BRPI0617154A2 - método de análise de uma substáncia, sistema para analisar uma composição e método de analisar petróleo que contém gás - Google Patents

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Abstract

<B>MéTODO DE ANALISE DE UMA SUBSTáNCIA, SISTEMA PARA ANALISAR UMA COMPOSIçãO E MéTODO DE ANALISAR PETRÈLEO QUE CONTéM GáS<D>A presente invenção refere-se a um método de analisar uma composição que inclui petróleo que contém gás inclui separar a composição em uma fase vapor e em uma fase liquida. Uma composição da fase vapor é determinada com um cromatógrafo de gás (50). Ao menos uma porção da fase liquida é depositada em um vaso (12) e uma fase vapor de espaço livre é coletada a partir do vaso (12). Uma composição do vapor no espaço livre é determinada com o cromatógrafo de gás (50).

Description

Relatório Descritivo de Patente de Invenção para: "MÉTODO DE ANÁLISE DE UMA SUBSTÂNCIA, SISTEMA PARA ANALISAR UMA COMPOSIÇÃO E MÉTODO DE ANALISAR PETRÓLEO QUE CONTÉM GÁS".
O presente pedido reivindica o benefício do pedido provisórioU.S. Número 60/724.185, depositado em 6 de outubro de 2005, a descrição do mesmo encontra-se incorporada aqui a título de referência. Antecedentes
Esta descrição refere-se à análise de amostras de teste pressu-10 rizadas, que incluem hidrocarboneto e fluidos de reservatórios, tais como petróleo que contém gás (pressurizado).
Existem muitos casos em que se deseja determinar a composição de um fluido que contém tanto a fase líquida como a vapor. Por exemplo, no contexto de produção de petróleo e gás, o petróleo que contém gás é 15 analisado para propósitos de alocação, tal como determinar as razões de gás e petróleo, análise composicional e redução de fluido. Estes fluidos são, tipicamente, produzidos em pressões temperaturas elevadas. Entretanto, em condições atmosféricas, uma porção gasosa ou de vapor do fluido é liberada. Por exemplo, a patente U.S. Número 5.499.531 de Henderson descreve 20 a passagem de um líquido em uma temperatura e pressão substancialmente constante. O líquido emite um gás, que passa através de um medidor de gás, enquanto o líquido passa do separador para um medidor de fluxo. O gás emitido passa em um cromatógrafo de gás, que mede uma composição do gás. Tipicamente, é impraticável manter o equipamento para analisar tan-25 to a fase líquida como a vapor no local de produção. O teste do petróleo que contém gás distante do local de produção apresenta certas desvantagens. Portanto, existe uma necessidade de remediar ou reduzir estas desvantagens.
Sumário da Invenção
Em termos gerais, os conceitos descritos no presente documen-to englobam os sistemas e métodos para analisar uma substância que contém tanto a fase líquida como a vapor, incluindo as amostras de hidrocarbo-neto e fluidos de reservatórios, tal como petróleo que contém gás.
Um aspecto engloba um método de análise de uma substância. No método, a composição é separada em uma fase vapor e uma fase líquida. Uma composição da fase vapor é determinada com um cromatógrafo de gás. Ao menos uma porção da fase líquida é depositada em um vaso. Ao menos a porção da fase líquida é coletada a partir do vaso. A composição do vapor no espaço livre do líquido também é determinada com um cromatógrafo de gás.
Outro aspecto engloba um sistema para analisar uma composição. O sistema inclui um separador de fase adaptado para separar a composição em uma fase vapor e uma fase líquida. Um cromatógrafo de gás é a-daptado para receber ao menos a porção da fase vapor e realizar uma análise composicional na fase vapor. Um recipiente é adaptado à entrada acoplada, o cromatógrafo de gás é adaptado para retirar ao menos uma porção do vapor no espaço livre do recipiente e no cromatógrafo de gás. O cromatógrafo de gás é adaptado para receber ao menos a porção do vapor no espaço livre e realizar uma análise composicional no vapor no espaço livre.
Outro aspecto engloba um método de analisar petróleo que contém gás. No método, uma amostra do petróleo que contém gás é coletada de um local de produção. Uma fase vapor da composição é analisada com um cromatógrafo de gás que se situa no local de produção. Uma fase líquida da composição é analisada com o cromatógrafo de gás.
Os detalhes de uma ou mais modalidades da invenção são estabelecidas nos desenhos em anexo e na descrição abaixo. Outras características, objetivos e vantagens da invenção tornar-se-ão aparentes a partir da descrição, dos desenhos e das reivindicações. Descrição dos Desenhos
A Figura 1 é um diagrama esquemático de um sistema de análise ilustrativo construído de acordo com os conceitos descritos no presente documento.
A Figura 2 é um diagrama esquemático de um sistema ilustrativo para realizar a análise de espaço livre com um cromatógrafo de gás, de a-cordo com os conceitos descritos no presente documento.
A Figura 3 é um fluxograma de um método ilustrativo, de acordo com os conceitos descritos no presente documento. Os símbolos de referência similares nos diversos desenhos indicam elementos similares.
Descrição Detalhada
Referindo-se primeiro à Figura 1, um sistema de análise ilustrativo 10 é mostrado. O sistema de análise ilustrativo 10 opera para receber uma amostra de fluido de uma substância, tal como petróleo que contém gás e realizar uma análise composicional de toda ou parte da amostra de fluido. 10 O sistema de análise ilustrativo 10 também pode operar para determinar uma ou mais quantidades de vapor, a quantidade de fases líquidas ou a quantidade de sólido da amostra de fluido. Conforme notado, embora o petróleo que contém gás seja mencionado em inúmeras localizações ao longo da descrição, os conceitos descritos no presente documento são aplicáveis 15 para a análise de outras substâncias. Também, a substância não precisa ser fluida ou totalmente fluida. O sistema de análise ilustrativo 10 inclui um vaso de amostra 12 operável para receber a amostra de fluido e liberar, subseqüentemente a amostra de fluido no restante do sistema 10. Em certas modalidades, o vaso de amostra 12 pode ser removido do sistema 10 e trans-20 portado para coletar a amostra de fluido. Por exemplo, o vaso de amostra 12 pode transportado por um operador do sistema 10 até uma localização onde a amostra será coletada, a amostra coletada e o vaso de amostra 12 retornada para o sistema 10. Isso elimina a necessidade de transferir a amostra de fluido entre os múltiplos vasos, tal como entre o local onde a amostra é 25 coletada e um vaso de amostra intermediário e um vaso de amostra intermediário e o vaso de amostra 12. Em outras modalidades, o vaso de amostra 12 pode permanecer conectado ao restante do sistema 10 ao longo da operação e a amostra coletada e depositada no vaso de amostra 12, tal como através de um vaso de amostra intermediário. 30 O vaso de amostra ilustrativo 12 da Figura 1 define internamente
uma cavidade alongada 14 que recebe de maneira vedante um pistão 16. O pistão 16 divide a cavidade alongada 14 em duas câmaras distintas, a câma-ra de fluido de acionamento 18 e uma câmara de amostra 20. A câmara de amostra 20 é operável para receber a amostra de fluido através de uma válvula (referida no presente documento como "válvula de amostra 22"). Após receber a amostra de fluido, a válvula de amostra 22 pode ser fechada para reter a amostra de fluido na câmara de amostra 20.
Em certas modalidades, o vaso de amostra 12 pode ser configurado para operar como um picnômetro. Com essa finalidade, o volume máximo da câmara de amostra 20 é precisamente calibrado para pressão e temperatura. Adicionalmente, o peso "seco" do vaso de amostra 12 é preci-samente conhecido. Deste modo, o volume da amostra de fluido pode ser determinado ajustando-se o volume máximo da câmara de amostra 20 para a pressão e a temperatura da amostra de fluido na mesma. O peso da amostra de fluido pode ser determinado pesando-se o vaso de amostra 12 que contém a amostra de fluido e subtraindo-se o peso seco do vaso de amostra 12. A densidade da amostra de fluido pode ser determinada dividindo-se o volume determinado pelo peso determinado.
Em certas modalidades, o tamanho do vaso de amostra 12 pode ser selecionado para facilitar o manuseio pelo operador. Um vaso menor é mais facilmente manipulado e transportado pelo operador. Em uma instân-cia, o vaso de amostra 12 tem um volume interno de 10 cc quando calibrado a 10 MPa e 20°C e é construído de aço inoxidável 316. Para facilitar a remoção e o retorno do vaso de amostra 12 para o sistema 10, uma saída do vaso de amostra 12 pode ser acoplada em uma conexão de liberação rápida que permite a instalação e a remoção fácil do vaso de amostra 12 do res-25 tante do sistema 10. Em certas modalidades, as conexões de volume morto inferiores são usadas em uma ou mais localizações do sistema 10, por e-xemplo, as conexões com o vaso de amostra 12.
Conforme notado acima, o vaso de amostra 12 inclui um pistão 16 que divide a cavidade alongada 14 em duas câmaras distintas, uma câ-mara de fluido de acionamento 18 e uma câmara de amostra 20. O vaso de amostra 12 pode inclui adicionalmente uma válvula (referida no presente documento como "válvula de acionamento 24") proporcionada em comunica-ção com a câmara de fluido de acionamento 18. Com a válvula de acionamento 24 aberta que recebe a amostra de fluido na câmara de amostra 20 aciona o pistão 16 na cavidade alongada 14 para expandir a câmara de a-mostra 20 e reduzir a câmara de fluido de acionamento 18. Um fluido de acionamento pode ser introduzido através da válvula de acionamento 24 para pressurizar a câmara de fluido de acionamento 18. A pressão na câmara de fluido de acionamento 18 exerce pressão, através doe pistão 16, sobre a amostra de fluido na câmara de amostra 20. Quando válvula de amostra 22 é aberta, a pressão na câmara de amostra 20 cai. A pressão na câmara de fluido de acionamento 18 aciona o pistão 16 para reduzir a câmara de amostra 20 e aciona a amostra de fluido para fora do vaso de amostra 12. Em algumas instâncias, por exemplo, onde a amostra de fluido é petróleo que contém gás sob pressão, a amostra de fluido pode se tornar bifásica (isto é, vapor e líquida) quando a válvula de amostra 22 é aberta e a pressão dentro da câmara de amostra 20 cai. A fase líquida mais pesada da amostra de fluido, então, se acumula em torno da parte inferior da câmara de amostra 20 e a fase vapor da amostra de fluido na parte superior da câmara de a-mostra 20. O movimento do pistão 16 assegura que tanto o vapor como a fase líquida da amostra de fluido sejam expelidos do restante do sistema 10.
O fluido de acionamento pode ser escolhido a partir de inúmeras fontes diferentes. No sistema ilustrativo 10, o fluido de acionamento é gás pressurizado armazenado em um tubo 26. A saída do tubo 26 pode ser dimensionada ou uma restrição pode ser proporcionada em torno da saída do tubo 26 (A Figura 1 mostra uma válvula de medição, referida no presente documento como "tubo válvula 28") para medir o fluxo do tubo 26. Em certas modalidades, o tubo 26 é um cartucho CO2 de 12 gramas padrão, tal como aquele usado em pistolas acionadas com CO2. O cartucho CO2 de 12 gramas padrão pode aplicar pressão de acionamento de aproximadamente 8274 kPa (1200 psig) à câmara de fluido de acionamento 18.
Embora descrito acima como utilizando um fluido de acionamento para evacuar a câmara de amostra 20, a amostra de fluido pode ser evacuada a partir da câmara de amostra 20' de outras maneiras. Por exemplo,um sistema mecânico ou eletro-mecânico, tal como um motor e um trem de engrenagens ou chave de fenda pode ser usado para mover o pistão 16. A saída do vaso de amostra 12 se comunica com uma restrição 32, tal como uma válvula de medição, que faz com que a amostra de fluido liberada do vaso de amostra 12 passe rapidamente flash por uma fase vapor em uma fase líquida. Embora mostrada na Figura 1 como uma válvula de medição, uma restrição 32 pode ser outras restrições no sistema. Por exemplo, em algumas instâncias, a restrição 32 pode ser a válvula 22 associada com o vaso de amostra 12 ou outra restrição variável ou fixo no sistema 10.
A fase líquida é coletada em um acumulador de líquido 34 e a fase vapor continua através do sistema 10. Em certas modalidades, o acumulador de líquido 34 pode ser resfriado por um elemento de resfriamento 35 para facilitar e/ou aumentar a condensação de líquido no acumulador de líquido 34. No exemplo da Figura 1, o elemento de resfriamento 35 inclui um dispositivo de efeito dispositivo de efeito Peltier configurado para transportar (por exemplo, por suporte de alumínio) e transferir, de forma condutiva, calor com o acumulador de líquido 34. Em outras modalidades, o elemento de resfriamento 35 pode ser diferente, por exemplo, o elemento de resfriamento 35 pode usar um resfriador elétrico, um resfriador químico ou outro dispositivo configurado em um ou mais modos de transferência de calor. Em algumas instâncias, o elemento de resfriamento 35 pode ser controlado por um controlador de temperatura 37 para manter os conteúdos do acumulador de líquido 34 em uma temperatura substancialmente constante.
Em certas modalidades, o acumulador de líquido 34 inclui graduações 36 que permitem a determinação visual do volume coletado no a-cumulador de líquido 34. O peso "seco" do acumulador de líquido 34 antes que o recebimento da fase líquida possa ser precisamente medido. O peso da fase líquida pode ser, então, determinada medindo-se o peso do acumulador de líquido 34 após o recebimento da fase líquida e subtrair o peso seco do acumulador de líquido 34. A densidade da fase líquida pode ser determinada através de um densitômetro portátil. O volume da fase líquida coletado no acumulador de líquido 34 pode ser determinado com referência à gradua-ção 36 ou dividindo-se o peso da fase líquida no acumulador 34 pela densidade determinada através do densitômetro portátil.
Em um exemplo em que a amostra de fluido inclui o petróleo que contém gás, o encolhimento volumétrico pode ser determinado comparando-5 se o volume de fase líquida contido no acumulador de líquido 34 com o volume máximo, ajustado em pressão e temperatura, da amostra de fluido no vaso de amostra 12.
Em certas modalidades, o acumulador de líquido 34 é um tubo de centrífuga que pode ser removido do sistema 10 e inserido diretamente, 10 sem a transferência do fluido para outro vaso, em dispositivo de centrífuga (não mostrado). Em um exemplo em que a amostra de fluido é petróleo que contém gás, a fase líquida pode incluir petróleo, água e sólidos arrastados. A centrifugação da fase líquida separa o petróleo, a água e os sólidos e permite a medição, por exemplo, usando, de forma visual, as graduações 36, do 15 volume de petróleo, água e sólidos. O volume e o peso da fase líquida no acumulador de líquido 34 podem ser corrigidos com água e sedimento recuperado durante o processo de centrifugação sem a necessidade de coletar outra amostra de fluido.
A fase vapor é comunicada em um medidor de gás 38 que opera 20 para medir a quantidade da fase vapor coletada. O medidor de gás 38, o a-cumulador de líquido 34 e a restrição 32 podem ser contidos em um alojamento comum 46. Em certas modalidades, o medidor de gás 38 é um medidor de gás de pistão oscilante que tem um cilindro graduado 40 que recebe de maneira vedante um pistão 42. Em algumas instâncias, o pistão 42 pode 25 ser adicional ou alternativamente acoplado a um eixo graduado (por exemplo, uma empunhadura de êmbolo) que se estende a partir do cilindro 40. O recebimento da fase vapor no cilindro graduado 40 desloca o pistão 42 e o volume da fase vapor pode ser visualmente determinado a partir das graduações 44 no cilindro 40 (ou no eixo, se proporcionado). O cilindro 40 pode 30 ser purgado, através de uma válvula 45, antes do recebimento da fase vapor para assegurar uma medição precisa.
A temperatura e a pressão do vapor no medidor de gás 38 a sãomonitoradas, de modo que o volume determinado com o medidor de gás 38 possa ser corrigido para condições padrão. Em certas modalidades, um sensor de temperatura 39, por exemplo, um termômetro digital, pode ser proporcionado para medir a temperatura no medidor de gás 38. Adicionalmente, 5 em algumas instâncias, a temperatura do vapor no medidor de gás 38 pode ser regulada. Na configuração da Figura 1, o medidor de gás 38 é aquecido pela saída de calor a partir do elemento de resfriamento 35 (aqui, um dispositivo de efeito Peltier) para reduzir a formação de condensação no medidor de gás 38. Outras modalidades podem usar um elemento de aquecimento, 10 por exemplo, um elemento de aquecimento elétrico, dispositivo de efeito Peltier, aquecedor químico ou outro dispositivo, para aquecer o medidor de gás 38 e, em algumas instâncias, esse elemento de aquecimento pode ser controlado pelo controlador de temperatura 37 ou outro controlador de temperatura para manter os conteúdos do medidor de gás 38 em uma temperatura 15 substancialmente constante. Ademais, uma barreira isolante 41 pode ser proporcionada para isolar, de forma substancialmente térmica, uma porção do sistema 10 a partir do restante do sistema 10. Em certas modalidades, o acumulador de líquido 34, a restrição 32 e os condutos relacionados são termicamente isolados a partir do medidor de gás 38 para reduzir a comuni-20 cação de saída de calor a partir do elemento de resfriamento 35 (ou separar o elemento de aquecimento se proporcionado) até a fase líquida da amostra.
O medidor de gás 38 pode conter um misturador interno. Em uma instância, o misturador interno é um misturador magnético. O misturador magnético interno pode ser operado durante ou no final de cada ciclo de 25 coleta de vapor para assegurar que o vapor que contém o medidor de gás seja bem misturado e tenha uma composição uniforme.
O alojamento 46 pode conter uma ou mais luzes para facilitar a operação do sistema 10. Por exemplo, as luzes podem iluminar o acumulador de líquido 34 e/ou medidor de gás 38 para auxiliar na visualização dos 30 respectivos níveis de fluido.
A fase vapor da amostra de fluido é distribuída em um cromató-grafo de gás 50. Em certas modalidades, um conduto 48 se estende entreuma saída do medidor de gás 38 e o cromatógrafo de gás 50. Deste modo, a fase vapor é comunicada diretamente para o cromatógrafo de gás 50. O conduto 48 pode ser aquecido para reduzir e/ou minimizar a formação de condensado à medida que a fase vapor é comunicada para o cromatógrafo de 5 gás 50. Uma bomba 52 pode ser proporcionada para extrair vapor do medidor de gás 38 dentro do cromatógrafo de gás 50. Em certas modalidades, a bomba 52 é proporcionada dentro ou como um componente do cromatógrafo de gás 50. Entretanto, em outras instâncias, a bomba 52 pode ser proporcionada fora do cromatógrafo de gás 50. A bomba 52 é operável para extrair 10 a porção da fase vapor no cromatógrafo de gás 50 e um cromatógrafo de gás é operável para realizar análise de cromatógrafo de gás da fase vapor e produzir dados que indicam a composição da fase vapor. Em uma instância, o cromatógrafo de gás 50 é um Micro GC fabricado por Varian, Inc. O Micro GC é um cromatógrafo de gás pequeno que é projetado para ser facilmente 15 transportado e inclui uma bomba interna que pode operar como uma bomba 52. Em certas modalidades, o cromatógrafo de gás 50 pode se comunicar com um dispositivo de computação 54, tal como um computador pessoal, um computador portátil ou dispositivo de computação, para permitir a visualização, a análise e a manipulação da saída de dados a partir do cromatógrafo 20 de gás 50 ou outros componentes do sistema 10. Em certas modalidades, o dispositivo de computação 54 é conectado a uma rede 56 que permite que os dispositivos de computação remotos 58 para se comuniquem com o dispositivo de computação 54 e, em algumas instâncias opere remotamente o cromatógrafo de gás 50. Em certas modalidades, o dispositivo de computa-25 ção 54 pode permitir que um indivíduo remoto se comunique com o operador do sistema 10 a fim de proporcionar instruções de operação do sistema 10 para o operador. Em certas modalidades, a composição da fase líquida pode ser analisada com o cromatógrafo de gás 50. Tipicamente, os cromatógrafos de gás podem analisar somente amostras de vapor ou gás sem usar adicio-30 nalmente uma coluna de separação analítica. Entretanto, utilizando-se uma técnica de espaço livre, um cromatógrafo de gás pode ser usado para analisar a composição da fase líquida. Em geral, em uma técnica de espaço livre,uma porção da fase líquida é vaporizada no espaço livre de um frasco de amostra e o vapor do espaço livre do frasco de amostra é analisado com um cromatógrafo de gás 50. Além de permitir o uso do cromatógrafo de gás para analisar tanto a composição das fases líquidas como das fases gasosas, a 5 técnica de espaço livre elimina a necessidade de programação de temperatura e cálculo de descarga de retorno para eluir ou eliminar o acúmulo de componentes de ebulição mais altos.
Um sistema ilustrativo 60 para realizar a técnica de espaço livre com o cromatógrafo de gás 50 é mostrado na Figura 2. O sistema de espaço 10 livre ilustrativo 60 inclui um corpo adaptador 62 adaptado para acoplar o cromatógrafo de gás 50. Na modalidade ilustrativa da Figura 2, o corpo a-daptador 62 é substancialmente recebido dentro de um alojamento 64 do cromatógrafo de gás 50. O toco rosqueado 68 do corpo 62 se estende através do alojamento 64 e recebe, de maneira rosqueada, uma porca 70. A 15 porca 70 captura o alojamento 64 contra um ombro 66 do corpo adaptador 62, afixando, deste modo, o corpo adaptador 62 ao alojamento 64. Em outras modalidades, o corpo adaptador 62 pode ser configurado para se acoplar ao cromatógrafo de gás 50 de uma maneira diferente ou pode se situar separado do cromatógrafo de gás 50. 20 O corpo 62 define uma cavidade interior 72 dimensionada para
receber um frasco de amostra 74. O frasco de amostra 74 inclui um septo 76 que veda substancialmente sua extremidade aberta. Em certas modalidades, o septo é feito de silício. O corpo 62 sustenta uma agulha de amostragem 78 na cavidade 72 posicionada para perfurar o septo 76 e permitir que a agulha 25 de amostragem 78 retire o vapor de dentro do frasco de amostra 74 quando o frasco de amostra 74 for recebido pelo corpo adaptador 62. Em certas modalidades, a agulha de amostragem 78 é posicionada para retirar a partir de uma área central dentro do frasco de amostragem 74. O corpo 62 inclui adicionalmente um ou mais elementos de aquecimento 80 operados por um 30 controlador 82. Os elementos de aquecimento 78 aquecem o corpo adaptador 62, que por sua vez, aquece o frasco de amostra 74 e seus conteúdos.
Em operação, uma amostra da fase líquida é colocada no frascode amostra 74. Em certas modalidades, a fase líquida, tal como petróleo, é aplicada como uma película fina 84 no interior do frasco de amostra 74. Em uma instância, a quantidade da fase líquida é de aproximadamente 5 ul e o frasco de amostra é de aproximadamente 25 cc. Os elementos de aqueci-5 mento 78 são operados para aquecer a amostra e fazer com que uma porção da amostra vaporize (isto é, forme um vapor no espaço livre do frasco de amostra 74). O controlador 82 permite que os elementos de aquecimento 80 sejam controlados para alcançar uma quantidade desejada de calor para vaporizar a fase líquida. A agulha de amostragem 78 é acoplada à bomba 52. Após um
período de tempo que permita que a amostra se equilibre, em uma instância, aproximadamente 5 minutos, a bomba 52 é operada para retirar uma amostra do vapor no espaço livre dentro da porção análise do cromatógrafo de gás 50. Então, o cromatógrafo de gás 50 pode ser operado para determinar 15 uma composição do vapor no espaço livre, que representa a composição da fase líquida. Em certas modalidades, a detecção é realizada através de con-dutividade térmica. As áreas de pico resultantes são convertidas em uma base de porcentagem de peso através de uma quantificação padrão externa, em certas modalidades, a técnica de espaço livre descrita acima também 20 pode ser alternativamente realizada em sólidos. Por exemplo, a técnica de espaço livre pode ser realizada em amostras de sujeira depositada no frasco de amostra 74.
A composição da amostra de líquido pode, então, ser analisada como se segue. Uma pequena porção da amostra de líquido é analisada pa- ra medir o peso molecular. Por exemplo, aproximadamente 0,2 g pode ser analisado através de um método de ponto de congelamento do benzeno para determinar o peso molecular. O peso molecular é, então, matematicamente combinado com as composições de porcentagem de peso derivadas da técnica de espaço livre descrita acima para produzir uma análise composi- cional em uma base de porcentagem de mol. A porcentagem de mol individual de cada componente individual até o isopentano é relatada por esse método. Os hexanos até o pentadecano são agrupados como componentespseudo-individuais que usam as parafinas normais de cada série como cortes de pseudocomponentes. Os pseudocomponentes resultantes são convertidos em porcentagem de peso de uma forma similar à descrita acima, enquanto a porcentagem de mol do hexadecano acima é calculada a partir 5 dos cálculos de equilíbrio de material e mol. Deste modo, a análise composi-cional resultante pode relatar as composições líquidas expressas em porcentagem de peso, porcentagem de volume e porcentagem de mol. A composição da amostra de líquido pode, então, ser combinada com a análise com-posicional da amostra de gás que usa práticas padrão para produzir uma 10 composição de "fluido vivo". A composição de fluido vivo pode ser usada em simulações de modelo de computador para determinar o comportamento da fase de fluido e, deste modo, a propriedade ou alocação de fluido. Um ou mais dos cálculos descritos acima podem ser realizados por um computador, tal como o dispositivo de computação 54. O dispositivo de computação 54 15 pode incorporar software dedicado ou software genérico, por exemplo, uma planilha, que facilita a realização dos cálculos e/ou registra e armazena os dados resultantes.
Um método ilustrativo de análise do petróleo que contém gás ativado pelo sistema ilustrativo 10 é descrito com referência à Figura 3. No 20 método ilustrativo, uma amostra de fluido é recebida em um vaso de amostra, tal como um vaso de amostra 12, em operação 110. O vaso de amostra pode ser evacuado antes de receber a amostra, em um exemplo que usa o vaso de amostra 12, o pistão 16 pode ser movido para reduzir o volume da câmara de amostra 20 pressurizando-se a câmara de fluido de acionamento 25 18. Em algumas instâncias, o vaso de amostra é detectado a partir do restante do sistema e transportado para a localização na qual a amostra será coletada. A fonte da amostra pode ser purgada, em algumas instâncias, ao menos 100 ml são purgados, antes de coletar a amostra a fim de reduzir a probabilidade de contaminação na amostra. A amostra de fluido é, então, 30 coletada em uma câmara de amostra do vaso de amostra e permite-se que a pressão se estabilize na câmara de amostra. Se o vaso de amostra for configurado assim, o vaso de amostra e, em algumas instâncias, dois ou maisvasos de amostra de uma vez, podem ser facilmente transportados e manuseados por um operador.
Na operação 112, determina-se o volume da amostra de fluido no vaso de amostra. Se o volume máximo da câmara de amostra do vaso de 5 amostra for precisamente conhecido a uma pressão e temperatura calibrada, o volume da amostra pode ser determinado ao extrapolar o volume da câmara de amostra 20 na pressão e temperatura da amostra. O peso da amostra pode ser determinado pesando-se o vaso de amostra que inclui a amostra de fluido na câmara de amostra e que subtrai o peso seco do vaso de amos-10 tra. Na operação 114, uma amostra de fluido é separada em fases líquida e vapor, em algumas instâncias, a amostra de fluido é separada em fases líquida e vapor ao passar rapidamente a amostra de fluido através de uma restrição. Em um exemplo que usa o vaso de amostra 12, o vaso de amostra 12 pode ser retornado para sistema 10 e a pressão aplicada dentro da câ-15 mara de fluido de acionamento 18. A pressão pode ser mantida na amostra e o fluido de amostra completamente evacuado do vaso de amostra, à medida que o volume da câmara de amostra 20 é reduzido, enquanto o fluido de amostra sai do vaso. Em algumas instâncias, as fases líquida e vapor podem ser liberadas através da restrição em aproximadamente 10 cc/segundo. 20 Na operação 116, a fase líquida da amostra de fluido é acumu-
lada. Em algumas instâncias, a fase líquida pode ser acumulada em um a-cumulador de líquido que também é um tubo de centrífuga.
Na operação 118, a fase líquida é centrifugada para separar petróleo, água e sólidos. Se a fase líquida foi acumulada em um tubo de centrí-25 fuga, o acumulador de líquido pode ser diretamente transferido para uma centrífuga para realizar a operação de centrifugação. Se a fase líquida não foi acumulada dentro de um tubo de centrífuga, os conteúdos da fase líquida acumulada podem ser transferidos para um tubo de centrífuga antes da operação de centrifugação. 30 Na operação 120, o volume da fase líquida é determinado, por
exemplo, lendo-se as graduações no tubo de centrífuga ou acumulador. O volume da fase líquida pode ser corrigido para água e sólidos, subtraindo-seo volume da água e sólidos do volume total no tubo de centrífuga ou acumu-lador. O peso da fase líquida no tubo de centrífuga ou acumulador pode ser determinado pesando-se o tubo de centrífuga ou acumulador com amostra em fase líquida e se subtraindo o peso seco do tubo de centrífuga ou acu-5 mulador. Em algumas instâncias, o interior do vaso de amostra e outros componentes do sistema podem ser limpos com lenços higiênicos e a diferença de peso dos lenços higiênicos antes e depois do uso ser adicionado ao peso da fase líquida determinado a partir do tubo de centrífuga ou acumulador para determinar, de forma mais precisa, o peso total da fase líquida. 10 Na operação 122, determina-se o fluido encolhimento volumétri-co. O encolhimento volumétrico pode ser determinado comparando-se o volume de fase líquida contida no acumulador de líquido 34 com o volume máximo, ajustado em pressão e temperatura, da amostra de fluido no vaso de amostra 12.
Na operação 124, determina-se o volume da fase vapor. Emuma instância, a fase vapor é comunicada para um medidor de gás 38 que opera para medir a quantidade de fase vapor coletada.
Na operação 126, pode-se determinar a composição da fase vapor. Em uma instância, a fase vapor é comunicada para um cromatógrafo de 20 gás que realiza cromatografia na fase vapor para determinar sua composição.
Na operação 128, determina-se a composição da fase líquida. Em uma instância, a composição da fase líquida é determinada usando uma técnica de espaço livre e o mesmo cromatógrafo de gás usado na determi-25 nação da composição da fase vapor.
Na operação 130, usando a composição da fase vapor na composição da fase líquida, pode-se determinar a composição do fluido vivo.
Embora descrita em uma ordem particular, as operações descritas acima podem ser realizas em uma ordem diferente. Adicionalmente, uma 30 ou mais etapas podem ser omitidas ou etapas adicionais podem ser incluídas.
Embora não seja necessário para os conceitos descritos no pre-sente documento, usar um cromatógrafo de gás para analisar a composição tanto das fases vapor como das fases líquida pode eliminar o equipamento adicional usado na análise da fase líquida da amostra. Em muitos casos, o equipamento adicional requerido para analisar a fase líquida é volumoso e 5 não pode ser mantido em instalações laboratoriais pequenas. O equipamento também não é transportado de maneira viável. Como um resultado, o e-quipamento necessário para analisar a fase líquida da amostra, bem como o restante do equipamento necessário para analisar a amostra, são mantidos nas instalações de teste centralizadas nas diversas localizações ao redor do 10 mundo. Uma amostra pode percorrer dezenas ou centenas de milhas a partir da localização na qual é coletada até a instalação de teste centralizada.
Por exemplo, embora as plataformas marítimas mantenham, tipicamente, um pequeno laboratório, o espaço na plataforma não permite que o equipamento necessário análise a fase líquida. Portanto, uma amostra co-15 Ietada na plataforma marítima poderia ser normalmente transportada em instalações de teste em terra. De forma similar, não é prático manter o equipamento de análise volumoso em locais de amostragem em terra remotos, tais como em áreas rurais. Dependendo da localização da plataforma marítima ou local de amostragem em terra rural, a amostra pode percorrer dezenas ou 20 centenas de milhas para alcançar a facilidade de teste. Esse percurso introduz uma defasagem de muitas horas entre o momento em que a amostra foi coletada e o momento em que a análise pode ser coletada. Essa defasagem de tempo desencoraja o teste freqüente e impede a retestagem. O percurso aumenta a probabilidade de que a amostra se torne comprometida e conta-25 minada e introduz gastos adicionais em percurso e tempo nos custos de análise. Se uma amostra for contaminada ou suja, durante a coleta, transporte ou de outra forma, isso não vai ser descoberto até que a amostra tenha percorrido muitas milhas para alcançar a instalação de teste centralizada. Outra amostra deve, então, ser coletada e transportada até a instalação 30 de teste centralizada ou análise precedente. Em contraste, um único cromatógrafo de gás e, especialmente, um cromatógrafo de gás configurado para portabilidade, é menor, facilmente transportado e pode ser mantido em umainstalação laboratorial pequena. Deste, o sistema de análise 10 pode ser mantido na ou próximo à localização de amostragem. Por exemplo, o sistema de análise pode ser mantido em uma plataforma marítima 100. A manutenção do equipamento análise na localização de amostragem permite o tes-5 te freqüente e elimina o atraso de tempo e os custos associados com o transporte da amostra. Se não for possível manter todo o equipamento de análise na localização de amostragem, o equipamento de análise pode ser transportado na localização de amostragem. O equipamento de análise próximo à localização de amostragem permite a retestagem rápida se a amostra 10 for contaminada durante a coleta, transporte ou de outra forma. Em algumas instâncias, todo o sistema pode ser encaixar em duas maletas que podem ser manuseadas por um operador sem o equipamento, tal como um guindaste ou empilhadeira.
Embora não seja necessário para os conceitos descritos no pre-15 sente documento, o sistema pode ser um sistema contínuo ou quase contínuo que opera com uma única quantidade da amostra para analisar a composição e outras características com algumas ou sem transferências da a-mostra entre vasos. Os sistemas que não são contínuos ou quase contínuos podem ser uma série de testes distintos que requerem quantidades separa-20 das de amostra para cada análise realizada e múltiplas transferências entre vasos. As quantidades separadas de amostra para cada análise realizada requerem, de forma inerente, um volume maior de amostra inicial para extrair as quantidades de amostra intermediárias. Além disso, ocorrem perdas de amostra à medida que o resíduo é deixado nos diversos recipientes entre os 25 quais as amostras foram transferidas.
Em contraste, no sistema descrito acima, a amostra coletada no vaso de amostra é comunicada, de forma contínua, através do sistema para análise com somente uma transferência que se origina a partir da transferência dentro do frasco de espaço livre. Se configurado assim, outras trans-30 ferências não são necessárias. Por exemplo, a coleta da amostra que será analisada no vaso de amostra que também opera para evacuar a amostra dentro do sistema e à medida que um picnômetro elimina as múltiplas trans-ferências, isto é, entre um vaso de amostra intermediário e o vaso de amostra e entre o vaso de amostra e um picnômetro. Em outro exemplo, o acúmulo de fase líquida em um tubo de centrífuga elimina a necessidade de transferência entre um acumulador e um tubo de centrífuga. Ainda em outro exemplo, a fase de gás liberado é coletada a partir do acumulador de líquido e comunicada diretamente para o cromatógrafo de gás sem usar um recipiente ou frasco de transferência. Operando-se com uma única quantidade da a-mostra para analisar a composição e outras características, o sistema é inerentemente mais conservador da quantidade da amostra usada. Da mesma forma, em um sistema que se situa na ou próximo à localização de amostragem, pouca ou nenhuma amostra adicional precisa ser coletada para propósitos de retestagem porque a amostra adicional pode ser rápida e facilmente coletada. Portanto, uma quantidade menor de amostra pode ser coletada, permitindo o uso de um vaso de amostra menor que é mais fácil de transportar entre a localização de amostragem e o restante do sistema. Adicionalmente o uso de um vaso de amostra menor contribui com o tamanho reduzido e a facilidade de transporte do sistema. Também, devido ao fato de todo o vaso de amostra ser usado para análise, nenhuma bomba é requerida para extrair pequenas quantidades da amostra para uso em uma série de testes distintos.
Inúmeras modalidades da invenção foram descritas. No entanto, será entendido que diversas modificações podem ser feitas sem sair do espírito e escopo da invenção. Conseqüentemente, outras modalidades se encontra dentro do escopo das reivindicações a seguir.

Claims (22)

1. Método de análise de uma substância, caracterizado pelo fato de que compreende:separar a substância em uma fase vapor e uma fase líquida;determinar uma composição da fase vapor com um cromatógrafode gás;depositar ao menos uma porção da fase líquida em um vaso;coletar um vapor no espaço livre produzido a partir da fase líquida no vaso; edeterminar uma composição do vapor no espaço livre com ocromatógrafo um gás.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, que compreende adicionalmente aquecer a fase liquida no vaso para produzir uma fase vapor.
3. Método, de acordo com a reivindicação 1, onde coletar umafase vapor de espaço livre a partir do vaso compreende acoplar, de maneiravedante, uma entrada do cromatógrafo de gás ao vaso e extrair o vapor no espaço livre dentro cromatógrafo de gás.
4. Método, de acordo com a reivindicação 3, onde extrair o vapor no espaço livre dentro do cromatógrafo de gás compreende operar umabomba de sucção associada com o cromatógrafo de gás.
5. Método, de acordo com a reivindicação 1, que compreende adicionalmente coletar uma amostra da substância em um picnômetro e, onde a etapa de separação da composição em uma fase vapor e uma fase líquida é realizada na composição coletada no picnômetro.
6. Método, de acordo com a reivindicação 5, onde o métodocompreende adicionalmente:determinar um volume da amostra que usa o picnômetro;medir um volume da fase líquida separada; edeterminar um encolhimento volumétrico como uma função dovolume da amostra e do volume da fase líquida.
7. Método, de acordo com a reivindicação 1, onde separar a composição em uma fase vapor e uma fase líquida compreende passar -.ra-pidamente o composto e coletar a fase líquida em um frasco de centrífuga.
8. Método, de acordo com a reivindicação 7, onde a substância compreende petróleo que contém gás e o método compreende adicionalmente centrifugar a fase líquida no frasco de centrífuga para separar petróleo, água e sedimento na fase líquida e, determinar um volume do petróleo.
9. Método, de acordo com a reivindicação 1, onde a fase vapor é diretamente comunicada a partir de uma restrição no cromatógrafo de gás, a restrição que causa a separação de fase.
10. Método, de acordo com a reivindicação 1, onde a determinação de uma composição do vapor no espaço livre com o cromatógrafo de gás é realizada em uma plataforma marítima.
11. Método, de acordo com a reivindicação 1, que compreende adicionalmente, após a separação da fase vapor e da fase líquida, aquecer a fase vapor para reduzir a condensação desta e resfriar a fase líquida para facilitar a condensação da mesma.
12. Sistema para analisar uma composição, caracterizado pelo fato de que compreende:um separador de fase adaptado para separar a composição em uma fase vapor e uma fase líquida;um cromatógrafo de gás adaptado para receber ao menos a porção da fase vapor e realizar uma análise composicional na fase vapor;um recipiente adaptado para receber ao menos uma porção da fase líquida e conter um vapor no espaço livre produzido a partir da fase líquida neste; euma entrada acoplada ao cromatógrafo de gás adaptado pararetirar ao menos uma porção do vapor no espaço livre do recipiente e dentro do cromatógrafo de gás, o cromatógrafo de gás adaptado para receber ao menos uma porção do vapor no espaço livre e realizar uma análise composicional no vapor no espaço livre.
13. Sistema, de acordo com a reivindicação 12, que compreendeadicionalmente um aquecedor adaptado para aquecer a fase líquida no recipiente para produzir um vapor no espaço livre.
14. Sistema, de acordo com a reivindicação 12, que compreende adicionalmente uma bomba associada com o cromatógrafo de gás adaptado à bomba ao menos em uma porção do vapor no espaço livre dentro do cromatógrafo de gás.
15. Sistema, de acordo com a reivindicação 12, onde o separador de fase separa a composição através da pressão diferencial.
16. Sistema, de acordo com a reivindicação 12, que compreende adicionalmente um vaso de amostra adaptado para transportar uma amostra da composição entre uma fonte da composição e o restante do sistema, o vaso de amostra adaptado para operar como um picnômetro.
17. Sistema, de acordo com a reivindicação 12, que compreende adicionalmente um tubo de centrífuga em comunicação de fluido com o se-parador de fase e adaptado para acumular a fase líquida no mesmo.
18. Sistema, de acordo com a reivindicação 17, que compreende adicionalmente um resfriador adaptado para resfriar o tubo de centrífuga, enquanto é operado para acumular a fase líquida.
19. Sistema, de acordo com a reivindicação 12, que se situa em uma plataforma marítima.
20. Método de analisar petróleo que contém gás, caracterizado pelo fato de que compreende:coletar uma amostra do petróleo que contém gás a partir de um local de produção;separar a amostra em uma fase de vapor e uma fase líquida;analisar a fase vapor da amostra com um cromatógrafo de gás que se situa no local de produção; eanalisar a fase líquida da amostra com o cromatógrafo de gás.
21. Método, de acordo com a reivindicação 20, onde o local de produção é uma plataforma marítima.
22. Método, de acordo com a reivindicação 20, onde analisar uma fase líquida da amostra com o cromatógrafo de gás compreende realizar um vapor na técnica de espaço livre.
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