ITUB20159523A1 - Procedimento e relativo sistema per la rilevazione e quantificazione dell'h2s nel fango di perforazione. - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE
La presente invenzione si riferisce a un procedimento e relativo sistema per la rivelazione e la quantificazione del H2S nel fango di perforazione.
Il settore tecnico, al quale la presente invenzione appartiene, è quello del monitoraggio dei pozzi di perforazione per lo sfruttamento delle risorse idrocarburiche del sottosuolo.
Tra le attività di monitoraggio dei pozzi, riveste una particolare importanza, analisi dei gas estratti dai fanghi di perforazione. Tale analisi, fornisce informazioni sia sulla natura dello stato rocciosa perforato sia sulle eventuali risorse idrocarburiche presenti.
L’insieme dei gas estratti dai fanghi di perforazione comprende sia idrocarburi che specie non idrocarburiche. Tra queste ultime, assume una particolare rilevanza l’acido solfidrico H2S, a causa della sua tossicità per l’uomo e della sua aggressività e corrosività per le attrezzature. Per tale motivo, quando, si rileva o si presume la presenza di H2S nel sottosuolo in corso dì perforazione, vengano immessi nel fango di perforazione degli additivi, noti nel settore come “scavenger”, che reagendo con l’hbS in forma gassosa, formano dei precipitati solidi, neutralizzando, così, l’azione tossica e aggressiva dell’HteS.
Oltre che per i motivi esposti sopra, relativi alla pericolosità dell’l-teS, la rilevazione della presenza dell’HaS è importante per meglio caratterizzare la zona di esplorazione dal punto di vista geologico e ottenere, cosi, informazioni utili per lo sfruttamento delle risorse idrocarburiche.
Allo stato attuale dell’arte, uno dei sistemi più noti, per la rivelazione dell'Ics nel fango di perforazione è il dispositivo noto nel settore come "Mud Duck”, descritta in Calmer S.H. "H2S Detector Aids Drìfiing Safety”, OH and Gas Journal , page 160, Nov. 19, 1979. Tale sistema comprende una sonda che contiene tre sensori elettrochimici: due per la misura della concentrazione delle specie ioniche derivate dalla reazione dell’H2S con il fango di perforazione e un terzo sensore per la misura della temperatura. Poiché detto fango, è generalmente caratterizzato da un pH basico, l’HbS gassoso presente nel sottosuolo, reagisce con esso, dando luogo alla formazione delle specie ioniche HS<_>e S<2'>, che rimangono disciolte nel fango stesso. Il primo dei sensori del sistema “Mud Duck” misura, quindi, la concentrazione degli ioni idrogenosulfuro (HS ) e il secondo la concentrazione dello ione solfuro (S<2>).
Uno degli svantaggi del sistema “Mud Duck” deriva dal fatto che, per misurare la concentrazione delle specie HS<">e S<2">, la sonda del “Mud Duck” viene immersa nel fango di perforazione raccolto nella vasca dei vibrovagli. Per maggiore chiarezza, qui si ricorda che quando il fango di perforazione risale in superficie, fluisce lunga una tubazione detta “flow line” che termina in una vasca dove un sistema di vibrovagli separa la componente fluida del fango dai detriti di perforazione, detta componente fluida essendo poi destinata ad essere reimmessa in circolazione nel foro perforato. Tale vasca costituisce un ambiente fortemente sfavorevole alle misure effettuate dalla sonda del sistema “Mud Duck” . Non è, infatti, inusuale che tale sonda venga contaminata, al punto di divenire inutilizzabile, se non adeguatamente ripulita. Per un corretto utilizzo del “Mud Duck", è quindi necessario provvedere a una continua manutenzione per la pulizia della sonda.
Un secondo sistema, noto nel settore come "Garrett Gas Train”, descritto in Garrett L, Clark R.K., Camey L L. and Grantham C. K. “ Chemical Scavengers for Sulfides in Water Based Driliing Fluids", Journal of Petroleum Technology, June, 1979, page 787, prevede che il filtrato del fango di perforazione venga sottoposto ad acidificazione, così che gli ioni idrogenosolfuro (HS ) e solfuro (S<2‘>), reagiscano dando luogo ad H2S libero. Quest’ultimo viene trasportato da un gas carrier in un’apposita camera, dove, per mezzo di fiale colorimetriche, viene ricavata un indicazione sulla quantità di H2S presente nel fango. E’ evidente che un tale tipo di misurazione, pur avendo il vantaggio, rispetto alla precedente relativa al sistema “Mud Duck”, di essere effettuata in ambiente isolato, non è dotata di elevata precisione, a causa degli inevitabili limiti intrinseci delle fiale colorimetriche. Il principio di funzionamento di quest’ultimo, si basa, infatti, sul cambiamento di colore di un opportuno reagente, a seguito della reazione con l’hbS. La lunghezza della parte colorata della fiala, è proporzionale alla concentrazione dell'hhS. La stima di quest’ultima viene, quindi, fatta comparando visivamente la lunghezza della parte colorata con una scala di concentrazione stampata sulla fiala. Una quantificazione di tale tipo, è, evidentemente, soggetta agli errori che sempre accompagnano ogni misura che si basa su valutazioni effettuate da un operatore umano.
Scopo della presente invenzione è, pertanto, quello dì provvedere un procedimento e relativo sistema per la rilevazione e la quantificazione dell’hteS nel fango di perforazione che permetta di operare in un ambiente controllato e, pertanto, scevro da contaminazioni, e che, nello stesso tempo, sia in grado di fornire una stima affidabile della concentrazione di H2S nel fango di perforazione.
Tra gli ulteriori svantaggi dei sistemi deH’arte nota, in particolare di quelli basati suH’utilizzo di fiale colorimetriche, vi è l'impossibilità di effettuare controlli sull’eventuale successo dell’acidificazione nel liberare tutto l’hteS, sia esso disciolto in forma ionica nella parte fluida del fango, sia esso precipitato in forma solida negli scavenger. Infatti, con un’acidificazione, effettuata in un solo passo e senza nessuna verifica del raggiungimento dell’equilibrio, ed effettuando misure a spot delle specie ioniche, non è possibile, avere la certezza di aver liberato, ed effettivamente misurato, tutto l'hfeS effettivamente presente nel fango. Conseguentemente, la quantità di H2S stimata potrebbe essere inferiore alla quantità di H2S realmente presente.
Un secondo scopo della presente invenzione è, pertanto, quello di provvedere un procedimento e relativo sistema per la rilevazione e la quantificazione dell’hteS nel fango di perforazione che consenta di ripetere più volte e in maniera continua le misurazioni dell’l-taS presente in un certo campione di fango, e di venficare che tutto l’hfeS presente nel fango, sia esso disciolto in forma ionica sia esso precipitato in forma solida, venga liberato a seguito dell'acidificazione del fango stesso. Grazie a questa verifica, il procedimento e relativo sistema della presente invenzione, evita il pericolo che la quantità di H2S venga sottostimata
Un ulteriore svantaggio dei sistemi dellarte nota, in particolare di quelli basati sull'uso di sensori elettrochimici, è costituito dagli errori di stima della concentrazione degli ioni HS<’>e S<2_>, dovuti alla mancata considerazione delle eventuali variazioni di forza ionica che possono avvenire all'interno della cella elettrolitica che costituisce il sensore. E’ noto, infatti, che le variazioni del potenziale dì una cella elettrolitica possono essere considerate come dovute esclusivamente alle variazioni di concentrazione delle specie ioniche che si stanno misurando, solo se la forza ionica è costante. Pertanto, un’eventuale variazione di quest’ultima, se non opportunatamente considerata, comporta il verificarsi di errori nelle misure di concentrazione.
Un terzo scopo della presente invenzione è, quindi, quello di provvedere un procedimento e relativo sistema per la rilevazione e la quantificazione dell’hteS nel fango di perforazione che preveda un controllo delle variazioni della forza ionica, nonché una compensazione delle misure di concentrazione delle specie HS e S<2>per eventuali variazioni di detta forza.
Questi e ulteriori scopi sono raggiunti dalla presente invenzione mediante un procedimento che prevede la misura della concentrazione dell’HzS nel fango di perforazione mediante un’analisi di un campione di detto fango comprendente almeno le seguenti fasi:
misura delle concentrazioni iniziali di H2S in forma libera e delle specie ioniche idrogenosolfuro HS<'>e solfuro S<2'>, disciolte in detto campione di fango;
agitazione meccanica di detto campione di fango; misura della concentrazione deH’hkS gassoso liberatosi a seguito di detta agitazione;
prima acidificazione del campione di fango, detta prima acidificazione avendo come scopo quello di far reagire gli ioni idrogenosolfuro (HS<‘>) e solfuro (S<2>) disciolti nel fango nonché l’hkS precipitato in forma solida negli scavenger, generando così H2S gassoso,
misura della concentrazione di detto H2S gassoso formatosi a seguito di detta prima acidificazione;
opzionalmente, seconda acidificazione del campione di fango, detta seconda acidificazione avendo come scopo di far reagire un’eventuale quantità residua di ioni HS<*>e S<2*>disciolti nel fango nonché di un’eventuale quantità residua di l’H2S precipitato in forma solida, liberando ulteriormente H2S gassoso;
misura della concentrazione di detto H2S libero formatosi a seguito di detta seconda acidificazione.
Il procedimento sopra descritto può essere implementato da un sistema che comprende almeno;
- mezzi per la raccolta di un campione di fango; - mezzi per la misurazione della concentrazione delle specie ioniche idrogenosolfuro HS<*>e solfuro S<2'>in detto campione di fango;
- mezzi per la misurazione della concentrazione dell'Ics libero;
- mezzi per l’acidificazione di detto campione di fango; - mezzi elettronici di controllo dell’intero sistema; - mezzi per la memorizzazione ed elaborazione delle misure effettuate.
Questi e altri aspetti saranno maggiormente chiariti dalla descrizione che segue di alcuni modi preferiti di realizzare la presente invenzione, da leggersi a titolo esemplificativo e non limitativo del più generale principio rivendicato.
La descrizione che segue fa riferimento alle figure allegate, in cui:
- la figura 1 è uno schema rappresentativo del sistema che implementa il procedimento oggetto della presente invenzione;
- la figura 2 è una rappresentazione semplificata di un particolare di una prima realizzazione del sistema della presente invenzione, relativo alla cella di campionamento del sistema, in cui detta cella di campionamento è termostatata;
- la figura 3 è una rappresentazione semplificata di un particolare di una seconda realizzazione del sistema della presente invenzione, relativo alla cella di campionamento del sistema, in cui detti mezzi per la misurazione della concentrazione delle specie ioniche (2, 3) idrog e nascituro HS<*>e solfuro S<2>' in detto campione di fango (17) comprendono mezzi per la misurazione della temperatura (18, 18’, 28) in detto campione di fango (17), detti mezzi (18, 18’, 28) essendo integrati con detti mezzi per la misurazione delle concentrazioni delle specie ioniche HS' e S<2>- (2, 3);
- la figura 4 è una rappresentazione semplificata di un particolare di una terza realizzazione del sistema della presente invenzione, relativo alla cella di campionamento del sistema;
Con riferimento alle figure 2, 3 e 4, una prima realizzazione del procedimento della presente invenzione prevede i passi seguenti:
prelievo di un campione di fango (17) di perforazione; immissione di detto campione di fango (17) in una camera di campionamento (1);
misura della concentrazione di H2S gassoso in forma libera presente nello spazio di testa della camera di campionamento;
misura della concentrazione delle specie ioniche idrogenosolfuro HS<'>e solfuro S<2">, disciolte in detto campione di fango;
prima agitazione meccanica di detto campione di fango; misura della concentrazione dell’i-teS gassoso in forma libera, risultando detto H2S liberato a seguito di detta prima agitazione;
prima acidificazione del campione di fango, detta prima acidificazione essendo atta a far reagire gli ioni idrogenosolfuro (HS<‘>) e solfuro (S<2'>) disciolti nel fango nonché I H2S precipitato in forma solida negli scavenger, generando così H2S gassoso;
seconda agitazione meccanica di detto campione di fango;
ripetizione di un ciclo di passi comprendente:
• prelievo di un campione gassoso;
• misura della concentrazione di H2S libero in detto campione gassoso, detto H2S libero essendosi generato a seguito di detta prima acidificazione; e • reimmissìone nella camera di campionamento (1) di detto campione gassoso;
detta ripetizione essendo effettuata fino a quando la misura della concentrazione dell’hteS libero in detto campione gassoso non varia rispetto alla misura della concentrazione dell'H2S libero in detto campione gassoso, effettuata nel ciclo precedente;
- conversione della misura della concentrazione volumetrica dell’l-bS nel campione gassoso in una misura di concentrazione volumetrica dell’hhS nel fango.
Con riferimento alle figure 2, 3 e 4, una seconda realizzazione del procedimento della presente invenzione prevede i passi seguenti
prelievo di un campione di fango (17) di perforazione; immissione di detto campione di fango (17) in una camera di campionamento (1);
misura della concentrazione di H2S gassoso in forma libera presente nello spazio di testa della camera di campionamento;
misura della concentrazione delle specie ioniche idrogenosolfuro HS- e solfuro S<2_>, disciolte in detto campione di fango;
prima agitazione meccanica di detto campione di fango; misura della concentrazione dell’H2S gassoso in forma libera, essendosi detto H2S liberato a seguito di detta prima agitazione;
prima acidificazione del campione di fango, detta prima acidificazione essendo atta a far reagire gli ioni idrogenosolfuro (HS<‘>) e solfuro (S<2‘>) disciolti nel fango nonché ThteS precipitato in forma solida negli scavenger, generando così H2S gassoso;
seconda agitazione meccanica di detto campione di fango;
ripetizione di un ciclo di passi comprendente:
• prelievo di un campione gassoso;
• misura della concentrazione di H2S libero in detto campione gassoso, detto H2S libero essendosi generato a seguito di detta prima acidificazione; e • reimmissione nella camera di campionamento (1) di detto campione gassoso;
detta ripetizione essendo effettuata fino a quando la misura della concentrazione dell’l-bS libero in detto campione gassoso non varia rispetto alla misura della concentrazione dell'hbS libero in detto campione gassoso, effettuata nel ciclo precedente;
seconda acidificazione del campione, detta seconda acidificazione essendo atta a far reagire un’eventuale quantità residua di ioni HS<'>e S<2">disciolti nel fango nonché di un’eventuale quantità residua di H2S precipitato in forma solida, liberando così, ulteriormente, H2S gassoso;
terza agitazione meccanica di detto campione di fango; ripetizione di un ciclo di passi comprendente:
• prelievo di un campione gassoso;
• misura delia concentrazione di H2S libero in detto campione gassoso, detto H2S libero essendosi generato a seguito di detta prima acidificazione; e • reimmissione nella camera di campionamento (1) di detto campione gassoso;
detta ripetizione essendo effettuata fino a quando la misura della concentrazione dell’hfcS libero in detto campione gassoso non varia rispetto alla misura della concentrazione dell'H2S libero in detto campione gassoso, effettuata nel ciclo precedente.
- conversione della misura della concentrazione volumetrica dell'h^S nel campione gassoso in una misura di concentrazione volumetrica dell’hfeS nel fango.
Con riferimento alle figure 2, 3 e 4, una terza realizzazione dei prooedimento delia presente invenzione prevede i passi seguenti prelievo di un campione di fango (17) di perforazione; immissione di detto campione di fango (17) in una camera di campionamento (1);
misura della concentrazione di H2S gassoso in forma libera presente nello spazio di testa della camera di campionamento;
misura della concentrazione delle specie ioniche idrogenosolfuro HS e solfuro S<2->, disciolte in detto campione di fango;
prima agitazione meccanica di detto campione di fango; misura della concentrazione dell’H2S gassoso in forma libera, essendo detto H2S liberatosi a seguito di detta prima agitazione;
prima acidificazione del campione di fango, detta prima acidificazione essendo atta a far reagire gli ioni idrogenosolfuro (HS ) e solfuro (S<2>) disciolti nel fango nonché l’H^S precipitato in forma solida negli scavenger, generando così H2S gassoso;
seconda agitazione meccanica di detto campione di fango;
prelievo di un campione gassoso;
misura della concentrazione di H2S libero in detto campione gassoso, detto H2S libero essendosi generato a seguito di detta prima acidificazione;
seconda acidificazione del campione, detta seconda acidificazione essendo atta a far reagire un’eventuale quantità residua di ioni HS<'>e S<2>disciolti nel fango nonché di un’eventuale quantità residua di H2S precipitato in forma solida, liberando ulteriormente H2S gassoso;
terza agitazione meccanica di detto campione di fango; ripetizione di un ciclo di passi comprendente:
• prelievo di un campione gassoso;
• misura della concentrazione di H2S libero in detto campione gassoso, detto H2S libero essendosi generato a seguito di detta seconda acidificazione; e • reimmissione nella camera di campionamento (1) di detto campione gassoso;
detta ripetizione essendo effettuata fino a quando la misura della concentrazione dell’hteS libero in detto campione gassoso non varia rispetto alla misura della concentrazione dell’H2$ libero in detto campione gassoso, effettuata nel ciclo precedente.
- conversione della misura della concentrazione volumetrica dell’hbS nel campione gassoso in una misura di concentrazione volumetrica dell’hbS nel fango.
Qualora per la misura della concentrazione delle specie ioniche idrogenosolfuro HS<'>e solfuro S<2>, non si usassero né un contenitore termostatato per la raccolta del campione di fango, né mezzi per la misurazione della concentrazione degli ioni in grado di effettuare una compensazione automatica per eventuali variazioni di temperatura, il procedimento della presente invenzione prevederà anche un passo di elaborazione a posteriori delle misure di concentrazione delle specie ioniche HS<'>e S<2‘>, detto passo di elaborazione consistendo nella compensazione delle misure di concentrazione sulla base della misura della temperatura.
Il procedimento della presente invenzione, può, ulteriormente, prevedere un passo di misura della conducibilità elettrica della soluzione costituita dal campione di fango. Detto passo di misura della conducibilità elettrica è finalizzato al controllo delle misure di concentrazione delle specie ioniche HS e S<2>Come sarà, ulteriormente, spiegato nel seguito, in riferimento al sistema che implementa il procedimento della presente invenzione, le concentrazioni delle specie HS<">e S<2>vengono misurate mediante una cella elettrochimica e quindi stimate sulla base delle variazioni del potenziale di detta cella. Poiché è noto che le variazioni dei potenziale di cella, supponendo costante la temperatura, possono dirsi dovute esclusivamente alle variazioni di concentrazione delle specie ioniche solo se anche la forza ionica è costante, è necessario verificare che tale condizione venga rispettata o che venga effettuata una oompensazione per eventuali variazioni di detta forza. Poiché la forza ionica si può stimare misurando la conducibilità elettrica di una soluzione, monitorando detta conducibilità, si possono compensare le misure di concentrazione e ottenere così una stima corretta della reale concentrazione di ioni HS e S<2'>.
Con riferimento alle figure 1, 2, 3 e 4, il sistema della presente invenzione, che consente l'i implementazione del procedimento sopra descritto, comprende:
- mezzi per la raccolta (1) dì un campione dì fango (17); - mezzi per la misurazione della concentrazione delle specie ioniche (2, 3) idrogenosolfuro HS<’>e solfuro S<2‘>in detto campione di fango (17);
- mezzi per la misurazione della concentrazione dell'HUS libero (4, 5, 6, 7, 8, 9);
- mezzi per l’acidificazione (11, 12, 13, 14, 15) di detto campione di fango (17);
- mezzi elettronici di controllo (19, 20) di detti mezzi per la misurazione della concentrazione dell'h^S libero (4, 5, 6, 7, 8, 9);
- mezzi elettronici di controllo (21, 22) di detti mezzi per l’acidificazione (11, 12, 13, 14, 15) di detto campione di fango (17);
- mezzi di alimentazione elettrica (23) di detti mezzi per l’acidificazione (11, 12, 13, 14, 15) e di detti mezzi per la misurazione della concentrazione dell’hbS libero (4, 5, 6, 7, 8, 9). nonché di detti mezzi elettronici di controllo (19, 20, 21, 22) di detti mezzi per la misurazione della concentrazione dell'hteS libero (4, 5, 6, 7, 8, 9) e di detti mezzi per l’acidificazione (11 , 12, 13, 14, 15);
- mezzi per la memorizzazione ed elaborazione (23, 24) delle misure effettuate da detti mezzi per la misurazione della concentrazione delle specie ioniche (2, 3) idrogenosolfuro HS<'>e solfuro S<2'>in detto campione di fango (17).
Detti mezzi per la raccolta (1) di un campione di fango, comprendono una camera di campionamento (1).
Detti mezzi per la misurazione della concentrazione delle specie ioniche (2, 3) idrogenosolfuro HS" e solfuro S<2‘>in detto campione di fango (17) comprendono una prima sonda (2) con sensore elettrochimico atta alla misurazione della concentrazione della specie HS<'>e una seconda sonda (3) con sensore elettrochimico atta alla misurazione della concentrazione della specie S<2->.
Detti mezzi per la misurazione della concentrazione deH'H2S libero (4, 5, 6, 7, 8, 9) comprendono:
• una camera di flusso (4);
• una prima pompa (5) atta al prelievo di un campione gassoso da detta camera di campionamento (1) e atta all’invio di detto campione gassoso a detta camera di flusso (4); • tubazioni (6) per il trasferimento del campione gassoso da detta camera dì campionamento (1) a detta prima pompa (5) ;
• tubazioni (7) per il trasferimento di detto campione gassoso da detta prima pompa (5) a detta camera di flusso (4);
• tubazioni (8) per il trasferimento di detta campione gassoso da detta camera di flusso (4) a detta camera di campionamento (1); e
• un sensore elettrochimico (9) per la misurazione della concentrazione dell’hteS in detto campione gassoso contenuto in detta camera di flusso (4), detto campione gassoso essendo stato prelevato da detta camera di campionamento (1) e inviato a detta camera di flusso (4) per mezzo di detta prima pompa (5).
Detti prima pompa (5), detta camera di flusso (4) e detta camera di campionamento (1) formano una cosiddetta cella di campionamento (10).
Detti mezzi per l’acidificazione (11, 12, 13, 14, 15) di detto campione di fango (17) comprendono:
• un acido forte (11), preferibilmente acido cloridrico HCI;
• un contenitore (12) per la raccolta di detto acido forte;
• una seconda pompa (13) atta al prelievo di detto acido forte (11), da detto contenitore (12) per la raccolta di detto acido forte (11) e atta all'invio di detto acido forte (11) a detta camera di campionamento (1);
• tubazioni (14) per il trasferimento di detto acido forte (1 1) da detto contenitore (12) per la raccolta di detto acido forte (11) a detta seconda pompa (13); e
• tubazioni (15) per il trasferimento di detto acido forte (11) da detta seconda pompa (13) a detta camera di campionamento (1).
Il sistema della presente invenzione può inoltre comprendere anche: mezzi meccanici (16) per la facilitazione della liberazione di H2S gassoso da detto campione di fango. Detti mezzi meccanici (16) per la facilitazione della liberazione di H2S gassoso da detto campione di fango (17) comprendono, a loro volta, una barra di agitazione magnetica (16) posta all’interno di detta camera di campionamento (1).
In una prima realizzazione del sistema della presente invenzione, che non necessariamente implementa la prima realizzazione del procedimento della presente invenzione, ma può essere usato per implementare la prima, la seconda nonché la terza realizzazione del procedimento della presente invenzione, detta camera di campionamento (1) è una oella termostatata, cioè in grado di mantenere al suo interno una temperatura costante.
Con riferimento alla figura 2, in una seconda realizzazione del sistema della presente invenzione, che non necessariamente implementa la seconda realizzazione del procedimento della presente invenzione, ma può essere usato per implementare la prima, la seconda nonché la terza realizzazione del procedimento della presente invenzione, detti mezzi per la misurazione della concentrazione delle specie ioniche (2, 3) idrogenosolfuro HS e solfuro S<2'>in detto campione di fango (17) comprendono mezzi per la misurazione della temperatura (18, 18', 28) in detto campione di fango (17), detti mezzi (18, 18', 28) essendo integrati con detti mezzi per la misurazione delle concentrazioni delle specie ioniche HS<*>e S<2_>(2, 3). In particolare, sia la prima sonda (2) che la seconda sonda (3) saranno dotate, ciascuna, oltre che di un sensore elettrochimico anche di un sensore (18, 18') per la misurazione della temperatura, noto nel settore come “sensore di compensazione in temperatura interno".
Con riferimento alla figura 3, in una terza realizzazione del sistema della presente invenzione, che non necessariamente implementa la terza realizzazione del procedimento della presente invenzione, ma può essere usato per implementare la prima, la seconda nonché la terza realizzazione del procedimento della presente invenzione, detto sistema comprende mezzi per la misurazione della temperatura (18, 18’, 28) in detto campione di fango (17), detti mezzi (18, 18’, 28) essendo distinti detti mezzi per la misurazione delle concentrazioni delle specie ioniche HS' e S<2>· In questo caso, il sistema comprenderà anche una sonda (28) per la misurazione della temperatura, distinta dalle sonde (2, 3) per la misurazione delle specie ioniche, nonché mezzi per la memorizzazione ed elaborazione (25) delle misure effettuate da detta sonda (28) per la misurazione della temperatura, detti mezzi per l'elaborazione (25) essendo atti ad effettuare a posteriori la compensazione della misura della concentrazione delle specie HS<*>e S<2'>, per le variazioni temperatura.
Con riferimento alle figure 2, 3 e 4, il sistema della presente invenzione può, inoltre, comprendere, in tutte e tre le sue realizzazioni, mezzi per la misurazione della conducibilità elettrica (26) nel campione di fango (17).
In tal caso, li sistema comprenderà anche mezzi per la memorizzazione ed elaborazione (27) delle misure effettuate da detti mezzi per la misurazione della conducibilità elettrica (26), detti mezzi per l’elaborazione (27) essendo atti a effettuare la compensazione della misura della concentrazione delle specie HS<‘>e S<2>', per la conducibilità elettrica. Nelle figure 2, 3 e 4, detti mezzi per la misurazione della conducibilità elettrica (26) sono rappresentati con una linea tratteggiata, ad evidenziare che si tratta di mezzi opzionali.
L’invenzione sopra descritta raggiunge gli scopi proposti, superando gli inconvenienti lamentati nella tecnica nota.
La presente invenzione fornisce, infatti, un sistema che permette di ottenere misure relative all’hfcS in ambiente controllato e nello stesso tempo, grazie alla presenza di una cella di campionamento, offre la possibilità di ripetere più volte, e, in maniera continua, le misure dell’hteS in uno stesso campione di fango. Tale fattore, insieme con la presenza di una doppia acidificazione fa sì che si possa effettuare un controllo sull’effettiva liberazione in forma gassosa di tutto l’hteS presente nel fango, sia esso disciolto in forma ionica nella parte fluida del fango, sia esso precipitato in forma solida negli scavenger. Infine, grazie alla misura della conducibilità elettrica nel campione di fango, è possibile effettuare la compensazione delle misure di concentrazione per le variazione di forza ionica, e ottenere così stime affidabili delle concentrazioni delle specie ioniche derivate dalla dissociazione dell’hteS nel fango di perforazione.
Claims (15)
- RIVENDICAZIONI 1. Procedimento per la rilevazione e la quantificazione dell’acido solfidrico H2S, in un fango di perforazione, comprendente i passi seguenti: prelievo di un campione di fango (17) di perforazione; acidificazione di detto campione di fango (17); misura della concentrazione delle specie ioniche idrogenosolfuro HS<~>e solfuro S<2‘>, disciolte in detto campione di fango; caratterizzato dal fatto di comprendere, prima di detto passo di acidificazione, i passi seguenti: immissione di detto campione di fango (17) in una camera di campionamento (1); misura delia concentrazione di H2S gassoso in forma libera presente nello spazio di testa della camera di campionamento; e di comprendere, dopo detto passo di acidificazione, i passi seguenti: ripetizione di un ciclo di passi comprendente: • prelievo di un campione gassoso; • misura della concentrazione di H2S libero in detto campione gassoso, detto H2S libero essendosi generato a seguito di detta acidificazione; e • reimmissione nella camera di campionamento (1) dì detto campione gassoso; detta ripetizione essendo effettuata fino a quando la misura della concentrazione dell'H2S libero in detto campione gassoso non varia rispetto alla misura della concentrazione dell'HhS libero in detto campione gassoso, effettuata nel ciclo precedente; conversione della misura della conoentrazione dell’hbS in detto campione gassoso in una misura di concentrazione dell’hfeS nel fango.
- 2. Procedimento secondo la rivendicazione 1 , in cui detto procedimento comprende, dopo detta misura della concentrazione di H2S gassoso in forma libera presente nello spazio di testa della camera di campionamento e prima di detto passo di acidificazione, i passi seguenti: - agitazione meccanica di detto campione di fango (17); - misura della concentrazione dell’H2S libero, essendosi detto H2S liberato a seguito di detta agitazione.
- 3. Procedimento secondo la rivendicazione 2, in cui detto procedimento comprende, dopo detto passo di acidificazione e prima di detta ripetizione di un ciclo di passi, una seconda agitazione meccanica di detto campione di fango (17).
- 4. Procedimento secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui detto procedimento comprende, prima di detta ripetizione di un ciclo di passi una seconda acidificazione del campione di fango (17).
- 5. Procedimento secondo la rivendicazione 4, in cui detto procedimento comprende, dopo detta seconda acidificazione, una seconda ripetizione di detto ciclo di passi.
- 6. Procedimento secondo la rivendicazione 3 e 4 o 3 e 5, in cui detto procedimento comprende, dopo detta seconda acidificazione, una terza agitazione meccanica di detto campione di fango.
- 7. Procedimento secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti in cui detto procedimento comprende un passo di misura della temperatura in detto campione di fango e un passo di elaborazione delle misure di concentrazione delle specie ioniche HS<'>e S<2">, detto passo di elaborazione essendo atto a compensare dette misure di concentrazione delle specie ioniche HS<'>e S<2'>sulla base di detta misura di temperatura.
- 8. Procedimento secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti in cui detto procedimento comprende un passo di misura della conducibilità elettrica in detto campione di fango e un passo di elaborazione delle misure di concentrazione delle specie ioniche HS<‘>e S<2‘>, detto passo di elaborazione essendo atto a compensare dette misure di concentrazione delle specie ioniche HS<->e S<2>sulla base di detta misura di conducibilità.
- 9. Sistema per la rilevazione e la quantificazione dell'acido solfidrico hUS, in un fango di perforazione comprendente: - mezzi per la raccolta (1) di un campione di fango (17); - mezzi per la misurazione della concentrazione delle specie ioniche (2, 3) idrogenosolfuro HS<“>e solfuro S<2'>in detto campione di fango (17); - mezzi per la misurazione della concentrazione dell’l-feS libero (4, 5, 6, 7, 8, 9); - mezzi per l’acidificazione (11, 12, 13, 14, 15) di detto campione di fango (17); caratterizzato dal fatto di comprendere: - mezzi elettronici di controllo (19, 20) di detti mezzi per la misurazione della concentrazione dell’HteS libero (4, 5, 6, 7, 8, 9); - mezzi elettronici di controllo (21, 22) di detti mezzi per l’acidificazione (11 , 12, 13, 14, 15) di detto campione di fango (17); - mezzi di alimentazione elettrica (23) di detti mezzi per l'acidificazione (11, 12, 13, 14, 15) e di detti mezzi per la misurazione della concentrazione dèH’H2S libero (4, 5, 6, 7, 8, 9), nonché di detti mezzi elettronici di controllo (19, 20, 21 , 22) di detti mezzi per la misurazione della concentrazione dell’HzS libero (4, 5, 6, 7, 8, 9) e di detti mezzi per l’acidificazione (11 , 12, 13, 14, 15); - mezzi per la memorizzazione ed elaborazione (23, 24) delle misure effettuate da detti mezzi per la misurazione della concentrazione delle specie ioniche (2, 3) idrogenosolfuro HS<'>e solfuro S<2>' in detto campione di fango (17).
- 10. Sistema secondo la rivendicazione precedente, in cui detti mezzi per la misurazione della concentrazione dell’hhS libero (4, 5, 6, 7, 8, 9) comprendono: • una camera di flusso (4); • una prima pompa (5) atta al prelievo di un campione gassoso da detta camera di campionamento (1) e atta all’invio di detto campione gassoso a detta camera di flusso (4); • tubazioni (6) per il trasferimento del campione gassoso da detta camera di campionamento (1) a detta prima pompa (5) ; • tubazioni (7) per il trasferimento di detto campione gassoso da detta prima pompa (5) a detta camera di flusso (4); • tubazioni (8) per il trasferimento di detta campione gassoso da detta camera di flusso (4) a detta camera di campionamento (1); e • un sensore elettrochimico (9) per la misurazione della concentrazione dell’hteS in detto campione gassoso contenuto in detta camera di flusso (4), detto campione gassoso essendo stato prelevato da detta camera di campionamento (1) e inviato a detta camera di flusso (4) per mezzo di detta prima pompa (5).
- 11. Sistema secondo la rivendicazione 9 o 10, in cui detto sistema comprende detti mezzi per l'acidificazione (11 , 12, 13, 14, 15) di detto campione di fango (17) comprendono: • un acido forte (11), preferibilmente acido cloridrico HCI; • un contenitore (12) per la raccolta di detto acido forte; • una seconda pompa (13) atta al prelievo di detto acido forte (11) da detto contenitore (12) per la raccolta di detto acido forte (11), e atta all’invio di detto acido forte (11) a detta camera di campionamento (1 ); • tubazioni (14) per il trasferimento di detto acido forte (11) da detto contenitore (12) per la raccolta di detto acido forte (11) a detta seconda pompa (13); e • tubazioni (15) per il trasferimento di detto acido forte (11) da detta seconda pompa (13) a detta camera di campionamento (1).
- 12. Sistema secondo una qualunque delle rivendicazioni da 9 a 11 in cui detto sistema comprende mezzi meccanici (16) per la facilitazione della liberazione di HzS gassoso da detto campione di fango, detti mezzi meccanici (16) comprendendo una barra di agitazione magnetica (16) posta all'interno di detta camera di campionamento (1).
- 13. Sistema secondo una qualunque delle rivendicazioni da 9 a 12 in cui detta camera di campionamento (1) è una oella termostatata.
- 14. Sistema secondo una qualunque delle rivendicazioni da 9 a 12 in cui detto sistema comprende mezzi per la misurazione della temperatura (18, 18’) integrati con detti mezzi (2, 3) per la misurazione della concentrazione delle specie ioniche HS<_>e S<2>', detti mezzi per la misurazione della concentrazione della specie ioniche HS' e S<2>essendo costituiti da: - una prima sonda (2) dotata di un sensore elettrochimico per la misurazione della specie ionica HS<*>e di un sensore di compensazione in temperatura interno (18) a detta prima sonda (2); - una seconda sonda (3) dotata di un sensore elettrochimico per la misurazione della specie ionica S2<‘>e di un sensore di compensazione in temperatura interno (18’) a detta seconda sonda (3).
- 15. Sistema secondo una qualunque delle rivendicazioni da 9 a 12 in cui detto sistema comprende mezzi per la misurazione della temperatura (28) in detto campione di fango (17) comprendenti una sonda (28) per la misurazione della temperatura e mezzi per la memorizzazione ed elaborazione (25) a posteriori delle misure effettuate da detta sonda (28) per la misurazione della temperatura, detti mezzi per la memorizzazione ed elaborazione (25) a posteriori essendo atti a effettuare la compensazione della misura delle concentrazione di ioni HS<_>e S<2_>per la temperatura.
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