hettich Gmbh & Co. Kg Messvorrichtung mit Resonator
US8596354B2 (en) 2010-04-02 2013-12-03 Schlumberger Technology Corporation Detection of tracers used in hydrocarbon wells
CN102822447B (zh) 2010-05-21 2016-04-13 哈里伯顿能源服务公司 探测井下环境中二氧化碳和硫化氢的方法和井下工具装置
GB201009136D0 (en) * 2010-06-01 2010-07-14 Isis Innovation Electrochemical method
GB2493718A (en) 2011-08-15 2013-02-20 Schlumberger Holdings Electrochemical sensor with surfactants
US9546959B2 (en) 2011-09-16 2017-01-17 Schlumberger Technology Corporation Method and system for measurement of reservoir fluid properties
GB2497788B (en) 2011-12-21 2020-12-30 Schlumberger Holdings Derivatization of carbon
GB2497791B (en) 2011-12-21 2021-01-20 Schlumberger Holdings Derivatization of carbon
GB2497795B (en) 2011-12-21 2020-04-08 Schlumberger Holdings Derivatization of carbon
GB2497972B (en) * 2011-12-23 2016-03-16 Schlumberger Holdings Electrochemical sensors
US9212546B2 (en) 2012-04-11 2015-12-15 Baker Hughes Incorporated Apparatuses and methods for obtaining at-bit measurements for an earth-boring drilling tool
US9605487B2 (en) 2012-04-11 2017-03-28 Baker Hughes Incorporated Methods for forming instrumented cutting elements of an earth-boring drilling tool
US9394782B2 (en) 2012-04-11 2016-07-19 Baker Hughes Incorporated Apparatuses and methods for at-bit resistivity measurements for an earth-boring drilling tool
GB2507042B (en) 2012-10-16 2018-07-11 Schlumberger Holdings Electrochemical hydrogen sensor
HUE036145T2 (hu) * 2013-03-28 2018-06-28 Univ Louisiana State Hidrogén-szulfid detektáló készülék
CN103291290B (zh) * 2013-06-03 2016-04-06 西南石油大学 一种泥浆气体井下检测方法
US10605068B2 (en) * 2013-12-17 2020-03-31 Schlumberger Technology Corporation Downhole electrochemical fluid sensor and method of using same
WO2016144774A1 (en) 2015-03-06 2016-09-15 Shell Oil Company Methods of measuring hydrogen sulfide concentrations in reservoir fluids
US10330587B2 (en) * 2015-08-31 2019-06-25 Exxonmobil Upstream Research Company Smart electrochemical sensor for pipeline corrosion measurement
US9562430B1 (en) 2015-10-05 2017-02-07 Baker Hughes Incorporated Chemiresistive sensors for downhole tools
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
WO2018071036A1 (en) * 2016-10-14 2018-04-19 Halliburton Energy Services, Inc. In situ treatment of chemical sensors
US10584581B2 (en) 2018-07-03 2020-03-10 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Apparatuses and method for attaching an instrumented cutting element to an earth-boring drilling tool
US11180989B2 (en) 2018-07-03 2021-11-23 Baker Hughes Holdings Llc Apparatuses and methods for forming an instrumented cutting for an earth-boring drilling tool
EP4090957A1 (en) * 2020-01-13 2022-11-23 Beckman Coulter, Inc. Solid state ion selective electrodes
JP7573620B2 (ja) 2020-01-13 2024-10-25 ベックマン コールター， インコーポレイテッド 固体イオン選択電極
CN114717533B (zh) * 2022-02-25 2023-03-10 中国地质大学（北京） 一种利用仿生结构制备传感器电极保护薄膜的方法和应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DD275924A1 (de) * 1988-10-03 1990-02-07 Junkalor Dessau Amperometrische messzelle zur bestimmung von schwefelwasserstoff in gasen und fluessigkeiten
US5667558A (en) * 1995-07-13 1997-09-16 Adapco, Inc. Apparatus and associated method for reducing an undesired constituent of gas associated with wastewater
WO2001063094A1 (en) * 2000-02-26 2001-08-30 Schlumberger Technology Bv Hydrogen sulphide detection method and apparatus

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE275924C (no)
US3780575A (en) 1972-12-08 1973-12-25 Schlumberger Technology Corp Formation-testing tool for obtaining multiple measurements and fluid samples
US3988233A (en) * 1973-01-05 1976-10-26 Bbc Brown Boveri & Company Limited Apparatus for measuring dissolved gases in a fluid medium
US3915831A (en) * 1973-04-09 1975-10-28 Orion Research Hydrogen sulfide sensing cell
US3859851A (en) 1973-12-12 1975-01-14 Schlumberger Technology Corp Methods and apparatus for testing earth formations
US4490234A (en) * 1982-02-22 1984-12-25 Beckman Instruments, Inc. Method for measuring ionic concentration utilizing an ion-sensing electrode
JPS6028826A (ja) * 1983-07-26 1985-02-14 Hiroshi Suzuki かご型ゼオライト薄膜表層を有する複合膜及びその製造法
US4994671A (en) 1987-12-23 1991-02-19 Schlumberger Technology Corporation Apparatus and method for analyzing the composition of formation fluids
DE4319573A1 (de) * 1993-06-14 1994-12-15 Mannesmann Ag Elektrochemischer Gasdetektor
US5480808A (en) * 1994-01-31 1996-01-02 The Unversity Of Dayton Voltammetric method for measuring peroxide concentration in hydrocarbon fuels
GB2292805B (en) * 1994-08-26 1998-09-09 Mil Ram Techn Inc Method and apparatus for the detection of toxic gases
US5499528A (en) * 1994-09-26 1996-03-19 W. L. Gore & Associates, Inc. Apparatus for measuring hot gas content
US6629444B2 (en) * 2001-08-08 2003-10-07 Industrial Scientific Corporation Method and apparatus for diagnosing gas sensors
DE10144862B4 (de) * 2001-09-12 2006-06-29 Drägerwerk AG Elektrochemischer Gassensor mit Diamantelektrode
GB2391314B (en) 2002-07-25 2005-08-10 Schlumberger Holdings Methods and apparatus for the measurement of hydrogen sulphide and thiols in fluids
GB2397651B (en) 2003-01-15 2005-08-24 Schlumberger Holdings Methods and apparatus for the measurement of hydrogen sulphide and thiols in fluids
GB2404738B (en) * 2003-08-04 2005-09-28 Schlumberger Holdings System and method for sensing using diamond based microelectrodes
US7520160B1 (en) * 2007-10-04 2009-04-21 Schlumberger Technology Corporation Electrochemical sensor

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DD275924A1 (de) * 1988-10-03 1990-02-07 Junkalor Dessau Amperometrische messzelle zur bestimmung von schwefelwasserstoff in gasen und fluessigkeiten
US5667558A (en) * 1995-07-13 1997-09-16 Adapco, Inc. Apparatus and associated method for reducing an undesired constituent of gas associated with wastewater
WO2001063094A1 (en) * 2000-02-26 2001-08-30 Schlumberger Technology Bv Hydrogen sulphide detection method and apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
CA2512497A1 (en) 2004-07-29
US20100243480A1 (en) 2010-09-30
US8268146B2 (en) 2012-09-18
MXPA05007540A (es) 2005-09-21
WO2004063743A1 (en) 2004-07-29
NO20053314D0 (no) 2005-07-06
DE60336682D1 (de) 2011-05-19
GB2397651A (en) 2004-07-28
ATE504831T1 (de) 2011-04-15
GB0300812D0 (en) 2003-02-12
EA200501127A1 (ru) 2006-02-24
EP1583962B1 (en) 2011-04-06
AU2003234049A1 (en) 2004-08-10
US7758734B2 (en) 2010-07-20
AU2003234049A8 (en) 2004-08-10
NO20053314L (no) 2005-10-14
US20060243603A1 (en) 2006-11-02
EP1583962A1 (en) 2005-10-12
EA009570B1 (ru) 2008-02-28
GB2397651B (en) 2005-08-24
CA2512497C (en) 2012-11-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO338035B1 (no) Fremgangsmåter og føler for måling av hydrogensulfid og tioler i et fluid.
US7520160B1 (en) Electrochemical sensor
CA2874870C (en) Capillary electrophoresis for reservoir fluid analysis at wellsite and laboratory
US6740216B2 (en) Potentiometric sensor for wellbore applications
CA2623013C (en) Apparatus for downhole fluids analysis utilizing micro electro mechanical systems (mems) or other sensors
NO325099B1 (no) Anordning for nedihulls kjemisk analyse av bronnfluider
US7318343B2 (en) System for detecting gas in a wellbore during drilling
US20140024073A1 (en) Bio-mems for downhole fluid analysis
WO2004011929A1 (en) Methods and apparatus for the measurement of hydrogen sulphide and thiols in fluids
RU2344290C1 (ru) Устройство отбора глубинных проб из скважины
NO335176B1 (no) Anordning og framgangsmåte for brønntesting
US12072328B2 (en) Dynamic in-situ measurement of calcium ion concentration in porous media experiments
US8756981B2 (en) Measurement device with resonator
RU2834510C1 (ru) Устройство и способ автоматизированного измерения параметров бурового раствора
US10738604B2 (en) Method for contamination monitoring
RU2247366C1 (ru) Электрод сравнения
GB2215845A (en) A device for measuring pH of pressurised fluid

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Lapsed by not paying the annual fees