BRPI0617118A2 - sistema magnético de agitação/mistura em uma célula de pvt - Google Patents

Abstract

<B>SISTEMA MAGNéTICO DE AGITAçãO/MISTURA EM UMA CéLULA DE PVT <D>é descrito um sistema magnético de agitação! mistura para células de condensação e PVT. Uma detecção de agitação/mistura é executada por um solenóide para conseguir um monitoramento seguro da rotação do impulsor de agitação/mistura em fluidos de alta viscosidade, fluidos escuros ou células sem janela.

Description

"SISTEMA MAGNÉTICO DE AGITAÇÃO/ MISTURA EM UMA CÉLULA DE PVT"

A presente invenção se relaciona a um sistema de agitação/mistura por meio de um impulsor acoplado magneticamente, para uso em estudos de pressão, volume e temperatura (PVT) de fluidos de reservatório e suas propriedades, em laboratório e em campo.

Em células de PVT e células de condensação, os fluidos de petróleo podem ser estudados em pressões e temperaturas variadas simulando as condições em reservatórios de óleo antes e durante a produção. Tipicamente estes 10 fluidos contêm gás. A mudança de densidade do fluido (compressibilidade) e a tendência do gás sair da solução em pressão decrescente são de particular interesse.

As células de PVT são otimizadas para estudar óleos com gás dissolvido, enquanto as células de condensação são otimizadas para estudar óleos 15 leves com alta relação de gás/óleo. A seguir, ambas serão denominadas como células de PVT.

Até o final da década de 8o, o método para controlar a pressão nestas células era bombear mercúrio dentro e fora das células. O mercúrio era considerado inerte com respeito aos fluidos de petróleo. Havia entretanto 20 alguns riscos de saúde envolvidos na manipulação do mercúrio a alta pressão e temperatura, e assim o bombeamento de mercúrio tem sido largamente substituído por outros métodos para mudar o volume de células de PVT.

Vários dos novos projetos são baseados em células cilíndricas com um pistão vedado que pode ser movido tanto por ação mecânica direta como 2 5 por acionamento hidráulico.

Agitando as velhas células de PVT com mercúrio, o mercúrio também proveria uma boa agitação/mistura, de modo que um rápido equilíbrio entre as fases era obtido. O equilíbrio é essencial para alcançar medições confiáveis de reproduzíveis. Esta característica é perdida quando o volume é controlado com 30 um pistão.

Descrição do Estado da Arte Relacionada

Conforme descrito em mais detalhes abaixo, várias células de PVT são equipadas com um agitador/misturador acoplado magneticamente para misturar os fluidos sob teste.O princípio de um agitador/misturador acionado por pulso magnético livre e o arrasto de colocação/misturador e velocidade/misturador em células de alta pressão estão descritos, entre outros documentos, na patente norueguesa n° 312.921. Enquanto a patente 312.921 é um método óptico para detectar mudanças de viscosidade, a presente invenção é satisfatória para qualquer fluido onde os métodos ópticos não são adequados.

O acoplamento magnético entre os solenóides e o agitador/misturador é relativamente fraco, devido à geometria e porque o campo magnético é provido pelo pistão de metal.

Alguns fluidos de petróleo são muito viscosos, e oagitador/misturador pode então não girar na freqüência desejada.

Algumas células não são providas com uma janela, e desta forma não é possível ver o fluido (células fechadas). Em muitos casos não seria possível ver o agitador/misturador mesmo se a célula tiver uma janela, porque os fluidos são muito escuros.

Um dispositivo de monitoramento para indicar se o impulsor está se mexendo ou não, é então necessário para garantir uma operação segura.

Várias patentes, por exemplo a patente U.S. 6,834,990, descrevem um agitador/misturador acionado por eixo em várias configurações, especialmente do agitador/impulsor visando prover características especiais, por exemplo aeração com bolhas de ar suprido através do eixo e cisalhamento de alta eficiência (baixa potência) do fluido etc.

Os agitadores/misturadores impulsionados por eixo não são magneticamente acoplados, mas diretamente acionados, com os problemas de vedação relacionados. A junção magnética provê a possibilidade de um recipiente fechado com um longo tempo de estabilidade de pressão.

Uma patente, a patente U.S. 6,007,227, descreve um sistema de controle para uma aplicação do tipo liqüidificador. Um sistema de controle envolve tipicamente um sensor para realimentação da variável controlada. Porém, na presente invenção, a aceleração, velocidade ou posição angular do agitador/misturador não é uma parte de um sistema de controle.

Um aparato alternativo àqueles descritos acima é necessário para executar estudos de PVT com a garantia simples e confiável de mexer/agitar e então misturar, ou de conseguir equilíbrio de fase, de fluidos sob teste em célulassem meios para observação visual do fluido, ou para fluidos com alto nível de opacidade em células com meios para observação visual. A alternativa para monitorar também deve ser muito compacta e sem partes móveis.

Sumário da Invenção

Conseqüentemente, conforme a presente invenção, é provido

um novo sistema magnético de agitação/mistura para prover equilíbrio antes da medição de teste em uma célula de PVT de alta pressão. Mais precisamente, a presente invenção é definida pelo teor da reivindicação independente ι anexada.

Formas de incorporação favoráveis e preferidas da invenção aparecem nas reivindicações dependentes referentes à reivindicação 1.

Breve Descrição dos Desenhos

Em seguida, será dada uma descrição mais detalhada das formas de incorporação ilustrativas da presente invenção, e ao mesmo tempo se referirão aos desenhos anexos, nos quais:

A fig. 1 mostra uma seção em corte transversal de um pistãoconforme uma forma de incorporação preferida da invenção; e

A fig. 2 é uma vista em perspectiva da parte inferior do pistãoque aparece na fig. 1.

Descrição das Formas de Incorporação Preferidas

Uma solução para assegurar boa agitação/mistura é colocarum impulsor agitador/misturador impulsionado magneticamente no tôpo do pistão. Um impulsor io com magnetos (imãs) permanentes inseridos é colocado em um eixo n em uma cavidade 2 no lado do fluido sob teste do corpo do pistão 1.

O agitador/misturador é energizado por uma montagem de solenóides 3 colocada dentro do pistão 1 em alojamentos 4 separados no corpo do pistão, mas separada dos fluidos. Um destes alojamentos 4 está indicado na fig. 1, enquanto três de tais alojamentos aparecem na fig. 2.

Os solenóides são colocados paralelos ao eixo do cilindro do pistão e com uma extremidade do núcleo apontando para os imãs no impulsor 10, enquanto os lados opostos são magneticamente conectados para aumentar a força do campo e reduzir a perda do campo.

O pistão 1 deve ser feito de um material não-magnético, preferivelmente uma liga (por exemplo Hastelloy C, Inconel, aço inoxidável 316, etc.). São providos pulsos de potência em fase para os solenóides 3 por meio definos fios elétricos 7 isolados com Teflon que saem através de uma haste ôca 9. A haste ôca 9 é montada em uma tampa 14 que fecha o fundo do pistão 1. Os fios 7 são conectados a um gerador de pulsos elétricos 8 no lado de fora da célula. A haste 9 é acoplada ao centro do pistão 1, saindo pelo corpo da célula através de uma vedação dinâmica, mas é mostrado apenas como um tubo muito curto no desenho esquemático da fig. 1.

Para garantir a operação do agitador/misturador, um pequeno solenóide 5 extra com fios 12 em separado é colocado em seu próprio alojamento 6 no pistão, mas isolado dos fluidos de maneira que o imã permanente no impulsor 10 passa perto da ponta (referida com o numerai 13) do solenóide 5, se estiver girando. Isto induz pulsos elétricos tão fortes que eles podem ser separados facilmente da indução devido aos solenóides 3 pulsantes. Um indicador de pulso eletrônico 8 informa o operador sobre o estado do agitador/misturador. (Para simplicidade, o indicador de pulso e o gerador de pulso foram representados em uma unidade em comum, 8.)

Em uma forma de incorporação prática, o pistão da célula de PVT consiste em duas partes. Uma parte é o corpo principal 1 com um recesso 2 para um impulsor 10 e um eixo de fixação 11 no lado do fluido sob teste, uma seção exterior com diâmetro reduzido para as vedações e guias do pistão com o cilindro, e alojamentos 4, 6 para os solenóides 3, 5, e fios 7, 12 que se estendem pelo outro lado. A outra parte é uma tampa 14 com uma haste 9 do pistão acoplada. Entre a tampa 14 e o corpo principal, e na dita tampa e no dito corpo, há vedações, de modo que o interior do pistão fica vedado tanto do fluido hidráulico como do fluido sob teste. (Na fig. 2, a tampa 14 foi omitida para mostrar os alojamentos 4, 6.)

O impulsor 10 agitador/misturador, que pode girar livremente no eixo 11 no recesso 2 do pistão, tem preferivelmente um desenho simétrico e tem dois ou mais imãs permanentes situados simetricamente.

A operação de agitação/mistura é executada energizando seqüencialmente os dois ou mais solenóides acionadores 3, assim empurrando e puxando os imãs permanentes do impulsor. Os solenóides acionadores 3 são projetados como um núcleo magneticamente macio com um fio enrolado cilindricamente. O número de espiras, a espessura do fio e o material podem variar conforme a força magnética desejada e outras características. Os solenóidesacionadores 3 podem ser dispostos axialmente dentro do pistão 1, ou radialmente, fora do cilindro, assemelhando-se a um motor elétrico ou um motor de passo comum.

Na maioria das formas de incorporação, o impulsor é fixado axialmente no eixo e pode girar somente sobre a linha de centro do eixo. O eixo pode ser projetado como uma unidade destacável tanto na forma de um único parafuso colocado no tôpo do pistão, formando o eixo, ou como um disco com um eixo estendido. O eixo também pode ser uma parte integrada ao pistão. A rotação do impulsor mistura e mexe os fluidos sob teste.

O monitoramento da agitação/mistura é executado tendo umsolenóide 5 com fios em separado 12 em um alojamento 6 separado dentro do pistão 1. Os fios 7, 12 também podem ser conectados de tal maneira a formar uma referência comum para os solenóides 3, 5 de acionamento e monitoramento.

O solenóide 5 de monitoramento provê pulsos causados por indução a partir da passagem pelos imãs permanentes no impulsor 10 giratório.

A cavidade ou alojamento 6 para o solenóide 5 de monitoramento é mostrado com um espaço 13 para um núcleo estendido, enquanto o alojamento 4 para o solenóide acionador 3 é mostrado sem.

Enquanto as formas de incorporação preferidas da invenção foram descritas e mostradas acima, é compreendido que todas as alternativas e modificações, tais como aquelas sugeridas, e outras, podem ser realizadas, seguindo o escopo da invenção.

Claims (9)

1. "SISTEMA MAGNÉTICO DE AGITAÇÃO/MISTURA EM UMA CÉLULA DE PVT', para teste de fluidos em alta pressão provida por um pistão (1) na dita célula, compreendendo um sistema de agitação/mistura para rapidamente prover equilíbrio antes da medição de teste, tal sistema de agitação/mistura tendo:um impulsor (10) montado para rotação em um eixo (11) em um recesso (2) no lado do fluido do dito pistão (1), o dito impulsor (10) contendo pelo menos um imã permanente, epelo menos dois solenóides acionadores (3) dentro do dito pistão (1), para influenciar pelo menos um imã permanente e assim prover movimento para o dito impulsor (10), caracterizado pelo fato de compreender um solenóide de monitoramento (5) disposto dentro doso pistão (1) próximo mas isolado do recesso (2) do impulsor, para monitorar a rotação do impulsor (10).

2. "SISTEMA MAGNÉTICO", de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que todos os solenóides (3, 5) são dispostos removivelmente em alojamentos (4, 6) em um lado da parte traseira do pistão, oposto ao lado do dito fluido.

3. "SISTEMA MAGNÉTICO", de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que pelo menos um dos ditos solenóides de monitoramento (5) e dos ditos solenóides acionadores (3) é provido com um núcleo axialmente estendido na direção do dito recesso (2) do impulsor, o dito núcleo encaixando-se em uma extensão do alojamento (13) que permite uma curta distância mínima entre o dito núcleo estendido e um imã permanente do impulsor, reduzindo assim a perda de campos magnéticos.

4. "SISTEMA MAGNÉTICO", de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito solenóide de monitoramento (5) está conectado por fio (12) a um indicador de pulso (8) externo.

5. "SISTEMA MAGNÉTICO", de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os ditos solenóides acionadores (3) estão conectados por fio (7) a um gerador de pulso (8) externo.

6. "SISTEMA MAGNÉTICO", de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito recesso (2) do impulsor cobre uma parte significativa da área do lado do fluido do pistão (1).

7. "SISTEMA MAGNÉTICO", de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito recesso (2) do impulsor tem forma cilíndrica, o dito eixo (11) sendo disposto concentricamente nele.

8.

"SISTEMA MAGNÉTICO", de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma haste ôca (9) está acoplada a uma tampa do pistão (14) fixada em um lado da parte traseira do pistão oposta ao lado do dito fluido, tal haste (9) estendendo-se para fora da dita célula, para prover uma passagem para os fios (7,12) para o, e vindo do, dito pistão (1).