BRPI0915456B1 - TRACTOR SYSTEM - Google Patents
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Description
“SISTEMA TRAÇADOR”"TRACER SYSTEM"
IntroduçãoIntroduction
Os materiais traçadores têm uma área de uso grande e realmente em expansão, visto que agora podem servir em um grande número 5 de aplicações e em um grande número de campos. O uso de traçadores pode ser encontrado em quase todos os campos técnicos, e são de interesse como para a medição precisa de ocorrências industriais e outras. O desenvolvimento de novos materiais traçadores é, portanto, o interesse prática principal, e a presente invenção apresenta uma nova classe de materiais traçadores.The tracing materials have a large and really expanding area of use, as they can now serve in a large number of applications and in a large number of fields. The use of tracers can be found in almost all technical fields, and are of interest as for the accurate measurement of industrial and other events. The development of new tracing materials is, therefore, the main practical interest, and the present invention features a new class of tracing materials.
A exploração e produção de petróleo permanecem o elemento fulcral da economia moderna do mundo, e é um dos fatores determinantes da entrada econômica mundial. Um grande número de campos petrolíferos estão, contudo, envelhecendo, e estão se aproximando do término do seu ciclo de vida de produção. Isto é frequentemente marcado por várias mudanças nas 15 condições do poço, tais como gotas na pressão, e mais importante, um influxo crescente de água nos fluidos de produção. O influxo de água nos fluidos de produção é de importância ao passo que isto aumenta o custo de produção, e necessita de instrumentos de separação grandes e dispendiosos para o tratamento adequado do fluido produzido. Consequentemente seria de 20 importância prática principal, estabelecer se um rompimento de água de formação ocorreu na tubulação ou conduto de produção de petróleo, e ao mínimo determinar em que ponto este influxo ocorreu. Os traçadores podem, em particular, servir para detectar tais ocorrências, e em particular, o uso das novas classes de materiais traçadores descritas em seguida serão de interesse 25 particular.The exploration and production of oil remains the core element of the modern economy of the world, and is one of the determining factors of the world economic entry. A large number of oil fields are, however, aging, and are nearing the end of their production life cycle. This is often marked by several changes in the well conditions, such as drops in pressure, and more importantly, an increasing influx of water into the production fluids. The influx of water into the production fluids is of importance while this increases the cost of production, and requires large and expensive separation instruments for the proper treatment of the produced fluid. Consequently, it would be of primary practical importance, to establish whether a breakdown of formation water occurred in the oil production pipeline or conduit, and at the very least to determine where this influx occurred. Tracers can, in particular, serve to detect such occurrences, and in particular, the use of the new classes of tracer materials described below will be of particular interest.
A produção de água é um dos principais problemas técnicos, ambientais e econômicos associados com a produção de óleo e gás. O influxoWater production is one of the main technical, environmental and economic problems associated with the production of oil and gas. The influx
Petição 870180152207, de 16/11/2018, pág. 10/47 de água pode limitar a vida produtiva dos poços de gás e óleo e pode causa vários problemas operacionais, incluindo a corrosão de tubulações, migrações finas, produção de areia carga hidrostática. Em áreas sensíveis do ponto de vista ambiental, tais como no Mar de Barents, sistemas confiáveis de monitoramento são críticos. O vazamento de óleo e água residual não é uma opção. Deste modo, os sistemas de monitoramento futuros devem ser simples e confiáveis. Embora muitos desenvolvimentos de campo sejam planejados com tecnologia de monitoramento, somente um pequeno número de campos são atualmente monitorados devido à falta de tecnologia disponível e/ou ao custo. As tecnologias de monitoramento mais comumente usadas são registro de produção (PLT) usando ferramentas de fios convencionais, vários sistemas de fundo de poço permanentes, por exemplo, DTS (sensor de temperatura distribuído) e medidas permanentes com base em tecnologia de fibra ótica. Um problema comum é que os sensores do fundo do poço e as medidas não funcionam adequadamente, forçando o operador a desempenhar operações de registro por fios frequentes, ou instalar outras soluções de retroequipamento dispendiosas.Petition 870180152207, of 11/16/2018, p. 10/47 water can limit the productive life of oil and gas wells and can cause several operational problems, including pipe corrosion, fine migrations, hydrostatic load sand production. In environmentally sensitive areas, such as the Barents Sea, reliable monitoring systems are critical. Leaking oil and waste water is not an option. Therefore, future monitoring systems must be simple and reliable. Although many field developments are planned with monitoring technology, only a small number of fields are currently monitored due to the lack of available technology and / or the cost. The most commonly used monitoring technologies are production logging (PLT) using conventional wire tools, various permanent downhole systems, for example, DTS (distributed temperature sensor) and permanent measurements based on fiber optic technology. A common problem is that downhole sensors and measurements do not work properly, forcing the operator to perform frequent wire registration operations, or to install other costly retrofit solutions.
As instalações fora da costa modernas são geralmente conectadas a número muito amplo de poços de produção, e cada poço pode compreender vários poços secundários. Monitorar a produção do poço, isto é, para determinar o influxo fluido, por exemplo, a produção de óleo, gás e água, ao longo do poço, está se tomando mais e mais complicado e importante. Para garantir a otimização da recuperação no campo, é de principal importância conhecer a produção de óleo, gás e água ao longo do poço. Os padrões de fluxo dentro do reservatório, e a detecção dos mesmos é muitas vezes, difícil de determinar. Dadas as ferramentas necessárias, não obstante, o conhecimento do reservatório será muito melhorado e aumenta a saída econômica do poço. Dado que as operações de perfuração são muito dispendiosas, o conhecimento de um reservatório é crucial em ordem da localização correta dos poços secundários, dos esquemas de drenagem, do controle de pressão no reservatório, de modo a controlar adequadamente o reservatório.Modern offshore facilities are generally connected to a very large number of production wells, and each well can comprise several secondary wells. Monitoring well production, that is, to determine the fluid inflow, for example, the production of oil, gas and water, along the well, is becoming more and more complicated and important. In order to guarantee the optimization of recovery in the field, it is of utmost importance to know the production of oil, gas and water along the well. Flow patterns within the reservoir, and their detection, is often difficult to determine. Given the necessary tools, however, the knowledge of the reservoir will be greatly improved and the economic output of the well will increase. Since drilling operations are very expensive, knowledge of a reservoir is crucial in order of the correct location of secondary wells, drainage schemes, pressure control in the reservoir, in order to properly control the reservoir.
Embora se provou possível determinar que uma intrusão de água ocorreu, tem provado-se difícil localizar a posição do rompimento de água ao longo da perfuração do poço e possivelmente dentro do poço secundário, tal que medições adequadas podem ser tomadas. As medições podem incluir desligar o a extensão específica do tubo que foi influenciado ou ao invés de desligar as seções inteiras de seções de tubulação de produção se técnicas intrusivas de precisam ser realizadas. Contudo, a informação necessária para determinar o local preciso do ponto de entrada dos fluidos tais como água, óleo, gás ou uma mistura dos mesmos fluidos está até o momento indisponível. A presente invenção buscará resolver esta questão usando a nova classe de materiais traçadores.Although it has been proved possible to determine that a water intrusion has occurred, it has proved difficult to locate the position of the water rupture along the well drilling and possibly within the secondary well, such that appropriate measurements can be taken. Measurements may include turning off the specific length of the tube that has been influenced or instead of turning off entire sections of production pipe sections if intrusive techniques need to be performed. However, the information needed to determine the precise location of the fluid entry point such as water, oil, gas or a mixture of the same fluids is currently unavailable. The present invention will seek to resolve this issue using the new class of tracing materials.
A presente invenção descreve o uso de um novo material traçador que compreende os compostos de álcool de poliéter verdadeiramente monodispersados, por exemplo, Polietileno Glicol (PEG)/Polipropileno Glicol (PPG) etc. e seus derivados como traçadores. As vantagens do novo material traçador serão divulgadas, e os usos benéficos dos mesmos serão divulgados. Fundamentos da Técnica.The present invention describes the use of a new tracer material comprising the truly monodispersed polyether alcohol compounds, for example, Polyethylene Glycol (PEG) / Polypropylene Glycol (PPG) etc. and their derivatives as tracers. The advantages of the new tracing material will be disclosed, and the beneficial uses of them will be disclosed. Fundamentals of Technique.
Houve muitas tentativas no uso dos traçadores para caracterizar poços de hidrocarboneto, a mais relevante sendo resumidamente descrita abaixo.There have been many attempts to use tracers to characterize hydrocarbon wells, the most relevant of which is briefly described below.
Os presentes métodos para detectar a intrusão de água incluem o uso de materiais fluorescentes, materiais radioativos, peptídeos e aminoácidos dentre outros. Contudo, estes compostos não são sempre facilmente detectáveis em baixas concentrações.The present methods for detecting water intrusion include the use of fluorescent materials, radioactive materials, peptides and amino acids, among others. However, these compounds are not always easily detectable at low concentrations.
A WO 0181914 diz respeito a um método para monitorar a produção de hidrocarboneto e água a partir de diferentes zonas de produção em um reservatório de hidrocarboneto ou poços de injeção e a detecção de diferentes fenômenos, tais como, por exemplo, variações locais no pH, salinidade, composição de hidrocarboneto, temperatura, pressão, microorganismos, e a diferença/razão entre a produção da água de formação e/ou injeção a partir de várias zonas em um reservatório de hidrocarboneto. O método compreende dividir as regiões em tomo dos poços no reservatório em várias das seções, e injetando ou colocando os traçadores específicos com características únicas para cada seção na formação nestas regiões. Os traçadores são quimicamente imobilizados/ integrados na formação ou em construções/fíltros em tomo dos poços, os traçadores (carregadores traçadores) sendo quimicamente inteligentes e liberados como uma função dos eventos específicos. Detectar os traçadores após o ponto de entrada fornece a informação sobre as várias zonas. Somente há menção dos materiais de PEG sendo parte do material carregador.WO 0181914 concerns a method for monitoring the production of hydrocarbon and water from different production zones in a hydrocarbon reservoir or injection wells and the detection of different phenomena, such as, for example, local variations in pH, salinity, hydrocarbon composition, temperature, pressure, microorganisms, and the difference / ratio between the production of formation water and / or injection from various zones in a hydrocarbon reservoir. The method involves dividing the regions around the wells in the reservoir into several of the sections, and injecting or placing the specific tracers with unique characteristics for each section in the formation in these regions. The tracers are chemically immobilized / integrated in the formation or in constructions / filters around the wells, the tracers (tracer carriers) being chemically intelligent and released as a function of specific events. Detecting plotters after the entry point provides information about the various zones. There is only mention of the PEG materials being part of the carrier material.
A US 4555489 descreve um método para determinar os padrões de fluxo dentro de uma formação subterrânea penetrada por um sistema de injeção separado espaçado e o sistema de produção que compreende injetar na formação em uma profundidade predeterminada a partir de uma sistema de injeção, uma solução contendo uma pequena quantidade de um ou mais compostos traçadores solúveis em água, recuperando os ditos traçadores no sistema de produção, determinando a profundidade da recuperação, e identificando os ditos compostos traçadores através de cromatografia gasosa e detector de ionização de chamas; os ditos compostos traçadores sendo compostos orgânicos solúveis em água tendo fósforo, nitrogênio, ou enxofre na molécula.US 4555489 describes a method for determining flow patterns within an underground formation penetrated by a separate spaced injection system and the production system which comprises injecting into the formation at a predetermined depth from an injection system, a solution containing a small amount of one or more water-soluble tracer compounds, recovering said tracers in the production system, determining the depth of recovery, and identifying said tracer compounds using gas chromatography and flame ionization detector; said tracer compounds being water-soluble organic compounds having phosphorus, nitrogen, or sulfur in the molecule.
A WO 2007132137 descreve um método para a caracterização de reservatórios de hidrocarboneto usando etiquetas biológicas.WO 2007132137 describes a method for the characterization of hydrocarbon reservoirs using biological tags.
A US5077471 descreve um método em que os fluidos de formação fluem nas formações terrestres em direção oposta a uma zona de furo de poço perfurado são medidos e monitorados injetando-se traçadores radioativos nas perfurações, bloqueando as perfurações para reter os traçadores na formação, monitorar as taxas de queda evidentes dos traçadores injetados, e depois determinar a taxa em que os traçadores são carregados pelos movimentos dos fluidos na formação. A partir desta taxa de fluxo dos fluidos nas formações terrestres adjacentes, o intervalo da perfuração é inferido.US5077471 describes a method in which formation fluids flow into land formations in the opposite direction to a drilled well bore zone are measured and monitored by injecting radioactive tracers into the boreholes, blocking the boreholes to retain the tracers in the formation, monitoring the evident drop rates of the injected tracers, and then determine the rate at which the tracers are loaded by the movements of the fluids in the formation. From this fluid flow rate in the adjacent land formations, the drilling interval is inferred.
A US6670605 descreve um método em que um módulo de análise de fluido de formação utiliza um espectrômetro de massa no fundo do poço para determinar os constituintes moleculares dos fluidos de formação, como distinguido a partir dos contaminantes de perfuração, e para fornecer informação sobre as propriedades físicas e químicas da amostra.US6670605 describes a method in which a formation fluid analysis module uses a bottom-of-well mass spectrometer to determine the molecular constituents of formation fluids, as distinguished from drilling contaminants, and to provide information on the properties physical and chemical characteristics of the sample.
A US5789663 descreve um método para medir quantitativamente os parâmetros físicos característicos de um meio poroso, tal como um aquífero que é inicialmente recarregado em uma taxa de recarga e subsequentemente descarregado em uma taxa de descarga através de um fluido bombeado utilizando um poço único em que um traçador é injetado durante a recarga, e em que o traçador é subsequentemente detectado durante a descarga. Uma medição do tempo gasto, junto com uma fórmula fundamentada em um modelo físico convectivo relacionando os parâmetros característicos às medições do tempo é fornecida.US5789663 describes a method for quantitatively measuring the physical parameters characteristic of a porous medium, such as an aquifer that is initially refilled at a recharge rate and subsequently discharged at a discharge rate through a fluid pumped using a single well in which a tracer is injected during reload, and the tracer is subsequently detected during unloading. A measurement of time spent, along with a formula based on a convective physical model relating characteristic parameters to time measurements is provided.
O uso dos traçadores de PEG foram divulgados até certo grau em vários jornais. Analytica Chimica Acta Volume 611, Issue 2, “A solidphase extraction and size-exclusion liquid chromatographic method for polyetilene glicol 25 p-aminobenzoic acid determination in urine: Validation for urinary excretion studies of users of sunscreens” por exemplo, descreve a detecção de um derivado de PEG em filtros solares tal que a detecção dos níveis de filtro solar na urina humana é permitida. Contudo, o composto de PEG não é usado como um traçador, este é um composto de ocorrência natural no filtro solar.The use of PEG tracers has been reported to some degree in several newspapers. Analytica Chimica Acta Volume 611, Issue 2, “A solidphase extraction and size-exclusion liquid chromatographic method for polyethylene glycol 25 p-aminobenzoic acid determination in urine: Validation for urinary excretion studies of users of sunscreens” for example, describes the detection of a derived from PEG in sunscreens such that the detection of sunscreen levels in human urine is allowed. However, the PEG compound is not used as a tracer, it is a naturally occurring compound in the sunscreen.
Os produtos poliméricos comercialmente disponíveis são geralmente preparados de tal modo que fornece uma ampla faixa de peso molecular. O peso molecular pode ser medido como uma média em peso ou número e a razão entre estes, Mw /Mn, é chamado de respiro da distribuição. A maioria dos polímeros feitos através da polimerização de radical livre ou coordenação de monômeros vinílicos tem razões de 2 a cerca de 10, enquanto os polímeros muito altamente ramificados como polietileno feito de processos de radical livre de alta pressão, terá razões de 20 e mais.Commercially available polymeric products are generally prepared in such a way that they provide a wide molecular weight range. Molecular weight can be measured as an average by weight or number and the ratio between them, M w / M n , is called the vent of the distribution. Most polymers made through free radical polymerization or coordination of vinyl monomers have ratios from 2 to about 10, while very highly branched polymers like polyethylene made from high pressure free radical processes, will have ratios of 20 and more.
Polietileno glicol (PEG) é o tipo mais comercialmente importante dos poliéteres. O polipropileno glicol (PPG) é outro poliéter com muitas propriedades em comum com PEG. O PEG tem a seguinte estrutura, HO-(CH2-CH2-O)n-H. A maioria dos PEGs incluem moléculas com uma distribuição de pesos moleculares, isto é, estes são polidispersados. A abreviação (PEG) é usualmente utilizada em combinação com um sufixo numérico, tal como “PEG 300” que indica os pesos moleculares médios. Para uma ilustração de tal PEG polidispersado, por favor, ver a Fig. 1 em anexo, que é um espectro de massa de varredura completa do “PEG 300” simplificado por J. Zhang, Int. J. of Pharm. 282, pp. 183-187. A Fig. 1 mostra a composição e distribuição do PEG 300, tendo um peso molecular médio de 300, que inclui principalmente os oligômeros representados por n = de 5 a 9. Os produtos são comercialmente disponíveis como PEG 200, 300, 400 etc. até mais do que 20.000.Polyethylene glycol (PEG) is the most commercially important type of polyethers. Polypropylene glycol (PPG) is another polyether with many properties in common with PEG. PEG has the following structure, HO- (CH 2 -CH 2 -O) n -H. Most PEGs include molecules with a molecular weight distribution, that is, they are polydispersed. The abbreviation (PEG) is usually used in combination with a numerical suffix, such as "PEG 300" which indicates the average molecular weights. For an illustration of such a polydispersed PEG, please see Fig. 1 attached, which is a full scan mass spectrum of the “PEG 300” simplified by J. Zhang, Int. J. of Pharm. 282, pp. 183-187. Fig. 1 shows the composition and distribution of PEG 300, having an average molecular weight of 300, which mainly includes the oligomers represented by n = 5 to 9. The products are commercially available as PEG 200, 300, 400 etc. even more than 20,000.
A US 2006/0154297 da Gauchel, “Marker substance and the use of the same in diagnostic methods”, ensina um método para usar os marcadores de PEG como substâncias marcadoras não metabolizáveis junto com uma substância metabolizável em um método de diagnóstico relacionado a, por exemplo, pacientes viciados em drogas. Os dois diferentes tipos de marcadores presentes em uma solução bebível são administrados ao paciente após a análise da urina após 60 minutos decorridos. O método também descreve a análise da amostra de urina através do uso de uma separação cromatográfica por HPLC em combinação com a detecção RI da fração de PEG seguido pela detecção UV do marcador metabolizável. Por todo o pedido, Gauchel se refere ao “marcador de PEG” na forma plural implicando o uso de frações de PEG’s/PEG polidispersadas. Isto é claramente visto através do uso dos termos como “adicionado a substâncias marcadoras nãometabolizáveis”, junto com os marcadores de PEG” e “contendo 1 a 3 g de mistura de marcador PEG”. Um cromatograma de PEG 300 mostrado na Fig. 2 de Gauchel indica claramente que esta substância de PEG é constituída de mais do que 9 diferentes oligômeros de PEG de diferentes pesos moleculares. Gaúche também se refere ao uso de “frações de PEG monodispersadas”. Deste modo, Gauchel usa o termo “monodispersado” um pouco diferente do que é usado na química polimérica.US 2006/0154297 from Gauchel, “Marker substance and the use of the same in diagnostic methods”, teaches a method for using PEG markers as non-metabolizable marker substances together with a metabolizable substance in a diagnostic method related to, for example, example, drug addicted patients. The two different types of markers present in a drinkable solution are administered to the patient after analyzing the urine after 60 minutes have elapsed. The method also describes the analysis of the urine sample through the use of chromatographic separation by HPLC in combination with IR detection of the PEG fraction followed by UV detection of the metabolizable marker. Throughout the application, Gauchel refers to the “PEG marker” in the plural form implying the use of polydispersed PEG's / PEG fractions. This is clearly seen through the use of the terms such as "added to non-metabolizable marker substances", along with PEG markers "and" containing 1 to 3 g of PEG marker mixture ". A PEG 300 chromatogram shown in Fig. 2 by Gauchel clearly indicates that this PEG substance consists of more than 9 different PEG oligomers of different molecular weights. Gaúche also refers to the use of “monodispersed PEG fractions”. In this way, Gauchel uses the term “monodispersed” a little differently than it is used in polymeric chemistry.
O Pedido de Patente US 2006/0008850 Al descreve um método para gerar um conjunto de derivados de PEG monodispersados. Este método de usar a “química de combinação ou a síntese de combinação” é uma técnica bem conhecida e é um método geral para gerar um grande número de diferentes moléculas, por exemplo, para formar conjuntos de peptídeos. O mesmo método para gerar PEG funcionalizados com grupos terminais tanto hidrofílicos quanto hidrofóbicos também é mencionado. Os conjuntos assim formados são usados para triar o efeito da extensão de PEG, os grupos terminais funcionais e o tipo de medicamento ligado à porção PEG de modo a isolar as substâncias potentes para o uso como terapêuticos.US Patent Application 2006/0008850 A1 describes a method for generating a set of monodispersed PEG derivatives. This method of using "combination chemistry or combination synthesis" is a well-known technique and is a general method for generating a large number of different molecules, for example, to form sets of peptides. The same method for generating functionalized PEGs with both hydrophilic and hydrophobic end groups is also mentioned. The sets thus formed are used to screen the effect of PEG extension, the functional end groups and the type of drug attached to the PEG portion in order to isolate potent substances for use as therapeutics.
Deste modo, nenhuma das aplicações acima mencionadas descrevem o novo material traçador que compreende geralmente alcoóis de poliéter monodispersados para marcação e detecção de baixa concentração como será descrito abaixo. De modo a distinguir os compostos da presente invenção dos compostos de álcool de poliéter atualmente não monodispersados ou polidispersados dos fundamentos da técnica, nós escolhemos usar o termo verdadeiramente monodispersado quando descrevendo os compostos de álcool de poliéter.Accordingly, none of the applications mentioned above describe the new tracer material which generally comprises monodispersed polyether alcohols for low concentration labeling and detection as will be described below. In order to distinguish the compounds of the present invention from the currently unmonodispersed or polydispersed polyether alcohol compounds of the fundamentals of the technique, we have chosen to use the term truly monodispersed when describing the polyether alcohol compounds.
Breve Sumário da InvençãoBrief Summary of the Invention
Em um primeiro aspecto, a presente invenção divulga um sistema traçador que compreende um composto traçador para um sistema de fluido, em que o composto traçador compreende um ou mais compostos de álcool de poliéter, e em que o um ou mais compostos de álcool de poliéter é arranjado para ser for colocado em contato com uma primeira parte do dito sistema de fluido. Além disso, cada um do um ou mais compostos de álcool de poliéter é verdadeiramente monodispersado, e os compostos de álcool de poliéter compreendem um ou mais grupos funcionais. O um ou mais compostos de álcool de poliéter verdadeiramente monodispersados é arranjado para ser detectados em uma segunda parte do dito sistema de fluido em comunicação fluida com a dita primeira parte do dito sistema de fluido.In a first aspect, the present invention discloses a tracer system comprising a tracer compound for a fluid system, wherein the tracer compound comprises one or more polyether alcohol compounds, and wherein the one or more polyether alcohol compounds it is arranged to be placed in contact with a first part of said fluid system. In addition, each of the one or more polyether alcohol compounds is truly monodispersed, and the polyether alcohol compounds comprise one or more functional groups. The one or more truly monodispersed polyether alcohol compounds are arranged to be detected in a second part of said fluid system in fluid communication with said first part of said fluid system.
Em uma forma de realização preferida, o sistema traçador compreende um composto traçador para um fluido, em que o fluido é submetido a mudanças potenciais em condições. O composto traçador é arranjado em contato com o fluido, e o composto traçador é arranjado para ser liberado ao fluido como uma resposta a uma mudança nas condições do fluido. O composto traçador compreende um ou mais grupos funcionais em um ou mais compostos de álcool de poliéter verdadeiramente monodispersados.In a preferred embodiment, the tracer system comprises a tracer compound for a fluid, in which the fluid is subjected to potential changes in conditions. The tracer compound is arranged in contact with the fluid, and the tracer compound is arranged to be released into the fluid as a response to a change in fluid conditions. The tracer compound comprises one or more functional groups in one or more truly monodispersed polyether alcohol compounds.
Em uma forma de realização, o composto traçador é arranjado em uma matriz que pode ser arranjada em contato com o fluido.In one embodiment, the tracer compound is arranged in a matrix that can be arranged in contact with the fluid.
Em uma forma de realização preferida da invenção, o sistema traçador compreende duas ou mais combinações distintas de compostos monodispersados de álcool de poliéter.In a preferred embodiment of the invention, the tracer system comprises two or more different combinations of polyether alcohol monodispersed compounds.
Em outro aspecto, a invenção é um método para traçar um composto traçador em um sistema de fluido. O composto traçador compreende um ou mais compostos de álcool de poliéter. O método inclui aquele que fornece um ou mais compostos de álcool de poliéter verdadeiramente monodispersados, do qual o um ou mais compostos de álcool de poliéter verdadeiramente monodispersados têm um ou mais grupos funcionais. O método também inclui colocar um ou mais do um ou mais compostos de álcool de poliéter verdadeiramente monodispersados em contato com uma primeira parte do dito sistema de fluido, retirando uma amostra de uma segunda parte do dito sistema de fluido, e analisando a amostra usando um dispositivo para determinar a presença, ou não, do um ou mais composto de álcool de poliéter verdadeiramente monodispersado na amostra de fluido.In another aspect, the invention is a method for tracing a tracer compound in a fluid system. The tracer compound comprises one or more polyether alcohol compounds. The method includes one that provides one or more truly monodispersed polyether alcohol compounds, of which the one or more truly monodispersed polyether alcohol compounds have one or more functional groups. The method also includes placing one or more of the one or more truly monodispersed polyether alcohol compounds in contact with a first part of said fluid system, taking a sample from a second part of said fluid system, and analyzing the sample using a device for determining the presence, or not, of one or more truly monodispersed polyether alcohol compound in the fluid sample.
Em uma forma de realização preferida de acordo com a invenção, o método inclui arranjar o um ou mais grupos funcionais para liberar o composto de álcool de poliéter verdadeiramente monodispersado para a primeira parte do sistema de fluido.In a preferred embodiment according to the invention, the method includes arranging the one or more functional groups to release the truly monodispersed polyether alcohol compound to the first part of the fluid system.
Além disso, o método de acordo com a invenção pode incluir preparar um ou mais do compostos de álcool de poliéter verdadeiramente monodispersados para ser liberados à primeira parte do sistema de fluido em uma mudança predeterminada nas condições de sistema de fluido. A mudança predeterminada nas condições do sistema de fluido pode ocorrer na primeira parte do dito sistema de fluido.In addition, the method according to the invention may include preparing one or more of the truly monodispersed polyether alcohol compounds to be released to the first part of the fluid system at a predetermined change in fluid system conditions. The predetermined change in the conditions of the fluid system can occur in the first part of said fluid system.
Em uma forma de realização da invenção, o composto de álcool de poliéter verdadeiramente monodispersado é misturado na primeira parte do sistema de fluido quando colocado em contato com a primeira parte do sistema de fluido.In an embodiment of the invention, the truly monodispersed polyether alcohol compound is mixed in the first part of the fluid system when brought into contact with the first part of the fluid system.
O número de compostos de álcool de poliéter verdadeiramente monodispersados pode ser de dois ou mais. Em uma forma de realização vantajosa da invenção, o método também pode incluir preparar duas ou mais combinações combinatórias distintas de um ou mais dos dois ou mais compostos de álcool de poliéter verdadeiramente monodispersados.The number of truly monodispersed polyether alcohol compounds can be two or more. In an advantageous embodiment of the invention, the method may also include preparing two or more combinatorial combinations distinct from one or more of the two or more truly monodispersed polyether alcohol compounds.
Em uma forma de realização vantajosa da invenção o método inclui arranjar o um ou mais compostos de álcool de poliéter verdadeiramente monodispersados em uma ou mais matrizes, colocando uma ou mais das ditas matrizes em contato com a dita primeira parte do dito sistema de fluido.In an advantageous embodiment of the invention the method includes arranging the one or more polyether alcohol compounds truly monodispersed in one or more matrices, placing one or more of said matrices in contact with said first part of said fluid system.
Uma mudança predeterminada nas condições podem compreender uma intrusão de água em uma tubulação de produção de petróleo.A predetermined change in conditions may comprise an intrusion of water into an oil production pipe.
A invenção também divulga o uso de um sistema traçador para supervisionar a integridade do poço em um poço de produção de petróleo.The invention also discloses the use of a tracer system to monitor the well's integrity in an oil production well.
A invenção também compreende o uso de um sistema traçador para o traçado de poço a poço.The invention also comprises the use of a plotting system for plotting from well to well.
A invenção também divulga o uso de um sistema traçador de acordo com as reivindicações para a determinação de um ponto de entrada de um componente fluido em um conduto, o dito conduto arranjado para receber fluidos e recolocar os ditos fluidos em um ponto desejado, o dito conduto sendo dividido em seções de conduto em que cada seção de conduto é fornecida com uma combinação específica de compostos de álcool de poliéter verdadeiramente monodispersados arranjados ao longo da extensão de condutos de acordo com um esquema definido, em que a dita combinação específica de espécies de compostos de álcool de poliéter verdadeiramente monodispersados é arranjada para ser liberada no contato com o componente fluido a ser detectado, em que cada combinação compreende dois ou mais compostos distintos de álcool de poliéter verdadeiramente monodispersados, em que a dita combinação específica de compostos de álcool de poliéter verdadeiramente monodispersados entram através da corrente de fluido dentro do conduto, em que um aparelho de detecção é arranjado para detectar a dita combinação específica de compostos de álcool de poliéter verdadeiramente monodispersados dentro da corrente de fluido, detectando deste modo, o componente fluido no conduto e determinando a seção do conduto que está permitindo a entrada do dito componente fluido. Capturas de Figuras CurtasThe invention also discloses the use of a tracer system according to the claims for determining an entry point of a fluid component in a conduit, said conduit arranged to receive fluids and to return said fluids to a desired point, said duct being divided into duct sections where each duct section is provided with a specific combination of truly monodispersed polyether alcohol compounds arranged along the duct extension according to a defined scheme, wherein said specific combination of species of truly monodispersed polyether alcohol compounds is arranged to be released upon contact with the fluid component to be detected, wherein each combination comprises two or more distinct truly monodispersed polyether alcohol compounds, wherein said specific combination of alcohol compounds of truly monodispersed polyethers enter at through the fluid stream within the conduit, wherein a detection apparatus is arranged to detect said specific combination of polyether alcohol compounds truly monodispersed within the fluid stream, thereby detecting the fluid component in the conduit and determining the cross section of the conduit that is allowing the entry of said fluid component. Short Figure Captures
Alguns dos fundamentos e a invenção são ilustrados nas figuras desenhadas em anexo, das quaisSome of the fundamentals and the invention are illustrated in the figures drawn in the annex, of which
A Fig. 1 é um desenho simplificado de um espectro de massa de varredura completa do “PEG 300” retirado de J. Zhang, Int. J. of Pharm. 282, pp. 183-187,Fig. 1 is a simplified drawing of a full scan mass spectrum of the “PEG 300” taken from J. Zhang, Int. J. of Pharm. 282, pp. 183-187,
A Fig. 2 é um desenho simplificado similar de um espectro de varredura de massa de um polietileno glicol verdadeiramente monodispersado com peso molecular de 326,1 (HO-(CH2CH2O)7-H.Fig. 2 is a similar simplified design of a mass scanning spectrum of a truly monodispersed polyethylene glycol with a molecular weight of 326.1 (HO- (CH 2 CH 2 O) 7-H.
A Fig. 3 é uma ilustração simplificada de uma combinação codificada [5, 7, 10] de compostos de polietileno glicol verdadeiramente monodispersado k = 3. Fora de n = 7 disponível, que pode representar um código de marcador específico “0101001”.Fig. 3 is a simplified illustration of a coded combination [5, 7, 10] of truly monodispersed polyethylene glycol compounds k = 3. Out of n = 7 available, which can represent a specific marker code “0101001”.
As Figs. 4a a d fornecem ilustrações simplificadas de diferentes sistemas de fluido em que o sistema traçador da invenção pode ser utilizado: a) um sistema de fluido muito generalizado, b) um sistema de fluido de petróleo com um injetor e um poço de produção, c) um poço de produção com várias seções de produção e pontos de entrada, e d) um sistema de rio. Descrição das formas de realização da invenção.Figs. 4a ad provide simplified illustrations of different fluid systems in which the tracing system of the invention can be used: a) a very generalized fluid system, b) an oil fluid system with an injector and a production well, c) a production well with several production sections and entry points, and d) a river system. Description of embodiments of the invention.
Os compostos traçadores para fluidos devem, em geral, apresentar várias propriedades desejáveis, e pelo menos dois critérios principais:Tracer compounds for fluids should, in general, have several desirable properties, and at least two main criteria:
- Devem ser liberados devido a uma condição predeterminada ou pré-definida que alguém deseja detectar,- They must be released due to a predetermined or predefined condition that someone wants to detect,
- Devem ser detectáveis em baixas concentrações.- They must be detectable in low concentrations.
Adicionalmente, o traçador deve apresentar outras propriedades desejáveis, algumas as quais são listadas abaixo:Additionally, the tracer must have other desirable properties, some of which are listed below:
- Deve ser de fácil concentração até as concentrações desejadas- It should be easily concentrated to the desired concentrations
- deve ser de acordo com a presente invenção, codiíicável- must be in accordance with the present invention, codable
- deve apresentar baixa toxicidade- must have low toxicity
- deve ter um preço razoável- must be reasonably priced
- deve apresentar propriedades prognosticáveis.- it must have predictable properties.
A monodispersidade é o estado de uniformidade em peso molecular de todas as moléculas de uma substância, ou de um sistema polimérico. Mono como para um, e a dispersidade como para a distribuição ou difusão, significando todas as moléculas no produto têm o mesmo peso molecular. Um polímero verdadeiramente monodispersado tem Mw/Mn próximo a 1,0, por favor, ver a Fig. 2 que é uma ilustração de um espectro de varredura de massa de um polietileno glicol verdadeiramente monodispersado tendo uma pureza de mais do que 95 %. O espectro de massa é inteiramente dominado pelo oligômero número 7. O sistema traçador de acordo com a invenção compreende um sistema traçador que compreende um composto traçador para um sistema de fluido, do qual o composto traçador compreende um ou mais compostos de álcool de poliéter. O um ou mais compostos de álcool de poliéter são arranjados para ser colocados em contato com uma primeira parte do dito sistema de fluido. A Fig. 4a ilustra de maneira bastante geral, um sistema de fluido em que o sistema traçador da invenção pode ser usado. O um ou mais compostos de álcool de poliéter são verdadeiramente monodispersados. Os compostos de álcool de poliéter verdadeiramente monodispersados compreendem um ou mais grupos funcionais. O um ou mais compostos de álcool de poliéter puramente monodispersados são arranjados para ser detectados em uma segunda parte do sistema de fluido em comunicação fluida com a primeira parte do sistema de fluido. O sistema traçador de acordo com a invenção divulga todas as propriedades acima mencionadas. Ao contrário de Gauchel, a presente invenção ensina o uso dos oligômeros/polímeros de PEG verdadeiramente monodispersados como traçadores, a monodispersidade toma possível projetar traçadores únicos devido ao tamanho específico, e consequentemente pesos moleculares únicos.Monodispersity is the state of uniformity in molecular weight of all molecules of a substance, or of a polymeric system. Mono as for one, and dispersion as for distribution or diffusion, meaning all molecules in the product have the same molecular weight. A truly monodispersed polymer has Mw / Mn close to 1.0, please see Fig. 2 which is an illustration of a mass scanning spectrum of a truly monodispersed polyethylene glycol having a purity of more than 95%. The mass spectrum is entirely dominated by oligomer number 7. The tracer system according to the invention comprises a tracer system which comprises a tracer compound for a fluid system, of which the tracer compound comprises one or more polyether alcohol compounds. The one or more polyether alcohol compounds are arranged to be brought into contact with a first part of said fluid system. Fig. 4a illustrates quite generally, a fluid system in which the tracer system of the invention can be used. The one or more polyether alcohol compounds are truly monodispersed. Truly monodispersed polyether alcohol compounds comprise one or more functional groups. The one or more purely monodispersed polyether alcohol compounds are arranged to be detected in a second part of the fluid system in fluid communication with the first part of the fluid system. The tracer system according to the invention discloses all the properties mentioned above. Unlike Gauchel, the present invention teaches the use of truly monodispersed PEG oligomers / polymers as tracers, monodispersity makes it possible to design unique tracers due to their specific size, and consequently unique molecular weights.
O termo “fluido” como usado neste relatório descritivo compreende líquidos, gases ou misturas dos mesmos, e componentes sólidos possíveis se algum dos componentes do sistema de fluido estão abaixo da sua temperatura líquida.The term "fluid" as used in this specification includes liquids, gases or mixtures thereof, and possible solid components if any of the components of the fluid system are below its liquid temperature.
Os compostos de álcool de poliéter foram descritos, ainda que não como materiais traçadores. Uma das novidades de acordo com a presente invenção consiste em que esta é capaz de detectar baixos níveis de material traçador. isto permite o monitoramento das correntes fluidas ou volumes sendo muito grandes sem ter que substituir o material traçador após um tempo curto, ou tendo que fornecer volumes importantes de material traçador. A definição de fornecer concentrações muito baixas é neste ponto pode alcançar sub ppb. Os métodos de detecção serão descritos e maiores detalhes abaixo.Polyether alcohol compounds have been described, although not as tracer materials. One of the novelties according to the present invention is that it is able to detect low levels of tracer material. this allows the monitoring of fluid currents or volumes being very large without having to replace the tracing material after a short time, or having to supply important volumes of tracing material. The definition of providing very low concentrations is at this point it can reach sub ppb. The detection methods will be described and further details below.
O sistema traçador deve ser arranjado para responder a uma mudança nas condições, nas quais o dito um ou mais compostos de álcool de poliéter verdadeiramente monodispersados são arranjados em uma primeira parte do sistema de fluido, ou em contato com uma primeira parte do sistema de fluido. O traçador de acordo com a invenção pode ser vantajosamente arranjado em uma matriz ou em um componente do material tal como uma parede do canal para ser liberado a partir da matriz ou do componente mecânico ao fluido, tal que a dita mudança em condições na detecção dos ditos compostos de álcool de poliéter verdadeiramente monodispersados é mostrada que ocorreu. Estas mudanças nas condições podem compreender várias ocorrências diversas incluindo, mas não limitando a, a entrada de água em um sistema de fluido, uma mudança na temperatura, pressão, salinidade, pH, composição, um simples deslocamento ou transporte do fluido no sistema de fluido, ou outros.The tracer system must be arranged to respond to a change in conditions, in which said one or more truly monodispersed polyether alcohol compounds are arranged in a first part of the fluid system, or in contact with a first part of the fluid system . The tracer according to the invention can be advantageously arranged in a matrix or a component of the material such as a channel wall to be released from the matrix or the mechanical component to the fluid, such that said change in conditions in the detection of said truly monodispersed polyether alcohol compounds are shown to have occurred. These changes in conditions can comprise several diverse occurrences including, but not limited to, the entry of water into a fluid system, a change in temperature, pressure, salinity, pH, composition, a simple displacement or transport of the fluid in the fluid system , or others.
Em uma forma de realização da invenção, os ditos um ou mais compostos de álcool de poliéter verdadeiramente monodispersados principalmente compreendem polietilenoglicol PEG ou derivados dos mesmos.In one embodiment of the invention, said one or more truly monodispersed polyether alcohol compounds mainly comprise polyethylene glycol PEG or derivatives thereof.
PEG como tal, tem sido usado como um carregador para outras moléculas, e está em uso para vários usos farmacêuticos. Muitas das propriedades que produzem PEG úteis em farmacêuticos tais como sua baixa toxicidade e sua solubilidade em água são úteis para moléculas para o traçamento.PEG as such, has been used as a carrier for other molecules, and is in use for several pharmaceutical uses. Many of the properties that produce PEG useful in pharmaceuticals such as its low toxicity and its solubility in water are useful for molecules for tracing.
Os compostos de PEG apresentam todas as propriedades acima mencionadas com relação aos traçadores. Estes são muito bem adaptados para o traçamento de água e podem, além disso, ser feitos sob encomenda, tal que apresentem estas propriedades vantajosas com relação aos outros compostos.The PEG compounds have all the properties mentioned above with respect to the tracers. These are very well adapted for tracing water and can, moreover, be made to order, such that they present these advantageous properties in relation to other compounds.
Portanto, foi indicado que o PEG pode ser produzido tal que este seja monodispersado, permitindo a produção das moléculas poliméricas tendo pesos moleculares específicos definidos. Em último lugar, foi provado que a peguilação de outras moléculas é muito simples, e deste modo, que os grupos funcionais de vários tipos podem ser ligados aos polímeros PEG tal que produzam as moléculas hidrofóbicas ou hidrofílicas.Therefore, it was indicated that PEG can be produced such that it is monodispersed, allowing the production of polymeric molecules having defined specific molecular weights. Lastly, it has been proven that pegylation of other molecules is very simple, and therefore, that functional groups of various types can be attached to PEG polymers such that they produce hydrophobic or hydrophilic molecules.
Os compostos de PEG foram completamente estudados na técnica, e suas propriedades são bem conhecidas. O requerente usou previamente os traçadores de PEG para a detecção do influxo de água em poços de produção de petróleo, e foram provados funcionar de uma maneira satisfatória.PEG compounds have been thoroughly studied in the art, and their properties are well known. The applicant previously used PEG tracers to detect the influx of water in oil production wells, and they have been proven to work satisfactorily.
Embora o método de acordo com a invenção terá seu foco principal nos derivados de PEG monodispersados, outros produtos químicos dentro da classe dos alcoóis de poliéter são abrangidos pela presente invenção ao passo que são verdadeiramente monodispersados. Os produtos químicos poliméricos monodispersados são produzidos hoje tendo distribuições de peso molecular muito estreitas, tal que estas são praticamente monodispersadas, e embora o PEG seja vantajoso a partir de muitos pontos de vista, o método de acordo com a invenção não é limitado ao uso de PEG. De acordo com uma forma de realização da invenção, o sistema traçador que compreende o dito um ou mais compostos de álcool de poliéter verdadeiramente monodispersados compreende principalmente polipropileno glicol ou derivados do mesmo.Although the method according to the invention will have its main focus on monodispersed PEG derivatives, other chemicals within the class of polyether alcohols are covered by the present invention while they are truly monodispersed. Monodispersed polymeric chemicals are produced today having very narrow molecular weight distributions, such that they are practically monodispersed, and although PEG is advantageous from many points of view, the method according to the invention is not limited to the use of PEG. According to an embodiment of the invention, the tracer system comprising said one or more truly monodispersed polyether alcohol compounds comprises mainly polypropylene glycol or derivatives thereof.
Em uma forma de realização de acordo com a invenção, uma matriz polimérica pode ser fornecida tal que o sistema traçador é imobilizado dentro da matriz, e somente é liberado em uma condição específica sendo cumprida. A matriz como tal, pode ser constituída de qualquer material de apt, e é como tal, não é um objetivo da presente invenção. A matriz como tal, protegerá o sistema traçador tal que este não é lavado anteriormente, ou a matriz pode ser arranjada tal que esta somente responde a certas condições, depois que as condições são encontradas, o traçador é liberado.In an embodiment according to the invention, a polymeric matrix can be provided such that the tracer system is immobilized within the matrix, and is only released in a specific condition being fulfilled. The matrix as such can be made up of any apt material, and as such, it is not an objective of the present invention. The matrix as such will protect the tracer system such that it is not previously washed, or the matrix can be arranged such that it only responds to certain conditions, after the conditions are met, the tracer is released.
De acordo com uma forma de realização da invenção, o número de grupos monoméricos [-(CH2CH2O)-] compreendidos no um ou mais compostos poliméricos verdadeiramente monodispersados é acima de 3. Aumentar o número de unidades de repetição mudará, até certo grau, as propriedades do material traçador, mas também permitirá o equipamento de um número aumentado de materiais traçadores. Isso é de interesse prático ao passo que aumentar o número de materiais traçadores permite uma resolução de traçador intensificada. Isto também pode permitir a redução do número de combinações de materiais, facilitando deste modo a análise da amostra dentro do aparelho de detecção. Adaptando-se as propriedades dos alcoóis de poliéter de comprimento aumentado adicionando-se grupos funcionais, deve16 se reduzir as desvantagens dos mesmos tendo propriedades levemente diferentes devido ao seu número de unidades de repetição.According to an embodiment of the invention, the number of monomeric groups [- (CH2CH2O) -] comprised in one or more truly monodispersed polymeric compounds is above 3. Increasing the number of repetition units will change, to some degree, the properties of the tracing material, but it will also allow the equipment of an increased number of tracing materials. This is of practical interest while increasing the number of tracer materials allows for enhanced tracer resolution. This can also allow for a reduction in the number of material combinations, thereby facilitating the analysis of the sample within the detection apparatus. By adapting the properties of polyether alcohols of increased length by adding functional groups, the disadvantages of these should be reduced by having slightly different properties due to their number of repetition units.
Por todo o presente pedido, uso é feito de termos tais como, aumentando ou diminuindo a hidrofilicidade/lipofilicidade do composto traçador. Deve ser entendido que o aumento/diminuição como descrito se refere às comparações com os compostos de álcool de poliéter nativos associados.Throughout the present application, use is made of terms such as, increasing or decreasing the hydrophilicity / lipophilicity of the tracer compound. It should be understood that the increase / decrease as described refers to comparisons with the associated native polyether alcohol compounds.
A maioria dos compostos de álcool de poliéter nativos, tais como PEGs são facilmente solúveis em água e podem, deste modo, ser bem rMost native polyether alcohol compounds, such as PEGs, are easily soluble in water and can, therefore, be well soluble.
adaptados para monitorar o influxo de água. E de interesse particular monitorar, por exemplo, a produção dos poços de petróleo quanto o influxo de água, deste modo, permitindo que o operador identifique o influxo da água tal que uma seção da tubulação possa ser fechada para reduzir as operações de separação de óleo e água no conjunto. Contudo, os PEGs nativos têm certa solubilidade em óleo, e para esta classe de métodos de detecção, esforços devem ser feitos para produzir os derivados de PEG não solúveis em óleo. Devido a este fracionamento, uma pessoa também pode usar os PEGs nativos que são parcialmente solúveis em óleo para monitorar a produção de óleo contanto que a liberação do sistema garanta uma quantidade traçador suficiente à fase oleosa na ausência de uma fase aquosa.adapted to monitor the inflow of water. It is of particular interest to monitor, for example, oil well production for water inflows, thereby allowing the operator to identify water inflows such that a section of the pipe can be closed to reduce oil separation operations. and water as a whole. However, native PEGs have some oil solubility, and for this class of detection methods, efforts should be made to produce non-oil-soluble PEG derivatives. Due to this fractionation, a person can also use native PEGs that are partially soluble in oil to monitor oil production as long as the release of the system guarantees a sufficient trace amount to the oil phase in the absence of an aqueous phase.
Para resolver esse problema, pode-se modificar os ditos derivados de PEG tal que estes compreendam os derivados de PEG muito diferentes do ponto de vista funcional tendo diversos grupos funcionais, tais como ácidos carboxílicos, ácidos sulfônicos, ácidos fosfônicos ou combinações dos mesmos. Outros grupos funcionais podem ser adicionados de acordo com o necessário, como será evidente àquele habilitado na técnica. Os sais de tais derivados são particularmente bem adaptados para os traçadores para a indicação de água. Tanto os monoácidos quanto os diácidos dos ditos derivados de PEG podem servir, e isso evidentemente aumentará o número de derivados de PEG e deste modo os traçadores que podem ser usados e ser detectados em massa.To solve this problem, one can modify said PEG derivatives such that they comprise the very different PEG derivatives from the functional point of view having different functional groups, such as carboxylic acids, sulfonic acids, phosphonic acids or combinations thereof. Other functional groups can be added as necessary, as will be evident to those skilled in the art. The salts of such derivatives are particularly well suited for tracers for the indication of water. Both the monoacids and the diacids of said PEG derivatives can serve, and this will evidently increase the number of PEG derivatives and thus the tracers that can be used and be detected en masse.
Para os traçadores hidrofilicos, os compostos poliméricos monodispersados podem, deste modo, compreender os grupos funcionais dentre outros selecionados a partir de um ou mais dos seguintes grupos, aminas primárias, secundárias, temárias, e/ou quaternárias, moléculas zuiterônicas, hidroxilas, ácidos carboxílicos, ácidos sulfônicos, ácido fosfônico, amidas ou sais dos mesmos. A invenção cobre, mas não é limitada aos grupos químicos acima mencionados.For hydrophilic tracers, monodispersed polymeric compounds can thus comprise the functional groups among others selected from one or more of the following groups, primary, secondary, thematic, and / or quaternary amines, zuiteronic molecules, hydroxyls, carboxylic acids , sulfonic acids, phosphonic acid, amides or salts thereof. The invention covers, but is not limited to, the chemical groups mentioned above.
Alguns exemplos são mostrados abaixo de derivados que podem ser gerados.Some examples are shown below of derivatives that can be generated.
Xi-Cn-O-[CH2-CH2-O]m-Cy-ZjXi-Cn-O- [CH 2 -CH 2 -O] m -Cy-Zj
Nesta configuração, X e Z podem ser grupos funcionais da mesma configuração ou ser diferentes, n e y são números inteiros maiores do que ou iguais a 0. m deve ser um número inteiro, geralmente compreendido dentro de la 50 mas também pode ser maior. Os grupos X e ou Z estão em uma forma de realização dos grupos hidrofóbicos da invenção, se os traçadores solúveis em óleo são desejados, contudo estes são hidrofilicos se os grupos solúveis em água são intencionados. Os grupos X e Z evidentemente, não precisam ser idênticos. Os grupos X e Z também podem estar presentes em um número maior do que 1 como indicado pelos números inteiros i e j. Cn e Cy também podem ser de origem aromática com substituintes hidrofilicos para traçadores solúveis em água ou de origem aromática com substituintes hidrofóbicos para traçadores solúveis em óleo. Outro exemplo de Cn e Cy são as triazolinas. Qualquer tipo de grupos hidrofilicos ou hidrofóbicos podem ser usados. Contudo, a porção de álcool de poliéter verdadeiramente monodispersada constitui o “corpo” das moléculas.In this configuration, X and Z can be functional groups of the same configuration or be different, n and y are integers greater than or equal to 0. m must be an integer, usually within 1 to 50 but can also be greater. Groups X and or Z are in an embodiment of the hydrophobic groups of the invention, if oil-soluble tracers are desired, however these are hydrophilic if water-soluble groups are intended. Groups X and Z obviously do not have to be identical. Groups X and Z can also be present in a number greater than 1 as indicated by the integers i and j. Cn and Cy can also be of aromatic origin with hydrophilic substituents for water-soluble tracers or of aromatic origin with hydrophobic substituents for oil-soluble tracers. Another example of Cn and Cy are triazolines. Any type of hydrophilic or hydrophobic groups can be used. However, the truly monodispersed portion of polyether alcohol forms the “body” of the molecules.
Uma fórmula mais geral para as moléculas traçadoras pode ser:A more general formula for tracer molecules can be:
X-A-O-[CH2-CH2-O]m-B-ZXAO- [CH 2 -CH 2 -O] m -BZ
Onde A e B podem ser orgânicos ou inorgânicos ou uma porção híbrida.Where A and B can be organic or inorganic or a hybrid portion.
De acordo com uma forma de realização da invenção, os grupos funcionais dos traçadores podem ser hidrofílicos, tais como grupos PEG aminados monodispersados, em que os grupos amino podem ser reagidos com outros grupos como para o exemplo apresentado abaixo para gerar as moléculas hidrofilicas. As moléculas tanto simétricas quanto nãosimétricas podem ser usadas, bem como os mono- OH-PEG’s funcionalizados. Os exemplos não exaustivos são dados abaixo GrupoZ-NH-Cn-O-[CH2-CH2-O]-Cy-NH-GrupoZ GrupoZ-CONH-Cn-O-[CH2-CH2-O]m-Cy-NHCO-GrupoZ GrupoX-NH-Cn-O-[CH2-CH2-O]m-Cy-NH-GrupoZ GrupoX-CONH-Cn-O-[CH2-CH2-O]m-Cy-NHCO-GrupoZ H-O-[CH2-CH2-O]m-Cy-NH-GrupoZ H-O-[CH2-CH2-O]-Cy-NHCO-GrupoZAccording to an embodiment of the invention, the functional groups of the tracers can be hydrophilic, such as monodispersed PEG amino groups, where the amino groups can be reacted with other groups as for the example shown below to generate the hydrophilic molecules. Both symmetrical and non-symmetric molecules can be used, as well as functionalized mono- OH-PEG's. Non-exhaustive examples are given below GrupoZ-NH-Cn-O- [CH 2 -CH 2 -O] -Cy-NH-GrupoZ GrupoZ-CONH-Cn-O- [CH 2 -CH 2 -O] m -Cy -NHCO-GrupoZ GrupoX-NH-Cn-O- [CH 2 -CH 2 -O] m -Cy-NH-GrupoZ GrupoX-CONH-Cn-O- [CH 2 -CH 2 -O] m -Cy-NHCO -GrupoZ HO- [CH 2 -CH 2 -O] m -Cy-NH-GrupoZ HO- [CH 2 -CH 2 -O] -Cy-NHCO-GrupoZ
Os Grupos Z e ou X podem ser qualquer composto orgânico, inorgânico, ou uma combinação dos mesmos, tais como, mas não limitando a, -(C)kCOOH, -(C)kSO3H, -(C)kPO3H ou sais dos ligandos mencionados.Groups Z and or X can be any organic, inorganic compound, or a combination thereof, such as, but not limited to, - (C) k COOH, - (C) k SO 3 H, - (C) k PO 3 H or salts of the mentioned ligands.
De acordo com uma forma de realização da invenção, os grupos funcionais dos traçadores podem ser hidrofóbicos, grupos hidrofóbicos podem ser hidrocarbonetos aromáticos, tais como benzeno e derivados dos mesmos, aromáticos heterocíclicos (heteroaromatos) por exemplo, piridina, imidazol, pirazol, oxazol, tiofeno, e seus análogos benzanulados (benzimidazol, por exemplo). Outros tipos de ligando podem ser hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (PAH). Os exemplos podem compreender naftaleno, antraceno e fenantreno. Desta maneira, vários compostos/traçadores solúveis em óleo podem ser fabricados e a detecção do influxo de óleo será considerada possível.According to an embodiment of the invention, the functional groups of the tracers can be hydrophobic, hydrophobic groups can be aromatic hydrocarbons, such as benzene and derivatives thereof, heterocyclic aromatics (heteroaromats) for example, pyridine, imidazole, pyrazole, oxazole, thiophene, and its benzanulated analogues (benzimidazole, for example). Other types of ligand can be polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH). Examples can comprise naphthalene, anthracene and phenanthrene. In this way, several oil-soluble compounds / tracers can be manufactured and the detection of oil influx will be considered possible.
De acordo com a presente invenção pode-se adicionar grupos lipofílicos tais como alcanos ou grupos aromáticos, e é ainda possível ajustar tais moléculas de acordo com o óleo bruto que deve ser detectado. Isto é um efeito surpreendente da invenção, em que um traço inicialmente hidrofílico é tomado lipofílico pela adição de grupos funcionais, tal que este pode detectar outros compostos não sendo solúveis em água, antes da remoção dos grupos funcionais para a análise subsequente.According to the present invention, lipophilic groups such as alkanes or aromatic groups can be added, and it is also possible to adjust such molecules according to the crude oil to be detected. This is a surprising effect of the invention, in which an initially hydrophilic trace is made lipophilic by the addition of functional groups, such that it can detect other compounds not being soluble in water, before the removal of the functional groups for subsequent analysis.
O grau de hidrofobicidade pode ser ajustados pela adição de compostos muito hidrofóbicos para a cadeia polimérica. Embora os compostos hidrofóbicos não são muito bem adaptados para a separação e detecção em um sistema LC/MS, pode-se usar ligações quebráveis entre os compostos hidrofóbicos e os grupos funcionais finais. Deste modo, um prétratamento da amostra de óleo pode ser necessária de modo que os derivados de PEG nativos sejam reconfigurados. Isto pode ser realizado no local ou in vitro em laboratórios. A amostra de óleo pode ser novamente extraída usando água para isolar os derivados de PEG solúveis em água para a concentração e detecção posterior.The degree of hydrophobicity can be adjusted by adding very hydrophobic compounds to the polymer chain. Although hydrophobic compounds are not very well adapted for separation and detection in an LC / MS system, breakable bonds between hydrophobic compounds and the final functional groups can be used. Therefore, pretreatment of the oil sample may be necessary so that native PEG derivatives are reconfigured. This can be done on site or in vitro in laboratories. The oil sample can be extracted again using water to isolate the water-soluble PEG derivatives for later concentration and detection.
Desta maneira, os traçadores podem servir como traçadores para a detecção e monitoramento do influxo de hidrocarboneto, tal como óleo e/ou gás, deste modo permitindo o monitoramento do reservatório até um grau aqui conhecido na técnica. Dado que a detecção dos traçadores pode ser realizada mesmo em baixos níveis de traçador, isto implica que os materiais traçadores podem ser duráveis com relação ao óleo tal que os traçadores serão de longa vida e fornecerão monitoramento de longo prazo do influxo de óleo no reservatório.In this way, tracers can serve as tracers for the detection and monitoring of the inflow of hydrocarbons, such as oil and / or gas, thus allowing the monitoring of the reservoir to a degree known in the art. Since tracer detection can be performed even at low tracer levels, this implies that tracer materials can be durable with respect to oil such that the tracers will be long-lived and provide long-term monitoring of the inflow of oil into the reservoir.
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Em geral, todos os tipos de ligandos hidrofóbicos (R e R ) podem ser usados:In general, all types of hydrophobic ligands (R and R) can be used:
R^O-tCHs-CHj-OL-R2 em que R e R2 podem ser os mesmos ou diferentes e m é um número inteiro.R ^ O-tCHs-CHj-OL-R 2 where R and R 2 can be the same or different and is an integer.
Como grupos hidrofóbicos são mais difíceis de detectar enquanto usando um dos métodos de detecção de acordo com a invenção, um objetivo da presente invenção é descrever os compostos de álcool de poliéter modificados em que estes foram modificados introduzindo-se os grupos de proteção hidrofóbicos. Os grupos de proteção hidrofóbicos precisam satisfazer vários critérios, um dos mesmos sendo que devem ser separáveis do composto traçador de base hidrofílica usando métodos químicos conhecidos tais como a separação através do tratamento com ácido ou base.As hydrophobic groups are more difficult to detect while using one of the detection methods according to the invention, an objective of the present invention is to describe the modified polyether alcohol compounds in which they have been modified by introducing the hydrophobic protecting groups. Hydrophobic protecting groups must satisfy several criteria, one of which is that they must be separable from the hydrophilic based tracer compound using known chemical methods such as separation by treatment with acid or base.
Os grupos de proteção como definidos de acordo com a presente invenção como grupos funcionais intermediários que são arranjados para proteger um ou mais grupos de um composto durante uma etapa ou etapa de síntese. Neste contexto, os grupos de proteção podem ser arranjados para proteger os compostos de álcool de poliéter, ou outras porções do material traçador.Protecting groups as defined in accordance with the present invention as intermediate functional groups that are arranged to protect one or more groups of a compound during a synthetic step or step. In this context, protecting groups can be arranged to protect polyether alcohol compounds, or other portions of the tracer material.
Os grupos de proteção como tais, são muito descritos na técnica, e qualquer uso dos mesmos como entendido por uma pessoa habilitada na técnica deve ser considerado como sendo parte da invenção.Protective groups as such are well described in the art, and any use of them as understood by a person skilled in the art should be considered to be part of the invention.
Na síntese orgânica, o uso efetivo de grupos de proteção é muito importante para uma estratégica sintética. Um grupo de proteção útil pode ter as seguintes propriedades:In organic synthesis, the effective use of protection groups is very important for a synthetic strategy. A useful protection group can have the following properties:
- o agente de proteção deve seletivamente reagir com o grupo funcional que precisa de proteção.- the protective agent must selectively react with the functional group that needs protection.
- o grupo de proteção deve ser introduzido em alto rendimento, sem reações secundárias.- the protection group must be introduced in high performance, without secondary reactions.
- os grupos funcionais protegidos devem ser estáveis contra uma variedade de reações.- protected functional groups must be stable against a variety of reactions.
- o grupo de proteção deve ser capaz de ser seletivamente desprotegido sob condições específicas que não são adversas para a integridade do composto protegido.- the protection group must be able to be selectively unprotected under specific conditions that are not adverse to the integrity of the protected compound.
A lista abaixo abrange uma ampla faixa de agentes de proteção, a partir dos quais são fornecidos grupos de proteção convencionais (TMS, Boc, tritila dentre outros) a um agente de proteção especial, 1,2bis(clorodimetilsilil)etano que reage somente com aminas alifáticas primárias para gerar derivados de azadisilaciclopentano. Pode-se considerar os grupos de proteção de álcool tais como Acetila removido por ácido ou base) ou éter 3-metoxietoximetílico (removido por ácido, ou grupos de proteção amina compreendendo um grupo carbobenzilóxi (removido pela hidrogenólise) ou terc-butiloxicarbonila (Removido por um ácido forte concentrado), grupos de proteção de carbonila compreendendo Acetais ou cetais (removidos por ácido), grupos de proteção de ácido carboxílico compreendendo ésteres metílicos (removidos por ácido ou base) ou ésteres benzílicos (removidos pela hidrogenólise), ou outros grupos de proteção. O leitor interessado é indicado à literatura relevante ou informação gratuitamente disponível, tal como nos sítios tais como:The list below covers a wide range of protection agents, from which conventional protection groups (TMS, Boc, trityl, among others) are supplied to a special protection agent, 1,2bis (chlorodimethylsilyl) ethane that reacts only with amines primary aliphatics to generate azadisylacyclopentane derivatives. Alcohol protecting groups such as Acetyl removed by acid or base) or 3-methoxyethoxymethyl ether (removed by acid, or amine protecting groups comprising a carbobenzyloxy group (removed by hydrogenolysis) or tert-butyloxycarbonyl (Removed by a concentrated strong acid), carbonyl protecting groups comprising Acetals or ketals (removed by acid), carboxylic acid protecting groups comprising methyl esters (removed by acid or base) or benzyl esters (removed by hydrogenolysis), or other groups of The interested reader is referred to the relevant literature or information freely available, such as on sites such as:
http://en.wikipedia.org/wiki/Protecting group#cite_note-Q#cite note-0 do qual a informação acima é parcialmente derivada.http://en.wikipedia.org/wiki/Protecting group # cite_note-Q # cite note-0 from which the above information is partially derived.
O método de acordo com a invenção também compreende usar traçadores fluorescentes incorporados com base em, por exemplo, fenilas, bifenilas, grupos naftaleno e assim por diante, em que um liga quimicamente vários grupos de álcool de poliéter tal como derivados de PEG a estes. Desta maneira, pode-se obter uma combinação de propriedades fluorescentes com facilidade da detecção usando espectrometria de massa.The method according to the invention also comprises using fluorescent tracers incorporated based on, for example, phenyls, biphenyls, naphthalene groups and so on, in which one chemically bonds several polyether alcohol groups such as PEG derivatives to them. In this way, a combination of fluorescent properties can be obtained with ease of detection using mass spectrometry.
O grupo do ácido carboxílico pode ser substituído com, por exemplo, ácido sulfônico, ácido fosfônico e sais dos mesmos. Os grupos amidas também podem ser incorporados nas moléculas. A porção de PEG monodispersada pode ser ligada através de qualquer tipo de ligação (ligação). O ligando tendo, por exemplo, propriedades fluorescentes pode ser qualquer tipo de estrutura orgânica ou híbrida.The carboxylic acid group can be replaced with, for example, sulfonic acid, phosphonic acid and salts thereof. The amide groups can also be incorporated into the molecules. The monodispersed PEG portion can be attached via any type of bond (bond). The ligand having, for example, fluorescent properties can be any type of organic or hybrid structure.
A experimentação mostrou que os derivados dos ácidos carboxílicos e ácidos sulfônicos surpreendentemente mostram boas separações nas colunas Cl8 igualando ou mesmo passando aquelas dos derivados de PEG nativos.The experimentation showed that the derivatives of carboxylic acids and sulfonic acids surprisingly show good separations in the Cl8 columns equaling or even passing those of the native PEG derivatives.
Na maneira acima descrita, um número muito grande de traçadores pode ser gerado se uma combinação de vários derivados de álcool de poliéter tais como os derivados de PEG são usados em combinação ao invés do uso de um composto traçador simples específico. Usando-se os compostos separados tendo propriedades quimicamente similares estes se comportarão praticamente da mesma maneira e a quantidade inicial de cada traçador será mantida durante toda a fase de monitoramento.In the manner described above, a very large number of tracers can be generated if a combination of various polyether alcohol derivatives such as PEG derivatives are used in combination instead of using a specific single tracer compound. Using separate compounds having chemically similar properties they will behave in much the same way and the initial quantity of each tracer will be maintained throughout the monitoring phase.
Em uma forma de realização da invenção, o grupo funcional compreende um segundo polímero. Este segundo polímero deve compreender um número definido de monômeros, e deste modo ser claramente identificáveis ao operador. Adicionando um segundo polímero como aqui definido aumentará o número de trocas possíveis do material traçador, e seguirá a fórmula genérica. A diferença em massa entre os traçadores sendo definidos pelo cumprimento do álcool de poliéter, a adição dos outros polímeros ao composto de álcool de poliéter simplesmente aumenta o número de permutações possíveis. Em alguns exemplos, os grupos de proteção podem ser fornecidos para a proteção dos mesmos polímeros secundários.In an embodiment of the invention, the functional group comprises a second polymer. This second polymer must comprise a defined number of monomers, and thus be clearly identifiable to the operator. Adding a second polymer as defined here will increase the number of possible tracer material changes, and follow the generic formula. The mass difference between the tracers being defined by the fulfillment of the polyether alcohol, the addition of the other polymers to the polyether alcohol compound simply increases the number of possible permutations. In some instances, protecting groups may be provided for protecting the same secondary polymers.
Métodos de detecçãoDetection methods
O presente pedido descreve um método para a detecção de diferentes compostos monodispersados tais como derivados de polietileno glicol ou outros em que o método é arranjado para medir a presença de combinações específicas dos compostos. Os compostos poliméricos verdadeiramente monodispersados são arranjados em contato fluido com uma corrente em que pode-se presumir que em um dado tempo um influxo de um composto que se desejaria monitorar pode ocorrer. Sem que ocorreu nenhum influxo, deve haver a possibilidade de detectar a combinação de compostos traçadores tal que pode-se precisamente localizar o local do influxo. Se a corrente principal a ser monitorada tem um fluxo de fluido grande, isto requer que o método de detecção deve ser muito preciso e não o mínimo que esse pode ser capaz de detectar concentrações muito baixas de traçador arranjado no local de influxo. Esta situação está presente quando monitorando os fluidos de produção, por exemplo, em poços de petróleo.The present application describes a method for the detection of different monodispersed compounds such as polyethylene glycol derivatives or others in which the method is arranged to measure the presence of specific combinations of the compounds. The truly monodispersed polymeric compounds are arranged in fluid contact with a current in which it can be assumed that at a given time an influx of a compound that one would like to monitor can occur. Without any influx occurring, there should be a possibility to detect the combination of tracer compounds such that the location of the influx can be precisely located. If the main stream to be monitored has a large fluid flow, this requires that the detection method must be very accurate and not the least that it may be able to detect very low concentrations of tracer arranged at the inflow site. This situation is present when monitoring production fluids, for example, in oil wells.
Deste modo um dos principais obstáculos em monitorar os fluidos dos poços é fornecer uma combinação de um método analítico e um traçador que permitirá a detecção de concentrações muito baixas. Os PEGs nativos e seus derivados respondem muito bem à Espectrometria de massa (MS). Por PEG nativo é intencionado significar os grupos PEG tendo dois grupos funcionais hidróxi terminais. Os derivados podem ser complexos com vários íons, e este adutos são diretamente mensuráveis em níveis abaixo da sub ppb usando MS, por exemplo, em uma fonte de eletropulverização. Amônio, em particular, foi mostrado fornecer propriedades benéficas em derivados de Amônio-PEG, em particular, com relação à detecção dos ditos adutos.Thus, one of the main obstacles in monitoring well fluids is to provide a combination of an analytical method and a tracer that will allow the detection of very low concentrations. Native PEGs and their derivatives respond very well to Mass Spectrometry (MS). By native PEG it is intended to mean PEG groups having two terminal hydroxy functional groups. Derivatives can be complex with several ions, and these adducts are directly measurable at levels below the sub ppb using MS, for example, in an electrospray source. Ammonium, in particular, has been shown to provide beneficial properties in Ammonium-PEG derivatives, in particular, with respect to the detection of said adducts.
Um método de monitoramento para fluidos de poços usando materiais poliméricos verdadeiramente monodispersado tais como derivados de PEG como traçadores, é deste modo, um objetivo da presente invenção. Pode-se usar LC, LC/MS, GC, GC/MS ou outros ou uma combinação do método acima com metodologia fluorescente, contudo, a presente invenção divulga o uso de um sistema de extração em fase sólida para o isolamento dos compostos a ser detectados. Este método permite que os compostos sejam concentrados a tal grau que as concentrações de compostos tão baixas quantoA monitoring method for well fluids using truly monodispersed polymeric materials such as PEG derivatives as tracers is thus an objective of the present invention. LC, LC / MS, GC, GC / MS or others can be used or a combination of the above method with fluorescent methodology, however, the present invention discloses the use of a solid phase extraction system for the isolation of the compounds to be detected. This method allows compounds to be concentrated to such a degree that concentrations of compounds as low as
10Λ(-15)M são consideradas possíveis.10 Λ (-15) M are considered possible.
De modo a obter a resolução necessária de traçadores, muito presentes em concentrações muito baixas, é útil usar uma combinação de métodos de medição e separação. Um dos métodos que mostram a maior promessa com relação a isso é a espectrometria de massa. Um espectrômetro de massa pode, portanto, detectar tais baixas concentrações. O espectrômetro de massa é bem conhecido na técnica, embora de acordo com a presente invenção, e permite a detecção precisa de pequenas diferenças no peso molecular dos compostos a ser analisados. Isto é um aspecto central da invenção ao passo que permite a detecção dos compostos tendo principalmente as mesma propriedades químicas, mas diferentes massas. Dado que os traços devem reagir da mesma maneira a uma influência externa, tal como intrusão de água, as propriedades químicas devem ser principalmente idênticas tal que sejam liberadas a mesma maneira. O método que agora permite a detecção das diferentes massas fornecerá então a informação necessária, de uma maneira mais simples.In order to obtain the necessary resolution of tracers, very present in very low concentrations, it is useful to use a combination of measurement and separation methods. One of the methods that shows the greatest promise in this regard is mass spectrometry. A mass spectrometer can therefore detect such low concentrations. The mass spectrometer is well known in the art, although in accordance with the present invention, and allows for the accurate detection of small differences in the molecular weight of the compounds to be analyzed. This is a central aspect of the invention while allowing the detection of compounds having mainly the same chemical properties, but different masses. Since the traces must react in the same way to an external influence, such as water intrusion, the chemical properties must be mainly identical such that they are released in the same way. The method that now allows the detection of different masses will then provide the necessary information, in a simpler way.
Outra vantagem de usar um espectrômetro de massa é que as moléculas podem ser fraturadas tal que cada fragmento também pode ser detectado. Isto permitirá um número ainda maior de traçadores a ser produzidos, aumentando deste modo a resolução da grade de detecção.Another advantage of using a mass spectrometer is that the molecules can be fractured such that each fragment can also be detected. This will allow an even greater number of tracers to be produced, thereby increasing the resolution of the detection grid.
Em conjunção com o uso de alcoóis de poliéter de acordo com a invenção, foi provado vantajoso isolar os alcoóis de poliéter usando um sistema de extração em fase sólida. A experimentação mostrou que os alcoóis de poliéter são recuperados quase completamente tal que na consequente eluição, os alcoóis de poliéter podem ser recuperados quase completamente. Isto permite a outra concentração da amostra na medida em que o tamanho da amostra permite. Deste modo, provou-se possível detectar as concentrações de traçador abaixo das concentrações tão baixas quanto sub ppt e abaixo.In conjunction with the use of polyether alcohols according to the invention, it has been proven advantageous to isolate the polyether alcohols using a solid phase extraction system. Experimentation has shown that polyether alcohols are recovered almost completely such that in the ensuing elution, polyether alcohols can be recovered almost completely. This allows for another concentration of the sample as far as the sample size allows. In this way, it has proved possible to detect tracer concentrations below concentrations as low as sub ppt and below.
Nenhuma combinação previamente conhecida do sistema traçador e método de concentração permitiu a detecção de tais baixas concentrações de traçador.No previously known combination of the tracer system and concentration method allowed the detection of such low concentrations of tracer.
Em uma forma de realização da invenção os alcoóis de poliéter são funcionalizados usando um de vários grupos funcionais diferentes. Alguns dos grupos funcionais arranjados para ser adicionados aos alcoóis de poliéter renderão os derivados de álcool de poliéster menos suscetíveis a ser retidos na SPE (Extração em fase sólida). Deste modo, de acordo com uma forma de realização da invenção, as amostras podem ser pré-tratadas de modo que os grupos funcionais são removidos antes da análise. Se, como descrito, um número suficiente de traçadores de álcool de poliéster simples únicos são usados, uma pessoa pode ser capaz de distinguir cada composto liberado através de uma combinação única de traçadores de álcool de poliéter, ou em casos mais simples através do traçador de álcool de poliéter por si.In an embodiment of the invention, polyether alcohols are functionalized using one of several different functional groups. Some of the functional groups arranged to be added to the polyether alcohols will render the polyester alcohol derivatives less susceptible to being retained in the SPE (Solid phase extraction). In this way, according to an embodiment of the invention, the samples can be pre-treated so that the functional groups are removed before analysis. If, as described, a sufficient number of single, simple polyester alcohol tracers are used, a person may be able to distinguish each compound released through a unique combination of polyether alcohol tracers, or in simpler cases via the polyether alcohol for you.
Combinar o uso dos sistemas SPE com espectrometria de massa permitirá a determinação de cada classe de composto verdadeiramente monodispersado ao passo que a coluna SPE isolará os compostos, considerando que o espectrômetro de massa permitirá a determinação de cada composto. Isto permite a detecção e marcação de concentrações muito baixas de traçadores, e deste modo, os traçadores podem ser usados em correntes fluidas tendo quantidades produzidas muito altas. Adicionalmente, isto permitirá que os traçadores sejam feitos de modo muito resistente às ocorrências que devem medir. Como quantidades minuto são mensuráveis, os traçadores podem ser fabricados para durar mais, ou menos traçador pode se usado em cada aplicação. Esta é uma das várias vantagens principais da presente invenção.Combining the use of SPE systems with mass spectrometry will allow the determination of each class of truly monodispersed compound, while the SPE column will isolate the compounds, whereas the mass spectrometer will allow the determination of each compound. This allows the detection and marking of very low concentrations of tracers, and thus, tracers can be used in fluid currents having very high produced quantities. In addition, this will allow the tracers to be made in a very resistant way to the events that they must measure. As minute quantities are measurable, tracers can be manufactured to last longer, or less tracer can be used in each application. This is one of the several main advantages of the present invention.
O método permite não somente a detecção da entrada de fluido no poço, mas além disso, a determina em qual seção do poço a entrada ocorreu. Isto é possível usando-se códigos que compreendem combinações de moléculas monodispersadas de diferentes pesos facilmente diferenciáveis através dos métodos acima mencionados.The method allows not only the detection of fluid entry into the well, but also determines which section of the well the entry occurred in. This is possible using codes that comprise combinations of monodispersed molecules of different weights easily differentiated by the methods mentioned above.
Usando-se PEGs verdadeiramente monodispersado e seus derivados, um grande número de diferentes traçadores pode ser gerado em que os vários materiais traçadores se comportam de uma maneira similar a partir de um ponto de vista químico.Using truly monodispersed PEGs and their derivatives, a large number of different tracers can be generated in which the various tracer materials behave in a similar way from a chemical point of view.
Possíveis áreas de usoPossible areas of use
Como os traçadores são intencionados para o monitoramento de vários fluidos de poço em diferentes temperaturas, tais como em poços de petróleo, pode ser importante em altas temperaturas que os traçadores sejam protegidos antes da liberação no fluido a ser detectado. Isto pode ser obtido através da incorporação em uma matriz que pode ser compreendida de um sistema polimérico inorgânico ou orgânico. A matriz pode ter várias formas tais como partículas, e em que estas são desenvolvidas por um polímero secundário, ou em que o traçador é neste incorporado em uma maneira homogênea ou não homogênea em uma estrutura monolítica tendo uma forma especificada. Quando incorporados na matriz, os traçadores irão, até certo grau, ser protegidos contra a degradação. A matriz pode, em uma forma de realização da invenção, ser arranjada para dissolver no contato com o fluido a ser detectado. Após tendo sido liberado, o tempo de residência dentro do poço, sob condições normais de operação, será limitado a poucas horas, deste modo, o período entre a liberação e a detecção será muito curto. Dentro do poço, os traçadores serão muito estáveis, ao passo que há pouco oxigênio dentro dos fluidos do poço tal que o traçador não será degradado.As tracers are intended for monitoring various well fluids at different temperatures, such as in oil wells, it may be important at high temperatures that the tracers are protected before release in the fluid to be detected. This can be achieved by incorporating it into a matrix that can be comprised of an inorganic or organic polymeric system. The matrix can take various forms such as particles, and in which these are developed by a secondary polymer, or in which the tracer is incorporated in a homogeneous or non-homogeneous manner in a monolithic structure having a specified shape. When incorporated in the matrix, the tracers will, to a certain degree, be protected against degradation. The matrix can, in an embodiment of the invention, be arranged to dissolve on contact with the fluid to be detected. After being released, the residence time inside the well, under normal operating conditions, will be limited to a few hours, thus, the period between release and detection will be very short. Inside the well, the tracers will be very stable, while there is little oxygen in the well fluids such that the tracer will not be degraded.
Um dos maiores benefícios da invenção é que esta fornece a capacidade de detectar o ponto de entrada de um fluido em um conduto, em uma maneira precisa e eficiente. A Fig. 4c ilustra um poço de produção com quatro diferentes pontos de entrada possíveis na primeira parte no fundo de um poço de produção. Por conduto, é intencionado significar qualquer elemento natural de maneira fabricada em que um fluido flui entre dois pontos. As tubulações modernas em uso nos poços podem agora compreender uma pluralidade de camadas, que muitas vezes compreendem dois tubos concêntricos, em que o tubo externo é perfurado, e em que o ponto de entrada do tudo externo no interior e o conduto principal são controlados por uma válvula ou outros. Isto permite que cada seção da tubulação seja separadamente controlada, e as seções e subseções das tubulações podem, deste modo, ser desligadas. Como campos petrolíferos maduros há um influxo crescente de água nas linhas de produção que necessitam de grandes quantidades de separação dos fluidos produzidos. Dado este sistema de tubulação moderno, agora é possível desligar as seções da tubulação separadas se necessário. A Fig. 4c fornece uma ilustração de um sistema de fluido que compreende uma produção em que o sistema traçador da invenção é arranjado em pontos de entrada diferentes fundos de poço e em que o sistema de fluido é amostrado no topo do poço ou também à jusante.One of the greatest benefits of the invention is that it provides the ability to detect the entry point of a fluid into a conduit, in an accurate and efficient manner. Fig. 4c illustrates a production well with four different possible entry points in the first part at the bottom of a production well. By conduit, it is intended to mean any natural element in a manufactured way in which a fluid flows between two points. The modern pipelines in use in the wells can now comprise a plurality of layers, which often comprise two concentric tubes, in which the outer tube is drilled, and in which the entry point of the outer tube into the interior and the main duct are controlled by a valve or others. This allows each section of the piping to be controlled separately, and the sections and subsections of the piping can thus be turned off. As mature oil fields there is an increasing influx of water in the production lines that require large amounts of separation from the produced fluids. Given this modern piping system, it is now possible to disconnect the separate piping sections if necessary. Fig. 4c provides an illustration of a fluid system comprising a production in which the tracer system of the invention is arranged at different inlet wells and where the fluid system is sampled at the top of the well or downstream .
Dado que a interface de óleo e água em um dado poço não está no mesmo nível em todos os pontos devido a imperfeições ou outros fenômenos geológicos, é portanto de importância ser capaz de identificar a seção da qual o influxo maior de água ocorre. Evidentemente, pode-se usar traçadores solúveis em óleo para a detecção do influxo de hidrocarboneto, e de maneira correspondente como para aquele descrito abaixo, pode usar estes traçadores para determinar as áreas de onde o influxo óleo mais intenso ocorre.Since the interface of oil and water in a given well is not at the same level at all points due to imperfections or other geological phenomena, it is therefore important to be able to identify the section from which the largest influx of water occurs. Of course, oil soluble tracers can be used to detect the inflow of hydrocarbons, and correspondingly as for the one described below, you can use these tracers to determine the areas from where the most intense oil inflow occurs.
De modo a obter este objetivo, a presente invenção descreve um método em que um sistema de codificação é usado, em que cada seção da tubulação pode ser equipada com uma combinação específica de materiais traçadores. De modo a obter os códigos específicos desejados, é necessário ter derivados de álcool de poliéter verdadeiramente monodispersados, contudo, a produção dos mesmos não são o objetivo da presente invenção. Usando estes compostos de álcool de poliéter verdadeiramente monodispersados, o seguinte princípio pode ser usado.In order to achieve this objective, the present invention describes a method in which a coding system is used, in which each section of the pipe can be equipped with a specific combination of tracing materials. In order to obtain the specific codes desired, it is necessary to have truly monodispersed polyether alcohol derivatives, however, their production is not the aim of the present invention. Using these truly monodispersed polyether alcohol compounds, the following principle can be used.
As unidades de álcool de poliéter verdadeiramente monodispersadas tendo pesos moleculares diferentes são preparadas para ser arranjadas em locais específicos ou cozidas em uma matriz de traçador para ser arranjada em locais específicos, em combinações pré-definidas. O número de combinações possíveis dos compostos de álcool de poliéter verdadeiramente monodispersados quando usando fórmulas padrão de combinação é dado como:Truly monodispersed polyether alcohol units having different molecular weights are prepared to be arranged in specific locations or baked in a tracer matrix to be arranged in specific locations, in predefined combinations. The number of possible combinations of truly monodispersed polyether alcohol compounds when using standard combination formulas is given as:
Número de combinações = -->—-k!Number of combinations = -> —- k!
Nesta equação, n é o número de compostos traçadores diferentes, aqui os compostos de álcool de poliéter verdadeiramente monodispersados, a partir dos quais um pode ser selecionado. O número k representa o número de tais compostos traçadores diferentes selecionados. Tomando, por exemplo, uma combinação de três compostos de álcool de poliéter verdadeiramente monodispersados diferentes, retirados de um espaço de amostra que compreende 7 tais compostos diferentes em todos resultaria em um número de combinações combinatórias possíveis igualando 35. A Fig.In this equation, n is the number of different tracer compounds, here the truly monodispersed polyether alcohol compounds, from which one can be selected. The number k represents the number of such different tracer compounds selected. Taking, for example, a combination of three different truly monodispersed polyether alcohol compounds taken from a sample space comprising 7 such different compounds in all would result in a number of possible combinatorial combinations equaling 35. Fig.
ilustra tal combinação codificada [5, 7, 10] de compostos de polietileno glicol verdadeiramente monodispersados k = 3, fora de n = 7 disponível, que pode representar um código “0101001”. Isto permitiría uma perfuração compreendendo 35 seções diferentes que podem ser distinguidas. Usado n = 14, e k — 3, chega-se em tanto quanto 364 combinações, e aumentando-se k a chega-se a 1001 códigos diferentes. O número de códigos de traçadores combinatórios diferentes é deste modo aumentado muito rapidamente, e deste modo, cada seção dos poços pode ser equipada com um código específico.illustrates such a coded combination [5, 7, 10] of truly monodispersed polyethylene glycol compounds k = 3, out of available n = 7, which may represent a code “0101001”. This would allow a perforation comprising 35 different sections that can be distinguished. Used n = 14, and k - 3, you get as many as 364 combinations, and increasing k a gives you 1001 different codes. The number of different combinatorial plotter codes is thus increased very quickly, and in this way, each section of the wells can be equipped with a specific code.
Ao invés de aumentar k, é igualmente simples aumentar n para gerar um alto número de combinações de traçadores únicos. Isto resultará em um sistema que é mais fácil de analisar e deste modo de interpretar os dados resultantes. Dado um número maior de traçador “base”, por exemplo, n = 25 ou maior e k sendo menor, por exemplo, k = 2, isto resultará em 300 traçadores únicos. Dado n = 50, 1225 traçadores diferentes podem ser obtidos.Instead of increasing k, it is just as simple to increase n to generate a high number of unique plotter combinations. This will result in a system that is easier to analyze and thus to interpret the resulting data. Given a larger number of “base” tracers, for example, n = 25 or greater and k being less, for example, k = 2, this will result in 300 unique tracers. Given n = 50, 1225 different plotters can be obtained.
Na análise, é possível deste modo determinar com precisão a área a partir da qual o influxo de água ocorre em um poço de petróleo e tomar a ação apropriada, por exemplo, fechando-se a partir da qual o influxo de água ocorreu. De maneira similar, mas em uma situação inversa, usando um < PEG lipofilico, pode-se determinar com precisão o ponto de influxo a partir de que o influxo de petróleo ou poluente ocorre a um ou mais poços de fornecimento de água ou em uma linha de fornecimento de água.In the analysis, it is possible in this way to accurately determine the area from which the influx of water occurs in an oil well and to take the appropriate action, for example, closing off from which the influx of water occurred. Similarly, but in an inverse situation, using a lipophilic <PEG, one can accurately determine the point of inflow from which the inflow of oil or pollutant occurs at one or more water supply wells or in a line water supply.
Usando derivações dos alcoóis de poliéter tais como PEG, pode-se mudar, como mencionado acima, as características dos polímeros de álcool de poliéter verdadeiramente monodispersados, adicionando-se funcionalidade aos traçadores.Using derivations of polyether alcohols such as PEG, one can change, as mentioned above, the characteristics of truly monodispersed polyether alcohol polymers, adding functionality to the tracers.
De acordo com a presente invenção, uma pluralidade de combinações de traçadores pode ser introduzida tal que cada sistema traçador combinatório é arranjado para detectar um fluido separado. Desta maneira, pode-se traçar, por exemplo, água, óleo e gás natural em uma tubulação.In accordance with the present invention, a plurality of combinations of tracers can be introduced such that each combinatorial tracer system is arranged to detect a separate fluid. In this way, it is possible to trace, for example, water, oil and natural gas in a pipe.
Deste modo, de acordo com a presente invenção é aqui descrito um método para a detecção de um ponto de intrusão de um fluido em um conduto, em que o dito método compreende o uso de combinações de traçadores, em que cada secção do conduto é fornecida com uma combinação específica de traçadores. Deve ser notado que para algumas aplicações, as combinações de traçador podem compreender um composto único, em cada ponto, este é equivalente de determinar que k = 1. Esta combinação é uma combinação especial que deve ser considerada formar parte da invenção. Como um exemplo de tal “combinação”, por favor, ver o pico único do PEG verdadeiramente monodispersado mostrado na Fig. 2 tendo quase unicamente o número oligomérico 7.Thus, according to the present invention, a method for detecting an intrusion point of a fluid in a conduit is described herein, wherein said method comprises the use of combinations of tracers, in which each section of the conduit is provided with a specific combination of tracers. It should be noted that for some applications, tracer combinations may comprise a single compound, at each point, this is equivalent to determining that k = 1. This combination is a special combination that should be considered part of the invention. As an example of such a "combination", please see the single peak of the truly monodispersed PEG shown in Fig. 2 having almost only the oligomeric number 7.
O método de acordo com a presente pedido pode, dente modo, servir em várias áreas, incluindo poços, poços de produção, reservatórios para o transportação de poços, tubulação de transporte, e ainda rios ou outros. A Fig. 4d ilustra um sistema de fluido que compreende um sistema de fluido de rio de área de drenagem de precipitação em que o sistema traçador é arranjado em correntes afluentes diferentes e em que o sistema de fluido é amostrado o delta no rio. A primeira parte do sistema de fluido pode compreender uma parte a montante do conduto de fluido, e a segunda parte do sistema de fluido pode compreender uma parte a jusante do conduto de fluido. A montante, como aqui usado significa relativamente próximo (ou atrás) da fonte ou fontes do fluido do sistema, e o termo a jusante significa uma parte do sistema de fluido do qual o fluido no sistema de fluido passa posteriormente. Dada a versatilidade do método, praticamente não há limite ao fluido a ser detectado, e pode-se considerar facilmente o uso do método para a detecção dos pontos de entrada dos poluentes nas correntes ou outros.The method according to the present application can, in this way, serve in several areas, including wells, production wells, reservoirs for transporting wells, transport piping, and even rivers or others. Fig. 4d illustrates a fluid system comprising a river fluid system of precipitation drainage area in which the tracer system is arranged in different tributary streams and in which the fluid system is sampled from the delta in the river. The first part of the fluid system can comprise a part upstream of the fluid conduit, and the second part of the fluid system can comprise a part downstream of the fluid conduit. Upstream, as used herein means relatively close (or behind) the source or sources of the system fluid, and the term downstream means a part of the fluid system from which the fluid in the fluid system subsequently passes. Given the versatility of the method, there is practically no limit to the fluid to be detected, and one can easily consider using the method to detect the points of entry of pollutants into currents or others.
A colocação dos traçadores é, além disso, de importância, e vários métodos diferentes podem ser considerados. A compressão dos materiais traçadores na formação usando métodos conhecidos é uma alternativa, embora isso possa incorrer em alguns problemas no que diz respeito à estabilidade dos materiais. Um método melhor pode ser colocar o material traçador dentro da tubulação, ou se a tubulação concêntrica é usada, entre as duas tubulações ou outros. O traçador pode, por exemplo, ser colocado dentro do acondicionamento de cascalho de uma tubulação de produção de óleo. O material traçador também pode ser colocado no topo do poço, ou ser de outro modo colocado de acordo com as necessidades. O requerente depositou anteriormente vários pedidos que descrevem a colocação e o uso de traçadores, tais como a EP1277051 que descreve os métodos para colocar os materiais traçadores nos poços. Os métodos descritos neste e em outros documentos permitem àquele habilitado na técnica aplicar o método de acordo com a invenção.Placement of tracers is, moreover, of importance, and several different methods can be considered. The compression of tracer materials in formation using known methods is an alternative, although this may incur some problems with respect to the stability of the materials. A better method can be to place the tracing material inside the pipe, or if concentric pipe is used, between the two pipes or others. The tracer can, for example, be placed inside the gravel packaging of an oil production pipe. The tracing material can also be placed at the top of the well, or otherwise placed according to needs. The applicant has previously filed several applications that describe the placement and use of tracers, such as EP1277051 which describes methods for placing tracer materials in wells. The methods described in this and other documents allow those skilled in the art to apply the method according to the invention.
O método de acordo com a invenção é muito bem adaptado para o uso em tubulações de produção de óleo, contudo, dada a versatilidade dos derivados de álcool de poliéter verdadeiramente monodispersado, pode-se facilmente considerar o uso deste método de codificação para uma variedade de aplicações. Pode-se, por exemplo, marcar as várias saídas industriais em um rio, tal que a cada composto é dado um código específico. Desta maneira, será fácil detectar um poluente específico e se uma usina industrial pode ser a fonte do escoamento indesejado do poluente especificado. Os polímeros de álcool de poliéter verdadeiramente monodispersados podem ser ajustados até o grau que podem responder por vários poluentes, ou incidentes indesejados tal que pode-se obter resultados precisos pertencendo à seção do conduto relevante em que o incidente ocorreu.The method according to the invention is very well adapted for use in oil production pipes, however, given the versatility of truly monodispersed polyether alcohol derivatives, one can easily consider the use of this coding method for a variety of applications. It is possible, for example, to mark the various industrial outlets in a river, such that each compound is given a specific code. In this way, it will be easy to detect a specific pollutant and whether an industrial plant can be the source of the unwanted flow of the specified pollutant. Truly monodispersed polyether alcohol polymers can be adjusted to the degree that they can account for various pollutants, or unwanted incidents such that accurate results can be obtained belonging to the relevant conduit section in which the incident occurred.
Uma área separada de uso compreende usar o sistema traçador na supervisão da integridade de poços em um poço de produção de petróleo. A integridade do poço é um campo muito amplo que de acordo com o Norsok Standard D-010 pode ser definido como “a aplicação de soluções técnicas, operacionais e de arranjo para reduzir o risco da liberação descontrolada de fluidos de formação por todo o ciclo de vida do poço e, naturalmente, aspectos de segurança.” Como é evidente, esta é uma definição muito ampla, e dado o ciclo de vida de um poço, isto implica que os sistemas traçadores devem ser robustos e de longa duração. Adicionalmente, dado o vasto número de parâmetros que precisam ser monitorados o tempo todo, é imperativo que um grande número de traçadores diferentes sejam fornecidos. De acordo com a presente invenção, o número de traçadores tendo propriedades químicas similares é muito grande, deste modo o sistema traçador da presente invenção é particularmente bem adaptado para o monitoramento da integridade dos poços.A separate area of use comprises using the tracing system to monitor the integrity of wells in an oil production well. Well integrity is a very broad field that, according to Norsok Standard D-010, can be defined as “the application of technical, operational and arrangement solutions to reduce the risk of uncontrolled release of formation fluids throughout the cycle of well life and, of course, safety aspects. ”As is evident, this is a very broad definition, and given the life cycle of a well, this implies that the plotting systems must be robust and long-lasting. In addition, given the vast number of parameters that need to be monitored at all times, it is imperative that a large number of different plotters be provided. According to the present invention, the number of tracers having similar chemical properties is very large, thus the tracer system of the present invention is particularly well suited for monitoring well integrity.
Uma área separada de uso compreende usar o sistema traçador para o traçamento de poço a poço. A Fig. 4b é uma ilustração de um sistema de fluido que compreende um poço de injeção (esquerda) em que o sistema traçador da invenção pode se injetado e um poço de produção (direita) do qual o sistema de fluido é amostrado. O traçamento de poço a poço é de interesse particular na produção de petróleo atual ao passo que um número crescente de poços de produção de óleo depende pelo menos parcialmente do suporte de pressão de modo que um nível satisfatório de produção seja obtido. A pressão em um reservatório pode ser mantida injetando-se um fluido através de um poço injetor, criando uma frente de pressão que empurra mais ou menos os fluidos de produção através das linhas de produção. Contudo há um risco associado com o suporte de pressão nos poços, a saber, que o fluido de injeção pode fraturar a formação geológica em que este é injetado, e possivelmente formar um atalho do poço de injeção para a tubulação de produção. Esta situação resultará em um maior influxo de fluido de injeção na tubulação de produção resultando em uma perda de eficiência. Além disso, tem se provado difícil verificar qual poço de injeção é responsável pelo vazamento de fluidos de injeção através de uma formação na tubulação de produção se uma pluralidade de poços de injeção foi usada. A presente invenção permite que este problema seja resolvido fomecendo-se vários materiais traçadores os quais são facilmente detectáveis em baixas concentrações. É fácil fornecer cada traçador a cada poço de injeção tal que seria simples determinar qual poço de injeção foi responsável pelo vazamento.A separate area of use comprises using the plotting system for plotting from well to well. Fig. 4b is an illustration of a fluid system comprising an injection well (left) into which the tracer system of the invention can be injected and a production well (right) from which the fluid system is sampled. Well-to-well tracing is of particular interest in today's oil production whereas an increasing number of oil production wells depend at least partially on the pressure support so that a satisfactory level of production is achieved. Pressure in a reservoir can be maintained by injecting a fluid through an injection well, creating a pressure front that pushes production fluids more or less through the production lines. However, there is a risk associated with pressure support in the wells, namely, that the injection fluid can fracture the geological formation in which it is injected, and possibly form a shortcut from the injection well to the production pipeline. This situation will result in a greater influx of injection fluid into the production pipeline resulting in a loss of efficiency. In addition, it has proved difficult to verify which injection well is responsible for the leakage of injection fluids through a formation in the production pipeline if a plurality of injection wells have been used. The present invention allows this problem to be solved by providing various tracing materials which are easily detectable at low concentrations. It is easy to supply each tracer to each injection well such that it would be simple to determine which injection well was responsible for the leak.
Dada a versatilidade dos compostos traçadores, é fácil considerar várias outras áreas de uso, tais como a marcação de fluidos em navios-tanques, a detecção de influxos em um rio, ou qualquer outra área em que os traçadores devem ser usados. Como descrito acima, o material traçador pode ser modificado de várias maneiras, tal que é possível detectar várias ocorrências diferentes, e ainda serve como um material codificador.Given the versatility of tracer compounds, it is easy to consider several other areas of use, such as fluid marking on tankers, detecting inflows in a river, or any other area where tracers should be used. As described above, the tracer material can be modified in several ways, such that it is possible to detect several different occurrences, and still serves as an encoding material.
Neste pedido, é portanto apresentado uma nova classe de materiais de traçadores em que os ditos traçadores estão compreendidos dentro do grupo de álcool de poliéter verdadeiramente monodispersado, em que os ditos traçadores compreendem um ou mais grupos funcionais para a 5 detecção de um incidente, e em que as áreas de uso abrangem muitas aplicações, e em que a detecção e separação dos traçadores permitem a detecção de concentrações muito baixas de materiais traçadores.In this application, therefore, a new class of tracer materials is presented in which said tracers are comprised within the truly monodispersed polyether alcohol group, in which said tracers comprise one or more functional groups for the detection of an incident, and where the areas of use cover many applications, and where the detection and separation of the tracers allows the detection of very low concentrations of tracer materials.
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