MX2014008716A - Viscosímetros de hilo vibrante. - Google Patents

Abstract

En la presente se describen viscómetros de cable de vibración. Un viscómetro ilustrativo incluye un alojamiento que define una cámara y un sujetador de cable dispuesto en la cámara. El sujetador de cable tiene un cuerpo eléctricamente aislante, elongado, y un canal que se extiende a lo largo de una longitud del cuerpo. Un cable está dispuesto por lo menos parcialmente en el canal y acoplado al sujetador del cable en extremos opuestos del sujetador del cable para tensar el cable y aislar eléctricamente el cable desde el alojamiento.

Description

VISCOSIMETROS DE HILO VIBRANTE CAMPO DE LA DESCRIPCIÓN La presente descripción se refiere, en general, a viscosímetros y más particularmente a viscosímetros de hilo (cable) vibrante.

ANTECEDENTES DE LA DESCRIPCIÓN Se perforan pozos en las instalaciones de pozos para ubicar y producir hidrocarburos de formaciones subterráneas. Se suele recolectar fluido de formación de las formaciones para evaluar la viabilidad económica de las instalaciones de pozos. Se puede calcular la viscosidad de un fluido de muestra basándose en una fuerza electromotriz (emf) de un cable que vibra en el fluido de muestra. En general, los viscosímetros de hilo vibrante contienen un fluido de muestra que tiene un volumen de al menos 1000 microlitros.

COMPENDIO Se proporciona el presente compendio con el fin de presentar una selección de conceptos que se describen adicionalmente más adelante en la descripción detallada. El presente compendio no pretende identificar características esenciales o claves del objeto reivindicado, ni se pretende que sea utilizado como ayuda para limitar el alcance del objeto reivindicado.

Un viscosímetro ejemplar descrito en el presente incluye una cubierta que define una cámara y un soporte de cable dispuesto en la cámara. El soporte de cable tiene un cuerpo de aislamiento eléctrico alargado y un canal que se extiende a lo largo de una longitud del cuerpo. Un cable está al menos parcialmente dispuesto en el canal y acoplado al soporte de cable en los extremos opuestos del soporte de cable para tensar el cable y aislar eléctricamente el cable de la cubierta.

Otro viscosímetro ejemplar divulgado en el presente incluye un cable para vibrar en una muestra de fluido dentro del viscosímetro y un soporte de cable para tensar el cable y aislar eléctricamente el cable de las partes conductoras de electricidad del viscosímetro. El viscosímetro define un espacio alrededor del cable para contener la muestra de fluido. La muestra de fluido tiene un volumen de entre aproximadamente 2 microlitros y 100 microlitros.

Otro viscosímetro ejemplar divulgado en el presente incluye un medio para vibrar en una muestra de fluido dentro del viscosímetro y un medio para contener el medio para vibrar para tensar el medio para vibrar y aislar eléctricamente el medio para vibrar de las partes conductoras del viscosímetro . El viscosímetro define un espacio alrededor del medio para vibrar para contener la muestra de fluido y la muestra de fluido tiene un volumen de entre aproximadamente 2 microlitros y 100 microlitros.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La figura 1 es un sistema de instalación de pozo de acuerdo con uno o más aspectos de la presente descripción.

La figura 2A es un sistema de perforación de acuerdo con uno o más aspectos de la presente descripción.

La figura 2B es un sistema de perforación de acuerdo con uno o más aspectos de la presente descripción.

La figura 3 ilustra un aparato de acuerdo con uno o más aspectos de la presente descripción.

La figura 4 ilustra un aparato de acuerdo con uno o más aspectos de la presente descripción.

La figura 5 ilustra un aparato de acuerdo con uno o más aspectos de la presente descripción.

La figura 6 ilustra un aparato de acuerdo con uno o más aspectos de la presente descripción.

Las figuras 7A y 7B ilustran un aparato de acuerdo con uno o más aspectos de la presente descripción.

La figura 8 ilustra un aparato de acuerdo con uno o más aspectos de la presente descripción.

La figura 9 es una gráfica que ilustra uno o más aspectos de la presente descripción.

DESCRIPCIÓN DETALLADA En el presente, se describen diferentes aspectos y/o características de viscosímetros de hilo vibrante ejemplares. Muchos de estos diferentes aspectos y/o características se pueden combinar para llevar a la práctica las respectivas ventajas de estos aspectos y/o características. Diferentes aplicaciones e implementaciones de los viscosímetros ejemplares divulgados en el presente se pueden beneficiar de alguna combinación de las características descritas a continuación en comparación con otras combinaciones.

Se suelen perforar pozos para ubicar y producir hidrocarburos en formaciones subterráneas y se recolectan fluidos de la formación para evaluar la viabilidad económica de los yacimientos de hidrocarburos ubicados en las formaciones. En algunos casos, se proporciona una herramienta de perforación con dispositivos para extraer y evaluar los fluidos de la formación de las formaciones que rodean al pozo. En otros casos, se retira la herramienta de perforación y se instala una herramienta de cable en el pozo para evaluar y/o muestrear los fluidos de la formación.

Los fluidos de la formación se suelen extraer en una mezcla de agua, gases, petróleo y partículas. Generalmente, la viscosidad del fluido de la formación es un parámetro útil para determinar los métodos de perforación y producción adecuados, que afectan la viabilidad económica de los yacimientos de fluidos. Se puede utilizar un viscosímetro de hilo vibrante para determinar la viscosidad de un fluido. El viscosímetro de hilo vibrante incluye un cable conductor que se tensiona y se sumerge en un fluido de muestra. El cable también se somete a un campo magnético. Cuando una corriente eléctrica atraviesa el cable, el campo magnético hace que el cable vibre y se puede calcular la viscosidad del fluido de la formación (p. ej . , basándose en un voltaje generado a partir de un flujo magnético cambiante a través de una vía conductora que incluye el cable (o sea, una emf del cable vibrante) ) .

El volumen muerto en un viscosímetro de hilo vibrante es un volumen que recoge fluido, pero que no se encuentra en una vía de flujo de fluido del fluido. Cuando un fluido de muestra nuevo ingresa en el viscosímetro de hilo, el fluido ubicado en el volumen muerto puede no evacuar el viscosímetro y, por lo tanto, puede mezclarse y contaminar el fluido de muestra nuevo. Por lo tanto, se purga completamente el viscosímetro antes de cada medición de la viscosidad, de modo que se llene el volumen muerto del viscosímetro al menos parcialmente con fluido de muestra nuevo.

En algunos casos, se pueden extraer algunos microlitros de fluido de formación de una formación subterránea. Al mismo tiempo, generalmente, es recomendable obtener una medición de la viscosidad del petróleo en la mezcla de fluido de muestra. Para separar el petróleo de la mezcla, se puede hacer pasar la mezcla a través de una membrana hidrófoba (p. ej . , membrana de politetrafluoroetileno (PTFE) ) . La permeabilidad de la membrana suele ser muy baja y la velocidad de flujo del petróleo a través de la membrana puede ser aproximadamente una gota (o sea, aproximadamente 10 microlitros) por segundo. Sin embargo, los viscosímetros de hilo, como los descritos en las patentes estadounidenses 7.194.902, titulada "Apparatus and Method for Formation Evaluation" de Hsu y col. y 7.222.671, titulada "Apparatus and Method for Formation Evaluation" de Trusler y col. generalmente tienen volúmenes internos de al menos 1.000 microlitros. Como consecuencia, un intervalo de tiempo entre las mediciones de viscosidad puede ser de al menos diez a quince minutos.

Los viscosímetros ejemplares divulgados en el presente pueden ser microfluídicos y se pueden utilizar para medir una viscosidad de un fluido a altas temperaturas y presiones (p. ej . , 175 °C y 25.000 psi) . Un viscosímetro ejemplar divulgado en el presente define un espacio para contener una muestra de fluido que tiene un volumen de entre aproximadamente 2 microlitros y 100 microlitros. El viscosímetro ejemplar puede incluir una cubierta que define una cámara y un soporte de cable dispuesto en la cámara. El soporte de cable puede tener un cuerpo de aislamiento eléctrico alargado y un canal que se extiende a lo largo de una longitud del cuerpo. El canal puede tener un tamaño para contener un volumen de entre aproximadamente 1 microlitro y 50 microlitros de un fluido de muestra. Un cable puede estar al menos parcialmente dispuesto en el canal y acoplado al soporte de cable en los extremos opuestos del soporte de cable para tensar el cable y aislar electrónicamente el cable de la cubierta. El soporte de cable puede incluir una ranura en cada extremo del soporte de cable para centrar sustancialmente el cable con relación a un ancho del canal. La cubierta del viscosímetro ejemplar también puede incluir conexiones eléctricas que atraviesan la cubierta para conectarse eléctricamente a los extremos del cable. Las conexiones eléctricas pueden incluir clavijas de metal e aislantes para aislar las clavijas de la cubierta. Además, un volumen muerto del viscosímetro ejemplar puede ser de entre aproximadamente 1 microlitro y 50 microlitros.

Se muestran determinados ejemplos en las figuras identificadas anteriormente y que se describen en detalle más adelante. Para describir estos ejemplos, se usan números de referencia similares o idénticos para identificar elementos comunes o similares. Las figuras pueden no ser a escala y determinados rasgos y determinadas vistas de las figuras pueden ser mostradas de forma exagerada a escala o en esquemas a efectos de claridad y/o concisión. En consecuencia, aunque a continuación se describen aparatos ejemplares, los entendidos en la técnica apreciarán que los ejemplos no son la única manera de implementar dichos aparatos .

Aunque en el presente se describen viscosímetros ejemplares con referencia a herramientas de fondo de pozo y herramientas de cable ejemplares como el probador modular de la dinámica de la formación MDT de Schlumberger Ltd. , los viscosímetros ejemplares descritos en el presente se pueden utilizar para realizar mediciones de viscosidad en otras ubicaciones. Por ejemplo, se pueden utilizar los viscosímetros ejemplares para medir una viscosidad de un fluido en una instalación de pozo, en un laboratorio transportable y/o en un laboratorio de ubicación fija.

La figura 1 ilustra un sistema de instalación de pozo en el cual se puede utilizar el viscosímetro ejemplar descrito en el presente. La instalación de pozo puede ser terrestre o costa afuera. En este sistema ejemplar, se forma un pozo de sondeo 11 en formaciones subterráneas mediante perforación giratoria de una manera conocida.

Se suspende una sarta de perforación 12 dentro del pozo de sondeo 11 y tiene un ensamblaje de fondo del pozo 100 que incluye una broca de perforación 105 en el extremo inferior. El sistema superficial incluye un ensamblaje de plataforma y torre de perforación 10 sobre el pozo de sondeo 11, donde el ensamblaje 10 incluye una mesa giratoria 16, un vástago 17, un gancho 18 y un eslabón giratorio 19. La sarta de perforación 12 es girada por la mesa giratoria 16, energizada por medios que no se muestran, que entra en contacto con el vástago 17 en el extremo superior de la sarta de perforación. La sarta de perforación 12 está suspendida de un gancho 18, unido a un bloque móvil (tampoco se muestra) , a través del vástago 17 y el eslabón giratorio 19 que permite la rotación de la sarta de perforación con relación al gancho. Como se sabe, también se podría utilizar un sistema de accionamiento superior .

En el ejemplo de la presente modalidad, el sistema superficial además incluye fluido o lodo de perforación 26 almacenado en un foso 27 formado en la instalación de pozo. Una bomba 29 lleva el fluido de perforación 26 al interior de la sarta de perforación 12 a través de un puerto en el eslabón 19, lo que hace que el fluido de perforación fluya en sentido descendiente a través de la sarta de perforación 12 tal como indica la flecha direccional 8. El fluido de perforación sale de la sarta de perforación 12 a través de puertos en la broca de perforación 105 y luego circulan en sentido ascendente a través de la región anular entre la parte externa de la sarta de perforación y la pared del pozo de sondeo, como indican las flechas direccionales 9. De esta manera conocida, el fluido de perforación lubrica la broca de perforación 105 y lleva los recortes de la formación a la superficie mientras vuelve a la broca 27 para la recirculación.

El ensamblaje de fondo de pozo 100 de la modalidad ilustrada incluye un módulo de registro durante la perforación (LWD) 120, un módulo de medición durante la perforación (MWD) 130, un sistema rotoorientable y un motor y una broca de perforación 105.

El módulo de LWD 120 se coloca en un tipo especial de collar de perforación, como se conoce en la técnica, y puede contener uno o varios tipos de herramientas de registro conocidas. También se entenderá que se puede emplear más de un módulo de LWD y/o MWD, p. ej . , como se representa en 120A. (Las referencias en todo el documento a un módulo en la posición de 120 también pueden significar un módulo en la posición de 12 OA) . El módulo de LWD incluye capacidades de medición, procesamiento y almacenamiento de información, así como de comunicación con el equipo superficial. En la presente modalidad, el módulo de LWD incluye un dispositivo de muestreo de fluidos.

El módulo de MWD 130 también se coloca en un tipo especial de collar de perforación, como se conoce en la técnica, y puede contener uno o más dispositivos para medir características de la sarta de perforación y de la broca de perforación. La herramienta de MWD incluye además un aparato (no se muestra) para generar energía eléctrica para el sistema de fondo de pozo. Este puede incluir un generador de turbina de lodo impulsado por el flujo del fluido de perforación, pero se debe entender que se pueden emplear otros sistemas de energía y/o batería. En la presente modalidad, el módulo de MWD incluye uno o más de los siguientes tipos de dispositivos de medición: un dispositivo de medición de peso en la broca, un dispositivo de medición de torsión, un dispositivo de medición de vibración, un dispositivo de medición de choque, un dispositivo de medición de pegue y despegue, un dispositivo de medición de la dirección y un dispositivo de medición de la inclinación.

La figura 2A es un diagrama simplificado de un dispositivo de registro de muestreo durante la perforación de un tipo descrito en la patente estadounidense 7.114.562, que se incorpora al presente por referencia, utilizado como la herramienta de LWD 120 o como parte de un conjunto de herramientas de LWD 120A. La herramienta de LWD 120 está provista con una sonda 200 para establecer una comunicación fluida con la formación y para succionar el fluido 202 hacia la herramienta, como lo indican las flechas. La sonda puede estar ubicada en una cuchilla del estabilizador 204 de la herramienta de LWD y extenderse desde allí para engranar la pared del pozo de sondeo. La cuchilla del estabilizador 204 comprende una o más cuchillas que están en contacto con la pared del pozo de sondeo. Se puede medir el fluido extraído en la herramienta de fondo de pozo utilizando la sonda 200 para determinar, por ejemplo, los parámetros de la prueba preliminar y/o de presión. Adicionalmente , la herramienta de LWD 120 puede estar provista con dispositivos, como cámaras de muestreo, para recolectar muestras de fluido para recuperar en la superficie. También se pueden proporcionar pistones de respaldo 206 para ayudar a aplicar fuerza para empujar la herramienta de perforación y/o la sonda contra la pared del pozo de sondeo.

La figura 2B es una vista transversal parcial de otro dispositivo de registro de muestreo durante la perforación simplificado utilizado como la herramienta de LWD 120 o parte de un conjunto de herramientas de LWD 12 OA provisto con una sonda 208. La sonda 208 incluye una entrada 210 y una línea de flujo principal 212 para recibir el fluido 202, que puede ser una mezcla de agua, gases y petróleo. Un bloque se separación 214 se encuentra ubicado cerca de la entrada 210 a lo largo de la línea de flujo 212. El bloque de separación 214 incluye un filtro (p. ej . , una membrana de plástico fluorado porosa como una membrana de PTFE) (no se muestra) para separar el petróleo y/o las partículas de la mezcla. El fluido 202 es succionado hacia la entrada 210 y atraviesa la membrana del bloque de separación 214. El petróleo separado de la mezcla se succiona hacia una línea capilar flexible 216 a una velocidad de flujo, por ejemplo, de aproximadamente 1 gota (o sea, aproximadamente 10 microlitros) por segundo.

Se pueden colocar múltiples sensores 218, 220, 222, 224 y 226 a lo largo de la línea de flujo capilar 216 para evaluar y analizar las propiedades del petróleo. Uno de los múltiples sensores 218, 220, 222, 224 y 226 puede ser un viscosímetro ejemplar descrito en el presente.

La figura 3 ilustra un viscosímetro ejemplar 300 descrito en el presente. El viscosímetro ejemplar 300 incluye una cubierta 302 que define una cámara 600 (figura 6) para contener una muestra de fluido que tiene un volumen de entre aproximadamente 2 microlitros y 100 microlitros. La cubierta 302 puede incluir una primera parte 304 y una segunda parte 306 y se puede fabricar con aberturas o cortes 308 para disminuir un peso del viscosímetro ejemplar 300. El fluido de muestra ingresa al viscosímetro ejemplar 300 a través de una entrada 310 de la primera parte 304 y sale a través de una salida 312 de la segunda parte 306. Se ajustan las placas 314 a los lados opuestos de la cubierta 302 para fijar los imanes 602 (figura 6) contra la cubierta 302. Como se explica más detalladamente a continuación, las conexiones eléctricas 316 atraviesan la cubierta 302 para conectar eléctricamente los extremos de un cable 402 (figura 4) dispuesto en la cámara definida por la cubierta 302.

La figura 4 ilustra el viscosímetro ejemplar 300 con la segunda parte 306 de la cubierta 302 retirada. Como se muestra en la figura 4, el viscosímetro ejemplar 300 incluye un soporte de cable 400 para tensar el cable 402 y aislar eléctricamente el cable 402 de las partes conductoras de electricidad del viscosímetro (p. ej . , la cubierta 302). El soporte de cable 400 tiene un cuerpo de aislamiento eléctrico alargado 404, que puede estar hecho, al menos parcialmente, de un material cerámico, no conductor, como nitruro de silicio. En algunos ejemplos, al menos una parte del cuerpo 404 es vidrio. En el ejemplo ilustrado, un ancho del cuerpo 404 del soporte de cable 400 es de aproximadamente 3 milímetros. La dimensión mencionada anteriormente es meramente un ejemplo y, por lo tanto, se pueden utilizar otras dimensiones sin apartarse del alcance de la presente descripción.

El soporte de cable 400 también incluye un canal 406 que se extiende a lo largo de una longitud del cuerpo 404 del soporte de cable 400. El canal 406 es abierto hacia la segunda parte 306 (no se muestra) de la cubierta 302. En el ejemplo ilustrado, el canal 406 es de 20 milímetros de largo, 0,5 milímetros de ancho y 0,5 milímetros de profundidad. Por lo tanto, el canal 406 puede contener un fluido de muestra que tiene un volumen de aproximadamente 1 microlitro, que puede ser sustancialmente igual o mayor que el volumen muerto del viscosímetro ejemplar 300. Las dimensiones mencionadas anteriormente son meramente ejemplares y, por lo tanto, se pueden utilizar otras dimensiones sin apartarse del alcance de la presente descripción. En algunos ejemplos, el canal 406 contiene un fluido de muestra que tiene un volumen de aproximadamente 1 microlitro. En el viscosímetro 300 ejemplar que se muestra en la figura 4, el canal 406 está confinado dentro del cuerpo 404 del soporte de cable 400. Sin embargo, como se describe en mayor detalle a continuación, otros soportes de cable ejemplares descritos en el presente pueden tener un canal 406 que se extiende a lo largo de la totalidad de la longitud del cuerpo 404. El soporte de cable 400 está acoplado a la primera parte 304 de la cubierta 302 con tornillos 408 en cada extremo 410 del soporte de cable 400. El soporte de cable 400 se puede acoplar a la primera parte 304 de la cubierta con clavos, chinches, goma, adhesivo y/o cualquier otro sujetador adecuado.

El cable 402 está al menos parcialmente dispuesto en el canal 406 y acoplado al soporte de cable 400 en los extremos opuestos 410 del soporte de cable 400 para tensar el cable 402 y aislar eléctricamente el cable 402 de la cubierta 302. El cable 402 está acoplado al soporte de cable 400 de modo que el cable 402 resuena cuando una corriente eléctrica atraviesa el cable 402. El cable 402 puede estar hecho de tungsteno, platino, aleación de Hastelloy™, aleación de Inconel™ y/o cualquier otro material conductor adecuado. En algunos ejemplos, el cable 402 tiene un coeficiente de expansión térmica sustancialmente igual al coeficiente de expansión térmica del soporte de cable 400. El cable 402 puede tener un diámetro de aproximadamente 75 \im. La dimensión mencionada anteriormente es meramente un ejemplo y, por lo tanto, se pueden utilizar otras dimensiones sin apartarse del alcance de la presente descripción. En el viscosímetro ejemplar 300 que se muestra en la figura 4, el cable 402 se extiende a través del canal 406 y a través de los extremos 410 del soporte de cable 400 mediante las aberturas (no se muestran) en cada extremo 410 del soporte de cable 400. El cable 402 está sustancialmente centrado con respecto a un ancho del canal 406. El cable 402 en el viscosímetro ejemplar 300 que se muestra en la figura 4, se suelda al vacío al soporte de cable 400 en las cavidades 412 que se extienden hacia las aberturas en cada extremo 410 del soporte de cable 400. En algunos ejemplos, el cable 402 está acoplado al soporte de cable 400 mediante sellado de vidrio, soldadura de hilo, soldadura, ajuste a presión y/o cualquier otro acoplamiento adecuado. Como se describe en mayor detalle a continuación, en algunos soportes de cable ejemplares, el cable 402 está soldado por láser al soporte de cable 400.

La figura 5 ilustra una vista ampliada de un extremo 410 del soporte de cable 400 de la figura 4. Los extremos del cable 402 están conectados eléctricamente a las conexiones eléctricas 316 que atraviesan las aberturas 500, que se extienden a través de la cubierta 302. Cada conexión eléctrica 316 incluye una clavija de metal 502. El diámetro de cada clavija 502 puede ser de aproximadamente 1 milímetro. Las dimensiones mencionadas anteriormente son meramente ejemplares y, por lo tanto, se pueden utilizar otras dimensiones sin apartarse del alcance de la presente descripción. Los aislantes 504 rodean, al menos parcialmente, las conexiones eléctricas 316 para centrar las clavijas 502 en las aberturas 500 y aislan las clavijas 502 de la cubierta 302. Los aislantes 504 están hechos de un material no conductor como, por ejemplo, plástico, vidrio, un material cerámico y/o cualquier otro material adecuado. Las juntas tóricas (no se muestran) se comprimen entre las clavijas 502 y la primera parte 304 de la cubierta 302 para proporcionar un sello de fluido entre las clavijas 502 y la primera parte 304 de la cubierta 302. Las conexiones eléctricas 316 pueden estar acopladas a componentes electrónicos (p. ej . , un generador de señales, un sensor, un circuito analítico, etc.) (no se muestran) . Una junta tórica 505 está dispuesta entre la primera parte 304 y la segunda parte 306 (no se muestra) de la cubierta para formar un sello de fluido entre la primera parte 304 y la segunda parte 306.

La figura 6 ilustra una vista transversal simplificada de un viscosímetro ejemplar completamente ensamblado 300 descrito en el presente. Como se muestra en la figura 6, la cubierta 302 define un espacio o una cámara 600 entre la primera parte 304 y la segunda parte 306. La cámara 600 contiene un fluido de muestra que tiene un volumen de entre 2 microlitros y 100 microlitros. El soporte de cable 400, el cable 402 y las partes de las conexiones eléctricas 316 están dispuestas en la cámara 600. Cuando la cámara 600 está llena de fluido, el fluido llena el canal 406, cubre el soporte de cable 400 y las partes de las conexiones eléctricas 316 dispuestas en la cámara 600 y sumerge el cable 402. El canal 406 del soporte de cable 400 tiene un tamaño para contener un volumen de entre 1 microlitro y 50 microlitros. El cuerpo 404 del soporte de cable 400 y los aislantes 504 llenan sustancialmente la cámara 600 para reducir un volumen muerto de la cámara 600. Como consecuencia, el volumen muerto de los viscosímetros ejemplares divulgados en el presente es de entre aproximadamente 1 microlitro y 50 microlitros. La junta tórica 505 define una longitud y un ancho de la cámara 600.

La primera parte 304 y la segunda parte 306 de la cubierta 302 están acopladas mediante conexiones (no se muestran) para definir la cámara 600. Los imanes (p. ej . , imanes de samario-cobalto) 602 están acoplados a la primera parte 304 y a la segunda parte 306 de la cubierta 302 por debajo y por encima del cable 402, respectivamente, en la orientación de la figura 6, para proporcionar un campo magnético alrededor del cable 402. Los imanes 602 están acoplados a la cubierta 302 mediante las placas 314. Como se describe en mayor detalle a continuación, el campo magnético proporcionado por los imanes 602 hace que el cable 402 vibre cuando una corriente eléctrica atraviesa el cable 402.

Las figuras 7A y 7B ilustran otro soporte de cable ejemplar 700. El soporte de cable ejemplar 700 ilustrado en las figuras 7A y 7B incluye un cuerpo 706 que tiene montajes de cable 702 dispuestos en los extremos opuestos 704 del cuerpo 706. En el ejemplo ilustrado, los montajes de cable 702 incluyen un poste de aislamiento eléctrico 708 que se extiende lateralmente desde los extremos 704 del soporte de cable 700. Los postes 708 pueden estar acoplados al cuerpo 706 o los postes 708 y el cuerpo 706 pueden estar formados integralmente. Un anillo 710 está dispuesto alrededor y acoplado (p. ej . , ajustado a presión) a cada poste 708. En el ejemplo ilustrado, los anillos 710 son de metal (p. ej . , acero inoxidable) y el cable 402 se tensiona y se suelda por láser a los anillos 710 para fijar el cable 402 en una condición tensionada. En algunos ejemplos, una parte del cuerpo 706 es de metal y los postes 708 y/o los anillos 710 son de un material no conductor como, por ejemplo, vidrio, cerámica y/o cualquier otro material adecuado. Los anillos 710 no están en contacto con la cubierta 302 y el cable 402 se extiende desde los anillos 710 a las conexiones eléctricas 316, que están eléctricamente aisladas de la cubierta 302 por los aislantes 504 (no se muestran) . Como consecuencia, el cable 402 está eléctricamente aislado de las partes conductoras de la cubierta 302 a través del soporte de cable 700. El soporte de cable 700 incluye un canal 712 que se extiende a lo largo de una longitud del cuerpo 706. Como se muestra en las figuras 7A y 7B, los anillos 710 incluyen una ranura en forma de semicírculo o en forma de V 714 para centrar sustancialmente el cable 402 con relación al ancho del canal 712.

La figura 8 ilustra una vista ampliada de la cubierta 302 del viscosímetro ejemplar 300. Una cara 800 de la primera parte 304 opuesta a la segunda parte 306 incluye una escotadura 802 para definir parte de la cámara 600. La escotadura 802 incluye una parte de contención 804 para contener el soporte de cable 400. La parte de contención 804 de la escotadura 802 tiene la forma y el tamaño para corresponder sustancialmente con la forma y el tamaño del soporte de cable 400. La escotadura 802 también incluye partes de ranura 806 para impedir que el cable 402 entre en contacto con la cubierta 302. Un primer extremo de cada parte de ranura 806 es adyacente a la parte de contención 804 y un segundo extremo de cada parte de ranura 806 es adyacente a las aberturas 500 que se extienden a lo largo de la cubierta 302. El perímetro de la escotadura 802 incluye una parte de cierre 808 para retener la junta tórica 505. La segunda parte 306 incluye una cavidad 810 para recibir un imán (no se muestra) . La primera parte 304 también incluye una cavidad (no se muestra) para recibir un imán (no se muestra) .

Se puede calcular una viscosidad de un fluido de muestra mediante la medición de la dependencia del tiempo de las amplitudes del cable vibrante 402 sumergido en el fluido de muestra. Por ejemplo, después de que se llena la cámara 600 con el fluido de muestra, una ráfaga de corriente sinusoidal con una frecuencia sustancialmente igual a la frecuencia resonante del cable 402 puede atravesar el cable 402 en presencia del campo magnético proporcionado por los imanes 602 para hacer vibrar el cable 402. La ráfaga puede durar, por ejemplo, diez períodos de resonancia. Se puede medir una amplitud de señalización manual generada por la emf del cable vibrante 402 a través de los componentes electrónicos acoplados a las conexiones eléctricas 316.

La figura 9 ilustra una gráfica que ilustra amplitudes de señalización manual ejemplares de un cable 402 sumergido en un fluido que tiene una viscosidad de 2 cP y un fluido que tiene una viscosidad de 45 cP, como lo indican las etiquetas de referencia 900 y 902, respectivamente. Como se muestra en la figura 9, los fluidos de muestra humedecen la vibración del cable 402 y la disminución de la amplitud de señalización manual es afectada por la viscosidad del fluido de muestra. Por ejemplo, cuanto mayor sea la viscosidad del fluido de muestra, más pronto entrará en reposo el cable 402 después de recibir una ráfaga de corriente.

Después de hacer vibrar el cable 402 en un fluido de muestra, la disminución ? y la frecuencia f del cable 402 se pueden determinar utilizando la ecuación 1 a continuación: Ecuación 1: V(t) = ?0?~? ut sin(at + f) , donde V(t) es un voltaje de señalización manual medido, V0 es el voltaje inicial del transitorio, t es tiempo, ? es la frecuencia resonante angular (? = 2nf, donde f es la frecuencia resonante) en Hertz y f es un ángulo de fase desconocido. Basándose en una densidad p del fluido de muestra obtenida mediante el conocimiento previo; un radio R medido del cable 402; y una disminución ?0 y una frecuencia del cable 402 obtenida de una señalización manual representativa del cable 402 en el aire o en un vacío, se puede determinar o calcular la viscosidad ? de un fluido de muestra utilizando las siguientes ecuaciones 2-6: Ecuación 2 : ? = 2[i+(p/ .)ftr3' donde ps es una densidad del cable 402 (p. ej . , 19,3 g/cc para un cable de tungsteno), Ecuación 3 : fc = -1 + 23(_4> Ecuación 4: ke— 2 (Á) + 2?3(?), donde R(A) y 3(>3) son partes reales e imaginarias spectivamente , de una cantidad compleja A expresada por Ecuación donde Ka y son funciones de Bessel modificadas y O es un número de Reynolds modificado dado por Ecuación 6 : fi = n Los cálculos de viscosidad basados en la emf del cable vibrante 402 en los viscosímetros ejemplares 300 descritos en el presente no utilizan correcciones para explicar el arrastre inducido por el canal 406 (o sea, los efectos del confinamiento) . Las paredes de un recinto inducen arrastre sobre el fluido que interactúa con las paredes del recinto. Por lo tanto, un cálculo de la viscosidad basado en las emf de un cable vibrante 402 cercano a las paredes de un recinto teóricamente produce un error grande. Como consecuencia, se pueden utilizar correcciones que expliquen el arrastre para calcular una medición precisa de la viscosidad. En los viscosímetros ejemplares 300 descritos en el presente, la relación del ancho del canal 406 con respecto al diámetro del cable 402 es pequeña (p. ej . , 6,67) y el cálculo de la viscosidad descrito anteriormente teóricamente debería producir un error grande sin las correcciones que expliquen los efectos del confinamiento. Sin embargo, sin realizar correcciones a los efectos del confinamiento, se pueden calcular las viscosidades de los fluidos de muestra, por ejemplo, dentro del 10 por ciento de los valores de viscosidades de referencia, utilizando los viscosímetros ejemplares descritos en el presente.

Aunque solamente se describieron unas pocas realizaciones ejemplares en detalle anteriormente, los expertos en la técnica apreciarán fácilmente que es posible realizar muchas modificaciones en las realizaciones ejemplares sin apartarse materialmente de la presente invención. Por consiguiente, se pretende que todas dichas modificaciones estén incluidas dentro del alcance de la presente divulgación tal como se define en las siguientes reivindicaciones. En las reivindicaciones, se pretende que las cláusulas de medios más funciones incluyan las estructuras descritas en la presente que cumplan la función descrita y no solo equivalentes estructurales sino también estructuras equivalentes. Por lo tanto, pese a que un clavo y un tornillo pueden no ser equivalentes estructurales ya que un clavo emplea una superficie cilindrica para fijar partes de madera entre sí y un tornillo usa una superficie helicoidal, en el ámbito de sujeción de partes de madera, un clavo y un tornillo pueden ser estructuras equivalentes. Es la intención expresa del solicitante no recurrir al título 35 del Código de los Estados Unidos, artículo 112, párrafo 6 para cualquier limitación de cualquiera de las reivindicaciones de la presente, excepto aquellas donde la reivindicación usa expresamente la expresión "se refiere a" junto con una función relacionada.

El Resumen al final de la presente descripción se proporciona a los efectos de cumplir con 37 C.F.R. §1.72 (b) para permitir que el lector reconozca rápidamente la naturaleza de la descripción técnica. Se presenta con la comprensión de que no se utilizará para interpretar o limitar el alcance o significado de las reivindicaciones.

Claims (20)

REIVINDICACIONES

1. Un viseosímetro (300) que comprende: una cubierta (302) que define una cámara (600); un soporte de cable (400) dispuesto en la cámara, el cual soporte de cable tiene un cuerpo de aislamiento eléctrico alargado (404) y un canal (406) que se extiende a lo largo de una longitud del cuerpo; y un cable (402) está al menos parcialmente dispuesto en el canal y acoplado al soporte de cable en los extremos opuestos del soporte de cable para tensar el cable y aislar eléctricamente el cable de la cubierta.

2. El viscosímetro de la reivindicación 1 caracterizado por que el canal tiene un tamaño para contener un volumen de entre aproximadamente 1 microlitro y 50 microlitros de un fluido de muestra.

3. El viscosímetro de la reivindicación 2 caracterizado por que un volumen muerto dentro del viscosímetro es de entre aproximadamente 1 microlitro y 50 microlitros.

4. El viscosímetro de la reivindicación 1 caracterizado por que el soporte de cable incluye una ranura en cada extremo del soporte de cable, la cual ranura centra sustancialmente el cable con relación a un ancho del canal .

5. El viscosímetro de la reivindicación 4 caracterizado por que el cable está fijado al soporte de cable mediante la soldadura, la soldadura con bronce o el ajuste a presión adyacente de los extremos del soporte de cable.

6. El viscosímetro de la reivindicación 1 caracterizado por que el soporte de cable comprende un material cerámico.

7. El viscosímetro de la reivindicación 1 caracterizado por que el cuerpo incluye un montaje en cada extremo del cuerpo .

8. El viscosímetro de la reivindicación 7 caracterizado por que los montajes aislan eléctricamente el cable de la cubierta .

9. El viscosímetro de la reivindicación 1 caracterizado por que la cubierta incluye conexiones eléctricas que atraviesan la cubierta para conectarse eléctricamente a los extremos del cable, las cuales conexiones eléctricas incluyen clavijas de metal e aislantes para aislar eléctricamente las clavijas de la cubierta.

10. Un viscosímetro (300) que comprende: un cable (402) para vibrar en una muestra de fluido dentro del viscosímetro; y un soporte de cable (400) para tensar el cable y aislar eléctricamente el cable de las partes conductoras de electricidad del viscosímetro, el cual viscosímetro define un espacio (600) alrededor del cable para contener la muestra de fluido, donde la muestra de fluido tiene un volumen de entre aproximadamente 2 microlitros y 100 microlitros.

11. El viscosímetro de la reivindicación 10 caracterizado por que el soporte de cable incluye un cuerpo alargado y un canal que se extiende a lo largo de una longitud del cuerpo, el cual canal tiene un tamaño para contener un volumen de entre aproximadamente 1 microlitro y 50 microlitros de un fluido de muestra.

12. El viscosímetro de la reivindicación 11 caracterizado por que el cable está al menos parcialmente dispuesto en el canal .

13. El viscosímetro de la reivindicación 10 caracterizado por que un volumen muerto dentro del viscosímetro es de entre aproximadamente 1 microlitro y 50 microlitros.

1 . El viscosímetro de la reivindicación 10 caracterizado por que el soporte de cable incluye una ranura en cada extremo del soporte de cable, la cual ranura centra sustancialmente el cable con relación a un ancho del canal .

15. El viscosímetro de la reivindicación 14 caracterizado por que el cable está fijado al soporte de cable mediante la soldadura, la soldadura con bronce o el ajuste a presión adyacente de los extremos del soporte de cable .

16. El viscosimetro de la reivindicación 10 caracterizado por que el soporte de cable comprende un material cerámico.

17. El viscosímetro de la reivindicación 10 caracterizado por que el cuerpo incluye un montaje en cada extremo del cuerpo.

18. El viscosímetro de la reivindicación 17 caracterizado por que los montajes aislan eléctricamente el cable de la cubierta.

19. El viscosímetro de la reivindicación 10 caracterizado por que la cubierta incluye conexiones eléctricas que atraviesan la cubierta para conectarse eléctricamente a los extremos del cable, las cuales conexiones eléctricas incluyen clavijas de metal e aislantes para aislar eléctricamente las clavijas de la cubierta.

20. Un viscosímetro (300) que comprende: un medio para vibrar (402) en una muestra de fluido dentro del viscosímetro; y un medio para contener (400) el medio para vibrar para tensar el medio para vibrar y aislar eléctricamente el medio para vibrar de las partes conductoras del viscosímetro, el cual viscosímetro define un espacio (600) alrededor del medio para vibrar para contener la muestra de fluido, donde la muestra de fluido tiene un volumen de entre aproximadamente 2 microlitros y 100 microlitros.