BR112014024830B1 - Métodos de transferência sob pressão de um fluido e de determinação de pelo menos uma característica termodinâmica de um fluido, e, dispositivo de transferência, à pressão de reservatório, de uma amostra de fluido - Google Patents

Abstract

métodos de transferência sob pressão de um fluido e de determinação de pelo menos uma característica termodinâmica de um fluido, e, dispositivo de transferência, à pressão de reservatório, de uma amostra de fluido a invenção trata de um método de transferência sob pressão de um fluido proveniente de um depósito deste fluido, por meio de um recipiente de amostragem (5) em que uma amostra de fluido é mantida à pressão de reservatório ou pressão de amostragem, assim que um método de determinação de pelo menos uma característica termodinâmica deste fluido, notadamente um método de determinação dos envoltórios de transição de fases. a invenção trata igualmente de um método combinando o emprego da transiciometria de varredura com técnicas espectroscópicas ou analíticas, eventualmente em presença de um fluido no estado supercrítico. a invenção concerne igualmente um dispositivo de execução destes métodos.

Description

DESCRIÇÃO

[0001] A invenção trata de um método de transferência sob pressão de um fluido proveniente de um depósito deste fluido, por meio de um recipiente de amostragem (5) em que uma amostra de fluido é mantida à pressão de reservatório (PR) assim como um método de determinação de pelo menos uma característica termodinâmica deste fluido, notadamente um método de determinação dos envoltórios de transição de fases. O fluido de depósito é vantajosamente o petróleo bruto.

[0002] A invenção trata igualmente de um método combinando o emprego da transiciometria de varredura com técnicas espectroscópicas ou analíticas, eventualmente em presença de um fluido no estado supercrítico.

[0003] A invenção trata igualmente um dispositivo de execução destes métodos.

[0004] Os hidrocarbonetos, em particular os petróleos brutos compreendem compostos chamados asfaltenos que participam da fração pesada dos petróleos. Estes asfaltenos têm composições variáveis, mas têm em comum que são solúveis no tolueno. Considera-se geralmente que os asfaltenos se precipitam em presença de um alcano, por exemplo, em presença de hexano, de heptano ou de pentano. A porcentagem de asfaltenos em um petróleo bruto é variável e pode ir até 56% em peso do petróleo.

[0005] Os fluidos petrolíferos têm a particularidade de se precipitar em condições de temperatura e de pressão que são difíceis de prever.

[0006] Os asfaltenos são responsáveis pela precipitação dos petróleos brutos e assim pela obstrução de poços ou de condutos. Esta precipitação se produz durante a variação de pressão que acompanha a saída do petróleo bruto do depósito até a superfície e durante o transporte para a superfície do petróleo, mesmo sob pressão.

[0007] Um conhecimento da temperatura e da pressão a partir da qual a precipitação da fase de asfalteno se produz é importante para otimizar a extração petrolífera.

[0008] Da mesma forma, a determinação da pressão de bolha, ou seja da pressão a partir da qual a primeira bolha de gás aparece sob o efeito de uma diminuição da pressão, assim quando o petróleo passa da fase líquida à fase gasosa, permite otimizar a extração petrolífera. Para determinar estes parâmetros, são conhecidos métodos normalizados definidos pelas normas ASTM D.3279 e ASTM D.4124.

[0009] A titulação dos fluidos petrolíferos, em particular a determinação do título em asfaltenos, pode se revelar essencial, em particular para as amostras mantidas nas condições de depósito (live oils em inglês) em relação a amostras para as quais estas condições de depósito não foram mantidas (dead oils em inglês). Esta titulação pode permitir determinar precisamente a quantidade de asfaltenos que correm o risco de precipitar.

[00010] Além disso, conhece-se pelo pedido de patente FR-2 771 818 um processo e um dispositivo permitindo determinar as características termodinâmicas de um polímero, por exemplo, as propriedades termofísicas e o envoltório de transição de fases.

[00011 ] No entanto, com um tal dispositivo, a medida se faz sobre uma amostra que se introduz em um dispositivo a uma pressão que não é sempre representativa da pressão de origem da amostra.

[00012] Além disso, se para uma amostra de petróleo bruto, a pressão na qual é efetuada a medida é inferior ou igual à pressão de bolha, produz-se uma precipitação pelo menos parcial dos asfaltenos. Devido a este fato, o método descrito pelo pedido de patente FR-2 771 818 não permite geralmente uma medida confiável.

[00013] Stachowiak e al. (Transitiometric investigation of asphaltenic fluids under in-well pressure and temperature conditions, Energy and Fuels, vol. 15, 1 de setembro de 2001, páginas 1033-1037) descrevem um estudo sobre fluidos petrolíferos em condições de pressão e de temperatura de poços de depósito. Todavia, o método descrito não permite uma medida precisa do volume de mercúrio deslocado. Os resultados deste método são, pois distorcidos.

[00014] Além disso, Bessieres e al. (Design note: apparatus for simultaneous determination of the densities and heat capacities of liquids and of liquids with dissolved gas under an extended range of pressure (0.1- lOOMPa, Measurement Science and Technology, vol. 11, 1 de maio de 2000, páginas N69-N72) descrevem a transferência de um fluido contendo uma certa quantidade de gás por meio de uma bomba pneumática a fim de realizar uma medida por meio de um calorímetro.

[00015] Ora, é necessário poder efetuar medidas representativas do comportamento de uma amostra de petróleo bruto, tanto dentro do depósito de petróleo quanto durante a extração da amostra e assim durante a variação de pressão e de temperatura que a amostra de petróleo sofre durante sua extração.

[00016] A fim de obter características termodinâmicas representativas, em particular a pressão de bolha e os envoltórios de transição de fases de uma amostra de petróleo bruto, convém efetuar medidas sobre um volume determinado de amostra de que se monitora a pressão inicial, ou pressão de amostragem, assim como sua temperatura de amostragem durante o conjunto do procedimento de medida. A característica termodinâmica de uma tal amostra, cujo monitoramento é essencial, é geralmente a pressão.

[00017] Para efetuar amostragens de amostras de petróleo bruto, conhece-se diferentes recipientes dentre os quais as garrafas de amostragem sob pressão, igualmente denominadas garrafas HPB, por exemplo, aquelas utilizadas pela indústria petrolífera.

[00018] Durante as medidas, estas amostras de petróleo bruto são postas a uma pressão e a uma temperatura de que se pode garantir que elas reproduzem fielmente condições iniciais da amostragem.

[00019] Em consequência de uma modificação das condições de reservatório (CR), é possível que a amostra tenha já sofrido uma modificação de algumas de suas características termodinâmicas o mesmo um início de precipitação.

[00020] Além disso, durante a inserção de um volume dado de amostra em um dispositivo de medida, a pressão da amostra que resta no reservatório de amostragem pode ser modificada, o que afeta as medidas posteriores sobre esta amostra.

[00021] O emprego de técnicas conhecidas não permite, pois conservar a pressão inicial da amostra durante sua transferência entre a garrafa HPB e o dispositivo de medida.

[00022] Devido a este fato, algumas características termodinâmicas não podem ser determinadas de maneira representativa do comportamento do petróleo desde o depósito até a superfície.

[00023] Os métodos e dispositivos de acordo com a invenção permitem trazer soluções para todos ou parte dos problemas encontrados durante o emprego dos métodos e dispositivos conhecidos.

[00024] Assim, a invenção fornece um método fácil de executar, rápido, confiável e permitindo a determinação das características representativas do comportamento termodinâmico das fases de asfaltenos de um hidrocarboneto nas condições de sua extração.

[00025] Durante sua extração e seu transporte para as diferentes zonas de tratamento, os hidrocarbonetos, notadamente os petróleos brutos, veem evoluir a pressão e a temperatura nas quais eles eram inicialmente submetidos.

[00026] Esta evolução se traduz geralmente por uma baixa conjunta da pressão e da temperatura. Em outros termos, o estado inicialmente líquido, ou mesmo viscoso ou pastoso, do petróleo bruto é modificado. Alguns dos componentes do petróleo bruto podem precipitar e perturbar o escoamento do petróleo. A precipitação pode então conduzir à obstrução das instalações, notadamente dos poços ou dos oleodutos.

[00027] A composição do petróleo bruto é variável de um depósito a outro, mas igualmente de um poço a um outro dentro de um mesmo depósito. Ademais, tendo em conta as profundidades dos diferentes poços de um mesmo depósito, as pressões e temperaturas encontradas variam conforme o ponto de amostragem do petróleo em um poço dado.

[00028] A fração pesada dos petróleos brutos é formada notadamente de moléculas aromáticas, reagrupadas sob a designação de asfaltenos. As condições de pressão e de temperatura em que se produz uma mudança de fase, sólido/líquido ou líquido/gás, dos asfaltenos permitem determinar as características termodinâmicas de trabalho, pressão e temperatura nas quais convém efetuar a extração e o transporte dos hidrocarbonetos.

[00029] E assim possível manter sob forma líquida o petróleo durante sua extração e depois precipitar a fase de asfalteno antes de proceder à transferência do petróleo até as instalações de tratamento e de refino do petróleo.

[00030] E igualmente importante determinar a pressão de bolha do petróleo bruto, ou seja a pressão na qual a primeira bolha de vapor aparece quando o petróleo bruto sofre uma diminuição de pressão. Com efeito, a presença de vapor de hidrocarbonetos no poço ou nos oleodutos perturba a transferência do petróleo.

[00031] Assim, para a determinação das características termodinâmicas de um hidrocarboneto, em particular de um petróleo bruto, é essencial poder reproduzir o mais fielmente possível as condições iniciais em que se encontra o hidrocarboneto. Estas condições iniciais designam o conjunto das condições, por exemplo, a temperatura e a pressão, encontradas no nível da zona de extração.

[00032] Estas condições iniciais, ditas condições de reservatório (CR) devem ser conhecidas para em seguida ser capazes de determinar a evolução de algumas características termodinâmicas de petróleos brutos de asfalteno.

[00033] Para este fim, a invenção fornece um método de transferência sob pressão de um fluido proveniente de um depósito deste fluido, por meio de um recipiente de amostragem (5) em que a amostra é mantida à pressão de reservatório (PR), ou pressão de amostragem, e que compreende as etapas: a) medir, na ausência de contato com a amostra, a pressão da amostra mantida a sua pressão de reservatório (PR) no recipiente de amostragem (5); b) conectar o recipiente de amostragem (5), mantido fechado e à pressão de reservatório, a um dispositivo de medida; c) encher o conjunto do dispositivo de medida com um segundo fluido líquido, neutro em face da amostra, de massa por volume conhecida e superior àquela do fluido de depósito; d) aumentar a pressão no dispositivo de medida e a pressão do segundo fluido líquido neutro que ele contém até uma pressão igual àquela da amostra de fluido de depósito determinada durante a etapa (a); e) aumentar a pressão da amostra de fluido de depósito contido no recipiente de amostragem (5) até uma pressão superior àquela do segundo fluido líquido neutro contido no dispositivo de medida; f) transferir simultaneamente toda a ou parte da amostra de fluido de depósito do recipiente de amostragem (5) para uma célula de medida (2), por balanceamento das pressões do recipiente de amostragem (5) e da célula de medida (2); e um volume equivalente do segundo fluido líquido neutro, da célula de medida (2) para o recipiente de amostragem (5); g) após ter desconectado o recipiente de amostragem (5), medir a massa do volume de segundo fluido líquido, neutro, transferido para o recipiente de amostragem (5), a pressão constante e na ausência de contato com a amostra de fluido de depósito; h) calcular o volume de amostra de fluido de depósito deslocado e introduzido na célula de medida.

[00034] De maneira vantajosa, o método de transferência de acordo com a invenção trata de um fluido de depósito que é o petróleo bruto compreendendo uma fase de asfalteno.

[00035] O método de transferência de acordo com a invenção pode ser empregado para a transferência de qualquer tipo de hidrocarbonetos contendo notadamente igualmente ceras, resinas ou gás.

[00036] De maneira igualmente vantajosa, durante a execução do método de transferência de acordo com a invenção, em particular durante uma ou outra das etapas (a) a (h), a amostra de fluido de depósito presente no recipiente de amostragem (5) ou na célula de medida (2) é aquecida e mantida na sua temperatura de reservatório.

[00037] De preferência, durante a etapa (e) do método de transferência de acordo com a invenção, aumenta-se a pressão da amostra de fluido de depósito contido no recipiente de amostragem (5) até uma pressão superior de 5 MPa a 7 MPa àquela do segundo fluido líquido neutro contido no dispositivo de medida.

[00038] De maneira também preferida, durante a execução do método de transferência de acordo com a invenção, em particular durante a etapa (e), a amostra de fluido de depósito é mantida a uma pressão superior ou igual à pressão de bolha deste fluido.

[00039] De maneira igualmente preferida, o método de transferência de acordo com a invenção compreende o aquecimento da amostra de fluido de depósito no recipiente de amostragem (5) ou na célula de medida (2) à temperatura de reservatório (TR) do depósito.

[00040] Ates da etapa (e) ou antes da etapa (d) e durante uma etapa prévia, a célula de medida é aquecida e mantida à temperatura de reservatório da amostra de fluido que é a temperatura de amostragem da amostra.

[00041] De maneira particularmente vantajosa, o método de transferência de acordo com a invenção permite a manutenção do fluido à pressão de reservatório no recipiente de amostragem (5) após ter desconectado este último do dispositivo de medida. E então possível proceder a outras medidas.

[00042] Previamente à execução do método de transferência de acordo com a invenção, pode-se vantajosamente verificar a estabilidade da manutenção da pressão no dispositivo de medida, por exemplo, injetando nitrogênio a fim de verificar a ausência de fuga.

[00043] O método de transferência de acordo com a invenção permite igualmente vantajosamente manter constante a pressão inicial de uma amostra de fluido a fim de determinar suas características termodinâmicas tendo em conta o volume desta amostra de fluido.

[00044] Assim, a invenção fornece um método de determinação de pelo menos uma característica termodinâmica de um fluido proveniente de um depósito deste fluido compreendendo a transferência de uma amostra de fluido de depósito de acordo com o método de transferência da invenção seguida da etapa (i) consistindo em determinar pelo menos uma característica termodinâmica do fluido de depósito por meio de uma célula de medida (2) adaptada para efetuar a determinação de pelo menos uma tal característica termodinâmica.

[00045] O método de determinação de pelo menos uma característica termodinâmica de acordo com a invenção compreende, pois as etapas de: a) medir, na ausência de contato com a amostra, a pressão da amostra mantida a sua pressão de reservatório (PR) no recipiente de amostragem (5); b) conectar o recipiente de amostragem (5), mantido fechado e à pressão de reservatório, a um dispositivo de medida; c) encher o conjunto do dispositivo de medida com um segundo fluido líquido, neutro em face da amostra, de massa por volume conhecida e superior àquela do fluido de depósito; d) aumentar a pressão no dispositivo de medida e a pressão do segundo fluido líquido neutro que ele contém até uma pressão igual àquela da amostra de fluido de depósito determinada durante a etapa (a); e) aumentar a pressão da amostra de fluido de depósito contido no recipiente de amostragem (5) até uma pressão superior àquela do segundo fluido líquido neutro contido no dispositivo de medida; f) transferir simultaneamente toda a ou parte da amostra de fluido de depósito do recipiente de amostragem (5) para uma célula de medida (2), por balanceamento das pressões do recipiente de amostragem (5) e da célula de medida (2); e um volume equivalente do segundo fluido líquido neutro, da célula de medida (2) para o recipiente de amostragem (5); g) após ter desconectado o recipiente de amostragem (5), medir a massa do volume de segundo fluido líquido, neutro, transferido para o recipiente de amostragem (5), a pressão constante e na ausência de contato com a amostra de fluido de depósito; h) calcular o volume de amostra de fluido de depósito deslocado e introduzido na célula de medida; i) ) determinar pelo menos uma característica termodinâmica do fluido de depósito por meio de uma célula de medida (2) adaptada para efetuar a determinação de pelo menos uma tal característica termodinâmica.

[00046] As características vantajosas ou preferidas do método de transferência de acordo com a invenção definem igualmente as características vantajosas ou preferidas do método de determinação de pelo menos uma característica termodinâmica de acordo com a invenção.

[00047] De maneira vantajosa, o método de determinação de acordo com a invenção pode ser empregado para determinar pelo menos uma característica termodinâmica escolhida dentre uma característica termofísica ou uma característica termomecânica, um envoltório de transição de fases, a pressão de bolha, a titulação, a compressibilidade, ou a expansão térmica.

[00048] Durante a execução do método de determinação de acordo com a invenção, é possível determinar uma característica termodinâmica por variação de um primeiro parâmetro escolhido dentre a pressão (P), a temperatura (T) ou o volume (V), em função de um segundo parâmetro, enquanto se mantém constante um terceiro parâmetro.

[00049] De maneira vantajosa, o método de determinação de pelo menos uma característica termodinâmica de acordo com a invenção permite determinar, separadamente ou simultaneamente, o envoltório de transição de fases ou a pressão de bolha da fase de asfalteno de um petróleo bruto.

[00050] O método de determinação de uma característica termodinâmica de acordo com a invenção permite notadamente de determinar as condições de precipitação dos asfaltenos de uma amostra de petróleo bruto, em função da pressão e da temperatura. Este método permite igualmente determinar a evolução da pressão de bolha.

[00051] E, pois possível representar, para uma amostra de petróleo bruto particular, a evolução da pressão segundo a temperatura enquanto se mantém constante o volume da amostra; as condições de reservatório (CR) tendo sido medidas previamente.

[00052] E então possível determinar um valor alto (PH) e um valor baixo (PB) da pressão, em função da temperatura, e que correspondem a pressões nas quais uma precipitação dos asfaltenos é possível. Estes valores (PH) e (PB) da pressão definem o envoltório de fases dos asfaltenos da amostra de petróleo testada.

[00053] E igualmente possível determinar o valor da pressão de bolha (B) da amostra de petróleo bruto.

[00054] O método de transferência de acordo com a invenção ou o método de determinação de acordo com a invenção podem igualmente empregar um ou vários elementos escolhidos dentre sondas, fibras ópticas ou outros meios de conectar detectores de medidas espectroscópicas ou analíticas tais como detectores de espectroscopia infravermelha, de espectroscopia ultravioleta ou de espectroscopia de massa. Estes elementos suplementares podem ser combinados com capilares miniaturizados ou com microcapilares permitindo a injeção de pelo menos um fluido, por exemplo, a injeção de um alcano (notadamente pentano, hexano ou heptano), ou a injeção de pelo menos um fluido no estado supercrítico, por exemplo, a injeção de nitrogênio no estado supercrítico, de CO2 no estado supercrítico ou de metano no estado supercrítico.

[00055] Um sistema de agitação pode igualmente ser empregado no interior da célula de medida.

[00056] Tais métodos modificados de acordo com a invenção apresentam vantagens suplementares, em particular eles permitem a determinação das características termodinâmicas de fluidos petrolíferos, a determinação do limiar de precipitação/ou de floculação dos compostos pesados (em particular dos asfaltenos, das resinas ou das ceras), a quantificação da concentração destes compostos pesados, a determinação dos agentes de precipitação ou de floculação (em particular dos gases ou dos fluidos no estado supercrítico), o acompanhamento cinético dos fenômenos observados por uma dupla determinação simultânea, calorimétrica e espectroscópica ou analítica. Ademais a utilização de análises espectroscópicas ou analíticas dá acesso à natureza química das espécies presentes na célula de medida transiciométrica, então empregada como reator químico.

[00057] A invenção fornece, pois métodos que acoplam a transiciometria e pelo menos uma técnica de espectroscopia ou de análise.

[00058] Durante a execução de tais métodos, é possível provocar a precipitação dos asfaltenos presentes dentro da amostra de fluido petrolífero. As partículas elementares de asfaltenos podem então se agregar e dar origem a agregados que floculam. Este fenômeno pode ser iniciado pela adição, notadamente por injeção, no fluido petrolífero seja de um alcano (pentano, hexano ou heptano), seja de um gás (metano, nitrogênio ou dióxido de carbono no estado supercrítico ou ainda de qualquer outro fluido no estado supercrítico).

[00059] A presença de pelo menos uma fibra óptica introduzida na célula de medida transiciométrica permite acompanhar simultaneamente o efeito térmico devido aos fenômenos físico-químicos e à precipitação, assim como as mudanças de densidade óptica do feixe luminoso transmitido através do meio. O registro simultâneo do sinal calorimétrico (termograma) e do sinal óptico (espectrograma) põe em evidência a concordância destes dois sinais e pode permitir mostrar que os dois efeitos, calorimétrico e espectroscópico, são concomitantes.

[00060] Os métodos de acordo com a invenção permitem assim ter acesso a uma informação completa, tanto quantitativa e qualitativa, quanto termodinâmica e cinética. Estes métodos podem, pois ser acoplados para estudar experimentalmente o comportamento de fluidos petrolíferos qualquer que seja sua natureza, permitindo assim constituir uma base de dados importante para um melhor conhecimento dos fluidos de depósitos e assim a otimização de sua exploração.

[00061] A invenção trata igualmente de um dispositivo útil para a execução do método de transferência sob pressão de um fluido proveniente de um depósito deste fluido assim como para a execução do método de determinação de pelo menos uma característica termodinâmica deste fluido. Assim, a invenção fornece um dispositivo de transferência, à pressão de reservatório (PR), de uma amostra de fluido proveniente de um depósito deste fluido e de determinação de pelo menos uma característica termodinâmica deste fluido, compreendendo * um dispositivo de medida de uma característica termodinâmica compreendendo pelo menos uma célula de medida (2), uma célula de referência (3), meios de aquecimento e meios para aumentar ou diminuir a pressão nas células de medida (2) e de referência (3); * um recipiente de amostragem (5) amovível, compreendendo um líquido de compressão e colocado a uma altura inferior àquela da célula de medida (2); * um primeiro reservatório (Rl) de um fluido de compressão líquido e neutro em face da amostra de fluido de depósito a transferir; * um meio para aumentar a pressão no recipiente de amostragem (5); * um meio de balanceamento das pressões na célula de medida (2) e no recipiente de amostragem (5); * um segundo reservatório (R2) de fluido líquido e neutro em face da amostra de fluido de depósito transferido e colocado a uma altura superior àquela do primeiro reservatório (Rl) de fluido de compressão; * condutos ligando o recipiente de amostragem (5), os reservatórios (Rl, R2) e a célula de medida (2).

[00062] O recipiente de amostragem (5) do dispositivo de acordo com a invenção pode ser de forma cilíndrica e possuir uma base circular.

[00063] O dispositivo de acordo com a invenção compreende vantajosamente um meio de aquecimento do recipiente de amostragem (5).

[00064] De maneira vantajosa, o recipiente de amostragem (5) é uma garrafa a alta pressão (HPB). As garrafas a alta pressão são utilizadas no domínio da extração petrolífera para efetuar amostragens in situ. De maneira conhecida, estas garrafas a alta pressão podem ser adaptadas em função das necessidades específicas das amostragens. Elas permitem manter a amostra de fluido proveniente de um depósito à pressão de amostragem ou pressão de reservatório (PR).

[00065] O dispositivo de acordo com a invenção pode igualmente compreender um recipiente de amostragem (5) compreendendo * um compartimento (6) ligado por um conduto (21) à célula de medida (2) e podendo receber a amostra de fluido de depósito a transferir; * um compartimento (7) ligado por um conduto (8) a um órgão de pesagem (10) e podendo receber o líquido de compressão.

[00066] De maneira preferida, o recipiente de amostragem (5) compreende então dois compartimentos (6, 7) separados por uma parede móvel (54) em translação segundo o eixo longitudinal (X) do recipiente de amostragem (5).

[00067] De maneira mais preferida, o recipiente de amostragem (5) compreende um primeiro compartimento (6) provido de uma saída (51) ligada por um conduto (21) à célula de medida (2) e um segundo compartimento (7) provido de uma saída (50) ligada por um conduto (8) a um órgão de pesagem (10).

[00068] Os dois compartimentos (6, 7) do recipiente de amostragem (5) podem eventualmente se comunicar entre eles na ausência de parede de separação.

[00069] De modo igualmente vantajoso, o dispositivo de acordo com a invenção pode, pois compreender um órgão de pesagem (10), de preferência uma balança, ligado por um conduto (8) unicamente ao compartimento (7) de líquido de compressão do recipiente de amostragem (5).

[00070] O órgão (10) ou o conduto (8) que o liga ao dispositivo de medida podem ser equipados de sensores (14), por exemplo, sensores de medida da pressão, da temperatura ou de outros parâmetros.

[00071] De maneira particularmente vantajosa, o dispositivo de acordo com a invenção emprega um fluido neutro e um fluido de compressão que são idênticos, de preferência os dois fluidos são idênticos e é o mercúrio.

[00072] Com efeito, o mercúrio é um fluido que é neutro em face do petróleo e ele é de densidade superior a este último. Ele é, pois vantajosamente escolhido como fluido neutro e como fluido de compressão.

[00073] Pode-se, no entanto utilizar um outro fluido líquido neutro com características equivalentes, em particular no que se refere à sua densidade.

[00074] O dispositivo de acordo com a invenção pode igualmente compreender uma célula de medida (2) que é um transiciômetro, notadamente um transiciômetro de varredura.

[00075] Ele pode igualmente compreender um meio de titulação (35) do fluido de depósito, de preferência uma ampola de titulação, assim como condutos (37, 38) ligando este meio de titulação ao dispositivo de medida.

[00076] O dispositivo de acordo com a invenção pode igualmente compreender um ou vários elementos escolhidos dentre sondas, fibras ópticas ou outros meios de conectar detectores de medidas espectroscópicas ou analíticas tais como detectores de espectroscopia infravermelha, de espectroscopia ultravioleta ou de espectroscopia de massa.

[00077] Estes elementos suplementares podem ser combinados com capilares miniaturizados ou com microcapilares permitindo a injeção de pelo menos um fluido, por exemplo, a injeção de um alcano (notadamente pentano, hexano ou heptano), ou a injeção de pelo menos um fluido no estado supercrítico, por exemplo, a injeção de nitrogênio no estado supercrítico, de CO2 no estado supercrítico ou de metano no estado supercrítico. Um sistema de agitação pode igualmente ser empregado no interior da célula de medida.

[00078] Os diferentes elementos do dispositivo de acordo com a invenção, e notadamente a célula de medida (2), por exemplo, um transiciômetro, são realizados de um material resistente às pressões e temperaturas elevadas vizinhas daquelas correntemente encontradas em extração petrolífera. Este material é neutro em face dos fluidos que ele recebe. Vantajosamente, trata-se de um aço inoxidável.

[00079] A figura 1 dá uma representação esquemática de um dispositivo de acordo com a invenção.

[00080] A figura 2 dá uma representação esquemática de um outro dispositivo de acordo com a invenção.

[00081] A figura 3 representa, para uma amostra de petróleo bruto, a evolução da pressão segundo a temperatura enquanto se mantém constante o volume da amostra.

[00082] Os exemplos que se seguem dão uma ilustração de diferentes dispositivos de acordo com a invenção assim como da execução dos métodos de acordo com a invenção para a transferência de um fluido e para a determinação de uma característica termodinâmica deste fluido.

[00083] Estes exemplos não constituem, pois uma limitação do alcance da proteção da presente invenção, mas permite introduzir uma ilustração e sublinhar as numerosas vantagens desta invenção. Exemplo 1: dispositivo e método para a determinação dos envoltórios de transição de fases e da pressão de bolha de amostras de petróleo bruto contendo asfaltenos - figura 1

[00084] A determinação dos envoltórios de transição de fases e da pressão de bolha de amostras de petróleo bruto contendo asfaltenos pode ser efetuada quaisquer que sejam as densidades gravimétricas e as cores (definidas segundo as normas API -American Petroleum Institute) das amostras de petróleo brutos.

[00085] Amostras de petróleo bruto provenientes de um poço situado no Golfo do México foram utilizadas sem que isto possa representar qualquer limitação. As medidas foram realizadas para faixas de temperatura e de pressão correspondendo àquelas encontradas no depósito de origem da amostra de petróleo.

[00086] O poço de origem das amostras é situado no Golfo do México, a uma profundidade variando de 80 m a 8200 m, a uma pressão variando de 8,3 MPa (1200 psi) a 55,2 MPa (8000 psi) e a uma temperatura indo de 80°C a 170°C.

[00087] A amostra de petróleo bruto testada compreende cerca de 0,5% em peso de asfaltenos, 6,3% em peso de resinas e 60,5% em peso de hidrocarbonetos saturados. Sua densidade é de 0,68 e sua massa molecular é de 258,5.

[00088] A temperatura de reservatório que é a temperatura reinante no depósito ao ponto de amostragem é de 154°C. A pressão de reservatório que é a pressão reinante no depósito ao ponto de amostragem é de 29,7 MPa.

[00089] As medidas foram realizadas por meio de células de medida tais como aquelas descritas para os pedidos de patente FR-A-2 771 818 e FR- A-2 679 650.

[00090] O método de determinação consiste essencialmente em gerar uma transição ou mudança de estado de um composto tendo em vista determinar diferentes características termodinâmicas. Esta mudança de estado é efetuada por uma medida controlada, em faixas definidas de temperaturas e de pressões, da variação de um primeiro parâmetro em função de um segundo parâmetro, enquanto se mantém constante um terceiro parâmetro, os três parâmetros sendo escolhidos dentre a pressão, a temperatura ou o volume.

[00091] As variações de cada parâmetro e o sinal calorimétrico associado são registrados e permitem, após tratamento, determinar as características ou derivadas termodinâmicas, da amostra.

[00092] Este método por transiciometria emprega um transiciômetro de varredura difundido pela empresa BGR TECH (Varsóvia, Polônia). Este dispositivo permite efetuar medidas a pressões indo de 0,1 a 400 MPa, ou mesmo até 700 MPa, e isso em uma faixa de temperaturas indo de 173 K a 673 K, e para volumes de amostra compreendidos entre 0,3 e 4 ml. Um módulo de aquisição e de processamento dos dados permite o processamento dos dados termodinâmicos coletados.

[00093] O transiciômetro compreende um recinto calorifugado (1) equipado de um dispositivo de aquecimento associado a um meio de resfriamento (não representados sobre as figuras 1 e 2) que permite assegurar uma manutenção em temperatura de uma célula de medida (2) e de uma célula de referência (3). Cada uma destas células (2, 3) é adaptada para receber um volume particular de uma amostra ou de um fluido líquido neutro. A pressão e a temperatura reinando em cada célula (2,3) podem ser modificadas de maneira conjunta ou independente.

[00094] A célula de referência (3) é cheia com um líquido neutro em face da amostra testada que é o mercúrio. O mercúrio é um líquido neutro assim sem interação química ou física com os hidrocarbonetos. Ele tem uma massa por volume superior àquela dos hidrocarbonetos. O mercúrio forma assim um líquido de referência neutro, não miscível com a amostra e que pode ser comprimido e aquecido.

[00095] A célula de medida (2) é adaptada para receber um volume dado de uma amostra de petróleo bruto. Este volume é compreendido entre 0,3 ml e 4 ml.

[00096] Quando ela contém uma amostra, a célula (2) pode ser posta sob pressão e mantida a uma certa temperatura.

[00097] As células (2, 3) têm uma forma cilíndrica cuja base é circular. Uma extremidade (20) da célula de medida (2) é ligada a um circuito de condutos equipados de válvulas. O conjunto dos elementos do transiciômetro, e mais geralmente do dispositivo de medida, é realizado em aço inoxidável resistente às pressões e temperaturas elevadas vizinhas daquelas correntemente encontradas em extração petrolífera. O material é neutro em face dos fluidos que ele recebe.

[00098] Os condutos têm uma espessura superior a seu diâmetro útil. Devido a este fato, estes condutos são assimilados a tubos capilares. Acessórios são previstos sobre o circuito de condutos ligando os diferentes elementos. Estes acessórios são montados de maneira fixa ou amovível. Trata- se notadamente de sensores de temperatura, de sensores de pressão ou de bombas. Os sensores permitem coletar dados relativos ao funcionamento do dispositivo e gerir o transiciômetro de varredura, via um módulo de aquisição e de processamento de dados (4).

[00099] O dispositivo das figures 1 ou 2 compreende igualmente dois reservatórios (Rl, R2) destinados a receber respectivamente um líquido de compressão e um líquido neutro. Trata-se de mercúrio para os dois líquidos.

[000100] A localização dos reservatórios (Rl, R2) é adaptada ao comprimento e à configuração do circuito de condutos. O reservatório (R2) é disposto a uma altura superior àquela do reservatório (Rl).

[000101] O dispositivo de transferência de amostra de acordo com a invenção compreende um recipiente de amostragem (5) denominado garrafa a alta pressão ou HPB que é de forma cilíndrica e possui uma base circular. Ela é provida de saídas (50, 51) em cada uma de suas extremidades e de pelo menos uma entrada (52) para um sensor (53), por exemplo, um sensor de temperatura ou um sensor de pressão. As garrafas (5) que são utilizadas podem geralmente conter entre 250 ml e 750 ml de amostra de hidrocarboneto.

[000102] A garrafa (5) utilizada permite, pois a amostragem de maneira conhecida de uma amostra de petróleo bruto. O volume útil da garrafa (5) é dividido em dois compartimentos (6, 7). Esta separação é realizada por uma parede móvel (54) que é uma membrana móvel em translação segundo uma direção paralela a um eixo longitudinal X da garrafa (5). Esta parede (54) assegura, pois a separação estanque entre o primeiro compartimento (6), definindo um volume de recepção da amostra, e o segundo compartimento (7) definindo um volume de recepção de um fluido de compressão. O fluido de compressão é um óleo sintético ou ainda o mercúrio.

[000103] A parede móvel (54) pode se deslocar sob o efeito da pressão exercida pela amostra contido no compartimento (6) até que as pressões dos dois compartimentos (6, 7) se equilibrem e que o fluido de compressão contido no compartimento (7) se encontre na mesma pressão que a amostra no compartimento (6).

[000104] Os compartimentos (6, 7) são parcialmente delimitados pelas extremidades da garrafa (5) provida de saídas respectivamente 51, 50).

[000105] Quando a saída (50) é aberta, o deslocamento da parede móvel (54) induz um deslocamento do fluido de compressão para fora da garrafa (5).

[000106] Quando a saída (50) é fechada, o deslocamento da parede móvel (54) induz uma compressão do fluido de compressão.

[000107] Por meio de um sensor de pressão (53) colocado no nível do compartimento (7), pode-se medir a pressão do fluido de compressão que é idêntica à pressão da amostra.

[000108] E, pois possível determinar a pressão inicial da amostra, sem modificar a mesma e na ausência de contato direto com a amostra.

[000109] Um conduto (8) provido de pelo menos uma válvula (9) liga a garrafa (5), a partir do compartimento (7) de recepção do fluido de compressão, a um órgão de pesagem (10).

[000110] O órgão de pesagem (10) compreende uma balança, conhecida em si, tendo uma precisão da ordem de 0,1 mg. Esta balança permite medir a massa do fluido de compressão que se encontra em um recipiente de pesagem adaptado à pesagem de um líquido. Esta balança está em um recinto fechado, é provida de válvulas (11, 12, 13) que permitem controlar o deslocamento do líquido de compressão desde o compartimento (7) da garrafa (5) para o órgão de pesagem (10). Assim, o órgão de pesagem (10) pode ser isolado da garrafa (5). E, pois igualmente possível permitir a circulação do líquido de compressão entre estes dois elementos. Esta circulação pode ser assistida por uma bomba.

[000111] De maneira alternativa, a garrafa (5) pode ser desconectada do dispositivo de medida para permitir pesar o líquido de compressão.

[000112] O recinto em que se encontra o órgão de pesagem (10) permite assegurar a colocação em temperatura e a manutenção em temperatura do órgão de pesagem (10) assim como do líquido de compressão presente neste órgão de pesagem (10), sem contato com o líquido de compressão e mantendo a pressão do líquido de compressão. Em consequência, a pressão do líquido de compressão não varia entre o compartimento (7) da garrafa (5) e o órgão de pesagem (10).

[000113] A garrafa (5) é disposta de maneira a impedir o deslocamento por gravidade da amostra desde a garrafa (5) para a célula de medida (2) quando as válvulas estão abertas e o conjunto do dispositivo de medida está numa mesma pressão. De maneira preferida, a garrafa (5) é posicionada a uma altura inferior àquela da célula de medida (2), em particular a uma altura inferior àquela do transiciômetro.

[000114] Devido ao fato de que o órgão de pesagem (10) não é ligado ao compartimento (6) da garrafa (5) contendo a amostra, a abertura das válvulas (9, 11, 12, 13) gera um balanceamento das pressões da amostra e do líquido de compressão respectivamente presentes nos compartimentos (6) para a amostra e no compartimento (7) e no órgão de pesagem (10) para o líquido de compressão.

[000115] O órgão (10) é equipado de sensores (14), por exemplo, sensores de pressão, de temperatura ou de outros parâmetros.

[000116] A partir da saída (51) do compartimento (6) da amostra, a garrafa (5) é igualmente ligada a uma célula de medida (2) que é um transiciômetro de varredura. Válvulas (15, 16, 17, 18, 19) dispostas sobre o conduto (21) permitem realizar uma conexão assegurando-se que não há nenhuma comunicação entre o interior da garrafa (5) e o interior do transiciômetro (2), quando pelo menos uma destas válvulas (15, 16, 17, 18, 19) está fechada.

[000117] O resto do circuito do dispositivo de medida compreende uma câmara de expansão (22) ligada à célula de medida (2) por meio de condutos (21,23) e a um reservatório (Rl) de líquido neutro por um conduto (24) assim como a um reservatório (R2) por um outro conduto (25).

[000118] Assim, a câmara (22) permite regular as vazões e pressões dos líquidos circulando nos diferentes condutos (21, 23, 24, 25) do circuito.

[000119] O conduto (24) é provido de pelo menos duas válvulas (26, 27) dispostas de um lado e de outro de uma bomba (28) e na proximidade do reservatório (Rl). A bomba (28) assim como um sensor de pressão (29) são ligados ao módulo (4).

[000120] O conduto (25) compreende igualmente válvulas (30, 31, 32, 33).

[000121] Uma válvula (31) é provida de uma saída livre permitindo amostrar o líquido presente no conduto (25), enquanto que duas válvulas (30, 32) estão situadas de um lado e de outro da válvula (31) e na proximidade do reservatório (R2).

[000122] A válvula de três vias (33) é ligada à extremidade do conduto (23) e na proximidade da célula de medida (2). A partir do reservatório (R2), a válvula de três vias (33) permite injetar líquido neutro diretamente no circuito, independentemente da câmara (22). A válvula de três vias (33) pode igualmente servir para isolar a célula de medida (2).

[000123] Um sensor (34) ligado ao módulo (4) está presente sobre o conduto (23), entre a válvula (33) e a extremidade (20) da célula de medida (2).

[000124] Os dispositivos que são representados pelas figuras 1 e 2 possuem uma parede móvel (54), mas em um modo de realização alternativo (não representado), quando o líquido de compressão escolhido é idêntico ao líquido neutro, por exemplo, o mercúrio, neutro e não miscível com o petróleo bruto, a garrafa (5) pode ser desprovida de parede móvel (54) ou de membrana móvel. Então, a separação física entre os dois compartimentos (6, 7) pode ser evitada. Uma tal configuração facilita a construção da garrafa (5) utilizada e pode melhorar a precisão da medida de pressão.

[000125] O dispositivo de acordo com a invenção é empregado de acordo com o método de transferência da amostra da invenção, da garrafa (5) para a célula de medida (2).

[000126] Durante uma primeira etapa, liga-se a garrafa (5) à célula de medida (2) e ao órgão de pesagem (10) no nível das válvulas (15, 16) situadas sobre o conduto (21) e no nível da válvula (9) situada na extremidade do conduto (8).

[000127] A ligação pelo conduto (21) é amovível (não representada) o que permite conectar o recipiente de amostragem (5) sobre um outro dispositivo de medida, notadamente sobre um dispositivo conhecido de medida de características termodinâmicas de um hidrocarboneto, por exemplo sobre um transiciômetro conhecido.

[000128] Durante uma outra etapa, efetua-se a tara da balança do órgão de pesagem (10), abrindo as válvulas (9) e (12) a fim de pesar o fluido de compressão que está à mesma pressão que a amostra de petróleo bruto. Pesando o fluido de compressão, de densidade conhecida e controlando sua pressão, pode-se determinar se as condições iniciais ou condições de reservatório (CR), e assim de medida, estão próximas da pressão de bolha. Se for o caso, evita-se utilizar a amostra cuja está é próxima da pressão de bolha.

[000129] A comparação da pressão da amostra nas condições de reservatório (CR) e da pressão de bolha é realizada a partir de medidas efetuadas anteriormente ou a partir de dados bibliográficos.

[000130] Durante uma etapa seguinte, a garrafa (5) é aquecida até uma temperatura de medida que é vantajosamente a temperatura de reservatório (TR). Trata-se da temperatura na qual se encontrava a amostra de petróleo bruto durante sua amostragem.

[000131] O aquecimento é realizado por meios conhecidos como tais. Uma vez atingida a temperatura de reservatório (TR), a garrafa (5) é mantida em temperatura em um recinto calorifugado (não representado) de maneira análoga à manutenção da temperatura do transiciômetro.

[000132] Durante este aquecimento, a pressão inicial da amostra na garrafa (5) é igualmente mantida constante por meio da válvula (9) permitindo controlar a saída do fluido de compressão, e assim do mercúrio, para fora do compartimento (7) da garrafa (5).

[000133] Devido ao fato de que a garrafa (5) é conectada, mas sem possibilidade de circulação da amostra entre a garrafa (5) e o transiciômetro, mantém-se a amostra posta em temperatura isolada do transiciômetro de varredura.

[000134] Depois disso, o líquido neutro, o mercúrio, contido no reservatório (R2), é pelo menos introduzido no conduto (25) abrindo a válvula (30) ou vantajosamente nos outros condutos (21, 24) abrindo igualmente as outras válvulas.

[000135] Durante o enchimento do circuito com o mercúrio, toma-se cuidado de evacuar o ar residual presente no circuito. O mercúrio, eventualmente coletado, durante a evacuação do ar, por exemplo, no nível da válvula (31), é recolhido em um recipiente (não representado) adaptado tendo em vista sua reutilização.

[000136] Uma vez o circuito cheio de mercúrio, a válvula (30) é fechada. Verifica-se a estabilidade da pressão.

[000137] Pode-se igualmente verificar a ausência de fuga no circuito antes que ele seja cheio injetando nitrogênio no circuito por intermédio da válvula (31). Neste caso, a válvula (30) situada na saída do reservatório (R2) é fechada durante a injeção de nitrogênio para evitar qualquer projeção de mercúrio para fora do reservatório (R2). O conjunto do circuito é posto em pressão com nitrogênio, durante um tempo dado, por exemplo, 30 minutos. Uma vez esta verificação realizada, a válvula (31) é fechada e evacua-se o nitrogênio residual, por exemplo, por uma válvula de descarga 19.

[000138] Uma vez a evacuação do nitrogênio é realizada, o reservatório de nitrogênio é desconectado da válvula (31) e substituído por uma bomba de vácuo (não representada) que, durante pelo menos quinze minutos, assegura a colocação sob vácuo do conjunto do circuito. Durante esta etapa de colocação sob vácuo, convém igualmente verificar que não há fuga no circuito. Para isto, a pressão é controlada de modo permanente. Depois desta colocação sob vácuo, a válvula (31) é fechada e a bomba de vácuo é desconectada do circuito. O conjunto do dispositivo de medida, a saber o transiciômetro de varredura, e os diferentes condutos, é assim mantido sob um vácuo vizinho de 0,13 MPa.

[000139] Durante uma etapa seguinte, abre-se progressivamente a válvula (30) para transferir o mercúrio do reservatório (R2) no circuito até o equilíbrio quando o circuito é cheio de mercúrio. O enchimento é efetuado vantajosamente por gravidade, utilizando a diferença de altura entre o circuito e o reservatório (R2) de mercúrio. Para isto, o reservatório (R2) de mercúrio deve ser cheio de modo permanente.

[000140] De maneira alternativa, é possível utilizar uma bomba (não representada) durante esta etapa.

[000141] Quando o mercúrio no circuito está em equilíbrio em qualquer ponto do circuito, convém fechar todas as válvulas

[000142] Efetua-se em seguida uma colocação em pressão quando o sistema é cheio de mercúrio. Para isto, abre-se a válvula (26) e programa-se então a bomba (28) ligada ao outro reservatório (Rl) de mercúrio para aumentar a pressão do mercúrio no dispositivo até a pressão de estudo que é a pressão da amostra contida na garrafa (5) e que corresponde a sua pressão original ou pressão de reservatório (PR).

[000143] Em outros termos, um reservatório (R2) de mercúrio serve para saturar o circuito em líquido neutro e um outro reservatório (Rl) assegura a colocação em pressão do líquido neutro por um líquido de compressão.

[000144] No caso alternativo em que o líquido neutro e o líquido de compressão são os mesmos e são o mercúrio, é possível utilizar um único reservatório de mercúrio. Os condutos e o circuito sendo então adaptados a esta configuração particular.

[000145] No entanto, a presença de dois reservatórios (Rl, R2) facilita as manipulações do mercúrio e melhora a segurança.

[000146] Uma vez atingida a pressão de estudo, as válvulas (30) e (32) são abertas. A válvula de segurança (16) situada sobre o conduto (21) ligando a garrafa (5) ao transiciômetro (2) é igualmente aberta.

[000147] Neste estágio, de maneira preferencial, a pressão é mantida constante em todos os condutos em comunicação, durante pelo menos 30 minutos a fim de confirmar a ausência total de microfugas assim como para se assegurar que a pressão é mantida facilmente.

[000148] A bomba (28) de colocação em pressão do circuito é uma bomba montada de maneira reversível entre as válvulas (26) e (27) a fim de manter constante a pressão reinante no circuito durante a colocação em temperatura deste último. Esta bomba (28) permite, pois aumentar ou reduzir a pressão.

[000149] Em uma etapa seguinte, o transiciômetro (2) e os diferentes condutos são aquecidos à temperatura de medida que é a temperatura da garrafa (5) ou temperatura de reservatório (TR).

[000150] Urna vez esta etapa efetuada e a bomba (28) parada, o conjunto dos elementos do transiciômetro de varredura e a garrafa (5) estão no equilíbrio barométrico e térmico.

[000151] Depois disso, o petróleo contido no compartimento (6) da garrafa de amostragem (5) é levado a uma pressão superior a sua pressão inicial (PR). Aumenta-se, pois a pressão no interior do compartimento (6) a fim de obter uma diferença de pressão permitindo a transferência da amostra da garrafa (5) para o transiciômetro (2) e permitindo evitar qualquer risco de precipitação durante a transferência, evitando se aproximar da pressão de bolha da amostra de petróleo estudada. Durante esta etapa aumente então a pressão de 5 MPa a 7 MPa em relação à sua pressão inicial, um aumento de pressão preferido sendo vizinho de 5 MPa.

[000152] O aumento de pressão é realizado por meio de uma bomba (não representada) que é conectada ao órgão de pesagem (10). Esta bomba, comprimindo o líquido de compressão, e assim o mercúrio contido no compartimento (7) da garrafa (5), comprime a amostra contida no compartimento (6) devido ao deslocamento do líquido de compressão em direção a este compartimento (6).

[000153] Durante uma etapa seguinte, uma vez realizada a sobrepressão da amostra, a válvula (15) é aberta. Devido à depressão criada, a amostra é deslocada da garrafa (5) até a célula de medida (2).

[000154] As válvulas (15), (16), (18), (19) estando abertas, devido ao fato de que os condutos do circuito, em particular o conduto (21), ligando a garrafa (5) à célula de medida (2) são capilares e que a garrafa (5) está a uma altura inferior à altura da célula de medida (2), produz-se um deslocamento por gravidade da coluna de mercúrio desde a célula (2) para a garrafa (5). Simultaneamente, a amostra de petróleo se desloca desde a garrafa (5) até a célula de medida (2).

[000155] A amostra ocupa entào um volume da célula de medida (2) idêntico ao volume de mercúrio.

[000156] Na ausência de parede móvel (54) na garrafa (5) e devido à sua densidade superior, o mercúrio se desloca por gravidade diretamente do compartimento (6) para o compartimento (7) contendo o mercúrio como líquido de compressão.

[000157] Altemativamente, quando a garrafa (5) compreende uma parede móvel (54), o mercúrio se deposita sobre esta parede no compartimento (6), sem se misturar com o petróleo.

[000158] No equilíbrio na célula de medida (2), a amostra de petróleo se encontra na pressão de medida (PR) que é a pressão inicial na qual ela estava enquanto na garrafa (5).

[000159] O volume de petróleo bruto introduzido na célula de medida (2) durante a abertura das válvulas (15) a (19) corresponde, pois ao volume de mercúrio deslocado da célula de medida (2) na garrafa (5).

[000160] Uma vez a amostra transferida, a garrafa (5) é isolada fechando as válvulas (15) e (16).

[000161] Depois do retorno ao equilíbrio, determina-se o volume de petróleo deslocado depois da pesagem da quantidade de mercúrio deslocada por meio do órgão de pesagem (10). A pressão inicial do líquido presente na garrafa (5) e o volume inicial desta garrafa (5) não foram modificados no curso da transferência da amostra.

[000162] Assim, a diferença de massa corresponde ao volume de mercúrio que substituiu o volume de amostra de petróleo na garrafa (5).

[000163] Assim, a partir da massa da quantidade de mercúrio introduzida na garrafa (5) e conhecendo a massa por volume do mercúrio, é possível calcular o volume de mercúrio inicialmente presente na célula de medida (2) que foi deslocado na garrafa (5). Conhece-se então o volume idêntico de petróleo deslocado da garrafa (5) e introduzido na célula de medida (2).

[000164] Esta determinação do volume de amostra introduzido no transiciômetro (2) é, pois realizada independentemente do volume inicial da amostra na garrafa (5) enquanto se mantém a pressão (PR).

[000165] Esta determinação pode ser facilmente repetida até que a garrafa (5) não contenha mais petróleo.

[000166] Durante medidas no transiciômetro (2), a garrafa (5) é isolada do circuito de medida fechando as válvulas. Vantajosamente, a garrafa (5) é mantida em temperatura e em ligeira sobrepressão a fim de facilitar as transferências de amostra durante medidas seguintes.

[000167] Uma vez as medidas efetuadas, interrompe-se o aquecimento da garrafa (5) e deixa-se a mesma resfriar enquanto se compensa a queda de pressão, por exemplo, por meio de uma bomba, por exemplo, uma bomba associada ao órgão de pesagem (10). Mantém-se assim a garrafa (5) na sua pressão de origem até que ela esteja a temperatura ambiente. Uma vez a temperatura ambiente atingida, isola-se a garrafa (5) e desconecta-se a mesma do circuito fechando as válvulas (9), (15), (16).

[000168] Uma vez as medidas conseguidas, o transiciômetro é resfriado e levado de volta à pressão atmosférica, o petróleo e o mercúrio presentes no circuito são coletados, por exemplo, por esvaziamento ao nível da válvula (31).

[000169] Exemplo 2: dispositivo e método para a titulação dos asfaltenos de amostras de petróleo bruto - figura 2

[000170] Neste segundo modo de realização, determina-se igualmente a titulação da amostra de petróleo bruto com um solvente orgânico. O método de titulação é conhecido em si.

[000171] Para este segundo modo de realização, o dispositivo de transferência de amostra é similar ao dispositivo do exemplo 1 e a transferência de um volume conhecido de amostra é realizado de acordo com o método deste exemplo 1.

[000172] O fato de determinar novos parâmetros implica a montagem sobre o circuito de uma ampola de titulação (35) entre a válvula (19) e uma válvula (36) situadas sobre o conduto (25). A válvula (19) não é então uma válvula de descarga.

[000173] A geometria do conduto (25) é diferente e requer uma configuração diferente do reservatório (R2) e das válvulas (30), (31), (33).

[000174] A ampola (35) é ligada à câmara (22) e ao conduto (25) que é provido de uma válvula três vias (36) por meio de um conduto (37) igualmente provido de uma válvula (38).

[000175] A ampola (35) se comporta de maneira análoga ao transiciômetro do exemplo 1; as etapas de transferência da amostra são idênticas àquelas descritas para o exemplo 1. Em particular, as etapas de aquecimento da garrafa (5) ou de enchimento do circuito pelo mercúrio contido no reservatório (R2). Submete-se igualmente o conjunto do circuito a um teste de manutenção em pressão levando a parte contendo o fluido de titulação à pressão de estudo, de maneira similar ao primeiro modo de realização fechando ou abrindo válvulas.

[000176] Depois de ter estabelecido o vácuo no circuito e antes de encher de mercúrio, carrega-se o líquido de titulação na ampola de titulação (35) enquanto que ela é isolada do circuito por fechamento prévio das válvulas (19) e (38).

[000177] Depois disso, abre-se a válvula (38) para fazer comunicar a ampola de titulação (35) e o circuito cheio de mercúrio.

[000178] Leva-se o líquido de titulação à pressão de medida ou pressão de reservatório (PR).

[000179] Depois de realizado um teste de estabilidade da pressão para verificar a ausência de fuga, o transiciômetro é, de maneira similar ao exemplo 1, posto nas condições de temperatura e de pressão para a medida.

[000180] Obtém-se por um método de titulação conhecido para tal, com a ajuda de n-heptano, nas condições de temperatura e de pressão de medida, características termodinâmicas complementares permitindo, com os dados relativos aos envoltórios de fases e na pressão de bolha, descrever de maneira confiável o comportamento termodinâmico do hidrocarboneto durante sua extração e seu tratamento. Durante este método de titulação, adiciona-se uma quantidade de alcano à amostra de petróleo bruto de asfalteno acarretando então a precipitação dos asfaltenos que são separados por filtração e depois pesados permitindo assim determinar a concentração de asfaltenos na amostra de petróleo bruto.

[000181] O conhecimento do volume da amostra, da pressão e da temperatura de reservatório permite a determinação das variáveis termodinâmicas. Com efeito, as três variáveis V, P, T sendo conhecidas, é possível manter uma variável constante e acompanhar a evolução de uma segunda variável em função de uma terceira variável. Desta maneira pode-se obter as derivadas termodinâmicas seguintes: dP/dV, dV/dP, dT/dV, dT/dP.

Claims (20)

1. Método de transferência sob pressão de um fluido proveniente de um depósito deste fluido, por meio de um recipiente de amostragem (5), caracterizadopelo fato de que uma amostra de fluido é mantida à uma pressão de reservatório (PR) e que compreende as etapas: a) medir por um dispositivo de medida, na ausência de contato com a amostra de fluido, a pressão da amostra mantida a sua pressão de reservatório (PR) no recipiente de amostragem (5); b) conectar o recipiente de amostragem (5) ao dispositivo de medida, mantido fechado e à pressão de reservatório do dispositivo de medida; c) encher o dispositivo de medida com um segundo fluido líquido neutro com uma densidade conhecida e superior à densidade do fluido de depósito; d) aumentar a pressão no dispositivo de medida e a pressão do segundo fluido líquido neutro que ele contém até uma pressão igual à pressão da amostra de fluido de depósito determinada durante a etapa (a); e) aumentar a pressão da amostra de fluido de depósito contida no recipiente de amostragem (5) até uma pressão superior àquela do segundo fluido líquido neutro contido no dispositivo de medida; f) transferir simultaneamente, no todo ou em parte, a amostra de fluido de depósito do recipiente de amostragem (5) para uma célula de medida (2), por balanceamento das pressões do recipiente de amostragem (5) e da célula de medida (2); e um volume equivalente do segundo fluido líquido neutro, da célula de medida (2) para o recipiente de amostragem (5); g) desconectar o recipiente de amostragem (5), medir a densidade do segundo fluido líquido neutro transferido para o recipiente de amostragem (5), a uma pressão constante e na ausência de contato com a amostra de fluido de depósito; e h) calcular o volume de amostra do fluido de depósito deslocado e introduzido na célula de medida.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que o fluido de depósito é o petróleo bruto compreendendo uma fase de asfalteno.

3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que compreende a etapa (e) de aumentar a pressão da amostra de fluido de depósito contido no recipiente de amostragem (5) até uma pressão superior de 5 MPa a 7 MPa da pressão do segundo fluido líquido neutro contido no dispositivo de medida.

4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que compreende aquecer a amostra de fluido do depósito no recipiente de amostragem (5) ou na célula de medida (2) à temperatura de reservatório (TR) do depósito.

5. Método de determinação de pelo menos uma característica termodinâmica de um fluido proveniente de um depósito deste fluido, compreende a transferência de uma amostra de fluido de depósito como definido na reivindicação 1, o método caracterizadopelo fato de que compreende a etapa (i) de determinar pelo menos uma característica termodinâmica do fluido de depósito por meio de uma célula de medida (2) adaptada para efetuar a determinação de pelo menos uma tal característica termodinâmica.

6. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizadopelo fato de que é para a determinação de pelo menos uma característica termodinâmica escolhida dentre uma característica termofísica ou uma característica termomecânica, um envoltório de transição de fases, a pressão de bolha, a titulação, a compressibilidade e a expansão térmica.

7. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizadopelo fato de que, no curso do mesmo, a característica termodinâmica é determinada por variação de um primeiro parâmetro escolhido dentre a pressão (P), a temperatura (T) ou o volume (V), em função de um segundo parâmetro, enquanto se mantém constante um terceiro parâmetro.

8. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que compreende igualmente o emprego de ■ um ou vários elementos escolhidos de um grupo consistindo de sondas, fibras ópticas ou de outros meios de conectar detectores de medidas espectroscópicas ou analíticas e de uma pluralidade de detectores tais como detectores de infravermelho, de espectroscopia ultravioleta ou de espectroscopia de massa; ou ■ capilares miniaturizados ou de microcapilares e a injeção de pelo menos um fluido de um alcano selecionado do grupo consistindo de pentano, hexano ou heptano, ou a injeção de pelo menos um fluido no estado supercrítico selecionado do grupo consistindo de nitrogênio no estado supercrítico, de CO2 no estado supercrítico ou de metano no estado supercrítico; ou ■ um sistema de agitação no interior da célula de medida.

9. Dispositivo de transferência, à uma pressão de reservatório (PR), de uma amostra de fluido extraída de um depósito, caracterizadopelo fato de que compreende: ■ um dispositivo de medida de uma característica termodinâmica compreendendo pelo menos uma célula de medida (2), uma célula de referência (3), meios de aquecimento e meios para aumentar ou diminuir a pressão nas células de medida (2) e de referência (3); ■ um recipiente de amostragem (5) amovível conectado à célula de medida (2), e compreendendo um líquido de compressão e colocado a uma altura inferior àquela da célula de medida (2); ■ um primeiro reservatório (Rl) de um fluido de compressão líquido e neutro em face da amostra de fluido de depósito a transferir; ■ um meio para aumentar a pressão no recipiente de amostragem (5); ■ um meio de balanceamento das pressões na célula de medida (2) e no recipiente de amostragem (5); ■ um segundo reservatório (R2) de fluido líquido e neutro em face da amostra de fluido de depósito extraído do depósito, o fluido líquido e neutro é colocado a uma altura superior àquela do primeiro reservatório (Rl) de fluido de compressão, o segundo reservatório conectado à célula de medida; e ■ condutos ligando o recipiente de amostragem (5), os reservatórios (Rl, R2) e a célula de medida (2).

10. Dispositivo de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que compreende igualmente um meio de aquecimento do recipiente de amostragem (5).

11. Dispositivo de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o recipiente de amostragem (5) compreende: ■ um compartimento (6) ligado por um conduto (21) à célula de medida (2) e podendo receber a amostra de fluido extraído do depósito e que será transferido; e ■ um compartimento (7) ligado por um conduto (8) a um órgão de pesagem (10) que é capaz de receber o líquido de compressão.

12. Dispositivo de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o recipiente de amostragem (5) compreende dois compartimentos (6, 7) separados por uma parede móvel (54) em translação ao longo de um eixo longitudinal (X) do recipiente de amostragem (5).

13. Dispositivo de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a célula de medida (2) é um transiciômetro.

14. Dispositivo de acordo a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: ■ um ou vários elementos escolhidos de um grupo consistindo de sondas, fibras ópticas ou de outros meios de conectar detectores de medidas espectroscópicas ou analíticas e de uma pluralidade de detectores tais como detectores de infravermelho, de espectroscopia ultravioleta ou de espectroscopia de massa; ou ■ capilares miniaturizados ou de microcapilares e a injeção de pelo menos um fluido de um alcano selecionado do grupo consistindo de pentano, hexano ou heptano, ou a injeção de pelo menos um fluido no estado supercrítico selecionado do grupo consistindo de nitrogênio no estado supercrítico, de CO2 no estado supercrítico ou de metano no estado supercrítico; ou ■ um sistema de agitação no interior da célula de medida.

15. Dispositivo de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o recipiente de amostragem (5) compreende um primeiro compartimento (6) provido com uma saída (51) ligada por um conduto (21) à célula de medida (2) e um segundo compartimento (7) provido com uma saída (50) ligada por um conduto (8) a um órgão de pesagem (10).

16. Dispositivo de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o órgão de pesagem (10) é ligado por um conduto (8) unicamente ao compartimento (7) de líquido de compressão do recipiente de amostragem (5).

17. Dispositivo de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o fluido neutro e o fluido de compressão são idênticos.

18. Dispositivo de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o fluido neutro e o fluido de compressão são idênticos e são feitos de mercúrio.

19. Dispositivo de acordo com a reivindicação 9 , caracterizado pelo fato de que compreende igualmente ■ um meio de titulação (35) do fluido extraído do depósito; ■ condutos (37, 38) ligando este meio de titulação ao dispositivo de medida.

20. Dispositivo de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que o meio de titulação é uma ampola de titulação.

Images