MX2008015755A - Aparato y metodo de monitoreo de gas en pozos de sondeo. - Google Patents
Aparato y metodo de monitoreo de gas en pozos de sondeo.Info
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Abstract
Un aparato (8) de monitoreo de gas en pozos de sondeo (IGM) autónomo que comprende un detector para medir una variable de gas, y un controlador (54) configurado para de manera automática y periódica utilizar el detector para medir una variable de gas.
Description
APARATO Y MÉTODO DE MONITOREO DE GAS EN POZOS DE SONDEO Campo de la Invención La presente invención se refiere a un aparato y métodos de monitoreo de gas en pozos de sondeo (IGM). ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN El monitoreo de las concentraciones de gas y en particular del metano y dióxido de carbono, generados por los rellenos de tierra y sitios asociados se ha convertido en un requerimiento legislativo más común debido a los problemas potenciales que poseen estos gases, tal como el riesgo de explosión y la migración hacia las construcciones. En el presente, la mayoría de los análisis de gas de los rellenos de tierra se realiza ya sea a través del análisis por impronta o a través del uso de grandes y costosas estaciones de monitoreo de posición fija. Más recientemente se ha reconocido que la producción de gas y la migración responden a factores ambientales tal como la presión barométrica y el movimiento del agua subterránea, con el entendimiento acompañante de que el análisis por impronta comúnmente omitirá tales cambios. Es un objetivo de las modalidades preferidas de la presente invención dirigirse, superar o evitar una desventaja de la técnica anterior, ya sea que tal técnica anterior o desventaja se encuentra referida en la presente o de manera distinta .
SUMARIO DE LA INVENCIÓN De acuerdo con un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un aparato de monitoreo de gas en el pozo de sondeo (IGM) autónomo que comprende un detector para medir una variable de gas y un controlador configurado para utilizar de manera automática y periódica el detector para medir una variable de gas. Sin limitarse, la variable de gas, puede ser una de la presencia o ausencia de un gas particular, un nivel de concentración de gas, una presión de gas, una temperatura de gas, etc. Adecuadamente, el aparato IGM comprende además un tubo de ventilación directa y una válvula de desfogue para abrir de manera controlable el tubo de ventilación, cuyo tubo de ventilación, cuando se encuentra abierto, proporciona una trayectoria de flujo de gas hacia el exterior del aparato IGM. En uso, esto proporciona un mecanismo para que se ventilen los gases del pozo de sondeo hacia la atmósfera y para que el gas del pozo de sondeo se equilibre con los gases atmosféricos. De manera adecuada, el aparato IGM se configura para de manera automática y periódica abrir la válvula de desfogue. Adecuadamente, el aparato IGM se configura para ubicarse substancialmente dentro de una tubería de revestimiento de pozo de sondeo. El aparato IGM se configura
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adecuadamente, por lo cual la mayoría del volumen del aparato IGM se localiza dentro de una tubería de revestimiento de pozo de sondeo. El aparato IGM se configura adecuadamente, por lo cual más del 75% del volumen del aparato IGM se localiza dentro de una tubería de revestimiento de pozo de sondeo. El aparato IGM se configura adecuadamente, por lo cual más del 90% del volumen del aparato IGM se localiza dentro de una tubería de revestimiento de pozo de sondeo. Adecuadamente, el aparato IGM comprende una porción de cuerpo para ubicarse dentro de una tubería de revestimiento de pozo de sondeo, cuya porción de cuerpo no es mayor de 50 mm transversalmente . Adecuadamente, el aparto IGM comprende una batería. Adecuadamente, el aparato IGM comprende una trayectoria de flujo de gas desde una región de entrada de gas hacia un detector de variables de gas. Adecuadamente se configura un detector de presión de gas para medir la presión de gas en la trayectoria de flujo de gas. Adecuadamente, la trayectoria de flujo de gas es desde la región de entrada de gas hasta la región de entrada de gas. Es decir, el gas analizado se re-circula de regreso hacia el pozo de sondeo en uso. Adecuadamente, el aparato IGM comprende una válvula de entrada configurada para controlar el flujo de gas hacia la trayectoria de flujo de gas. Adecuadamente, el aparato IGM comprende una válvula de salida configurada para controlar la
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salida de flujo de gas de la trayectoria de flujo de gas. Adecuadamente, el aparato IGM comprende una bomba configurada para bombear gas desde una región de entrada de gas del aparato IGM hacia un detector de variables de gas. Adecuadamente, la bomba se configura para bombear un gas analizado fuera del detector de variables de gas. Adecuadamente, el aparato IGM comprende un detector de presión configurado para medir la presión atmosférica en uso . Adecuadamente, el aparato IGM comprende además un detector de agua configurado para detectar agua liquida en o dentro de la proximidad del aparato IGM y mediante lo cual el controlador se configura para realizar una respuesta de detección de agua si se detecta agua liquida. La respuesta de detección de agua puede ser apagar el aparato IGM, transmitir una señal de advertencia, iluminar una luz de emergencia u otro caso. Adecuadamente, el aparato IGM comprende además una memoria a bordo para almacenar datos generados por el aparato IGM. Adecuadamente, el aparato IGM comprende además un filtro antes de la entrada a la trayectoria de flujo de gas para filtrar uno o más de los particulados y humedad. Adecuadamente, el aparato IGM comprende además una tapa de pozo de sondeo para asegurar el aparato IGM a una
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tubería de revestimiento de pozo de sondeo. Adecuadamente, se proporciona un sello hermético al gas entre la tapa de pozo de sondeo y la tubería de revestimiento del pozo de sondeo. Se apreciará que un sello "hermético al gas" puede no evitar completamente la fuga de todos los gases, pero las reduce hasta un grado en el que no se afectan materialmente las mediciones. Adecuadamente, el aparato IGM comprende una trayectoria de flujo de gas desde la región de entrada de gas hasta un detector de variables de gas, una válvula de entrada para controlar la entrada de gas hacia la trayectoria de flujo de gas, una válvula de salida para controlar la salida de gas desde el extremo de la trayectoria de flujo de gas distante a la entrada de gas y una bomba para bombear gas del pozo de sondeo hacia el detector de variables de gas. Adecuadamente, el aparato IGM se configura para tomar una lectura de presión atmosférica y una lectura de presión de pozos de sondeo al mismo tiempo. Se apreciara que una lectura "al mismo tiempo" puede no ser exactamente simultánea, pero se encontrará dentro de una ventana de tiempo lo suficientemente cercana para permitir que las presiones se consideren estar al mismo tiempo para propósitos de análisis. Adecuadamente, el aparato IGM comprende medios para comunicar datos de manera externa al aparato.
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Adecuadamente, el aparato IGM es portátil. Por "portátil" se entiende que puede portarse en la mano de un usuario . Adecuadamente, el aparato IGM comprende un detector de nivel de agua. Adecuadamente, el detector de nivel de agua comprende un transductor de presión cableado. Adecuadamente, el detector de nivel de agua se conecta con la parte inferior del aparato IGM para suspenderse en el pozo de sondeo en uso. De acuerdo con la presente invención en un segundo aspecto, se proporciona un método de monitoreo de gas en pozo de sondeo (IGM) autónomo que comprende un controlador configurado para medir de manera automática y periódica una variable de gas . BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Se describirá ahora la presente invención, a manera de ejemplo únicamente, con referencia a los siguientes dibujos; en los cuales: La Figura 1 es una ilustración esquemática de un sitio de pozo de sondeo con un monitor de gas en el pozo de sondeo de acuerdo con la presente invención. La Figura 2 es una elevación esquemática en sección transversal de un aparato de monitoreo de gas en el pozo de sondeo de acuerdo con la presente invención. DESCRIPCIÓN DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS Refiriéndose a la Figura 1 de los dibujos
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acompañantes se muestra un pozo de sondeo 2 en tierra que consiste de un sitio de relleno de tierra. El pozo de sondeo 2 se soporta por una tubería de revestimiento 4 en la cual se localizan una pluralidad de orificios laterales 6 para permitir el muestreo. Refiriéndose ahora a la Figura 2 de los dibujos acompañantes, se muestra un aparato 8 de monitoreo de gas en el pozo de sondeo (IGM) que incluye una tapa 10. La tapa 10 comprende un orificio interior 12 para recibir el aparato IGM 8. La tapa 10 incluye una cuerda exterior 14 para embragar con una cuerda interior correspondiente (no mostrada) sobre la tubería de revestimiento 4. Alternativamente, la tapa puede hacerse como parte del alojamiento. Se proporciona un sello 16 para ajustar el aparato IGM 8 en un pozo de sondeo cuando una cuerda adecuada no se encuentra disponible para utilizar la tapa 10. El aparato IGM 8 consiste de una porción de cuerpo 17 que es una unidad autónoma que cumple la clasificación ambiental IP-68, i.e., esencialmente a prueba de agua. El aparato IGM 8 comprende una parte superior 30, un tubo externo 32 y un obturador de extremo poroso al gas 34. El diámetro externo del tubo 32 en esta modalidad es de aproximadamente 40 mm permitiéndole insertarse en la tubería de revestimiento de pozo de sondeo típico. En esta modalidad de la invención, la longitud del tubo 32 es de 600 mm, pero
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puede ser menor. El aparato IGM 8 comprende además una entrada de gas 36 controlada por una válvula de entrada 38, cuya entrada de gas conduce a un filtro 40 de agua y de particulado para retirar cualquier exceso de humedad y/o partículas de los gases ingresados. Un filtro adecuado es un filtro en línea de partículas y de humedad tal como el disponible por Geotechnical Instruments of Sovereign House, Queensway, Leamington Spa, Reino Unido. La trayectoria de flujo de fluido corre desde el filtro 40 hasta una bomba de gas de 42, hacia una serie de cámaras de análisis de variable de gas 44, 46, 48, 50 y después hacia una válvula de salida 52. Cada Cámara de análisis tiene un analizador correspondiente (no mostrado) para medir una variable de gas. Puede medirse cualquier variable adecuada, utilizándose típicamente los analizadores para monitorear hidrocarburos (especialmente metano) , dióxido de carbono, oxígeno y concentraciones de sulfuro de hidrógeno. El aparato IGM 8 comprende además un controlador combinado y una memoria 54 para controlar la operación del aparato 8 y una celda de energía (batería) 56 que hace la operación del aparato 8 autónoma, i.e., no dependiente de la comunicación de datos o energía desde una fuente externa. Se conecta un detector de presión de gas 58 a la trayectoria de flujo de gas para medir la presión de gas en
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la misma. Se proporciona un detector de presión de gas 60 adicional para medir la presión atmosférica a través del orificio 62 en la parte superior 30. Los datos de la presión de gas de ambos detectores 58 y 60 se proporcionan al controlador 54. Se proporciona un tubo de ventilación 64 que corre a través del aparato 8 desde el obturador de extremo 34 hasta una salida 66 a través de la parte superior 30 hacia la atmósfera. Se proporciona una válvula 68 del tubo de ventilación para que el tubo de ventilación 64 controle si se encuentra abierto hacia la atmósfera. También se muestra un detector de agua 70, el cual detecta la presencia o proximidad de agua liquida en el aparato y en tal detección transmite una señal al controlador 54. Se utiliza un detector de conductancia para determinar la presencia de agua liquida. Además, puede conectarse un detector de nivel de agua (no mostrado) en la parte inferior del aparato IGM y en uso suspenderse por debajo del mismo en el pozo de sondeo. Puede utilizarse un transductor de presión cableado. La parte superior 30 incluye un conector 72 que permite la comunicación de datos con un dispositivo remoto y la activación de la unidad. Adicionalmente, puede unirse un detector de presión al mismo para monitorear el nivel de agua del pozo de sondeo.
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El aparato IGM 8 se instala en un pozo de sondeo 2, dentro de la tubería de revestimiento del pozo de sondeo, proporcionando la tapa 10 un sello hermético al gas. A través del tiempo, los gases se acumularán en el pozo de sondeo 2. El aparato IGM 8 se configura, al programar específicamente el controlador 54, para analizar de manera automática y periódica una muestra de gas del pozo de sondeo. Ahora se describirá el proceso mediante el cual esto se lleva a cabo. La válvula de entrada 38 y la válvula de salida 52 ambas se abren y la bomba 42 se activa para bombear gas desde el pozo de sondeo a través de la trayectoria de flujo de gas para asegurar que los detectores de variables de gas tengan una muestra de gas actualizada del pozo de sondeo. El obturador de extremo 34 y el área externa circundante son la región de entrada de gas, i.e., el área desde la cual, en uso, entra el gas al aparato. La humedad y las partículas se retiran mediante un filtro 40. Se hace una medición de presión de gas mediante un detector de presión de gas 58 y se hace una medición de referencia de la presión atmosférica mediante un detector de presión 60. Estos datos se almacenan en el controlador/memoria 54. Se cierran entonces las válvulas de entrada y salida 38 y 52.
Las mediciones de variables de gas se llevan a cabo mediante los detectores de gas. Puede monitorearse cualquier variable apropiada incluyendo una o más de la presencia o ausencia de un gas particular, un nivel de concentración de gas, una presión de gas, el contenido de humedad en un gas, etc. Los datos de las mediciones de variables de gas se almacenan en el controlador/memoria 54. Se reestablece un temporizador en el controlador 54 de manera que pueda realizarse una medición periódica subsecuente . Los datos almacenados en el controlador/memoria 54 pueden descargarse a través ^de una conexión cableada directa a través del conector 72 o mediante una transmisión inalámbrica. Esta conexión también puede utilizarse para programar el controlador 54 para operar el aparato 8 según se desee. Por ejemplo, pueden establecerse variables tales como la frecuencia de muestreo, si el muestreo es regular o irregular, si debe haber una ventilación periódica a la atmósfera, etc. Sobre bases en funcionamiento, si el detector de agua 70 detecta la presencia de agua en el aparato, se envía una señal de detección de agua al controlador 54 el cual puede tomar una etapa apropiada, tal como desactivar el aparato 8, transmitir una señal de alerta, iluminar una luz de advertencia etc. Esto puede tanto proteger el aparato 8
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de daños como evitar que se realicen lecturas contaminadas. A medida que se acumulan a través del tiempo los gases en el pozo de sondeo, puede ser útil abrir el pozo de sondeo a la atmósfera para reducir la presión en el mismo, pero también proporcionar la oportunidad para, en efecto, reiniciar la operación de muestreo al permitir que el pozo de sondeo se equilibre con la atmósfera. De esta manera, la linea base para cualquier monitoreo puede reestablecerse y puede realizarse a través del tiempo un análisis de la variación de las variables de gas. El aparato 8 puede configurarse para ventilar el pozo de sondeo a la atmósfera periódicamente o bajo instrucción. De esta manera, se proporciona un aparato (IG ) autónomo, portátil que puede desplegarse adecuadamente en un pozo de sondeo para tomar lecturas de datos periódicas de variables de gas en el pozo de sondeo. Se dirige la atención a todos los papeles y documentos que se presentan concurrentemente o previos a esta especificación, en relación con esta solicitud y que se exponen a la inspección pública con esta especificación y los contenidos de todos tales papeles y documentos se incorporan en la presente mediante la referencia. Todas las características descritas en esta especificación (incluyendo cualquiera de las reivindicaciones, resumen y dibujos acompañantes) y/o todas
las etapas de cualquier método o proceso así descrito, pueden combinarse en cualquier combinación, excepto combinaciones en donde al menos algunas de tales características y/o etapas sean mutuamente exclusivas. Cada característica descrita en esta especificación (incluyendo cualquiera de las reivindicaciones, resumen y dibujos acompañantes) pueden reemplazarse por características alternativas que sirven al mismo, equivalente o similar propósito, a menos que expresamente se establezca de otra manera. Así, a menos que expresamente se establezca de otra manera, cada característica descrita es únicamente un ejemplo de series genéricas de características equivalentes o similares . La invención no se restringe a los detalles de la(s) modalidad (es ) anterior (es) . La invención se extiende a cualquier novedad o cualquier combinación novedosa de las características descritas en esta especificación (incluyendo cualquiera de las reivindicaciones, resumen y dibujos acompañantes) o a cualquier novedad o combinación de novedades de las etapas de cualquier método o proceso así descrito .
Claims (15)
- REIVINDICACIONES 1. Un aparato de monitoreo de gas en pozos de sondeo (IGM) autónomo que comprende un detector para medir una variable de gas y un controlador configurado para de manera automática y periódica utilizar el detector para medir una variable de gas.
- 2. El aparato IGM como se reivindica en la reivindicación 1, en donde el aparato IGM comprende además un tubo de ventilación directa y una válvula de desfogue para abrir de manera controlable el tubo de ventilación, cuyo tubo de ventilación, cuando se encuentra abierto, proporciona una trayectoria de flujo de gas hacia el exterior del aparato IGM.
- 3. El aparato IGM como se reivindica en la reivindicación 2, en donde el aparato IGM se configura para de manera automática y periódica abrir la válvula de desfogue .
- 4. El aparato IGM como se reivindica en cualquier reivindicación precedente, en donde el aparato IGM se configura para localizarse substancialmente dentro de una tubería de revestimiento de pozo de sondeo.
- 5. El aparato IGM como se reivindica en la reivindicación 4, en donde el aparato IGM se encuentra configurado de tal manera que la mayoría del volumen del aparato IGM se encuentra localizado dentro de una tubería de revestimiento de pozo de sondeo.
- 6. El aparato IGM como se reivindica en cualquier reivindicación precedente, en donde el aparato IGM comprende una porción de cuerpo para ubicarse dentro de una tubería de revestimiento de pozo de sondeo, cuya porción de cuerpo no es mayor de 50 mm transversalmente .
- 7. El aparato IGM como se reivindica en cualquier reivindicación precedente, en donde un detector de presión de gas se configura para medir la presión de gas en una trayectoria de flujo de gas.
- 8. El aparato IGM como se reivindica en cualquier reivindicación precedente, en donde el aparato IGM comprende un detector de presión configurado para medir la presión atmosférica en uso.
- 9. El aparato IGM como se reivindica en cualquier reivindicación precedente, en donde el aparato IGM comprende además un detector de agua configurado para detectar agua líquida en el aparato IGM o su proximidad, y mediante lo cual el controlador se configura para efectuar una respuesta de detección de agua si se detecta agua líquida.
- 10. El aparato IGM como se reivindica en cualquier reivindicación precedente, en donde el aparato IGM comprende además una tapa de pozo de sondeo para asegurar el aparato IGM a una tubería de revestimiento de pozo de sondeo.
- 11. El aparato IGM como se reivindica en cualquier reivindicación precedente, en donde el aparato IGM comprende una trayectoria de flujo de gas desde una región de entrada de gas hasta un detector de variables de gas, una válvula de entrada para controlar la entrada de gas en la trayectoria de flujo de gas, una válvula de salida para controlar la salida de gas desde el extremo de la trayectoria de flujo de gas distante de la entrada de gas y una bomba para bombear gas del pozo de sondeo hacia el detector de variables de gas.
- 12. El aparato IGM como se reivindica en cualquier reivindicación precedente, en donde el aparato IGM se configura para tomar una lectura de presión atmosférica y una lectura de presión de pozo de sondeo al mismo tiempo.
- 13. El aparato IGM como se reivindica en cualquier reivindicación precedente, en donde el aparato IGM comprende un detector de nivel de agua.
- 14. El aparato IGM como se reivindica en la reivindicación 13, en donde el detector de nivel de agua se conecta a la parte inferior del aparato IGM para en uso suspenderse en el pozo de sondeo.
- 15. Un método de monitoreo de gas en pozos de sondeo (IGM) autónomo que comprende un controlador configurado para de manera automática y periódica medir una variable de gas.
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