BR112019002811B1 - Método e sistema para detecção de componentes reativos em fluidos - Google Patents
Método e sistema para detecção de componentes reativos em fluidos Download PDFInfo
- Publication number
- BR112019002811B1 BR112019002811B1 BR112019002811-0A BR112019002811A BR112019002811B1 BR 112019002811 B1 BR112019002811 B1 BR 112019002811B1 BR 112019002811 A BR112019002811 A BR 112019002811A BR 112019002811 B1 BR112019002811 B1 BR 112019002811B1
- Authority
- BR
- Brazil
- Prior art keywords
- reactive
- sensor
- reactive surface
- substrate
- component
- Prior art date
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title claims abstract description 112
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 56
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 71
- 238000004375 physisorption Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 39
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 37
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 24
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 19
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 17
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 17
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 9
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 8
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 7
- 239000002356 single layer Substances 0.000 claims description 7
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 6
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 claims description 6
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 claims description 6
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims description 5
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 4
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 claims description 4
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 4
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 4
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 4
- 238000005553 drilling Methods 0.000 abstract description 40
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 31
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 abstract description 10
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 abstract description 10
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 abstract description 9
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 abstract description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 8
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 16
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 14
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 12
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 12
- 238000003491 array Methods 0.000 description 11
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 11
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 10
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 9
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 8
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 8
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 8
- 229920002873 Polyethylenimine Polymers 0.000 description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 5
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003518 caustics Substances 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 4
- 230000004044 response Effects 0.000 description 4
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 4
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 4
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 3
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 2
- 239000012267 brine Substances 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000009795 derivation Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 239000005350 fused silica glass Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M sodium;chloride;hydrate Chemical compound O.[Na+].[Cl-] HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 238000002235 transmission spectroscopy Methods 0.000 description 2
- PFNQVRZLDWYSCW-UHFFFAOYSA-N (fluoren-9-ylideneamino) n-naphthalen-1-ylcarbamate Chemical compound C12=CC=CC=C2C2=CC=CC=C2C1=NOC(=O)NC1=CC=CC2=CC=CC=C12 PFNQVRZLDWYSCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N Chlorine Chemical compound ClCl KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MBMLMWLHJBBADN-UHFFFAOYSA-N Ferrous sulfide Chemical compound [Fe]=S MBMLMWLHJBBADN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004566 IR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 239000005909 Kieselgur Substances 0.000 description 1
- 229910021569 Manganese fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 239000003570 air Substances 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 1
- 238000013528 artificial neural network Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L calcium difluoride Chemical compound [F-].[F-].[Ca+2] WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910001634 calcium fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- CTNMMTCXUUFYAP-UHFFFAOYSA-L difluoromanganese Chemical compound F[Mn]F CTNMMTCXUUFYAP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical group 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 229910000474 mercury oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 239000004038 photonic crystal Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000001055 reflectance spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 238000012306 spectroscopic technique Methods 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B49/00—Testing the nature of borehole walls; Formation testing; Methods or apparatus for obtaining samples of soil or well fluids, specially adapted to earth drilling or wells
- E21B49/08—Obtaining fluid samples or testing fluids, in boreholes or wells
- E21B49/087—Well testing, e.g. testing for reservoir productivity or formation parameters
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V8/00—Prospecting or detecting by optical means
- G01V8/10—Detecting, e.g. by using light barriers
- G01V8/12—Detecting, e.g. by using light barriers using one transmitter and one receiver
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B47/00—Survey of boreholes or wells
- E21B47/10—Locating fluid leaks, intrusions or movements
- E21B47/113—Locating fluid leaks, intrusions or movements using electrical indications; using light radiations
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B49/00—Testing the nature of borehole walls; Formation testing; Methods or apparatus for obtaining samples of soil or well fluids, specially adapted to earth drilling or wells
- E21B49/08—Obtaining fluid samples or testing fluids, in boreholes or wells
-
- 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
- G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
- G01N21/77—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
- G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/26—Oils; Viscous liquids; Paints; Inks
- G01N33/28—Oils, i.e. hydrocarbon liquids
- G01N33/2823—Raw oil, drilling fluid or polyphasic mixtures
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V7/00—Measuring gravitational fields or waves; Gravimetric prospecting or detecting
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B49/00—Testing the nature of borehole walls; Formation testing; Methods or apparatus for obtaining samples of soil or well fluids, specially adapted to earth drilling or wells
- E21B49/08—Obtaining fluid samples or testing fluids, in boreholes or wells
- E21B49/087—Well testing, e.g. testing for reservoir productivity or formation parameters
- E21B49/0875—Well testing, e.g. testing for reservoir productivity or formation parameters determining specific fluid parameters
-
- 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
- G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
- G01N21/77—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
- G01N2021/7769—Measurement method of reaction-produced change in sensor
- G01N2021/7773—Reflection
-
- 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
- G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
- G01N21/77—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
- G01N2021/7769—Measurement method of reaction-produced change in sensor
- G01N2021/7783—Transmission, loss
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Geology (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
A presente invenção se relaciona a detecção de componentes reativos em fluidos pelo monitoramento das alterações do intervalo de banda a um material que teve interação com os componentes reativos através de fisissorção e/ou quimissorção. Em algumas modalidades, os sensores da presente divulgação incluem o material como uma superfície reativa em um substrato. As alterações de intervalo de banda podem ser detectadas pela medição de mudanças de condutância e/ou alterações espectroscópicas. Em alguns casos, a detecção pode ocorrer no fundo do poço durante uma ou mais operações de poço, como perfuração, fraturamento hidráulico e produção de hidrocarbonetos.
Description
[001] A presente invenção está relacionada à detecção de componentes reativos em fluidos.
[002] Os poços produtores de hidrocarbonetos podem conter muitos líquidos e gases de formação diferentes, como metano, etano e outros hidrocarbonetos superiores, bem como dióxido de carbono, sulfeto de hidrogênio, água e outros compostos. De modo a avaliar o valor comercial de um poço produtor de hidrocarbonetos ou como uma ajuda em operações e planejamento de poços, é frequentemente útil a obtenção de informação pela análise das concentrações dos componentes do fluido produzido a partir de uma formação ou de um poço individual.
[003] Por exemplo, certos componentes em fluidos de fundo de poço são corrosivos. Em geral, existem quatro tipos de corrosão: doce (sem sulfeto de ferro ou gás sulfídrico), sulfurosa, por oxigênio e eletroquímica. A corrosão sulfurosa é encontrada em poços de petróleo e gás que contêm sulfeto de hidrogênio. O sulfeto de hidrogênio também apresenta riscos à saúde que precisam ser abordados e planejados. Os poços também podem produzir outros componentes corrosivos indesejáveis, como o dióxido de carbono. Uma boa compreensão das concentrações de fluido e gás de fundo de poço é desejável na tentativa de controle das taxas de corrosão e planejamento do desenvolvimento e produção segura dos hidrocarbonetos.
[004] A espectroscopia é uma técnica conhecida para análise de fluidos de fundo de poço, incluindo fluidos de perfuração e petróleo bruto. Por exemplo, são conhecidos métodos para analisar lamas de perfuração que envolvem espectroscopia de reflectância ou de infravermelho (infrared, IR) por transmissão que analisa os componentes do fluido diretamente. A espectroscopia é tipicamente empregada em ambientes de poços na faixa de infravermelho próxima de 1000 a 2500 nm. A espectroscopia é tipicamente emitida nesta faixa porque os emissores e sensores IR próximos são conhecidos por serem mais fáceis de operar em temperaturas de poço, enquanto os emissores de comprimento de onda mais longos mostraram potência óptica de saída limitada sob condições de poços similares.
[005] Tipicamente, o monitoramento da espectroscopia envolve a obtenção de uma amostra de fluido de formação no fundo do poço e a realização da distribuição da amostra para a superfície onde ocorrem as medições e o processamento dos dados resultantes. Estes métodos de medição são tipicamente utilizados em intervalos de tempo relativamente grandes e, portanto, não fornecem informações contínuas sobre as condições do poço ou das formações circundantes.
[006] As seguintes figuras são incluídas para ilustrar determinados aspectos das modalidades e não devem ser vistas como modalidades exclusivas. A matéria divulgada é capaz de modificações consideráveis, alterações, combinações e equivalentes na forma e função, como ocorrerá àqueles versados na técnica e com o benefício desta divulgação.
[007] A FIG. 1 ilustra uma configuração para um sensor de reflectância traseiro da presente divulgação.
[008] A FIG. 2 ilustra uma configuração para um sensor de transmissão da presente divulgação.
[009] A FIG. 3 ilustra uma configuração alternativa para um sensor de transmissão da presente divulgação.
[0010] A FIG. 4 ilustra uma configuração para um componente de detecção elétrica da presente divulgação.
[0011] A FIG. 5 ilustra uma configuração para um sensor de combinação da presente divulgação.
[0012] A FIG. 6 ilustra uma configuração de múltiplos sensores de acordo com pelo menos algumas modalidades da presente divulgação.
[0013] A FIG. 7 é um sistema de perfuração de poço de acordo com pelo menos algumas das modalidades da presente divulgação.
[0014] A FIG. 8 ilustra um diagrama esquemático de um exemplo de sistema de cabo wireline.
[0015] A presente invenção se relaciona a detecção de componentes reativos em fluidos pelo monitoramento das alterações do intervalo de banda a um material que teve interação com os componentes reativos através de fisissorção e/ou quimissorção. Em algumas modalidades, os sensores da presente divulgação incluem o material como uma superfície reativa em um substrato. As alterações de intervalo de banda para o material podem ser detectadas pela medição de mudanças de condutância e/ou alterações espectroscópicas. Em alguns casos, a detecção pode ocorrer no fundo do poço durante uma ou mais operações de poço, como perfuração, fraturamento hidráulico e produção de hidrocarbonetos.
[0016] Como utilizado neste documento, o termo "fisissorção" e suas derivações gramaticais referem-se à adsorção física de um composto a um material sem que o composto reaja quimicamente com o material. Como utilizado neste documento, o termo “quimissorção” e suas derivações gramaticais referem-se à adsorção de um composto a um material em que o composto e o material reagem quimicamente. Como usado neste documento, o termo "componente reativo" refere-se aos componentes de um fluido que, quando sofrem fisissorção ou quimissorção juntamente a um material, fazem com que a estrutura da banda do material mude. Como usado aqui, o termo "superfície reativa" refere-se à porção do material que é monitorada para alterações de intervalo de banda quando em contato com o componente reativo. A porção do material que é a superfície reativa é a distância que se estende através do material sobre uma profundidade de interação óptica para esse material. Para a maioria dos materiais opacos, essa profundidade de interação óptica seria limitada a geralmente mais de um quarto de comprimento de onda de luz a alguns comprimentos de onda de luz (pequenas distâncias). No entanto, para alguns materiais opacos, a profundidade de interação óptica pode ser aumentada por várias técnicas de aprimoramento evanescente. Para materiais transparentes, a profundidade de interação óptica se estende a todo o limite de distância de difusão através do material. Embora isso possa melhorar a atividade óptica do material, geralmente diminuirá o tempo de resposta da medição. O tempo de resposta ideal e as características de difusão do material da superfície permitirão uma distância suficiente através da superfície a ser identificada. Praticamente, a profundidade da interação óptica pode ser menor que alguns nanômetros até alguns mícrons para sistemas opacos, e possivelmente até alguns milímetros (talvez um centímetro para sistemas grandes) que são transparentes.
[0017] Os sensores descritos neste documento utilizam superfícies reativas formadas por materiais cuja estrutura de banda eletrônica muda quando componentes reativos em fluidos sofrem fisissorção ou quimissorção. A mudança na estrutura das bandas das superfícies reativas pode ser detectada através de espectroscopia de reflectância, espectroscopia de transmissão, medições elétricas ou uma combinação das mesmas e usada para determinar a concentração dos componentes reativos em fluidos incluindo fluidos de perfuração, fluidos de formação (ou seja,fluidos nativos da formação), fluidos acidificantes, fluidos de hidrocarbonetos e semelhantes.
[0018] Deve ser notado que os métodos e sistemas do presente discurso são diferentes dos métodos de espectroscopia amplificada por superfície, como espectroscopia Raman amplificada por superfície, onde a estrutura da banda do componente reativo é medida. Em vez disso, os métodos e sistemas atuais medem mudanças na estrutura de bandas de superfícies reativas. Como a superfície reativa está sendo analisada nos métodos e sistemas descritos neste documento, o sensor da presente divulgação pode ser sensível a concentrações mais baixas dos componentes reativos.
[0019] Adicionalmente, os métodos e sistemas do presente discurso são mais robustos do que os métodos de espectroscopia de superfície melhorada porque o ambiente de fundo de poço pode ser hostil (por exemplo, alta temperatura, alta pressão, corrosivo e similares). O ambiente hostil de fundo de poço provavelmente introduziria um erro significativo aos métodos de espectroscopia de Raman porque a alta temperatura pode mudar a frequência da luz do laser e as vibrações podem perturbar a óptica, o que aumentaria o ruído e dificultaria a detecção de sinal.
[0020] Os componentes reativos no fluido que podem ser analisados com os sensores descritos neste documento podem incluir, mas não estão limitados a, sulfureto de hidrogênio, mercúrio, dióxido de carbono, produtos químicos acéticos (por exemplo, ácido clorídrico, ácido sulfúrico e ácido fluorídrico), produtos químicos cáusticos (por exemplo, hidróxido de sódio e hidróxido de cálcio) similares e suas combinações. Em alguns casos, componentes reativos como o mercúrio podem ser interessantes devido a preocupações ambientais. Em alguns casos, componentes reativos como sulfeto de hidrogênio e dióxido de carbono podem ser de interesse devido a preocupações com corrosão. Os sensores descritos neste documento podem ser úteis para estimar ou determinar a concentração de um ou mais componentes reativos em fluidos.
[0021] Em alguns casos, os sensores descritos neste documento podem ser sensíveis a uma classe de produtos químicos, como produtos químicos ácidos ou produtos químicos cáusticos, em vez de um produto químico específico. Por conseguinte, os sensores podem ser úteis para estimar ou determinar a concentração ou resistência da classe de produtos químicos. Por exemplo, o substrato pode reagir com substâncias químicas ácidas e ser útil na determinação de um pH, força ácida ou potencial corrosivo do fluido.
[0022] Em alguns casos, os sensores podem utilizar uma técnica de reflectância traseira, onde a luz usada na espectroscopia não se desloca através do fluido. Isso impede que o conteúdo do fluido forneça interferência à medição devido à alteração não intencional da luz. Para fluidos suficientemente transparentes (na região óptica de interesse), uma reflectância através do fluido pode ser vantajosa. Por exemplo, a opacidade do fluido a base de óleo ou do efeito de dispersão de luz das partículas de emulsão pode alterar a luz e interferir nas medições e análises descritas neste documento. Contudo, os sensores de reflectância traseiros divulgados podem também ser utilizados em conjunto com fluidos e gases à base de água.
[0023] A FIG. 1 ilustra uma configuração para um sensor de reflectância traseiro 100 da presente divulgação. O sensor de reflectância da parte traseira 100 compreende uma fonte de luz 102, um componente de detecção 104 e um detector 106. O componente de detecção 104 inclui um substrato 108 e uma superfície reativa 110. A luz 112 da fonte de luz 102 atravessa o substrato 108, colide com a superfície reativa 110 e é refletida como luz interagida 114, que é detectada pelo detector 106. Como ilustrado, a fonte de luz 102, o componente de detecção 104 e o detector 106 estão contidos em um compartimento 116. No entanto, em alguns casos, a fonte de luz 102 e o detector 106 podem estar fora do compartimento 116, onde são usadas fibras ópticas para transportar a luz 112 e a luz interagida 114 para dentro e para fora do compartimento 116 e para e a partir do componente de detecção 104.
[0024] Em uso, um fluido compreendendo um ou mais componentes reativos entra em contato com o componente de detecção 104 onde os componentes relativos sofrem fisissorção ou quimissorção na superfície reativa 110, que altera a estrutura da banda da superfície reativa 110 (istoé, o material que compõe a superfície reativa 110). As mudanças na estrutura da banda são então medidas usando o detector 106 e uma concentração dos componentes reativos pode ser determinada, como descrito mais abaixo.
[0025] A superfície reativa 110 deve ter uma espessura suficientemente fina para observar a alteração da superfície reativa 110 no substrato 108 e suficientemente grossa para ser robusta para o local de medição (por exemplo, no fundo do poço). A espessura da superfície reativa 110 pode depender da composição da superfície reativa 110, do tamanho ou da velocidade de difusão do componente reativo em relação à porosidade da superfície reativa 110 e semelhantes. A superfície reativa 110 pode ter uma espessura que varia entre cerca de 10 nm e cerca de 3 mm incluindo subconjuntos entre aas mesmas. Por exemplo, uma superfície reativa opaca 110 pode ter uma espessura que varia de cerca de 10 nm a cerca de 3 mícrons incluindo subconjuntos entre elas como cerca de 10 nm a cerca de 50 nm, cerca de 10 nm a cerca de 100 nm, cerca de 50 nm a cerca de 500 nm 100 nm a cerca de 3 mícrons, cerca de 500 nm a cerca de 3 mícrons ou cerca de 1 mícron a cerca de 3 mícrons. Para uma superfície reativa transparente 110 onde é a luz interagida dispersa 114 é medida, a espessura da superfície reativa 110 pode variar de cerca de 10 nm a cerca de 3 mm, incluindo subconjuntos entre as mesmas. Em alguns casos, a espessura da superfície reativa 110 pode variar (ser afunilada ou escalonada) através do substrato 108, o que permite uma faixa dinâmica adicional do sensor. A título de exemplo não limitativo, uma superfície reativa 110 de prata pode afunilar através do substrato 108 desde 100 nm de espessura até 100 micrômetros de espessura. Então, ao longo do tempo, quando interagido com sulfeto de hidrogênio, o sulfeto de hidrogênio se difunde mais profundamente na superfície reativa 110 e altera o gradiente da refletividade total da prata. Impulsionada pela quantidade total de sulfeto de hidrogênio encontrada, a concentração de sulfeto de hidrogênio pode ser calculada com base na taxa de fluxo do fluido e na saída do sinal, onde uma grande mudança na saída do sinal e uma baixa taxa de fluxo, por exemplo, indicaria uma alta concentração de sulfeto de hidrogênio.
[0026] A superfície reativa 110 pode ser formada no substrato 108 por uma pluralidade de métodos. Em alguns casos, a superfície reativa 110 pode ser uma folha ou película fina que está ligada (por exemplo, via sinterização) ao substrato 108. Em alguns casos, a superfície reativa 110 pode ser revestida por aspersão, depositada por deposição de vapor químico, depositada por deposição de vapor iônico ou semelhante no substrato 108. Em algumas modalidades, o revestimento pode ser ainda mais recozido ao substrato.
[0027] Em algumas modalidades, a superfície reativa 110 pode ser formada por partículas que são depositadas no substrato 108 por meio de deposição de fase líquida. Tais partículas podem ter um diâmetro médio de cerca de 1 nm a cerca de 3 mícrons, incluindo subconjuntos entre elas cerca de 1 nm a cerca de 100 nm, cerca de 1 nm a cerca de 500 nm, cerca de 100 nm a cerca de 1 mícrons, cerca de 500 nm a cerca de 3 mícrons, cerca de 1 mícron a cerca de 3 mícrons ou cerca de 500 nm a cerca de 1 mícron. Em alguns casos, as partículas podem ser depositadas como uma monocamada ou substancialmente uma monocamada (ou seja, pelo menos 90% da área sendo uma monocamada) no substrato 108. Além disso, em alguns casos, mais de um tipo de partícula (por exemplo, partículas de cobre e partículas de molibdênio) pode ser usado, onde cada um reage com diferentes componentes reativos ou com o mesmo componente reativo em taxas diferentes.
[0028] Exemplos de materiais dos quais a superfície reativa 110 pode ser composta podem incluir, mas não estão limitados a, ouro, níquel, cobre, molibdénio, alumínio, tungstênio, titânio e semelhantes e qualquer combinação destes. Por exemplo, o cobre e o molibdênio ficam pretos quando expostos ao sulfeto de hidrogênio. Em outro exemplo, o alumínio reage com mercúrio e não com sulfeto de hidrogênio.
[0029] O substrato 108 pode ser composto de materiais que incluem, mas não estão limitados a, safira (Al2O3), germânio, selenieto de zinco, fluoreto de cálcio, fluoreto de manganês, sílica fundida, quartzo e semelhantes. A composição do substrato 108 deve ser escolhida para ser transparente aos comprimentos de onda da luz 112 e da luz interagida 114 necessários para detectar a fisissorção ou quimissorção do componente reativo de interesse, ao mesmo tempo que também é inerte para o componente reativo de interesse.
[0030] A luz 112 pode ser de qualquer comprimento de onda adequado de radiação eletromagnética para detectar alterações na estrutura da banda da superfície reativa 110. Exemplos de luzes 112 podem incluir, mas não estão limitadas a, luz visível, luz ultravioleta, luz infravermelha e semelhantes e qualquer combinação destas. Fontes de exemplos de luz 102 podem incluir, mas não estão limitadas a uma lâmpada, um diodo emissor de luz (LED), um laser, um corpo negro, um cristal fotônico, uma fonte de raios X e similares e qualquer combinação dos mesmos.
[0031] Exemplos de detectores 106 podem incluir, mas não estão limitados a, um detector térmico tal como um detector termopilha ou fotoacústico, um detector semicondutor, um detector piezoelétrico, um detector de dispositivo de carga acoplada (charge coupled device, CCD), um detector de vídeo ou matriz, uma detector de divisão, um detector de fótons (tal como um tubo fotomultiplicador), fotodiodos e semelhantes e qualquer combinação destes.
[0032] Em alguns casos, o sensor de refletância traseiro 100 pode incluir mais do que um componente de detecção 104 para detectar a concentração de diferentes componentes reativos. Por exemplo, uma única fonte de luz 102 pode ser usada e múltiplos detectores para medição da luz interagida 114 correspondendo a cada um dos componentes de detecção 104. Em outro exemplo, cada um dos mais do que um componente de detecção 104 pode ter uma fonte de luz 102 e um detector 106 correspondentes. Ainda em outro exemplo, quando a luz interagida 114 com dois ou mais componentes de detecção 104 não interfere, uma única fonte de luz 102 e um detector 106 podem ser usados com dois ou mais componentes sensores 104.
[0033] Em alguns casos, o sensor de refletância posterior 100 pode ainda compreender filtros de luz e dispositivos de computação óptica (por exemplo, as patentes US n° 6.198.531, 6.529.276, 7.123.844, 7.834.999, 7.911.605, 7.920.258 e 8.049.881), em qualquer lugar ao longo do trajeto óptico da fonte de luz 102 para o detector 106.
[0034] Em alguns casos, o sensor de refletância traseiro 100 pode ser configurado para regenerar a superfície reativa 110. Por exemplo, em alguns casos, o aumento da temperatura e a diminuição da concentração dos componentes reativos em contato com a superfície reativa 110 podem desabsorver os componentes reativos que sofrem fisissorção ou quimissorção à superfície reativa 110, que retornaria a estrutura de banda da superfície reativa 110 mais próxima da estrutura de banda original. Em seguida, a superfície reativa 110 após regeneração pode ser exposta ao fluido com componentes reativos para medições adicionais.
[0035] Por isso, em alguns casos, o sensor de refletância traseiro 100 pode opcionalmente incluir ainda um elemento de aquecimento 120 para regeneração da superfície reativa 110. Em alguns casos, o sensor de refletância traseiro 100 pode opcionalmente incluir trajetos de fluxo e válvulas (não ilustradas) que permitem parar o fluxo do fluido e o fluxo de partida de um fluido de purga (por exemplo, água, fluidos de limpeza, gases inertes, ar e como) para regenerar a superfície reativa 110. Em alguns casos, o fluido de purga pode incluir removedores que se ligam preferencialmente a ou reagem com os componentes reativos para dirigir ainda mais a dessorção da superfície reativa 110.
[0036] Em alguns casos, os sensores podem utilizar uma técnica de transmissão em que a luz usada na espectroscopia viaja através do fluido. Este sensor pode ser útil na análise de componentes reativos em fluidos à base de água ou gases que sejam suficientemente transparentes e não-dispersantes para interferência com a espectroscopia.
[0037] A FIG. 2 ilustra uma configuração para um sensor de transmissão 200 da presente divulgação. O sensor de transmissão 200 compreende uma fonte de luz 202, um componente de detecção 204 e um detector 206. O componente de detecção 204 inclui um substrato 208 e uma superfície reativa 210. A luz 212 da fonte de luz 202 passa através do substrato 208 e da superfície reativa 210 para produzir luz interagida 214, que é detectada pelo detector 206. Como ilustrado, a fonte de luz 202 e o componente de detecção 204 estão contidos em um compartimento 216. No entanto, em alguns casos, a fonte de luz 202 pode estar fora do compartimento 216, onde são utilizadas fibras ópticas para transportar a luz 212 para o compartimento 216 e para o componente de detecção 204.
[0038] A FIG. 3 ilustra uma configuração alternativa para um sensor de transmissão 300 da presente divulgação. O sensor de transmissão 300 compreende uma fonte de luz 302, um componente de detecção 304 e um detector 306. O componente de detecção 304 inclui um substrato 308 e uma superfície reativa 310. A luz 312 da fonte de luz 302 passa através do substrato 308 e da superfície reativa 310 para produzir luz interagida 314, que é detectada pelo detector 306. Como ilustrado, o detector 306 e o componente de detecção 304 estão contidos em um compartimento 316. No entanto, em alguns casos, o detector 306 pode estar fora do compartimento 316, onde fibras ópticas são utilizadas para transportar a luz interagida 314 para fora do compartimento 316 e para o detector 306.
[0039] Em uso, um fluido compreendendo um ou mais componentes reativos entra em contato com os componentes de detecção 204, 304 onde os componentes relativos realizam fisissorção ou quimissorção na superfície reativa 210, 310, que altera a estrutura da banda do material do qual a superfície reativa 210, 310 é composta. As mudanças na estrutura da banda são então medidas usando o detector 206, 306 e uma concentração dos componentes reativos pode ser determinada, como descrito mais abaixo.
[0040] Geralmente, o substrato 208, 308, a fonte de luz 202, 302 e o detector 206, 306 podem ser os mesmos que o substrato 108, a fonte de luz 102 e o detector 106 descritos em relação à FIG. 1. A superfície reativa 210, 310, no entanto, deve ser configurada para espectroscopia de transmissão. Por exemplo, uma monocamada ou menos partículas pode ser depositada no substrato 208, 308 em uma densidade que permite que a luz 212, 312 interaja com as partículas para formar luz interagida 214, 314 que é medida pelo detector 206, 306. Em alguns casos, a superfície reativa 210, 310 pode compreender uma matriz que não é reativa para o componente reativo e é dopada com um material que muda de intervalo de banda quando contatado/reagido com o componente reativo. Por exemplo, uma matriz permeável como um polímero de espuma de célula aberta pode ser dopada com partículas de cobre e/ou molibdênio que reagem com sulfureto de hidrogênio.
[0041] A superfície reativa 210, 310 pode ter uma espessura que varia entre cerca de 10 nm e cerca de 3 mm, incluindo subconjuntos entre cerca de 10 nm e cerca de 100 nm, cerca de 10 nm a cerca de 500 nm, cerca de 100 nm a cerca de 1 mícron, cerca de 500 nm a cerca de 3 mícrons, cerca de 1 mícron a cerca de 3 mícrons ou cerca de 500 nm a cerca de 1 mícron.
[0042] Em alguns casos, o sensor de transmissão 200, 300 pode incluir mais do que um componente de detecção 204, 304 para detectar a concentração de diferentes componentes reativos. Configurações adequadas podem incluir aquelas descritas em relação ao sensor de refletância traseiro 100 com mais do que um componente de detecção 104.
[0043] Em alguns casos, o sensor de transmissão 200.300 pode ser configurado para regenerar a superfície reativa 210 e opcionalmente incluir um elemento de aquecimento 220, 320 e trajetos de fluxo e válvulas (não ilustrados) como descrito em relação à regeneração da superfície reativa 110 na FIG. 1.
[0044] Em alguns casos, os sensores podem utilizar uma técnica elétrica em que a condução ou resistência da superfície reativa é usada para analisar a concentração dos componentes reativos no fluido.
[0045] A FIG. 4 ilustra uma configuração para um componente de detecção elétrica 404 da presente divulgação. O componente de detecção 404 inclui um substrato 408, uma superfície reativa 410 e condutores elétricos 418 que contatam (por exemplo, ilustrados como incorporados) a superfície reativa 410. Em uso, um fluido compreendendo um ou mais componentes reativos entra em contato com os componentes de detecção 404 onde os componentes relativos realizam fisissorção ou quimissorção na superfície reativa 410, que altera a estrutura da banda do material do qual a superfície reativa 410 é composta. As mudanças na estrutura da banda são então medidas usando o detector 406 conectado aos cabos principais 418 e uma concentração dos componentes reativos pode ser determinada, como descrito mais abaixo.
[0046] Geralmente, o substrato 408 é um isolante que não interfere nas medições elétricas da superfície reativa 410, que pode ser a mesma que o substrato 108 descrito em relação à FIG. 1. Além disso, tais materiais de substrato podem ainda permitir a realização simultânea de métodos de detecção espectroscópica descritos neste documento. Quando métodos espectroscópicos não são utilizados, o substrato 408 pode ser um material não condutor, opaco, como o politetrafluoroetileno.
[0047] A superfície reativa 410 pode ser qualquer material condutor que mude estruturas de banda quando contatado por um componente reativo de interesse. Exemplos de materiais podem incluir, mas não estão limitados a, cobre, polietilenoimina e similares e qualquer combinação destes. Por exemplo, a superfície reativa 410 pode compreender polietilenoimina que absorve seletivamente dióxido de carbono, o que causa a alteração da estrutura da banda de polietilenoimina e, consequentemente, a condutância da polietilenoimina.
[0048] A superfície reativa 410 pode ter uma espessura que varia entre cerca de 10 nm e cerca de 3 mm, incluindo subconjuntos entre cerca de 10 nm e cerca de 100 nm, cerca de 10 nm a cerca de 500 nm, cerca de 100 nm a cerca de 1 mícron, cerca de 500 nm a cerca de 3 mícrons, cerca de 1 mícron a cerca de 3 mícrons ou cerca de 500 nm a cerca de 1 mícron.
[0049] Exemplos de detectores 406 para medir as propriedades elétricas da superfície reativa 410 podem incluir, mas não estão limitados a, um voltímetro.
[0050] Em alguns casos, o sensor pode incluir mais do que um componente de detecção 404 para detectar a concentração de diferentes componentes reativos.
[0051] Em alguns casos, o sensor elétrico pode ser configurado para regenerar a superfície reativa 410 e opcionalmente incluir um elemento de aquecimento, trajetos de fluxo e válvulas (não ilustrados) como descrito em relação à regeneração da superfície reativa 110 na FIG. 1.
[0052] Em alguns casos, os sensores podem utilizar técnicas espectroscópicas e elétricas para analisar a concentração dos componentes reativos no fluido.
[0053] A FIG. 5 ilustra uma configuração para um sensor de combinação 500 da presente divulgação. O sensor de combinação 500 compreende uma fonte de luz 502, um componente de detecção 504, um detector de condutância 506c e um detector espectroscópico 506a ou 506b baseado no sensor de combinação utilizando refletância traseira ou técnicas espectroscópicas de transmissão, respectivamente. O componente de detecção 504 inclui um substrato 508, uma superfície reativa 510 e condutores elétricos 518 em contato com a superfície reativa 510 e conectados ao detector de condutância 506c. O sensor de combinação 500 pode ainda incluir um compartimento (não mostrado) semelhante a um dos compartimentos 116, 216, 316 das FIGS. 1-3 com base no modo de detecção espectroscópica desejado.
[0054] O substrato 508 pode ser composto por um material como descrito em relação ao substrato 108 da FIG. 1 para permitir as técnicas de análise espectroscópica.
[0055] A superfície reativa 510 deve ser escolhida para permitir tanto as técnicas espectroscópicas como as elétricas. Por exemplo, os substratos de cobre podem ser úteis ao empregar técnicas de reflexo traseiras e elétricas. Em outro exemplo, uma matriz de polietilenoimina com partículas de alumínio pode ser útil para transmissão e técnicas elétricas na detecção e/ou monitoramento das concentrações de dióxido de carbono e mercúrio.
[0056] A título de exemplo não limitativo, um detector de condutância 506c pode ser combinado com o detector espectroscópico 506a ou 506b, em que o detector de condutância 506c é utilizado como uma célula eletroquímica para gerar reagentes in situ. Por exemplo, em uma salmoura, a célula eletroquímica poderia gerar um volume limitado por difusão próximo à superfície reativa 510. Com uma salmoura de cloreto de sódio, por exemplo, uma voltagem de acionamento de 1,5 V geraria hidróxido de sódio no cátodo e gás de cloro no ânodo. O cloreto é um forte agente oxidante que pode reagir com um componente reativo no fluido por meio da substituição de halogênio. A molécula resultante pode então reagir com a superfície reativa 510 e ser medida. Além disso, o hidróxido de sódio irá neutralizar qualquer ácido residual, fazendo com que o ambiente local no cátodo seja cáustico, o que estabiliza os íons sulfeto e permite a reação com a superfície reativa 510 e a medição da concentração de íons sulfureto.
[0057] Por meio de outro exemplo não limitativo, alguns óleos (usados como fluido transportador) contêm uma quantidade razoável de ácidos orgânicos residuais que podem ser neutralizados quantitativamente com a célula eletroquímica descrita acima.
[0058] Os sensores descritos neste documento (por exemplo, os descritos em relação às FIGS. 1-5 e suas variações) dependem de leis de equilíbrio para calcular uma concentração de componentes reativos no fluido. Os sensores descritos neste documento podem medir um valor absoluto e/ou uma taxa de variação para as medições espectroscópicas e/ou elétricas da superfície reativa.
[0059] Quando se utiliza o valor absoluto, os componentes reativos e a superfície reativa podem chegar a um equilíbrio químico onde não há praticamente nenhuma mudança líquida (menos de 5% de variação líquida por minuto) na concentração de espécies envolvidas na reação química. O equilíbrio químico será refletido em uma estabilização da resposta do sensor. Como usado neste documento, “estabilização” não significa necessariamente que nenhuma mudança espectroscópica ou elétrica esteja ocorrendo, mas inclui pequenas mudanças que indicam que o equilíbrio químico está sendo abordado. Em alguns casos, uma alteração espectroscópica ou elétrica de menos de 20% (preferivelmente menos de 5%) por ciclo de medição (porexemplo, um ciclo de medição de 1 milissegundo para um ciclo de medição de 10 minutos) pode indicar estabilização da resposta do sensor e, consequentemente, uma abordagem ao equilíbrio químico. Configurações específicas de sensores, superfícies reativas e componentes reativos podem ter tolerâncias maiores ou menores para um equilíbrio suficiente. Esta tolerância para estabilização do sensor pode ser guiada pela precisão da medição desejada. Os ciclos de medição são tipicamente de milissegundos (por exemplo, para detecção de pressão) a dezenas de minutos (por exemplo, para medições de mobilidade) para testadores de cabo wireline, mas podem estar na ordem de dias a semanas para o monitoramento de tubulações. Cada aplicativo terá seu próprio ciclo de medição útil definido. O valor absoluto no equilíbrio pode ser comparado a uma correlação conhecida entre a concentração dos componentes reativos e as medidas espectroscópicas e/ou elétricas, que podem estar na forma de uma tabela, gráfico, equação ou similar. A correlação conhecida entre a concentração dos componentes reativos e as medidas espectroscópicas e/ou elétricas pode ser determinada experimentalmente ou modelada matematicamente.
[0060] A correlação entre a concentração dos componentes reativos e a medição espectroscópica e/ou elétrica pode ser dependente da temperatura. Consequentemente, a temperatura no sensor ou próxima a ele pode ser medida ou estimada. Em alguns casos, o sensor (por exemplo, aqueles descritos em relação às FIGS. 1-5) pode opcionalmente incluir ainda um sensor de temperatura e ou sensor de pressão.
[0061] Além disso, a correlação entre a concentração dos componentes reativos e a medição espectroscópica e/ou elétrica pode ser dependente da taxa de fluxo do fluido através da superfície reativa. Por exemplo, em vazões mais altas, os componentes reativos têm menos tempo para interagir com a superfície reativa. Portanto, a mudança absoluta das medidas espectroscópicas e/ou elétricas no equilíbrio pode ser menor do que para uma taxa de fluxo mais lenta. Portanto, a correlação entre a concentração dos componentes reativos e a mudança espectroscópica e/ou elétrica pode explicar a taxa de fluxo (por exemplo, incluindo um fator de proporcionalidade da taxa de fluxo).
[0062] Realizar a análise usando o valor absoluto da medição espectroscópica e/ou elétrica no equilíbrio pode exigir um tempo de espera significativo (por exemplo, várias horas) para permitir que os componentes reativos e as superfícies reativas cheguem ao equilíbrio. Consequentemente, a taxa de mudança das medidas espectroscópicas e / ou elétricas como os componentes reativos e superfícies reativas para chegar ao equilíbrio pode ser usada para determinar ou estimar a concentração dos componentes reativos no fluido.
[0063] Ao usar uma taxa de mudança das medidas espectroscópicas e/ou elétricas, a taxa de mudança pode ser comparada a uma constante de equilíbrio da reação entre os componentes reativos e as superfícies reativas, que podem ser dependentes da temperatura e/ou taxa de fluxo. Semelhante às medições absolutas, uma correlação entre a concentração dos componentes reativos e a taxa de mudança das medidas espectroscópicas e/ou elétricas pode ser determinada experimentalmente ou modelada matematicamente e usada para determinar a concentração dos componentes reativos no fluido.
[0064] Em algumas modalidades, os sensores descritos neste documento (por exemplo, os descritos em relação às FIGS. 1-5 e suas variações) podem ser acoplados ao sistema de controle (por exemplo, um processador), que pode opcionalmente ser parte do próprio sensor. O sistema de controle, descrito mais abaixo, pode incluir as correlações absolutas e/ou de taxa de alteração descritas neste documento entre a concentração dos componentes reativos e as medições espectroscópicas e/ou elétricas e proporciona uma concentração estimada dos componentes reativos no fluido.
[0065] Em alguns casos, com base na concentração dos componentes reativos, uma ação na operação atual do poço ou uma operação subsequente pode ser tomada. Por exemplo, se for determinado que uma zona dentro de uma formação tem uma alta concentração de um componente reativo como sulfeto de hidrogênio, mercúrio ou dióxido de carbono, essa zona pode ser isolada para mitigar a produção de fluidos de hidrocarboneto com tais componentes reativos. Em outro exemplo, durante a perfuração ou estimulação, pode ser determinado que os fluidos na formação tenham uma alta concentração de um componente reativo corrosivo, como sulfeto de hidrogênio ou dióxido de carbono. Então, as ferramentas usadas na operação de produção podem ser compostas de materiais menos suscetíveis à corrosão. Em outro exemplo, sensores podem ser incluídos nas ferramentas em uso para monitorar uma quantidade acumulada de componentes reativos encontrados. Então, quando uma quantidade limite da exposição do componente reativo é alcançada para a ferramenta ou um componente dela é atingido, a ferramenta ou seu componente pode ser substituído, o que pode atenuar a falha da ferramenta. Em outro exemplo, os parâmetros das operações de produção de hidrocarbonetos podem ser otimizados. Em outro exemplo, durante as operações de exploração, a economia de um poço em potencial pode ser avaliada onde a presença de componentes reativos é levada em conta, por exemplo, incluindo o custo de ferramentas resistentes à corrosão e operações adicionais necessárias para tratar ou evitar adequadamente componentes reativos. Em outro exemplo, durante as operações de amostragem, os sensores descritos neste documento podem ser utilizados para fornecer orientação quanto à quantidade de amostra a ser recuperada e a partir de que profundidade ao longo do poço para recuperar a amostra.
[0066] Dependendo de onde os sensores descritos neste documento estão instalados, os sensores podem potencialmente ser expostos a muitos tipos diferentes de fluidos ao longo de várias operações de poço. Por exemplo, sensores instalados em revestimentos ou tubulações podem encontrar lamas à base de óleo, fluidos de limpeza cáustica, fluidos de formação acídica e fluidos de formação de hidrocarbonetos. Uma vez que, como descrito neste documento, alguns sensores da presente divulgação são projetados para ambientes específicos (por exemplo, técnicas de transmissão não podem ser usadas com todos os fluidos), mais de um sensor pode ser instalado. Em alguns casos, cada sensor pode estar associado a um trajeto de fluxo que abre e fecha com base na composição do fluido, de modo a atenuar o desgaste do sensor.
[0067] A FIG. 6 ilustra uma configuração de múltiplos sensores 600 de acordo com pelo menos algumas modalidades da presente divulgação. A configuração de múltiplos sensores 600 ilustrada inclui três sensores 602, 604, 606 em paralelo. A configuração de múltiplos sensores 600 inclui uma série de trajetos de fluxo com um trajeto de fluxo primário 608 que se separa em três vias secundárias de fluxo 610, 612, 614 para cada um dos sensores 602, 604, 606 respectivamente. Cada um dos trajetos de fluxo secundário 610, 612, 614 inclui uma válvula 616, 618, 620 para permitir ou parar o fluxo do fluido para os respectivos sensores 602, 604, 606. As válvulas 616, 618, 620 estão acopladas de forma comunicativa a um sistema de controle 622 que abre e fecha cada válvula 616, 618, 620 para proporcionar um fluxo de fluido para os sensores correspondentes 602, 604, 606. O controle a partir de qual as válvulas 616, 618, 620 são abertas e fechadas através do sistema de controle 622 pode ser realizado manualmente (isto é, através do controle do operador), operado automaticamente (isto é, através de controle por computador) ou ambos. As decisões para abrir e fechar as válvulas 602.604.606 podem depender do método de detecção para o qual o sensor está configurado, dos componentes reativos para os quais o sensor está configurado, da composição do fluido, da operação do poço sendo realizada e similares.
[0068] Em algumas modalidades, cada um dos sensores 602, 604, 606 pode ser configurado para analisar mais de um componente reativo (por exemplo, como descrito em relação às FIGS. 1-4).
[0069] Em alguns casos, os três sensores 602, 604, 606 podem ser operados por diferentes técnicas de detecção. Por exemplo, um sensor de refletância traseiro 602, um sensor de transmissão 604 e um sensor elétrico 606 podem ser usados. Em seguida, o funcionamento das válvulas pode basear-se na composição do fluido que passa através delas para corresponder adequadamente à técnica de detecção.
[0070] Em alguns casos, os três sensores 602, 604, 606 podem ser um único tipo de sensor (por exemplo, refletância de fundo, transmissão, elétrico ou uma combinação destes). Por exemplo, se um componente reativo específico é de interesse, o primeiro sensor 602 pode ser usado até que o equilíbrio seja alcançado, então, o segundo sensor 604 pode ser usado, e assim por diante.
[0071] Em alguns casos, cada um dos trajetos de fluxo secundário 610, 612, 614 pode levar a um ou mais sensores em série, cada um para medir um ou mais componentes reativos de interesse. Além disso, enquanto somente três sensores são ilustrados, em modalidades alternativas, qualquer número de sensores (por exemplo, dois a cinquenta) pode ser incluído onde a configuração do trajeto de fluxo permite que qualquer configuração desejada de sensores seja em série, paralela e combinações das mesmas.
[0072] Em alguns casos, a configuração de múltiplos sensores 600 pode opcionalmente incluir ainda trajetos de fluxo e válvulas (não ilustradas) para a regeneração dos sensores 602, 604, 606 (por exemplo, conforme descrito na FIG. 1).
[0073] Em alguns casos, o fluxo do fluido para um sensor ou matriz de sensores pode ser facilitado por uma bomba acoplada de forma fluida ao sensor. Em alguns casos, o fluxo de fluido pode depender de outros mecanismos, como diferenciais de pressão resultantes de diferenças de temperatura ao longo do trajeto do fluxo através do sensor.
[0074] Em algumas modalidades, os sensores descritos neste documento (por exemplo, os descritos em relação às FIGS. 1-5 e suas variações) podem ser acoplados individualmente ou como configurações de múltiplos sensores a uma variedade de ferramentas e componentes de fundo de poço. Os sensores podem ser aplicáveis ao monitoramento de água para uso e descarte industrial, para uso e descarte urbano e para uso e descarte agrícola. Os sensores também podem ser aplicáveis para monitoramento de poluição, descarte de resíduos industriais, monitoramento de tubulações, monitoramento de cargas em operação, operações de refinaria, operações petroquímicas e operações farmacêuticas.
[0075] A FIG. 7 é um sistema de perfuração de poço 700 de acordo com pelo menos algumas das modalidades da presente divulgação. Deve ser notado que enquanto a FIG. 7 descreve de modo geral um conjunto de perfuração de base terrestre, aqueles versados na técnica reconhecerão prontamente que os princípios descritos neste documento são igualmente aplicáveis às operações de perfuração submarina que empregam plataformas com base marítima e sondas, sem se afastar do escopo da divulgação.
[0076] Como ilustrado, um conjunto de perfuração 700 pode incluir uma plataforma de perfuração 702 que suporta uma torre de perfuração (derrick) 704 com uma catarina 706 para levantar e baixar uma coluna de perfuração 708. A coluna de perfuração 708 pode incluir, mas não está limitada a, um tubo de perfuração e tubulação enrolada em bobina, como é geralmente conhecido por aqueles versados na técnica. O kelly 710 suporta a coluna de perfuração 708 conforme é baixado através de uma mesa rotativa 712. Uma broca de perfuração 714 é anexada à extremidade distal da coluna de perfuração 708 e é conduzida por um motor de fundo de poço e/ou por meio da rotação da coluna de perfuração 708 da superfície de poço. Conforme a broca 714 gira, ela cria um furo 716 que penetra diversas formações subterrâneas 718.
[0077] No exemplo ilustrado, o furo 716 inclui duas seções: uma seção revestida 716a e uma seção não revestida 716b. A seção revestida 716a inclui um revestimento 736 que reveste o poço 716 com uma bainha de cimento 738 colocada entre os mesmos.
[0078] Uma bomba 720 (por exemplo, uma bomba de lama) circula fluido de perfuração 722 através de um tubo de alimentação 724 e para o kelly 710, que transfere o fluido de perfuração 722 no fundo de poço através do interior definido na coluna de perfuração 708 e através de um ou mais orifícios na broca de perfuração 714. O fluido de perfuração 722 é então circulado de volta à superfície pelo espaço anular 726 definido entre a coluna de perfuração 708 e as paredes do furo 716. Na superfície, o fluido de perfuração recirculado ou gasto 722 sai do espaço anular 726 e pode ser transportado para vários sistemas de tratamento de superfície (por exemplo, unidades de processamento de fluido, cavidades de retenção, misturadores e semelhantes). Como ilustrado, o fluido de perfuração gasto 722 é transportado para uma unidade de processamento de fluido 728 através de uma linha de fluxo de interconexão 730. Geralmente, a unidade de processamento de fluido 728 limpa o fluido de perfuração, por exemplo, removendo os detritos de perfuração que o fluido de perfuração trouxe para a superfície. A unidade de processamento de fluido 728 pode incluir um ou mais dentre: um agitador (por exemplo, agitador de xisto), uma centrífuga, um hidrociclone, um separador (incluindo separadores magnéticos e elétricos), um desviador, um separador, um filtro (por exemplo, filtros de terra de diatomáceas), um trocador de calor, qualquer equipamento de recuperação de fluidos e semelhantes e qualquer combinação destes. A unidade de processamento de fluido 728 pode ainda incluir um ou mais sensores, medidores, bombas, compressores e semelhantes.
[0079] Depois de passar pela unidade de processamento de fluido 728, um fluido de perfuração “limpo” 722 é depositado em um tanque de retenção nas proximidades 732 (por exemplo, um poço de lama). Embora ilustrado como estando arranjado na saída do poço 716 por meio do espaço anular 726, aqueles versados na técnica apreciarão facilmente que a unidade de processamento de fluido 728 e o tanque de retenção 732 podem ser colocadas em qualquer outro local no conjunto de perfuração 700 para facilitar sua função correta, sem se afastar do escopo da divulgação.
[0080] Os componentes do fluido de perfuração 722 (por exemplo, agentes de ponderação e aditivos de controle de perda de fluido) podem ser adicionados ao fluido de perfuração 722 através de um funil de mistura 734 acoplado de forma comunicativa ou em comunicação fluida com o tanque de retenção 732. O funil de mistura 734 pode incluir, mas não está limitado a, misturadores e equipamentos relacionados a mistura conhecidos por aqueles versados na técnica. Em outras modalidades, no entanto, os componentes de fluido de perfuração podem ser adicionados ao fluido de perfuração 722 em qualquer outro local no conjunto de perfuração 700. Em pelo menos uma modalidade, por exemplo, pode haver mais de um tanque de retenção 732, como múltiplos tanques de retenção 732 em série. Além disso, o tanque de retenção 732 pode ser representativo de uma ou mais instalações e/ou unidades de armazenamento de fluido em que os componentes de fluido de perfuração podem ser armazenados, recondicionados e/ou regulados até que adicionadas ao fluido de perfuração 722.
[0081] Embora não ilustrado, o conjunto de perfuração 700 pode ainda incluir equipamento adicional no fundo do poço e ferramentas que tais como, mas não limitadas a flutuadores, colares de perfuração, motores de lama, motores de fundo de poço e/ou bombas associadas à coluna de perfuração 708 e qualquer medição ferramentas de perfilagem e medição durante a perfuração (MWD/LWD) e equipamentos de telemetria relacionados e sensores ou sensores distribuídos associados à coluna de perfuração 708.
[0082] O sistema de perfuração 700 também inclui um sensor ou matriz de múltiplos sensores 740 da presente divulgação acoplados ao revestimento 736 na seção revestida 716a do poço 716. O sensor ou arranjo de múltiplos sensores 740 é comunicativamente acoplado a um sistema de controle 742. Opcionalmente, o sensor ou matriz de múltiplos sensores 740 pode ser acoplado de modo fluido a uma bomba para facilitar o fluxo de fluido através deles.
[0083] Os sistemas de controle 742, sistemas de controle que podem opcionalmente ser uma parte integral do sensor ou conjunto de sensores múltiplos 740 e hardware de computador correspondente utilizado para implementar os vários blocos, módulos, elementos, componentes, métodos e algoritmos ilustrativos descritos neste documento podem incluir um processador configurado para executar uma ou mais sequências de instruções, posições de programação ou código armazenado em um meio não transitório, legível por computador. 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, 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 programável e apagável (EPROM)), registros, discos rígidos, discos removíveis, CD-ROMs, DVDs ou qualquer outro dispositivo ou meio de armazenamento semelhante adequado.
[0084] As sequências executáveis descritas neste documento podem ser implementadas com uma ou mais sequências de código contidas em uma memória. 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 com que um processador execute 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, os circuitos com cabo podem ser usados no lugar de ou em combinação com instruções de software para implementar diversas modalidades descritas neste documento. Assim, as presentes modalidades não estão limitadas a qualquer combinação específica de hardware e/ou software.
[0085] Como usado neste documento, um meio legível por máquina se referirá a qualquer meio que proveja direta ou indiretamente 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. O meio de transmissão pode incluir, por exemplo, cabos coaxiais, fio, fibra ótica e cabos que formam um barramento. As formas comuns de um meio legível por máquina podem incluir, por exemplo, disquetes, discos flexíveis, discos rígidos, fitas magnéticas, outros meios magnéticos similares, CD-ROMs, DVDs, outros meios ópticos similares, cartões perfurados, fitas de papel e meios físicos similares com orifícios padronizados, RAM, ROM, PROM, EPROM e EPROM flash.
[0086] Por exemplo, o sistema de controle 742 descrito neste documento pode ser configurado para receber entradas do sensor ou matriz de múltiplos sensores 740. O processador também pode ser configurado para executar ou referenciar cálculos matemáticos, tabelas de consulta e comparações de dados de poços deslocados que são armazenados no processador para derivar a concentração de um ou mais componentes reativos no fluido em contato com o sensor ou matriz de múltiplos sensores 740. Em alguns casos, o processador pode produzir um valor numérico, gráfico ou similar indicativo da concentração, da mudança de concentração ao longo do tempo ou algo semelhante. Em alguns casos, o processador pode alterar ou sugerir uma alteração na composição do fluido de perfuração (por exemplo, adição de catadores para atenuar a corrosão), os parâmetros da operação de perfuração (por exemplo, usando tubos de perfuração 708 que são mais resistentes à corrosão dos componentes reativos) ou ambos, com base na concentração derivada de um ou mais componentes reativos no fluido em contato com o sensor ou matriz de múltiplos sensores 740.
[0087] Em alguns casos, o conjunto de perfuração 700 pode ainda compreender outros sensores (não ilustrados) que estão acoplados de modo comunicável ao sistema de controle 738. Esses sensores podem fornecer medições em tempo real da temperatura e taxa de fluxo do fluido. Estas medições em tempo real podem opcionalmente ser usadas quando derivando a concentração de um ou mais componentes reativos no fluido em contato com o sensor ou matriz de múltiplos sensores 740 e/ou quando o processador faz uma mudança ou sugere uma mudança na composição de fluido de perfuração, nos parâmetros da operação de perfuração ou ambos.
[0088] Por ter o sensor ou matriz de múltiplos sensores 740 acoplado ao revestimento 736, o sensor ou matriz de múltiplos sensores 740 pode opcionalmente ser usado para analisar a concentração de componentes reativos nos fluidos associados com as operações subsequentes do poço. Exemplos de operações podem incluir, mas não estão limitadas a operações de perfilagem de cabo wireline, operações de MWD/LWD, operações de fraturamento hidráulico, operações de acidificação, operações de produção e similares.
[0089] Além disso, um ou mais sensores e/ou matrizes de múltiplos sensor podem ser acoplados a outros componentes de sistemas de perfuração ou sistemas usados para outras operações, por exemplo, ferramentas MWD/LWD, ferramentas de cabo, coluna de perfuração, outros tubulares como tubos de produção ou tubos enrolados, camisas deslizantes, pistolas de perfuração, telas, tampões de fraturamento, packers e similares. Por exemplo, um ou mais sensores e/ou matrizes de múltiplos sensores podem estar localizados em um mandril lateral de um tubular.
[0090] Por exemplo, em vários momentos durante ou após o processo de perfuração, incluindo após operações de estimulação, a coluna de perfuração 708 ou outro aparelho que se estenda para dentro do poço (por exemplo, uma coluna de trabalho para perfurar a formação) pode ser removida do poço 812, como mostrado na FIG. 8, para realizar operações de medição/perfilagem. Mais particularmente, a FIG. 8 é um diagrama esquemático de um exemplo de sistema de cabo wireline 800 que pode empregar os princípios da presente invenção, de acordo com uma ou mais modalidades. Numerais iguais usados nas FIGS. 7 e 8 referem-se aos mesmos componentes ou elementos e, portanto, podem não ser descritos novamente em detalhes. Como ilustrado, o sistema de cabo wireline 800 pode incluir uma ou mais ferramentas de cabo 802 que podem ser suspensas no poço 812 (ilustrado como um poço de orifício aberto sem um revestimento) por um cabo 804. As ferramentas de cabo wireline 802 podem incluir um ou mais sensores e/ou matriz de múltiplos sensores 810, em que as ferramentas de cabo wireline 802 e os sensores/matrizes 810 estão acoplados de modo comunicativo ao cabo 804. O cabo 804 pode incluir condutores para transportar energia para as ferramentas de cabo wireline 802 e para os sensores/matrizes 810 e também facilitar a comunicação entre a superfície e as ferramentas de cabo wireline 802 e os sensores/matrizes 810. Uma instalação de perfilagem 806, mostrada na FIG. 8 como um caminhão, pode coletar medições das ferramentas de cabo wireline 802 e pode incluir instalações de computação 808 para controlar, processar, armazenar e/ou visualizar as medições coletadas pelas ferramentas de cabo wireline 802. As instalações de computação 808 podem ser comunicativamente acopladas às ferramentas do cabo wireline 802 através do cabo 804. Em alguns casos, as instalações de computação 808 podem incluir um sistema de controle similar ao sistema de controle 742 descrito acima.
[0091] Opcionalmente, os sensores/matrizes 810 podem ser acoplados de modo fluido a uma bomba para facilitar o fluxo de fluido através deles. Por exemplo, as ferramentas de cabo wireline 802 podem incluir a bomba e as instalações de computação 808 podem transmitir instruções para a bomba a respeito de quando fluir fluido e para o sensor e quando coletar dados.
[0092] Em cada um dos sistemas de perfuração e de cabo wireline anteriores, os métodos e processos descritos neste documento (ou partes deles) que utilizam os sensores e matriz de sensores da presente divulgação para medir uma concentração do componente reativo podem ser implementados no local (por exemplo, um computador ou processador no local, como os recursos de computação 808 ilustrados no sistema de cabo wireline da Fig. 8 ou uma instalação de computação similar no sistema de perfuração da Fig. 7). Alternativamente ou em conjunto com isto, os métodos e processos descritos neste documento (ou partes dos mesmos) que utilizam os sensores e matrizes de sensor da presente divulgação para medir uma concentração do componente reativo podem ser realizados fora do local onde os dados dos sensores ou matrizes de sensor são transmitidos (com ou sem fio) ou fisicamente entregues ao local externo.
[0093] Embora os sensores e/ou matrizes de múltiplos sensores possam ser úteis na detecção de componentes reativos em fluidos no poço, os sensores e/ou matrizes de múltiplos sensores também podem ser implementados em locais de superfície como na bomba, no tanque de retenção, na unidade de processamento de fluidos e semelhantes.
[0094] Em alguns casos, os sensores ou conjuntos de sensores da presente divulgação podem ser implementados.
[0095] As modalidades da presente divulgação incluem, mas não estão limitadas a, Modalidade A, Modalidade B, Modalidade C e Modalidade D.
[0096] A modalidade A é um método que compreende o contato de um componente de detecção de um sensor com um fluido compreendendo um componente reativo, o componente sensor de detecção compreendendo uma superfície reativa em um substrato; fisissorção ou quimissorção ou ambos, o componente sendo reativo à superfície reativa, causando, assim, uma alteração no intervalo de bandas da superfície reativa; medição de uma forma selecionada do grupo que consiste na alteração do intervalo de bandas da superfície reativa, uma taxa da alteração do intervalo de bandas da superfície reativa e uma combinação destas; e derivação de uma concentração do componente reativo na base da forma selecionada, o grupo consistindo na alteração do intervalo de bandas da superfície reativa, na taxa da alteração do intervalo de bandas da superfície reativa e na combinação das mesmas. Opcionalmente, modalidade A mais pode incluir um ou mais dentre os seguintes: Elemento 1: onde o sensor compreende ainda uma fonte de luz e um detector e em que o método compreende ainda: transmissão da luz da fonte de luz através do substrato para a superfície reativa, para produzir luz interagida refletida que é indicativa do intervalo de banda da superfície reativa; e medição da luz interagida refletida com o detector; Elemento 2: em que o sensor compreende ainda uma fonte de luz e um detector e em que o método compreende ainda: transmissão de luz a partir da fonte de luz através do substrato e superfície reativa para produzir luz interagida transmitida que é indicativa da lacuna de banda da superfície reativa; e medição da luz interagida transmitida com o detector; Elemento 3: em que o sensor compreende ainda cabos condutores elétricos que entram com contato com a superfície reativa e um detector acoplado mecanicamente aos cabos condutores elétricos e em que o método compreende ainda: medição de uma condutância da superfície reativa que é indicativa de uma lacuna de banda da superfície reativa; Elemento 4: em que o sensor é um de uma pluralidade de sensores (por exemplo, uma porção de uma matriz de sensor) onde a pluralidade dos sensores inclui pelo menos um dentre o grupo que consiste em Elemento 1, Elemento 2, Elemento 3, dois ou mais Elementos 1-3 em combinação para formar um sensor de combinação e uma combinação dos mesmo; Elemento 5: o método compreendendo ainda a regeneração da superfície reativa e repetindo o método para derivas uma segunda concentração do componente reativo; Elemento 6: em que o sensor é acoplado a uma ferramenta de poço dentro de um poço que penetra uma formação subterrânea e em que o método compreende ainda: realização de uma operação de poço; e alteração de um parâmetros de uma operação de poço com base na concentração do componente reativo; Elemento 7: em que o sensor é acoplado a uma ferramenta de poço dentro de um poço que penetra uma formação subterrânea e em que o método compreende ainda: cálculo de uma quantidade cumulativa da espécie reativa com base na concentração do componente reativo ao longo do tempo; e substituindo a ferramenta de poço quando a quantidade cumulativa alcança um limite; Elemento 8: em que o sensor é acoplado de maneira fluida a uma bomba configurada para fluir um fluido através do sensor para análise; Elemento 9: em que a superfície reativa compreende uma selecionada do grupo que consiste em ouro, níquel, cobre, molibdênio, alumínio, tungstênio, titânio e qualquer combinação destes; Elemento 10: em que uma espessura da superfície reativa varia por todo o substrato; Elemento 11: em que a superfície reativa compreende uma matriz que é não reativa ao componente reativo e é dopada com partículas que são reativas ao componente reativo; e Elemento 12: em que a superfície reativa compreende partículas substancialmente em uma monocamada no substrato. Exemplos de combinações de elementos podem incluir, mas não estão limitados a, um dos Elementos 1-4 em combinação com um ou mais dos Elementos 5-8; um dos Elementos 1-4 em combinação com um ou mais dos Elementos 9-12; um ou mais dos Elementos 5-8 em combinação com um ou mais dos Elementos 9-12; dois ou mais dos Elementos 5-8 em combinação; e dois ou mais dos Elementos 9-12 em combinação.
[0097] A modalidade B é um sistema que compreende uma ferramenta de poço suspensa em um poço que penetra uma formação subterrânea por um cabo, um sensor acoplado a uma ferramenta de cabo wireline; e em que o sensor é um selecionado dentro o grupo que consiste em: (A) sensor de refletância de fundo compreendendo uma primeira fonte de luz, um primeiro detector e um primeiro componente de detecção que compreende uma primeira superfície reativa em um primeiro substrato, em que o sensor de refletância de fundo é configurado de modo que a primeira luz da fonte de luz passa através do primeiro substrato para a primeira superfície reativa para produzir luz interagida refletida que é indicativa de um intervalo de banda da primeira superfície reativa e é detectada pelo primeiro detector; (B) um sensor de transmissão compreendendo uma segunda fonte de luz, um segundo detector e um segundo componente de detecção que compreende uma segunda superfície reativa em um segundo substrato, em que o sensor de transmissão é configurado de modo que a segunda luz proveniente da segunda fonte de luz passa através do segundo substrato e a segunda superfície reativa para produzir luz interagida transmitida que é indicativa de um intervalo de banda da segunda superfície reativa e é detectada pelo segundo detector; (C) um sensor elétrico compreendendo um terceiro detector, cabos condutores elétricos e um terceiro componente de detecção que compreende uma terceira superfície reativa em um terceiro substrato, em que os cabos condutores elétricos estão em contato com a superfície reativa e são comunicavelmente acoplados ao terceiro detector, e em que o sensor elétrico é configurado de modo que o terceiro detector mede uma condutância da superfície reativa que é indicativa de uma lacuna de banda da terceira superfície reativa; e (D) qualquer combinação de (A), (B) e (C) como um sensor de combinação. Opcionalmente, a Modalidade B pode incluir ainda um ou mais dos seguintes: Elemento 8; Elemento 9; Elemento 10; Elemento 11; Elemento 12; Elemento 13: em que o sensor é um componente de uma matriz de sensores; e Elemento 14: em que o sensor é um componente de uma matriz de sensores, o sensor é um primeiro sensor e a matriz de sensores compreende um segundo sensor selecionado a partir do grupo consistindo de (A), (B), (C) e (D). Exemplos de combinações de elementos podem incluir, mas não estão limitadas a, Elementos 8, 13 e 14 (sozinho ou em qualquer combinação) em combinação com um ou mais dos Elementos 9-12; dois ou mais dos Elementos 9-12 em combinação; e dois ou mais dos Elementos 8, 13 e 14 em combinação.
[0098] A modalidade C é um sistema que compreende um tubular que se estende em um poço que penetra uma formação subterrânea; um sensor acoplado a um selecionado a partir do grupo que consiste em: (A) sensor de refletância de fundo compreendendo uma primeira fonte de luz, um primeiro detector e um primeiro componente de detecção que compreende uma primeira superfície reativa em um primeiro substrato, em que o sensor de refletância de fundo é configurado de modo que a primeira luz da fonte de luz passa através do primeiro substrato para a primeira superfície reativa para produzir luz interagida refletida que é indicativa de um intervalo de banda da primeira superfície reativa e é detectada pelo primeiro detector; (B) um sensor de transmissão compreendendo uma segunda fonte de luz, um segundo detector e um segundo componente de detecção que compreende uma segunda superfície reativa em um segundo substrato, em que o sensor de transmissão é configurado de modo que a segunda luz proveniente da segunda fonte de luz passa através do segundo substrato e a segunda superfície reativa para produzir luz interagida transmitida que é indicativa de um intervalo de banda da segunda superfície reativa e é detectada pelo segundo detector; (C) um sensor elétrico compreendendo um terceiro detector, cabos condutores elétricos e um terceiro componente de detecção que compreende uma terceira superfície reativa em um terceiro substrato, em que os cabos condutores elétricos estão em contato com a superfície reativa e são comunicavelmente acoplados ao terceiro detector, e em que o sensor elétrico é configurado de modo que o terceiro detector mede uma condutância da superfície reativa que é indicativa de uma lacuna de banda da terceira superfície reativa; e (D) qualquer combinação de (A), (B) e (C) como um sensor de combinação. Opcionalmente, a Modalidade B pode incluir ainda um ou mais dos seguintes: Elemento 8; Elemento 9; Elemento 10; Elemento 11; Elemento 12; Elemento 13; Elemento 14; Elemento 15: em que a ferramenta de perfuração de poço é um revestimento do poço e o sensor é acoplado ao revestimento; e Elemento 16: em que o tubular inclui uma entrada de fluido e o sensor está localizado na entrada de fluido. Exemplos de combinações de elementos podem incluir, mas não estão limitadas a, Elementos 8, 13 e 14, 15 e 16 (sozinho ou em qualquer combinação) em combinação com um ou mais dos Elementos 9-12; dois ou mais dos Elementos 9-12 em combinação; e dois ou mais dos Elementos 8, 13, 14, 15 e 16 em combinação.
[0099] A menos que indicado de outra maneira, todos os números que expressam quantidades de ingredientes, propriedades tais como o peso molecular, condições de reação e assim por diante utilizados no presente relatório descritivo e nas reivindicações associadas devem ser compreendidos como sendo modificados em todos os casos pelo termo “cerca de.” Consequentemente, a menos que indicado o contrário, os parâmetros numéricos estabelecidos na seguinte especificação e nas reivindicações anexadas são aproximações que podem variar dependendo das propriedades desejadas a serem obtidas pelas modalidades da presente invenção. No mínimo e não como uma tentativa de limitar a aplicação da doutrina dos equivalentes ao escopo das reivindicações, cada parâmetro numérico deve, pelo menos, ser interpretado à luz do número de dígitos significantes relatados e ao aplicar as técnicas de arredondamento comuns.
[00100] Uma ou mais modalidades ilustrativas incorporando as modalidades da invenção divulgadas neste documento são apresentadas abaixo. Nem todos os aspectos de uma implementação física são descritos ou mostrados nesta invenção, por uma questão de clareza. É entendido que no desenvolvimento de uma modalidade física incorporando as modalidades da presente invenção, numerosas decisões específicas da implementação devem ser tomadas para alcançar as metas do desenvolvedor, tais como conformidade com restrições relacionadas ao sistema, relacionadas a negócios, relacionadas ao governo e outras restrições que variam por implementação e de tempos em tempos. Embora os esforços do desenvolvedor possam ser demorados, tais esforços seriam, no entanto, uma questão de rotina para aqueles versados na técnica e com o benefício desta divulgação.
[00101] Embora composições e métodos sejam descritos nesse documento em termos de “compreendendo”, vários componentes ou etapas, as composições e os métodos podem também “consistir essencialmente em” ou “consistir em” vários componentes e etapas.
[00102] Assim, a presente invenção é devidamente adaptada para corresponder às finalidades e vantagens mencionadas, bem como aquelas que são inerentes à mesma. As modalidades particulares divulgadas acima são meramente ilustrativas, uma vez que a presente invenção pode ser modificada e praticada de maneiras diferentes, porém equivalentes, evidentes àqueles versados na técnica que tiverem o benefício dos ensinamentos neste documento. Além disso, nenhuma limitação é destinada aos detalhes de construção ou projeto mostrados neste documento, a não ser aquelas descritas nas reivindicações abaixo. Assim, é evidente que as modalidades ilustrativas específicas divulgadas acima podem ser alteradas, combinadas ou modificadas e que todas essas variações são consideradas parte do escopo e do espírito da presente invenção. A invenção divulgada de maneira ilustrativa neste documento devidamente pode ser praticada na ausência de qualquer elemento que não é especificamente divulgado neste documento e/ou qualquer elemento opcional divulgado neste documento. Embora as composições e métodos sejam descritos em termos de “compreendendo”, “contendo” ou “incluindo” vários componentes ou etapas, as composições e métodos também podem “consistir essencialmente em” ou “consistir em” vários componentes e etapas. Todos os números e intervalos divulgados acima podem variar em alguma quantidade. Sempre que um intervalo numérico com um limite inferior e um limite superior for divulgado, qualquer número e qualquer intervalo incluso que é esteja dentro do intervalo seja especificamente divulgado. Em particular, todos os intervalos de valores (da forma "de cerca de a a cerca de b" ou, de forma equivalente, "de aproximadamente a a b", ou, de forma equivalente, "de aproximadamente a- b") divulgados neste documento devem ser entendidos como estabelecendo 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 explicitamente e claramente definido de outra forma 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 do elemento que eles introduzem.
Claims (16)
1. Método para detecção de componentes reativos em fluidos, em particular detecção espectroscópica, caracterizado por compreender: contato de um componente de detecção (104, 204, 304, 404, 504) de um sensor (100, 200, 300, 500, 602, 604, 606) com um fluido que compreende um componente reativo, o componente de detecção (104, 204, 304, 404, 504) compreendendo uma superfície reativa (110, 210, 310, 410, 510) em um substrato (108, 208, 308, 408, 508); em que uma composição do substrato (108, 208, 308, 408, 508) é transparente para comprimentos de onda de luz (112) e luz interagida (114) necessários para detectar uma fisissorção ou quimissorção do componente reativo e a composição do substrato (108, 208, 308, 408, 508) é inerte para o componente reativo; fisissorção, quimissorção, ou ambos, do componente reativo à superfície reativa (110, 210, 310, 410, 510), causando, assim, uma alteração em um intervalo de bandas da superfície reativa (110, 210, 310, 410, 510); medição de uma forma selecionada a partir do grupo consistindo em alteração no intervalo de bandas da superfície reativa (110, 210, 310, 410, 510), uma taxa da alteração no intervalo de bandas da superfície reativa (110, 210, 310, 410, 510), e uma combinação das mesmas; e derivação de uma concentração do componente reativo com base na forma selecionada a partir do grupo consistindo na alteração no intervalo de bandas da superfície reativa (110, 210, 310, 410, 510), na taxa da alteração no intervalo de bandas da superfície reativa (110, 210, 310, 410, 510), e na sua combinação.
2. Método para detecção de componentes reativos em fluidos, em particular detecção espectroscópica, caracterizado por compreender: contato de um componente de detecção (404, 504) de um sensor (500, 602, 604, 606) com um fluido que compreende um componente reativo, o componente de detecção (404, 504) compreendendo uma superfície reativa (410, 510) em um substrato (408, 508); em que o substrato (408, 508) é um isolante, e em que o sensor (500, 602, 604, 606) compreende condutores elétricos (418, 518) que contatam a superfície reativa (410, 510) e um detector (406, 506c) acoplado de modo comunicável aos condutores elétricos (418, 518); fisissorção, quimissorção, ou ambos, do componente reativo à superfície reativa (410, 510), causando, assim, uma alteração em um intervalo de bandas da superfície reativa (410, 510); medição de uma forma selecionada a partir do grupo consistindo em alteração no intervalo de bandas da superfície reativa (410, 510), uma taxa da alteração no intervalo de bandas da superfície reativa (410, 510), e uma combinação das mesmas, em que uma condutância da superfície reativa (410, 510) que é indicativa do intervalo de bandas da superfície reativa (410, 510) é medida; e derivação de uma concentração do componente reativo com base na forma selecionada a partir do grupo que consiste na alteração no intervalo de bandas da superfície reativa (410, 510), na taxa da alteração no intervalo de bandas da superfície reativa (410, 510), e na sua combinação.
3. Método de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o sensor é um sensor de combinação (500, 600), em que a dita composição do substrato (508) é transparente para comprimentos de onda de luz (112) e luz interagida (114) necessários para detectar uma fisissorção ou quimissorção do componente reativo e a composição do substrato (508) é inerte para o componente reativo, em que o sensor (500, 602, 604, 606) compreende condutores elétricos (518) contatando a superfície reativa (510) e um detector (506c) acoplado comunicavelmente aos condutores elétricos (518), e em que o substrato (508) é um isolante, o método compreendendo uma etapa de realizar uma medição espectroscópica, bem como uma etapa de medir uma condutância da superfície reativa (510).
4. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o sensor (100, 200, 300, 500, 602, 604, 606) compreende ainda uma fonte de luz (102, 202, 302, 502) e um detector (106, 206, 306, 506a, 506b), e em que o método compreende ainda: transmissão de luz (112, 212, 312) a partir da fonte de luz (102, 202, 302, 502) através do substrato (108, 208, 308, 408, 508) para a superfície reativa (110, 210, 310, 410, 510) para produzir luz interagida refletida (114, 214, 314) que é indicativa do intervalo de bandas da superfície reativa (110, 210, 310, 410, 510); e medição da luz interagida refletida (114, 214, 314) com o dito detector (106, 206, 306, 506a, 506b).
5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o sensor (100, 200, 300, 500, 602, 604, 606) compreende ainda uma fonte de luz (102, 202, 302, 502) e um detector (106, 206, 306, 406, 506a, 506b), e em que o método compreende ainda: transmissão de luz (112, 212, 312) a partir da fonte de luz (102, 202, 302, 502) através do substrato (108, 208, 308, 408, 508) e da superfície reativa (110, 210, 310, 410, 510) para produzir luz interagida transmitida (114, 214, 314) que é indicativa do intervalo de bandas da superfície reativa (110, 210, 310, 410, 510); e medição da luz interagida transmitida (114, 214, 314) com o dito detector (106, 206, 306, 406, 506a, 506b).
6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: regeneração da superfície reativa (110, 210, 310, 410, 510); e repetição do método para derivar uma segunda concentração do componente reativo.
7. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o sensor (100, 200, 300, 500, 602, 604, 606) é acoplado a uma ferramenta de poço (802) dentro de um poço (716) que penetra uma formação subterrânea (718), e em que o método compreende ainda: realização de uma operação de poço; e alteração de um parâmetro da operação de poço com base na concentração do componente reativo.
8. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o sensor (100, 200, 300, 500, 602, 604, 606) é acoplado a uma ferramenta de poço (802) dentro de um poço (716) que penetra uma formação subterrânea (718), e em que o método compreende ainda: cálculo de uma quantidade cumulativa das espécies reativas com base na concentração do componente reativo ao longo do tempo; e substituição da ferramenta de poço (802) quando a quantidade cumulativa atingir um limite.
9. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a superfície reativa (110, 210, 310, 410, 510) compreende um elemento selecionado a partir do grupo que consiste em ouro, níquel, cobre, molibdênio, alumínio, tungstênio, titânio, e qualquer combinação dos mesmos, e em que uma espessura da superfície reativa (110, 210, 310, 410, 510) varia através do substrato (108, 208, 308, 408, 508), e em que a superfície reativa (110, 210, 310, 410, 510) compreende uma matriz que é não reativa ao componente reativo, e é dopada com partículas que são reativas ao componente reativo.
10. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a superfície reativa (110, 210, 310, 410, 510) compreende partículas em uma monocamada sobre o substrato (108, 208, 308, 408, 508).
11. Sistema para detecção de componentes reativos em fluidos, compreendendo: um sensor (100, 200, 300, 602, 604, 606) acoplado a um elemento selecionado a partir do grupo que consiste em: um tubular que se estende para dentro de um poço (716, 812) que penetra uma formação subterrânea (718), uma ferramenta de poço (802) disposta no poço (716, 812), e uma combinação dos mesmos; e caracterizado pelo fato de que aquele sistema é para a detecção espectroscópica, e o sensor (100, 200, 300, 602, 604, 606) é um selecionado a partir do grupo que consiste em: (A) um sensor de refletância de fundo (100), que compreende uma primeira fonte de luz (102), um primeiro detector (106), e um primeiro componente de detecção (104) que compreende uma primeira superfície reativa (110) sobre um primeiro substrato (108), em que uma composição do primeiro substrato (108) é transparente para comprimentos de onda de luz (112) e luz interagida (114) necessários para detectar uma fisissorção ou quimissorção do componente reativo e a composição do primeiro substrato (108) é inerte para o componente reativo; em que o referido sensor de refletância de fundo (100) é configurado de tal modo que primeira luz (112) da primeira fonte de luz (102) passe através do primeiro substrato (108) até a primeira superfície reativa (110) para produzir luz interagida refletida (114) que é indicativa de um intervalo de bandas da primeira superfície reativa (110) e é detectada pelo primeiro detector (106); e (B) um sensor de transmissão (200, 300), que compreende uma segunda fonte de luz (202, 302), um segundo detector (206, 306), e um segundo componente de detecção (204, 304) que compreende uma segunda superfície reativa (210, 310) sobre um segundo substrato (208, 308); em que uma composição do segundo substrato (208, 308) é transparente para comprimentos de onda de luz (112) e luz interagida (114) necessários para detectar uma fisissorção ou quimissorção do componente reativo e a composição do segundo substrato (208, 308) é inerte para o componente reativo; em que aquele sensor de transmissão (200, 300) é configurado de tal modo que segunda luz (212, 312) da segunda fonte de luz (202, 302) passe através do segundo substrato (208, 308) e da segunda superfície reativa (210, 310) para produzir luz interagida transmitida (214, 314) que é indicativa de um intervalo de bandas da segunda superfície reativa (210, 310) e é detectada pelo segundo detector (206, 306); ou em que o sensor é: (C) um sensor elétrico compreendendo um terceiro detector (406), cabos condutores elétricos (418), e um terceiro componente de detecção (404) que compreende uma terceira superfície reativa (410) sobre um terceiro substrato (408), em que a terceira superfície reativa (410) é para medições elétricas e o substrato (408) é um isolante; em que os cabos condutores elétricos (418) estão em contato com a superfície reativa (410) e são comunicavelmente acoplados ao terceiro detector (406), e em que o sensor elétrico é configurado de tal modo que o terceiro detector (406) meça uma condutância da superfície reativa (410) que é indicativa de um intervalo de bandas da terceira superfície reativa (410); ou em que o sensor é: (D) qualquer combinação de (A), (B) e (C) como um sensor de combinação (500, 600).
12. Sistema de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o sensor (100, 200, 300, 500, 602, 604, 606) é um componente de uma matriz de sensores (740, 810), em que o sensor é acoplado de maneira fluida a uma bomba configurada para fluir um fluido através do sensor para a análise, e em que a superfície reativa (110, 210, 310, 410, 510) compreende partículas substancialmente em uma monocamada sobre o substrato (108, 208, 308, 408, 508).
13. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 12, caracterizado pelo fato de a superfície reativa (110, 210, 310, 410, 510) compreender um elemento selecionado a partir do grupo que consiste em ouro, níquel, cobre, molibdênio, alumínio, tungstênio, titânio, e qualquer combinação dos mesmos, e em que uma espessura da superfície reativa (110, 210, 310, 410, 510) varia através do substrato (108, 208, 308, 408, 508).
14. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 12, caracterizado pelo fato de que um fluido compreendendo um componente reativo está em contato com a superfície reativa (110, 210, 310, 410, 510), e em que a superfície reativa (110, 210, 310, 410, 510) compreende uma matriz que é não reativa ao componente reativo e é dopada com partículas que são reativas ao componente reativo.
15. Sistema de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a ferramenta de poço é um revestimento (736) que reveste o poço (716, 812) e o sensor (740) é acoplado ao revestimento (736).
16. Sistema de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o tubular inclui uma entrada de fluido, e o sensor (100, 200, 300, 602, 604, 606) está localizado na entrada do fluido.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/US2016/052472 WO2018052451A1 (en) | 2016-09-19 | 2016-09-19 | Surface sensing of reactive components in fluids |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BR112019002811A2 BR112019002811A2 (pt) | 2019-05-21 |
| BR112019002811B1 true BR112019002811B1 (pt) | 2022-11-01 |
Family
ID=61620096
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| BR112019002811-0A BR112019002811B1 (pt) | 2016-09-19 | 2016-09-19 | Método e sistema para detecção de componentes reativos em fluidos |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US10962484B2 (pt) |
| EP (1) | EP3469188B1 (pt) |
| BR (1) | BR112019002811B1 (pt) |
| SA (1) | SA519401091B1 (pt) |
| WO (1) | WO2018052451A1 (pt) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10962484B2 (en) | 2016-09-19 | 2021-03-30 | Halliburton Energy Services, Inc. | Detection via bandgap of reactive components in fluids |
| US11326439B2 (en) | 2020-05-15 | 2022-05-10 | Saudi Arabian Oil Company | Compositions, systems, and methods for iron sulfide scale identification, prevention, and reduction |
Family Cites Families (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4495793A (en) * | 1982-08-30 | 1985-01-29 | Washington Research Foundation | Sensing device for detecting the presence of a gas contained in a mixture thereof |
| AU8164898A (en) | 1997-06-27 | 1999-01-19 | Baker Hughes Incorporated | Drilling system with sensors for determining properties of drilling fluid downhole |
| GB2359631B (en) * | 2000-02-26 | 2002-03-06 | Schlumberger Holdings | Hydrogen sulphide detection method and apparatus |
| AU2002240314A1 (en) * | 2001-02-07 | 2002-08-19 | Omniguide Communications | Optical waveguide monitoring |
| US7362422B2 (en) | 2003-11-10 | 2008-04-22 | Baker Hughes Incorporated | Method and apparatus for a downhole spectrometer based on electronically tunable optical filters |
| US7379819B2 (en) | 2003-12-04 | 2008-05-27 | Schlumberger Technology Corporation | Reservoir sample chain-of-custody |
| GB2420849B (en) * | 2004-12-02 | 2007-06-27 | Schlumberger Holdings | Optical pH sensor |
| US7763845B2 (en) | 2005-08-15 | 2010-07-27 | Baker Hughes Incorporated | Downhole navigation and detection system |
| EP3096116B8 (en) | 2006-10-02 | 2018-08-22 | Neolitics, Inc. | Spectroscope and method for performing spectroscopy utilizing an adaptive optical element |
| US7707883B2 (en) | 2007-11-06 | 2010-05-04 | Baker Hughes Incorporated | Apparatus and method for improved light source and light detector for gravimeter |
| US7852468B2 (en) * | 2007-12-14 | 2010-12-14 | Baker Hughes Incorporated | Fiber optic refractometer |
| US7969571B2 (en) * | 2009-01-15 | 2011-06-28 | Baker Hughes Incorporated | Evanescent wave downhole fiber optic spectrometer |
| US20100269579A1 (en) * | 2009-04-22 | 2010-10-28 | Schlumberger Technology Corporation | Detecting gas compounds for downhole fluid analysis using microfluidics and reagent with optical signature |
| EP2556213A1 (en) | 2010-05-21 | 2013-02-13 | Halliburton Energy Services, Inc. | Downhole spectroscopic detection of carbon dioxide and hydrogen sulfide |
| US8921768B2 (en) * | 2010-06-01 | 2014-12-30 | Halliburton Energy Services, Inc. | Spectroscopic nanosensor logging systems and methods |
| US8383048B2 (en) * | 2010-07-21 | 2013-02-26 | Schlumberger Technology Corporation | Microsensor for mercury |
| WO2013039485A1 (en) | 2011-09-13 | 2013-03-21 | Halliburton Energy Services, Inc. | Measuring an adsorbing chemical in downhole fluids |
| SG11201500242QA (en) | 2012-07-23 | 2015-02-27 | Halliburton Energy Services Inc | Method and apparatus for analyzing multiphase fluid flow using a multivariate optical element calculation device |
| EP2895913A4 (en) | 2012-09-13 | 2016-05-18 | Halliburton Energy Services Inc | SPECTROMETER WITH A SPATIAL HETERODYNTE INTEGRATED CALCULATION ELEMENT |
| US9567852B2 (en) * | 2012-12-13 | 2017-02-14 | Halliburton Energy Services, Inc. | Systems and methods for measuring fluid additive concentrations for real time drilling fluid management |
| US9664036B2 (en) * | 2013-10-09 | 2017-05-30 | Halliburton Energy Services, Inc. | Systems and methods for measuring downhole fluid characteristics in drilling fluids |
| WO2015094243A1 (en) * | 2013-12-18 | 2015-06-25 | Halliburton Energy Services, Inc. | Systems and methods to reduce delamination in integrated computational elements used downhole |
| US10131583B2 (en) | 2014-08-26 | 2018-11-20 | Halliburton Energy Services, Inc. | Systems and methods for analyzing the characteristics and compositions of a dry cement |
| US10025000B2 (en) * | 2016-01-21 | 2018-07-17 | Baker Hughes Incorporated | Optical sensors for downhole tools and related systems and methods |
| US10962484B2 (en) | 2016-09-19 | 2021-03-30 | Halliburton Energy Services, Inc. | Detection via bandgap of reactive components in fluids |
-
2016
- 2016-09-19 US US15/533,370 patent/US10962484B2/en active Active
- 2016-09-19 BR BR112019002811-0A patent/BR112019002811B1/pt active IP Right Grant
- 2016-09-19 WO PCT/US2016/052472 patent/WO2018052451A1/en unknown
- 2016-09-19 EP EP16916379.7A patent/EP3469188B1/en active Active
-
2019
- 2019-02-12 SA SA519401091A patent/SA519401091B1/ar unknown
-
2021
- 2021-02-12 US US17/175,180 patent/US12006821B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US12006821B2 (en) | 2024-06-11 |
| EP3469188B1 (en) | 2022-10-19 |
| EP3469188A1 (en) | 2019-04-17 |
| US20210164908A1 (en) | 2021-06-03 |
| US20200141874A1 (en) | 2020-05-07 |
| BR112019002811A2 (pt) | 2019-05-21 |
| EP3469188A4 (en) | 2019-06-19 |
| US10962484B2 (en) | 2021-03-30 |
| WO2018052451A1 (en) | 2018-03-22 |
| SA519401091B1 (ar) | 2023-02-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10087753B2 (en) | Systems and methods for real-time measurement of gas content in drilling fluids | |
| US10001465B2 (en) | Real time measurement of mud logging gas analysis | |
| CA2293686C (en) | Control and monitoring system for chemical treatment of an oilfield well | |
| US9182355B2 (en) | Systems and methods for monitoring a flow path | |
| US10794890B2 (en) | Method of obtaining asphaltene content of crude oils | |
| US12006821B2 (en) | Bandgap detection of reactive components in fluids | |
| WO2014003840A1 (en) | Method and apparatus for identifying fluid attributes | |
| US9845663B2 (en) | Self-cleaning windows for downhole and process chemistry environment | |
| US9612154B2 (en) | Method for diagnosing optical spectrometers of downhole tools | |
| AU2017201319B2 (en) | Device and method for corrosion detection and formation evaluation using integrated computational elements | |
| WO2024102178A1 (en) | Determining ion concentration through downhole optical spectroscopy | |
| WO2024118770A1 (en) | Prediction of percentage levels of gases that are undetectable via optical absorption measurements | |
| WO2024118790A1 (en) | Prediction of fluid density based on optical absorption measurements | |
| GB2558448A (en) | Device and method for corrosion detection and formation evaluation using integrated computational elements |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| B06U | Preliminary requirement: requests with searches performed by other patent offices: procedure suspended [chapter 6.21 patent gazette] | ||
| B350 | Update of information on the portal [chapter 15.35 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 19/09/2016, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS |