MÉTODO Y APARATO PARA TOMAR UNA MUESTRA DE UNA EMULSIÓN QUE CIRCULA EN UNA LINEA Campo de la Invención La presente invención se refiere a un método para tomar
^^ 5 una muestra, con vistas a un análisis, de una emulsión que circula en una línea, y a un aparato para implementar este método. La invención está particularmente bien adecuada para tomar una muestra de un efluente de petróleo en la forma de una emulsión en un cabezal de pozo. 10 Durante la extracción del petróleo de las capas subterráneas, los hidrocarburos recuperados en la superficie son mezclados con agua salada. Como resultado del bombeo mecánico, de la presión del contenedor, y de un flujo turbulento del fluido de los tubos, el efluente de petróleo
15 recuperado en la salida del pozo llega en la forma de una emulsión. Los hidrocarburos pueden ser dispersados en forma de gotas en el agua. Hablando generalmente, en este documento a lo que nos referimos como una emulsión es un líquido que consiste ^ de por lo menos dos substancias, siendo una dispersada en la
20 otra en la forma de gotas más o menos finas. La emulsión se caracteriza, entre otras cosas, por el tamaño y la dispersión de las gotas en el medio continuo. En la esfera petrolera, la observación de la emulsión formada por el efluente es muy importante notablemente para
25 determinar los parámetros de la separación llevada a cabo de
REF: 133253 manera descendente, la naturaleza y las cantidades de productos desemulsificadores posiblemente utilizados. Sin embargo, es difícil observar una emulsión debido a que es de naturaleza inestable. La emulsión formada a la mezcla de dos substancias de naturaleza diferente no corresponde a una condición de equilibrio. Tan pronto como se deja en reposo la emulsión, las gotas tienden a fundirse. Las gotas se congregan para formar progresivamente gotas crecientemente grandes que llegan a ser menos y menos numerosas, y las dos substancias finalmente llegan a una forma de dos fases diferentes. El objeto de la presente invención, es tomar una muestra de una emulsión en circulación en una línea y estabilizar la muestra de emulsión tomada de acuerdo con un método bien conocido. Debido a que el tamaño de la distribución de las gotas ya no evoluciona con el tiempo, la muestra puede ser observada y analizada después del muestreo. La presente invención es aplicable en particular para el campo de la industria petrolera, y se pretende tomar una muestra de una fuente de petróleo en la forma de una emulsión en un cabezal de pozo. Antecedentes de la Invención La patente FR-2 , 590, 185-A1 propone un proceso para estabilizar una emulsión. El principio consiste en recubrir, en encapsular las gotas en una película de polímero impermeable a las dos substancias que forman la emulsión, siendo obtenida la
película de polímero por una reacción de polimerización de la superficie exterior de las gotas. Este proceso es aplicable a emulsiones de hidrocarburo-agua. La reacción de polimerización comprende un primer reactivo de polimerización que consiste de 5 un monómero lipofílico y un segundo reactivo de polimerización hidrofílico, introducidos ambos después de tomar una muestra de la emulsión. Para información adicional con respecto al proceso de encapsulación de las gotas, el lector puede consultar la descripción de dicha patente. 10 La patente anteriormente mencionada, también describe una á^. aplicación de su proceso de estabilización para la recolección de una muestra de emulsión en un circuito de flujo permanente, y un aparato para implementar estos procesos . Sin embargo, el proceso de estabilización de la emulsión y
15 la implementación del aparato presentados en la técnica anterior no permiten estabilizar una emulsión como se encuentra en la línea de flujo. De hecho, de acuerdo con el proceso y con el aparato de la patente FR-2 , 590, 185, la emulsión es alterada
^ al muestreado, posteriormente después de la encapsulación al
20 manejo de la emulsión. El modo en que es tomada la muestra de la emulsión de la línea genera esfuerzos mecánicos y movimientos del líquido los cuales modifican el tamaño y la distribución de las gotas. Posteriormente, el manejo de la emulsión después de la encapsulación conduce al deterioro de la
película de polímero que rodea la gota, lo cual tiende entonces a reiniciar el fenómeno de fundición. Sumario del Invento La presente invención pretende superar las desventajas de 5 la técnica anterior, tomando en cuenta la naturaleza inestable y frágil de la emulsión. La idea es capturar una muestra como se encuentra en la línea de flujo. Posteriormente, mientras se mantiene la muestra bajo presión y a la temperatura que prevalece en la línea, las gotas contenidas en la emulsión son
10 encapsuladas. Finalmente, las muestra es recolectada sin jj^É imponer esfuerzo mecánico en la misma. Hablando de un modo general, la presente descripción, los "esfuerzos mecánicos" aplicados a la emulsión designan cualquier esfuerzo que modifica la emulsión cuando se toma una
15 muestra de la misma y que altera la muestra durante su manejo. Los "esfuerzos mecánicos" comprenden notablemente el corte del fluido, el cambio de velocidad o presión del fluido en circulación como resultado de los cambios de sección en la línea, los cambios de presión de la muestra tomada. De acuerdo
20 con el método de muestreo y con el aparato de la invención, los esfuerzos mecánicos aplicados a la emulsión durante el muestreo son limitados y los esfuerzos mecánicos aplicados a la muestra durante la operación llevada a cabo después del muestreado son minimizados .
Se tiene que confrontar dos fenómenos antagonistas: la inestabilidad de la emulsión y el muestreo de la emulsión necesario para la operación de encapsulación. Por otra parte,
# la toma de la muestra conduce a la eliminación de las 5 condiciones que hayan conducido a la formación y al mantenimiento de la emulsión y, por otra parte, para la aplicación de esfuerzos mecánicos a la emulsión los cuales pueden modificar las características de la misma. Adicionalmente, es bien conocido que la presión influye en 10 la estructura de la emulsión. Una disminución en la presión aplicada a la emulsión puede conducir a un aumento en el tamaño de las gotas . Esto muestra lo importante que es poder encapsular las gotas mientras se mantiene la muestra a la presión que prevalece en la línea de flujo de la emulsión. 15 Después de la encapsulación, la descompresión de la muestra ya no puede cambiar el tamaño de las gotas ya que ya se han fijado en una película de polímero. Además, durante la encapsulación, se tiene cuidado de mantener la temperatura de la muestra para que permanezca a una 20 temperatura cercana a las condiciones de formación de la emulsión. El proceso para tomar una muestra cuando se pretende hacer un análisis de una emulsión que circula en una línea principal (1) , de acuerdo con la invención comprende las etapas 25 siguientes :
a) colocar en dicha línea principal (1) una línea de desviación (2) y medios de distribución (5a) , (5b) , (7) y (8) para alimentar dicha emulsión dentro de una o de la otra de dichas líneas, • 5 b) colocar a lo largo de dicha línea de desviación (2) un manguito (6) provisto con una válvula (12), (13) en cada uno de sus extremos, c) alimentar la emulsión en la línea de desviación (2) , d) tomar una muestra bajo presión cerrando las válvulas 10 (12) y (13) acomodadas en los extremos del manguito (6) , e) inyectar los productos de encapsulación para
* estabilizar la muestra de emulsión contenida en dicho manguito (6), y f) recolectar la muestra estabilizada en un recipiente sin 15 aplicar esfuerzos mecánicos al mismo. De acuerdo con el proceso de la invención, el manguito (6) puede ser desconectado de la línea de desviación (2) antes de llevar a cabo la etapa e) . flp De acuerdo con el proceso de la invención, es posible
20 esperar que la emulsión circule en la línea de desviación (2) antes de llevar acabo la etapa d) . De acuerdo con el proceso de la invención, la muestra estabilizada confinada en el manguito (6) puede ser despresurizada antes de llevar a cabo la etapa f) .
^^-^^?^^^^^^^^^^^^^^^^g^it^*^^^^^^^^^^^,*^^,^^^^^^^^^ De acuerdo con el proceso de la invención, la muestra confinada en el manguito (6) puede ser despresurizada, colocando el manguito (6) de manera vertical, y luego abriendo una válvula de despresurización (19) acomodada en la parte
5 superior del manguito (6) . De acuerdo con el proceso de la invención, la muestra puede ser recuperada abriendo instantáneamente la válvula (13) acomodada en la parte inferior de manguito (6) . De acuerdo con el proceso de la invención, las gotas
10 pueden ser encapsuladas inyectando un reactivo hidrofílico y un
^f reactivo lipofílico bajo presión dentro del manguito (6) , mientras que se agita suavemente el manguito entre cada inyección, siendo mantenida constante la presión de la muestra durante la inyección de los reactivos. 15 La invención también se refiere a un aparato para permitir la toma de una muestra bajo presión de una emulsión que circula en una línea principal (1) que comprende una línea de desviación (2) que se une con dicha línea (1) , medios de distribución (5a) , (5b) , (7) y (8) para alimentar la emulsión
20 dentro de dicha línea principal (1) ó dentro de dicha línea de desviación (2) , comprendiendo dicha línea de desviación (2) un manguito (6) provisto con una válvula (12) , (13) en cada extremo del mismo y con por lo menos unos medios para la inyección de un producto de estabilización.
De acuerdo con una modalidad particular del aparato de conformidad con la invención, el manguito (6) está provisto con por lo menos cuatro conexiones de ramificación (18) , una conexión de ramificación enlazada a un manómetro (14) , una f 5 conexión de ramificación enlazada a un acumulador hidroneumático (15) y dos conexiones de ramificación que reciben cada una jeringa de inyección (16) y (17) . Además, el manguito está provisto con uniones (10) (11) que permiten desconectarlo fácilmente de la línea de desviación (2) . 10 De acuerdo con una modalidad particular del aparato de f conformidad con la invención, una válvula de despresurización (19) es montada en un extremo de dicho manguito (6) . La presente invención puede ser utilizada en cualquier configuración en donde una emulsión circule de manera continua
15 y permanente. Sin embargo está particularmente mejor adecuada para las restricciones de la producción de petróleo y notablemente para el muestreo de un efluente de petróleo en la forma de una emulsión en el cabezal de pozo. El método y aparato de acuerdo con la presente invención
20 tienen la ventaja de encapsular la emulsión como se encuentra en la línea antes del muestreo y de no alterar la película de polímero que cubre las gotas durante el manejo después del muestreo.
Breve descripción de los Dibujos Otras características y ventajas de la presente invención, serán claras a partir de la lectura de la descripción siguiente ^^ de una modalidad no limitativa ilustrada por los dibujos que la 5 acompañan, en donde: La figura 1 muestra la arquitectura general del aparato de muestreo, La figura 2 muestra una modalidad particular del manguito. Descripción Detallada del Invento 10 De acuerdo con el aparato de muestreo ilustrado en la ÉFL figura 1, la línea dos es una línea de desviación en la línea principal 1 entre la unión 3 y la unión 4. La línea principal 1 consiste de 3 partes: ÍA IB y 1C. De acuerdo con la dirección de circulación A de la emulsión, la parte ÍA de la línea 15 principal está ubicada en la parte superior de la unión 3, la parte IB está localizada entre la unión 3 y la unión 4, y la parte 1C está localizada en la parte descendente de la unión 4. La línea de desviación 2 consiste de un manguito 6 en una
F porción de la línea. Dos válvulas 7 y 8 que rodean el manguito, 20 están montadas en la línea de desviación 2. Los medios de distribución para la alimentación de la emulsión dentro de la línea principal 1 á la línea de desviación 2, están acomodados en el aparato de muestreo. De acuerdo con una modalidad, los medios de distribución comprenden una válvula de tres vías 5a 25 montada en la cercanía de la unión 3 y de las válvulas 7 y 8.
De acuerdo con una segunda modalidad, los medios de distribución comprenden una válvula 5b montada en la línea principal 1 entre la unión 3 y 4 y las válvulas 7 y 8. ^^ La activación de los medios de distribución (válvulas 5a, 7
5 y 8, ó válvulas 5b 7 y 8) permite circular el fluido en la dirección A desde la parte 1A a la parte 1C a la línea principal 1, causando que fluya a través de cualquier parte IB de la línea principal l o a través de la línea de desviación 2, o simultáneamente a través de la parte IB de la línea principal
10 l y a través de la línea de desviación 2. La distribución de la línea de desviación 2 es tal que las
• condiciones del flujo son las mismas que en la parte IB de la línea principal 1. las perturbaciones del flujo ocasionadas por los dobleces, cambios de sección, cualesquiera obstáculos o por
15 los medios de distribución deben de ser similares en la línea de desviación 2, y en la parte IB de la línea principal 1. De este modo, las válvulas 5a, 5b, 7 y 8 son seleccionadas para no modificar la sección interior de la línea de desviación 2.
• Los detalles del manguito 6 se muestran en la figura 2. la
20 cubierta 9 alrededor del manguito retractable 6 proporciona el aislamiento térmico. El manguito 6 está equipado en cada uno de sus extremos con una unión rápida y una válvula. En dirección de la circulación A de la emulsión, en el extremo del manguito conectado a la parte de la línea de desviación 2 que viene
25 desde la unión 3, la unión 10 está acomodada hacia arriba en la
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parte superior de la válvula 12. En la dirección de circulación A de la emulsión, en el extremo del manguito conectado a la parte de la línea de desviación 2 que conduce a la unión 4, la unión 11 está acomodada en la parte superior de la válvula 12. El manguito está provisto con por lo menos unos medios de inyección 16 ó 17 para inyectar un producto de estabilización. De manera más precisa, los medios de inyección consisten, en el manguito 6 entre la válvula 12 y la válvula 13 de dos conexiones de ramificación 18 que reciben dos jeringas de inyección 16 y 17. además, el manguito 6 está provisto con otras dos conexiones de ramificación 18 que reciben un manómetro 14 y un acumulador hidroneumático 15. Las jeringas 16 y 17 contienen los reactivos de polimerización que se intenta inyectar bajo presión dentro del manguito 6. El acumulador hidroneumático 15 permite que la presión interna del manguito sea mantenida constante, compensando las variaciones de presión causadas por la inyección de los reactivos de polimerización, o por el enfriamiento de la muestra. El manómetro 14 permite revisar la constancia de la presión interna que prevalece en el manguito. El manguito 6 exhibe una continuidad en la sección interior del mismo en relación con la línea de desviación 2. Las válvulas 12 y 13, así como las uniones 10 y 11 son seleccionadas para no introducir obstáculo alguno al paso de la emulsión a través del manguito 6. además, debe ser posible
I j k áébk ? HA, asegurar la apertura y cierre de las válvulas 5a (ó de la válvula 5b en la segunda modalidad) , 12 y 13 instantánea y de manera dependiente. De este modo, el fluido presente en el manguito puede ser confinado como se encuentra cuando fluye a 5 través de la línea de desviación 2, y la muestra confinada en el manguito 6 puede ser liberada sin ser sujetada a esfuerzos de corte. Además, el manguito 6 está provisto con una válvula de despresurización 19 acomodada cerca de la válvula 12, la cual permite despresurizar la muestra confinada bajo presión. 10 Con el objeto de mejorar la difusión de los reactivos de polimerización en la muestra confinada bajo presión en el manguito 6, se puede introducir un objeto de mezcla (bola ó barra) que se mueve libremente en el manguito 6. Con el objeto de estabilizar una emulsión por medio del
15 aparato descrito con relación a las figuras 1 y 2, se lleva a cabo el procedimiento siguiente: - La válvula de tres vías 5a está conmutada y las válvulas 7 y 8 están cerradas (ó la válvula 5b está abierta y las válvulas afl 7 y 8 están cerradas de acuerdo con la segunda modalidad) de 20 modo que la emulsión circula en la dirección A desde la parte ÍA a la parte 1C a través de la parte IB de la línea principal 1. - El manguito 6 está conectado a la línea de desviación 2 por medio de uniones rápidas 10 y 11, estando abiertas las
25 válvulas 12 y 13 del manguito 6.
..... ?>..,a.i..?itjg|||fc¿tla1 : .i i _ La válvula de tres vías 5a está conmutada y las válvulas 7 y 8 están abiertas (ó la válvula 5b está cerrada y las válvulas 7 y 8 están abiertas de acuerdo con la segunda modalidad) de
# modo que la emulsión fluye en la dirección A desde la parte ÍA 5 a la parte 1C de la línea principal 1 a través de la línea de desviación 2, - Se esperan aproximadamente 10 minutos para que el flujo alcance condiciones de equilibrio y especialmente para que la línea de desviación 2 y el manguito 6 estén en la misma
10 temperatura que la emulsión. - De un modo simultaneo, las válvulas 12 y 13 son cerradas para confinar la emulsión presente en el manguito bajo presión y la válvula de tres vías 5a está conmutada (ó la válvula 5b está abierta de acuerdo con la segunda modalidad) para que el
15 fluido fluya en la dirección A desde la parte ÍA a la parte 1C a través de la parte IB de la línea principal 1. - Las válvulas 7 y 8 están cerradas, y el manguito es desconectado de la línea de desviación por medio de las uniones rápidas 10 y 11. 20 - El reactivo hidrofílico presente en la jeringa 16 es inyectado bajo presión dentro del manguito 6. - El manguito 6 es balanceado diez veces de modo que el reactivo hidrofílico se difunde en toda la muestra. - El reactivo lipofílico contenido en la jeringa 17 es 25 inyectado bajo presión dentro del manguito 6.
14.
- El manguito 6 es balanceado diez veces de modo que el reactivo lipofílico se difunde en toda la muestra. - El manguito 6 es acomodado de manera vertical, con la válvula 12 en la parte superior. - La válvula de despresurización 19 es abierta para traer progresivamente la muestra a la presión atmosférica. - La válvula 12 es abierta, entonces la válvula es abierta de una sola vez para no crear un corte de fluido, siendo recolectada la emulsión en un recipiente colocado abajo del manguito. - La muestra recolectada de este modo es estudiada posteriormente en el laboratorio con el obj eto de determinar la caracterización de dicha emulsión . 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.