BR112013004490B1

BR112013004490B1 - Aparelho para medir propriedade termodinâmicas de fluidos de reservatório, e método para medir propriedades termodinâmicas de fluidos de reservatório

Info

Publication number: BR112013004490B1
Application number: BR112013004490-0A
Authority: BR
Inventors: Anil Singh; Kurt Schmidt; Brian Abbott; Robert Schroeder; Eric Donzier
Original assignee: Schlumberger Holdings Limited
Priority date: 2010-08-26
Filing date: 2011-05-17
Publication date: 2019-02-12
Also published as: BR112013004490A2; RU2013113218A; CA2809612A1; AU2011294831A1; EP2609423B1; WO2012025840A3; RU2606256C2; AU2011294831B2; EP2609423A2; MX2013002213A; SG187943A1; US20130243028A1; US9291585B2; WO2012025840A2

Abstract

aparelho para medir propriedade termodinâmicas de fluidos de reservatório, e método para medir propriedades termodinâmicas de fluidos de reservatório.

Description

APARELHO PARA MEDIR PROPRIEDADES TERMODINÂMICAS DE FLUIDOS

DE RESERVATÓRIO, E MÉTODO PARA MEDIR PROPRIEDADES

TERMODINÂMICAS DE FLUIDOS DE RESERVATÓRIO

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

Em muitas aplicações em campos petrolíferos, amostras de fluido do reservatório são recolhidas e estudos termodinâmicos e/ou outros estudos são realizados para obter a informação desejada sobre um reservatório subterrâneo. Os estudos termodinâmicos envolvem medição das 10 propriedades termodinâmicas de fluidos do reservatório por análise do comportamento de fase e/ou da validação da amostra.

O comportamento da fase dos fluidos do reservatório pode ser caracterizado utilizando uma pluralidade de tipos de aparelhos. Geralmente, estes dispositivos estão na forma de recipientes de retenção de pressão capazes de suportar temperaturas e pressões elevadas. Os recipientes de retenção de pressão ou células utilizam ou mercúrio ou pistões (no caso de células isentas de mercúrio), para 20 transmitir a pressão para a amostra de fluido através de algum tipo de bomba de deslocamento ou acionamento mecânico. Em células de mercúrio a imiscibilidade do mercúrio com a amostra é explorada para simplificar o proj eto, e nenhum pistão é necessário para transmitir a pressão

O mercúrio tem várias desvantagens óbvias e ao longo dos últimos anos a tendência da indústria em geral tem sido a de se afastar de tais projetos. Nas células livres de mercúrio, a pressão é transmitida sobre a amostra de fluido através de um pistão de flutuação. O pistão, por sua vez é acionado/movido mecanicamente ou hidraulicamente.

As células de retenção de pressão são geralmente um tipo cego e pressão e da em cooperação o volume da tipo visual ou para medição da podem trabalhar e/ou sensores para medir da fase, pressões de saturação, o sensor ou visualmente por um equipamento externo auxiliar conjunto com as células para são configuradas com sensores temperatura. As células também com instrumentos de medição amostra total, volumes e outros parâmetros, ou com operador. Em alguns casos, o pode ser configurado em fazer medições adicionais, tais como a densidade e viscosidade caso em que um maior volume de amostra de liquido é necessário para fazer as medições adicionais. Muitas vezes, o equipamento exterior pode ser operado em modo autônomo para fazer estas medições independentes da célula. As células podem ter algum mecanismo para permitir que uma amostra seja extraída durante a experiência, em condições de equilíbrio através de, por exemplo, uma válvula de amostragem.

Além de sensores de gerenciamento de pressão e de medição experimental, os dispositivos podem ter algum tipo de sistema de gerenciamento térmica para controle de temperatura, por exemplo, fornos ou mantas/jaquetas de aquecimento. A célula de equilíbrio também pode trabalhar em cooperação com um mecanismo para agitação da amostra. Isto é feito para acelerar o processo de equilíbrio e, consequentemente, aumentar a eficiência experimental. Os tipos de mecanismos de agitação incluem misturadores do tipo impulsor mecânico acoplados magneticamente, mecanismos de balanço simples (com ou sem anéis de mistura), bombas de circulação e transdutores ultrassônicos.

As células de equilíbrio são frequentemente concebidas especificamente para o tipo de fluido a ser estudado. Por exemplo, é comum a utilização de um pistão cônico para o estudo de condensados de gás e um pistão plano para óleos. Os pistões cônicos são empregados porque a quantidade de líquido deixada a partir dos condensados de gás é muito pequena e pelo uso de pistões cônicos a capacidade do aparelho para medir os pequenos volumes é reforçada.

Outra tendência para aumentar o estudo de condensados de gás é a utilização de células de equilíbrio, com volumes maiores do que os utilizados para os estudos de petróleo. A razão é que quanto maior o volume da amostra maior o volume de abandono de líquido, o que aumenta a probabilidade de estar dentro da resolução de medição dos instrumentos. Um dos principais inconvenientes dessas células maiores é a exigência de um maior volume de amostra.

As medições de densidade e viscosidade podem ser realizadas por outros equipamentos externo à célula principal, por exemplo, a célula

PVT (pressão-volume temperatura), ou pela incorporação de um densitômetro ou viscosímetro viscosímetro dentro do aparelho.

Uma forma comum de incorporado na célula usa uma e a forma mais comum técnica de tubo de densitômetro é aquele técnica capilar, de densitômetro baseia-se vibração.

feito por

Áustria. Estes dispositivos de em uma

Um exemplo de tal um

Anton Paar GmbH de Graz, medição requerem que a amostra seja escoada/empurrada através do viscosímetro ou densitômetro e, como tal, necessitam de volume de amostra substancial para fluir através do sensor para a medição e para lavar/limpar os sensores. Estes sensores do tipo fluxo passante têm equipamento amostra.

Para muitos inconvenientes, relativamente grande e determinar os volumes tipos de aparelhos mede interface de estar em uma saturação e incluindo requisito de gás-líquido a interface uma pegada de de volume de a maioria dos de gás-líquido.

é formada como um resultado região de envelope de fase abaixo tendo as camadas de gás de do ponto de e líquido estratifiçadas no interior que a fase gasosa e a fase do corpo da célula.

É importante em equilíbrio. A estratificação vai ocorrer naturalmente, mas isto pode demorar várias horas, dias ou semanas dependendo do sistema de fluidos. A fim de aumentar a eficiência experimental, a agitação é usada para reduzir significativamente o tempo necessário para atingir o equilíbrio na ordem de segundos ou minutos. Isso requer que a área de contato de gás-líquido seja maximizada, tempo de retenção de gás-líquido suficiente, e o movimento de ambas as fases para a difusão de massa entre as fases a serem maximizadas a uma dada temperatura e pressão.

Quando o equilíbrio é alcançado a transferência de massa dos componentes individuais em cada uma das respectivas fases se torna zero. Isto é devido às condições de equilíbrio termodinâmico, onde a temperatura e a pressão de cada uma das fases são idênticas e os potenciais produtos químicos ou fugacidade de cada componente em cada fase também se tornam iguais. Uma técnica de agitação ou de mistura é a técnica padrão utilizada para diminuir os tempos de aproximação ao equilíbrio, a mais eficaz sendo a recirculação de uma fase à outra. Sistemas de agitação são variados, e incluem anéis/pistões/dispositivos de mistura acionados magneticamente, balanço de célula simples, uma combinação de anéis/pistões/dispositivos de mistura e de balanço, misturadores impulsores magneticamente acoplados, agitadores magnéticos, misturadores estáticos, misturadores de orifício, bombas de circulação, e agitadores ultrassônicos (tipos montados externamente de encaixe ou de contato direto de transdutor).

Em qualquer caso, os dispositivos existentes carecem de capacidades de sensores suficientes ou combinações de capacidades de sensores, para permitir o comportamento de fase suficiente e estudos de validação de amostra dos fluidos do reservatório.

BREVE SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Em geral, a presente invenção fornece um aparelho e método relacionado à determinação das propriedades termodinâmicas de fluidos do reservatório. A técnica utiliza um conjunto de sensor modular concebido para analisar uma amostra de um fluido contendo hidrocarboneto dentro do corpo da célula. Uma variedade de sensores pode ser seletivamente colocada em comunicação com a câmara da amostra no interior do corpo da célula para avaliar a amostra a pressões e temperaturas potencialmente elevadas. Ã título de exemplo, os sensores podem compreender um sensor de densidade-viscosidade único localizado in-situ para medir de forma eficiente a densidade e a viscosidade da amostra como uma função da pressão e temperatura. Outros sensores, tais como um sensor ótico e/ou um sensor de pressão-temperatura, também podem ser posicionados para medir os parâmetros da amostra enquanto a amostra é retida na câmara de amostra.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Algumas modalidades da invenção serão seguidamente descritas com referência aos desenhos anexos, em que números de referência iquais indicam elementos iguais

A Figura 1 é uma ilustração esquemática de um exemplo de um conjunto de sensor modular de acordo com uma modalidade da presente invenção

A Figura 2 é uma ilustração esquemática do conjunto do sensor modular com componentes de suporte, de acordo com uma modalidade da presente invenção.

Figura uma ilustração esquemática de uma porção do conjunto do sensor modular, de acordo com uma modalidade da presente invenção.

porção do modalidade

Figura 4 é outra ilustração conjunto do sensor modular, da presente invenção.

esquemática de acordo de uma com uma

A Figura 5 é uma ilustração esquemática mostrando o funcionamento do conjunto do sensor modular, de acordo com uma modalidade da presente invenção.

A Figura é um gráfico que mostra um envelope de fase generalizado para um reservatório de fluido traçando a pressão versus temperatura.

A Figura 7 é um gráfico que mostra a resposta espectral de uma amostra de fluido através de um sensor ótico.

A Figura 8 é uma ilustração esquemática do sensor ótico que mostra a detecção de uma interface de gás liquido.

A Figura 9 é um gráfico que mostra a resposta espectral do sensor ótico da Figura 8 ilustrando a detecção

de uma	interface	de	gás	-líquido para uma amostra	de fluido.
	A Figura	10	é	um gráfico	que mostra as	curvas de
volume	relativas	de	uma	amostra de	fluido.
	A Figura	11	é	um gráfico	que mostra as	curvas de

volume de volume/saturação de fase liquida de uma amostra de fluido.

A Figura 12 é outro exemplo de um envelope de fase de fluido traçando a pressão em função da temperatura.

A Figura 13 é uma ilustração esquemática que mostra um fluxo de trabalho geral para o processamento de uma amostra de um fluido à base de hidrocarbonetos, de acordo com uma modalidade da presente invenção.

A Figura 14 é uma ilustração esquemática que mostra um fluxo de dados e sinal em geral durante o processamento de uma amostra de um fluido à base de hidrocarbonetos de

acordo	com uma modalidade	da presente invenção.
	A Figura 15 é	uma	ilustração esquemática	de	outro
exemplo	de um conjunto	de	sensor modular, de acordo com uma
modalidade alternativa	da	presente invenção.
	A Figura 16 é	uma	ilustração esquemática	de	outro
exemplo	de um conjunto	de	sensor modular, de acordo com uma
modalidade alternativa	da	presente invenção.
	A Figura 17 é	uma	ilustração esquemática	de	outro

exemplo de um conjunto de sensor modular, de acordo com uma modalidade alternativa da presente invenção.

A Figura 18 é uma ilustração esquemática de outro exemplo de um conjunto de sensor modular, de acordo com uma modalidade alternativa da presente invenção.

A Figura 19 é uma ilustração esquemática de outro exemplo de um conjunto de sensor modular, de acordo com uma modalidade alternativa da presente invenção.

A Figura 20 é uma ilustração esquemática de outro exemplo de um conjunto de sensor modular, de acordo com uma modalidade alternativa da presente invenção.

A Figura 21 é uma ilustração esquemática de outro exemplo de um conjunto de sensor modular, de acordo com uma modalidade alternativa da presente invenção.

A Figura 22 é uma ilustração esquemática de outro exemplo de um conjunto de sensor modular, de acordo com uma alternativa modalidade da presente invenção.

A Figura 23 é uma ilustração esquemática de outro exemplo de um conjunto de sensor modular, de acordo com uma modalidade alternativa da presente invenção.

A Figura 24 é uma ilustração esquemática de outro exemplo de um conjunto de sensor modular, de acordo com uma modalidade alternativa da presente invenção.

A Figura 25 é uma ilustração esquemática de outro exemplo de um conjunto de sensor modular, de acordo com uma modalidade alternativa da presente invenção.

A Figura 26 é uma ilustração esquemática de outro

exemplo	de	um conjunto	de	sensor modular, de acordo	com	uma
modalidade	alternativa	da	presente invenção.
	A	Figura 27 é	uma	ilustração esquemática de outro
exemplo	de	um conjunto	de	sensor modular, de acordo	com	uma
modalidade	alternativa	da	presente invenção.
	A	Figura 28 é	uma	ilustração esquemática de outro
exemplo	de	um conjunto	de	sensor modular, de acordo	com	uma
modalidade	alternativa	da	presente invenção.
	A	Figura 29 é	uma	ilustração esquemática de outro
exemplo	de	um conjunto	de	sensor modular, de acordo	com	uma
modalidade	alternativa	da	presente invenção; e
	A	Figura 30 é	uma	ilustração esquemática de outro
exemplo	de	um conjunto	de	sensor modular, de acordo	com	uma
modalidade	alternativa	da	presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

Na descrição a seguir, numerosos detalhes são apresentados para fornecer uma compreensão da presente invenção. No entanto, será entendido por aqueles versados na técnica que a presente invenção pode ser praticada sem estes detalhes e que numerosas variações e modificações das modalidades descritas podem ser possíveis.

A presente invenção refere-se a um método e um sistema que aumenta a qualidade geral do serviço e a qualidade dos dados no que diz respeito à medição e análise das amostras de fluido do reservatório. Uma variedade de componentes é seletivamente integrada em um conjunto modular para simplificar as ações envolvidas na medição e análise das amostras de fluido do reservatório. Como resultado, o processo de análise de fluido do reservatório é mais confiável e reproduzível durante muitas ou todas as fases do procedimento. O sistema também é facilmente transportável para locais de poço e outros locais desej ados.

Como aqui descrito, a invenção refere-se a um aparelho para medir as propriedades termodinâmicas fluido, por exemplo, pressão-volumede fluidos do reservatório para os estudos de comportamento de fase e/ou de validação da amostra. Estes fluidos podem ser obtidos a partir de um poço, a partir de uma ferramenta de amostragem de fundo de poço, ou a partir de equipamento de superfície, por exemplo, um separador.

Sensores do tipo fluxo passante existentes têm as principais desvantagens da pegada de equipamento relativamente grande e requisitos de volume de amostra. No entanto, as modalidades do conjunto do sensor modular aqui descritas superam estas desvantagens, por exemplo, incorporando um sensor de densidade-viscosidade único como uma parte integrante do dispositivo, reduzindo assim o requisito de volume de amostra e reduzindo a pegada do equipamento. Volume de amostra reduzido é preferido já que as amostras, especialmente aquelas capturadas do fundo de poço, são caras de se obter e são frequentemente disponíveis apenas em quantidades limitadas.

Por conseguinte, as presentes modalidades da presente invenção podem geralmente realizar mais testes, a partir de uma amostra limitada. Além disso, ao reduzir a pegada do equipamento, o conjunto se torna mais portátil e mais adequado para a implantação no local do poço, especialmente locais de poço offshore, onde o espaço é limitado. A pegada reduzida também significa que o equipamento pode ser facilmente enviado de local para local, seja em terra ou mar, a um custo mínimo. As modalidades descritas aqui também podem ser concebidas para eliminar a necessidade de realizar testes adicionais e separados, tal como experimentos de equilíbrio de vapor-líquido inglês para vapor testes de separação (na sigla em inglês para separator testes de liberação sigla em inglês para e/ou testes de depleção de volume constante (na sigla em inglês para constant volume depletion, CVD).

uso em conj unto con j unto pressões e temperaturas mais sistemas de teste normais. Em muitas do sensor modular e são projetados para elevadas do que os destas aplicações, incluindo as aplicações a alta pressão e alta temperatura, a amostra de fluido de hidrocarboneto é agitada para recombinar o fluido de amostra a partir de múltiplas fases em uma única fase a pressões superiores dp que a pressão de saturação. O conjunto de sensor modular aqui descrito pode incorporar um mecanismo agitador integral concebido para agitar a amostra de fluido sob alta pressão e temperatura.

A agitação da amostra é desejada em muitas aplicações mais ou menos no ponto de saturação, após

microbolhas/microgoticuias	serem	formadas	em sítios	de
nucleação e começarem a	crescer	devido,	por exemplo,	à
difusão. 0 agitador ideal	deveria	causar o	crescimento	de

bolhas/goticulas para cisalhar/separar e formar bolhas/goticulas menores, aumentando assim a área da superfície total e, portanto, a área de contato de gásliquido. À medida que essas bolhas/goticulas crescem, o agitador ideal deve continuamente cisalhar/quebrar as bolhas/gotículas maiores e também criar uma circulação de fluxo geral das bolhas/gotículas para evitar áreas de gradientes de concentração baixos, por conseguinte, taxas de difusão de massa menores. Em sistemas líquidos, a circulação do agitador ideal permite que as bolhas de gás se movam mais rapidamente para a superfície formando a interface do que puramente dependendo do efeito de flutuabilidade. No caso de goticulas, o agitador ideal faz com que elas caiam para o fundo da célula (parte superior da interface) muito mais rapidamente do que a dependência da gravidade sozinha. Ao mesmo tempo, e na superfície de interface, a circulação do fluxo contínuo causa a recirculação da fase gasosa para a fase líquida, ou viceversa, permitindo assim que as fases estratifiçadas entrem em contato entre si e permitindo uma maior área de superfície de contato entre as fases, o que facilita um processo de difusão mais rápido. Isso pode ser estendido para a recombinação das fases também. A técnica de agitação e um mecanismo de agitação integrado descrito abaixo permitem otimizar a agitação desejada da amostra de fluido. A título de exemplo, o mecanismo agitador pode compreender um transdutor ultrassônico que minimiza o volume morto e incorpora-se facilmente em um corpo da célula do conjunto do sensor modular.

As modalidades aqui descritas fornecem um conjunto do sensor modular sob a forma de um aparelho automatizado, móvel e modular utilizando novas tecnologias de sensores para estudos comportamento de fase e de validação de amostras dos fluidos do reservatório. O aparelho portátil modular é destinado ao uso no local do poço, em terra e no mar, laboratório móvel ou locais de laboratório em terra permanentes. Ele pode ser usado como um aparelho

independente ou	em conjunto com	outro	equipamento	de
análise de fluido Nos s i s t e	modular. mas da técnica	anterior	, densidade	e

viscosidade foram geralmente medidas por dispositivos especializados separados, tal como um aparelho de tubo de vibração ou técnica gravimétrica para densidade e um aparelho de queda de corpo para viscosidade. Em estudos DL e/ou ST, a densidade da fase de líquido coexistentes (fase líquida abaixo da pressão de saturação) era normalmente uma propriedade calculada e não uma propriedade medida. A viscosidade das fases de líquidos coexistentes foi frequentemente medida em uma experiência separada com uma carqa separada do fluido. Em tal caso, o estudo DL e/ou ST foi replicado e, em sequida, o fluido carregado no viscosímetro. Estas propriedades também podem ser medidas em diferentes estudos de VLE, quando uma amostra fresca é carregada para a célula e, em seguida, as fases de líquido e de vapor coexistentes são amostradas e a densidade, viscosidade e composição é medida. Os dados provenientes de

VLE, dependendo do fluido particular, muitas vezes, não corresponderam aos dados de testes de DL,

CVD ou ST exatamente, mas os dados destes testes VLE foram ainda utilizados na equação de ajuste de inglês para equation of state, EOS) . Mais uma vez, esses testes eram difíceis de realizar e consumiam grandes quantidades de volume de amostra e tempo. Dependendo da experiência do operador, os resultados frequentemente tinham vários graus de erros associados.

Em contraste, as modalidades da presente invenção incorporam um sensor de densidade e viscosidade combinado in situ para medir as densidades e as viscosidades da fase liquida e das duas fases de liquido coexistentes (mas não limitados apenas à fase liquida) como uma função da pressão e temperatura. A integração do sensor de densidade e viscosidade combinado dentro do aparelho e do fluxo de trabalho experimental elimina necessidade de utilizar peças de equipamento e cargas de amostragem separadas para estas peças externas incerteza experimental do equipamento, reduzindo assim a e também reduzindo o consumo de volume total da amostra. As amostras de líquidos são caras de se obter e, portanto, a minimização das quantidades utilizadas para o teste tem benefícios diretos, como a disponibilidade de mais amostras para estudos de repetibilidade, mais disponibilidade para um maior conjunto de testes, e a coleta de pequenas quantidades de amostras (diretamente relacionados ao custo).

Os inconvenientes com as técnicas existentes para fazer medições de densidade e viscosidade durante uma experiência de equilíbrio de fases incluem: um volume da amostra aumentado e um fluxo de trabalho experimental que é mais complicado, pois o fluido normalmente tem que fluir mais complexo quando o todo novas para fazer fluido está o fluido nos sensores deve condições de medição e o ser uma medição. É em duas fases ainda porque reequilibrado para as sensor tem de ser lavado cuidadosamente para garantir que a amostra de fluido seja representativa da fase líquida bruta (consumindo assim mais volume da amostra). O presente conjunto de sensor modular supera estas questões e tem um fluxo de trabalho experimental muito simples.

Por exemplo, presente altamente autônomo e pode ser controlado através de um controle base de processador, tal como um microcomputador. Esta abordagem requer uma entrada mínima de um operador. Através da automação, as modalidades da presente invenção garantem a alta qualidade, resultados reproduzíveis que são em grande parte independentes da experiência do operador.

Outra característica vantajosa do presente conjunto de sensor modular e uma técnica que pode ser incorporada no sistema modular é um novo sensor ótico de alta pressão e alta temperatura. O sensor ótico de alta pressão e alta temperatura pode ser utilizado para fazer o ponto de borbulhamento, ponto de orvalho, medições da interface de gás-líquido e/ou outras medições utilizando técnicas de espectroscopia ótica e de dispersão. A construção do sensor ótico evita algumas das desvantagens com janelas redondas de vedação ou do tipo cilíndricas, e trabalho em conjunto com todo o aparelho permitem que todas as medições visuais tipicarnenLe feitas por um operador, em células do tipo visual, sejam substituídas por este sensor que permite a automação. O sensor ótico é projetado para melhorar a sua sensibilidade para detecção de névoas de orvalho finas e pequenas bolhas no volume de interrogação. Comprimentos de onda e comprimentos de caminhos óticos são otimizados para permitir a detecção de bolhas e de interfaces de gásliquido mesmo com hidrocarbonetos brutos escuros.

O desenho modular das modalidades da presente invenção também permite que diferentes configurações, geometrias de célula, e sensores sejam utilizados para estudos de diferentes tipos de fluidos. Fluidos do reservatório apresentam comportamentos diferentes (óleo e condensados de gás) em estudos de caracterização de fase. Além disso, as propriedades dos fluidos a serem medidas têm uma ampla faixa. A capacidade de reconfigurar o equipamento e/ou substituir os sensores para ajustar o tipo de fluido específico reduz a incerteza experimental. A física do sensor e das sensibilidades pode variar para óleos e condensados de gás, por conseguinte, tornando difícil, se não impossível, usar um único sensor que pode manter um elevado grau de precisão para todos os tipos de fluidos de reservatório. Os sensores e as faixas, para medições de precisão muito elevadas, podem ser personalizados para o fluido, dependendo se trata-se de um óleo ou de um condensado de gás. O conjunto de sensor modular é parte de um sistema de hardware e software modular usado para garantir análises de alta qualidade e de qualidade consistente.

O conjunto pode ser utilizado para outros estudos, além de estudos de equilíbrio de fase, com pouca ou nenhuma modificação. Por exemplo, o conjunto modular pode ser utilizado para fins de validação de amostra. Além disso, o conjunto de sensor modular pode ser utilizado em conjunto com outros módulos. Os testes de validação normalmente medem ou procuram por conteúdo de água, areia e outros níveis de contaminação. Em algumas aplicações, o teste de validação pode incorporar técnicas de análise que são importantes em estudos de garantia de fluxo, tais como estudos de inicio de precipitação de cera e asfalteno.

Com referência geralmente às Figuras 1 a 4, uma modalidade de um aparelho para medir as propriedades termodinâmicas de fluidos do reservatório é ilustrada como um conjunto de sensor modular 50. O conjunto de sensor modular 50 compreende um corpo da célula 52 construído, por exemplo, de um material resistente aos fluidos corrosivos do poço, por exemplo, água, sulfureto de hidrogênio, e resistentes à fragilização e/ou fissuras, com a capacidade de suportar altas pressões, por exemplo, 1380 bar no mínimo, e temperaturas altas, por exemplo, 200 °C no mínimo. O corpo da célula 52 pode ser fabricado a partir de uma única peça de barra de estoque com sulcos de vedação 54 e conexões de extremidade rosqueadas 56 em cada extremidade, de modo a receber as tampas de extremidade 58.

As extremidades do corpo da célula 52 podem ser fechadas com tampas de extremidade rosqueadas 58 .

Alternativamente, tampas de extremidade 58 podem ser aparafusadas no corpo da célula 52 com um sulco de vedação. As roscas ou parafusos destinam-se a resistir à carga de pressão e temperatura. As tampas de extremidade 58 podem ser vedadas sobre o corpo da célula 52 usando uma vedação elastomérica ou outro tipo de vedação em sulcos 54 . As tampas de extremidade 58 também podem ser empregadas para vedar porções de invólucro extensas 60 e 62 que são dispostas através das respectivas extremidades do corpo da célula 52 para cooperação com um sensor de pressão e temperatura 64 e um mecanismo de agitação/sensor 66, tal como um transdutor ultrassônico. O sensor de pressão e temperatura 64 pode ser combinado com um pistão superior 68, e um transdutor ultrassônico 66 pode estar na forma de, ou integrado com um pistão inferior 70. Deve-se notar que o pistão superior 68 e/ou pistão inferior 70 pode incorporar o sensor de pressão e temperatura ou transdutor ultrassônico.

O corpo da célula 52 está separado em uma câmara superior 72 e uma câmara inferior 74 que estão ligadas por uma passagem de fluxo estreita 76. As superfícies internas nas câmaras superiores e inferiores 72, 74 do corpo de célula 52 estão finalizadas para as especificações adequadas para vedar com uma vedação elastomérica ou outra vedação. A região do corpo da célula 52 em torno do caminho de fluxo estreito 76 é perfilada para alojar um sensor ótico especial 78, um sensor de densidade-viscosidade único, combinado 80, e uma abertura de carregamento 82, que pode ter válvula de carga de volume morto zero 84 (ver a Figura 2 e Figura 3) . A válvula de carga de volume morto zero 84 pode ter uma variedade de formas. Exemplos incluem válvulas disponíveis a partir do laboratório

CENERG-TEP da

ENSMP (Ecole Nationale Supérieure des Mines de Paris) .

válvula de carregamento também pode ser construída de modo a funcionar como uma válvula de amostragem.

Na modalidade ilustrada, o caminho de fluxo pode ser de seção transversal redonda, retangular ou quadrada, e concebido especificamente para o funcionamento eficiente e adequado do sensor ótico 78 e o sensor de densidadeviscosidade 80. O acabamento da superfície deste caminho estreito pode ser liso ou especialmente projetado para otimizar o desempenho do sensor ótico 78 e sensor de densidade-viscosidade (na sigla em inglês para densityviscosity, DV) 80. A abertura de carregamento 82 pode ser usinada ou de outro modo formada no corpo da célula 52 com a finalidade de carregar e descarregar o conteúdo da célula.

O mecanismo agitador 66, por exemplo, transdutor ultrassônico, é usado para agitar a amostra tanto para diminuir o tempo para equilíbrio durante a separação de fase quanto para recombinar rapidamente a amostra a partir de duas fases, gás e líquido, para uma mistura homogênea de fase única. O princípio de agitação ultrassônica, utilizado na indústria química e em vários equipamentos de laboratório, é empregado para garantir o equilíbrio, causando a circulação no interior da célula, de modo que as fases gasosa e liquida dentro da célula são continuamente postas em contato para garantir que a difusão de massa é maximizada, diminuindo assim o tempo necessário para a separação de fase de equilíbrio ou recombinação para uma mistura de fase única homogênea. Nesta aplicação, o transdutor está sob pressões e temperaturas extremas e por isso é propositadamente construído e optimizado para este teste e aplicação de medição. A potência, frequência e ciclo de trabalho também podem ser otimizados para a aplicação e os diferentes tipos de fluídos estudados. Isto implica que, dependendo do fluido, uma potência, frequência e ciclo de trabalho diferentes podem ser usados.

O sensor de pressão e temperatura integrado 64 pode estar na forma de um medidor modificado para utilização em aplicações de fundo de poço, tais como um quartzo, microsafira ou tipo SOI (silício sobre isolante, na sigla em inglês para sil.icon on insulator) . A porção de temperatura do sensor 64 pode ser um tipo RTD (Detector de Temperatura de Resistência, na sigla em inglês para Resistance Temperatuiice Detector) de alta precisão ou equivalente. Os componentes 64 e 66 são projetos integrados fabricados especialmente que podem ser acoplados a ou integralmente

formados	com os pistões superior e inferior	68, 70,
respectivamente, no corpo da célula 52. No	exemplo
ilustrado,	o sensor de pressão e temperatura	64 e o
transdutor	ultrassônico 66 não são colocados em	qualquer
recesso da	estrutura do pistão, em vez disso, eles	formam o
pistão em	um projeto de componente integrado.
0	invólucro do medidor é especificamente	usinado

com a finalidade de integrar todas essas funções em um projeto de uma única peça. Os componentes molhados do sensor 64/transdutor 66, que são expostos a uma pressão e temperatura, são hermeticamente vedados. Além disso, os sulcos de vedação 86 são usados para vedar os componentes

64, 66 sobre o corpo da célula 52 usando uma vedação elastomérica ou outra vedação adequada. 0 sensor e pistão de dupla função (por exemplo, sensor 68/pistão 68 e transdutor 66/pistão 70) possibilitam um projeto de célula menor que minimiza o volume total da célula, o volume morto da célula, e, portanto, a massa térmica da célula. No exemplo ilustrado, o sensor de pressão e temperatura 64 serve como o pistão superior para minimizar a quantidade das interfaces de vedação, desejável porque os volumes experimental e/ou resolução

As porções de invólucro

A redução de volume morto é mortos podem afetar a precisão de medição.

estendidas 60 e 62 podem servir como conduítes para as conexões elétricas para o respectivo sensor 64 e transdutor ultrassônico 66.

As extremidades expostas 88, 90 dos invólucros estendidos 60, 62 podem ser vedadas por uma antepara ou vedados por outros meios para impedir qualquer penetração. A porção de invólucro estendido 62 pode ser fixada a uma placa base 92 do conjunto do sensor modular 50 por um prendedor 94. Do mesmo modo, a porção de invólucro estendido 60 pode ser fixada a uma placa guia de pistão 96, por um prendedor 98. Não há pressão sobre as extremidades 88 e 90. As conexões elétricas para o equipamento auxiliar utilizadas para os componentes que envolvem as operações 64 e 66 podem ser feitas através das extremidades expostas 88 e 90. Além disso, os sulcos de vedação e vedações correspondentes 100 são usadas para vedar os invólucros estendidos 60, 62 em relação às tampas de extremidade correspondentes 58. As vedações podem incluir vedações elastoméricas ou outras vedações adequadas.

Na modalidade ilustrada, o corpo da célula 52 é mantido por uma estrutura que pode compreender a placa base 92, uma pluralidade de hastes guia 102, uma placa superior 104, placas guia de célula 106, e um suporte de montagem de célula 108 (ver a Figura 2) . O corpo da célula 52 está ligado ao suporte de montagem de célula 108 e deixa-se deslizar para cima e para baixo ao longo das hastes guia 102 através de rolamentos lineares 110. A combinação de transdutor ultrassônico 66/pistão inferior 70 é mantida fixa em relação à estrutura da placa base 92. Como ilustrado na

Figura 2, linear de alta precisão

112 pode ser ligado à por um suporte para movimentar o corpo da célula 52 ao longo das hastes guia

102. A estrutura é construída de material de alta resistência ao peso ou outros para minimizar o peso total.

O acionador linear 112 pode ser uma unidade comercialmente disponível ou equivalente com, por exemplo, resolução e precisão micrométricas.

Nesta modalidade particular, uma cabeça do sensor de codificador linear 114 pode ser acoplada à combinação de sensor de pressão e temperatura 64/pistão superior 68 por um suporte de conexão 116 e a um codificador de tira magnética 118, que também pode ser ligado à estrutura. A cabeça do sensor do codificador 114 e codificador de tira magnética 118 podem ser criados ou selecionados com resolução e precisão micrométrica para rastrear a posição do pistão superior 68 que pode se mover dentro do corpo da célula 52. Uma trava de haste acionada por ar pode ser ligada à placa guia do pistão 96 e pode se fixar às hastes guia 102 para manter o pistão superior 68 fixado durante o movimento do corpo da célula 52 . O corpo da célula 52 e sensor de pressão/temperatura superior 64/pistão 68 são movidos de forma independente. A título de exemplo, o pistão 68 pode ser movido através da regulação da pressão do fluido hidráulico/fluxo com uma bomba hidráulica 120. A bomba hidráulica 120 é usado para fornecer o fluido hidráulico pressurizado para as aberturas 122, que se prolongam através das tampas de extremidade 58 e entregam o fluido para as câmaras hidráulicas 124 para mover seletivamente o pistão ou pistões desejados. A título de exemplo, a bomba hidráulica 120 pode ser uma bomba de tipo de deslocamento com duplo comercialmente disponível com fluxo contínuo não pulsátil ou equivalente. As aberturas 122 podem ser perfiladas para acessórios de alta pressão comercialmente disponíveis ou equivalentes.

A configuração de vedação fornecida por sulcos de vedação e vedações correspondentes 54 , 86, e 100 ainda subdivide a câmara interior do corpo da célula 52 na câmara superior 72 e câmara inferior 74. A câmara superior 72 e câmara inferior 74 têm um lado hidráulico com o fluido hidráulico nas câmaras de fluido hidráulico 124 e um lado da amostra com uma amostra de fluido em uma câmara de amostra 126 que compreende porções da câmara superior 72 e câmara inferior 74. 0 lado da amostra é formado entre o pistão superior 68 e pistão inferior 70 em ambos os lados do canal estreito ou caminho de fluxo 76. O fluido hidráulico nos lados hidráulicos minimiza o diferencial de pressão através do sulco de vedação 86 reduzindo assim a tendência para um vazamento através das vedações.

Isto permite a operação a pressões e temperaturas muito elevadas. A tampa de extremidade inferior 58 também pode ter uma abertura 122 para o fluido hidráulico. O fluido hidráulico na tampa de extremidade inferior 58 serve para minimizar a pressão diferencial através do sulco de vedação correspondente 86 e serve também para reduzir o diferencial de pressão através do transdutor ultrassônico 66. 0 volume da amostra no lado da amostra pode ser alterado movendo o pistão superior 68.

Esta configuração também garante que a amostra de fluido na câmara da amostra 126 pode entrar em contato com o sensor ótico 78 e sensor de densidade-viscosidade único 10 80, movendo o corpo da célula 52 e, portanto, o sensor ótico 78 e o sensor de densidade-viscosidade 80, através da coluna de fluido da amostra. A altura da coluna de fase líquida varia de acordo com a solubilidade do gás, o que para um dado fluido é dependente da pressão e da 15 temperatura. Assim, movendo-se o corpo da célula, os sensores podem estar localizados na região do fluido onde a medição tem de ser feita, por exemplo, a interface de gáslíquido, densidade da fase líquida, e viscosidade da fase líquida. A posição relativa do sensor ótico 78 e o sensor 20 de densidade-viscosidade 80 permite que este processo seja automatizado (ver Figura 2 e Figura 3) . Uma vez que a interface de gás é detectada, o corpo da célula 52 pode mover-se a certa distância adicional, por exemplo, pelo menos, a distância de separação entre o sensor ótico 78 e o 25 sensor de densidade-viscosidade 80, para posicionar o sensor de densidade-viscosidade 80 em fase líquida. Isto é útil na determinação das propriedades da fase líquida com os fluidos com diferentes solubilidades de gás e será operação do conjunto do sensor modular 50.

A pressão do fluido de amostra na câmara de amostra controlada pelo movimento do pistão superior 68.

Quando corpo da célula está em movimento, é mantido fixo para manter a pressão da amostra.

O corpo da célula pode ser aquecido para aumentar a temperatura da amostra para a temperatura do reservatório, ou para outra temperatura desejada através de um sistema de gerenciamento de térmico 128.

De acordo com uma modalidade, o sistema de gerenciamento de térmico 128 inclui uma carapaça interior 130, que pode ser controlada para fornecer tanto aquecimento quanto resfriamento. A carapaça interior 130 é concebida de modo a se ajustar estreitamente à geometria do corpo da célula 52 para maximizar o contato térmico e maximizar a transferência de calor para o corpo da célula 52. 0 sistema de gerenciamento térmica 128 também pode compreender uma carapaça exterior

132, na forma de uma camada de isolamento para minimizar a perda ou ganho de calor a partir do ambiente externo. O sistema de gerenciamento térmica 128 forma um limite térmico de encapsulação leve capaz de manter a temperatura do sistema dentro de um intervalo desejado, por exemplo, < ±0,5 °C, e para minimizar os gradientes térmicos ao longo do comprimento do corpo da célula 52. O aquecimento é conseguido por resistência elétrica ou por outros mecanismos de aquecimento adequados, e o resfriamento pode ser conseguido através da circulação de ar, ou circulação de água no interior da carapaça interior 130 de encapsulação. Quando a temperatura do sistema é inferior à temperatura ambiente, um fluido de transferência de calor apropriado, que circula através de uma refrigeração externa ou sistema semelhante pode ser empregado. A carapaça exterior 132 do sistema de gerenciamento térmica 128 mantém uma temperatura de toque externo adequada para segurança do operador.

O sistema de gerenciamento térmica 128 é controlado e monitorado por um sistema de controle a base de processador 134, por exemplo, um sistema de microcomputador, ou outro sistema de controle adequado. O sistema de controle 134 pode ser usado para automatizar o procedimento de amostragem por também controlar o movimento dos pistões, por exemplo, movimento do pistão superior 68, e através da obtenção de dados a partir do sensor de densidade-viscosidade 80, sensor de pressão e temperatura 64, sensor ótico 78 e/ou outros sensores de sistema. O sistema de controle 134 também pode ser usado para controlar o carregamento e a remoção da amostra de fluido em relação à câmara de amostra de fluido 126, em conjunto com o controle de outros componentes e funções do processo de ensaio e de medição geral.

Com referência geralmente às Figuras 5 e 6, um exemplo do funcionamento geral do conjunto do sensor modular 50 é ilustrado. Deve-se notar que o conjunto do sensor modular 50 pode ser operado em conjunto com outros módulos que executam outros testes para, por exemplo, garantir que os resultados obtidos a partir do conjunto de sensor modular 50 e o sistema de sensor geral 136 são da qualidade desejada.

Como ilustrado na Figura

6, um envelope de fase generalizado para um reservatório de fluido é utilizado para ilustrar a forma como as medições são feitas durante uma execução experimental típica. As etapas básicas de um experimento de Expansão de Composição Constante (na sigla em inglês para Constant Composition Expansion, CCE) serão utilizadas na discussão subsequente para explicar a operação do sistema 136. O sistema 136 pode ser utilizado para outras experiências, como testes de Depleção de Volume Constante, testes de Separador e os testes de Liberação

Diferencial. Neste exemplo, as medições a serem feitas durante um experimento CCE em cada etapa de pressão (temperatura constante) são as seguintes: Volume de Fase Única e Volume Total da Amostra, Densidade de Fase Única, Viscosidade de Fase Única, Volumes de Fase Líquida e Gasosa (medindo a interface de gás-liquido), Densidade e Viscosidade da Fase Líquida de Equilíbrio Coexistente. A pressão de saturação também pode ser detectada através da determinação da pressão na se forma.

Antes de realizar

136, a amostra é preparada qual uma segunda fase de fluido uma experiência com o sistema em um cilindro de amostras 138 do sistema geral 136 (ver Figura 5) . Assume-se que o sistema 136 foi completamente limpo, todas as calibrações dos sensores e o sistema foi verificado, e o sistema foi testado sob pressão. A amostra de fluido no cilindro 138 pode ser obtida a partir de uma ferramenta de amostragem de fundo de poço ou a partir de um separador de cabeça de poço de superfície recombinado, por exemplo, veja a Figura 13. No caso da amostra de fluido de fundo de poço, assume-se que a transferência da amostra a partir da ferramenta para o cilindro de amostra 138 foi validada e a amostra está livre de contaminantes, como, por exemplo, areia e lama, e está dentro das especificações para teor de água. Para o caso de amostra de superfície, presume-se que a amostra foi recombinada a partir do líquido do separador e amostras de fase de gás e que a amostra recombinada foi validada e é representativa do fluido de reservatório a ser estudado. Além disso, assume-se que, em ambos os casos, a amostra foi transferida para o cilindro de amostra 138, e o fluido no cilindro da amostra 138 foi restaurado para uma composição monofásica homogênea na pressão e temperatura do

temperatura

Neste exemplo operacional, o corpo de célula é

movido pelo acionador linear 112 ao longo das hastes guia

102 através de rolamentos lineares 110 ligados à placa guia das células

106, de modo que o pistão inferior 70 está na sua posição na câmara inferior 74. O pistão superior 68 movido para a posição mais baixa na câmara superior 72 variando a pressão ou o volume do fluido hidráulico no lado hidráulico da câmara superior através da bomba hidráulica

120. O pistão superior 68 é guiado como buchas guia 140 e placa guia do pistão 96 se move em relação às hastes guia

102 (ver da transferência da amostra para dentro do corpo da célula

52, o volume de amostra na câmara 126 entre o pistão superior e o pistão inferior 70 é feito o menor possível, o que é desejável, tal como descrito em mais detalhes abaixo.

O conjunto de sensor modular 50 é evacuado por uma bomba de vácuo para remover ar e outros contaminantes a partir dos lados hidráulicos e lados da amostra das câmaras superior e inferior 72, 74 e das linhas de transferência 141 e 142. O ar é considerado um contaminante da amostra e o ar retido pode afetar as medições de pressão e desempenho do sistema, devido à sua compressibilidade e solubilidade na fase líquida. A evacuação é feita através de linhas de bomba de vácuo 144 e 146 que estão ligadas a uma bomba de vácuo através de válvulas de três vias 148 e 150, respectivamente. As válvulas de três vias 148 e 150 também estão ligadas aos lados da amostra e hidráulicos da de amostra 126 compreendendo a câmara superior 72 e câmara câmara inferior todo ar evacuado, não só a partir das câmaras 72, 74, mas também de todas as de conexão

141 , 142.

fluido hidráulico é carregado na abertura passante 122 partir da bomba hidráulica

120 através da linha de transferência de tubulação de alta pressão

141 até que os lados hidráulicos das câmaras

72, cheias de fluido hidráulico.

O corpo da célula 52 é, em seguida, aquecido para a temperatura do reservatório ou outra temperatura desejada pelo sistema de gerenciamento de térmico 128. Além disso, a linha de transferência 142 pode ser rastreada por calor para prevenir qualquer resfriamento que podería causar o abandono de componentes de fluido de extremidade pesada ou a formação de cera durante a transferência da amostra de fluido a partir do cilindro 138 para a câmara de amostra 126. Isto garante que uma amostra representativa é transferida. Uma válvula 152 (assume-se que o fluido hidráulico está presente na extremidade da

bomba)	é fechada e	uma válvula	154 é aberta,	tal	como
ilustrado.
	Uma vez que	os pistões	do sistema 68,	70	estão

p o s i c i o n a d o s,	tal	como	descrito acima,	o sistema	foi
evacuado de	ar e	a	temperatura	foi	estabilizada,	a
transferência	da amostra	é concluída	pelo	deslocamento	de

uma amostra de fluido a partir do cilindro da amostra 138 usando uma bomba 156 (ou a bomba 120 pode ser configurada para realizar esta função também) e o fluxo pode ser conduzido através de uma ou mais válvulas 158 antes de chegar à válvula de três vias 148. A amostra de fluido é deslocada ainda através da linha de transferência resistente à corrosão a alta temperatura 142 na câmara de amostra 126. A válvula 152 é aberta e as válvulas de três vias 148, 150 são posicionadas adequadamente. O codificador linear 114 pode ser zerado ou a leitura atual pode ser utilizada como referência. Assume-se que os volumes mortos do sistema devido às linhas de transferência, válvulas e acessórios foram levados em conta no procedimento de calibração.

A transferência ocorre tão próxima das condições isobáricas quanto possível. Inicialmente, devido aos volumes mortos acima mencionados e o volume mínimo da câmara da amostra 126 no corpo da célula 52 a amostra começa a piscar, isto é, deixará de ser monofásica e homogênea para se tornar um fluido não homogêneo multifásico. Assim, através da minimização do volume morto e volume da câmara de amostra 126, este efeito indesejável é mantido a um minimo - quanto menor o volume, mais rápida será a recuperação da pressão. O agitador ultrassônico 66 pode ser iniciado para recombinar o fluido de um fluido de fase única homogênea nesta fase inicial do processo de carregamento. Uma vez que o fluido é de fase única e homogênea, e a recuperação de pressão e transferência próxima a isobárica estiverem concluídas, o agitador ultrassônico 66 é executado, de acordo com um ciclo de trabalho predefinido, ao longo da transferência para garantir a homogeneidade. A quantidade da amostra carregada irá depender do tipo de fluido (que vão desde fluidos de gases naturais a óleos pesados) e os parâmetros experimentais, tais como a pressão final do CCE. 0 volume carregado na câmara de amostra 126 é registrado pela mudança no deslocamento do pistão superior 68 ao longo do codificador de tira magnética 118 por meio da cabeça do codificador 114 anexada à porção de invólucro estendido 60. O volume final é somente lido uma vez que o sistema tenha sido estabilizado, isto é, quando a temperatura e a pressão permanecerem constantes e os outros sensores apresentarem valores constantes. Um fator de calibração para a geometria da célula é usado para converter o deslocamento linear do codificador para o volume que é então corrigido para os volumes mortos da válvula e acessórios da linha de transferência. Uma vez concluído, a válvula 154 é fechada para que a amostra seja isolada dentro do corpo da célula 52 .

Depois da amostra isolada no corpo da célula 52 ser estabilizada, ou seja, a amostra tornou-se uma mistura homogênea de fase única à temperatura e pressão constantes para as condições de prosseguir. Este ponto de partida está geralmente na região

160 ilustrada na bem acima do local de pressão de saturação, que é chamada região de fase única.

Antes do inicio do ensaio, um plano pode ser desenvolvido para selecionar uma temperatura e pressão iniciais predeterminadas, do reservatório. Também número predeterminado de ser alterado ao longo preliminar disponível da da tais como a pressão e temperatura a partir do pré-planejamento, um etapas de pressão 162 conforme isoterma experimento avança) é selecionado de partida

164 e uma estimativa pode estar a partir das previsões de EOS baseadas em dados experimentais dados de PVT.

abaixo, 170, instantâneos de único estágio e/ou

Em cada etapa de pressão acima, (volume total e densidade e pressão bem região 160, mais fino a outros

160, e ponto de saturação (166 ou 168), volumes de fase viscosidade podem acima da pressão são geralmente ser utilizado em e, em seguida, um intervalo fases, 170. Um intervalo mais volume de de de saturação, torno da pressão isto é, na um intervalo de saturação fino pode ser usado ao longo do experimento, se desejado.

saturação, o sistema pode ser pressão constante para permitir

Em torno da pressão de mantido por um período a tempo suficiente para que as fases liquidas e gasosas se equilibrarem. Isso impede a falsa detecção da pressão de saturação devido à formação de estados meta-estáveis. O sistema de agitação 66 pode ser deixado para certas medições como a pressão de saturação, mas desligado para medições de volume e densidade/viscosidade. A pressão de saturação 166, 168 é uma medida importante e o teste pode ser realizado inicialmente com intervalos de etapa de pressão grosseiros e, uma vez que uma estimativa da pressão de saturação é obtida, os intervalos de pressão podem ser feitos mais finos para aumentar a precisão desta medição. Geralmente, uma execução preliminar é feita com as etapas préplanejadas. Uma vez que uma estimativa grosseira da pressão de saturação é obtida, o fluido é recombinado de volta para uma mistura homogênea de fase única e as etapas de pressão em torno da pressão de saturação estimada podem ser feita mais fina, se necessário para a re-execução. Esta pressurização e despressurização em torno da pressão de saturação 166, 168 podem ser repetidas várias vezes.

O corpo da célula 52 é mantido fixo e o pistão superior 68 é utilizado para controlar a pressão do fluido, como descrito anteriormente. O pistão superior 68, a partir da sua pressão de partida (assume-se que o equipamento está a temperatura de partida) expande isotermicamente o fluido. O agitador ultrassônico 66, durante a expansão, é operado de uma maneira de forma a não aquecer o liquido contido na câmara de amostra

126, por exemplo, operado em modo etapas de pressão predefinidas o pistão superior 68 é interrompido e a amostra de fluido na câmara de amostra 126 é deixada estabilizar antes de quaisquer medições serem efetuadas, isto é, vão para uma pressão e temperatura constante (a temperatura da amostra de fluido pode variar ligeiramente devido à expansão, portanto, uma pequena quantidade de tempo é necessária para restabelecer o equilíbrio de temperatura - um volume constante indica a estabilidade).

Certas medições de fase única, na região 160, podem ser feitas em função da pressão e temperatura para as várias etapas de pressão monofásicas e incluem: volume total (medida de compressibilidade), densidade de fase única, e viscosidade da fase única. A primeira medição é feita nas condições de partida com as medições subsequentes feitas nas etapas predefinidas. Porque o fluido é de fase única e homogêneo, não há necessidade de mover o sensor ótico 78 e os sensores de densidade-viscosidade 80 ligados ao corpo da célula 52. O transdutor ultrassônico 66 é operado, de acordo com um ciclo de trabalho predefinido, para garantir a homogeneidade. O corpo da célula 52 pode ser movido para posicionar os sensores óticos 78 e sensor de densidade-viscosidade 80, ambos fixados ao corpo da célula 52, em uma posição diferente na amostra de fluido para fazer medições adicionais em locais diferentes no fluido para confirmar a homogeneidade. 0 pistão superior 68 pode ser movido durante o processo, se necessário. No exemplo ilustrado, o pistão superior 68 é controlado automaticamente pelo sistema de controle 134 para garantir que a amostra é mantida em condições isobáricas ou perto das condições isobáricas. As medições são feitas apenas uma vez que o fluido tenha sido estabilizado. O pistão superior 68 controla a pressão do fluido e o corpo da célula 52 controla a posição dos sensores 78, 80 em relação à amostra de fluido contida na câmara de amostra 126. O movimento do corpo da célula 52 foi descrito anteriormente, e o volume de fase única pode ser medido utilizando o codificador linear 114. O sensor ótico 78 pode ser utilizado, nesta fase, a fim de verificar que a amostra é de fase única e homogênea.

A expansão do fluido continua até ao ponto de saturação no envelope da fase é atingida, e uma medição de ponto de borbulhamento ou ponto de orvalho é feita em função do tipo de fluido. O ponto de saturação é detectado pelo sensor ótico 78, que utiliza técnicas espectroscópicas para monitorar as alterações nas propriedades do fluido, tais como densidade ótica. De acordo com uma modalidade, o sensor ótico 78 compreende duas esferas de safira de diâmetro pequeno colocadas diretamente opostas (imagem de espelho) uma à outra ao longo do caminho de fluxo estreito 7 6 para servir como lentes montadas no caminho de fluxo estreito 76. O caminho de fluxo estreito 76 também funciona como o caminho ótico fornece os meios, através do seu tamanho reduzido, para medir completamente através dos hidrocarbonetos escuros opacos.

As lentes de esfera de safira de pequeno diâmetro são fáceis de vedar e fornecem resistência à pressão alta muito boa em comparação com janelas planas. O conjunto duplo de lentes retransmite um pequeno ponto de luz para um pequeno detector ou fibra ótica (com menos de 300 mícrons de diâmetro). As lentes de funcionar para fornecer um caminho de luz colimado no volume de interrogação e, ao focalizar a luz de saída sobre uma pequena fibra ou detector, aumentar consideravelmente a detecção de bolha, orvalho e interface de gás-líquido. Através dos acessórios personalizados, dois cabos de fibra ótica estão conectados por meio de uma fonte de luz e espectrômetro ou outro dispositivo semelhante. O sensor é diretamente incorporado no aparelho e, por conseguinte, reduz o volume morto facilita as medições in-situ da pressão de saturação.

espectro é registrado durante os testes.

densidade ótica espectral muda em função da pressão, uma dada temperatura, e nao há uma mudança na densidade ótica, à medida que o fluido é expandido.

No ponto de saturação, uma mudança de etapa notável na exemplo, microbolhas/microgoticulas são formadas no fluido, e indicam o início do ponto de borbulhamento/orvalho. Porque a densidade ótica e espectros são feitos através da transmissão, não detecção superfície de sensor não necessita que a gota seja depositada nas lentes, mas pode ocorrer em qualquer parte no volume de interrogação.

Esta mudança da etapa sensível na densidade ótica é correlacionada com a pressão de saturação (indicada pelo ponto de joelho na Figura 7) em conjunto com o sensor de pressão 64 e da medição do volume obtida a partir do codificador linear 114 (isto permite o cálculo de uma curva de pressão versus volume em óleos de menor razão de gás-óleo (na sigla em inglês para gás-oil ratio, GOR) através do software do sistema utilizando os dados e fluxo de sinal da Figura 14) . Para a estimativa preliminar do ponto de borbulhamento, o conjunto do sensor modular 50 pode ser despressurizado continuamente a uma taxa predeterminada para chegar a uma estimativa grosseira.

Como mencionado anteriormente, o fluido pode ser recombinado pelo agitador ultrassônico 66 e pela pressão crescente acima da pressão de saturação. As etapas de pressão de teste podem ser refinadas para diminuir incerteza da pressão de saturação ou para confirmar pressão de saturação.

Abaixo o ponto de saturação da de ser feitas em função de pressão e temperatura e incluem; volume total volume da fase (fases líquida e gasosa), densidade da fase líquida, viscosidade da fase líquida, densidade da fase gasosa e viscosidade da fase gasosa.

As medições de volume, nos volumes de saturação e da fase líquida, podem ser utilizadas para determinar as linhas de qualidade

172 do envelope de fase para caracterizar completamente comportamento da fase de fluido do reservatório a essa pode ser executado de acordo temperatura. O com um ciclo predeterminado, tal como descrito processo de equilíbrio.

Nesta modalidade, o sensor a interface de gás-liquido, tal antes, ótico como agitador 66 de trabalho para acelerar o também detecta ilustrado pelos gás-líquido de um fluido, e a Figura a resposta espectral utilizando o mostrar a detecção de uma interface interface de minimiza aplicação e exemplo, o

Publicação ilustra graficamente de gás-líquido de uma liquido-ar de hidrocarboneto). O sensor ótico o volume morto e geometria do corpo do do codificador li é personalizado para esta da célula 52. A título podem ser o descrito de na

Pedido de Patente saber o volume total

Norte-Americana

US de amostra (a partir da interface de fase volumes das fases gasosa e líquida, respectivamente, podem ser medidos, nos gráficos graficamente conjunto de tal como da Figura a curva sensor modular indicado pe e Figura de volume

0 em los exemplos

11. (Figura relativo comparação fornecidos ilustra pelo dados gerada com os gerados por uma célula PVT padrão e a Figura 11 ilustra graficamente a curva de volume liquida gerada pelo conjunto de de volume/saturação sensor modular da fase em comparação com os dados gerados por uma célula PVT padrão.) Devido à detecção de espectroscopia de infravermelho próximo do menisco (onde o óleo tem uma baixa densidade ótica), o menisco inferior e superior pode ser facilmente detectado mesmo em hidrocarbonetos opacos muito escuros. A detecção espectroscópica de dois ou mais comprimentos de onda permite a determinação de regiões de gás puro e de hidrocarboneto puro, bem como a discriminação dos meniscos de óleo a partir de água.

As densidades e viscosidades de fase fornecem dados adicionais que podem ser utilizados para melhorar os resultados dos testes de amostra. A presente invenção fornece a capacidade de medir a densidade da fase liquida (e densidades da fase gasosa), sem a necessidade de transferir para outro dispositivo de medição, quer interno quer externo. Ao incorporar o micro sensor de densidade viscosidade 80 no aparelho (no caminho de fluxo estreito

76) está em contato com a amostra de fluido na câmara de amostra 126. Movendo o corpo da célula 52, ao qual o sensor está ligado, as medições das densidades e viscosidades de fase são alcançadas.

Uma vez que o local da interface de gás-liquido é conhecido, a combinação com o conhecimento da distância relativa entre o sensor ótico 78 e o sensor de densidadeviscosidade 80, a densidade e viscosidade da fase líquida podem ser medidas. Esta medição é feita movendo o corpo da célula 52, como previamente descrito.

A título de exemplo, o sensor de densidadeviscosidade 80 pode ser um sensor montado em nível selecionado e personalizado para uma aplicação específica e geometria da célula do corpo da célula 52. Este sensor pode ser uma versão modificada daquele descrito nas Publicações de Pedidos de Patente Norte-Americanas US 2008/0156093 e 2008/0257036. O sensor de densidade-viscosidade 80 localizado no caminho do fluxo estreito 76 está em contato direto com a amostra de fluido na câmara de amostra 126 e protegido de danos dos pistões superior e inferior 68 e 70. A viscosidade do gás é normalmente calculada e a densidade do gás é normalmente medida gravimétricamente, o que requer a amostragem que pode resultar em erros experimentais. Como mostrado na outra modalidade descrita a seguir, estas medições de fase de gás podem ser medidas diretamente, sem necessidade de coleta de amostras.

O transdutor ultrassônico 66 e/ou o corpo da célula 52 pode ser concebido para evitar modos ressonantes estranhos com uma fonte de alimentação personalizada maximizar transferência de energia acústica para o fluido, com diferentes geometrias de células devido ao movimento do pistão e/ou do corpo da célula. Na modalidade ilustrada o transdutor ultrassônico 66 é concebido com largura de banda suficiente para permitir a modulação de frequência, o estacionárias.

otimizada para que irá, por conseguinte,

A geometria do corpo da garantir a transferência partir de transdutores ultrassônicos evitar ondas célula 52 pode ser de energia máxima a

66. O transdutor ultrassônico 66 também pode ser otimizado para o tipo de fluido sob estudo ao efeito da ultrassônico 66 corpo da célula e para a pressão proj etado degradação de desempenho devido e temperatura. O transdutor para minimizar o acoplamento ao

52. A frequência de transdutor ultrassônico pode ser otimizada cavitação quanto ultrassônico 66 e podem ser um único da para obter os benefícios tanto da descarga acústica.

seu ressonador/sonda projeto integrado ou o ser movido para longe do corpo sonda/ressonador através de um última transdutor correspondente transdutor pode da célula 52 e acoplado à guia de ondas, embora a configuração aumente o comprimento global. Além ou geometria ressonador/sonda pode do corpo da célula 52

Neste exemplo, o teste ser

Nos pode um tipo plano, tipo dois últimos casos, a ser complementar.

é realizado para completar, a uma pressão de parada predeterminada ou pela maximização do volume de expansão disponível na câmara de amostra 126.

O conjunto de sensor modular 50 tem a capacidade de aquecer e resfriar, assim o fluido pode ser recombinado e a experiência pode ser repetida a diferentes temperaturas, como indicado pelas diferentes temperaturas 174 e 176 apresentadas no gráfico de temperatura-pressão da Figura 12. Isto gerará dados CCE adicionais que incluem dados de densidade e de viscosidade adicionais, em combinação com os dados de Composição e Estágio Instantâneo Único (veja a Figura 13), o que é muito benéfico para o desenvolvimento da equação dos modelos de estado (EOS) para representar o fluido do reservatório ao longo do ciclo de produção. Os dados são usados para melhorar o ajuste do modelo EOS e pode reduzir a necessidade de realizar outros experimentos PVT, tais como Liberação Diferencial (DL), Depleção de Volume Constante (DCV) e Testes de Separador (ST). A redução da quantidade de testes reduz o tempo de retorno para um estudo de PVT padrão e também consome menos volume de amostra, o que é vantajoso do ponto de vista operacional. Além disso, Testes de Separador, CVD e DL são conhecidos por serem propensos a erros. A densidade e viscosidade são geralmente medidas por dispositivos separados especializados, tais como um aparelho de tubo de vibração (densidade) e um aparelho de queda de corpo (viscosidade).

Em um estudo de DL e/ou ST, a densidade da fase liquida coexistente (fase liquida abaixo da pressão de saturação) é, normalrnente, uma propriedade calculada (com base no balanço de massa), e não é uma propriedade medida.

A viscosidade das fases de liquido coexistentes é frequentemente medida em uma experiência separada, com uma carga separada do fluido. 0 estudo DL e/ou ST é replicado e, em seguida, o liquido é carregado no viscosimetro. Este processo replica de perto o estudo DL, mas as fases liquidas resultantes podem não ser idênticas às do estudo

DL original devido aos erros processuais inerentes envolvidos no processo. A medição direta das fases liquidas in situ iria entregar uma densidade mais representativa e o valor da viscosidade da fase liquida coexistente e seria menos propensa a erros, devido a ser uma medição direta, em vez de uma medição separada ou um valor calculado. Normalmente, a viscosidade e a densidade de uma das fases coexistentes produzidas durante um estudo de PVT condensado não são medidas. A densidade em um teste de CVD, semelhante ao DL e ST, ó determinada matematicamente. A aquisição destas medições diretas de um sistema condensado é nova e melhora o conjunto de dados utilizado na modelagem de EOS destes sistemas.

O conjunto de sensor modular 50 pode ser operado de uma variedade de modos. Por exemplo, ele pode ser operado cm modo manual, semiautomático (limitado a intervenção do operador), ou no modo totalmente automático (sem a intervenção do operador, uma vez carregado com a amostra). A operação básica não variar para cada um destes modos.

Há também vários métodos que podem ser usados para fazer determinadas medições. Geralmente, estes podem ser divididos em duas categorias: um método contínuo ou um método por etapas. No método contínuo, o sistema é despressurizado muito lentamente e os sensores são programados para fazer medições contínuas durante a despressurização. As medições tais como a pressão de saturação, densidades de fase única, e viscosidades de fase única podem ser feitas. O volume de fase única pode ser difícil de medir, neste caso. Embora possível, o método contínuo apresenta uma série de desafios, como garantir o equilíbrio de fluidos, transdutor ultrassônico e ruídos de agitação, e taxas de aquisição do sensor. Em algumas aplicações, este método pode não ser bem adequado para as medições de tais volumes de fase, densidades de fases e viscosidades de fases.

Urn método que funciona bem é o método por etapa, uma vez que ultrapassa os desafios do método contínuo e é considerado como mais robusto para a obtenção de medições precisas. No método por etapa, o conjunto de sensor modular 50 faz medições importantes em momentos/etapas discretos (geralmente os etapas de pressão de interesse) durante a experiência onde os efeitos do ruído do transdutor ultrassônico 66 podem ser eliminados pelo seu desligamento uma vez que o equilíbrio de fluidos for conseguido. Embora os sensores 64, 78 e 80 possam estar adquirindo dados continuamente, os dados necessários para os cálculos de equilíbrio de fases são extraídos e calculadas suas médias apenas nas etapas discretas de interesse. É possível operar o conjunto do sensor modular 50 em ambos os modos, dependendo do objetivo final. Por exemplo, com as medições de menor precisão, o dispositivo pode ser operado utilizando o modo contínuo para obter estimativas preliminares, por exemplo, na determinação da pressão de saturação. O conjunto de sensor modular 50 e procedimento de teste pode então ser transferido para o modo de etapa para tornar as medições de fase precisas. Para algumas medições, por exemplo, as medições da pressão de saturação, os efeitos de ruído do transdutor ultrassônico 66 podem ser compensados.

O conjunto de sensor modular 50 pode ser operado inicialmente de acordo com o método contínuo para obter uma estimativa da pressão de saturação. Ele pode então ser operado utilizando o método por etapa com etapas mais finas em torno da pressão de saturação. Alternativamente, o

conjunto	do sen	sor	modular 50	pode ser operado	no modo	por
etapa e uma vez	que	a pressão	de saturação é determinada	os
líquidos	podem	ser	recombinados e os etapas	refinadas	em
torno do	ponto	de	saturação.	Efetivamente, o	conj unto	do

sensor modular 50 pode ser operado através de uma pluralidade de métodos para fazer as medições. A discussão detalhada a seguir ilustra apenas um método possível para ajudar a transmitir um entendimento do funcionamento geral do conjunto do sensor modular 50 e sistema de sensor geral 136.

Com referência à Figura 13, um fluxo de trabalho generalizado e descrição do sistema são fornecidos no que diz respeito à utilização do conjunto do sensor modular 50 e sistema de sensor geral 136. A título de exemplo, as amostras de fluido podem ser adquiridas a partir de uma localização de fundo de poço 178, por exemplo, a partir de uma ferramenta de amostragem, ou a partir de um local da superfície 180, por exemplo, a partir de um separador de superfície.

Neste exemplo, as amostras de fundo de poços ou de superfície podem ser controladas por um módulo de validação de transferência 182, por exemplo, garrafa de amostra, em cada transferência no processo e, além disso, as amostras também podem ser verificadas antes de carregar a amostra nos módulos PVT 184. Uma unidade de filtragem de alta pressão 186 pode ser colocada antes ou depois do módulo de validação de transferência 182. Alternativamente, ou em adição, a amostra pode ser transferida para uma garrafa de amostra 188 (no caso das amostras do separador) após a separação do líquido e gás em um dispositivo separador 190.

Neste exemplo, as amostras de gás e amostras de líquido, separadas pelo dispositivo de separação 190 são recombinadas para uma composição de fase única homogênea com um módulo de recombinação 192. Qualquer garrafa de amostra pode ser restaurada para a pressão e temperatura no reservatório de fundo de poço ou qualquer outra condição de um módulo de restauração 194. Fluidos recombinados requerem reconstituição e uma verificação de validação da composição através de uma subamostra enviada a um módulo de inflamação

196 e um módulo de composição 197

Verificações de restauradas precipitação de contaminação de cera sólidos e recombi

triagem	adicionais	sobre	amostras
ias são	realizadas	por	inicio de
(198) e	para o	teor	de água,
(por exemplo, areia) e	inicio da

todos os casos, precipitação do asfalteno verificações de controle de qualidade são realizadas por módulos de controle da qualidade (na sigla em inglês para quality control, QC) 200 e 202, respectivamente. Um objetivo importante para os módulos 200 e 202 é o de garantir que a amostra é aceitável para PVT ou análise de validação da amostra e para detectar quaisquer problemas que possam afetar os sensores no conjunto do sensor modular

50, melhorando assim a qualidade da análise. Quando múltiplas passagens de temperatura são planejadas no conjunto do sensor modular 50, os módulos de QC 200, 202 podem ser usados para planejar o experimento para evitar os locais de cera e/ou de asfalteno 204, 206, respectivamente (ver Figura 12), ou para confirmar qualquer anomalia nos pontos de dados experimentais, por exemplo, deposição de cera e/ou asfalteno nos sensores, o que pode afetar as leituras caso estes locais sejam cruzados (precipitação de cera nas regiões 208 e precipitação de asfalteno na região 210 da Figura 12) . Além disso, os módulos de QC 200 e 202 podem fornecer dados adicionais para estimar os locais de asfalteno e de cera 204, 206 e para determinar a região de coprecipitação (região 212 na Figura 12) do fluido a ser estudado. Os sensores óticos 78 também podem ser modificados para realizar estes tipos de detecção no conjunto de sensor 50 para, por exemplo, fornecer informações sobre a precipitação de cera viva.

A confirmação da cera (ver verificação de triagem (ver verificação de triagem areia (ver (ver verificação de triagem resultar na ação associada representada pelos blocos de ação 222, 224, precipitação de asfalteno e cera pode afetar as leituras do sensor no conjunto do sensor modular 50 dependendo da gravidade.

Além disso, a conjunto do sensor modular 50 pode ser configurado especialmente para o tipo de fluido a ser estudado. As personalizações do sensor baseiam-se em tipos de fluidos manipulados por módulos PVT 184 vários se um ostudo PVT deve ser realizado, tal como representado pela verificação de triagem 230, em amostras de fluido, incluindo óleos voláteis, condensados, óleos negros, e óleos pesados. As personalizações podem ser feitas nos sensores, tais como no sensor de densidade-viscosidade 80. A faixa de densidade e viscosidade é muito ampla entre condensados de gás e óleos. Para melhorar a precisão das medições de densidade e viscosidade, por exemplo, o sensor de densidade-viscosidade 80 pode ser personalizado para a faixa especifica para o tipo de fluido. Por exemplo, a personalização pode ser realizada em determinado teste da amostra por condensados no estado gasoso requer uma versão maior de sensibilidade do sensor de densidade-viscosidade 80 e óleos pesados necessitam de uma versão de maior rigidez. A personalização adicional pode ser feita para o corpo da célula 52 e/ou a geometria do pistão dos pistões 68, 70 para tornar o conjunto do sensor modular 50 mais adequado para a medição de volumes muito baixos de líquidos (abandono de líquido) de condensado de gás utilizando a técnica padrão da indústria de utilizar pistões cônicos com geometria da célula complementar.

O módulo de inflamação 196 e o módulo de composição 197 podem ser usados para determinar algumas das medições necessárias além daquelas do conjunto do sensor modular 50 para completar um estudo PVT típico. Por exemplo, o módulo de inflamação 196 pode fornecer amostras de gás e de liquido para análise de composição pelo módulo de composição 197. Independentemente disso, a conjunto do sensor modular 50 e os seus sensores integrados facilitam a tomada das medidas desejadas, sem a intervenção de um operador. A automação das operações dependentes de operador reduz a variabilidade experimental, melhorando assim a repetibilidade e reprodutibilidade dos experimentos.

Como discutido acima, o conjunto de sensor modular 50 e outros componentes do sistema de sensor geral 136 pode ser controlados automaticamente por meio do sistema de controle 134. Com referência geralmente à Figura 14, uma modalidade do sistema de controle 134 é ilustrada de uma forma que mostra os dados gerais e o fluxo de sinal para o controle dos procedimentos de ensaio da amostra.

Neste exemplo, o conjunto de sensor modular 50 tem um sensor local e rede do acionador 232 que transmite os dados e sinais de controle, representados pelas setas 234, 236,

238, 240, por meio da aquisição de dados e firmware de controle 242. Os dados e sinais de controle também são transmitidos a um sistema de processador 244, por exemplo, um microcomputador, como representado pela seta 246. O sistema processador 244 também pode ser utilizado para registrar os dados transmitidos em algum tipo de mídia de armazenamento 248 e para executar outras tarefas. Por exemplo, o sistema processador 244 pode ser utilizado para exibir os dados para os dispositivos de monitoramento e para enviar dados para o processamento online e controle de qualidade (análise de séries temporais, monitoramento de limiar), tal como representado pelo bloco 250. Além disso, o sistema processador 244 pode ser utilizado para enviar dados para um comando a base de microprocessador e sistema de controle 252 que, em seguida, envia sinais de correção para os acionadores (ver seta 238) para manter as condições experimentais ou para manipular o dispositivo quer no modo manual, semiautomático ou automático. Os dados também podem ser enviados para um módulo de processamento offline 254 para controle de qualidade pós-aquisição e para o tratamento posterior dos dados experimentais.

O projeto do conjunto do sensor modular 50 e componentes associados permite a modificação fácil e ajuste dos componentes e configuração para facilitar prontamente o teste outros fluidos de acordo com os procedimentos de teste alternativos. Além disso, modularidade do conjunto do sensor modular 50 permite remoção, adição, e troca de componentes para facilitar os diferentes procedimentos de coleta de amostras e teste.

Várias modalidades alternativas modificações do conjunto do sensor modular 50 e sistema de sensor geral 136 são discutidas abaixo.

Por exemplo, a conjunto do sensor modular 50 pode ser modificado com um sensor de densidade-viscosidade adicional 256, tal como ilustrado na Figura 15. O sensor de densidade-viscos idade adicional

256 pode compreender um ressoador especialmente concebido para medir as densidades de gás. Além de conhecer a massa total e/ou volume total, juntamente com a densidade do líquido e uma densidade de gás de uma interface de precisão dos por exemplo, amostra, é possível calcular a posição gás-líquido, o erro sendo dependente sensores.

sensores podem ser fornecidos prevenir retenção de superfícies.

da da

Em algumas aplicações, os sensores, com revestimentos especiais qualquer fase sobre as

256, para suas

Em outra modalidade, a pode ser modificado com as alta pressão, alta temperatura conj unto válvulas do sensor modular de amostragem de em inglês para high pressure, high temperature, HPHT) ilustrado na Figura 16. Por amostragem 258 podem ser do tipo laboratório CENERG-TEP da Ecole

Mines de Paris (ENSMP) configuração permite a gás. Uma

Patente retirada exemplo, as válvulas de

ROLSI, desenvolvidas pelo

Nationale Superieure des

Norte-Americana US sob a marca injeção direta

Transvalor. Esta em cromatógrafo de vantagem destas válvulas, tal como indicado na é pequena total, de modo que melhorando assim a em comparaçao com o ela não perturba o equilíbrio volume é que

a	amostra
da	amostra
da	célula,

eficiência experimental e permitindo que medições da composição sejam feitas em uma pressão e temperatura que fornece mais dados do que um CCE regular, ou seja, o equivalente a um VLE (estudo de Equilíbrio Líquido Vapor, na sigla em inglês para Vapour Liquid Equilibrium study). Ά amostragem pode ser feita manualmente, mas as válvulas HPHT permitir que o processo seja automatizado. A amostragem destas válvulas pode ser otimizada para a faixa de funcionamento de pressões,

temperaturas,	e viscosidades do conjunto do sensor	modular
50.
Para	condensados	magros, o	conjunto do	sensor
modular 50	pode ser	configurado	com uma	válvula
automatizada	260 para	permitir o	acúmulo de	líquido

descrito posteriormente ver Figura 17)

A uma temperatura de interesse a amostra alimentação) é carregada no corpo

da célula 52 e, em seguida,	inflamada	para a pressão	de
interesse.	A fase de vapor e	a fase	liquida resultante	são
deixadas	para equilibrar e	: então	a	fase de vapor	é
empurrada	isobaricamente do	conjunto	do	sensor modular	50

através de uma linha 262. Uma vez que toda a fase de vapor tiver sido expulsa do corpo da célula 52, a alimentação adicional é adicionada à célula nas condições de alimentação e, em seguida, a mistura é deixada para equilibrar nas condições de inflamação. Após equilíbrio, o vapor é isobaricamente empurrado a partir da célula PVT. O processo é repetido até que uma quantidade suficiente de líquido tenha sido aumentada. Sensores óticos adicionais 78 podem ser configurados no conjunto de sensor modular 50 ou reposicionados, se necessário, para aumentar a precisão deste processo. Nesta modalidade, uma linha de engate 264 pode ser utilizada para ligar a válvula 260 com um motor de escalonamento 266. Nesta modalidade, o motor de escalonamento 266 é controlado, por exemplo, controlado automaticamente, através do sistema de controle 134.

Uma variedade de diferentes princípios de detecção pode empregar diferentes tipos de sensores, tais como sensores acústicos, sensores de capacitância, sensores de densidade nuclear, sensores de raios-X, etc., em lugar dos sensores óticas e/ou de densidade-viscosidade 78, 80 para fazer as mesmas medidas. Além disso, as modalidades podem ser modificadas para tornar o dispositivo mais fácil de acionar ou mais personalizável através, por exemplo, da permissão de que os sensores sejam otimizados para intervalos específicos, se for necessário.

Outras modalidades alternativas e modificações podem ser feitas no que diz respeito ao conjunto do sensor modular 50. Muitas destas modalidades podem ser semelhantes às modalidades discutidas acima, mas com algumas modificações menores para facilitar a coleta de amostras e análise de fluidos específicos em ambientes específicos. Por exemplo, as Figuras 18 e 19 ilustram um projeto de condensado de expansão de composição constante melhorado (na sigla em inglês para enhanced Constant composition expansion, ECCE) tendo um sensor de densidade-viscosidade único, por exemplo, sensor 80. Neste exemplo, todas as funções de teste, incluindo o carregamento do corpo da célula 52, pressurização da amostra de fluido, alteração da temperatura da amostra de fluido, agitação da amostra de fluido, e utilização dos vários sensores, podem ser totalmente automatizadas, sob o controle do processador com base no sistema de controle 134. Em outra modalidade semelhante ilustrada na Figura 20, uma modalidade de condensado de ECCE é ilustrada como tendo dois sensores de densidade-viscosidade, por exemplo, os sensores 80 e 256.

O conjunto de sensor modular 50 também pode incluir vários tipos de cilindros de câmara de amostragem e diferentes números de pistões móveis. Nas Figuras 21 e 22, por exemplo, uma modalidade é ilustrada como um projeto de cilindro duplo ECCE com o sensor de densidade-viscosidade

único 80.	Neste projeto,	os	pistões 68, 70	são, cada	um
móvel para	ajustar a amostra	de fluido. Outra	modalidade	é
ilustrada	nas Figuras 23	e	24, que utiliza	o sensor	de
densidade-	viscosidade 80,	em	combinação com	um sensor	de

viscosidade por vibração de fio 268.

Outras modalidades do conjunto do sensor modular 50 podem incorporar sensores alternativos ou adicionais. Por exemplo, as Figuras 25 e 26 ilustram uma modalidade de cilindro duplo ECCE com sensores adicionais 270, tais como sensores de viscosimetro electromagnético (na sigla em inglês pára Electromagnetic Viscometer, EMV) e/ou sensores de densitômetro de tubo de vibração (na sigla em inglês para vibrating tube densitometer, VTD). Outra modalidade do conjunto do sensor modular 50 é ilustrada nas Figuras 27 e

28, que mostra um projeto de cilindro duplo ECCE com sensor

272, que podem compreender válvulas

ROLSI como discutido anteriormente.

Nas Figuras e 30, outra modalidade é ilustrada na qual a câmara de amostra 126 é concebida como um cilindro único tendo pistões duplos por exemplo, pistões

68, 70,

OS quais cooperam com um sensor de viscosidade único 80. Uma modalidade relacionada compreende o projeto cilindro único/pistão duplo, mas com dois sensores de densidade-viscosidade, por exemplo, os sensores e 256.

As Figuras 15 a 30 fornecem apenas alguns exemplos de modalidades alternativas e modificações que podem ser feitas às modalidades para facilitar o teste da amostra com um sistema modular, tal como descrito acima.

Outras configurações do corpo da célula 52 podem ser usadas, e uma variedade de sensores e outros componentes podem ser removidos, adicionados ou substituídos, conforme desejado para uma dada aplicação.

Assim sendo, embora apenas algumas modalidades da presente invenção tenham sido descritas em detalhes acima, aqueles versados na técnica irão prontamente reconhecer que são possíveis muitas modificações sem materialmente se afastar dos ensinamentos desta invenção.

Claims

- REIVINDICAÇÕES -

1. APARELHO PARA MEDIR PROPRIEDADES TERMODINÂMICAS DE FLUIDOS DE RESERVATÓRIO, caracterizado pelo fato de compreender:

um conjunto de sensor modular compreendendo um corpo de célula tendo uma câmara de amostra para receber uma amostra de fase única ou fluido de duas fases coexistentes e um sensor de densidade-viscosidade localizado in-situ para medir a densidade e viscosidade da amostra na câmara de amostra em função da pressão e temperatura.
2. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o conjunto de sensor modular compreende ainda um sensor ótico posicionado para medir parâmetros da amostra enquanto na câmara de amostra usando técnicas de espectroscopia ótica e dispersão.
3. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o conjunto de sensor modular compreende ainda um pistão móvel para ajustar a pressão na câmara de amostra.
4. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o conjunto de sensor modular compreende ainda um sistema de gerenciamento térmico para controlar a temperatura na câmara de amostra.
5. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o conjunto de sensor modular compreende ainda um sensor de pressão e temperatura.
6. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o conjunto de sensor modular compreende ainda um mecanismo de agitação para agitar a amostra na câmara de amostra.
7. Aparelho, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o mecanismo de agitação compreende um transdutor ultrassônico.
8. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o conjunto de sensor modular compreende ainda um controle automático para controlar a introdução da amostra na câmara de amostra e para controlar a análise da amostra através do sensor de densidadeviscosidade.
9. Aparelho, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que os parâmetros da amostra medidos pelo sensor ótico incluem medições de ponto de borbulhamento, ponto de orvalho, e gás-líquido.
10. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a geometria do corpo de célula é ajustável para diferentes configurações para facilitar o estudo de diferentes tipos de fluidos.
11. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os sensores de uma pluralidade de sensores diferentes são intercambiáveis no conjunto de sensor modular.
12. MÉTODO PARA MEDIR PROPRIEDADES TERMODINÂMICAS DE FLUIDOS DE RESERVATÓRIO, caracterizado pelo fato de compreender:

montar um conjunto de sensor modular para avaliar uma amostra de um fluido contendo hidrocarboneto;

carregar a câmara de amostra dentro de um corpo de célula do conjunto de sensor modular com a amostra;

ajustar a temperatura e a pressão da amostra dentro da câmara de amostra; e utilizar um sensor único para determinar tanto a densidade quanto a viscosidade da amostra enquanto na câmara de amostra.
13. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado ainda pelo fato de compreender usar um sensor ótico para medir os parâmetros da amostra enquanto na câmara de amostra.
14. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de compreender ainda ajustar a pressão da amostra na câmara de amostra com um pistão.
15. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de compreender ainda ajustar a temperatura da amostra na câmara de amostra com um sistema de gerenciamento térmico rodeando o corpo de célula.
16. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de ainda compreender controlar automaticamente as etapas de carregamento, ajuste e utilização com um controlador à base de processador.
17. MÉTODO PARA MEDIR PROPRIEDADES TERMODINÂMICAS DE FLUIDOS DE RESERVATÓRIO, caracterizado pelo fato de compreender:

fornecer um conjunto de sensor portátil, modular em uma locação de poço;

carregar um corpo de célula do conjunto de sensor portátil, modular com uma amostra de fluido a partir de um reservatório subterrâneo;

pressurizar a amostra de fluido dentro do corpo de célula pela compressão da amostra de fluido enquanto no corpo de célula;

aumentar a temperatura da amostra de fluido com um sistema de gerenciamento térmico posicionado como uma parte integrante do conjunto de sensor portátil, modular;

agitar a amostra de fluido enquanto no corpo de célula para recombinar fluido a partir de múltiplas fases em um única fase; e utilizar os sensores expostos a uma câmara de amostra interna do corpo de célula para medir propriedades desejadas da amostra de fluido.
18. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de ainda compreender utilizar um sistema de controle à base de processador para automatizar as etapas de carregamento, pressurização, agitação e utilização.
19. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a utilização de sensores compreende utilizar um sensor único de densidadeviscosidade .
20. Método, de acordo com a reivindicação17, caracterizado pelo fato de que a utilização de sensores compreende utilizar uma pluralidade de sensoresde densidade-viscosidade.
21. Método, de acordo com a reivindicação17, caracterizado pelo fato de que a utilização de sensores compreende utilizar um sensor ótico.