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Title:
DEVICE AND METHOD FOR STUDYING THE BEHAVIOUR OF FLUID SAMPLE PHASES OF FOSSIL ORIGIN
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/047632
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention describes a device for studying the behaviour of fluid sample phases of fossil origin, comprising a pressure cell comprising a plunger, a stirrer and a viewer, a temperature-control system, a system for supplying a fluid sample of fossil origin, a system for injecting a secondary fluid sample, an NIR probe, a line for withdrawing the mixture of fluid samples, and a valve system for observing the Joule-Thomson effect. The present invention also describes a method employing said device, comprising the steps of injecting the fluid sample of fossil origin into the pressure cell, adjusting the temperature conditions of the pressure cell by means of a temperature-control system, adjusting the pressure conditions of the pressure cell by actuating a plunger, injecting a secondary fluid sample into the pressure cell, and using a data acquisition and automation system to monitor the information obtained.

Inventors:
KHALIL DE OLIVEIRA MARCIA CRISTINA (BR)
EUSTAQUIO LOPES HUMBERTO (BR)
ASSIS MEIRELES FRANCIS (BR)
GONZALEZ MALDONADO GASPAR (BR)
Application Number:
PCT/BR2019/050364
Publication Date:
March 12, 2020
Filing Date:
September 03, 2019
Export Citation:
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Assignee:
PETROLEO BRASILEIRO SA PETROBRAS (BR)
International Classes:
G01N33/28; E21B49/08; G01N1/38; G01N21/359
Foreign References:
CN206638583U2017-11-14
US20190128117A12019-05-02
US20180164273A12018-06-14
Other References:
CRUZ A. A. ET AL.: "CO2 influence on asphaltene precipitation", THE JOURNAL OF SUPERCRITICAL FLUIDS, vol. 143, January 2019 (2019-01-01), pages 24 - 31, XP055689773
ZENDEHBOUDI S. ET AL.: "Asphaltene precipitation and deposition in oil reservoirs - Technical aspects, experimental and hybrid neural network predictive tools", CHEMICAL ENGINEERING RESEARCH AND DESIGN, vol. 92, no. 5, May 2014 (2014-05-01), pages 857 - 875, XP055689779
Attorney, Agent or Firm:
RODRIGUES SILVA, Francisco Carlos et al. (BR)
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Claims:
REIVINDICAÇÕES

1. Dispositivo para estudo de comportamento de fases de amostra fluida de origem fóssil, caracterizado por compreender:

a) uma célula de pressão (1) capaz de operar em pressões de 1 e 400 bar, dita célula compreendendo um êmbolo (2), um agitador (3) e um visor (4);

b) um sistema de controle de temperatura (5), em que dito sistema mantém a célula de pressão em uma temperatura na faixa de 0 a 200°C;

c) um sistema de alimentação de amostra fluida de origem fóssil;

d) um sistema de injeção de amostra fluida secundária (9); e) uma sonda NIR (10);

f) uma linha de retirada da mistura de amostras fluidas (11); e g) um sistema de válvulas para avaliar o efeito Joule-Thomson

(12).

2. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender adicionalmente h) uma estrutura pivotante, em que dita estrutura mantém a célula (1) em uma posição selecionada dentre vertical e horizontal.

3. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por compreender i) um sistema de aquisição de imagem em tempo real.

4. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por dita amostra fluida de origem fóssil ser selecionada dentre petróleo e gás natural.

5. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por dita amostra fluida secundária ser selecionada dentre água, metano, etano, propano, butano, CO2 ou mistura de dois ou mais destes.

6. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por dito sistema de controle de temperatura (5) compreender um banho termostático.

7. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado por dito sistema de injeção de amostra fluida secundária compreender uma primeira bomba (17) que direciona a amostra fluida secundária para o interior da célula de pressão.

8. Dispositivo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por compreender uma linha de injeção (18) de pelo menos um produto químico selecionado dentre agente inibidor de asfaltenos, de incrustação, de hidratos e de parafinas, agente desemulsificante e solvente orgânico compreendendo uma segunda bomba (19).

9. Dispositivo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por dito pelo menos um produto químico ser selecionado dentre monoetileno glicol (MEG), trietileno glicol (TEG) e produtos à base de etanol.

10. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado por dito agitador (3) ser mecânico e dito visor (4) ser de safira.

11. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado por dito êmbolo (2) ser um êmbolo de dupla ação, em que o avanço é hidráulico e o recuo é pneumático.

12. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado por compreender um viscosímetro (14) acoplado à linha de retirada de amostra.

13. Método para estudo de comportamento de fases de amostra fluida de origem fóssil que utiliza o dispositivo conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado por compreender as seguintes etapas:

(a) injetar a amostra fluida de origem fóssil na célula de pressão (1);

(b) ajustar as condições de temperatura da célula de pressão (1) por meio de um sistema de controle de temperatura (5);

(c) ajustar as condições de pressão da célula de pressão (1) por meio do acionamento de um êmbolo (2);

(d) injetar uma amostra fluida secundária na célula de pressão

(l); e

(e) monitorar as informações obtidas por meio de um sistema de aquisição de dados e de automação.

14. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por compreender a injeção de pelo menos um produto químico na célula de pressão (1), em que o pelo menos um produto químico é selecionado a partir do grupo que consiste agente inibidor de asfaltenos, de incrustação, de hidratos e de parafinas, agente desemulsificante e solvente orgânico.

15. Dispositivo e método que viabiliza o estudo do comportamento de fases de fluidos nas condições de pressão e temperatura representativas do escoamento multifásico do reservatório até as instalações de superfície.

Description:
“DISPOSITIVO E MÉTODO PARA ESTUDO DE COMPORTAMENTO

DE FASES DE AMOSTRA FLUIDA DE ORIGEM FÓSSIL”

CAMPO DA INVENÇÃO

[0001] A presente invenção está relacionada a um dispositivo e a um método para estudo de comportamento de fases. Mais especificamente, a presente invenção sugere um dispositivo para estudo de comportamento de fases de amostra fluida de origem fóssil e um método para análise de ditas amostras utilizando o dispositivo mencionado.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[0002] Durante a produção de petróleo, os fluidos do reservatório em escoamento multifásico até a superfície são submetidos a variações extremas de pressão e temperatura e atravessam os limites de diferentes transições de fases como gás-líquido, gás-sólido, líquido-líquido ou, ainda, sólido-líquido.

[0003] Estas transições de fases podem favorecer a formação de depósitos orgânicos, inorgânicos ou mistos (orgânicos e inorgânicos), causando restrições na capacidade de transporte ou até mesmo um bloqueio total da tubulação, o que caracteriza um problema de garantia de escoamento.

[0004] Dentro do âmbito da indústria de petróleo, a garantia de escoamento engloba um conjunto de atividades de previsão, prevenção, mitigação e remediação de depósitos de materiais e outros fenômenos que reduzem a capacidade ou impedem o escoamento de fluidos em um sistema de produção.

[0005] Tal preocupação é particularmente agravante na exploração em águas profundas, ambiente no qual as baixas temperaturas, aliadas às altas pressões, apresentam mais riscos ao escoamento por estarem em condições demasiadamente diferentes daquelas presentes na superfície, justificando as variadas transições de fases observadas durante o escoamento do petróleo em seu processo de extração.

[0006] Os problemas de garantia de escoamento mais comuns em campos petrolíferos são causados pela formação de hidratos, emulsões, depósitos e/ou suspensões orgânicas (como asfaltenos, parafinas e naftenatos) e inorgânicas (incrustações).

[0007] Esses problemas podem também ser causados pela presença de gases tóxicos e asfixiantes, como sulfeto de hidrogénio e gás carbónico, por instabilidade hidrodinâmica do sistema e pela variação de temperatura repentina do fluido durante passagem em restrições ou válvulas, causada pelo chamado efeito Joule-Thomson, e também por erosão.

[0008] Assim, a antecipação da identificação de possíveis problemas associados à garantia de escoamento é essencial para que a produção de petróleo seja feita de forma contínua, económica e eficaz, tendo em vista que, a depender do grau de obstrução da tubulação, a produção pode ser totalmente interrompida e resultar em maiores custos operacionais.

[0009] Atualmente, os métodos mais comuns para a avaliação de formação de sólidos em sistemas pressurizados de petróleo compreendem a análise de formação de hidratos em células de pressão e a verificação da formação de asfaltenos em petróleo por despressurização em microscópio de alta pressão (HPM). Os referidos métodos, entretanto, são restritos, visto que se limitam unicamente à transição sólido-líquido para identificação de asfaltenos e hidratos.

[00010] Nesse sentido, é notável a necessidade de dispositivos e métodos mais eficientes e abrangentes que permitam um maior aprofundamento nos estudos referentes ao comportamento de fases de fluidos fósseis e seus derivados em sistemas de pressões elevadas. O estado da técnica descreve demais modalidades de dispositivos e métodos para estudo do equilíbrio de fases multicompostos em sistemas por meio da variação de parâmetros como volume, pressão e temperatura em células de equilíbrio.

[00011] O estudo realizado por Braga, A. (“ Equilíbrio de Fases a Alta Pressão de Sistemas Constituídos Por CO2, Fenantreno, Tolueno E Metanol: Estudo Experimental”, 2016. 65f. Dissertação, Mestrado em Tecnologia de Processos Químicos e Bioquímicos - Escola de Química, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2016) utiliza um método com célula visual de volume variável para obter dados de equilíbrio de fases de sistemas ternários formados por dióxido de carbono/fenantreno/tolueno e também por dióxido de carbono/fenantreno/metanol, sendo o fenantreno utilizado como composto representativo dos asfaltenos para verificação de sua precipitação.

[00012] O estudo realizado por Guembaroski, A. {“Estudo experimental do equilíbrio de fases de hidratos de dióxido de carbono na presença de inibidores termodinâmicos” , 2016. 118f. Dissertação, Mestrado em Engenharia - Departamento de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2016) investiga o poder de inibição da formação de hidratos de soluções aquosas de inibidores para sistemas constituídos por dióxido de carbono por meio de um módulo de equilíbrio de fases.

[00013] Ambos os dispositivos utilizados nos estudos citados acima são baseados no método estático-sintético para visualização das diversas transições de fases que ocorrem em sistemas multicompostos a partir da variação de temperatura e pressão.

[00014] Entretanto, é possível notar que esses documentos são dotados de limitações semelhantes àquelas citadas anteriormente, tendo em vista que são direcionados unicamente ao estudo de precipitação de asfaltenos e formação de hidratos.

[00015] Além disso, cabe pontuar que o método visual de análise empregado nos documentos do estado da técnica não é efetivo para amostras opacas e escuras como o petróleo, tendo em vista que a transição de fases em fluidos não-transparentes é de difícil visualização.

[00016] Consequentemente, as amostragens realizadas nestes estudos são apenas uma simulação por meio de compostos análogos (modelos) e, portanto, não representam de forma verossímil a composição presente em poços subterrâneos de petróleo e gás.

[00017] Assim, é possível notar que o estado da técnica carece de dispositivos que permitam métodos de análises mais abrangentes de amostras fluidas multicomponentes de origem fóssil e que sejam capazes de realizar análises com amostras fidedignas obtidas de poços de extração.

[00018] Portanto, em vista da necessidade de aprofundamento no estudo de escoamentos multifásicos de fluidos de origem fóssil para o desenvolvimento de estratégias de garantia de escoamento, o objetivo da presente invenção é prover um dispositivo e um método para estudo de comportamento de fases (líquido-líquido, sólido-líquido e gás-líquido) capazes de suprir as deficiências técnicas acima mencionadas.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[00019] A presente invenção tem por objetivo principal prover um dispositivo e método para estudo de comportamento de fases sólido-líquido, gás-líquido e líquido-líquido de uma amostra fluida de origem fóssil.

[00020] De forma a alcançar o objetivo acima, a presente invenção provê um dispositivo compreendendo (a) uma célula de pressão capaz de operar em altas pressões compreendendo um êmbolo, um agitador e um visor; (b) um sistema de controle de temperatura para manter a célula de pressão em uma temperatura na faixa de 0 a 200°C; (c) um sistema de alimentação de amostra fluida de origem fóssil; (d) um sistema de injeção de amostra fluida secundária; (e) uma sonda NIR (Near infrared ); (f) uma linha de retirada da mistura de amostras fluidas; (g) um sistema de válvulas para observação do efeito Joule-Thomson, (h) um sistema pivotante para manter a célula na posição vertical ou horizontal e (i) um sistema para injeção de pelo menos um produto químico.

A presente invenção também provê um método para estudo de comportamento de fases de amostras fluidas de origem fóssil utilizando o dispositivo aqui descrito.

O método compreende (a) injetar a amostra fluida de origem fóssil em uma célula de pressão; (b) ajustar as condições de temperatura da célula de pressão por meio de um sistema de controle de temperatura; (c) ajustar as condições de pressão da célula de pressão por meio do acionamento de um êmbolo; (d) injetar uma amostra fluida secundária na célula de pressão; e (e) monitorar as informações por meio de um sistema de aquisição de dados e de automação.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[00021] A descrição detalhada apresentada adiante faz referência às figuras anexas, as quais:

[00022] A Figura 1 ilustra a vista lateral em corte do dispositivo de acordo com a concretização preferencial da presente invenção.

[00023] A Figura 2 ilustra o fluxograma de um modo de concretização do dispositivo da presente invenção.

[00024] A Figura 3 representa a curva de titulação obtida por sonda NIR de uma amostra de petróleo com injeção de propano e CO2.

DESCRIÇÃO DETAFHADA DA INVENÇÃO

[00025] A presente invenção se refere a um dispositivo para estudo de comportamento de fases de amostra fluida de origem fóssil.

[00026] O dispositivo compreende a) uma célula de pressão capaz de operar em altas pressões; b) um sistema de controle de temperatura; c) um sistema de alimentação de amostra fluida de origem fóssil; d) um sistema de injeção de amostra fluida secundária; e) uma sonda NIR; f) uma linha de retirada de mistura de amostras; e g) um sistema de válvulas para observação do efeito Joule-Thomson (h) um sistema pivotante para manter a célula na posição vertical ou horizontal e (i) um sistema para injeção de pelo menos um produto químico. [00026] A célula de pressão presente no dispositivo é capaz de operar em pressões de até 400 bar e em uma faixa de temperatura de 0 a 200°C. Preferencialmente, empregam-se temperaturas na faixa de 0 a 100°C para o estudo de comportamento multifásico.

[00027] A célula de pressão compreende um êmbolo, um agitador e um visor. O êmbolo tem a função de ajuste do volume interno e da pressão da célula. O agitador mantém as amostras fluidas de origem fóssil e secundária em escoamento, além de homogeneizá-las. O visor, por sua vez, permite a observação do interior da célula.

[00028] O êmbolo de ajuste do volume e pressão da célula de pressão pode ser um êmbolo hidráulico, pneumático ou de dupla ação. Em uma modalidade da invenção, emprega-se um êmbolo de dupla ação, em que o avanço é hidráulico e o recuo é pneumático. O mecanismo de pressurização hidráulico permite um controle adequado da pressão, além de evitar problemas referentes à compres sibilidade do gás durante a pressurização.

[00029] O agitador presente na célula de pressão pode ser selecionado dentre uma haste mecânica ou uma barra magnética. Preferencialmente, utiliza- se um agitador mecânico com acoplamento magnético para manter o escoamento das amostras fluidas em condição de alta pressão.

[00030] Além disso, o agitador mecânico permite a homogeneização de amostras fluidas viscosas, garantindo, ainda, a correlação do torque do agitador com valores de viscosidade nas condições de temperatura e pressão do estudo realizado.

[00031] O visor da célula de pressão deve ser constituído de um material resistente, tal como safira, borosilicato ou quartzo. Preferencialmente, é empregado um visor de safira na célula de pressão do dispositivo aqui descrito.

[00032] O sistema de controle de temperatura do dispositivo da presente invenção pode ser realizado tanto por meio de troca térmica de fluidos, como banho termostático, quanto por aquecimento elétrico, como fitas de aquecimento. Preferencialmente, o sistema de controle de temperatura da célula compreende um banho termostático.

[00033] A amostra fluida de origem fóssil é introduzida na célula de pressão por meio de um sistema de alimentação, o qual compreende um recipiente de armazenamento da amostra e uma válvula para controlar a vazão de entrada. A referida amostra pode consistir de qualquer fluido de origem fóssil, tal como petróleo (saturado ou não com gás), gás natural, ou até mesmo uma mistura sintética de hidrocarbonetos simulando fluidos extraídos de reservatórios fósseis.

[00034] Em uma modalidade preferencial da invenção, utiliza-se uma amostra de petróleo. Desse modo, é possível prever situações que influenciam o seu escoamento durante o percurso entre o reservatório e as instalações na superfície terrestre.

[00035] Essa previsão auxilia, por exemplo, na definição das bases de projetos de produção, especialmente em sistemas offshore, quando há condições de alta pressão e presença de contaminantes não usuais no fluido de origem fóssil, cujas propriedades são difíceis de serem previstas.

[00036] Em uma modalidade alternativa da presente invenção, é empregada uma mistura de hidrocarbonetos C5-C10 como a amostra fluida de origem fóssil para simular o escoamento de uma amostra de petróleo.

[00037] Para a avaliação do comportamento de fases da amostra fluida de origem fóssil, o dispositivo da presente invenção compreende um sistema de injeção de uma amostra fluida secundária.

[00038] Pode ser injetado qualquer fluido em que haja interesse de estudo de seu comportamento junto com a amostra fluida de origem fóssil. A amostra secundária pode ser, por exemplo, selecionada dentre água, metano, etano, propano, butano, CO2 ou mistura de dois ou mais destes.

[00039] Em uma modalidade da presente invenção, o sistema de injeção de amostra fluida secundária compreende uma primeira bomba para direcionamento da amostra para o interior da célula de pressão.

[00040] Em um modo de concretização alternativo, o dispositivo da presente invenção compreende ainda uma linha de injeção de pelo menos um produto químico de interesse compreendendo uma segunda bomba.

[00041] Pelo menos um produto químico é selecionado a partir do grupo que consiste de agente inibidor de asfaltenos, de incrustação, de hidratos e de parafinas, agente desemulsificante e solvente orgânico. Exemplos de produtos químicos adicionados são monoetileno glicol (MEG), trietileno glicol (TEG) e produtos à base de etanol.

[00042] No contexto da presente invenção, a primeira e a segunda bomba podem ser automáticas e/ou manuais. Preferencialmente, a primeira bomba é de acionamento automático e a segunda bomba de acionamento manual.

[00043] Em uma modalidade alternativa, o dispositivo aqui descrito compreende dois sistemas adicionais para transferência, armazenamento e mistura de fluidos. Cada um dos sistemas consiste de um recipiente e um êmbolo para pressurização e transferência de fluidos.

[00044] Para o monitoramento da formação de sólidos na amostra fluida de origem fóssil, o dispositivo da presente invenção compreende uma sonda de infravermelho próximo (NIR).

[00045] Dessa forma, o dispositivo possibilita a identificação da transição de fases sólido-líquido, gás-líquido e líquido-líquido de uma amostra fluida de origem fóssil.

[00046] Para o esvaziamento da célula, o dispositivo da invenção aqui descrita compreende uma linha de retirada da mistura de amostras fluidas. No contexto da presente invenção, entende-se por mistura de amostras fluidas as amostras fluidas de origem fóssil e secundária. Nas concretizações em que um produto químico de interesse é injetado, a mistura de amostras fluidas compreenderá também dito pelo menos um produto químico de interesse.

[00047] Um sistema de válvulas para observação do efeito Joule- Thomson é acoplado à linha de retirada da mistura de amostras fluidas de modo a viabilizar a despressurização gradual da mistura.

[00048] O referido sistema de válvulas compreende uma válvula de variação de pressão (quebra de pressão), sensores de temperatura e pressão, a montante e a jusante desta válvula e uma válvula de contrapressão para regular a pressão e permitir a variação da pressão a montante. Desse modo, além da despressurização gradual, é possível a aquisição de temperatura em cada etapa de despressurização.

[00049] O sistema de válvulas para observação do efeito Joule- Thomson da presente invenção permite o controle da pressão final e a medição da temperatura da mistura de amostras fluidas após a passagem pelo sistema de forma precisa.

[00050] Cabe destacar que, no contexto da presente invenção, o termo “válvula”, previamente utilizado, faz referência a qualquer tipo de válvula presente no estado da técnica, sendo estas de operação manual ou automática.

[00051] De forma alternativa, o dispositivo da presente invenção pode compreender uma estrutura pivotante para manter a célula em uma posição selecionada dentre vertical e horizontal.

[00052] A estrutura pivotante permite uma maior abordagem do estudo a ser realizado, simulando o escoamento na linha submarina (posição horizontal) e no riser (posição vertical), em que o arranjo das fases é diferenciado em decorrência da diferença de densidade dos fluidos: gás, condensado e óleo.

[00053] Em uma modalidade alternativa da presente invenção, o dispositivo da presente invenção compreende um viscosímetro de alta pressão acoplado à linha de retirada da mistura de amostras fluidas.

[00054] Além disso, um recipiente de armazenamento de mistura de amostras também pode ser acoplado à linha de retirada.

[00055] E importante salientar que, quando a mistura de amostras é retirada do dispositivo por meio da linha de retirada, a mesma pode ser direcionada para o sistema de válvulas para observação do efeito Joule- Thomson ou para o recipiente de armazenamento de mistura de amostras, ou ainda ser direcionada para ambos simultaneamente.

[00056] Em um modo de concretização alternativo da presente invenção, o dispositivo aqui descrito compreende um sistema de aquisição de imagem em tempo real como, por exemplo, uma câmera ou um microscópio digital.

[00057] O dispositivo da presente invenção pode estar associado a um sistema de aquisição de dados que permite a abertura e fechamento de válvulas, o acionamento do sistema de bombeio automático dos fluidos e agitação e monitoramento em tempo real das informações de pressão, temperatura, torque e imagens dentro da célula.

[00058] Em uma modalidade alternativa da presente invenção, as informações de pressão e temperatura do dispositivo da presente invenção são obtidas por meio de sensores de temperatura (termopares ou termoresistência) e de pressão (manómetros e transdutores de pressão), que podem coletar dados da célula de pressão, do sistema de injeção de amostra fluida secundária e da linha de retirada da mistura de amostras fluidas.

[00059] Diante das características do dispositivo da presente invenção, é possível a avaliação e previsão do comportamento de fases dos fluidos nas condições de variações de pressão e temperatura nas quais são submetidos durante o escoamento na horizontal e na vertical de reservatórios fósseis até as condições na superfície.

[00060] Devido à complexidade e variedade de fenômenos que ocorre durante o escoamento, o dispositivo é de ampla abrangência, visto que permite a simulação de cada fenômeno individualmente através de ajustes no dispositivo. [00061] O dispositivo da presente invenção viabiliza, por exemplo, as seguintes avaliações: a despressurização gradual do fluido, conforme observado durante a produção de óleo e gás; estudo do potencial de risco de formação de hidratos e parafinas para definição de alternativas de mitigação destas ocorrências em campo; análise do efeito Joule-Thomson, análise do desempenho de produtos químicos com diferentes funções para recomendação de injeção em campo; análise da partição de produtos químicos/solventes no gás ou líquido (contaminação) para evitar problemas operacionais; realização da titulação de solventes em petróleo em condição de alta pressão e temperatura para avaliar estabilidade em relação à precipitação de asfaltenos durante a produção; correlação da viscosidade do fluido em diferentes condições de pressão e temperatura através do torque do agitador para prever a mobilidade do fluido na linha de produção; preparação de diagrama de fases de mistura de gases para validar simulações matemáticas e gerar novas correlações, especialmente no caso de misturas de gases; realização da separação das frações polares de petróleos (desasfaltação) como alternativa para redução de viscosidade de petróleo; dentre outras aplicações.

[00062] Dessa forma, a presente invenção consegue representar o escoamento de fluidos em campo de produção e ainda simular experimentalmente um problema ocorrido em campo, sendo possível alcançar soluções em um curto intervalo de tempo.

[00063] A presente invenção também provê um método para estudo de comportamento de fases de amostra fluida de origem fóssil utilizando o dispositivo aqui descrito.

[00064] O método da presente invenção compreende as seguintes etapas: (a) injetar a amostra fluida de origem fóssil na célula de pressão; (b) ajustar as condições de temperatura da célula de pressão por meio de um sistema de controle de temperatura; (c) ajustar as condições de pressão da célula de pressão por meio do acionamento de um êmbolo; (d) injetar uma amostra fluida secundária na célula de pressão; e (e) monitorar as informações obtidas por meio de um sistema de aquisição de dados e de automação.

[00065] Preferencialmente, a amostra fluida de origem fóssil é selecionada dentre petróleo e gás natural. Pode, ainda, ser utilizada uma mistura sintética de hidrocarbonetos simulando fluidos produzidos por reservatórios fósseis.

[00066] A amostra fluida secundária injetada na célula de pressão, de acordo com o método da presente invenção, pode ser qualquer fluido em que haja interesse de estudo de seu comportamento junto com a amostra fluida de origem fóssil. Exemplos: água, metano, etano, propano, butano, CO2 ou mistura de dois ou mais destes.

[00067] Em uma modalidade alternativa, o presente método compreende a injeção de pelo menos um produto químico na célula de pressão.

[00068] Pelo menos um produto químico é selecionado a partir do grupo que consiste agente inibidor de asfaltenos, de incrustação, de hidratos e de parafinas, agente desemulsificante e solvente orgânico. Exemplos de produto químico adicionado são monoetileno glicol (MEG), trietileno glicol (TEG) e produtos à base de etanol.

[00069] Em um modo de concretização do método aqui descrito, a injeção da amostra fluida secundária é feita por uma primeira bomba, enquanto a injeção do pelo menos um produto químico é realizada por uma segunda bomba, as quais podem ser automáticas e/ou manuais.

[00070] Ressalta-se que a descrição que se segue partirá de uma concretização preferencial da invenção. No entanto, a invenção não está limitada a essa concretização particular.

[00071] A figura 1 ilustra a vista lateral em corte do dispositivo de acordo com a concretização preferencial da presente invenção.

[00072] O dispositivo para estudo de comportamento de fases de amostra fluida de origem fóssil compreende uma célula de pressão 1, que, por sua vez, compreende um êmbolo 2 para ajuste de volume interno e de pressão, um agitador 3 para homogeneização de fluidos e manutenção do escoamento e um visor 4.

[00073] O dispositivo da figura 1 compreende um sistema de controle de temperatura 5, capaz de manter a célula de pressão em uma temperatura na faixa de 0 a 200° C.

[00074] O sistema de alimentação de amostra fluida de origem fóssil do dispositivo representado na figura 1 é composto por um recipiente 7 e uma válvula 8.

[00075] O dispositivo da figura 1 também compreende um sistema de injeção de amostra fluida secundária 9, uma sonda NIR 10 e uma linha de retirada da mistura de amostras fluidas 11, na qual está acoplado um sistema de válvulas para observação do efeito Joule-Thomson 12.

[00076] A figura 2 ilustra o fluxograma de um modo de concretização do dispositivo da presente invenção.

[00077] O sistema de alimentação de uma amostra fluida de origem fóssil, compreendendo um recipiente 7 e uma válvula 8, é conectado a uma célula de pressão 1 para o estudo de comportamento de fases da referida amostra.

[00078] Uma mistura de duas amostras fluidas secundárias 16 e 16’ é injetada por meio de uma primeira bomba 17 na célula de pressão para a avaliação do comportamento multifásico da amostra fluida de origem fóssil na presença da referida mistura.

[00079] Para a avaliação do comportamento, o êmbolo 2 permite o ajuste de volume interno e de pressão e o agitador 3 homogeneíza as misturas fluidas, além de manter o escoamento no dispositivo.

[00080] Para controle de temperatura da célula de pressão 1, o dispositivo compreende um sistema de controle de temperatura 5, capaz de manter a célula de pressão em uma temperatura na faixa de 0 a 200°C.

[00081] O visor 4, juntamente com o sistema de aquisição de imagem em tempo real, representado na figura 2 por uma câmera 13, permite a visualização das mudanças ocorridas. A sonda NIR 10, por sua vez, permite a identificação de sólidos formados.

[00082] O dispositivo representado pela figura 2 também compreende uma linha de injeção 18 de um produto químico que compreende uma segunda bomba 19.

[00083] Além disso, o dispositivo da figura 2 compreende ainda dois dispositivos 20, 20’ adicionais para transferência, armazenamento e mistura de fluidos.

[00084] Na linha de retirada da mistura de amostras fluidas 11, está acoplado um viscosímetro 14, assim como um recipiente de armazenamento de mistura de amostras 15.

[00085] Também na linha de retirada da mistura 11, está acoplado um sistema de válvulas para observação do efeito Joule-Thomson, que compreende as válvulas 21 (quebra de pressão) e 21’ (contra-pressão), o termopar 22 e os sensores de pressão 23 e 24.

EXEMPLO:

Exemplo 1: Identificação da formação de sólidos em petróleo por injeção de gás (transição líquido-sólido)

[00086] Foram feitas duas titulações de amostras de petróleo, uma com propano e outra com CO2 nas vazões de 2mL/min, nas condições de pressão de 80 bar e 68°C na célula de pressão. A observação de formação de sólidos foi avaliada por meio da sonda NIR. A figura 3 apresenta a curva das titulações nestas condições.

[00087] Na figura 3 pode ser observado que a adição de 1,0 ml de propano, para cada grama de petróleo, proporcionou alteração na absorbância da amostra, o que indica a desestabilização do petróleo, ou seja, precipitação de frações pesadas (asfaltenos). Por outro lado, pode ser percebido que a injeção de CO2 não alterou a estabilidade da amostra de petróleo nestas condições de pressão e temperatura.

[00088] Estas informações são importantes para prever a formação de depósitos nas tubulações em diferentes condições de temperatura e pressão durante a produção.

[00089] A descrição que se fez até aqui do objeto da presente invenção deve ser considerada apenas como uma possível ou possíveis concretizações, e quaisquer características particulares nelas introduzidas devem ser entendidas apenas como algo que foi escrito para facilitar a compreensão.

[00090] Desta forma, reforça-se o fato de que inúmeras variações incidindo no escopo de proteção do presente pedido são permitidas, não estando a presente invenção limitada às configurações/concretizações particulares acima descritas.