MX2008002870A - Sistema de agitacion magnetica en una celda pvt - Google Patents

Abstract

Se describe un sistema de agitación magnética para celdas de pVT y de condensado. La detección de la agitación es realizada por un solenoide para realizar el monitoreo confiable de la rotación del impulsor de agitación en fluidos de alta viscosidad, fluidos oscuros o celdas sin ventana.

Description

SISTEMA DE AGITACIÓN MAGNÉTICA EN UNA CELDA pVT CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un sistema para la agitación mediante un propulsor acoplado magnético, para el uso en estudios de presión, volumen y temperatura (pVT) de fluidos de depósito y sus propiedades en el laboratorio y en el campo . En las celdas pVT y las celdas condensadas, los ' fluidos de petróleo pueden ser estudiados a presión y temperatura variantes simulando las condiciones en los depósitos de petróleo antes y durante la producción.

Típicamente estos fluidos contienen gas. El cambio en la densidad del fluido (compresibilidad) y la tendencia para que el gas salga de la solución a presión cada vez menor son de interés particular. Las celdas pVT son optimizadas para estudiar los aceites o petróleos con gas disuelto, mientras que las celdas condensadas son optimizadas para estudiar petróleos ligeros con alta proporción de gas a petróleo. En lo subsiguiente, éstas son ambas denotadas como celdas pVT. Hasta finales de los años 80, el método de control de la presión en estas celdas era bombear mercurio dentro y fuera de las celdas. El mercurio era considerado como inerte con respecto a los fluidos del petróleo. No obstante, REF. :190850 existían algunos riesgos a la salud involucrados en el manejo del mercurio a alta presión y temperatura, y el bombeo del mercurio ha sido reemplazado, a un alto grado, por otros métodos para cambiar el volumen en las celdas pVT. Varios de los nuevos diseños están basados en las celdas cilindricas con un pistón sellado que puede ser movido ya sea por impulsión mecánica directa o mediante impulsión hidráulica. Mediante la agitación de las celdas de pVT con mercurio, el mercurio podría también proporcionar buena agitación, de modo que un equilibrio rápido entre las fases era obtenido. El equilibrio es esencial para lograr mediciones confiables y reproducibles . Esta característica se pierde cuando el volumen es controlado con un pistón.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Co o se describe con más detalle más adelante, varias celdas pVT están equipadas con un agitador magnéticamente acoplado para el mezclado de los fluidos bajo prueba . El principio de un agitador impulsado por pulso magnético libre y el arrastre de velocidad/agitador y colocación/agitador en celdas de alta presión es entre otras cosas, prescrito en la Patente Noruega No. 312,921. Mientras que la Patente 312,921 es un método óptico para detectar cambios de viscosidad, la presente invención es adecuada para cualquier fluido donde los métodos ópticos no sean adecuadas . El acoplamiento magnético entre los solenoides y el agitador es relativamente débil, debido a la geometría y debido a que el campo magnético es suministrado a través del pistón metálico. Algunos fluidos de petróleo son muy viscosos, y el agitador puede por lo tanto no girar a la frecuencia deseada. Algunas celdas no son proporcionadas con una ventana, y no es por lo tanto posible observar el fluido (celdas ciegas) . En muchos casos podría no ser posible observar el agitador incluso si la celda tuviera una ventana, debido a que los fluidos son demasiado oscuros . Un dispositivo de monitoreo para indicar si el propulsor está agitando o no, es por lo tanto necesario para lograr seguridad de la operación confiable. Varias patentes, por ejemplo Patente de los Estados Unidos No. 6,834,990 describen un agitador impulsado por eje o columna con diversas configuraciones, especialmente del agitador/propulsor con el foco sobre la provisión de características especiales, por ejemplo la aireación con burbujas provenientes del aire suministrado a través de la columna y el esfuerzo cortante de alta eficiencia (baja energía) del fluido, etc. Los agitadores de impulsión por eje no son magnéticamente acoplados, sino directamente impulsados, con problemas de selladura relacionados. El acoplamiento magnético proporciona una posibilidad de un recipiente cerrado con estabilidad de presión de larga duración. Una patente, la Patente de los Estados Unidos No. 6,007,227, describe un sistema de control para una aplicación de mezclador. Un sistema de control involucra típicamente un sensor para la retroalimentación de la variable controlada. No obstante, en la presente invención, la aceleración del agitador, la velocidad o la posición angular no es una parte de un sistema de control . Un aparato alternativo de aquellos anteriormente descritos es necesario para realizar los estudios de pVT con un aseguramiento simple y confiable de la agitación, y por lo tanto el mezclado de los fluidos o el equilibrio de fases bajo prueba en las celdas sin un medio para la observación visual del fluido, o para fluidos con alto nivel de opacidad en las celdas con medios para la observación visual. La alternativa para monitorizar debe ser muy compacta sin partes móviles.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Por lo tanto, de acuerdo con la presente invención se proporciona un novedoso sistema de agitación magnética para proporcionar equilibrio antes de la medición de prueba en una celda de pVT de alta presión. De manera más precisa, la presente invención es definida por la redacción de la reivindicación independiente 1 anexa. Las modalidades favorables y preferibles de la invención aparecen de las reivindicaciones dependientes anexas a la reivindicación 1.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS En lo subsiguiente, se dará una descripción más detallada de las modalidades ilustrativas de la presente invención, y al mismo tiempo se hará referencia a las figuras anexas en las cuales: La Figura 1 muestra una sección transversal a través de un pistón de acuerdo con una modalidad preferible de la invención, y La Figura 2 es una vista en perspectiva desde la parte inferior del pistón que aparece en la Figura 1.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Una solución para asegurar una buena agitación es colocar un propulsor de agitación magnéticamente impulsado, sobre la parte superior del pistón. Un propulsor 10 con imanes permanentes insertados es colocado sobre un eje 11 en una cavidad 2 sobre el lado del fluido de prueba del cuerpo 1 del pistón. El agitador es energizado por un montaje de solenoides 3 colocado dentro del pistón 1 en pozos separados 4 en el cuerpo del pistón, pero separado de los fluidos. Uno de estos pozos 4 es indicado en la Figura 1, mientras que tres de tales pozos aparecen en la Figura 2. Los solenoides son colocados paralelos al eje del cilindro del pistón y con un extremo del núcleo que señala hacia los imanes en el propulsor 10, mientras que los lados opuestos son magnéticamente conectados para incrementar la fuerza del campo y reducir los campos de dispersión. El pistón 1 debe ser elaborado de un material no magnético, preferentemente una aleación (por ejemplo Hastelloy C, Inconel, 316 acero inoxidable, etc.). Los pulsos de energía en fase para los solenoides 3 son suministrados por los cables eléctricos 7 aislados de Teflón, delgados que son jalados a través de una varilla hueca 9. La varilla hueca 9 es montada sobre una cubierta 14 que cierra el fondo del pistón 1. Los cables 7 están conectados a un generador 8 de pulsos eléctricos sobre la parte externa de la celda. La varilla 9 es acoplada en el centro del pistón 1, llegando a través del cuerpo de la celda a través de un sello dinámico, pero es solamente mostrado como un adaptador muy corto en el dibujo esquemático de la Figura 1. Para ser asegurado de la operación del agitador, un solenoide 5 extra, pequeño con cables separados 12 es colocado sobre su propio pozo 6 en el pistón, pero aislado de los fluidos, de modo que el imán permanente en el propulsor 10 pasa cerca de la punta (en la referencia número 13) del solenoide 5 si está girando. Esto induce pulsos eléctricos tan fuertes que éstos pueden ser fácilmente separados de la inducción debido a los solenoides de pulsación 3. Un indicador hecho de pulso electrónico 8 informa al operador del estado del agitador. (Por simplicidad, se ha introducido el indicador de pulso y el generador de pulso en una unidad común 8 ) . En una modalidad práctica, el pistón de celda de pVT consiste de dos partes. Una parte es el cuerpo principal 1 con un hueco 2 para un impulsor 10 y el eje de fijación 11 sobre el lado del fluido bajo prueba, una sección externa con diámetro reducido para los sellos y guías del cilindro de pistón, y los pozos 4, 6 para los solenoides 3, 5 y los cables 7, 12 que se extienden desde el otro lado. La otra parte es una cubierta 14 con una varilla de pistón 9 acoplada. Entre y en la cubierta 14 y el cuerpo principal, existen sellos de modo que la parte interna del pistón es sellada del fluido hidráulico y del fluido bajo prueba. (En la Figura 2, la cubierta 14 ha sido retirada para mostrar los pozos 4, 6) . El propulsor de agitación 10, que puede girar libremente sobre el eje 11 en el hueco del pistón 2, tiene preferentemente un diseño simétrico y tiene dos o más imanes permanentes simétricamente colocados. La operación de agitación es realizada por la energización de dos o más solenoides de impulsión 3, secuencialmente, con lo cual se empujan y se jalan los imanes permanentes impulsores. Los solenoides de impulsión 3 están diseñados como un núcleo magnéticamente suave con cable cilindricamente enrollado. El número de enrollamientos y el espesor del cable y el material pueden variar con la fuerza magnética deseada y otras características. Los solenoides de impulsión 3 pueden ser acomodados axialmente dentro del pistón 1 o radialmente fuera del cilindro, asemejándose a un motor eléctrico ordinario o a un motor de movimiento gradual . En la mayoría de las modalidades, el propulsor es fijado axialmente sobre el eje y puede únicamente girar alrededor del eje de la columna. La columna puede ser diseñada como una unidad desprendible ya sea en una forma de un tornillo simple introducido desde la parte superior del pistón, formando la columna, o un disco con una columna extendida. La 'columna puede ser también una parte integral del pistón. La rotación del propulsor mezcla y agita los fluidos bajo prueba. El monitoreo de la agitación es realizado al tener un solenoide 5 con cables separados 12 en un pozo separado 6 dentro del pistón 1. Los cables 7, 12 pueden también ser conectados de una manera tal como para formar una referencia común para la impulsión y el monitoreo de los solenoides 3, . El monitoreo del solenoide 5 da pulsos provocados por la inducción al hacer pasar los imanes permanentes en el propulsor giratorio 10. La cavidad o pozo 6 para monitorizar el solenoide 5 es mostrada con el espacio 13 para un núcleo extendido, mientras que el pozo 4 para impulsar el solenoide 3 es mostrado sin el mismo. Mientras que las modalidades anteriormente preferidas de la invención han sido descritas y mostradas, se entiende que todas las alternativas y modificaciones, tales como aquellas sugeridas y otras, pueden ser realizadas a ésta y siguen el alcance de la invención. Se hace constar que con relación a esta fecha el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (8)

1. REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones : 1. En una celda de pVT para la prueba de fluidos a alta presión proporcionados por un pistón en la celda, un sistema de agitación para proporcionar rápidamente el equilibrio antes de la medición de la prueba, el sistema de agitación comprende: - un propulsor montado para la rotación sobre una columna o eje en un hueco sobre un lado del fluido del pistón, el propulsor contiene al menos un imán permanente y al menos dos solenoides de impulsión dentro del pistón, para influir al menos un imán permanente y con esto proporcionar el movimiento impulsor, caracterizada porque un solenoide de monitoreo está acomodado dentro del pistón cercano pero aislado del hueco del impulsor, con el fin de monitorizar la rotación del impulsor.
2. 2. El sistema de agitación de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque todos los solenoides son removiblemente acomodados en los pozos en un lado posterior del pistón opuesto al lado del fluido.
3. 3. El sistema de agitación de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque al menos uno del solenoide de monitoreo y los solenoides de impulsión son ajustados con el núcleo axialmente extendido hacia el hueco propulsor, el núcleo extendido se ajusta en una extensión del pozo que permite una distancia mínima corta entre el núcleo extendido y un imán permanente del impulsor, con lo cual se reducen los campos magnéticos de dispersión.
4. 4. El sistema de agitación de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el solenoide de monitoreo es conectado mediante cableado a un indicador de pulso externo.
5. 5. El sistema de agitación de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los solenoides de impulsión están conectados mediante cableado a un generador de pulsos externo.
6. 6. El sistema de agitación de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el hueco del impulsor cubre una parte sustancial del área del lado del fluido del pistón.
7. 7. El sistema de agitación de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el hueco del impulsor es de forma cilindrica, estando acomodado el eje concéntricamente en éste.
8. 8. El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque una varilla hueca fijada a una cubierta del pistón sujetada a un lado posterior del pistón opuesto al lado del fluido, la varilla se extiende fuera de la celda, para proporcionar un paso para el cableado hacia y desde el pistón.