ITMI20092149A1 - PROCEDURE FOR DETERMINING THE PRESENCE AND / OR THE QUANTITY OF H2S IN THE UNDERGROUND AND ITS EQUIPMENT - Google Patents
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Description
"Procedimento per determinare la presenza e/o la quantità di H2S nel sottosuolo e relativa apparecchiatura" "Procedure for determining the presence and / or quantity of H2S in the subsoil and related equipment"
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La presente invenzione si riferisce ad un procedimento per determinare, specialmente in cantiere durante la perforazione di pozzi per idrocarburi o acqua, la presenza e/o la quantità di H2S nel sottosuolo e relativa apparecchiatura. The present invention refers to a process for determining, especially on site during the drilling of wells for hydrocarbons or water, the presence and / or quantity of H2S in the subsoil and relative equipment.
In particolare, la presente invenzione si riferisce alla determinazione della presenza e/o della quantità di H2S nel sottosuolo a diverse profondità rispetto alla superficie e all’apparecchiatura per attuare detto processo. In particular, the present invention relates to the determination of the presence and / or quantity of H2S in the subsoil at different depths with respect to the surface and to the equipment for carrying out said process.
La presente invenzione si inserisce nel settore tecnico dell’esplorazione e dello sfruttamento delle risorse del sottosuolo, in particolare delle risorse di tipo petrolifero. The present invention is part of the technical sector of exploration and exploitation of underground resources, in particular of petroleum-type resources.
In questo settore à ̈ ormai consolidata l’esplorazione del sottosuolo mediante la perforazione di pozzi e la successiva analisi dei fanghi di perforazione riportati in superficie. In this sector the exploration of the subsoil is now consolidated through the drilling of wells and the subsequent analysis of the drilling mud brought back to the surface.
I fanghi di perforazione sono prodotti dall’impiego dei fluidi di lubrificazione e raffreddamento durante la perforazione dei pozzi. Questi fluidi servono principalmente a lubrificare e raffreddare la trivella di perforazione, nonché a convogliare in superficie i frammenti di terra e roccia scavati dalla perforatrice (detriti di perforazione). In superficie, i detriti di perforazione giungono in miscela con i fluidi di perforazione, formando i fanghi di perforazione. Drilling muds are produced by the use of lubrication and cooling fluids during well drilling. These fluids serve primarily to lubricate and cool the drill bit, as well as to convey the earth and rock fragments excavated by the drill (drilling debris) to the surface. On the surface, the drilling debris mixes with the drilling fluids, forming the drilling muds.
Nel campo delle esplorazioni petrolifere, il monitoraggio geologico dei fanghi di perforazione (mud logging), consistente essenzialmente nell’analisi al microscopio dei detriti e nell’analisi chimica (principalmente di tipo cromatografico) dei gas in essi contenuti o trasportati in superficie, fornisce informazioni utili sia sulla natura dello strato roccioso perforato sia sulle caratteristiche delle eventuali risorse petrolifere del sottosuolo. In the field of oil exploration, geological monitoring of drilling muds (mud logging), essentially consisting of microscopic analysis of the debris and chemical analysis (mainly chromatographic) of the gases contained in them or transported to the surface, it provides useful information both on the nature of the perforated rock layer and on the characteristics of any oil resources in the subsoil.
I gas presenti nel sottosuolo sono sia di tipo idrocarburico sia di tipo non idrocarburico. Fra i gas di tipo non idrocarburico, l’acido solfidrico (H2S) riveste particolare importanza a causa della sua potenziale tossicità per l’uomo. Durante la perforazione, quando si evidenzia o si presume la presenza di H2S nel sottosuolo, vengono immessi nei fluidi di perforazione e nei relativi fanghi degli additivi (scavenger) il cui scopo à ̈ quello di reagire con l’H2S gassoso per formare solfuri solidi o solubili, neutralizzando così i potenziali effetti nocivi di questo gas. The gases present in the subsoil are both of the hydrocarbon type and of the non-hydrocarbon type. Among the non-hydrocarbon gases, hydrogen sulphide (H2S) is of particular importance due to its potential toxicity to humans. During drilling, when the presence of H2S in the subsoil is highlighted or presumed, additives (scavengers) are introduced into the drilling fluids and the relative muds, the purpose of which is to react with the gaseous H2S to form solid sulphides or soluble, thus neutralizing the potential harmful effects of this gas.
Nei cantieri di perforazione, quindi, à ̈ fondamentale potere determinare la presenza di H2S nel sottosuolo, con precisione e il più precocemente possibile, così da potere garantire le massime condizioni di sicurezza per gli operatori. In drilling sites, therefore, it is essential to be able to determine the presence of H2S in the subsoil, with precision and as early as possible, so as to be able to guarantee maximum safety conditions for operators.
La determinazione della quantità di H2S e della sua distribuzione nel sottosuolo à ̈ poi di fondamentale importanza anche ai fini della caratterizzazione geologica dell’area di esplorazione, in quanto può fornire informazioni utili ai fini dello sfruttamento delle risorse petrolifere eventualmente presenti. The determination of the quantity of H2S and its distribution in the subsoil is also of fundamental importance for the purposes of the geological characterization of the exploration area, as it can provide useful information for the exploitation of any oil resources present.
Attualmente, utilizzando le tecniche e gli strumenti disponibili allo stato della tecnica, non à ̈ tuttavia possibile ottenere informazioni sufficientemente precise circa la distribuzione e la quantità di H2S nel sottosuolo durante la perforazione di un pozzo. However, currently, using the techniques and tools available at the state of the art, it is not possible to obtain sufficiently precise information about the distribution and quantity of H2S in the subsoil during the drilling of a well.
Allo scopo di garantire la sicurezza operativa, à ̈ prassi rilevare la presenza di H2S nell’aria nella zona circostante il pozzo di perforazione per mezzo di sensori specifici di questo gas. La rilevazione di H2S da parte dei sensori à ̈ generalmente segnalata agli operatori mediante allarmi acustici e luminosi. In order to guarantee operational safety, it is common practice to detect the presence of H2S in the air in the area surrounding the borehole by means of specific sensors for this gas. The detection of H2S by the sensors is generally signaled to the operators by means of acoustic and light alarms.
Questo genere di misura, che può risultare insufficiente anche dal punto di vista della sicurezza in quanto avverte gli operatori della presenza di un pericolo ormai imminente o già presente, non può essere tuttavia utilizzato per stimare la quantità di H2S effettivamente presente nel sottosuolo. La quantità di H2S rilevata nell’aria, infatti, à ̈ fortemente influenzata dalle reazioni di dissoluzione e dissociazione che avvengono nel sottosuolo tra l’H2S in forma protonata e i fanghi di perforazione. L’H2S gassoso nel sottosuolo reagisce con i fanghi, generalmente caratterizzati da un pH basico, formando le specie ioniche HS<->e S<2->che rimangono disciolte o disperse come sali insolubili nei fanghi stessi. Inoltre, la frazione di H2S che rimane nella forma gassosa protonata e che, quindi, una volta giunta in superficie può essere rilevata dai sensori, à ̈ ulteriormente ridotta per effetto dell’azione degli scavenger che sono appositamente aggiunti per neutralizzare l’H2S. La misura di H2S nell’aria circostante il pozzo di perforazione, quindi, sottostima notevolmente la quantità di H2S gassoso presente nel sottosuolo. This type of measure, which may also be insufficient from the point of view of safety as it warns operators of the presence of an imminent or already present danger, cannot however be used to estimate the quantity of H2S actually present in the subsoil. The quantity of H2S detected in the air, in fact, is strongly influenced by the dissolution and dissociation reactions that take place in the subsoil between the H2S in protonated form and the drilling muds. The gaseous H2S in the subsoil reacts with the sludge, generally characterized by a basic pH, forming the ionic species HS <-> and S <2-> which remain dissolved or dispersed as insoluble salts in the sludge itself. Furthermore, the fraction of H2S that remains in the protonated gaseous form and which, therefore, once it reaches the surface can be detected by the sensors, is further reduced due to the action of the scavengers which are specially added to neutralize the H2S . The measurement of H2S in the air surrounding the borehole, therefore, considerably underestimates the quantity of gaseous H2S present in the subsoil.
Per ragioni analoghe, anche le tradizionali analisi che si possono condurre sui fanghi di perforazione per caratterizzare il sottosuolo, non forniscono informazioni precise circa la quantità di H2S presente. For similar reasons, even the traditional analyzes that can be carried out on drilling muds to characterize the subsoil do not provide precise information about the quantity of H2S present.
La mancanza di metodi di misura in grado di determinare con sufficiente precisione la quantità di H2S presente nel sottosuolo rende estremamente difficoltoso investigare la distribuzione di tale gas durante la perforazione di un pozzo. The lack of measurement methods capable of determining the quantity of H2S present in the subsoil with sufficient precision makes it extremely difficult to investigate the distribution of this gas during the drilling of a well.
Ad oggi, gli unici sistemi di misura diretta in profondità che permettono di quantificare l’H2S gassoso nel sottosuolo durante la perforazione sono quelli basati sull’impiego di speciali campionatori (wireline formation tester), che consentono il campionamento puntuale della formazione rocciosa perforata. Questi sistemi di misura, tuttavia, richiedono l’interruzione della perforazione e comportano costi elevati per l’acquisto e la manutenzione della strumentazione di prelievo e analisi dei campioni e, pertanto, non hanno avuto sinora una significativa applicazione nel settore. To date, the only direct measurement systems in depth that allow to quantify the gaseous H2S in the subsoil during drilling are those based on the use of special samplers (wireline formation testers), which allow the punctual sampling of the rock formation drilled. . These measurement systems, however, require the interruption of drilling and involve high costs for the purchase and maintenance of instrumentation for sampling and analysis and, therefore, have not had a significant application in the sector so far.
Scopo della presente invenzione à ̈, quindi, quello di fornire un procedimento per determinare la presenza e/o la quantità di H2S nel sottosuolo che superi gli inconvenienti evidenziati dallo stato della tecnica. The aim of the present invention is therefore to provide a process for determining the presence and / or quantity of H2S in the subsoil which overcomes the drawbacks highlighted by the state of the art.
Questo ed altri scopi della presente invenzione sono raggiunti mediante un procedimento per determinare la presenza e/o la quantità di H2S nei detriti di perforazione di uno strato di sottosuolo comprendente le seguenti fasi operative: This and other purposes of the present invention are achieved by means of a process for determining the presence and / or quantity of H2S in the drilling debris of a subsoil layer comprising the following operating steps:
a) perforare lo strato di sottosuolo e recuperare i detriti di perforazione di detto strato; a) drilling the subsoil layer and recovering the drilling debris of said layer;
b) degassare i detriti di perforazione provenienti dalla fase a), con separazione di una fase gassosa da detti detriti; b) degassing the drilling debris coming from phase a), with separation of a gaseous phase from said debris;
c) determinare l’eventuale presenza e/o la quantità di H2S nella fase gassosa proveniente dalla fase b) mediante idonei mezzi di rivelazione. c) determine the possible presence and / or quantity of H2S in the gaseous phase coming from phase b) by means of suitable detection means.
È quindi ulteriore oggetto della presente invenzione un procedimento per determinare un profilo di distribuzione di H2S nel sottosuolo lungo la linea di perforazione, comprendente la determinazione della quantità di H2S nei detriti di perforazione di almeno due strati di sottosuolo, detti strati essendo prelevati a differenti livelli di profondità rispetto alla superficie, detta determinazione essendo realizzata attuando le seguenti fasi operative: A further object of the present invention is therefore a process for determining a distribution profile of H2S in the subsoil along the drilling line, comprising the determination of the quantity of H2S in the drilling debris of at least two subsoil layers, said layers being collected at different levels depth with respect to the surface, said determination being carried out by implementing the following operational phases:
a) perforare un primo strato di sottosuolo e recuperare i detriti di perforazione di detto strato; b) degassare i detriti di perforazione provenienti dalla fase a), con separazione di una fase gassosa da detti detriti; a) drilling a first subsoil layer and recovering the drilling debris of said layer; b) degassing the drilling debris coming from phase a), with separation of a gaseous phase from said debris;
c) determinare la quantità di H2S nella fase gassosa proveniente dalla fase b) mediante idonei mezzi di rivelazione; c) determining the quantity of H2S in the gaseous phase coming from phase b) by means of suitable detection means;
d) ripetere le fasi da a) a c) su uno o più ulteriori strati di perforazione del sottosuolo, preferibilmente prelevati ad intervalli regolari. d) repeat steps a) to c) on one or more further subsoil drilling layers, preferably taken at regular intervals.
Il procedimento secondo la presente invenzione prevede una prima fase (fase a)) di perforazione di uno strato di sottosuolo dell’area interessata dall’esplorazione geologica. Questa fase à ̈ svolta utilizzando i mezzi di perforazione comunemente impiegati nel settore. La perforazione di uno strato di sottosuolo comporta la formazione di detriti (cutting), i quali vengono trasportati in superficie dai fanghi di perforazione. The process according to the present invention envisages a first phase (phase a)) of drilling a subsoil layer of the area involved in the geological exploration. This phase is carried out using the drilling means commonly used in the sector. The drilling of a subsoil layer involves the formation of debris (cutting), which is transported to the surface by the drilling muds.
I detriti di perforazione, costituiti essenzialmente da roccia frantumata, contengono quantità variabili delle sostanze gassose presenti nello strato di sottosuolo perforato che sono rimaste intrappolate in forma di piccole bolle all’interno delle porosità della roccia. I gas intrappolati nei detriti, compreso l’eventuale H2S, possono essere estratti e separati da questi sottoponendo i detriti ad un processo di degassazione (fase b)). Per degassare i detriti à ̈ possibile utilizzare qualunque dispositivo in grado di estrarre i gas intrappolati nei detriti, formando una fase gassosa separata da questi. Per ottenere un’efficace separazione dei gas dai detriti à ̈ preferibile impiegare le tecniche di degasaggio che sfruttano l’effetto di cavitazione indotto dall’applicazione di campi di energia acustica. Ad esempio, la fase b) à ̈ realizzata sottoponendo i detriti di perforazione ad onde di pressione acustica. Preferibilmente, la fase b) à ̈ realizzata investendo i detriti con onde di pressione acustica che sono ultrasuoni ad alta frequenza, cioà ̈ a frequenze da 2 MHz a 200 MHz; in tal modo, si fornisce alle bolle di gas intrappolate nei detriti energia sufficiente a consentire la loro fuoriuscita dai pori e la formazione di una fase gassosa separata dai detriti, comprendente l’H2S eventualmente presente nello strato di sottosuolo perforato. The drilling debris, essentially consisting of crushed rock, contains variable quantities of the gaseous substances present in the perforated subsoil layer which have remained trapped in the form of small bubbles inside the porosity of the rock. The gases trapped in the debris, including any H2S, can be extracted and separated from these by subjecting the debris to a degassing process (step b)). To degas the debris it is possible to use any device capable of extracting the gases trapped in the debris, forming a gaseous phase separate from these. To obtain an effective separation of gases from debris, it is preferable to use degassing techniques that exploit the cavitation effect induced by the application of acoustic energy fields. For example, step b) is carried out by subjecting the drilling debris to acoustic pressure waves. Preferably, step b) is carried out by investing the debris with acoustic pressure waves which are high frequency ultrasounds, ie at frequencies from 2 MHz to 200 MHz; in this way, sufficient energy is supplied to the gas bubbles trapped in the debris to allow them to escape from the pores and form a gas phase separated from the debris, including any H2S present in the perforated subsoil layer.
Secondo la presente invenzione, la fase di degassazione dei detriti separati dai fanghi di perforazione, può essere eseguita sui detriti, senza sottoporli necessariamente ad alcun trattamento preliminare (es. lavaggio). According to the present invention, the degassing step of the debris separated from the drilling muds can be performed on the debris, without necessarily subjecting them to any preliminary treatment (eg washing).
La fase gassosa che si separa dai detriti viene raccolta in un apposito contenitore e sottoposta ad analisi per determinare l’eventuale presenza di H2S e/o misurarne la concentrazione, utilizzando idonei mezzi di rivelazione (fase c)). The gaseous phase that separates from the debris is collected in a special container and subjected to analysis to determine the possible presence of H2S and / or measure its concentration, using suitable detection means (phase c)).
In una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, si determina la sola presenza di H2S, direttamente in cantiere, preferibilmente in una cabina laboratorio, attraverso l’uso di un sensore specifico per questo gas (determinazione qualitativa). Alternativamente, la determinazione qualitativa dell’H2S può essere eseguita attraverso un qualunque tipo di analisi chimica idonea a rivelare la presenza di H2S nella fase gassosa (es. analisi cromatografica). In a preferred embodiment of the present invention, only the presence of H2S is determined, directly on site, preferably in a laboratory cabin, through the use of a specific sensor for this gas (qualitative determination). Alternatively, the qualitative determination of H2S can be performed through any type of chemical analysis suitable for detecting the presence of H2S in the gas phase (eg chromatographic analysis).
L’eventuale risposta positiva del sensore circa la presenza di H2S nella fase gassosa può essere convenientemente utilizzata anche come segnale per attivare un dispositivo di allarme, ad esempio, collegando opportunamente il sensore ad un processore elettronico in grado di elaborare un segnale trasmesso dal sensore stesso ed azionare conseguentemente un dispositivo di allarme (es. di tipo luminoso e/o acustico). The possible positive response of the sensor about the presence of H2S in the gaseous phase can also be conveniently used as a signal to activate an alarm device, for example, by suitably connecting the sensor to an electronic processor capable of processing a signal transmitted by the sensor itself and consequently activate an alarm device (e.g. luminous and / or acoustic type).
Perciò i mezzi di rilevazione di H2S nella fase gassosa possono essere connessi ad un dispositivo di allarme (per esempio di tipo luminoso e/o acustico), tramite un processore elettronico che, in caso di segnale positivo trasmesso dal sensore stesso, aziona il dispositivo di allarme. Therefore the H2S detection means in the gaseous phase can be connected to an alarm device (for example of the light and / or acoustic type), by means of an electronic processor which, in the event of a positive signal transmitted by the sensor itself, activates the device alarm.
In una seconda forma di realizzazione preferita del procedimento, la determinazione qualitativa della presenza di H2S nella fase gassosa separata dai detriti può essere sostituita o accompagnata da una determinazione quantitativa della sua concentrazione. In a second preferred embodiment of the process, the qualitative determination of the presence of H2S in the gas phase separated from the debris can be replaced or accompanied by a quantitative determination of its concentration.
A tal fine à ̈ possibile utilizzare un detector ad alta risoluzione in grado di determinare anche concentrazioni di H2S molto basse (limite di rivelabilità dell’ordine dei ppb). I detector ad alta risoluzione sono disponibili in commercio. To this end, it is possible to use a high resolution detector capable of determining even very low H2S concentrations (limit of detection of the order of ppb). High resolution detectors are commercially available.
In alternativa, Ã ̈ possibile determinare la concentrazione di H2S sottoponendo la fase gassosa ad analisi chimica (es. analisi cromatografica o spettrometria di massa). Alternatively, it is possible to determine the concentration of H2S by subjecting the gas phase to chemical analysis (eg chromatographic analysis or mass spectrometry).
Le determinazioni quantitative dell’H2S nei detriti di perforazione ottenibili con il procedimento secondo la presente invenzione sono una misura rappresentativa della concentrazione di H2S gassoso effettivamente presente nel sottosuolo ad una determinata profondità . The quantitative determinations of H2S in the drilling debris obtainable with the process according to the present invention are a representative measure of the concentration of gaseous H2S actually present in the subsoil at a given depth.
A differenza di quanto avviene nei fanghi di perforazione dove l’H2S si dissolve formando le specie ioniche HS<->e S<2->, nei detriti solidi non hanno luogo i suddetti equilibri di dissociazione e quindi l’H2S à ̈ presente esclusivamente nella sua forma protonata (gas). Inoltre, la quantità di H2S presente nei detriti in forma protonata non à ̈, se non in misura marginale, influenzata dall’azione degli scavenger utilizzati durante le perforazioni. Unlike what happens in drilling muds where H2S dissolves forming the ionic species HS <-> and S <2->, the above-mentioned balances of dissociation do not take place in solid debris and therefore H2S is present exclusively in its protonated form (gas). Furthermore, the quantity of H2S present in protonated form in the debris is not, if not marginally, influenced by the action of the scavengers used during drilling.
La quantità di H2S misurabile con il procedimento secondo la presente invenzione riflette, quindi, la quantità di H2S effettivamente presente nello strato di sottosuolo dal quale provengono i detriti. The quantity of H2S that can be measured with the process according to the present invention therefore reflects the quantity of H2S actually present in the subsoil layer from which the debris comes.
La possibilità di quantificare la presenza di H2S in uno strato di sottosuolo attraverso l’analisi dell’H2S trattenuto dai detriti di perforazione può essere inoltre convenientemente sfruttata per ottenere informazioni circa la distribuzione di H2S nel sottosuolo. The possibility of quantifying the presence of H2S in a subsoil layer by analyzing the H2S retained by the drilling debris can also be conveniently exploited to obtain information about the distribution of H2S in the subsoil.
Come indicato in precedenza, infatti la presente invenzione riguarda anche un procedimento per determinare un profilo di distribuzione di H2S nel sottosuolo lungo la sezione di pozzo perforato, comprendente la determinazione della quantità di H2S nei detriti di perforazione di almeno due strati di sottosuolo, detti strati essendo posti a differenti livelli di profondità rispetto alla superficie, detta determinazione essendo realizzata attuando le seguenti fasi operative: As previously indicated, in fact, the present invention also relates to a process for determining a distribution profile of H2S in the subsoil along the section of the drilled well, comprising the determination of the quantity of H2S in the drilling debris of at least two subsoil layers, called layers being placed at different depth levels with respect to the surface, said determination being carried out by implementing the following operational phases:
a) perforare un primo strato di sottosuolo e recuperare i detriti di perforazione di detto strato; b) degassare i detriti di perforazione provenienti dalla fase a), con separazione di una fase gassosa da detti detriti; a) drilling a first subsoil layer and recovering the drilling debris of said layer; b) degassing the drilling debris coming from phase a), with separation of a gaseous phase from said debris;
c) determinare la quantità di H2S nella fase gassosa proveniente dalla fase b) mediante idonei mezzi di rivelazione; c) determining the quantity of H2S in the gaseous phase coming from phase b) by means of suitable detection means;
d) ripetere le fasi da a) a c) su uno o più ulteriori strati di perforazione del sottosuolo, preferibilmente prelevati ad intervalli di profondità regolari. d) repeat steps a) to c) on one or more further subsoil drilling layers, preferably taken at regular depth intervals.
Ripetendo la determinazione quantitativa dell’H2S sui detriti provenienti da due o più strati di sottosuolo situati a profondità diverse rispetto alla superficie à ̈, infatti, possibile correlare la concentrazione di H2S con la profondità dello strato di sottosuolo lungo il tratto perforato. By repeating the quantitative determination of H2S on debris coming from two or more subsoil layers located at different depths with respect to the surface, it is, in fact, possible to correlate the H2S concentration with the depth of the subsoil layer along the perforated section.
Preferibilmente, il profilo di distribuzione di H2S nel sottosuolo à ̈ realizzato eseguendo la determinazione quantitativa dell’H2S su detriti provenienti da più strati del sottosuolo e campionati ad intervalli di profondità regolari l’uno dall’altro, variabili da 1 a 10 metri, preferibilmente 3 metri. Preferably, the distribution profile of H2S in the subsoil is obtained by carrying out the quantitative determination of H2S on debris coming from several subsoil layers and sampled at regular depth intervals from each other, varying from 1 to 10 meters, preferably 3 meters.
La presente invenzione ha per ulteriore oggetto un’apparecchiatura per attuare il procedimento secondo la presente invenzione, comprendente: The present invention further relates to an apparatus for carrying out the process according to the present invention, comprising:
- un contenitore atto a ospitare detriti di perforazione e dotato di idonei mezzi di carico e scarico dei detriti; - a container suitable for housing drilling debris and equipped with suitable means for loading and unloading the debris;
- mezzi per degassare i detriti di perforazione contenuti nel contenitore; - means for degassing the drilling debris contained in the container;
- mezzi per raccogliere in un apposito secondo contenitore la fase gassosa generata dal degasaggio dei detriti di perforazione; - means for collecting in a suitable second container the gaseous phase generated by the degassing of the drilling debris;
- mezzi per rivelare e/o quantificare la quantità di H2S eventualmente presente nella fase gassosa, detta fase gassosa essendosi originata dalla degassazione dei detriti di perforazione. - means for detecting and / or quantifying the quantity of H2S possibly present in the gaseous phase, said gaseous phase having originated from the degassing of the drilling debris.
L’apparecchiatura comprende almeno un contenitore in grado di ospitare detriti di perforazione recuperati durante la perforazione dello strato di sottosuolo oggetto dell’esplorazione. Il contenitore à ̈ dotato di idonei mezzi di carico e scarico dei detriti. The equipment includes at least one container capable of housing drilling debris recovered during the drilling of the underground layer being explored. The container is equipped with suitable means of loading and unloading the debris.
Per effettuare la degassazione dei detriti il suddetto contenitore à ̈ equipaggiato con idonei mezzi di degassaggio in grado di investire i detriti con onde acustiche di pressione adeguata ad indurre l’evoluzione dei gas in essi contenuti per effetto di cavitazione. Ad esempio, i mezzi di degassaggio possono essere dei trasduttori in grado di generare campi di energia acustica, preferibilmente dei trasduttori in grado di generare ultrasuoni ad elevata frequenza. To degass the debris, the aforementioned container is equipped with suitable degassing means capable of investing the debris with acoustic waves of adequate pressure to induce the evolution of the gases contained therein due to cavitation. For example, the degassing means can be transducers capable of generating fields of acoustic energy, preferably transducers capable of generating high frequency ultrasounds.
La fase gassosa che si sviluppa dai detriti à ̈ raccolta in una apposito contenitore in grado di contenere, senza dispersioni, sostanze gassose. Il contenitore della fase gassosa à ̈ equipaggiato con idonei mezzi di rivelazione (detector) per determinare l’eventuale presenza di H2S nella fase gassosa. The gaseous phase that develops from the debris is collected in a special container capable of containing, without dispersion, gaseous substances. The gaseous phase container is equipped with suitable detection means (detector) to determine the possible presence of H2S in the gaseous phase.
In una forma di realizzazione preferita dell’apparecchiatura secondo la presente invenzione i mezzi di rivelazione comprendono un sensore specifico per l’H2S (determinazione qualitativa). In a preferred embodiment of the apparatus according to the present invention, the detection means comprise a specific sensor for H2S (qualitative determination).
In una seconda forma di realizzazione preferita i mezzi di rivelazione comprendono un sistema di analisi in grado di quantificare l’H2S presente (determinazione quantitativa). La determinazione quantitativa dell’H2S nella fase gassosa può essere realizzata, ad esempio, con un detector ad alta risoluzione in grado di misurare concentrazioni di H2S anche molto basse (limite di rilevabilità dell’ordine dei ppb). In a second preferred embodiment, the detection means comprise an analysis system capable of quantifying the H2S present (quantitative determination). The quantitative determination of H2S in the gaseous phase can be carried out, for example, with a high resolution detector capable of measuring even very low H2S concentrations (limit of detection of the order of ppb).
I vantaggi offerti dalla presente invenzione sono molteplici. Un primo vantaggio à ̈ rappresentato dalla possibilità di individuare precocemente la presenza di H2S durante la perforazione del sottosuolo. Il suddetto procedimento, infatti, permette di rilevare anche quantità molto ridotte di H2S gassoso intrappolato nei detriti, consentendo di migliorare le misure di sicurezza e le condizioni operative del cantiere. The advantages offered by the present invention are manifold. A first advantage is represented by the possibility of early detection of the presence of H2S during the drilling of the subsoil. The above procedure, in fact, allows to detect even very small quantities of gaseous H2S trapped in the debris, allowing to improve the safety measures and the operating conditions of the construction site.
Un secondo vantaggio consiste nella possibilità di ottenere misure quantitative dell’H2S presente nel sottosuolo decisamente più precise rispetto a quanto realizzabile con i metodi noti allo stato dell’arte. A second advantage consists in the possibility of obtaining quantitative measurements of the H2S present in the subsoil which are decidedly more precise than those achievable with the methods known to the state of the art.
Ciò permette di acquisire informazioni importanti sulla natura geologica del sottosuolo nonché di determinare i profili di distribuzione dell’H2S nel sottosuolo, offrendo al tempo stesso uno strumento innovativo per la caratterizzazione del sottosuolo. I profili di distribuzione dell’H2S in profondità forniscono informazioni complementari a quelle dei tradizionali profili stratigrafici e petrofisici e contribuiscono a migliorare i risultati delle cosiddette correlazioni “well-to-well†, ossia le correlazioni delle informazioni ottenibili attraverso la perforazione di una serie di pozzi all’interno di una stessa area di esplorazione geologica. This makes it possible to acquire important information on the geological nature of the subsoil as well as to determine the distribution profiles of H2S in the subsoil, while at the same time offering an innovative tool for the characterization of the subsoil. The H2S distribution profiles in depth provide information complementary to those of the traditional stratigraphic and petrophysical profiles and contribute to improving the results of the so-called â € œwell-to-wellâ € correlations, i.e. the correlations of information obtainable through the drilling of a series of wells within the same geological exploration area.
In particolare, il procedimento secondo la presente invenzione permette di ottenere una misura diretta continua con profilo di concentrazione dell’H2S semiquantitativo in profondità . In particular, the process according to the present invention allows to obtain a continuous direct measurement with a depth semi-quantitative H2S concentration profile.
Un terzo vantaggio offerto dalla determinazione quantitativa di H2S presente anche solo in tracce nel sottosuolo à ̈ legato alla possibilità di caratterizzare l’efficienza delle rocce di copertura , cosiddette “cap rock†, a determinati livelli di profondità . A third advantage offered by the quantitative determination of H2S present even in trace amounts in the subsoil is linked to the possibility of characterizing the efficiency of the cap rocks, so-called â € œcap rockâ €, at certain depth levels.
La roccia di copertura à ̈ costituita da litologie a bassissima o nulla permeabilità (in genere argilla) che, fungendo da “sigillo†, garantiscono la permanenza degli idrocarburi (volatili) nei sottostanti strati porosi e permeabili, costituendo così il giacimento. The cap rock is made up of lithologies with very low or no permeability (usually clay) which, acting as a â € œsealâ €, guarantee the permanence of (volatile) hydrocarbons in the underlying porous and permeable layers, thus constituting the deposit.
Infine la maggiore precisione delle determinazioni quantitative di H2S nel sottosuolo permette anche di ottimizzare l’impiego degli scavanger come correttivi dei fanghi di perforazione, evitando così i problemi di corrosione delle condotte di perforazione connessi all’uso di tali additivi. Finally, the greater precision of the quantitative determinations of H2S in the subsoil also makes it possible to optimize the use of scavengers as corrective agents for drilling muds, thus avoiding the problems of corrosion of the drilling pipes associated with the use of these additives.
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