BR112015024352B1

BR112015024352B1 - Método e dispositivo microfluídico para realizar uma análise de pressão, volume e temperatura de fluido de poço

Info

Publication number: BR112015024352B1
Application number: BR112015024352-5A
Authority: BR
Inventors: Michael T. Pelletier; Christopher Michael Jones; Songhua Chen; Robert S. Atkinson, Jr.
Original assignee: Halliburton Energy Services, Inc
Priority date: 2013-04-18
Filing date: 2013-04-18
Publication date: 2021-10-05
Also published as: MX364435B; CA2905244A1; US20220317327A1; US10175380B2; EP2954344A2; WO2014171947A3; BR112015026290A2; WO2014171976A1; MX2015011758A; AU2013386849A1; BR112015024352A2; US11774623B2; MX2015014629A; AU2013386820B2; US11635541B2; US20190011594A1; EP2986972A1; US20190219728A1; US20160011328A1; CA2904211A1

Abstract

método e dispositivo microfluídico para realizar uma análise de pressão, volume e temperatura de fluido de poço dispositivo microfluídico e método são descritos para paralelizar uma análise de pressão, volume e temperatura ("pvt") de modo que uma parte de análise de pressão, volume e temperatura seja realizada separadamente. os dados de pvt resultantes são em seguida recombinados estatisticamente para um análise de pvt completa. o dispositivo microfluídico também pode obter dados composicionais do fluido para realizar uma equação de análise de estado ou simulações de reservatório.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção se refere geralmente à análise de pressão,volume e temperatura (PVT) de fluidos e, mais especificamente, a um dispositivo e método microfluídico para paralelizar uma análise de PVT de modo que uma parte da análise de pressão, temperatura e volume seja realizada em separado, aumentando rapidamente o tempo geral da análise.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[002] Na indústria de petróleo e gás, a experimentação de PVT éutilizada para determinar o comportamento de fase de fluidos de reservatório sob diversas pressões, volumes e temperaturas. Tais informações são úteis para determinar o valor econômico de um play, projetar estratégias de produção e gerenciar a produção durante a vida útil de um bem. As propriedades de PVT devem ser descobertas para gerenciar de modo eficaz um bem ou conjunto de bens, inclusive transporte de oleodutos.

[003] A análise de PVT convencional, entretanto, sofre de, pelomenos, dois inconvenientes. Em primeiro lugar, o tamanho dos dispositivos de PVT convencionais é demasiado grande para aplicações sensíveis ao espaço, tais como ambientes de fundo de poço. Em segundo, o tempo necessário para conduzir experimentos de PVT convencionais é muito longo. Uma análise de PVT completa geralmente leva cerca de dias para um teste básico a semanas para testes completos. Especificamente, alguns testes de PVT especializados demoraram alguns meses. Portanto, a análise de PVT convencional foi limitada em fundo de poço a algumas propriedades simples de PVT determinadas rapidamente em uma única combinação ou combinações limitadas de pressão e temperatura próximas a condições de poço (que podem não coincidir exatamente com as condições de reservatório).

[004] Consequentemente, em vista desses inconvenientes, hánecessidade na técnica de um dispositivo de análise de PVT compacto e versátil que forneça dados precisos de forma rápida.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[005] A FIG. 1 mostra um dispositivo microfluídico de acordo comuma modalidade exemplar da presente invenção.

[006] As FIGS 2A e 2B mostram arranjos para um aparelho deressonância magnética e um aparelho de análise composicional do dispositivo microfluídico, de acordo com modalidades exemplares alternativas da presente invenção.

[007] A FIG. 2C mostra uma coluna cromatográfica utilizada comoum canal microfluídico de acordo com uma modalidade exemplar da presente invenção.

[008] As FIGS. 3 e 4 mostram arranjos alternativos para um aparelhode ressonância magnética nuclear utilizado dentro de um dispositivo microfluídico de acordo com certas modalidades exemplares da presente invenção.

[009] As FIGS. 5 e 6 são fluxogramas de metodologias alternativaspara a realização de uma análise de PVT, em conformidade com certas metodologias exemplares da presente invenção.

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES ILUSTRATIVAS

[0010] As modalidades ilustrativas e metodologias relacionadas da presente invenção são descritas abaixo conforme podem ser empregadas em um dispositivo e método microfluídico para paralelizar uma análise de PVT. Por uma questão de clareza, nem todas as características de uma implementação ou metodologia real são descritas nesta especificação. Além disso, as modalidades “exemplares” aqui descritas referem-se a exemplos da invenção divulgada. É evidente que será apreciado que no desenvolvimento de tal modalidade real, diversas decisões específicas da implementação deverão ser tomadas para alcançar os objetivos específicos dos desenvolvedores, tais como restrições relativas a negócios e sistemas, que irão variar de uma implementação para outra. Ademais, será apreciado que tal esforço de desenvolvimento pode ser complexo e demorado, mas, contudo, seria uma tarefa rotineira para aqueles versados na técnica tendo o benefício desta divulgação. Outros aspectos e vantagens das várias modalidades e metodologias relacionadas da invenção ficarão evidentes a partir da seguinte descrição e desenhos.

[0011] Conforme descrito aqui, a presente invenção é direcionada a um dispositivo e método microfluídico para paralelizar uma análise de PVT de modo que parte de uma combinação de pressão, volume e temperatura seja realizada separada das outras, proporcionando assim uma análise de PVT rápida. Em uma modalidade exemplar, uma célula ou chip microfluídico é projetado para aceitar uma quantidade pequena de fluido, separar o fluido em uma série de volumes de amostra, e distribuir os volumes de amostra a uma pluralidade de canais (ou colunas) microfluídicos paralelos. Um aparelho de ressonância magnética nuclear (RMN) é em seguida utilizado para determinar as características de fases (quantidade de líquido, gás ou sólido) dos volumes de amostras de fluidos dentro de cada canal microfluídico. Pressão, volume ou temperatura iguais ou diferentes podem ser utilizados em múltiplos canais microfluídicos. Com o conjunto de circuitos a bordo, ou remoto, o dispositivo microfluídico então utiliza os dados de características de fases para realizar uma série de experimentos de PVT a fim de determinar comportamento de fases, propriedades de transporte, propriedades de carga etc. Em outras modalidades exemplares, os dados de características de fases de cada canal representando múltiplas medições de pontos de pressão, temperatura e volume são recombinados estatisticamente através do espaço de PVT com ou sem repetições de pontos de PVT para uma análise completa de PVT, melhorando, assim, a exatidão nos experimentos repetidos ocorrendo nos canais.

[0012] Consequentemente, ao dividir o fluido em uma pluralidade de canais separados, o tempo da análise de PVT é amplamente reduzido. Se, por exemplo, uma análise completa de PVT da técnica anterior exigisse 3 horas, ao dividir o mesmo volume de fluido em 65 canais paralelos usando a presente invenção, o tempo da análise poderia ser reduzido a menos de 3 minutos. Uma vez que qualquer número de canais e/ou chips microfluídicos podem ser utilizados de uma só vez, a presente invenção também proporciona redundância e robustez.

[0013] Conforme descrito posteriormente aqui, as modalidades exemplares do dispositivo microfluídico também podem incluir um aparelho de análise composicional que determina características composicionais (hidrocarbonetos C1-C4, etc.) dos volumes de amostra de fluido dentro dos canais. O aparelho de análise composicional pode ser, por exemplo, um aparelho cromatográfico, óptico ou de RMN. Em tais modalidades, os dispositivos microfluídicos realizam uma análise Equação de Estado (EE) da amostra de fluido e/ou realizam uma simulação de reservatório baseada nos dados de características de fase e composicionais. Essas e outras vantagens da presente invenção ficarão evidentes para aqueles versados na técnica tendo o benefício desta divulgação.

[0014] A FIG. 1 mostra um dispositivo microfluídico 100 para realizar uma análise de PVT em conformidade com certas modalidades exemplares da presente invenção. Conforme será compreendido por aqueles versados na técnica tendo o benefício desta divulgação, as células microfluídicas são geralmente chips de tamanho micro que lidam com o fluxo de pequenas quantidades de fluido através de câmaras e canais por um sistema intricado de bombeamento e válvulas, muito semelhante à forma como chips de computador lidam com o fluxo de elétrons através de circuitos e transistores. O material semicondutor ao longo do chip pode ser contraído ou de forma diversa manipulado através de aplicação de sinais elétricos para afetar o bombeamento ou a abertura/fechamento das válvulas. No entanto, há uma variedade de outras técnicas e materiais utilizados na fabricação e projeto de dispositivos microfluídicos, os quais são compreendidos no escopo da presente invenção.

[0015] Nesta modalidade exemplar, o dispositivo microfluídico 100 inclui uma porta de entrada 12 para receber uma amostra de fluido 14. A amostra de fluido 14 pode ser qualquer fluido (líquido ou gás) ou fluido contendo uma substância ou material sólido tal como, por exemplo, formações rochosas, lodo, areia, lama etc. Nas modalidades exemplares aqui descritas, no entanto, a amostra de fluido 14 é um fluido de poço multifásico (compreendendo óleo, gás, água, sólidos, por exemplo) formado por uma variedade de características de fase (por exemplo, fases líquida, gasosa e sólida) e características composicionais tais como, por exemplo, C1, C2, C3, C4 e hidrocarbonetos superiores, gases inorgânicos, agrupamentos de tais elementos e água salobra. A amostra de fluido 14 pode ser fornecida ao dispositivo microfluídico 100 em uma variedade de formas, inclusive, por exemplo, através de uma tubulação de fluxo ou célula de amostra contendo a amostra de fluido 14.

[0016] O dispositivo microfluídico 100 inclui uma pluralidade de canais microfluídicos 16a-k em comunicação de fluidos com a porta de entrada 12 para receber um volume da amostra de fluido 14. Os canais microfluídicos 16a-k são paralelos um ao outro de modo que cada entrada dos canais 16a-k esteja em comunicação de fluidos com a porta de entrada 12 para então receber um volume de amostra de fluido 14. Uma pluralidade de válvulas 18 é posicionada através do dispositivo microfluídico 100 para afetar o movimento e isolamento de fluido ao longo do dispositivo, além de manipular as paredes dos canais microfluídicos 16a-k (para afetar o volume). As válvulas 18 incluem válvulas de entrada 18a e válvulas de saída 18b que permitem que o fluxo de fluídos entre e saia dos canais 16a-k, respectivamente. Embora não ilustrado para fins de simplificação, o dispositivo microfluídico 100 também pode compreender qualquer número de válvulas, reservatórios, bombas e agitadores adicionais etc., necessários para realizar as funções do dispositivo, como expansão de volume. Por exemplo, membranas semipermeáveis podem ser usadas para atrair fases específicas do volume de amostra como, por exemplo, gás em um experimento de PVT de liberação diferencial. Além disso, a pressão da parte externa do chip pode ser elevada ou diminuída para facilitar as restrições nos componentes como válvulas ou constrições de volume. Em outras modalidades exemplares, os canais microfluídicos 18 podem compreender um certo número de válvulas adicionais ali posicionadas de modo que o volume de fluido injetado nos canais microfluídicos 18 possa ser alterado conforme desejado.

[0017] Conforme a amostra de fluido 14 flui pela porta de entrada 12, uma ou mais válvulas de entrada 18a são abertas enquanto as válvulas 18b permanecem fechadas para permitir o fluido flua para os canais microfluídicos 16a-k e ali fique contido. O fluido pode fluir para um, um subconjunto de, ou cada canal microfluídico 16a-k. Nesta modalidade exemplar, um dispositivo de RMN 20 é posicionado adjacente a um ou mais dos canais microfluídicos 16a-k a fim de gerar um campo magnético ao longo do volume de amostra de fluido contido no canal. Conforme será compreendido por aqueles versados na técnica tendo o benefício desta divulgação, o aparelho de RMN 20 expõe os volumes de amostra de fluido a um campo magnético e pulsos de frequência ressonante para determinar a quantidade de material líquido, gasoso ou sólido (por exemplo, características de fase) nos volumes de amostra a uma determinada pressão e temperatura. A operação de RMN é bem conhecida na técnica e não será descrita detalhadamente aqui. O aparelho de RMN 20 então gera um sinal correspondente a cada medição de características de fase ao longo de cada canal microfluídico 16a-k.

[0018] Em certas modalidades exemplares, o aparelho de RMN 20 aplica um campo magnético homogêneo ao longo de um, um subconjunto de, ou cada canal microfluídico 16a-k. Conforme será compreendido por aqueles versados na técnica tendo o benefício desta divulgação, um campo homogêneo é essencial para medições de espectroscopia e permite melhor separação das características de frequência de RMN associadas a diferentes moléculas de fluidos. Além disso, um campo homogêneo produz uma largura de linha estreita fazendo com que o sinal de decaimento de indução livre dure mais, fornecendo assim um sinal mais forte. Ainda em outras modalidades, o aparelho de RMN 20 aplica um campo magnético gradiente ao longo de um, um subconjunto de, ou cada canal microfluídico 16a-k. Um campo gradiente é útil para distinguir moléculas fluidas baseadas em suas características de difusão correspondentes.

[0019] Conforme também compreendido por aqueles versados na técnica aqui descritos, as características de fase de cada volume de amostra dependerão da pressão e temperatura aplicadas a cada volume de amostra de fluido. Embora não mostrado, além de bobinas receptoras, cada canal microfluídico 16a-k inclui uma bobina transmissora para transmitir os sinais ao conjunto de circuitos do dispositivo 24 (CPU, por exemplo) para processamento posterior. Tais bobinas podem ser montadas ou fabricadas em canais microfluídicos 16a-k, em certas modalidades.

[0020] O conjunto de circuitos do dispositivo pode ser localizado a bordo do dispositivo microfluídico 100 ou em algum local remoto. O conjunto de circuitos do dispositivo 24 compreende um processador de sinais (não mostrado), módulo de comunicações (não mostrado) e outros conjuntos de circuitos necessários para alcançar os objetivos da presente invenção, conforme será compreendido por aqueles versados na técnica tendo o benefício desta divulgação. Além disso, também será reconhecido que as instruções de software necessárias para realizar os objetivos da presente invenção podem ser armazenadas no armazenamento localizado no conjunto de circuitos do dispositivo 24 ou transferidas para tal armazenamento a partir de um CD-ROM ou outra mídia de armazenamento apropriada através de métodos com ou sem fio. A ligação de comunicações 26 fornece um meio de comunicação entre o conjunto de circuitos do dispositivo 24 e o dispositivo microfluídico 100. A ligação de comunicações 26 pode ser uma ligação com fios, como, por exemplo, cabos elétricos que descem um poço ou um cabo de fibra óptica. Como alternativa, no entanto, a ligação de comunicações 26 pode ser uma ligação sem fios, como, por exemplo, comunicação acústica, telemetria por pulso de lama e dispositivos semelhantes. Além disso, um dispositivo eletromagnético de frequência adequada pode ser utilizado para comunicação.

[0021] O conjunto de circuitos do dispositivo 24, através de seu processador de sinal, controla a operação do dispositivo microfluídico 100. Embora não mostrado, o dispositivo microfluídico 100 compreende um transmissor e receptor (transceptor, por exemplo) (não mostrado) que permite comunicação bidirecional sobre a ligação de comunicações 26 em tempo real. Em certas modalidades exemplares, o dispositivo microfluídico 100 transmitirá todo ou parte dos dados de características ao conjunto de circuitos do dispositivo 24 para análise posterior. No entanto, em outras modalidades, tal análise é completamente tratada pelo dispositivo microfluídico 100 e os dados resultantes são em seguida transmitidos ao conjunto de circuitos do dispositivo 24 para armazenamento ou análise subsequente.

[0022] Além de várias fases, cada volume de amostra de fluido também compreende uma variedade de composições químicas. Tais composições químicas dos volumes de amostra de fluidos incluem, por exemplo, a presença e quantidade de gases inorgânicos específicos, como, por exemplo, CO2 e H2S, gases orgânicos como metano (C1), etano (C2) e propano (C3) e água salobra, além de íons dissolvidos (Ba, Cl, Na, Fe, ou Sr, por exemplo) ou várias outras características (p.H., densidade e gravidade específica, viscosidade, sólidos dissolvidos totais, teor arenoso etc.). Desta forma, em uma modalidade alternativa, um ou mais aparelhos de análise composicional 22 podem ser posicionados adjacentes a um ou mais dos canais microfluídicos 16a-k para detectar tais características composicionais. Como alternativa, o aparelho de análise composicional 22 e o aparelho de RMN 20 podem ser posicionados em torno do mesmo canal microfluídico 16. Embora apenas 11 canais microfluídicos 16a-k sejam ilustrados, pode haver centenas mais, por exemplo. As técnicas composicionais podem ser aplicadas ao mesmo canal ou canais diferentes e estatisticamente recombinados. Não obstante, assim que as características composicionais são detectadas, o aparelho de análise composicional 22 gera um sinal correspondente e transmite-o para o conjunto de circuitos do dispositivo 24 para processamento posterior.

[0023] Em certas modalidades exemplares, cada canal microfluídico 16a-k pode ser otimizado especificamente para detectar diferentes características composicionais do volume de amostra de fluido em paralelo. Por exemplo, o canal microfluídico 16c pode ser otimizado especificamente para detecção de hidrocarbonetos C1-C5, enquanto o canal microfluídico 16d é otimizado para detecção de hidrocarbonetos C4-C8 pelo aparelho de análise composicional 22. O analisador é otimizado, no entanto, desde que a pressão, temperatura e volume possam desempenhar uma função na otimização do próprio canal, e sua configuração de válvula ou componente forneça graus de liberdade para a otimização com relação ao analisador.

[0024] O aparelho de análise composicional 22 pode ser, por exemplo, um aparelho de RMN, cromatográfico óptico. A Cromatografia Gasosa acoplada a Espectrometria de Massa (CG-EM) é uma técnica cromatográfica que identifica cada componente em uma mistura complexa, tal como petróleo, e pode fornecer para cada a natureza química, distribuição de pressão de vapor e ponto de ebulição. Além de EM e CG-EM, outras técnicas cromatográficas incluem, por exemplo, cromatografia por exclusão de tamanho, cromatografia de íons, espectrometria de massa por ressonância ciclotrônica de íons por transformada de Fourier ou cromatografia líquida. Além disso, técnicas de “química molhada”, inclusive química de indicadores, podem ser usadas para determinar a composição. Aqueles versados na técnica tendo o benefício desta divulgação compreendem que essas e uma variedade de outras técnicas semelhantes podem ser utilizadas com a presente invenção.

[0025] Aparelhos ópticos exemplares incluem, por exemplo, aqueles que utilizam Elementos Computacionais Integrados (ECI), também conhecidos como Elementos Ópticos Multivariados (EOM). Conforme entendido na técnica, um ECI é configurado para receber uma entrada de radiação eletromagnética de uma substância ou amostra da substância e produzir uma saída de radiação eletromagnética de um elemento processador. Fundamentalmente, um aparelho óptico de ECI utiliza estruturas de ECI para realizar cálculos, ao contrário dos circuitos conectados diretamente dos processadores eletrônicos convencionais. Quando a radiação eletromagnética interage com a substância, informações físicas e químicas únicas sobre a substância são codificadas na radiação eletromagnética que é refletida a partir de, transmitida através, ou radiada da amostra. Essas informações são frequentemente denominadas como a “impressão digital” espectral da substância. A estrutura de ECI extrai as impressões digitais espectrais de múltiplas características ou analitos dentro de uma substância, e, usando técnicas de regressão, diretamente converge essas informações em uma saída detectável relativa às propriedades gerais de uma amostra.

[0026] Além disso, outros aparelhos ópticos podem utilizar, por exemplo, técnicas de índice de refração, espalhamento ou deposição de camadas atômicas. No entanto, aqueles versados na técnica tendo o benefício desta divulgação compreendem que essas e várias outras técnicas semelhantes podem ser utilizadas com a presente invenção.

[0027] Há uma variedade de outras alterações que podem ser incorporadas nos aparelhos composicionais utilizados na presente invenção. Por exemplo, lâmpadas optogalvânicas, lâmpadas de holocátodos, pontos do Quantum ou camadas gasosas de HT podem ser utilizadas como a fonte eletromagnética do aparelho óptico. Uma estrutura de ECI pode gerar informações de características a um magnetômetro óptico que atue como uma bomba ou aceitar dados de características de um magnetômetro que atue como uma sonda. Além disso, uma estrutura de ECI também pode ser utilizada como uma bomba óptica.

[0028] Conforme descrito anteriormente, os volumes de amostra de fluidos podem ser aquecidos ou resfriados durante a análise de PVT. Assim, com referência à FIG. 1, o dispositivo microfluídico 100 também pode compreender um ou mais dispositivos para aquecer ou resfriar os volumes de amostra de fluidos dentro dos canais microfluídicos 16a-k. Tais dispositivos podem incluir, por exemplo, dispositivos elétricos térmicos de aquecimento/refrigeração (dispositivos resistivos, por exemplo), posicionados adjacentes a ou em torno dos canais microfluídicos 16a-k. Em certas modalidades, o conjunto de circuitos do dispositivo 24 pode controlar a operação e monitoramento das temperaturas ao longo de cada canal microfluídico 16a-k.

[0029] A FIG. 2A mostra uma vista do canal microfluídico 16a-k ao longo da linha 2A da FIG. 1 para ilustrar melhor certas modalidades exemplares da presente invenção. Aqui, o aparelho de RMN 20 e o aparelho de análise composicional 22 (aqui, um aparelho óptico) são posicionados ao longo de um canal microfluídico comum 16a-k no qual um volume de amostra de fluido 28 é inserido. Nesta modalidade, conforme mostrado, o aparelho de RMN 20 gera e emana o campo magnético 26 ao longo de um eixo perpendicular a um eixo em que o aparelho óptico 22 emana a radiação eletromagnética 30 ao longo do volume de amostra de fluido 28. Embora a FIG. 2A mostre um projeto de modo de transmissão em que a radiação eletromagnética passa através do volume de amostra de fluido 28, também é contemplado na presente invenção a reflexão da radiação eletromagnética do volume de amostra de fluido 28 usando um projeto de modo de reflectância ou fluorescência conforme ilustrado na FIG. 2B, tal como no caso de uma amostra de fluidos que é transparente, opaca e sólida. O uso de projetos de trans-reflectância pode ser especialmente benéfico em certas modalidades porque técnicas de medição diferencial afastam a dependência de comprimento do caminho da propagação de luz ao longo dos canais microfluídicos 16a-k. Como alternativa, tanto o aparelho de RMN 20 como o aparelho óptico 22 podem medir volume de fluido igual ou substancialmente igual, conforme mostrado nas FIGS. 2A e 2B. As FIGS. 2A e 2B são ilustrativas por natureza, uma vez que aqueles versados na técnica perceberão que uma variedade de outros projetos ópticos também podem ser utilizados. Observe que algumas técnicas ópticas são mais sensíveis a fases, tal como as técnicas fluorescentes, que são mais sensíveis para a fase gasosa. Isso pode isolar, composição de gás e uma mistura gasosa/líquida. A absorbância é mais sensível a volumes líquidos.

[0030] Conforme descrito anteriormente, o aparelho de análise composicional 22 pode também ser um aparelho cromatográfico. A FIG. 2C ilustra tal modalidade exemplar em que uma coluna cromatográfica 30 é utilizada como um canal microfluídico 16a-k. Como entendido na técnica, a cromatografia é uma técnica destrutiva; assim, em certas modalidades, o canal microfluídico sendo utilizado para tal análise é dedicado exclusivamente à cromatografia. Aqui, a coluna cromatográfica 30 compreende uma válvula de entrada e saída 18a,b conforme descrito anteriormente. No entanto, a coluna cromatográfica 30 ainda compreende uma entrada 32 para um fluido de fase móvel mobilizar o volume de amostra de fluido ao longo da coluna cromatográfica 30 durante os testes, conforme será entendido por aqueles versados na técnica aqui mencionados. Exemplos de fluidos de fase móvel incluem hidrogênio ou hélio para cromatografia gasosa, e diferentes solventes orgânicos e inorgânicos podem ser utilizados para cromatografia líquida.

[0031] O fluido móvel pode ser armazenado em um reservatório localizado sobre o dispositivo microfluídico 100. Um detector 34 também é posicionado ao longo da coluna cromatográfica 30 para detectar as características composicionais e gerar e transmitir os sinais correspondentes ao conjunto de circuitos do dispositivo 24. Detectores exemplares incluem, por exemplo, detectores de condutividade térmica, detectores de EM ou detectores ópticos incluindo índice de refração. Durante os testes, as válvulas 18a,18b podem ser abertas para que o fluido flua para a coluna cromatográfica 30 através da entrada 32, fazendo com que o volume de amostra de fluido passe pelo detector 34 onde as medições são realizadas. Observe que a membrana de semipermeabilidade específica (e.g., membrana de fase gasosa) pode ser usada para aumentar a análise da fase gasosa em um experimento de liberação diferencial por cromatografia gasosa. Se for realizado um flash, todo o volume líquido poderá ser analisado por cromatografia gasosa.

[0032] Após a transmissão dos dados de características composicionais e de fase pelo aparelho de RMN 20 e pelo aparelho de análise composicional 22, respectivamente, o conjunto de circuitos do dispositivo 24 poderá então utilizar os dados para realizar uma análise de EOS. Além disso, o conjunto de circuitos do dispositivo 24 pode combinar os dados de EOS com dados de viscosidade de fluidos, propriedades rochosas incluindo permeabilidade e porosidade e geometria de reservatórios para conduzir uma simulação de reservatório. Há uma variedade de plataformas de software disponíveis para conduzir tal análise, conforme será entendido por aqueles versados na técnica tendo o benefício da presente invenção.

[0033] Agora, com referência à FIG. 3, um dispositivo microfluídico 300 é ilustrado de acordo com uma modalidade exemplar alternativa da presente invenção. As válvulas entrada/saída de fluido e o arranjo paralelo de canais microfluídicos 16a-k são as mesmas que aquelas descritas na FIG. 1. Assim, a FIG. 3 é uma versão simplificada o dispositivo microfluídico 100 destinada a ilustrar certos aspectos inventivos, mostrando uma vista superior em corte semelhante àquela da FIG. 2A. Aqui, uma pluralidade de canais microfluídicos 16a-l é posicionada em paralelo dentro do aparelho de RMN 20. O aparelho de RMN 20 compreende um cilindro de Halbach que gera um campo magnético uniforme 36 dentro do espaço oco interno. Conforme será entendido por aqueles versados na técnica aqui mencionados, um arranjo de Halbach é construído usando múltiplos pedaços de imãs em direções pré- arranjadas de modo que o campo magnético gerado dentro do cilindro seja altamente homogêneo, mas o campo fora seja substancialmente zero. Cada canal microfluídico 16a-l inclui uma bobina transmissora e receptora individual para gerar e transmitir sinais de características de fase ao conjunto de circuitos do dispositivo 24. No entanto, como alternativa, um transceptor único também pode ser utilizado para realizar medições de todos os canais.

[0034] Uma vantagem da modalidade da FIG. 3 é que a utilização de um único imã de Halbach fornece um campo estático homogêneo para múltiplos canais microfluídicos, o que resulta em uma redução de custos e fabricabilidade. Outra vantagem é que o tamanho geral necessário para implementar uma pluralidade de imãs de Halbach é muito pequeno, permitindo assim que o dispositivo microfluídico seja utilizado em espaços muito limitados.

[0035] Ainda em outra modalidade exemplar, os múltiplos canais microfluídicos paralelos podem ser montados sobre um chip microfabricado em uma configuração planar. Se, por alguma razão, outros circuitos eletrônicos ou partes periféricas proibirem o uso de um imã de Halbach de tamanho razoável, um campo magnético unilateral poderá ser utilizado. Há uma variedade de projetos de imãs que podem gerar um campo magnético unilateral, conforme será entendido por aqueles versados na técnica tendo o benefício desta divulgação. Além disso, em certas modalidades exemplares aqui descritas, não é essencial que o campo magnético unilateral seja espacialmente homogêneo ao longo de um comprimento prolongado de canais microfluídicos 16a-k, uma vez que cada canal microfluídico16a-k pode ser sintonizado à frequência de ressonância com base na resistência do campo magnético em seu local.

[0036] A FIG. 4 ilustra um dispositivo microfluídico 400 de acordo com outra modalidade exemplar alternativa da presente invenção. As válvulas de entrada/saída e o arranjo paralelo dos canais microfluídicos 16a-k são as mesmas que aquelas descritas na FIG. 1. Semelhante à FIG. 3, a FIG. 4 é uma ilustração simplificada do dispositivo microfluídico 100 destinado a transmitir certas características novas. O aparelho de RMN 20 do dispositivo microfluídico 400 compreende um primeiro imã 38a e um segundo imã 38b posicionados adjacentes um ao outro ao longo de um eixo central comum 40. Embora não mostrado, em certas modalidades exemplares, os imãs 38a,b podem ser fixados por uma estrutura de suporte mecânico posicionada entre os imãs. Tal estrutura de suporte pode ser feita, por exemplo, com material não-magnético de modo que não se espere nenhuma interferência com o campo. Como alternativa, o material magnético pode ser usado de modo que o campo magnético estático possa ser aumentado no volume sensível. A polaridade do imã 38a é oposta à polaridade do imã 38b para gerar um campo magnético de “monopolo” dentro de uma área de seção média em torno dos imãs 38a,b. Os canais microfluídicos 16 são dispostos em paralelo conforme descrito anteriormente, e posicionados ao longo do perímetro do anel 42 (que possui um campo magnético relativamente uniforme).

[0037] Ainda referindo-se à FIG. 4, em certas modalidades exemplares, um, um subconjunto de, ou todos os canais microfluídicos 16 são posicionados em diferentes distâncias verticais e laterais a partir do eixo central 40 do primeiro e segundo imãs 38a,b para fornecer medições dos volumes de amostra de fluido em diferentes gradientes e resistências de campo magnético. Por exemplo, um ou mais dos canais microfluídicos 16 podem ser posicionados mais lateralmente a partir do eixo central 40 do que outros canais microfluídicos 16. Como alternativa, um ou mais dos canais podem ser posicionados em diferentes posições verticais uma em relação à outra. Em tais modalidades, quando os canais microfluídicos 16 são preenchidos com os mesmos fluidos, as medições em diferentes resistências de gradiente fornecem medições de difusividade, enquanto as medições em diferentes resistências de campo fornecem medições de dispersão de frequência de RMN.

[0038] Embora não ilustrado, os dispositivos microfluídicos 100, 300, 400 podem ser implantados no fundo do poço utilizando uma variedade de metodologias tais como, por exemplo, junto com operações de Medição Durante a Perfuração MWD ou Perfilagem Durante a Perfuração LWD. Em uma modalidade exemplar da presente invenção, os dispositivos microfluídicos 100, 300, 400 compreendem uma parte da ferramenta de testes de formação implantada através de um cabo elétrico que fornece acoplamento elétrico e comunicação de dados bidirecional. A ferramenta de testes de formação também pode incluir, por exemplo, módulos para lidar com conversão de energia elétrica/hidráulica, armazenamento de amostra de fluido, registro de dados, controle de fluxo, telemetria etc., como seria imediatamente entendido por aqueles versados na técnica tendo o benefício desta divulgação. Além disso, os dispositivos microfluídicos 100, 300, 400 podem ainda incluir um CPU a bordo para monitorar e controlar a operação dos dispositivos microfluídicos 100,300,400 durante as operações de análise de PVT, ou uma unidade de controle de superfície poderia ser utilizada para realizar o mesmo, ou alguma combinação dos dois.

[0039] A operação da presente invenção agora será descrita com referência ao método 500 da FIG. 5. Durante a operação de certas modalidades exemplares da presente invenção, um ou mais dispositivos microfluídicos 100,300,400 são implantados no bloco 502 para realizar uma análise de PVT do fluido de poço. Tal implantação pode ser, por exemplo, parte de uma montagem de cabos elétricos, montagem de perfilagem (perfilagem durante a perfuração ou medida durante o teste de formação de perfuração, por exemplo), montagem de superfície (casinha, por exemplo), ou uma montagem de perfuração (como parte da broca, por exemplo). Haveria vários métodos para implementar tais modalidades, como entenderiam aqueles versados na técnica tendo o benefício desta divulgação. Além disso, aqueles versados na técnica entenderão que os dispositivos microfluídicos podem ser implantados no fundo do poço como uma unidade solitária ou conforme desejado de forma diversa. Uma vez implantado à posição desejada, o fluido do poço é fornecido ao dispositivo microfluídico onde é recebido pela porta de entrada 12 (FIG. 1). No bloco 504, os volumes de amostra de fluidos são então comunicados a uma pluralidade de canais microfluídicos paralelos usando várias bombas e válvulas conforme descrito aqui anteriormente. Por exemplo, com referência à FIG. 1, as válvulas 18a são abertas enquanto as válvulas 18b permanecem fechadas, permitindo assim que cada canal microfluídico 16a-k fique cheio a qualquer volume desejado.

[0040] No bloco 506, pressão e temperatura desejadas são aplicadas aos volumes de amostra de fluidos em cada canal microfluídico. Conforme será entendido por aqueles versados na técnica tendo o benefício desta divulgação, a pressão e/ou temperatura dos canais microfluídicos pode ser aplicada e/ou alterada de diversas formas, inclusive aquelas aqui descritas. Uma vez que a pressão/ou temperatura do volume de amostra de fluido for alterada, análise de PVT aqui descrita poderá ser repetida.

[0041] No bloco 508, um aparelho de RMN é então utilizado para aplicar um campo magnético ao longo dos canais microfluídicos. Em certas metodologias em que o volume de cada volume de amostra de fluido não é conhecido, um perfil de RMN unidimensional poderá ser adquirido, a partir do qual o volume poderá ser determinado. Em outras modalidades em que o volume de cada volume de amostra de fluido é conhecido, amplitude de sinal, relaxamento e/ou difusão podem ser monitorados para fornecer discriminação de fluidos. Além disso, o campo magnético pode ser gerado usando uma variedade de projetos magnéticos, tais como, por exemplo, um único cilindro magnético de Halbach em torno dos canais microfluídicos ou qualquer dos outros projetos aqui descritos. Além disso, um campo magnético homogêneo pode ser aplicado em torno de um, um subconjunto de, ou cada canal microfluídico.

[0042] No bloco 510, utilizando o aparelho de RMN, é gerada uma pluralidade de primeiros sinais correspondentes às características de fase de cada volume de amostra de fluido. Em certas modalidades exemplares, os primeiros sinais são gerados simultaneamente, enquanto em outras os sinais são gerados sequencialmente. Isso fornecerá medições de volume de fase (gasosa, líquida, sólida) relativas ou totais por canal microfluídico, que dependerão da pressão ou temperatura que lhes for aplicada. Conforme descrito anteriormente, a temperatura e/ou pressão dos volumes de amostra de fluido podem ser alteradas, e os primeiros sinais gerados novamente para realizar todos os experimentos de PVT desejados. Assim, por exemplo, a mesma ou diferente pressão, volume ou temperatura pode ser aplicada aos volumes de amostra de fluido conforme desejado.

[0043] No bloco 512, uma análise de PVT é então realizada com base nos primeiros sinais utilizando conjunto de circuitos processador. Aqui, em certas modalidades, os dados de características de fase de cada canal incorporado nos primeiros sinais são combinados estatisticamente para uma análise de PVT completa, melhorando assim a exatidão sobre os experimentos repetidos ocorrendo nos canais. Ao contrário de abordagens convencionais que utilizam um único volume de fluido, a presente invenção se beneficia dos canais paralelos de pequenos volumes de fluido naqueles canais para realizar rapidamente diversos experimentos de PVT de forma simultânea. Por exemplo, o volume e a temperatura de um canal podem ser alterados ao longo de uma variação limitada. Como alternativa, diferentes medições de pressão, temperatura e volume podem ser realizadas em cada canal. As diferentes medições de pressão, temperatura e volume são então combinadas para formar um experimento tal como, por exemplo, Liberação Diferencial, Composição Constante ou Depleção de Volume Constante. Há também outra análise de PVT especial incluindo, por exemplo, testes de garantir de fluxo, compatibilidade de fluidos etc. Experimentos de PVT são realizados para determinar propriedades de fluido (por exemplo, propriedades de carga) e comportamento de fluidos (por exemplo, comportamento de fase ou compatibilidade de fluidos).

[0044] Portanto, uma média estatística é tirada dos dados de fase resultantes para garantir exatidão. Uma medição exemplar é a quantidade de fase em um ponto de pressão, volume, temperatura em espaço de PVT com o objetivo de mapear a resposta de fluido para o espaço de PVT. Por exemplo, em um canal, a divisão de gás/líquido pode ser determinada a 50/50% de volume. Em outra pode ser 49/51, em uma terceira 49/51, e em uma quarta, 48/52. Portanto, de acordo com as estatísticas de distribuição, a divisão de volume é mais provável de ser 49/51. O desvio padrão naquela medição é de +/- 0,8165. As estatísticas de distribuição podem fornecer descrição estatística adicional, por exemplo, confiança da medição. Qualquer variedade de experimentos de PVT pode ser realizada utilizando os primeiros sinais, como, por exemplo, comportamento de fase e experimentos de propriedades de transporte ou de propriedades de carga. Conforme mencionado anteriormente, a metodologia 500 pode ser utilizada pela analisar o fluido de poço. Consequentemente, em certas metodologias, a análise de PVT é realizada enquanto o dispositivo 100,300,400 está no fundo do poço.

[0045] As metodologias exemplares aqui descritas podem ser utilizadas para realizar qualquer variedade de experimentos de PVT. Por exemplo, temperaturas e pressões substancialmente idênticas podem ser aplicadas a dois ou mais volumes de amostra de fluido. Como alternativa, diferentes pressões e temperaturas podem ser aplicadas a dois ou mais volumes de amostra de fluido. Consequentemente, a presente invenção fornece repetibilidade experimental que reduz drasticamente o tempo exigido para uma análise de PVT em comparação a abordagens convencionais. Por exemplo, se um experimento destinou-se a determinar a temperatura de ponto de ebulição para fluido de reservatório a 3K psi, quinze canais microfluídicos podem ser preenchidos com o mesmo volume de fluido de reservatório. Cinco canais microfluídicos são aquecidos a 350 F, cinco são aquecidos a 360 F, e cinco são aquecidos a 370 F. O aparelho de RMN então gera os sinais de características de fase conforme descrito aqui, que são por fim utilizados para determinar a temperatura de ponto de ebulição para o fluido de poço a 3K psi. Certas modalidades também podem utilizar medições redundantes ou análise estatística dos sinais para aumentar a exatidão em múltiplos experimentos. Por fim, qualquer número de canais microfluídicos com diferentes pressões, volumes ou temperaturas pode ser analisado para qualquer variedade de experimentos de PVT dentro ou entre chips.

[0046] A FIG. 6 ilustra outra metodologia 600 para realizar uma análise de PVT, em conformidade com certos métodos exemplares da presente invenção. No bloco 602, o dispositivo microfluídico 100, 300, 400 gera um ou mais segundos sinais correspondentes a uma característica composicional do volume de amostra de fluido utilizando um aparelho de análise composicional (aparelho cromatográfico, óptico ou de RMN, por exemplo). Embora ilustrado conforme ocorrendo após o bloco 512, o bloco 602 pode ocorrer antes ou ao mesmo tempo que qualquer dos blocos 504-512. Em uma modalidade, certos canais microfluídicos e seus segundos sinais correspondentes correspondem a diferentes características composicionais da amostra de fluido. Ainda assim, no bloco 604, os primeiros e segundos sinais podem ser utilizados para realizar uma análise de EOS. No bloco 606, a equação de análise do estado pode então ser utilizada para realizar uma simulação de reservatório da amostra de fluido.

[0047] Consequentemente, modalidades exemplares da presente invenção aqui descritas fazem uso de processos microfluídicos para paralelizar a análise de PVT de modo que parte de uma combinação de pressão, temperatura e volume seja realizada separadamente. Os dados de PVT são então recombinados estatisticamente para uma análise de PVT completa. Utilizando microfluídica como tecnologia capacitadora, a presente invenção divide testes de laboratório em centenas, por exemplo, de câmaras micro a nano. Se, por exemplo, uma análise de PVT completa demorasse uma semana, dividir o experimento em 200 canais microfluídicos paralelos usando a presente invenção faria com que o experimento fosse concluído em menos de uma hora. Assim, um processo de lote é paralelizado para resposta rápida através de manipulação microfluída, controle de temperatura, controle de pressão e controle de volume. Com relação a volume, certas modalidades utilizam apenas 250 microlitros ou menos, ou 2 mililitros de fluido com apenas 8 repetições experimentais de PVT.

[0048] Além disso, devido à natureza pequena dos dispositivos microfluídicos, o controle de temperatura e pressão é elevado. De fato, dependendo do tamanho do dispositivo, a temperatura pode ser rápida e facilmente controlada mesmo em um ambiente de fundo de poço utilizando tecnologia tal como, por exemplo, refrigeração térmica elétrica ou aquecimento térmico elétrico. Ao combinar a tecnologia com capacidade de percepção óptica ou de micro-RMN incluindo, entre outros, sensores de RMN do tipo baseado em indução ou não baseado em indução, o comportamento de fase e composição podem ser diretamente determinados no chip fluídico. A integração do dispositivo microfluídico com tecnologia cromatográfica em uma escala micro e espectrometria de massa completa a capacidade de um laboratório de PVT completo.

[0049] O tamanho dos dispositivos microfluídicos também permite muitas repetições estatísticas de um experimento de PVT, ou monitoramento múltiplo de estação microfluídica através de cabos elétricos ou operações de amostragem de perfilagem durante a perfuração LWD incluindo, entre outras, bombeamento. O tamanho dos dispositivos microfluídicos também permite localização conveniente dos dispositivos em, ligados a câmaras de amostragem ou aparelhos de transferência de superfície.

[0050] Além disso, conforme descrito anteriormente, a análise de PVT realizada usando a presente invenção pode estar relacionada a comportamento de fase, propriedades de transporte ou propriedades de carga do volume de amostra de fluido. As propriedades de transporte podem incluir viscosidade ou condutividade térmica. As perturbações de gradiente multidivisionais (temperatura, pressão, campos elétricos) podem ser percebidas. As propriedades de carga podem incluir envelope de fase, compressibilidade, expansão térmica, densidade, transições de fase (percepção de asfaltenos, por exemplo), aparência de cera e propriedades analíticas (ponto de fluidez, ponto de nuvem, teor de metais, densidades de corte, viscosidades de corte etc.). Outra análise de PVT pode incluir testes especiais como, por exemplo, liberação diferencial, composição constante, depleção de volume constante, testes de inchamento, compatibilidade de fluidos ou garantia de fluxo. Outros fluidos podem ser injetados nos canais microfluídicos para misturar com o volume de amostra de fluido a fim de realizar testes de compatibilidade de fluido. As propriedades físicas e químicas de separações em refinaria, teor de enxofre (especiação) e teor de cinzas também podem ser analisadas.

[0051] Consequentemente, os dispositivos microfluídicos da presente invenção fornecem uma série de vantagens. Primeiro, por exemplo, análise de laboratório convencional pode ser aprimorada devido à natureza rápida e exigências de amostragem inferiores da presente invenção. Segundo, os dispositivos microfluídicos da presente invenção são facilmente adaptáveis entre local do poço e configurações de laboratório. Terceiro, a presente invenção fornece automação eficaz em um laboratório, controle de processo, local de poço ou ambiente submarino. Por exemplo, para controlar um processo, medições são realizadas frequentemente para garantir que o processo está sob controle. Os ajustes ao processo podem ser controlados por um loop de feedback automaticamente com algoritmos de computador fornecendo o controle baseado nessas medições. Quarto, análise química rápida completa em um ambiente de testes de formação é fornecida pela presente invenção.

[0052] As modalidades aqui descritas ainda se relacionam a qualquer um ou mais dos seguintes parágrafos:

[0053] Método para realizar uma análise de pressão, volume e temperatura (PVT) de fluido de poço usando um dispositivo microfluídico, o método compreendendo: receber uma amostra de fluido de poço em uma porta de entrada de um dispositivo microfluídico; comunicando um volume da amostra de fluido de poço a uma pluralidade de canais microfluídicos; aplicando pressão e temperatura a cada volume de mostra de fluido; aplicando um campo magnético através dos canais microfluídicos usando um aparelho de ressonância magnética nuclear (RMN); gerando primeiros sinais correspondentes às características de fase de cada volume de amostra de fluido dentro dos canais microfluídicos usando o aparelho de RMN, as características de fase de cada volume de amostra de fluido dependendo da pressão ou temperatura aplicada ao volume de amostra de fluido; e realizando uma análise de PVT com base nos primeiros sinais usando o conjunto de circuitos processador.

[0054] Método conforme definido no parágrafo 1, em que gerar os primeiros sinais ainda compreende utilizar um perfil de RMN unidimensional para determinar os volumes de amostra de fluido.

[0055] Método conforme definido nos parágrafos 1 ou 2, em que gerar os primeiros sinais ainda compreende determinar uma difusão dos volumes de amostra de fluido.

[0056] Método conforme definido em quaisquer dos parágrafos 1-3, em que realizar a análise de PVT ainda compreende realizar uma análise estatística dos primeiros sinais.

[0057] Método conforme definido em quaisquer dos parágrafos 1-4, em que realizar a análise de PVT ainda compreende determinar pelo menos um comportamento de fase, propriedade de transporte ou propriedade de carga dos volumes de amostra de fluido.

[0058] Método conforme definido em quaisquer dos parágrafos 1-5, compreendendo ainda utilizar um aparelho de análise composicional para gerar um segundo sinal correspondente a uma característica composicional do volume de amostra de fluido dentro de pelo menos um dos canais microfluídicos.

[0059] Método conforme definido no parágrafo 6, compreendendo ainda realizar uma equação da análise de estado com base nos primeiros e segundos sinais usando o conjunto de circuitos processador.

[0060] Método conforme definido no parágrafo 7, compreendendo ainda utilizar a equação da análise de estado para realizar uma simulação de reservatório da amostra de fluido.

[0061] Método conforme definido em quaisquer dos parágrafos 6-8, em que os segundos sinais de cada canal microfluídico correspondem a uma característica composicional diferente do volume de amostra de fluido.

[0062] Método conforme definido no parágrafo 6, em que o aparelhode análise composicional compreende pelo menos um aparelho cromatográfico, óptico ou de RMN.

[0063] Método conforme definido no parágrafo 10, em que o aparelho óptico compreende um Elemento Computacional Integrado.

[0064] Método conforme definido em quaisquer dos parágrafos 1-11, em que o campo magnético é gerado usando um cilindro magnético de Halbach em torno dos canais microfluídicos.

[0065] Método conforme definido em quaisquer dos parágrafos 1-12, em que o campo magnético é gerado usando um aparelho de RMN compreendendo: um primeiro e segundo imã posicionado adjacente a outro ao longo de um eixo comum de modo que uma polaridade do primeiro imã seja oposta a uma polaridade do segundo imã, gerando assim um campo de monopolo entre o primeiro e o segundo imã; e um perímetro em torno do primeiro e do segundo imã ao longo do qual os canais microfluídicos são posicionais, o perímetro tendo um campo magnético substancialmente uniforme.

[0066] Método conforme definido no parágrafo 13, compreendendo ainda posicionar os canais microfluídicos em diferentes distâncias verticais e laterais a partir do campo de monopolo.

[0067] Método conforme definido em quaisquer dos parágrafos 1-14, em que a característica de fase é uma quantidade de um sólido, gás ou líquido presente no volume de amostra de fluido.

[0068] Método conforme definido em quaisquer dos parágrafos 1-15, compreendendo ainda alterar a temperatura ou pressão dos volumes de amostra de fluido.

[0069] Método conforme definido em quaisquer dos parágrafos 1-16, em que aplicar pressão e temperatura a cada volume de amostra de fluido ainda compreende: aplicar pressões e temperaturas substancialmente idênticas a dois ou mais volumes de amostra de fluido; ou aplicar diferentes pressões e temperaturas a dois ou mais volumes de amostra de fluido.

[0070] Método conforme definido em quaisquer dos parágrafos 1-17, compreendendo ainda pelo menos: implantar o dispositivo como parte de uma montagem de cabos elétricos; implantar o dispositivo como parte de uma montagem de perfilagem; implantar o dispositivo como parte de uma montagem de superfície; ou implantar o dispositivo como parte de uma montagem de perfuração.

[0071] Método conforme definido em quaisquer dos parágrafos 1-18, em que a análise de PVT é realizada enquanto o dispositivo está no fundo do poço.

[0072] Método conforme definido em quaisquer dos parágrafos 1-19, em que o campo magnético compreende: um campo magnético homogêneo ao longo de um, um subconjunto de, ou cada canal microfluídico; ou um campo magnético de gradiente aplicado ao longo de um, um subconjunto de, ou cada canal microfluídico.

[0073] Dispositivo microfluídico para realizar uma análise de pressão, volume e temperatura (PVT) de fluido de poço, o dispositivo compreendendo: uma porta de entrada para receber uma amostra de fluido de poço; uma pluralidade de canais microfluídicos em comunicação de fluidos com a porta de entrada para receber um volume da amostra de fluido de poço e aplicar uma pressão e temperatura a cada volume de amostra de fluido; um aparelho de ressonância magnética nuclear (RMN) posicionado adjacente aos canais microfluídicos para gerar um campo magnético ao longo dos canais microfluídicos, gerando assim primeiros sinais correspondentes às características de fase de cada volume de amostra de fluido dentro dos canais microfluídicos, as características de fase de cada volume de amostra de fluido sendo dependentes da pressão e temperatura aplicada ao volume de amostra de fluido; e conjunto de circuitos processador comunicavelmente acoplado ao aparelho de RMN para realizar uma análise de PVT baseada nos primeiros sinais.

[0074] Dispositivo conforme definido no parágrafo 21, compreendendo ainda um aparelho de análise composicional posicionado adjacente a pelo menos um dos canais microfluídicos para gerar um segundo sinal correspondente a uma característica composicional do volume de amostra de fluido presente dentro do canal microfluídico.

[0075] Dispositivo conforme definido no parágrafo 22, em que o conjunto de circuitos processador é ainda adaptado para realizar uma equação de análise de estado baseada nos primeiros e segundos sinais.

[0076] Dispositivo conforme definido nos parágrafos 22 ou 23, em que os segundos sinais gerados por cada canal microfluídico correspondem a uma característica composicional diferente do volume de amostra de fluido.

[0077] Dispositivo conforme definido em qualquer dos parágrafos 2224, em que o aparelho de análise composicional compreende pelo menos um aparelho cromatográfico, óptico ou de RMN.

[0078] Dispositivo conforme definido no parágrafo 25, em que o aparelho óptico compreende um Elemento Computacional Integrado.

[0079] Dispositivo conforme definido nos parágrafos 25 ou 26, em que o aparelho cromatográfico compreende um canal microfluídico dedicado.

[0080] Dispositivo conforme definido em qualquer dos parágrafos 2127, em que: o aparelho de RMN compreende um cilindro magnético de Halbach em torno dos canais microfluídicos; e cada canal microfluídico compreende uma bobina transmissora e receptora.

[0081] Dispositivo conforme definido em qualquer dos parágrafos 2127, em que o aparelho de RMN compreende: um primeiro e segundo imã posicionados adjacentes um ao outro ao longo de um eixo comum de modo que a polaridade do primeiro imã seja oposta à polaridade do segundo imã, gerando assim um campo de monopolo entre o primeiro e o segundo imã; e um perímetro em torno do primeiro e do segundo imã ao longo do qual os canais microfluídicos são posicionados, o perímetro tendo um campo magnético substancialmente uniforme.

[0082] Dispositivo conforme definido no parágrafo 29, em que os canais microfluídicos são posicionados em diferentes distâncias verticais e laterais a partir do primeiro e segundo imãs.

[0083] Dispositivo conforme definido em qualquer dos parágrafos 2130, em que a característica de fase é uma quantidade de um sólido, gás ou líquido presente no volume de amostra de fluido.

[0084] Dispositivo conforme definido em qualquer dos parágrafos 2131, compreendendo ainda um dispositivo elétrico térmico de refrigeração ou dispositivo elétrico térmico de aquecimento posicionado adjacente aos canais microfluídicos para alterar a temperatura dos volumes de amostra de fluido.

[0085] Dispositivo conforme definido em qualquer dos parágrafos 2132, em que a análise de PVT determina pelo menos comportamento de fase, propriedade de transporte ou propriedade de carga dos volumes de amostra de fluido.

[0086] Dispositivo conforme definido em qualquer dos parágrafos 2133, em que o dispositivo forma parte de uma montagem de perfuração, montagem de cabos elétricos, montagem de perfilagem ou montagem de superfície.

[0087] Dispositivo conforme definido em qualquer dos parágrafos 2134, em que o campo magnético compreende: um campo magnético homogêneo aplicado ao longo de um, um subconjunto de, ou cada canal microfluídico; ou um campo magnético de gradiente aplicado ao longo de um, um subconjunto de, ou cada canal microfluídico.

[0088] Método para realizar uma análise de pressão, volume e temperatura (PVT) usando um dispositivo microfluídico, o método compreendendo: receber um volume de uma amostra de fluido em uma pluralidade de canais microfluídicos; aplicar pressão e temperatura a cada volume de amostra de fluido; gerar, em paralelo, primeiros sinais correspondentes a características de fase de cada volume de amostra de fluido dentro dos canais microfluídicos, as características de fase de cada volume de amostra de fluido dependendo da pressão e temperatura aplicadas ao volume de amostra de fluido; e realizar uma análise de PVT baseada nos primeiros sinais.

[0089] Método conforme definido no parágrafo 36, em que os primeiros sinais são gerados usando um aparelho de ressonância magnética nuclear.

[0090] Método conforme definido nos parágrafos 36 ou 37, compreendendo ainda gerar um ou mais sinais correspondentes a uma característica composicional dos volumes de amostra de fluido presentes nos canais microfluídicos.

[0091] Método conforme definido no parágrafo 38, compreendendo ainda realizar uma equação de análise de estado baseada nos primeiros e segundos sinais.

[0092] Método conforme definido no parágrafo 39, compreendendo ainda realizar uma simulação de reservatório baseada na equação da análise de estado.

[0093] Embora várias modalidades e metodologias tenham sido mostradas e descritas, a invenção não se limita a tais modalidades e metodologias e será entendida para incluir todas as modificações e variações conforme ficaria evidente para aqueles versados na técnica. Portanto, deve ser entendido que a invenção é limitada às formas específicas divulgadas. Pelo contrário, a intenção é cobrir todas as modificações, equivalentes e alternativas abrangidas pelo escopo da invenção conforme definido pelas reivindicações em anexo.

Claims

1. Método para realizar uma análise de pressão, volume e temperatura (PVT) de fluido de poço usando um dispositivo microfluídico, caracterizado pelo fato de que compreende:receber uma amostra de fluido de poço em uma porta de entrada de um dispositivo microfluídico (100);comunicar (504) um volume da amostra de fluido de poço a uma pluralidade de canais microfluídicos;aplicar (506) pressão e temperatura a cada volume de amostra de fluido;aplicar (508) um campo magnético ao longo dos canais microfluídicos usando um aparelho de ressonância magnética nuclear (RMN);gerar (510) primeiros sinais correspondentes a características de fase de cada volume de amostra de fluido dentro dos canais microfluídicos usando o aparelho de RMN, as características de fase de cada volume de amostra de fluido dependendo da pressão ou temperatura aplicada ao volume de amostra de fluido; erealizar (512) uma análise de PVT baseada nos primeiros sinais usando o conjunto de circuitos processador.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que realizar a análise de PVT ainda compreende realizar uma análise estatística dos primeiros sinais.

3. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que gerar os primeiros sinais ainda compreende utilizar um perfil de RMN unidimensional para determinar os volumes de amostra de fluido.

4. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que:(1) gerar os primeiros sinais ainda compreende determinar uma difusão dos volumes de amostra de fluido, e/ouem que (ii) realizar a análise de PVT ainda compreende determinar pelo menos comportamento de fase, propriedade de transporte ou propriedade de carga dos volumes de amostra de fluido; e/ouem que (iii) em que o método ainda compreende utilizar um aparelho de análise composicional para gerar um segundo sinal correspondente a uma característica composicional do volume de amostra de fluido presente em pelo menos um dos canais microfluídicos, onde, opcionalmente, o método ainda compreende realizar uma equação de análise de estado baseada nos primeiros e segundos sinais usando o conjunto de circuitos processador, e utilizar a equação de análise de estado para realizar uma simulação de reservatório da amostra de fluido.

5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a4, caracterizado pelo fato de que os segundos sinais de cada canal microfluídico correspondem a uma característica composicional diferente do volume de amostra de fluido.

6. Método de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que na opção (iii) o aparelho de análise composicional compreende pelo menos um aparelho cromatográfico, óptico ou de RMN, em que, opcionalmente, o aparelho óptico compreende um Elemento Computacional Integrado.

7. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a6, caracterizado pelo fato de que o campo magnético é gerado usando um cilindro magnético de Halbach em torno dos canais microfluídicos, e/ou em que o campo magnético é gerado usando um aparelho de RMN compreendendo:um primeiro e segundo imãs posicionados adjacentes um ao outro ao longo de um eixo comum de modo que uma polaridade do primeiro imã seja oposta a uma polaridade do segundo imã, gerando assim um campo de monopolo entre o primeiro e o segundo imã; eum perímetro em torno do primeiro e do segundo imã ao longo do qual os canais microfluídicos são posicionados, o perímetro tendo um campo magnético uniforme; o método, opcionalmente, ainda compreende posicionar os canais microfluídicos em diferentes distâncias verticais e laterais a partir do campo de monopolo.

8. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que a característica de fase é uma quantidade de um sólido, gás ou líquido presente no volume de amostra de fluido, e/ou em que o método ainda compreende alterar a temperatura ou pressão dos volumes de amostra de fluido, e/ou em que aplicar pressão e temperatura a cada volume de amostra de fluido ainda compreende:aplicar pressões e temperaturas idênticas a dois ou mais volumes de amostra de fluido; ouaplicar diferentes pressões e temperaturas a dois ou mais volumes de amostra de fluido; e/ouem que o método ainda compreende pelo menos:implantar o dispositivo como parte de uma montagem de cabos elétricos;implantar o dispositivo como parte de uma montagem de perfilagem;implantar o dispositivo como parte de uma montagem de superfície; ouimplantar o dispositivo como parte de uma montagem de perfuração; e/ouem que a análise de PVT é realizada enquanto o dispositivo está no fundo do poço; e/ouem que o campo magnético compreende:um campo magnético homogêneo aplicado ao longo de um, um subconjunto de, ou cada canal microfluídico; ouum campo magnético de gradiente aplicado ao longo de um, um subconjunto de, ou cada canal microfluídico.

9. Dispositivo microfluídico (100) para realizar uma análise de pressão, volume e temperatura (PVT) de fluido de poço, caracterizado pelo fato de que compreende:uma porta de entrada (12) para receber uma amostra de fluido de poço (14);uma pluralidade de canais microfluídicos (16a-k) em comunicação de fluida com a porta de entrada (12) para receber um volume da amostra de fluido do poço e para aplicar uma pressão e temperatura a cada volume de amostra de fluido;um aparelho de ressonância magnética nuclear (RMN) (20) posicionado adjacente aos canais microfluídicos para gerar um campo magnético ao longo dos canais microfluídicos (16a-k), para gerar os primeiros sinais correspondentes às características de fase de cada volume de amostra de fluido nos canais microfluídicos, as características de fase de cada volume de amostra de fluido dependendo da pressão e temperatura aplicadas ao volume de amostra de fluido; econjunto de circuitos processador (24) comunicavelmente acoplado ao aparelho de RMN para realizar uma análise de PVT com base nos primeiros sinais.

10. Dispositivo (100) de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que ainda compreende um aparelho de análise composicional (22) posicionado adjacente a pelo menos um dos canais microfluídicos (16a-k) para gerar um segundo sinal correspondente a uma característica composicional do volume de amostra de fluido presente no canal microfluídico.

11. Dispositivo (100) de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o conjunto de circuitos processador (24) ainda é adaptado para realizar uma equação de análise de estado com base nos primeiros e segundos sinais; e/ouem que os segundos sinais gerados por cada canal microfluídico correspondem a uma característica composicional diferente do volume de amostra de fluido e/ou em que o aparelho de análise composicional compreende pelo menos um aparelho cromatográfico, óptico ou de RMN, em que o aparelho óptico compreende um Elemento Computacional Integrado ou o aparelho cromatográfico compreende um canal microfluídico dedicado.

12. Dispositivo (100) de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 11, caracterizado pelo fato de que:o aparelho de RMN (20) compreende um cilindro magnético de Halbach em torno dos canais microfluídicos; ecada canal microfluídico (16a-k) compreende uma bobina transmissora e receptora; e/ouem que a característica de fase é uma quantidade de um sólido, gás ou líquido presente no volume de amostra de fluido; e/ouem que o dispositivo ainda compreende um dispositivo de refrigeração elétrico térmico ou dispositivo de aquecimento elétrico térmico posicionado adjacente aos canais microfluídicos para alterar a temperatura dos volumes de amostra de fluido; e/ouem que a análise de PVT determina pelo menos um comportamento de fase, propriedade de transporte ou propriedade de carga dos volumes de amostra de fluido; e/ouem que o dispositivo forma parte de uma montagem de perfuração, montagem de cabos elétricos, montagem de perfilagem ou montagem de superfície; e/ouem que o campo magnético compreende:um campo magnético homogêneo aplicado ao longo de um, um subconjunto de, ou cada canal microfluídico; ouum campo magnético de gradiente aplicado ao longo de um, um subconjunto de, ou cada canal microfluídico.

13. Dispositivo (100) de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 all, caracterizado pelo fato de que o aparelho de RMN compreende:um primeiro e segundo imãs posicionados adjacentes um ao outro ao longo de um eixo comum de modo que uma polaridade do primeiro imã seja oposta a uma polaridade do segundo imã, gerando assim um campo de monopolo entre o primeiro e o segundo imã; eum perímetro em torno do primeiro e segundo imãs ao longo do qual os canais microfluídicos são posicionados, o perímetro tendo um campo magnético uniforme; em que, opcionalmente, os canais microfluídicos são posicionados em diferentes distâncias verticais e laterais a partir do primeiro e segundo imãs.

14. Método para realizar uma análise de pressão, volume e temperatura (PVT) usando um dispositivo microfluídico, caracterizado pelo fato de que compreende:receber um volume de uma amostra de fluido em uma pluralidade de canais microfluídicos;aplicar pressão e temperatura a cada volume de amostra de fluido;gerar, em paralelo, primeiros sinais correspondentes às características de fase de cada volume de amostra de fluido nos canais microfluídicos, as características de fase de cada volume de amostra de fluido dependendo da pressão ou temperatura aplicada ao volume de amostra de fluido; erealizar uma análise de PVT baseada nos primeiros sinais.

15. Método de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que os primeiros sinais são gerados usando um aparelho de ressonância magnética nuclear; e/ouem que o método ainda compreende gerar um ou mais segundos sinais correspondentes a uma característica composicional dos volumes de amostra de fluido presentes nos canais microfluídicos;o método ainda compreende realizar uma equação de análise de estado com base nos primeiros e segundos sinais, em que, opcionalmente, o método ainda compreende realizar uma simulação de reservatório com base na equação de análise de estado.