BR102014013379A2 - sistema triplo semiautomático para medição de permeabilidade relativa - Google Patents

Abstract

sistema triplo semiautomático para medição de permeabilidade relativa um sistema triplo semiautomático para medição de permeabilidade relativa (1) o qual é empregado para medir a permeabilidade relativa e para testes de fluxo em três amostras, por teste, de rocha ou de outros meios porosos. o sistema triplo semiautomático para medição de permeabilidade relativa é caracterizado por compreender um arranjo especial formado pelos seguintes componentes: - um conjunto de equipamentos (2) externos a uma estufa; - uma estufa (3); - uma câmera (5); - um condicionador de sinais (6); - um microcomputador (7); - uma pluralidade de tubos (8); - uma pluralidade de cabos de sinal (9). o sistema triplo semiautomático para medição de permeabilidade relativa é capaz de realizar a medição em três amostras por teste, diminuindo o tempo gasto para o teste, por amostra, em aproximadamente 57% e com uma redução de custo da ordem de 66%.

Description

SISTEMA TRIPLO SEMIAUTOMÁTICO PARA MEDIÇÃO DE PERMEABILIDADE RELATIVA CAMPO DA INVENÇÃO

[0001] A presente invenção refere-se a um sistema triplo semiautomático para medição de permeabilidade relativa, o qual é empregado para medir a permeabilidade relativa e para testes de fluxo em três amostras, por teste, de rocha ou de outros meios porosos. Mais especificamente, o sistema triplo semiautomático para medição de permeabilidade relativa é aplicado na avaliação de reservatórios de óleo ou gás natural promovendo o aumento da quantidade de amostras analisadas, avaliando três amostras por teste.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[0002] É conhecido o fato de que a extração de petróleo e gás natural é feita por intermédio de poços perfurados em campos nos mais diversos tipos de solo e possuem níveis de produção diferentes. O nível de produção do poço depende da quantidade de óleo existente e que pode ser recuperada do meio poroso no qual o óleo está retido. É bastante clara a importância de conhecer a permeabilidade do meio rochoso no qual se encontram os depósitos de óleo e gás. A permeabilidade de um material é a capacidade deste material de deixar passar fluidos por seus poros. Um dos modos de determinar a permeabilidade da formação geológica onde estão situados os reservatórios consiste em retirar amostras desses meios rochosos e testá-las em laboratórios. Existem diversos modos de medir a permeabilidade em meios porosos que consistem, em sua maioria, em colocar a amostra em um suporte para acondicionar amostras, conhecido pelos especialistas pela denominação na língua inglesa "holder", tentar manter as amostras em condições semelhantes às condições do reservatório do qual elas foram retiradas e fazer passar por elas fluxos de óleo e de água, dentro de condições controladas. Dentre as diversas publicações conhecidas sobre o assunto podem ser citadas: API RP40 - API recommended practice for core analysis procedure; Petroleum production engineering development, L. C. Uren, McGraw-HilI Book Company Inc.; Calculation of relative permeability from displacement experiments, Johnson, E.F., Bossler, D.P, Naumann, V.O. (1959), Trans. ΑΙΜΕ; Graphical techniques for determlning relative permeability from displacement experiments, Jones, S.C., Roszelle, W.O. (1978) SPE 6045.

[0003] O teste de permeabilidade relativa consiste em fazer fluxo dos fluidos de um reservatório, em uma rocha do mesmo reservatório, para se verificar a permeabilidade relativa a um valor de referência desta rocha a cada um dos fluidos que a saturam, em diversas saturações de cada um destes. Ao final se obtém o fator de recuperação de óleo, a saturação de óleo residual, a saturação final de água, a permeabilidade final a água e a curva de permeabilidade relativa (Krel).

[0004] Os sistemas de medição de permeabilidade relativa existentes no mercado permitem a realização da medição em apenas uma amostra por vez. Os testes são bastante longos e, para uma amostra, duram em torno de vinte e cinco dias entre a montagem, o envelhecimento e as medições. Apresentam também um alto custo por amostra. Com o aumento da demanda por medições de permeabilidade, em função da descoberta de reservatórios no pré-sal aumenta, torna-se cada vez mais necessário realizar maior quantidade de medições e a um menor custo por amostra.

[0005] O documento US 2004/0100264 A1 apresenta um processo e dispositivo para determinação da permeabilidade de rochas, que utiliza um fluido magnético e equipamentos para pressurizar o fluido contra a rocha e para gerar e medir campos magnéticos. O sistema proposto apresenta uma configuração baseada em outro princípio de funcionamento para a medição de permeabilidade relativa, não utiliza corpos de provas e realiza uma medição por vez.

[0006] O documento US 1994/5297420 A1 apresenta um método e uma aparelhagem para determinação da permeabilidade relativa e pressão capilar de rochas porosas, utiliza um suporte para acondicionar a amostra e nela aplicar os fluidos de processo e faz uso de um tomógrafo computadorizado durante a aplicação dos fluidos sobre a amostra da rocha. No entanto, o dispositivo proposto faz a medição em uma única amostra por vez.

[0007] O sistema triplo semiautomático para medição de permeabilidade relativa da invenção é capaz de realizar a medição em três amostras por teste, diminuindo o tempo gasto para o teste, por amostra, em aproximadamente 57% e com uma redução de custo da ordem de 66%. Embora o sistema seja semiautomático, a única intervenção do operador é feita para selecionar a amostra na qual as injeções de fluidos serão feitas, na fase da medição da permeabilidade propriamente dita. Todas as demais operações são realizadas de forma automática, comandadas por um microcomputador que permite ao operador o total controle e monitoração do processo, possibilitando a gravação de dados em todas as fases da medição e a minimização de erros de operação. SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0008] A invenção trata de um sistema triplo semiautomático para medição de permeabilidade relativa, o qual é empregado para medir a permeabilidade relativa e para testes de fluxo em três amostras, por teste, de rocha ou de outros meios porosos.

[0009] O sistema triplo semiautomático para medição de permeabilidade relativa é caracterizado por compreender um arranjo especial formado pelos seguintes componentes: um conjunto de equipamentos externos à estufa, uma estufa, a qual possui visor, uma câmera, um condicionador de sinais, um microcomputador, uma pluralidade de tubos e uma pluralidade de cabos de sinal. O conjunto de equipamentos externos à estufa se interliga com os demais equipamentos dentro da estufa, por intermédio de uma pluralidade de tubos, e compreendem bombas, válvulas automáticas, garrafas pulmão, reservatórios, separador e três “holders”.

[0010] O sistema triplo semiautomático para medição de permeabilidade relativa é capaz de realizar a medição em três amostras por teste, diminuindo o tempo gasto para o teste, por amostra, em aproximadamente 57% e com uma redução de custo da ordem de 66%.·. BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0011] A invenção será agora apresentada mais detalhadamente, em conjunto com os desenhos abaixo relacionados os quais, meramente a título de exemplo, acompanham e integram o presente relatório, e nos quais: [0012] A Figura 1 retrata um esquema de uma concretização preferida para o sistema triplo semiautomático para medição de permeabilidade relativa.

[0013] A Figura 2 apresenta um diagrama dos equipamentos utilizados no sistema triplo semiautomático para medição de permeabilidade relativa que estão localizados fora da estufa.

[0014] A Figura 3 apresenta um diagrama dos equipamentos utilizados no sistema triplo semiautomático para medição de permeabilidade relativa que estão localizados dentro da estufa.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0015] A Figura 1 apresenta uma concretização preferida para o sistema triplo semiautomático para medição de permeabilidade relativa (1), o qual compreende um arranjo especial formado por um conjunto de equipamentos (2) externos à estufa, uma estufa (3), a qual possui visor (4), uma câmera (5), um condicionador de sinais (6), um microcomputador (7), uma pluralidade de tubos (8) e uma pluralidade de cabos de sinal (9). O conjunto de equipamentos (2) externos à estufa se interliga com os demais equipamentos dentro da estufa (3), por intermédio de uma pluralidade de tubos (8) constituindo um único sistema que, para fins de descrição, estão subdivididos e se interligam pelas conexões A, B, C, D, E, F, G e H, representadas nas Figuras 2 e 3. A estufa (3) tem a função de elevar a temperatura das amostras e dos fluidos de testes a uma temperatura compatível com o poço analisado; o visor (4) tem a função de permitir a visualização do separador (37), que está localizado dentro da estufa (3); a câmera (5) tem a função de permitir a visualização e a filmagem do separador (37), para o cálculo da produção de óleo; o condicionador de sinais (6) tem a função de condicionar os sinais provenientes dos instrumentos do sistema triplo semiautomático para medição de permeabilidade relativa (1), permitindo a sua interface com o microcomputador (7); o microcomputador (7) tem a função de permitir a interface para o controle e monitoração do sistema, pelo operador, processando e armazenando os sinais recebidos de sensores e gerando sinais para a atuação de válvulas; os tubos (8) têm a função de conectar os diversos componentes do sistema triplo semiautomático para medição de permeabilidade relativa (1) permitindo o fluxo entre eles; os cabos de sinal (9) têm a função de transmitir os sinais elétricos entre os diversos componentes do sistema triplo semiautomático para medição de permeabilidade relativa (1).

[0016] A Figura 2 apresenta um diagrama do conjunto de equipamentos (2) externos à estufa, o qual compreende uma bomba de água do poço (20), um reservatório de água do poço (21), uma válvula automática de óleo (22), fora da estufa, uma bomba de confinamento (23), um reservatório da bomba de confinamento (40), uma garrafa pulmão (24) da válvula de controle de pressão a montante, uma garrafa pulmão do confinamento (25), uma bomba de deslocamento de óleo mineral (26), um reservatório de óleo mineral (27), um reservatório de dreno (33), um transmissor de pressão diferencial de baixa amplitude de faixa (41), um transmissor de pressão diferencial de média amplitude de faixa (42), um transmissor de pressão diferencial de alta amplitude de faixa (43), um transmissor da pressão de poro (44), um transmissor da pressão de confinamento (45), um transmissor da pressão da garrafa pulmão (46) da válvula de controle de pressão a montante, um transmissor da pressão da água do poço (47), um indicador visual de pressão da garrafa pulmão do confinamento (48) e uma pluralidade de válvulas de isolamento (50). A bomba de água do poço (20) é comandada pelo microcomputador (7) e tem a função de bombear a água do poço durante as etapas da medição, de injetar água nas garrafas de óleo vivo (34) - óleo com gás - e de manter a rede de água pressurizada; o reservatório de água do poço (21) tem a função de armazenar a água do poço, de onde são retiradas as amostras para utilização durante o processo de medição da permeabilidade; a válvula automática de óleo fora da estufa (22) é comandada pelo microcomputador (7) e tem a função de evitar o retorno do fluxo de água causado pela pressão acumulada nas garrafas de óleo vivo (34) no momento da troca da injeção de óleo pela injeção de água - início efetivo da medição da permeabilidade relativa; a bomba de confinamento (23) é comandada pelo microcomputador (7) e tem a função de aplicar nas amostras analisadas uma pressão igual à pressão de sobrecarga do poço; o reservatório da bomba de confinamento (40) tem a função de armazenar óleo mineral; a garrafa pulmão (24) da válvula de controle de pressão a montante tem a função de compensar a variação da pressão de gás da válvula de controle de pressão a montante (32), causada pela variação da temperatura dentro da estufa (3); a garrafa pulmão do confinamento (25) tem a função de compensar a variação da pressão de confinamento, causada pela variação da temperatura dentro da estufa (3); a bomba de deslocamento de óleo minerai (26) é comandada pelo microcomputador (7) e tem a função de deslocar o óleo mineral através das amostras analisadas, a uma vazão constante, e promover o aumento da pressão de forma controlada; o reservatório de óleo mineral (27) tem a função de armazenar óleo mineral para utilização durante o processo de medição da permeabilidade; o reservatório de dreno (33) tem a função de receber o dreno da válvula de controle de pressão a montante (32) dos fluidos provenientes do "holder" (38); o transmissor da pressão de confinamento (45) tem a função de enviar ao microcomputador (7) o valor da pressão externa à amostra; o transmissor da pressão de poro (44) tem a função de enviar ao microcomputador (7) o valor da pressão na entrada do “holder” (38); o transmissor da pressão da garrafa pulmão (46) da válvula de controle de pressão a montante tem a função de enviar ao microcomputador (7) o valor da pressão na garrafa pulmão (24) da válvula de controle de pressão a montante; o transmissor da pressão da água do poço (47) tem a função de enviar ao microcomputador (7) o valor da pressão na garrafa de água do poço (35); o indicador visual de pressão da garrafa pulmão do confinamento (48) tem a função de indicar o valor da pressão na garrafa pulmão do confinamento (25); as válvulas de isolamento (50) têm a função de impedir ou liberar o fluxo em diversos pontos da rede; o transmissor de pressão diferencial de baixa amplitude de faixa (41), o transmissor de pressão diferencial de média amplitude de faixa (42) e o transmissor de pressão diferencial de alta amplitude de faixa (43) têm a função de enviar ao microcomputador (7) o valor da pressão diferencial entre a pressão de entrada e a pressão de saída nos "holders" (38). Esses três transmissores diferenciais realizam o mesmo tipo de medição e são selecionados em função da faixa de pressão aplicada na amostra para conferir uma maior precisão à medição.

[0017] A Figura 3 apresenta um diagrama dos equipamentos dentro da estufa (3) o qual compreende uma válvula automática de óleo na estufa (28), uma válvula automática de água (29), uma válvula automática de saída de água (30) do separador, uma válvula automática de saída de óleo (31) do separador, uma válvula de controle de pressão a montante (32), três garrafas de óleo vivo (34), uma garrafa de água do poço (35), uma garrafa de óleo mineral (36), um separador (37), três “holders" (38) e uma pluralidade de válvulas de isolamento (50). A válvula automática de óleo na estufa (28) tem a função liberar ou impedir a passagem de óleo mineral ou óleo vivo, que é o óleo com gás dissolvido nas mesmas condições do poço, para o interior do "holder" (38); a válvula automática de água (29) tem a função liberar ou impedir a passagem de água do poço para o interior do "holder" (38); a válvula automática de saída de água (30) do separador tem a função liberar ou impedir a saída de água do interior do separador (37); a válvula automática de saída de óleo (31) do separador tem a função liberar ou impedir a saída de óleo mineral ou óleo vivo do interior do separador (37); a válvula de controle de pressão a montante (32) tem a função de manter a pressão no sistema igual à pressão estática do poço; as três garrafas de óleo vivo (34) têm a função de armazenar óleo vivo para utilização durante o processo de medição da permeabilidade, sendo utilizada uma garrafa para cada uma das amostras de cada um dos três “holders” (38); a garrafa de água do poço (35) tem a função de armazenar água do poço e aquecê-la à temperatura do teste, para utilização durante o processo de medição da permeabilidade; a garrafa de óleo mineral (36) tem a função de armazenar óleo mineral e aquecê-lo à temperatura do teste para utilização durante o processo de medição da permeabilidade; o separador (37) tem a função de permitir a visualização da produção do óleo na interface óleo-água, durante a injeção de água na amostra para retirada do óleo, para possibilitar o cálculo do volume de óleo deslocado; os “holders" (38) têm a função de manter as amostras confinadas e permitir a injeção e retirada de óleo mineral, óleo vivo e água do poço nas diversas fases da medição de permeabilidade; as válvulas de isolamento (50) têm a função de impedir ou liberar o fluxo em diversos pontos da rede.

[0018] O sistema triplo semiautomático para medição de permeabilidade relativa (1) da invenção permite a configuração das curvas de aumento de pressão em função do tempo e as sequências de funcionamento possibilitando a realização dos testes seguindo diversos tipos de protocolo. De uma forma geral, as amostras, inicialmente, são saturadas com água de formação e centrifugadas com óleo mineral até o limite de água irredutível (Swí). O sistema é aquecido e o óleo mineral substituído por óleo morto, que é o óleo do poço sem gás, ou por óleo vivo. Nesse ponto inicia-se o processo de restauração de molhabilidade onde são realizados ensaios de permeabilidade efetiva ao óleo morto ou vivo, ao longo do tempo, até que estes se estabilizem. Com a estabilização da permeabilidade efetiva ao óleo, é considerado que a molhabilidade está restaurada. A partir desse ponto é realizada a injeção de água do mar, dessulfatada, para obtenção da curva de permeabilidade relativa.

[0019] Os equipamentos e componentes que integram o sistema triplo semiautomático para medição de permeabilidade relativa (1), objeto da presente invenção, empregam materiais e meios de fixação conhecidos no estado da técnica. Desse modo os componentes do sistema triplo semiautomático para medição de permeabilidade relativa (1) podem ser conectados entre si por conectores de rosca, conectores de encaixe, conectores soldados ou qualquer outro meio de conexão conhecido do estado da técnica. Da mesma forma, os materiais empregados podem ser os mais diversos desde que atendam aos requisitos exigidos pelos fluidos manipulados e pelas pressões e temperaturas atingidas durante o processo de medição.

[0020] Os equipamentos empregados no sistema triplo semiautomático para medição de permeabilidade relativa (1) podem ser de uso comercial, selecionados para as condições ambientais a que são submetidos ou fabricados segundo um projeto específico. Cabe ressaltar que, embora para a fabricação e montagem do sistema triplo semiautomático para medição de permeabilidade relativa (1) sejam empregados componentes conhecidos no estado da técnica, o arranjo agora proposto constitui um conjunto inovador. Assim, o sistema como um todo forma um conjunto especial, que apresenta a característica de utilizar três “holders” (38), de forma simultânea e com precisão, conseguindo economia de tempo e redução no custo das medições de permeabilidade relativa.

[0021] A invenção foi aqui descrita em relação à sua concretização preferida, não estando, porém, a ela limitada. Assim, a presente invenção está apenas limitada ao conteúdo das reivindicações que seguem, as quais a definem em todo seu conteúdo.

Claims (2)

1.

SISTEMA TRIPLO SEMIAUTOMÁTICO PARA MEDIÇÃO DE PERMEABILIDADE RELATIVA, caracterizado por compreender um arranjo especial formado pelos seguintes componentes: - um conjunto de equipamentos (2) externos a uma estufa, o qual compreende: - uma bomba de água do poço (20), comandada por microcomputador (7), que tem a função de bombear a água do poço durante as etapas da medição, de injetar água nas garrafas de óleo vivo e de manter a rede de água pressurizada; -um reservatório de água do poço (21) que tem a função de armazenar a água do poço, de onde são retiradas as amostras para utilização durante o processo de medição da permeabilidade; - uma válvula automática de óleo (22), fora da estufa, comandada pelo microcomputador (7), que tem a função de evitar o retorno do fluxo de água causado pela pressão acumulada nas garrafas de óleo vivo (34); - uma bomba de confinamento (23), comandada pelo microcomputador (7), que tem a função de aplicar nas amostras analisadas uma pressão igual à pressão de sobrecarga do poço; - um reservatório da bomba de confinamento (40) que tem a função de armazenar óleo mineral; - uma garrafa pulmão (24) da válvula de controle de pressão a montante, que tem a função de compensar a variação da pressão de gás da válvula de controle de pressão a montante (32), causada pela variação da temperatura dentro da estufa (3); - uma garrafa pulmão do confinamento (25) que tem a função de compensar a variação da pressão de confinamento, causada pela variação da temperatura dentro da estufa (3); - uma bomba de deslocamento de óleo mineral (26), comandada pelo microcomputador (7), que tem a função de deslocar o óleo mineral através das amostras analisadas, a uma vazão constante, e promover o aumento da pressão de forma controlada; - um reservatório de óleo mineral (27) que tem a função de armazenar óleo mineral para utilização durante o processo de medição da permeabilidade; - um reservatório de dreno (33) que tem a função de receber o dreno da válvula de controle de pressão a montante (32) dos fluidos provenientes dos "holders" (38); - um transmissor da pressão de confinamento (45) que tem a função de enviar ao microcomputador (7) o valor da pressão externa à amostra; - um transmissor da pressão de poro (44) que tem a função de enviar ao microcomputador (7) o valor da pressão na entrada do “holdef (38); - um transmissor da pressão da garrafa pulmão (46) da válvula de controle de pressão a montante, que tem a função de enviar ao microcomputador (7) o valor da pressão na garrafa pulmão (24) da válvula de controle de pressão a montante; - um transmissor da pressão da água do poço (47) que tem a função de enviar ao microcomputador (7) o valor da pressão na garrafa de água do poço (35); - um indicador visual de pressão da garrafa pulmão do confinamento (48) que tem a função de indicar o valor da pressão na garrafa pulmão do confinamento (25); - uma pluralidade de válvulas de isolamento (50), que têm a função de impedir ou liberar o fluxo em diversos pontos da rede; - um transmissor de pressão diferencial de baixa amplitude de faixa (41), que tem a função de enviar ao microcomputador (7) o valor da pressão diferencial entre a pressão de entrada e a pressão de saída nos "holders" (38); - um transmissor de pressão diferencial de média amplitude de faixa (42), que tem a função de enviar ao microcomputador (7) o valor da pressão diferencial entre a pressão de entrada e a pressão de saída nos "holders" (38); - um transmissor de pressão diferencial de alta amplitude de faixa (43), que tem a função de enviar ao microcomputador (7) o valor da pressão diferencial entre a pressão de entrada e a pressão de saída nos "holders" (38); - uma estufa (3) que tem a função de elevar a temperatura das amostras e dos fluidos de testes a uma temperatura compatível com o poço analisado, a qual compreende: - um visor (4) que tem a função de permitir a visualização do separador (37) dentro da estufa; - uma válvula automática de óleo na estufa (28) que tem a função liberar ou impedir a passagem de óleo mineral ou óleo vivo para o interior do "holderJ' (38); - uma válvula automática de água (29) que tem a função liberar ou impedir a passagem de água do poço para o interior do "holder (38); - uma válvula automática de saída de água (30) do separador, que tem a função de liberar ou impedir a saída de água do interior do separador (37); -uma válvula automática de saída de óleo (31) do separador, que tem a função liberar ou impedir a saída de óleo mineral ou óleo vivo do interior do separador (37); - uma válvula de controle de pressão a montante (32), que tem a função de manter a pressão no sistema igual à pressão estática do poço; - três garrafas de óleo vivo (34), que têm a função de armazenar óleo vivo para utilização durante o processo de medição da permeabilidade; - uma garrafa de água do poço (35), que tem a função de armazenar água do poço e aquecê-la, à temperatura do teste, para utilização durante o processo de medição da permeabilidade; - uma garrafa de óleo mineral (36) que tem a função de armazenar óleo mineral e aquecê-lo à temperatura do teste para utilização durante o processo de medição da permeabilidade; - um separador (37) que tem a função de permitir a visualização da produção do óleo na interface óleo-água, durante a injeção de água na amostra para retirada do óleo, para possibilitar o cálculo do volume de óleo deslocado; - três “holders" (38), que têm a função de manter as amostras confinadas e permitir a injeção e retirada de óleo mineral, óleo vivo e água do poço nas diversas fases da medição de permeabilidade; - uma pluralidade de válvulas de isolamento (50), que têm a função de impedir ou liberar o fluxo em diversos pontos da rede; - uma câmera (5), que tem a função de permitir a visualização e a filmagem do separador, para o cálculo da produção de óleo; - um condicionador de sinais (6), que tem a função de condicionar os sinais provenientes dos instrumentos do processo, permitindo a sua interface com o microcomputador (7); - um microcomputador (7), que tem a função de permitir a interface para o controle e monitoração do sistema, pelo operador, processando e armazenando os sinais recebidos dos sensores e gerando sinais para a atuação das válvulas automáticas; - uma pluralidade de tubos (8), que têm a função de conectar os diversos componentes do sistema permitindo o fluxo entre eles; - uma pluralidade de cabos de sinal (9) que têm a função de transmitir os sinais elétricos entre os diversos componentes do sistema.