BR112016009907B1 - método e sistema de medição - Google Patents

método e sistema de medição Download PDF

Info

Publication number
BR112016009907B1
BR112016009907B1 BR112016009907-9A BR112016009907A BR112016009907B1 BR 112016009907 B1 BR112016009907 B1 BR 112016009907B1 BR 112016009907 A BR112016009907 A BR 112016009907A BR 112016009907 B1 BR112016009907 B1 BR 112016009907B1
Authority
BR
Brazil
Prior art keywords
fluid
sample
sample fluid
analyte
standard
Prior art date
Application number
BR112016009907-9A
Other languages
English (en)
Other versions
BR112016009907A2 (pt
Inventor
David L. Perkins
Christopher Michael Jones
Michael T. Pelletier
Original Assignee
Halliburton Energy Services, Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Halliburton Energy Services, Inc filed Critical Halliburton Energy Services, Inc
Publication of BR112016009907A2 publication Critical patent/BR112016009907A2/pt
Publication of BR112016009907B1 publication Critical patent/BR112016009907B1/pt

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/27—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands using photo-electric detection ; circuits for computing concentration
    • G01N21/274—Calibration, base line adjustment, drift correction
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/22—Devices for withdrawing samples in the gaseous state
    • G01N1/2247—Sampling from a flowing stream of gas
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/27—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands using photo-electric detection ; circuits for computing concentration
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/85—Investigating moving fluids or granular solids
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02—Column chromatography
    • G01N30/86—Signal analysis
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02—Column chromatography
    • G01N2030/022—Column chromatography characterised by the kind of separation mechanism
    • G01N2030/025—Gas chromatography
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02—Column chromatography
    • G01N30/04—Preparation or injection of sample to be analysed
    • G01N2030/042—Standards
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02—Column chromatography
    • G01N30/88—Integrated analysis systems specially adapted therefor, not covered by a single one of the groups G01N30/04 - G01N30/86
    • G01N2030/8809—Integrated analysis systems specially adapted therefor, not covered by a single one of the groups G01N30/04 - G01N30/86 analysis specially adapted for the sample
    • G01N2030/884—Integrated analysis systems specially adapted therefor, not covered by a single one of the groups G01N30/04 - G01N30/86 analysis specially adapted for the sample organic compounds
    • G01N2030/8854—Integrated analysis systems specially adapted therefor, not covered by a single one of the groups G01N30/04 - G01N30/86 analysis specially adapted for the sample organic compounds involving hydrocarbons
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/12—Circuits of general importance; Signal processing

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)

Abstract

MÉTODO E SISTEMA DE MEDIÇÃO. Um sistema de medição divulgado inclui um sistema de fluido que circula um fluido de amostra exibindo uma ou mais características desconhecidas e sendo configurado para receber um fluido padrão que exibe uma característica conhecida correspondente a pelo menos uma dentre uma ou mais características desconhecidas, uma célula de isolamento acoplada de forma fluida ao sistema de fluido, de tal modo que o fluido de amostra e uma mistura do fluido de amostra e o fluido padrão são capazes de entrar na célula de isolamento, um dispositivo de medição sensível ao analito tendo um ou mais sensores associados ao mesmo e sendo configurado para analisar o fluido de amostra e a mistura e os sinais de resposta gerados correspondentes a uma ou mais características desconhecidas do fluido de amostra e um processador de sinal configurado para receber e executar cálculos de adição padrão nos sinais de resposta, a fim de determinar uma concentração dentre a uma ou mais características desconhecidas.

Description

Fundamentos
[0001] A presente divulgação está relacionada à análise de fluido e, mais particularmente, ao uso de métodos de adição padrão para determinar propriedades de fluido.
[0002] Na indústria de petróleo e gás, pode ser importante determinar com precisão as características e composições químicas de fluidos circulando dentro e fora de formações subterrâneas contendo hidrocarboneto. Normalmente, a análise de fluidos relacionados à indústria de petróleo e gás é conduzida OFF-LINE usando análises de laboratório, tais como espectroscópica, cromatografia de gás e/ou métodos químicos por via úmida, que analisam uma amostra extraída do fluido. Análises retrospectivas OFF-LINE, entretanto, às vezes podem prover uma vista imprecisa de fluidos de fundo de poço uma vez que as características de uma amostra extraída do fluido frequentemente mudam durante o tempo de atraso entre a coleta e análise, reproduzindo, desse modo, as propriedades medidas da amostra não indicativa da composição química verdadeira ou característica.
[0003] Em alguns casos, o analito de interesse no fluido de amostra não pode estar em uma concentração alta o suficiente para ser medida com precisão com sistemas de medição típicos. Em tais casos, por exemplo, o analito de interesse no fluido de amostra pode estar abaixo dos limites de detecção de vários dispositivos de medição associados com o sistema de medição. Por conseguinte, pode provar- se vantajoso empregar um método que melhora os limites de detecção de analitos de baixa concentração.
Breve descrição dos desenhos
[0004] As seguintes figuras são incluídas para ilustrar certos aspectos da presente divulgação e não devem ser vistas como modalidades exclusivas. O assunto divulgado é capaz de modificações, alterações, combinações consideráveis e equivalentes em forma e função, sem se afastar do escopo desta divulgação.
[0005] A FIG. 1 é um sistema de medição que pode empregar os princípios da presente divulgação, de acordo com uma ou mais modalidades.
[0006] A FIG. 2 representa um gráfico da resposta de sinal versus o volume de fluido padrão adicionado, em conformidade com um exemplo de uma modalidade da presente divulgação.
[0007] A FIG. 3 representa um gráfico da resposta de sinal versus a concentração de fluido padrão adicionado, em conformidade com um exemplo de uma modalidade da presente divulgação.
Descrição detalhada
[0008] A presente divulgação está relacionada à análise de fluido e, mais particularmente, ao uso de métodos de adição padrão para determinar propriedades de fluido.
[0009] As modalidades descritas neste documento descrevem o uso de métodos de adição padrão a fim de determinar as propriedades de fluido de um fluido de amostra em um sistema de medição. Os métodos de adição padrão aumentam os limites de detecção para analitos de baixa concentração ou espécies encontradas dentro do fluido de amostra. Como resultado, as modalidades divulgadas melhoram os resultados de sensores que usam sistemas de medição simulada como uma base para um projeto de experimentos para calibrações. Usar métodos de adição padrão também pode minimizar erros produzidos a partir de evaporação de gás dos fluidos de amostra. Os versados na técnica reconhecerão facilmente que os erros de efeito de evaporação são frequentemente uma das maiores fontes de erros na determinação de composições de fluidos do reservatório. Por conseguinte, as modalidades divulgadas podem se provar vantajosas ao prover controle e precisão aumentados em sistemas de medição simulada, o que pode então influenciar resultados de campo e laboratório que são vitais na amostragem de reservatório. Além disso, as modalidades divulgadas podem se provar vantajosas ao prover um meio para empreender medições analíticas em um local de poço mais rapidamente do que os métodos atuais.
[0010] Referindo-se à FIG. 1, é ilustrado um sistema de medição 100 que pode empregar os princípios da presente divulgação, de acordo com uma ou mais modalidades. O sistema de medição 100 pode ser configurado para circular um ou mais fluidos de amostra em um sistema de fluido 101 ao longo de condições variantes de temperatura, pressão, densidade, concentração química (ou seja, razão de gás para óleo (GOR)), etc., de tal modo que a detecção de uma ou mais características de cada fluido de amostra pode ser feito em tais condições. Como usado neste documento, o termo "sistema de medição" refere-se a qualquer aparelho ou instrumento de sistema fechado capaz de circular um ou mais fluidos, variando as condições (por exemplo, temperatura, pressão, densidade, concentração química, etc.) de tais fluidos e características ou propriedades de medição de tais fluidos nas condições variadas, enquanto em condições controladas ou não controladas. Em algumas modalidades, o sistema de medição 100 pode ser um instrumento óptico de pressão-volume-temperatura (PVT), em geral, conhecido por aqueles versados na técnica. Em outras modalidades, entretanto, o sistema de medição 100 pode englobar uma cubeta, ou similares.
[0011] Os fluidos de amostra circulados no sistema de fluido 101 podem incluir fluidos que estão sendo testados para determinar propriedades ou características de fluido associadas ao mesmo. Em algumas modalidades, um ou mais dos fluidos de amostra podem ser um líquido. Em outras modalidades, entretanto, um ou mais dos fluidos de amostra podem ser um gás ou uma mistura de um gás e um líquido, sem se afastar do escopo da divulgação. Em algumas modalidades, os fluidos de amostra podem ser amostras extraídas de fluidos de reservatório de fundo de poço, tais como fluidos comumente encontrados na exploração e produção de hidrocarbonetos na indústria de petróleo e gás. Por exemplo, os fluidos de amostra podem incluir fluidos que contêm absorções espectroscópicas representativas de componentes comumente encontrados em fluidos de fundo de poço. Em outras modalidades, os fluidos de amostra podem ser qualquer fluido que pode ser benéfico ou desejado para determinar uma ou mais propriedades ou características de fluido associadas ao mesmo. Por exemplo, o sistema de medição 100 pode ser útil na determinação de propriedades ou características de fluido para fluidos em campos ou indústrias, incluindo, mas não limitado a, a indústria alimentícia e de medicamentos, aplicações industriais e indústrias de mineração.
[0012] Como usado neste documento, o termo "característica" refere-se a uma propriedade química, mecânica ou física do fluido de amostra e pode incluir um valor quantitativo ou qualitativo de um ou mais constituintes ou compostos químicos presentes nele ou qualquer propriedade física associada ao mesmo. Tais constituintes e compostos químicos podem ser referidos neste documento como "analitos." Características ilustrativas de um fluido de amostra que podem ser medidas com o sistema de medição 100 descrito neste documento podem incluir, por exemplo, composição química (por exemplo, identificação e concentração no total ou de componentes individuais), presença de fase (por exemplo, gás, óleo, água, etc.), qualidade de fluido (por exemplo, % de gás em um gás ou um líquido, ou % de líquido em uma mistura de líquido-sólido), teor de impurezas, pH, alcalinidade, viscosidade, densidade, força iônica, sólidos dissolvidos totais, teor de sal (por exemplo, salinidade), opacidade, teor de bactérias, dureza total, combinações destes, estado da matéria (sólido, líquido, gasoso, emulsão, misturas, etc.) e similares.
[0013] Como mencionado acima, o sistema de medição 100 pode ser configurado para variar as condições de operação (ou seja, temperatura, pressão, densidade e GOR) de fluidos de amostra conforme circulam nele. Para conseguir isto, como ilustrado, o sistema de fluido 101 pode incluir um sistema de carregamento de líquido 104, um sistema de carregamento de gás 106, um sistema de controle de temperatura 108 e um sistema de controle de pressão 110. Em algumas modalidades, os fluidos de amostra podem ser fluidos "mortos", tais como amostras de laboratório, a partir dos quais a maior parte dos voláteis e gases escapou ou "evaporaram" do fluido. Os sistemas de carregamento de líquido e de gás 104, 106 podem ser configurados para mudar os fluidos de amostra conforme circulam, a fim de simular fluidos "vivos", ou fluidos que serão normalmente encontrados em um ambiente de fundo de poço. Por exemplo, em algumas modalidades, o sistema de carregamento de líquido 104 pode injetar outro fluido (quer vivo ou morto) nos fluidos da amostra circulando, a fim de introduzir perturbações de fluido configuradas para fornecer o fluido de amostra com compostos ou analitos típicos ou esperados. Em uma modalidade, por exemplo, um fluido de amostra pode ser carregado ou, de outra forma, diluído com tolueno conforme injetado pelo sistema de carregamento de líquido 104.
[0014] De forma similar, o sistema de carregamento de gás 106 pode ser configurado para injetar um gás conhecido nos fluidos de amostra circulando para variar ou, de outra forma, regular a GOR de cada fluido de amostra em diferentes graus. Não muito diferente do sistema de carregamento de líquido 104, isto pode ser feito para perturbar o fluido de amostra, mas isto também pode ser feito para reinjetar voláteis de volta no fluido de amostra "morto" e, desse modo, mais precisamente simular um tipo específico de fluido de fundo de poço. Gases exemplares que podem ser injetados nos fluidos de amostra por meio do sistema de carregamento de gás 106 incluem, mas não estão limitados a, N2, CO2, H2S, metano, propano, etano, butano, combinações destes e similares. Cada um destes compostos são os gases de baixa ebulição que normalmente escapam ou "evaporam" de fluidos de fundo de poço durante o processo de amostragem. Como pode ser apreciado, a quantia de gás injetado no fluido de amostra por meio do sistema de carregamento de gás 106 pode variar dependendo do que a GOR deva ser simulada no sistema de medição 100, a fim de atender uma condição particular ou ponto de ajuste de GOR.
[0015] O sistema de controle de temperatura 108 pode ser configurado para variar a temperatura do fluido de amostra, a fim de simular vários pontos de temperatura normalmente encontrados no fundo de poço. Para conseguir isto, o sistema de controle de temperatura 108 pode incluir ou, de outra forma, englobar um ou mais dentre um forno, um permutador de calor, um elemento de aquecimento ou qualquer dispositivo configurado para regular a temperatura de um fluido. De forma similar, o sistema de controle de pressão 110 pode ser configurado para variar a pressão do fluido de amostra, a fim de simular diversos pontos de pressão comumente encontrados no fundo de poço. Para conseguir isto, o sistema de controle de pressão 110 pode incluir ou, de outra forma, englobar um ou mais compressores, bombas e/ou válvulas que servem para regular a pressão do fluido de amostra.
[0016] O sistema de medição pode incluir, adicionalmente, uma célula de isolamento 102 acoplada de forma fluida a cada um dentre os sistemas 104, 106, 108 e 110, de tal modo que cada fluido de amostra seja capaz de fluir através ou, de outra forma, ser capturado dentro da célula de isolamento 102. Em algumas modalidades, os fluidos de amostra podem ser capazes de circular através da célula de isolamento 102 e de volta para cada um dentre os sistemas 104, 106, 108 e 110 em um circuito de ciclo fechado contínuo. Em outras modalidades, um pequeno volume ou porção do fluido de amostra pode ser extraída e introduzida na célula de isolamento 102 para análise. Como será apreciado, diversas válvulas, conduítes e outros dispositivos de acoplamento de fluido conhecidos não são especificamente mostrados na FIG. 1, mas são, no entanto, incluídos no sistema de fluido 101, a fim de facilitar o circuito de ciclo fechado.
[0017] O sistema de fluido 101 e, mais particularmente, a célula de isolamento 102, podem ser acoplados de forma operável a um dispositivo de medição sensível ao analito 112 configurado para fazer medições da amostra de fluido. O dispositivo de medição sensível ao analito 112 pode incluir ou, de outra forma, abranger qualquer dispositivo ou aparelho conhecido usado para analisar um fluido de amostra e determinar uma ou mais propriedades de fluido, analitos ou características associadas ao mesmo. Como ilustrado, o dispositivo de medição sensível ao analito 112 pode incluir um ou mais detectores 114 associados ao mesmo e configurados para monitorar o fluido de amostra. Em algumas modalidades, por exemplo, o dispositivo de medição sensível ao analito 112 pode ser um cromatógrafo de gás ou de líquido ou similar. Em outras modalidades, o dispositivo de medição sensível ao analito 112 pode ser um espectrômetro (por exemplo, um espectrômetro de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) ou um monocromador de grade), um densitômetro, um viscosímetro, um espectrômetro de ressonância nuclear, uma célula eletroquímica (por exemplo, voltametria de varredura, coulometria e métodos potenciométricos) e qualquer combinação destes, incluindo combinações de métodos analíticos e detectores.
[0018] Ainda em outras modalidades, o dispositivo de medição sensível ao analito 112 pode ser um dispositivo de computação óptica ou "dispositivo óptico analítico". Tais dispositivos de computação ópticos frequentemente irão empregar um elemento de processamento óptico que interage opticamente com o fluido de amostra para determinar valores quantitativos e/ou qualitativos de uma ou mais propriedades físicas ou químicas destes. O elemento óptico pode ser, por exemplo, um elemento computacional integrado (ICE), também conhecido como um elemento óptico multivariado (MOE). Um tipo de ICE é essencialmente um filtro de interferência óptica que pode ser projetado para operar ao longo de um continuum de comprimentos de onda no espectro eletromagnético dos intervalos UV ao infravermelho médio (MIR), ou qualquer subconjunto da região. Radiação eletromagnética que opticamente interage com o fluido de amostra é alterada e filtrada pelo ICE de modo a ser lida por um detector 114, de tal modo que uma saída do detector 114 pode ser correlacionada à propriedade física ou química da amostra de fluido sendo analisada.
[0019] Como usado neste documento, o termo "acoplado de forma operável" pode referir-se a uma comunicação física ou óptica entre a célula de isolamento 102 e o dispositivo de medição sensível ao analito 112. Em algumas modalidades, por exemplo, tal como no caso de um cromatógrafo de gás, a célula de isolamento 102 pode estar em comunicação fluida com o dispositivo de medição sensível ao analito 112, de tal modo que uma porção do fluido de amostra pode ser extraído e analisado pelo dispositivo de medição sensível ao analito 112. Em outras modalidades, tal como no caso de um espectrógrafo ou um dispositivo de computação óptica, a célula de isolamento 102 pode estar em comunicação óptica com o dispositivo de medição sensível ao analito 112, de tal modo que o dispositivo de medição sensível ao analito 112 pode opticamente interagir com o fluido de amostra. Como usado neste documento, o termo "opticamente interagir" refere-se à reflexão, transmissão, dispersão, difração ou absorção de radiação eletromagnética, quer sobre, através ou a partir do fluido de amostra.
[0020] Em modalidades onde o dispositivo de medição sensível ao analito 112 é um espectrógrafo ou dispositivo de computação óptica, a célula de isolamento 102 pode definir ou, de outra forma, prover um percurso de fluido interno acoplado de forma fluida a cada sistema 104, 106, 108 e 110 e se estendendo entre duas janelas transparentes feitas de, por exemplo, vidro, plástico, semicondutores, materiais cristalinos, materiais policristalinos, pós pressionados a quente ou a frio, combinações destes ou similares. Durante a circulação, o fluido de amostra passa através do percurso e uma fonte de luz 116 pode ser configurada para emitir radiação electromagnética 118 que passa através das janelas transparentes da célula de isolamento 102 e o fluido de amostra fluindo através do mesmo. A fonte de luz 116 pode ser, por exemplo, uma lâmpada, um diodo emissor de luz (LED), um laser, um corpo negro, um cristal fotônico, uma fonte de raios x, uma chama, combinações destes ou similares. Conforme a radiação electromagnética 118 passa através da célula de isolamento 102 opticamente interage com o fluido de amostra e gera luz interagida com amostra 120. A luz interagida com amostra 120 pode incluir dados espectrais para o fluido de amostra particular circulando através do sistema de fluido 101 nas condições dadas. A luz interagida com amostra 120 pode ser direcionada em direção ao dispositivo de medição sensível ao analito 112 para ser analisado.
[0021] Em modalidades onde o dispositivo de medição sensível ao analito 112 é um cromatógrafo de gás, uma porção do fluido de amostra pode, em vez disso, ser transportado para ou, de outra forma, acessado pelo cromatógrafo de gás através por meio de um conduíte ou canal 122. O canal 122 pode ser configurado para comunicar de forma fluida a célula de isolamento 102 com o cromatógrafo de gás de modo que as características do fluido de amostra podem ser detectadas ou, de outra forma, medidos no dispositivo de medição sensível ao analito 112.
[0022] O um ou mais detectores 114 associados com o dispositivo de medição sensível ao analito 112 pode ser qualquer sensor capaz de gerar um sinal de resposta 124 correspondendo a uma característica do fluido de amostra. Em algumas modalidades, por exemplo, o detector 114 pode ser qualquer dispositivo capaz de detectar radiação eletromagnética e pode ser, em geral, ser caracterizado como um transdutor óptico. O(s) detector(es) 114 pode(m) incluir, mas não está/estão limitado(s) a, um detector térmico (por exemplo, um detector de termopilha ou fotoacústico), um detector semicondutor, um detector piezoelétrico, um detector de dispositivo de carregamento acoplado (CCD), um detector de vídeo ou de matriz, um detector de divisão, um detector de fótons (tal um tubo fotomultiplicador), fotodiodos, combinações destes ou similares, ou outros detector conhecido por aqueles versados na técnica.
[0023] Em algumas modalidades, por exemplo, o detector 114 pode ser qualquer dispositivo capaz de medir os gases do cromatógrafo de gás. O(s) detector(es) 114 pode(m) ser, mas não está/estão limitados a, um detector de condutividade térmico (TCD) ou um detector de ionização de chama (FID), um detector de combustão catalítica (CCD), um detector de ionização de descarga (DID) ou similares, ou outro detector conhecido por aqueles versados na técnica.
[0024] O sinal de resposta 124 produzido pelo dispositivo de medição sensível ao analito 112 (por exemplo, o(s) detector(es) 114) pode ser uma tensão, uma corrente, um pulso de pressão ou outra forma de onda, e podem ser transportados para e, de outra forma, recebidos por um processador de sinal 126 que é acoplado de forma comunicável ao dispositivo de medição sensível ao analito 112 ou o(s) detector(es) 114. O processador de sinal 126 pode ser um computador incluindo um meio legível por máquina não transitório. Em tempo real ou perto do tempo real, o processador de sinal 126 pode ser configurado para determinar ou, de outra forma, calcular a concentração ou magnitude da característica de interesse no fluido de amostra.
[0025] Em algumas modalidades, entretanto, a concentração da característica ou analito de interesse na amostra de fluido pode ser pequena demais para ser detectada de forma precisa pelo sensor 114. Em tais casos, um fluido padrão pode ser introduzido no sistema de fluido 101 a um volume conhecido e exibindo uma característica de interesse conhecida. O fluido padrão pode ser um gás ou um líquido e pode ser introduzido por meio do sistema de carregamento de líquido 104 e/ou do sistema de carregamento de gás 106. Em algumas modalidades, o fluido padrão pode ser um gás puro ou um fluido puro, tal como metano, etano, hexano, etc., e pode ter uma concentração conhecida de uma característica ou analito de interesse.
[0026] O fluido padrão pode se misturar com o fluido de amostra na célula de isolamento 102 de tal modo que quaisquer medições tomadas do fluido de amostra com o dispositivo de medição sensível ao analito 112 pode refletir a adição do fluido padrão. O processador de sinal 126 pode, então, ser configurado para empreender uma ou mais operações matemáticas sobre os sinais de resposta 124 gerados pelo dispositivo de medição sensível ao analito 112. Por exemplo, o processador de sinal 126 pode ser configurado para executar cálculos de adição padrão nos sinais de resposta 124, a fim de melhorar os limites de detecção para o sensor 114, de tal modo que a concentração da característica ou analito de interesse no fluido de amostra pode ser, em geral, determinado. Os métodos de adição padrão e cálculos empregados pelo processador de sinal 126 e contemplados neste documento são, em geral, divulgados nos exemplos providos abaixo.
[0027] Se o dispositivo de medição sensível ao analito 112 for um espectrômetro óptico, então, o processador de sinal 126 pode ser configurado para gerar um espectro de base de intensidade do sinal versus seu comprimento de onda. Em outras palavras, o espectrômetro pode ser configurado para monitorar múltiplos comprimentos de onda ou pode ser sintonizado a um único comprimento de onda óptica para um analito ou característica específica. Em pelo menos uma modalidade, os comprimentos de onda monitorados pelo espectrômetro pode resultar em uma mudança no sinal de resposta 124 conforme o fluido padrão é adicionado ao sistema de fluido 101. Isto, por sua vez, pode resultar em uma mudança de absorção da mistura como uma função de comprimento de onda ou de uma mudança na dispersão da luz dentro do comprimento do percurso observado.
[0028] Em modalidades onde o dispositivo de medição sensível ao analito 112 é um dispositivo de computação óptica, um ou mais componentes de ICE podem ser usados para monitorar um ou muitos dentre os analitos ou as características presentes no fluido de amostra. Em tais modalidades, o um ou mais componentes de ICE podem ser projetados ou, de outra forma, fabricados para serem sensíveis aos analitos ou às características de interesse que podem estar presentes na amostra de fluido. Conforme o fluido padrão é adicionado ao sistema de fluido 101, os sinais de resposta 124 irá refletir um aumento nos analitos ou nas características de interesse.
[0029] Em modalidades onde o dispositivo de medição sensível ao analito 112 é um cromatógrafo de gás, o fluido padrão (ou seja, "padrão GC") introduzido no sistema de fluido 101 resultaria em um aumento na área de pico para o analito específico ou característica de interesse. Além disso, uma mistura de padrões GC pode ser adicionada ao fluido de amostra para afetar múltiplas áreas de pico. A(s) diferença (s) entre a área de pico para a mistura resultante (ou seja, o fluido de amostra mais o(s) GC(s) padrão) e a área de pico para o GC padrão (executado anteriormente) pode prover o usuário com a concentração do analito dentro do fluido de amostra não tratado ou original.
[0030] Como será apreciado, se o fluido padrão for o mesmo que um dos analitos ou características de interesse contido no fluido de amostra, o sinal de resposta 124 gerado pelo dispositivo de medição sensível ao analito 112 produzirá uma sensibilidade de calibração positiva, ou o declive uma representação gráfica do sinal versus concentração, para esse analito. Entretanto, se o fluido padrão não for o mesmo que um dos analitos ou características de interesse contido no fluido de amostra, a sensibilidade de calibração seria negativa e, desse modo, refletiria uma diluição do analito ou da característica de interesse no fluido de amostra. Por conseguinte, os métodos divulgados podem se provar vantajosos na otimização do padrão de injeção para analitos específicos em partes por bilhão compostos de fluidos de amostra desconhecidos.
[0031] Os métodos divulgados também podem se provar vantajosos na determinação ou, de outra forma, análise dos efeitos de matriz presentes no sistema de medição 100 para injeções de multi composto (ou seja, adição padrão generalizada). Como usado nesta divulgação, "matriz" refere-se aos componentes ou analitos de fluidos que não sejam o analito químico de interesse em um fluido de amostra. Por exemplo, ao investigar asfaltenos em fluidos de reservatório, entende-se que a natureza do tipo de fluido de reservatório pode impactar a medição. A matriz pode ter um efeito considerável sobre a forma que uma análise é conduzida e a qualidade dos resultados obtidos.
[0032] Para facilitar um melhor entendimento da presente divulgação, os seguintes exemplos de modalidades representativas são dados. De forma alguma, os seguintes exemplos devem ser lidos por limitar, ou definir, o escopo da divulgação.
[0033] Neste primeiro exemplo, os métodos descritos podem ser usados para melhorar os limites de detecção para analitos de baixa concentração ou características de interesse em um fluido de amostra. Por exemplo, pode ser desejável saber a concentração (cx) de uma característica de interesse presente dentro de um fluido, tal como um fluido extraído a partir de uma formação subterrânea. Para determinar esta concentração desconhecida (cx), um volume total conhecido (Vt) do fluido pode ser injetado no sistema de fluido 101 como uma amostra de fluido, tal como, em geral, descrito acima. Se desejado, o sistema de fluido 101 pode operar para variar as condições de operação do fluido de amostra, a fim de simular uma condição de operação predeterminada para o fluido de amostra.
[0034] Com o volume total conhecido (Vt) circulando no sistema de fluido 101, uma primeira medição do fluido de amostra pode ser feita e registrada usando o dispositivo de medição sensível ao analito 112. Um volume conhecido (Vs) de um fluido padrão pode então ser injetado no sistema de fluido 101 e misturado com o fluido de amostra. O fluido padrão pode ter ou, de outra forma, exibir uma concentração conhecida (cs) do analito ou característica de interesse. Neste ponto, uma segunda medição do fluido de amostra, incluindo a adição do fluido padrão, pode ser feita e registrada usando o dispositivo de medição sensível ao analito 112. O sinal de resposta 124 (S) detectado pelo sensor 114 pode ser descrito da
Figure img0001
seguinte forma: S = (kVsCs)/Vt + (kVxCx)/Vt Equação (1) onde k é uma constante de proporcionalidade e Vx representa o volume conhecido do analito em uma amostra. O fluido padrão pode então ser injetado ou, de outra forma, adicionado ao sistema de fluido 101 em um ou mais pontos sequenciais adicionais no tempo para desenvolver uma calibração para o sistema de medição 100. Cada adição do fluido padrão é feita a um volume conhecido (Vs). A FIG. 2 representa um gráfico 200 do sinal (S) versus os volumes conhecidos (Vs) de diversas adições de fluido padrão sequenciais, desse modo, reproduzindo uma curva de calibração 202. Como ilustrado, quatro adições 204 de 0,5 (unidades arbitrárias) foram adicionadas ao sistema de fluido 101 e o sinal (S) aumenta de forma correspondente com cada adição. Será apreciado que mais ou menos do que quatro adições do fluido padrão podem ser feitas, sem se afastar do escopo da divulgação.
[0035] O declive (m) e a intercepção (b) da curva de calibragem 202 pode então ser calculada usando as seguintes equações:
Figure img0002
[0036] A interCepção (b) é o sinal (S) que seria registrado no sensor 114 se nenhum fluido padrão fosse adiCionado ao sistema de fluido 101. Tanto (m) quanto (b) podem ser determinados usando um ajuste de quadrados mínimos aos dados registrados pelo sensor 114. A ConCentração desConheCida (Cx) pode então ser CalCulada ao tomar a razão de (b) e (m) em Conjunto Com quantidades ConheCidas Cs, Vx e Vs:
Figure img0003
[0037] Alternativamente, a representação gráfiCa de sinal (S) versus volume ConheCido (Vs) pode ser extrapolada para a interseCção de eixo x Vs(0). Em outras palavras, a intersecção x representa o volume de fluido padrão quando o sinal (S) no sensor 114 for igual a zero. Portanto, a Equação (1) acima pode ser definida igual a zero a fim de resolver Cx da seguinte forma:
Figure img0004
[0038] Agora que a concentração desconhecida (cx) da característica de interesse originalmente presente dentro do fluido de amostra é conhecida, uma nova representação gráfica de S versus a concentração de fluido compósito (cm) pode ser gerada em cada adição da concentração conhecida (cs) usando a seguinte:
Figure img0005
[0039] Isto é mostrado na no gráfico 300 da FIG. 3 e a curva de calibração associada 302, onde o declive de S versus cm é k (igual a 4,1 na FIG. 3) da Equação (1) acima, e a intersecção é igual a zero. Neste ponto, o sistema de medição 100 foi calibrado e quaisquer concentrações desconhecidas futuras (cx) do fluido de amostra podem ser calculadas usando a seguinte:
Figure img0006
[0040] Como será apreciado, o processador de sinal 126 pode ser programado e, de outra forma, configurado para executar as operações matemáticas de adição padrão de Equações (1) - (8), de tal modo que as concentrações desconhecidas futuras (cx) de fluidos de amostra podem ser determinadas.
[0041] Em um segundo exemplo, os métodos descritos podem ser usados para reduzir erros comuns de efeito de evaporação para fluido extraído a partir de formações subterrâneas. Para extrair fluidos a partir de uma formação subterrânea, um ou mais recipientes de amostra podem ser transportados no fundo de poço para visar localizações e aberta para permitir o influxo de uma amostra do fluido de reservatório circundante presente nessa localização dentro do poço de exploração. Estes fluidos de reservatório de amostra frequentemente se submetem a uma mudança na temperatura e pressão nos recipientes de amostra conforme são coletados, transportados para a superfície e posteriormente analisados. Estas mudanças na temperatura e pressão podem fazer as propriedades de fluido para mudar a partir de suas condições IN SITU iniciais. Por exemplo, mudanças de temperatura podem causar a precipitação de sólidos da solução e mudanças de pressão podem fazer um gás ou gases saírem da solução. É difícil determinar quanto gás permanece na fase líquida ou, de outra forma, quanto gás evapora. Estes tipos de mudanças podem resultar em medições imprecisas dos fluidos extraídos devido a uma amostragem imprecisa das concentrações de líquido.
[0042] De acordo com os presentes métodos, e com referência contínua às Equações (1) - (8) acima, pode ser possível para carregar o sistema de medição 100 contendo o fluido de amostra com um fluido padrão conhecido, evaporar a mistura do fluido de amostra e o fluido padrão e, então, aplicar métodos de adição padrão para determinar a quantia de gases inicialmente evaporados a partir do fluido de amostra. Um volume conhecido (Vx) do fluido pode ser injetado no sistema de fluido 101 como um fluido de amostra, tal como, em geral, descrito acima. Se o fluido de amostra é um fluido "morto", um ou mais fluidos de referência ou padrão podem ser injetados no fluido de amostra, a fim de simular componentes no fluido que teriam estado presentes no ambiente de fundo do poço. Além disso, usando os sistemas de controle de temperatura e de pressão 108, 110, o fluido de amostra pode então ser levado e mantido a uma temperatura e pressão desejadas. A temperatura e a pressão desejadas podem ser configuradas para simular as condições de fundo de poço para o fluido de amostra.
[0043] Com o volume total conhecido (Vt) circulando no sistema de fluido 101, em temperaturas e pressões conhecidas, uma primeira medição do fluido de amostra pode ser feita e registrada usando o dispositivo de medição sensível ao analito 112. Um pequeno volume do fluido de amostra pode, então, ser removido do sistema de fluido 101 e evaporado (por exemplo, uma evaporação parcial do fluido de amostra) sob condições controladas. Os gases que evaporam do pequeno volume do fluido de amostra podem, então, ser capturados e também medidos usando o dispositivo de medição sensível ao analito 112. A medição dos gases evaporados pode ser uma medição de fase única do pequeno volume de fluido de amostra extraído e pode indicar as concentrações (cs) de analitos (por exemplo, metano, etano, butano, etc.) presentes nos gases evaporados, e, deste modo, o que estava presente no fluido de amostra antes da extração.
[0044] Um volume conhecido (Vs) de um fluido padrão pode então ser injetado no sistema de fluido 101 e misturado com o fluido de amostra. Em algumas modalidades, o volume conhecido (Vs) pode ser o mesmo volume que o pequeno volume do fluido de amostra removido do sistema de fluido 101 e subsequentemente evaporado. Em outras modalidades, entretanto, o volume conhecido (Vs) pode ser diferente, sem se afastar do escopo da divulgação. O fluido padrão pode ser um fluido puro injetado no sistema de fluido 101, a fim de alterar a concentração de um analito ou característica de interesse para o fluido de amostra. Em algumas modalidades, o fluido padrão pode ser um fluido padrão de cromatógrafo de gás (um "GC padrão"), que contém 36 componentes de hidrocarboneto diferentes, variando de C1 a C18. Por conseguinte, o fluido padrão pode exibir uma concentração conhecida (cs) do analito ou característica de interesse para o fluido de amostra.
[0045] Neste ponto, uma segunda medição do fluido de amostra, incluindo a adição do fluido padrão, pode ser feita e registrada usando o dispositivo de medição sensível ao analito 112. O sinal de resposta 124 (S) detectado pelo sensor 114 pode ser determinado de acordo com a Equação (1) acima. Outro pequeno volume do fluido de amostra pode, então, ser removido do sistema de fluido 101 e evaporado (por exemplo, uma evaporação parcial de uma porção do fluido de amostra e do fluido padrão adicional). Os gases que evaporam da mistura de pequeno volume podem, então, ser capturados e também medidos usando o dispositivo de medição sensível ao analito 112. A medição destes gases evaporados pode indicar, novamente, as concentrações (cs) de analitos (por exemplo, metano, etano, butano, etc.), presentes nos gases evaporados, e, deste modo, o que estava presente no fluido de amostra antes da extração.
[0046] O fluido padrão pode então ser injetado ou, de outra forma, adicionado ao sistema de fluido 101 em um ou mais pontos sequenciais adicionais no tempo para desenvolver uma calibração para o sistema de medição 100. Cada adição do fluido padrão é feita em volumes conhecidos (Vs), de tal modo que o declive (m) e a intersecção (b) de uma curva de calibração resultante (por exemplo, curva de calibração 200 da FIG 2) pode ser determinada e a concentração desconhecida (cx) da característica de interesse originalmente presente dentro do fluido de amostra pode, então, ser calculada usando uma das Equações (5) e (6) acima. Neste ponto, o sistema de medição 100 foi calibrado e quaisquer concentrações desconhecidas futuras (cx) de um fluido de amostra pode ser calculado usando a Equação (8). Novamente, como indicado acima, o processador de sinal 126 pode ser programado e, de outra forma, configurado para executar as operações matemáticas de adição padrão de Equações (1) - (8).
[0047] Por conseguinte, quando um usuário introduz uma amostra de um fluido tendo uma concentração desconhecida (cx) do analito de interesse no sistema de medição 100, as curvas de calibração 200, 300 das FIGS. 2 e 3, respectivamente, geradas pelos métodos de adição padrão descritos neste documento, podem ser usadas para determinar com precisão a concentração. Com referência à FIG. 3, onde o sinal resultante (S) de fluido de amostra cai na curva de calibração 300, uma linha vertical pode ser desenhada em relação ao eixo x para prover o usuário com a concentração particular do analito de interesse.
[0048] Além disso, uma vez que a concentração do analito de interesse for determinada, o volume de gás adicionado ao sistema de fluido 101 também pode ser determinado. Por exemplo, o gráfico 300 de sinal versus concentração da FIG. 3 e a Equação (7) podem ser usados para determinar o volume de um gás de referência adicionado (Vs), se a concentração do gás de referência adicionado for conhecida com precisão. Se o fluido circulando no sistema de fluido 101 tiver um volume (Vx) e concentração (cx) conhecidos, e um fluido de referência (cs) for adicionado ao sistema de fluido 101, o sinal (S) da mistura resultante irá mudar proporcionalmente à quantia de fluido de referência adicionado (Vs). Usando o sinal (S) da mistura na FIG. 3, a concentração de fluido compósito (cm) pode ser determinada. Além disso, se a mudança no volume do sistema de fluido 101, após a adição do fluido de referência (Vs) ser medida, o volume total conhecido (Vt) também pode, então, ser determinado. A Equação (7) pode, então, ser resolvida para determinar o volume de um gás de referência adicionado (Vs).
[0049] Em uma ou mais modalidades, um fluido padrão substituto pode ser usado como o fluido padrão injetado no sistema de fluido 101. Fluidos padrão substitutos podem exibir características similares ou respostas ópticas como fluidos padrão, e podem estar próximos o suficiente em suas características e/ou respostas ópticas que podem ser usadas no lugar de um fluido padrão. Por exemplo, heptano pode ser injetado no sistema de fluido 101 como um fluido padrão substituto para um fluido padrão correspondente a saturados ou como fluidos. Como será apreciado, isto pode se provar vantajoso quando certo fluido padrão é difícil de trabalhar ou, de outra forma, obter. Por exemplo, alguns fluidos padrão podem ser perigosos ou oferecer riscos de manusear, mas um fluido padrão substituto pode não ser perigoso de manusear. Além disso, um fluido padrão pode ser difícil de adquirir ou caro para comprar, mas um fluido padrão substituto pode ser fácil de adquirir e menos caro. Em pelo menos uma modalidade, um fluido padrão substituto pode ser uma combinação de um ou mais fluidos onde a combinação ou mistura dos fluidos é espectrograficamente a mesma ou suficientemente perto da resposta óptica do fluido padrão desejado.
[0050] Os computadores e processadores de sinal descritos neste documento, tais como o processador de sinal 126, podem incluir hardware de computador usado para implementar as várias computações e operações exigidas para detectar com precisão um analito de interesse desejado. O hardware de computador pode incluir um processador configurado para executar uma ou mais sequências de instruções, posturas de programação ou código armazenado em um meio legível por computador não transitório. O processador pode ser, por exemplo, um microprocessador de finalidade geral, um microcontrolador, um processador de sinal digital, um circuito integrado de aplicação específica, uma matriz de porta de campo programável, um dispositivo lógico programável, um controlador, uma máquina de estado, uma lógica de portal, componentes de hardware discretos, uma rede neural artificial ou qualquer entidade semelhante adequada que possa executar cálculos ou outras manipulações de dados. Em algumas modalidades, o hardware de computador pode incluir, adicionalmente, elementos, tais como, por exemplo, uma memória (por exemplo, memória de acesso aleatório (RAM), memória flash, memória somente de leitura (ROM), memória somente de leitura programável (PROM), memória somente de leitura apagável (EPROM)), registros, discos rígidos, discos removíveis, CD-ROMs, DVDs ou qualquer outro dispositivo ou meio de armazenamento adequado semelhante.
[0051] Sequências executáveis descritas neste documento podem ser implementadas com uma ou mais sequências de código contidas em uma memória associada com o processador de sinal 126. Em algumas modalidades, tal código pode ser lido na memória a partir de outro meio legível por máquina. A execução das sequências de instruções contidas na memória pode fazer um processador executar as etapas de processo descritas neste documento. Um ou mais processadores em um arranjo de multiprocessamento também podem ser empregados para executar sequências de instrução na memória. Além disso, circuitos cabeados podem ser usados no lugar de ou em combinação com instruções de software para implementar várias modalidades descritas neste documento. Deste modo, as presentes modalidades não estão limitadas a qualquer combinação específica de hardware e/ou software.
[0052] Conforme usado neste documento, um meio legível por máquina se refere a qualquer meio não transitório que direta ou indiretamente provê instruções a um processador para execução. Um meio legível por máquina pode assumir muitas formas, incluindo, por exemplo, meios não voláteis, meios voláteis e meios de transmissão. Meios não voláteis podem incluir, por exemplo, discos ópticos e magnéticos. Os meios voláteis podem incluir, por exemplo, memória dinâmica. Meios de transmissão podem incluir, por exemplo, cabos coaxiais, fio, fibra ótica e fios que formam um barramento. Formas comuns de meios legíveis por máquina podem incluir, por exemplo, disquetes, discos flexíveis, discos rígidos, fitas magnéticas, outros meios magnéticos semelhantes, CD-ROMs, DVDs, outros meios ópticos semelhantes, cartões perfurados, fitas de papel e meios físicos semelhantes com furos padronizados, RAM, ROM, PROM, EPROM e FLASH EPROM.
[0053] Os computadores e processadores de sinal descritos neste documento também podem incluir um ou mais dispositivos periféricos, tais como um monitor, uma interface de usuário gráfica, uma impressora ou quaisquer outros meios por meio dos quais o processador do computador ou sinal pode ser usado para visualizar os resultados dos métodos descritos atualmente e/ou pelo menos uma porção dos processos descritos neste documento.
[0054] As modalidades descritas neste documento incluem:
[0055] A. Um sistema de medição que inclui um sistema de fluido que circula um fluido de amostra, exibindo uma ou mais características desconhecidas e sendo configurado para receber um fluido padrão que exibe uma característica conhecida correspondente a pelo menos uma dentre a uma ou mais características desconhecidas, uma célula de isolamento acoplada de forma fluida ao sistema de fluido, de tal modo que o fluido de amostra e uma mistura do fluido de amostra e o fluido padrão são capazes de entrar na célula de isolamento, um dispositivo de medição sensível ao analito acoplado de forma operável à célula de isolamento e tendo um ou mais sensores associados ao mesmo, o dispositivo de medição sensível ao analito sendo configurado para analisar o fluido de amostra e a mistura e gerar sinais de resposta correspondentes a uma ou mais características desconhecidas do fluido de amostra, e um processador de sinal acoplado de forma comunicável ao dispositivo de medição sensível ao analito e configurado para receber e executar os cálculos de adição padrão nos sinais de resposta, a fim de determinar uma concentração dentre a uma ou mais características desconhecidas do fluido de amostra.
[0056] B. Um método de circular um fluido de amostra exibindo uma ou mais características desconhecidas dentro de um sistema de fluido, analisando o fluido de amostra com um dispositivo de medição sensível ao analito tendo um ou mais sensores associados ao mesmo e gerar com o dispositivo de medição sensível ao analito um primeiro sinal de resposta correspondente a uma ou mais características desconhecidas do fluido de amostra, injetando um primeiro volume conhecido de um fluido padrão no sistema de fluido, gerando, desse modo, uma primeira mistura do fluido de amostra e o fluido padrão, o fluido padrão exibindo uma concentração conhecida de uma característica conhecida correspondente a pelo menos uma dentre a uma ou mais características desconhecidas, analisando a primeira mistura com o dispositivo de medição sensível ao analito e gerar, com o dispositivo de medição sensível ao analito, um segundo sinal de resposta correspondente a uma ou mais características desconhecidas do fluido de amostra, injetando um segundo volume conhecido do fluido padrão no sistema de fluido e, desse modo, gerando uma segunda mistura do fluido de amostra e o fluido padrão, analisando a segunda mistura com o dispositivo de medição sensível ao analito e gerar, com o dispositivo de medição sensível ao analito, um terceiro sinal de resposta correspondente a uma ou mais características desconhecidas do fluido de amostra, executando cálculos de adição padrão no primeiro, segundo e terceiro sinais de resposta com um processador de sinal e determinando com o processador de sinal uma concentração dentre a uma ou mais características desconhecidas do fluido de amostra nos cálculos de adição padrão.
[0057] Cada uma das modalidades A e B pode ter um ou mais dos seguintes elementos adicionais em qualquer combinação: Elemento 1: em que o sistema de fluido compreende, adicionalmente, um ou mais dentre um sistema de carregamento de líquido, um sistema de carregamento de gás, um sistema de controle de temperatura e um sistema de controle de pressão, em que cada sistema é configurado para variar uma ou mais condições de operação do fluido de amostra. Elemento 2: em que a uma ou mais condições de operação incluem temperatura, pressão, densidade e concentração química do fluido de amostra. Elemento 3: em que a característica conhecida e a uma ou mais características desconhecidas compreendem características selecionadas do grupo consistindo em composição química, fase, teor de impureza, pH, alcalinidade, viscosidade, densidade, força iônica, sólidos dissolvidos totais, teor de sal, porosidade, opacidade, teor de bactérias, dureza total e estado da matéria. Elemento 4: em que o dispositivo de medição sensível ao analito é pelo menos um dentre um cromatógrafo de gás, um espectrômetro e um dispositivo de computação óptica que emprega um ou mais elementos computacionais integrados. Elemento 5: em que a célula de isolamento define um percurso de fluido interno que se estende entre duas janelas transparentes e está configurada para receber o fluido de amostra e a mistura através do mesmo. Elemento 6: em que o um ou mais sensores compreendem sensores selecionados a partir do grupo consistindo em um detector de condutividade térmica (TCD), um detector de ionização de chama (FID), um detector térmico, um detector semicondutor, um detector piezoeléctrico, um detector de dispositivo de carregamento acoplado (CCD), um detector de vídeo ou de matriz, um detector de divisão, um detector de fótons e fotodiodos. Elemento 7: em que o fluido padrão é um fluido padrão substituto exibindo uma resposta óptica similar como um fluido padrão preferencial. Elemento 8: em que o fluido padrão substituto é uma combinação de dois ou mais fluidos, a combinação dos dois ou mais fluidos sendo espectrograficamente similares a uma resposta óptica do fluido padrão preferencial. Elemento 9: em que o fluido padrão é um fluido padrão de cromatógrafo de gás.
[0058] Elemento 10: compreendendo, adicionalmente, variar uma ou mais condições de operação do fluido de amostra circulando no sistema de fluido com um ou mais dentre um sistema de carregamento de líquido, um sistema de carregamento de gás, um sistema de controle de temperatura e um sistema de controle de pressão. Elemento 11: compreendendo, adicionalmente, analisar o fluido de amostra, a primeira mistura e a segunda mistura em uma célula de isolamento acoplada de forma fluida ao sistema de fluido. Elemento 12: em que o dispositivo de medição sensível ao analito é pelo menos um dentre um cromatógrafo de gás, um espectrômetro e um dispositivo de computação óptica que emprega um ou mais elementos computacionais integrados. Elemento 13: compreendendo, adicionalmente, extrair uma quantia do fluido de amostra do sistema de fluido, evaporar um ou mais primeiros gases da quantia do fluido de amostra, capturar o um ou mais primeiros gases evaporados da quantia do fluido de amostra e analisar o um ou mais primeiros gases com o dispositivo de medição sensível ao analito para a presença de uma ou mais características desconhecidas. Elemento 14: compreendendo, adicionalmente, extrair uma quantia da primeira mistura a partir do sistema de fluido, evaporar um ou mais segundos gases da quantia da primeira mistura, capturar o um ou mais segundos gases evaporados da quantia da primeira mistura e analisar o um ou mais segundos gases com o dispositivo de medição sensível ao analito para a presença de uma ou mais características desconhecidas. Elemento 15: em que a característica conhecida e a uma ou mais características desconhecidas compreendem características selecionadas do grupo consistindo em composição química, presença de fase, teor de impureza, pH, alcalinidade, viscosidade, densidade, força iônica, sólidos dissolvidos totais, teor de sal, porosidade, opacidade, teor de bactérias, dureza total e estado da matéria. Elemento 16: compreendendo, adicionalmente, injetar um ou mais volumes conhecidos adicionais do fluido padrão no sistema de fluido para gerar uma ou mais misturas adicionais do fluido de amostra e o fluido padrão, analisar a uma ou mais misturas adicionais com o dispositivo de medição sensível ao analito e gerar com o dispositivo de medição sensível ao analito um ou mais sinais de resposta adicionais correspondentes a uma ou mais características desconhecidas do fluido de amostra e executar cálculos de adição padrão no um ou mais sinais de resposta adicionais com o processador de sinal para determinar uma concentração precisa dentre a uma ou mais características desconhecidas do fluido de amostra. Elemento 17: compreendendo, adicionalmente, adicionar uma concentração conhecida de um gás de referência para o sistema de fluido e determinar um volume do gás de referência adicionado ao sistema de fluido com base na concentração dentre a uma ou mais características desconhecidas do fluido de amostra.
[0059] Portanto, os sistemas e métodos divulgados são bem adaptados para atingir as finalidades e vantagens mencionadas, assim como aquelas que são inerentes às mesmas. As modalidades particulares divulgadas acima são apenas ilustrativas, conforme os ensinamentos da presente divulgação podem ser modificados e praticados de maneiras diferentes, mas equivalentes, aparentes àqueles versados na técnica tendo o benefício dos ensinamentos deste documento. Além disso, nenhuma limitação é destinada aos detalhes de construção ou projeto mostrados neste documento, que não sejam como descritas nas reivindicações abaixo. É, portanto, evidente que as modalidades ilustrativas particulares divulgadas acima podem ser alteradas, combinadas ou modificadas e todas as tais variações são consideradas dentro do escopo da presente divulgação. Os sistemas e métodos divulgados de forma ilustrativa neste documento podem ser adequadamente praticados na ausência de qualquer elemento que não seja especificamente divulgado neste documento e/ou qualquer elemento opcional divulgado neste documento. Enquanto composições e métodos são descritos nos termos de "compreendendo", "contendo" ou "incluindo" vários componentes ou etapas, as composições e métodos também podem "consistir essencialmente em" ou "consistir nos" vários componentes e etapas. Todos os números e intervalos divulgados acima podem variar em alguma quantia. Sempre que um intervalo numérico com um limite inferior e um limite superior for divulgado, qualquer número e qualquer intervalo incluído abrangendo o intervalo é especificamente divulgado. Em particular, todo intervalo de valores (da forma, "de cerca de a a cerca de b", ou, equivalentemente, "de aproximadamente a a b", ou, equivalentemente, "de aproximadamente a-b") divulgado neste documento deve ser entendido a estabelecer todo número e intervalo englobado dentro do intervalo de valores mais amplo. Além disso, os termos nas reivindicações têm seu significado simples e comum, a menos que de outra forma explicitamente e claramente definidos pelo titular da patente. Além disso, os artigos indefinidos "um" ou "uma", como usados nas reivindicações, são definidos neste documento para significar um ou mais do que um dos elementos que se introduz. Se houver qualquer conflito nos usos de uma palavra ou termo neste relatório descritivo e em uma ou mais patentes ou outros documentos que possam estar incorporados neste documento por referência, as definições que sejam consistentes com este relatório descritivo devem ser adotadas.
[0060] Como usado, a frase "pelo menos um dentre" precedendo uma série de itens, com os termos "e" ou "ou" para separar qualquer um dos itens, modifica a lista como um todo, em vez de cada membro da lista (ou seja, cada item). A frase "pelo menos um dentre" não requer seleção de pelo menos um item; em vez disso, a frase permite um significado que inclui pelo menos um dentre qualquer um dos itens, e/ou pelo menos um dentre qualquer combinação dos itens, e/ou pelo menos um dentre cada um dos itens. A título de exemplo, as frases "pelo menos um dentre A, B e C" ou "pelo menos um dentre A, B ou C" referem-se, cada uma, a apenas A, apenas B ou apenas C; qualquer combinação de A, B e C; e/ou pelo menos um dentre cada um dentre A, B e C.

Claims (16)

1. Método, caracterizado pelo fato de compreender: - circular um fluido de amostra exibindo uma ou mais características desconhecidas dentro de um sistema de fluido (101); - simular um fluido encontrado em um ambiente de fundo do poço através da variação de uma ou mais condições de operações do fluido de amostra escoando no sistema de fluido (101) com um ou ambos de um sistema de carregamento de líquido (104) e um sistema de carregamento de gás (106) e carregando assim o fluido de amostra conforme este circula; - analisar o fluido de amostra com um dispositivo de medição sensível ao analito (112) tendo um ou mais sensores (114) associados ao mesmo e gerar, com o dispositivo de medição sensível ao analito (112), um primeiro sinal de resposta (124) correspondente a uma ou mais características desconhecidas do fluido de amostra; - injetar um primeiro volume conhecido de um fluido padrão no sistema de fluido (101), gerando, desse modo, uma primeira mistura do fluido de amostra e o fluido padrão, o fluido padrão exibindo uma concentração conhecida de uma característica conhecida correspondente a pelo menos um dentre a uma ou mais características desconhecidas; - analisar a primeira mistura com o dispositivo de medição sensível ao analito (112) para gerar, com o dispositivo de medição sensível ao analito (112), um segundo sinal de resposta (124) correspondente a uma ou mais características desconhecidas do fluido de amostra; - injetar um segundo volume conhecido do fluido padrão no sistema de fluido (101) e gerar, desse modo, uma segunda mistura do fluido de amostra e o fluido padrão; - analisar a segunda mistura com o dispositivo de medição sensível ao analito (112) para gerar, com o dispositivo de medição sensível ao analito (112), um terceiro sinal de resposta (124) correspondente a uma ou mais características desconhecidas do fluido de amostra; - executar cálculos de adição padrão no primeiro, segundo e terceiro sinais de resposta (124) com um processador de sinal (126); e - determinar com o processador de sinal (126) uma concentração de uma ou mais características desconhecidas do fluido de amostra com base nos cálculos de adição padrão.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender, adicionalmente, variar uma ou mais condições de operação do fluido de amostra com um ou ambos de um sistema de controle de temperatura (108) e um sistema de controle de pressão (110).
3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender, adicionalmente, analisar o fluido de amostra, a primeira mistura e a segunda mistura em uma célula de isolamento (102) acoplada de forma fluida ao sistema de fluido (101).
4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o dispositivo de medição sensível ao analito (112) ser selecionado a partir do grupo consistindo de um cromatógrafo de gás, um espectrômetro e um dispositivo de computação óptica que emprega um ou mais elementos computacionais integrados.
5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender, adicionalmente: - extrair uma quantia do fluido de amostra do sistema de fluido (101); - evaporar um ou mais primeiros gases para da quantia do fluido de amostra; - capturar o um ou mais primeiros gases evaporados da quantia do fluido de amostra; e - analisar o um ou mais primeiros gases com o dispositivo de medição sensível ao analito (112) para a presença de uma ou mais características desconhecidas.
6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de compreender, adicionalmente: - extrair uma quantia da primeira mistura do sistema de fluido (101); - evaporar um ou mais segundos gases da quantia da primeira mistura; - capturar o um ou mais segundos gases evaporados da quantia da primeira mistura; e - analisar o um ou mais segundos gases com o dispositivo de medição sensível ao analito (112) para a presença de uma ou mais características desconhecidas.
7. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a característica conhecida e a uma ou mais características desconhecidas compreenderem características selecionadas do grupo consistindo em composição química, teor de impureza, pH, alcalinidade, força iônica, sólidos dissolvidos totais, teor de sal e teor de bactérias.
8. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender, adicionalmente: - injetar um ou mais volumes conhecidos adicionais do fluido padrão no sistema de fluido (101) para gerar uma ou mais misturas adicionais do fluido de amostra e do fluido padrão; - analisar a uma ou mais misturas adicionais com o dispositivo de medição sensível ao analito (112) para gerar, com o dispositivo de medição sensível ao analito (112), um ou mais sinais de resposta adicionais correspondentes a uma ou mais características desconhecidas do fluido de amostra; e - executar cálculos de adição padrão no um ou mais sinais de resposta adicionais com o processador de sinal (126) para determinar uma concentração mais precisa dentre a uma ou mais características desconhecidas da amostra de fluido.
9. Sistema de medição, caracterizado pelo fato de compreender: - um sistema de fluido (101) que circula um fluido de amostra exibindo uma ou mais características desconhecidas e sendo configurado para receber um fluido padrão que exibe uma característica padrão conhecida correspondente a pelo menos uma dentre a uma ou mais características desconhecidas, o sistema de fluido (101) incluindo um ou ambos de um sistema de carregamento de líquido (104) e um sistema de carregamento de gás (106) usado para estimular um fluido encontrado em um ambiente de fundo do poço através da variação uma ou mais condições de operação do fluido de amostra escoando no sistema de fluido (101) e carregando assim o fluido de amostra conforme este circula; - uma célula de isolamento (102) acoplada de forma fluida ao sistema de fluido (101) de tal modo que o fluido de amostra e uma mistura do fluido de amostra e o fluido padrão são capazes de entrar na célula de isolamento (102); - um dispositivo de medição sensível ao analito (112) acoplado de forma operável à célula de isolamento (102) e tendo um ou mais sensores (114) associados ao mesmo, o dispositivo de medição sensível ao analito (112) configurado para analisar o fluido de amostra e a mistura e gerar sinais de resposta correspondentes a uma ou mais características desconhecidas do fluido de amostra; e - um processador de sinal (126) acoplado de forma comunicável ao dispositivo de medição sensível ao analito (112) e configurado para receber e executar cálculos de adição padrão nos sinais de resposta a fim de determinar uma concentração de uma ou mais características desconhecidas do fluido de amostra.
10. Sistema de medição, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de o sistema de fluido (101) compreender um ou ambos de um sistema de controle de temperatura (108) e um sistema de controle de pressão (110) para variar uma ou mais condições de operação do fluido de amostra.
11. Sistema de medição, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de a uma ou mais condições de operação incluírem temperatura, pressão, densidade e concentração química do fluido de amostra.
12. Sistema de medição, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de a característica conhecida e a uma ou mais características desconhecidas compreenderem características selecionadas do grupo consistindo em composição química, teor de impureza, pH, alcalinidade, força iônica, sólidos dissolvidos totais, teor de sal e teor de bactérias.
13. Sistema de medição, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de o dispositivo de medição sensível ao analito (112) ser selecionado a partir do grupo consistindo de um cromatógrafo de gás, um espectrômetro e um dispositivo de computação óptica que emprega um ou mais elementos computacionais integrados.
14. Sistema de medição, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de a célula de isolamento (102) definir um percurso de fluxo de fluido interno que se estende entre duas janelas transparentes e está configurado para receber o fluido de amostra e a mistura através do mesmo.
15. Sistema de medição, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de o um ou mais sensores (114) compreenderem sensores selecionados a partir do grupo consistindo em um detector de condutividade térmica (TCD), um detector de ionização de chama (FID), um detector térmico, um detector semicondutor, um detector piezoeléctrico, um detector de dispositivo de carregamento acoplado (CCD), um detector de vídeo ou de matriz, um detector de divisão, um detector de fótons e fotodiodos.
16. Sistema de medição, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de o fluido padrão ser um fluido padrão cromatógrafo de gás, o qual compreende uma pluralidade de componentes de hidrocarbonetos conhecidos e uma concentração conhecida de característica conhecida.
BR112016009907-9A 2013-11-11 2013-11-11 método e sistema de medição BR112016009907B1 (pt)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/US2013/069400 WO2015069290A1 (en) 2013-11-11 2013-11-11 Improved determination of fluid compositions

Publications (2)

Publication Number Publication Date
BR112016009907A2 BR112016009907A2 (pt) 2021-03-30
BR112016009907B1 true BR112016009907B1 (pt) 2021-07-06

Family

ID=51897140

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BR112016009907-9A BR112016009907B1 (pt) 2013-11-11 2013-11-11 método e sistema de medição

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9624769B2 (pt)
EP (1) EP2871462A1 (pt)
BR (1) BR112016009907B1 (pt)
MX (1) MX2016004720A (pt)
WO (1) WO2015069290A1 (pt)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2016391050B2 (en) 2016-02-02 2021-02-25 Landmark Graphics Corporation In-line methods and apparatuses for determining the composition of an emulsified drilling fluid
CN108693187B (zh) * 2018-06-21 2023-12-19 上海工程技术大学 一种用于散纤维连续取样的动态循环装置及其使用方法
EP3715842B1 (en) * 2019-03-26 2021-05-19 Infineon Technologies AG Mems gas sensor
BR112023024368A2 (pt) 2021-08-17 2024-02-27 Halliburton Energy Services Inc Método e sistema

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4510573A (en) 1981-05-06 1985-04-09 Unc Nuclear Industries, Inc. Method for X-ray fluorescence spectroscopy
US5723861A (en) 1996-04-04 1998-03-03 Mine Safety Appliances Company Recirculating filtration system for use with a transportable ion mobility spectrometer
US6319722B1 (en) 1999-03-24 2001-11-20 Praxair Technology, Inc. Analysis of hydrogen sulfide in hydride gases
US6734962B2 (en) 2000-10-13 2004-05-11 Chemimage Corporation Near infrared chemical imaging microscope
US20050170514A1 (en) 2004-02-04 2005-08-04 Hach Company Analytical rotor system for method of standard additions testing
SE0402078L (sv) * 2004-08-25 2006-02-07 Chemel Ab Kalibrerbar genomflödesdetektor
WO2006063094A1 (en) * 2004-12-09 2006-06-15 Caleb Brett Usa Inc. In situ optical computation fluid analysis system and method
US7336356B2 (en) 2006-01-26 2008-02-26 Schlumberger Technology Corporation Method and apparatus for downhole spectral analysis of fluids
JP4662967B2 (ja) * 2007-09-13 2011-03-30 パンパシフィック・カッパー株式会社 電解液中に含まれるニカワの濃度分析方法
EP2457186B1 (en) 2009-08-14 2016-11-16 Halliburton Energy Services, Inc. Additive photometric analysis
US8522600B2 (en) 2010-10-12 2013-09-03 Saudi Arabian Oil Company Fluid compositional analysis by combined gas chromatographic and direct flash methods
EP3875994A1 (en) 2010-12-08 2021-09-08 Halliburton Energy Services, Inc. Fluid properties including equation of state modeling with optical constraints
US8991233B2 (en) 2011-04-28 2015-03-31 Sgs North America Inc. Analysis of pressurized reservoir fluids
US8826981B2 (en) * 2011-09-28 2014-09-09 Schlumberger Technology Corporation System and method for fluid processing with variable delivery for downhole fluid analysis

Also Published As

Publication number Publication date
US20160237816A1 (en) 2016-08-18
MX2016004720A (es) 2016-12-02
US9624769B2 (en) 2017-04-18
WO2015069290A1 (en) 2015-05-14
BR112016009907A2 (pt) 2021-03-30
EP2871462A1 (en) 2015-05-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10031074B2 (en) Systems and methods of calibrating integrated computational elements
US11650348B2 (en) Model based discriminant analysis
BR112016009907B1 (pt) método e sistema de medição
BR112016006617B1 (pt) método, sistema e meio legível por computador não transitório
Zhang et al. Nondestructive measurement of hemoglobin in blood bags based on multi-pathlength VIS-NIR spectroscopy
Marsh et al. Complexity of measuring and representing the hygroscopicity of mixed component aerosol
Nee et al. Combinations of NIR, Raman spectroscopy and physicochemical measurements for improved monitoring of solvent extraction processes using hierarchical multivariate analysis models
Oh et al. Micro-volume spectrophotometer with a slope spectroscopy technique
Tanichev et al. Pressure broadening in Raman spectra of CH4–N2, CH4–CO2, and CH4–C2H6 gas mixtures
BR112016020475B1 (pt) Método para detectar emulsão usando dispositivos de computação ópticos
Barba et al. A method based on near-infrared spectroscopy for the in-situ determination of the ammonia concentration in ammonia/water mixtures in an absorber test bench
Oriol et al. Characterization of the two-phase flow regimes and liquid dispersion in horizontal and vertical tubes by using coloured tracer and non-intrusive optical detector
Mantri et al. Evaluating performance of a chilled mirror device for soil total suction measurements
BR112019003466B1 (pt) Método, dispositivo e sistema para análise ótica usando múltiplos elementos computacionais integrados
Medvedev Diffusion coefficients in multicomponent mixtures
Bocklitz et al. Optical molecular spectroscopy in combination with artificial intelligence for process analytical technology
Zhang et al. Modification method to reduce the impact of blood vessel on noncontact discrimination of human blood based on “M+ N” theory
Haddadi et al. Simultaneous Laser Doppler Velocimetry and stand-off Raman spectroscopy as a novel tool to assess flow characteristics of process streams
US11788954B2 (en) Method for determining at least one parameter that represents a change in a fluid by multi-point near-infrared spectroscopy
Rafalsky et al. A device for studying the scattering properties of fluid droplet samples
Diniz et al. Flow injection photometric determination of NaCl, KCl and glucose in injectable drugs exploiting Schlieren signals
Barbosa et al. Use of an automatic system in the preparation of gas mixtures for multivariate calibration: A case study involving NIR analysis of natural gas
ying; ZHENG Wei-ming; CHANG Zhi-yuan; WU Ji-zong Study and Use of Plutonium On-line Instrument of 1BP
Grimaldos Aguilar Mutual Diffusivity of Bitumen and Liquid Hydrocarbons
BR102018009830B1 (pt) Método para monitoramento de propriedades físico-químicas de gases sob alta pressão utilizando espectroscopia de infravermelho próximo (nir)

Legal Events

Date Code Title Description
B06U Preliminary requirement: requests with searches performed by other patent offices: procedure suspended [chapter 6.21 patent gazette]
B09A Decision: intention to grant [chapter 9.1 patent gazette]
B16A Patent or certificate of addition of invention granted [chapter 16.1 patent gazette]

Free format text: PRAZO DE VALIDADE: 20 (VINTE) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 11/11/2013, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS.