WO1996032629A1 - Appareil de mesure en dynamique des proprietes d'un fluide en evolution - Google Patents

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WO1996032629A1
WO1996032629A1 PCT/FR1996/000556 FR9600556W WO9632629A1 WO 1996032629 A1 WO1996032629 A1 WO 1996032629A1 FR 9600556 W FR9600556 W FR 9600556W WO 9632629 A1 WO9632629 A1 WO 9632629A1
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WO
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fluid
pipe
groove
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capillary
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PCT/FR1996/000556
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Claude Roque
Gérard Thibault
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Institut Francais Du Petrole
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N11/00—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties
    • G01N11/02—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by measuring flow of the material
    • G01N11/04—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by measuring flow of the material through a restricted passage, e.g. tube, aperture
    • G01N11/08—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by measuring flow of the material through a restricted passage, e.g. tube, aperture by measuring pressure required to produce a known flow
    • G—PHYSICS
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    • G01N2035/00326—Analysers with modular structure
    • G—PHYSICS
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    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/26—Oils; Viscous liquids; Paints; Inks
    • G01N33/28—Oils, i.e. hydrocarbon liquids

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and method for dynamically controlling the change or stability of a fluid over time for given thermodynamic conditions.
  • the invention is particularly applicable for studying the kinetics of deposit formation for fluids or mixtures of several fluids which tend to form deposits or for studying the kinetics of corrosion of a wall (the rate at which a wall corrodes ) in contact with which they are.
  • the invention is applicable in petroleum production to follow the development of certain oils which tend to form deposits of asphaltenes, or gas forming hydrates under given thermodynamic conditions.
  • test circuit comprising a line for introducing a fluid which tends to form deposits, a means for injecting and mixing an additive, such as a deposit inhibitor for this fluid, and pressure measurement sensors for continuously measuring the pressure difference existing between a measurement point located on the test circuit and the device input. The efficiency of the inhibitor tested is determined from the pressure difference continuously measured between the inlet of the device and the measurement point.
  • the present invention aims to overcome the drawbacks mentioned above.
  • the present invention makes it possible in particular to simultaneously measure the phenomena of deposits and corrosion.
  • the modularity of the device offers the possibility of carrying out these analyzes in conditions close to real conditions and in dynamics while avoiding stops necessary to clean the device and in particular eliminate the deposits formed.
  • the present invention relates to an apparatus for dynamic control of the evolution of at least one fluid.
  • It is characterized in that it comprises several modular elements Ei, one of said elements being an inlet element Ee comprising an orifice for introducing the fluid and at least one groove extending over at least part of its length forming a part of pipe Ci, and another element Es being an outlet member comprising an outlet orifice for the fluid analyzed, said outlet member being substantially identical to said inlet member, said elements each comprising at least one part of pipe Ci so that said interconnected pipe parts are joined together to form a pipe C for the circulation of said fluid, the device being equipped with at least one measurement means Cp, Ct of at least one characteristic linked to the evolution of the fluid , said elements Ee, Ei and Es being assembled so that the grooves located on the faces of two adjacent elements form a part Ci of the pipe in laq a fluid circulates, two adjacent intermediate elements having orifices Oi situated at opposite ends, to allow the fluid to circulate through all the parts Ci forming the pipe C.
  • each of the intermediate elements has two faces FA, FB, each of the faces FA, F ⁇ being provided with a groove and at least one of the faces of an element being provided with a groove and / or the output element Es has a groove, said grooves surround the grooves and receive a seal ensuring the seal between the input element Ee and the adjacent intermediate element Ei, the intermediate elements Ei between them and the output element Es and the neighboring intermediate element Ei.
  • the measuring means can be a pressure sensor and / or a temperature sensor.
  • the device may include an introduction device situated at the level of the introduction opening of the first inlet element Ee adapted to propel the fluid directly into the pipe C.
  • an introduction device situated at the level of the introduction opening of the first inlet element Ee adapted to propel the fluid directly into the pipe C.
  • at least part of the pipe is provided with a capillary suspended at the level of the opening Oi.
  • the capillary may consist of at least two longitudinal parts and surrounded by a sheath, in particular making it possible to maintain the capillary in equilibrium.
  • the position of the capillary inside the pipe is, for example, chosen according to the kinetics of evolution of the properties of the fluid to be analyzed.
  • the device can be equipped with at least one auxiliary element comprising a capillary, the auxiliary element being connected to the pipe C by suitable means such as a pipe and a valve.
  • At least part of the pipe C can be provided with an auxiliary element such as an insert.
  • the apparatus may include a device for introducing and mixing at least two fluids adapted to obtain an almost instantaneous and homogeneous mixture of said fluids. In this way the instant of starting the analysis is known precisely, the interactions between the fluids taking place inside the pipeline.
  • the introduction and mixing means may include an internal part comprising at least a first channel for circulation of the first fluid, the first channel communicating with a window located in the lower part of the internal part, said window having a passage section S1 chosen so that the first fluid emerges through this window in the form of a first stream of fluid having the shape of a blade, the internal part also includes a groove located on its outer lateral wall, the groove has for example a depth p and a length ⁇ ? g.
  • An external envelope surrounds the internal part, the external envelope is for example provided with at least one orifice for introducing the second fluid and the external envelope is located with respect to the internal part so that the internal wall of the outer envelope defines with the throat a lateral circulation channel which generates a second vein of fluid in the form of a blade.
  • the two streams of fluids meet in a mixing zone delimited by the window, the groove and the internal wall of the external envelope to form an almost instantaneous and homogeneous mixture.
  • the direction of flow of the first blade of fluid can make an angle ⁇ with the direction of flow of the second blade of fluid, between 60 and 90 °, and preferably substantially equal to 90 °.
  • the passage section S1 can be defined by a length L and a height h and the value of the ratio lJh is for example at least greater than 10.
  • the blades of the first fluid and second fluid can have speeds between 0.1 and 5 m / sec.
  • One of the intermediate elements of the Ei device is provided with at least one means such as a pot for recovering particles or deposits located towards the lower end of the element Ei, said recovery pot communicating with the circulation pipe of the fluid through a passage.
  • a pot for recovering particles or deposits located towards the lower end of the element Ei, said recovery pot communicating with the circulation pipe of the fluid through a passage.
  • the invention advantageously finds its application for studying the kinetics of formation of petroleum effluent deposits.
  • the device is then preferably positioned in a medium allowing thermodynamic parameters such as temperature and pressure to be controlled.
  • the device is particularly well suited for studying the kinetics of fluid evolution under High Pressure, High Temperature conditions.
  • one of the advantages offered by the present invention is to be able to analyze in a qualitative and quantitative manner the kinetics of deposit formation over time of an unstable fluid or of a mixture of several incompatible fluids, the analysis being carried out in dynamics and in given hydraulic, thermodynamic conditions, for example.
  • Another advantage lies in the possibility of carrying out this analysis or study for conditions substantially close to the real conditions to which it is subjected.
  • FIGS. 2A and 2B show in detail the first element of the device or input element
  • FIG. 3A and 3B represent the two faces of an intermediate element
  • FIG. 4 shows schematically an apparatus equipped with a device for simulating a
  • FIG. 5 represents an apparatus according to the invention equipped with auxiliary means for simulating a tubing arranged in parallel, and outside the apparatus of FIG. 1,
  • FIG. 6 shows the curves showing the influence of inhibitors on the evolution of a fluid composed of reservoir water and injection water during analysis
  • FIG. 7 represents a version of an appliance provided with a deposit recovery device
  • FIG. 8 shows schematically a mixer that can be positioned at the input of the analysis device.
  • the description below relates to the study of the kinetics of formation of deposits and / or of corrosion caused for example by a multiphase fluid comprising several phases, some of these phases tending to cause deposits and / or to corrode walls in contact with which the fluid is found.
  • the study of the kinetics of formation of deposits can be carried out on the fluid alone and / or the fluid mixed with suitable products.
  • a device can be located in a controlled environment, for example it can be positioned inside an enclosure, a bath, or any other environment not shown in the figures which make it possible to obtain and regulate , in particular the thermodynamic conditions (pressure and temperature) under which the analysis is carried out.
  • the device described below is not limited to the analysis of fluids or mixtures of fluids which are unstable over time, it also finds its application for the study of mixtures of incompatible fluids, that is to say fluids which when brought into contact with each other generate physico-chemical reactions responsible for the formation of deposits and or corrosion phenomena for example.
  • the apparatus according to the present invention comprises several modular elements in connection with each other to form a cell for dynamic analysis of a fluid.
  • the structure of the device can be described as comprising a central body which comprises a minimum of modular elements necessary for carrying out the analysis and of elements which can be easily replaced without interrupting the analysis in progress.
  • the skeleton of the device consists for example of at least one input element Ee and at least one output element Es described in detail below, which form a fluid circulation channel C. Between these two elements or arranged in parallel can be easily replaceable Ei elements.
  • Each of the elements may comprise a tube or pipe allowing the circulation of the fluid to be analyzed, said pipes being connected to each other to form the fluid circulation channel C.
  • the modular elements Ee, Ei, Es are opening.
  • the device of FIG. 1 comprises, for example, an inlet element Ee into which a fluid is introduced, this element being adjacent and connected to a first intermediate element E1, itself positioned next to a second element intermediate E2, and a third intermediate element E3, connected to the second element E2 and to an output element Es.
  • the number of intermediate elements Ei, (E1, E2 ...), is chosen as a function of the length of the test circuit or analysis circuit C that one wishes to obtain.
  • the length of the circuit is chosen, for example depending on the nature and quality of the desired fluid analysis, the nature of the fluid or the mixture of fluids or the evolution kinetics of this mixture or this fluid over time.
  • the different elements Ee, Ei and Es are connected to each other so as to form a conduit C, or pipe, for circulation of the mixture to be analyzed.
  • This conduit C can be made up of several parts or pieces of conduit Ci corresponding to an element Ei.
  • the parts Ci communicate with each other through passages such as openings or orifices Oi drilled over the entire thickness of an element.
  • the pipe C for circulation of the mixture to be analyzed can take any form, the latter being defined by the geometry of an element Ei and the manner in which these different elements are arranged with respect to each other.
  • the device may include a means 2 for introducing the mixture (or mixer) into the test circuit located for example in its upper part.
  • the mixer has a shape and a geometry adapted so that the introduction of the mixture into line C is carried out with a sufficient speed to generate a vortex effect, making it possible to concentrate the mixture of fluids capable of generating deposits towards the center of the vortex spiral and thus, by acceleration of the fluid and any crystals being formed, to minimize the germination phenomena leading to encrustation on the circulation pipe of the mixture.
  • pressure sensors Cp, and temperature sensors Ct are located for example at the level of the input element Ee and on at least one of the intermediate elements Ei .
  • the number of the intermediate element Ei on which the pressure sensors Cp and temperature Ct are positioned is determined in relation to the analysis carried out on the mixture.
  • One of the selection criteria may be the kinetics of evolution of the mixture.
  • sensors Cp and Ct can be connected to a microcontroller (not shown) which records and processes the data preferably permanently and makes it possible to constantly know the thermodynamic conditions of analysis. It can also have the role of piloting the stages of the analysis described below and of generating control control orders sent to the various elements or devices equipping the apparatus.
  • FIGS. 2A to 3B describe modular elements, Ee and Ei respectively, opening which connected to one another form the central body and the apparatus according to the embodiment of the invention described in FIG. 1.
  • FIGS. 2A and 2B respectively show a side view and a front view of an input element Ee.
  • the element Ee comprises, for example, in its upper part a groove 3 which extends substantially over its entire length.
  • This groove 3 consists for example of a part 3a whose shape is designed to accept the device for introducing the mixture 2 and a second part 3b, the transition between parts 3a and 3b takes place so as to avoid variations abrupt direction of flow of the mixture.
  • the mixture leaves the introduction device 2 in the form of a spiral which, by concentrating the mixture towards its center, makes it possible to minimize the phenomena of germination and of crystals as described above. In this way the aforementioned phenomena, such as the phenomena of germination, crystallization and possibly corrosion are only initiated when the mixture is in line C and it is possible to precisely determine the initial start time of the 'analysis.
  • the groove 3 (parts 3a and 3b) is surrounded (FIG. 2B) by a groove 4 whose size and geometry are calculated to receive a seal 4 ′ ensuring the seal between the different elements Ee, Ei and Es.
  • the spacing between the groove 3 and the groove 4 is chosen to accept high pressure values, and temperature values specific to the application, respectively between 200 and 500 bars and, 5 and 200 ° C, and preferably substantially close to 400 bars and 200 ° C.
  • the seals are made of a material suitable for holding at least the pressure and temperature values given above. In addition, they are chosen to resist the nature of the fluid or mixture of fluid analyzed. More particularly, the materials must avoid any phenomenon of migration of certain chemical species contained in the fluids or the mixtures of fluids analyzed.
  • the seals are pressed in the same plane as the plane corresponding to one face of an element so that the flow of the fluid or mixture of fluids analyzed is mostly confined in the groove.
  • FIGS. 3A and 3B represent the two faces FA and F ⁇ of an intermediate element Ei.
  • the face FA of an intermediate element Ei is provided with a groove 5 surrounded by a groove 4 which can be similar to the groove described in FIG. 2B.
  • the groove 5 is located substantially along the central axis of the element and extends over almost its entire length, for example.
  • At least one orifice Oi is located at one end of the groove 5 to allow the mixture to flow over the entire length of the apparatus formed from the various elements Ee, Ei and Es combined.
  • the section of an orifice Oi is preferably substantially equal to that of the part of the pipe Ci formed in this example by the union of two grooves. In this way, the risks of deposits or parasitic phenomena which risk blocking the pipeline are minimized.
  • On the face F ⁇ of the intermediate element Ei ( Figure 3B), there is a groove substantially similar to the groove 5 of the face FA located in a substantially identical position.
  • the outlet element Es (FIG. 1) comprises for example on one of its faces a central groove 5 connected to an outlet orifice 7, this outlet orifice 7 can be identical to an orifice Oi when it is in direct relation with a discharge pipe 10 for the fluid.
  • the output element Es has a groove composed of two successive parts 9a and 9b, the part 9b being adapted to receive an evacuation device connected to the evacuation pipe 10, for example.
  • the intermediate elements Ei, the output element Es and the input element Ee can be designed to receive pressure sensors Cp and temperature Ct.
  • These sensors can also be positioned at the level of the recovery wells described below in FIG. 7.
  • a multiphase fluid consisting of several phases of different nature such as an oil effluent comprising at least one liquid phase consisting, for example of an aqueous phase and an organic phase, at least one gaseous phase and possibly solid particles.
  • the aqueous phase under given thermodynamic conditions may be capable of forming deposits leading eventually to clogging the pipeline.
  • An oil effluent is an unstable fluid during its production by a well, due in particular to the variation in its composition, in particular as a function of thermodynamic conditions.
  • a pipe 11 connected to a source S, such as a production well or even an enclosure containing a part of the effluent withdrawn during the production of the well provided for example with a device 12 for controlling the quantity of effluent introduced, such as a valve or a nozzle, or any other device known to the tradesman.
  • the effluent enters the analysis device through the introduction device 2 and falls directly into the flow pipe C in which it flows from the first element Ee to the outlet element Es passing through the intermediate elements Ei before being evacuated via the evacuation pipe 10.
  • the pressure and temperature values are measured by means of the sensors Cp and Ct equipping in this example the second intermediate element E2 of the device (FIG. 1).
  • the pressure measurements are sent to the microcomputer in order to develop the time curve of the pressure difference existing between the input of the device and the second element E2.
  • temperature measurements can be sent to the microcomputer, in particular to take account of the real thermodynamic conditions of the analysis. From the curve representing the pressure difference measured between the input element and the intermediate element fitted with Temperature and Pressure sensors, which corresponds to the location where the event is viewed, it is possible in a manner known to specialists to establish the kinetics of evolution of the petroleum effluent.
  • the study of the kinetics of evolution of the petroleum effluent can consist in quantifying the formation of deposits, such as sulphates and / or hydrates.
  • deposits such as sulphates and / or hydrates.
  • the pressure difference measured between the input element and a point in the analysis circuit is related to the quantity of hydrates and / or deposits formed. It is therefore possible, by making a comparison between the pressure values measured over time, to deduce the amount of hydrate deposits formed under given thermodynamic conditions.
  • the device makes it possible to study the influence of a product such as a deposit inhibitor or a product having the function of preventing corrosion phenomena from occurring, for example inhibitors preventing or delaying the formation of hydrates, such products being mixed with the fluid capable of causing such phenomena.
  • a product such as a deposit inhibitor or a product having the function of preventing corrosion phenomena from occurring, for example inhibitors preventing or delaying the formation of hydrates, such products being mixed with the fluid capable of causing such phenomena.
  • the mixing device positioned at the inlet of the test device or cell, it is thus possible to mix several inhibitors with a fluid or a mixture.
  • Another possibility offered by the apparatus consists in carrying out the kinetic study in dynamics by simulating the real conditions or close to the reality of production of an effluent of petroleum type.
  • auxiliary elements located outside and / or inside the apparatus, it is possible to simulate the conditions of production of an oil well.
  • FIG. 4 shows part of the pipe Ce, constituted by the union of two intermediate elements E1 and E2, equipped with a capillary 17 placed in the pipe C using sealed seals 18 comprising a passage 18 'and a nozzle 19 whose shape is adapted to the shape of the passage formed by the orifice Oi.
  • the end piece 19 is thus plugged into the passage Oi so that the capillary 17 is suspended in the part of the pipe Ce.
  • the space 16 created between the wall of the pipe and the external wall of the suspended capillary is called annular or annular space.
  • the capillary 17 can be "opening" in the longitudinal direction and be made in two longitudinal parts 17a and 17b.
  • a sheath G preferably made of heat-shrinkable material, ensuring the tightness of the two parts of the capillary 17.
  • the material of the sheath is chosen to withstand high pressure and temperature values between 200 and 500 bars and between 5 and 200 ° C.
  • the passage 18 ′ located at the joint 18 allows part of the effluent to pass through the annular space 16 to the joint 1 9. In this way, the circulation of the effluent inside the capillary and at the same time time the presence of a part of the effluent in the annular space makes it possible to equipress the two parts of the circulating fluid.
  • Such an arrangement is particularly advantageous for so-called opening capillaries. Indeed, when the capillary begins to be blocked, there is an increase in the upstream pressure (at the inlet of the capillary) compared to the downstream pressure (outlet of the capillary). Pressure values respectively upstream and downstream are measured using pressure sensors
  • the fluid present in the annular space 16 has a pressure value which is greater than the downstream pressure and at most equal to the upstream pressure. This makes it possible in particular to avoid any sealing problem of the two parts of the capillary.
  • the position of the capillary inside the pipe C, at a point between the inlet and the outlet of the device, is chosen, for example, according to the kinetics of evolution of the properties of the fluid to be analyzed circulating at l inside.
  • the capillary-type auxiliary elements previously described in FIG. 4 are located outside the basic apparatus described in FIG. 1, for example in parallel and connected to the latter by means allowing the passage of the effluent from the pipe C to the auxiliary elements, such as valves which possibly make it possible to isolate the elements of the device and vice versa.
  • auxiliary elements such as valves which possibly make it possible to isolate the elements of the device and vice versa.
  • the device comprises, with respect to the apparatus described in FIG. 1, two auxiliary elements 20, 21 positioned for example on either side of the base cell corresponding to the apparatus described in FIG. 1.
  • These elements 20 , 21 communicate with line C via a conduit 22 located in the extension of line C and respectively by conduits 23 and 24.
  • the conduits 23 and 24 are provided, for example, with a valve V or with a means for adjusting the passage of the fluid from the auxiliary elements 20, 21 to the pipe C.
  • the auxiliary devices 20, 21 are hooked to the basic device or apparatus by suitable means, for example by a support 25 comprising the passage conduits 23, 24 for passage of the fluid from the auxiliary elements to the pipe C.
  • the auxiliary elements are, for example each provided with a capillary 17 suspended in an identical manner to that described in relation to FIG. 1.
  • the fluid derived from line C passes through line 22 and then through line 23 or 24 whose valve V-
  • the opening of the valves V-j, V2 located on the lines 22 and 23 is preferably carried out alternately.
  • the analysis of the kinetics of the fluid can thus be carried out firstly in one of the auxiliary elements for example the element 20 connected to the pipe 22, then this element having been used, the corresponding valve V1 is closed and it is disconnected. of the device.
  • the valve V2 located on the line 23 is opened to circulate the fluid in the second auxiliary element 21 and continue the analysis on this element.
  • auxiliary simulation elements (tubing + annular) are for example located in parallel at the level of the penultimate intermediate element of the device of FIG. 1 so that the fluid passes from this element to one of the auxiliary analysis means without passing by the last intermediate element.
  • the auxiliary device can be provided with a fluid outlet device identical to the outlet device fitted to the last intermediate element.
  • auxiliary analysis devices By judiciously positioning several auxiliary analysis devices along and parallel to the basic device of FIG. 1, the field of analysis of the kinetics of evolution of a fluid and / or the kinetics of formation of deposits of a mixture. It is also possible to choose the positioning distance of the auxiliary elements relative to the input of the analysis device. In addition, such auxiliary elements offer the advantage of being easily movable without, however, interrupting the operation of the analysis device. In fact, a capillary or a pipe in which mixtures tending to form deposits circulate can quickly become blocked and prevent the study of kinetics from continuing. The arrangement described above allows a quick change of the study element and / or simultaneously to switch to an adjacent auxiliary device.
  • FIG. 6 shows several curves showing the formation of deposits as a function of the amount of inhibitors added to an oil effluent.
  • the petroleum effluent is composed for example of reservoir water and injection water (curve i).
  • Curve i shows the pressure difference recorded for a pure petroleum effluent, that is to say without the addition of additives.
  • the curve n was obtained by adding an inhibitor with a concentration of 5 ppm, the pressure difference recorded over time, is less than that obtained without inhibitor, which translates into a lower deposit formation due to the presence of inhibitor .
  • the curve ni corresponds to the same petroleum effluent to which an inhibitor in a concentration of 15 ppm is added. It is noted that the pressure difference measured between a point in the cell and the inlet of the device is substantially equal to zero, which corresponds substantially to the non-formation of deposits or to a negligible amount of deposits formed.
  • the crystals that tend to form can come from phenomena known as homogeneous nucleation or heterogeneous nucleation.
  • the crystals resulting from the homogeneous nucleation are not useful for the study of the kinetics of incrustation of the deposits.
  • the apparatus described in FIG. 7 comprises two intermediate elements E1 and E2 each equipped with a means 13 for recovering the crystals resulting from homogeneous nucleation.
  • the crystals fall into the recovery pots 13 and thus clear the flow line C avoiding any risk of obstruction by deposition and agglomeration of crystals, which are not useful for analysis.
  • the recovery pots 13 or traps for trapping the crystals are preferably located in the lower part of an intermediate element Ei.
  • This pot communicates with the pipe C via a passage 14 provided with a device 15 (not shown in the figure) making it possible to isolate it from the rest of the device. In this way, it is possible to intervene on the latter without being forced to stop its operation and the analysis of the effluent.
  • the recovery of the flocculated crystals contributes to refining the analysis of the study of the stability over time of the effluent, for example by carrying out a mass balance and a chemical balance, this balance being able to be carried out outside the dynamic analysis of the effluent.
  • inserts arranged inside of the pipeline.
  • the inserts are positioned in the groove of an element Ei and hung by suitable means known to those skilled in the art. They can be positioned at each of the grooves of an intermediate element Ei so as to study the corrosion problems due to the fluid on an element in contact with which it is located.
  • the material of the insert is chosen from the materials usually used in the petroleum industry.
  • the dynamic analysis of the evolution kinetics of the effluent is carried out for a given time.
  • the inserts are removed from the dynamic analysis cell and are analyzed outside the device in order to quantify and qualify the corrosive phenomena of the effluent on the insert.
  • Such analyzes such as surface condition studies, weighings, etc., are known to those skilled in the art and are therefore not described in detail.
  • the device according to the invention is equipped with a means for introducing several fluids similar to the device described in the applicant's text filed under the number FR. 95 / 04.575 of April 13, 1995.
  • the introduction means described in Figure 8 replaces the introduction device 2 of Figure 1.
  • the internal part 31 can be composed of a first part 31 a substantially cylindrical comprising a first circulation channel 33 of the first fluid and a second part 31 b, preferably conical or frustoconical, comprising a second channel 36 for circulation of the second fluid detailed as follows.
  • the first channel 33 is preferably located along the central axis A of the part 31 a of the internal part.
  • the second part 31b preferably has a conical or frustoconical shape which widens when one moves away from the lower end of the mixer.
  • the opening or window 34 preferably has a rectangular shape, with a height I and a length L, defining a surface or passage section S1 of dimension chosen so that the first fluid flowing in the channel 33, opens through the window 34 in the form of a blade of fluid substantially perpendicular to this window.
  • the second part 31 b also has on its outer side wall
  • a groove 36 or groove preferably of helical shape, having a depth p and a width g, which extends for example all along the second part 31 b.
  • a zone 37 is machined between the circulation channel 33 and the opening 34 so that the first fluid circulating in the channel 33 is distributed with a substantially homogeneous pressure on the passage section S1 and as uniformly as possible.
  • the outer casing 32 is provided with at least one orifice 38i for introducing a second fluid to be mixed with the first fluid.
  • the second fluid to be mixed introduced through an orifice 38i then passes into an annular space 39 formed by the internal wall 40 of the external envelope 32 and the external wall of the first part 31 a.
  • this annular space 39 At the outlet of this annular space 39 it enters the channel 41 formed by the groove 36 and the internal wall 40 of the casing 32 located opposite the second part 31 b, the shape of the internal wall 40 being adapted so that the channel 41 has a substantially constant depth over its entire length and preferably equal to the depth of the groove 36.
  • the channel 41 thus formed has a width and a depth chosen to generate a fluid in the form of a blade.
  • the blade of the second fluid thus formed or second blade acquires a helical movement due to the helical shape of the groove 36.
  • the longitudinal axis of the groove corresponding substantially to the direction of flow of the second fluid, forms an angle ⁇ with a perpendicular to the window 34.
  • the value of this angle is chosen to obtain a homogeneous and almost instantaneous mixture of the first fluid or first blade of fluid emerging from window 34 with the second blade of fluid.
  • the first fluid blade meets the second fluid blade in a zone called the mixing zone 42 delimited by the window 34 and the internal wall of the casing 32 and the groove 36.
  • the blade shape of the two fluids, the angle ⁇ given and the reduced dimensions of the window 34, of the groove 36 and therefore of the mixing zone 42 favor the speed of mixing of the two fluids and its homogenization.
  • the spiral movement of the second fluid blade creates a vortex phenomenon causing the fluids to mix towards the center of the spiral thus created.
  • Such an arrangement makes it possible to concentrate the mixture of fluids towards the center of this spiral and by acceleration of the fluid and any crystals in the process of formation to minimize the phenomena of germination which could lead to encrustation on walls in contact with which is found. or the mixture of fluids could be, the walls possibly being those of devices located after the mixer.
  • the mixture emerges from the space or mixing zone 42 in a helical or spiral form.
  • the value of the angle belongs for example to the interval 60 and 90 ° and, preferably the angle ⁇ is substantially equal to 90 °.
  • the dimensions of the groove 36 that is to say its depth p and its width £ g defining with the external envelope 32 the second lateral flow channel are preferably chosen so that the width / depth ratio varies from 10 to 50, for example by choosing a width between 20 and 40 mm and a depth between 1, 5 and 0.3 mm.
  • the choice of these dimensions associated with the position of the outer casing relative to the part 31b of the inner part makes it possible to generate blades of fluids, the blade shape making it possible to optimize the mixing operation.
  • the values of the height I of the window 4 and of its length L are preferably chosen so that the ratio L / l is at least equal to 10, so as to obtain a first stream of fluid having a blade shape or first blade . They are in particular chosen so that the first blade of fluid crosses the passage section S1 corresponding to the window 4 with a speed of, for example, between 0.1 and 5 m / sec.
  • the high speed values as well as the small dimensions of the passage section S1 allow, advantageously to benefit from a phenomenon of self-cleaning of the openings, any deposits which would tend to form by bringing the fluids into contact on the walls of the device are peeled off by the fluid blades, both the first fluid blade and the second.
  • the window 34 and the groove 36, of small dimensions are produced, for example by electroerosion or by any other technique known to a person skilled in the art allowing parts of small dimensions to be produced with precision.
  • the area 37 preferably has a substantially trapezoidal shape, at least one of the sides of which corresponds, for example, to the window 34.
  • the trapezoidal shape of the part makes it possible, in particular, to obtain a better distribution of the pressure of the first fluid over the surface of passage S1 as well as a linear speed for the first substantially identical fluid over the entire surface S1.
  • the number of fluid introduction ports 38i can be greater than two, in order to obtain a better distribution of the mixture.
  • the orifices introduction may take various forms such as circular, triangular and be distributed uniformly, for example, on the outer casing.
  • the conical part 31b of the outer casing 32 can be produced separately in Teflon, for example, or in a non-polar material which by its nature avoids and / or minimizes the formation of deposits in the mixer.

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Abstract

Appareil pour contrôler en dynamique l'évolution des propriétés d'un fluide. L'appareil comporte plusieurs éléments modulaires (Ee, E1, E2, E3, Es) reliés entre eux pour former une canalisation (c) de circulation du fluide et des moyens de mesure (Ct, Cp) d'une caractéristique liée à l'évolution du fluide.

Description

APPAREIL DE MESURE EN DYNAMIQUE DES PROPRIÉTÉS D'UN FLUIDE EN ÉVOLUTION
La présente invention concerne un appareil et une méthode permettant de contrôler en dynamique le changement ou la stabilité d'un fluide dans le temps pour des conditions thermodynamiques données.
L'invention s'applique notamment pour étudier la cinétique de formation de dépôts pour des fluides ou des mélanges de plusieurs fluides ayant tendance à former des dépôts ou pour étudier la cinétique de corrosion d'une paroi (la vitesse à laquelle se corrode une paroi) au contact de laquelle ils se trouvent.
L'invention s'applique dans la production pétrolière pour suivre l'évolution de certaines huiles ayant tendance à former des dépôts d'asphaltènes, ou du gaz formant des hydrates dans des conditions thermodynamiques données.
Elle est utilisée, notamment, pour des domaines Haute Pression, Haute Température.
Elle trouve aussi son application dans les domaines où l'on rencontre des eaux qui sont physico-chimiquement déstabilisées ou incompatibles entre elles, par exemple dans le domaine de la géothermie ou de la production pétrolière pour suivre l'évolution de l'eau produite d'un gisement pétrolier, ou d'un mélange d'eau de gisement et d'eau d'injection.
Il est possible d'utiliser la présente méthode pour tester l'efficacité de produits, tels des inhibiteurs de dépôts, par exemple des dépôts d'hydrates, des dépôts minéraux et organiques (sulfates, carbonates,...) ou des produits anticorrosion couramment utilisés dans la production pétrolière, et qui mélangés à l'effluent ou fluide pétrolier, sont susceptibles d'engendrer de tels problèmes.
Il est décrit, par exemple dans le brevet EP 033557, la manière de tester l'efficacité d'inhibiteurs de dépôts sur un fluide. Ce document décrit un circuit test comprenant une ligne d'introduction d'un fluide ayant tendance à former des dépôts, un moyen pour injecter et mélanger un additif, tel un inhibiteur de dépôts à ce fluide, et des capteurs de mesure de pression pour mesurer en continu la différence de pression existant entre un point de mesure situé sur le circuit test et l'entrée de l'appareil. L'efficacité de l'inhibiteur testé est déterminée à partir de la différence de pression mesurée en permanence entre l'entrée de l'appareil et le point de mesure.
Un tel appareil présente néanmoins certains inconvénients. En effet, l'unicité et la continuité du circuit test formant la ligne de mesure pose des problèmes de nettoyage du circuit après formation de dépôts. De plus, cette unicité confère à l'appareil une certaine rigidité au niveau des possibilités d'étude du comportement des fluides dans le temps. Le mélangeur du fluide et de l'inhibiteur est, de plus, positionné bien avant l'entrée du circuit test ce qui peut laisser du temps pour que des réactions entre le fluide et l'inhibiteur s'initient avant l'entrée dans le circuit test, de telles réactions pouvant introduire des incertitudes dans les mesures.
La présente invention vise à pallier les inconvénients mentionnés ci- dessus.
Elle offre notamment un appareil ou dispositif dont la structure modulaire et adaptable, permet d'élargir le domaine d'étude en dynamique du comportement, ou de la stabilité d'un fluide dans le temps et/ou de la cinétique de formation de dépôts et/ou de corrosion de fluides ou de mélanges de fluides incompatibles.
Il permet avantageusement d'effectuer des analyses quantitatives et qualitatives des phénomènes précités, de modeliser ces phénomènes, et de surveiller l'évolution structurelle des fluides analysés.
La présente invention permet notamment de mesurer simultanément les phénomènes de dépôts et de corrosion.
Avantageusement la modularité de l'appareil offre la possibilité d'effectuer ces analyses dans des conditions voisines des conditions réelles et en dynamique en évitant des arrêts nécessaires pour nettoyer l'appareil et éliminer notamment les dépôts formés.
En outre, il peut être possible d'augmenter la fiabilité des mesures en contrôlant l'instant de mélange des différents fluides mis en présence, par exemple en positionnant un dispositif effectuant un mélange quasi instantané et rapide. La présente invention concerne un appareil pour contrôler en dynamique, l'évolution d'au moins un fluide. Il est caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs éléments modulaires Ei, l'un desdits éléments étant un élément d'entrée Ee comprenant un orifice d'introduction du fluide et au moins une rainure s'étendant sur au moins une partie de sa longueur formant une partie de canalisation Ci, et un autre élément Es étant un élément de sortie comprenant un orifice de sortie du fluide analysé, ledit élément de sortie étant sensiblement identique audit élément d'entrée, lesdits éléments comportant chacun au moins une partie de canalisation Ci pour que reliés entre eux lesdites parties de canalisation soient réunies pour former une canalisation C de circulation dudit fluide, l'appareil étant équipé d'au moins un moyen de mesure Cp, Ct d'au moins une caractéristique liée à l'évolution du fluide, lesdits éléments Ee, Ei et Es étant assemblés pour que les rainures situées sur les faces de deux éléments adjacents forment une partie Ci de la canalisation dans laquelle circule le fluide, deux éléments intermédiaires adjacents ayant des orifices Oi situés à des extrémités opposées, pour laisser circuler le fluide à travers toutes les parties Ci formant la canalisation C. il se caractérise en ce que la rainure de l'élément d'entrée est entourée par une gorge, chacun des éléments intermédiaires comportent deux faces FA, FB, chacune des faces FA, Fβ étant pourvues d'une rainure et au moins une des faces d'un élément étant pourvue d'une gorge et/ou l'élément de sortie Es comporte une gorge, lesdites gorges entourent les rainures et reçoivent un joint assurant l'étanchéité entre l'élément d'entrée Ee et l'élément intermédiaire Ei adjacent, les éléments intermédiaires Ei entre eux et l'élément de sortie Es et l'élément intermédiaire voisin Ei.
Le moyen de mesure peut être un capteur de pression et/ou un capteur de température.
Avantageusement, l'appareil peut comporter un dispositif d'introduction situé au niveau de l'orifice d'introduction du premier élément d'entrée Ee adapté à propulser le fluide directement dans la canalisation C. Avantageusement de façon à simuler des conditions réelles de production d'un fluide, au moins une partie de la canalisation est munie d'un capillaire suspendu au niveau de l'ouverture Oi.
Le capillaire peut être constitué d'au moins deux parties longitudinales et entouré d'une gaine, permettant notamment de maintenir en équipression le capillaire.
La position du capillaire à l'intérieur de la canalisation est, par exemple, choisie en fonction de la cinétique d'évolution des propriétés du fluide à analyser.
L'appareil peut être équipé d'au moins un élément auxiliaire comportant un capillaire, l'élément auxiliaire étant relié à la canalisation C par des moyens appropriés tels une conduite et une vanne.
Selon un autre mode de réalisation de l'invention, au moins une partie de la canalisation C peut être munie d'un élément auxiliaire tel un insert.
L'appareil peut comporter un dispositif d'introduction et de mélange d'au moins deux fluides adapté à obtenir un mélange quasi instantané et homogène desdits fluides. De cette manière l'instant de démarrage de l'analyse est connu de manière précise, les interactions entre les fluides s'effectuant à l'intérieur de la canalisation.
Le moyen d'introduction et de mélange peut comporter une pièce interne comprenant au moins un premier canal de circulation du premier fluide, le premier canal communiquant avec une fenêtre située dans la partie inférieure de la pièce interne, ladite fenêtre ayant une section de passage S1 choisie pour que le premier fluide débouche par cette fenêtre sous forme d'une première veine de fluide ayant la forme d'une lame, la pièce interne comporte aussi une gorge située sur sa paroi latérale extérieure, la gorge a par exemple une profondeur p et une longueur <?g. Une enveloppe externe entoure la pièce interne, l'enveloppe externe est par exemple pourvue d'au moins un orifice d'introduction du second fluide et l'enveloppe externe est située par rapport à la pièce interne de façon que la paroi interne de l'enveloppe externe délimite avec la gorge un canal latéral de circulation qui génère une seconde veine de fluide sous forme de lame. Les deux veines de fluides se rencontrent dans une zone de mélange délimitée par la fenêtre, la gorge et la paroi interne de l'enveloppe externe pour former un mélange quasi instantané et homogène.
La direction d'écoulement de la première lame de fluide peut faire un angle α avec la direction d'écoulement de la seconde lame de fluide, compris entre 60 et 90°, et de préférence sensiblement égal à 90°.
La section de passage S1 peut être définie par une longueur L et une hauteur h et la valeur du rapport lJh est par exemple au moins supérieur à 10.
Les lames des premier fluide et second fluide peuvent avoir des vitesses comprises entre 0,1 et 5 m/sec.
Un des éléments intermédiaires du dispositif Ei est muni d'au moins un moyen tel qu'un pot de récupération des particules ou de dépôts situé vers l'extrémité inférieure de l'élément Ei, ledit pot de récupération communiquant avec la canalisation de circulation du fluide par l'intermédiaire d'un passage.
L'invention trouve avantageusement son application pour étudier la cinétique de formation de dépôt d'effluents pétroliers. L'appareil se trouve alors positionné de préférence dans un milieu permettant de contrôler des paramètres thermodynamiques tels que la température et la pression.
L'appareil est particulièrement bien adapté pour étudier la cinétique d'évolution de fluide dans des conditions Haute Pression, Haute Température.
Ainsi l'un des avantages offerts par la présente invention est de pouvoir analyser de manière qualitative et quantitative la cinétique de formation de dépôts dans le temps d'un fluide instable ou d'un mélange de plusieurs fluides incompatibles, l'analyse s'effectuant en dynamique et dans des conditions hydrauliques, thermodynamiques données, par exemple. Un autre avantage réside dans la possibilité d'effectuer cette analyse ou étude pour des conditions sensiblement voisines des conditions réelles auxquelles il est soumis.
De telles études peuvent ainsi être réalisées en continu, en minimisant les interruptions de fonctionnement et en les évitant si possible, du fait de la présence d'éléments modulaires facilement mobiles et pouvant être indépendants du "squelette" du dispositif. Les éléments éventuellement obstrués par des dépôts lors de l'analyse et rendus ainsi non disponibles pour continuer l'étude peuvent être aisément remplacés sans pour autant interrompre l'analyse ou la circulation du fluide en cours.
Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description d'exemples non limitatifs de réalisation donnée ci- après, en se référant aux dessins annexés où : - la figure 1 représente une vue d'ensemble en coupe de l'appareil d'analyse, de mesure et de contrôle selon l'invention,
- les figures 2A, et 2B schématisent de façon détaillée le premier élément du dispositif ou élément d'entrée,
- les figures 3A et 3B représentent les deux faces d'un élément intermédiaire, - la figure 4 schématise un appareil équipé d'un dispositif de simulation d'un
"tubing" et d'un "casing" de production annulaire dans la conduite de circulation,
- la figure 5 représente un appareil selon l'invention équipé de moyens auxiliaires de simulation d'un tubing disposés en parallèle, et à l'extérieur de l'appareil de la figure 1 ,
- la figure 6 montre les courbes traduisant l'influence d'inhibiteurs sur l'évolution d'un fluide composé d'une eau de réservoir et d'une eau d'injection en cours d'analyse,
- la figure 7 représente une version d'appareil muni d'un dispositif de récupération de dépôts, et
- la figure 8 schématise un mélangeur pouvant être positionné à l'entrée de l'appareil d'analyse.
A titre d'exemple d'utilisation de l'appareil ou dispositif selon l'invention, la description ci-après concerne l'étude de la cinétique de formation de dépôts et/ou de la corrosion provoqués par exemple par un fluide polyphasique comportant plusieurs phases, certaines de ces phases ayant tendance à provoquer des dépôts et/ou à corroder des parois au contact desquelles le fluide se trouve. L'étude de la cinétique de formation de dépôts pouvant être effectuée sur le fluide seul et/ou le fluide mélangé à des produits appropriés. Avantageusement, un tel dispositif peut être situé dans un environnement contrôlé, par exemple il peut être positionné à l'intérieur d'une enceinte, d'un bain, ou tout autre environnement non représentés sur les figures qui permettent d'obtenir et de réguler, notamment les conditions thermodynamiques (pression et température) dans lesquelles l'analyse est effectuée.
Néanmoins, le dispositif décrit ci-après n'est pas limité à l'analyse de fluides ou de mélanges de fluides instables dans le temps, il trouve aussi son application pour l'étude de mélanges de fluides incompatibles c'est-à-dire des fluides qui lorsqu'ils sont mis en contact les uns avec les autres engendrent des réactions physico-chimiques responsables de la formation de dépôts et ou de phénomènes de corrosion par exemple.
L'appareil selon la présente invention comporte plusieurs éléments modulaires en liaison les uns avec les autres pour former une cellule d'analyse en dynamique d'un fluide. La structure du dispositif peut être décrite comme comprenant un corps central qui comporte un minimum d'éléments modulaires nécessaires pour effectuer l'analyse et d'éléments qui peuvent se remplacer facilement sans interrompre l'analyse en cours. Le squelette du dispositif est par exemple constitué d'au moins un élément d'entrée Ee et d'au moins un élément de sortie Es décrits en détail ci-après, qui forment un canal de circulation du fluide C. Entre ces deux éléments ou disposés en parallèle peuvent se trouver des éléments Ei facilement remplaçables. Chacun des éléments peut comporter une tubulure ou canalisation permettant la circulation du fluide à analyser, lesdites canalisations étant reliées les unes aux autres pour former le canal de circulation du fluide C.
Selon un mode de réalisation décrit à la figure 1 , les éléments modulaires Ee, Ei, Es sont ouvrants.
Ainsi, le dispositif de la figure 1 comporte, par exemple, un élément d'entrée Ee dans lequel est introduit un fluide, cet élément étant adjacent et relié à un premier élément intermédiaire E1 , lui-même positionné à côté d'un deuxième élément intermédiaire E2, et un troisième élément intermédiaire E3, relié au deuxième élément E2 et à un élément de sortie Es. Le nombre d'éléments intermédiaires Ei, (E1 , E2...), est choisi en fonction de la longueur du circuit test ou circuit d'analyse C que l'on souhaite obtenir.
La longueur du circuit est choisi, par exemple en fonction, de la nature et de la qualité de l'analyse du fluide souhaitée, de la nature du fluide ou du mélange de fluides ou encore de la cinétique d'évolution de ce mélange ou de ce fluide dans le temps.
Les différents éléments Ee, Ei et Es sont reliés les uns aux autres de manière à former un conduit C, ou canalisation, de circulation du mélange à analyser. Ce conduit C peut être constitué de plusieurs parties ou morceaux de conduite Ci correspondant à un élément Ei. Les parties Ci communiquent entre elles par des passages tels des ouvertures ou orifices Oi percés sur toute l'épaisseur d'un élément. La canalisation C de circulation du mélange à analyser peut prendre n'importe quelle forme, cette dernière étant définie par la géométrie d'un élément Ei et la manière dont sont disposés ces différents éléments les uns par rapport aux autres.
L'appareil peut comporter un moyen d'introduction 2 du mélange (ou mélangeur) dans le circuit test situé par exemple dans sa partie supérieure. Avantageusement, le mélangeur a une forme et une géométrie adaptées pour que l'introduction du mélange dans la canalisation C s'effectue avec une vitesse suffisante pour générer un effet de vortex, permettant de concentrer le mélange des fluides susceptible de générer des dépôts vers le centre de la spirale du vortex et ainsi, par accélération du fluide et d'éventuels cristaux en cours de formation, de minimiser les phénomènes de germination conduisant à l'incrustation sur le conduit de circulation du mélange.
De tels dépôts pourraient induire des erreurs dans l'analyse effectuée. De manière à contrôler les conditions thermodynamiques dans lesquelles est réalisée l'étude ou analyse, des capteurs de pression Cp, et de température Ct sont situés par exemple au niveau de l'élément d'entrée Ee et sur au moins un des éléments intermédiaires Ei. Le numéro de l'élément intermédiaire Ei sur lequel sont positionnés les capteurs de pression Cp et de température Ct est déterminé par rapport à l'analyse effectuée sur le mélange. Un des critères de choix peut être la cinétique d'évolution du mélange.
Ces capteurs Cp et Ct peuvent être reliés à un micro-contrôleur non représenté qui enregistre et traite les données de préférence en permanence et permet de connaître en permanence les conditions thermodynamiques de l'analyse. Il peut aussi avoir comme rôle de piloter les étapes de l'analyse décrites ci-après et de générer des ordres de commande de régulation envoyés aux différents éléments ou dispositifs équipant l'appareil.
Les figures 2A à 3B décrivent des éléments modulaires, respectivement Ee et Ei, ouvrants qui reliés les uns aux autres forment le corps central et l'appareil selon le mode de réalisation de l'invention décrit à la figure 1 .
Les figures 2A et 2B schématisent respectivement une vue de profil et de face d'un élément d'entrée Ee.
L'élément Ee comporte, par exemple, dans sa partie supérieure une rainure 3 qui s'étend sensiblement sur toute sa longueur. Cette rainure 3 est constituée par exemple d'une partie 3a dont la forme est conçue pour accepter le dispositif d'introduction 2 du mélange et une seconde partie 3b, la transition entre les parties 3a et 3b s'effectue de manière à éviter les variations brutales de direction d'écoulement du mélange. Le mélange sort du dispositif d'introduction 2 sous la forme d'une spirale qui en concentrant le mélange vers son centre permet de minimiser les phénomènes de germination et de cristaux ainsi qu'il a été décrit précédemment. De cette manière les phénomènes précités, tels que les phénomènes de germination, de cristallisation et éventuellement de corrosion ne sont initiés que lorsque le mélange se trouve dans la canalisation C et il est possible de déterminer de manière précise l'instant initial de démarrage de l'analyse.
La rainure 3 (parties 3a et 3b) est entourée (figure 2B) par une gorge 4 dont la taille et la géométrie sont calculées pour recevoir un joint 4' assurant l'étanchéité entre les différents éléments Ee, Ei et Es. L'espacement entre la rainure 3 et la gorge 4 est choisi pour accepter des valeurs de pression élevées, et des valeurs de température spécifiques à l'application, comprises respectivement entre 200 et 500 bars et, 5 et 200°C, et de préférence sensiblement voisines de 400 bars et 200°C.
Les joints sont fabriqués dans un matériau adaptés pour tenir au moins les valeurs de pression et de température données ci-dessus. De plus, ils sont choisis pour résister à la nature du fluide ou du mélange de fluide analysé. Plus particulièrement, les matériaux doivent éviter tout phénomène de migration de certaines espèces chimiques contenues dans les fluides ou les mélanges de fluides analysés. Avantageusement, les joints sont pressés dans un même plan que le plan correspondant à une face d'un élément de façon que l'écoulement du fluide ou du mélange de fluides analysé soit confiné en majorité dans la rainure.
Les figures 3A et 3B représentent les deux faces FA et Fβ d'un élément intermédiaire Ei. La face FA d'un élément intermédiaire Ei est munie d'une rainure 5 entourée par une gorge 4 pouvant être similaire à la gorge décrite à la figure 2B. La rainure 5 est située sensiblement selon l'axe central de l'élément et s'étend sur la quasi-totalité de sa longueur, par exemple. Au moins un orifice Oi est situé à une des extrémités de la rainure 5 pour laisser le mélange s'écouler sur toute la longueur de l'appareil formé des différents éléments Ee, Ei et Es réunis. La section d'un orifice Oi est de préférence sensiblement égale à celle de la partie de la canalisation Ci formée dans cet exemple par la réunion de deux rainures. De cette façon on minimise les risques de formation de dépôts ou de phénomènes parasites risquant de boucher la canalisation. Sur la face Fβ de l'élément intermédiaire Ei (figure 3B), on retrouve une rainure sensiblement similaire à la rainure 5 de la face FA située dans une position sensiblement identique.
Plusieurs trous 6 réalisés le long des éléments intermédiaires Ei permettent de les assembler entre eux pour former l'appareil. Cet assemblage est réalisé, par exemple, pour obtenir une canalisation C en forme d'épingle, de zigzag ou encore de quinconce, de la façon suivante : on choisit des éléments Ei de rang pair comportant un orifice Oi au niveau de leur extrémité inférieure, et des éléments Ei de rang impair dont l'orifice Oi est situé au niveau de leur extrémité supérieure et on les dispose les uns par rapport aux autres de manière à obtenir une boucle de circulation du mélange. Le mélange à analyser circule ainsi à l'intérieur de la canalisation formée par la réunion des rainures de deux éléments adjacents et les orifices de passage Oi. L'élément Ee est relié à une des extrémités de cet agencement de manière à obtenir la première boucle de passage du mélange et l'élément Es de sortie, détaillé ci-après est situé à l'autre extrémité, de manière adjacente.
L'élément de sortie Es (figure 1 ) comporte par exemple sur une seule de ses faces une rainure centrale 5 reliée à un orifice de sortie 7, cet orifice de sortie 7 peut être identique à un orifice Oi lorsqu'il est en relation directe avec une conduite d'évacuation 10 du fluide . Selon une autre variante de réalisation l'élément de sortie Es comporte une rainure composée de deux parties successives 9a et 9b, la partie 9b étant adaptée pour recevoir un dispositif d'évacuation relié à la conduite d'évacuation 10, par exemple.
Les éléments intermédiaires Ei, l'élément de sortie Es et l'élément d'entrée Ee peuvent être conçus pour recevoir des capteurs de pression Cp et de température Ct.
Ces capteurs peuvent aussi être positionné au niveau des puits de récupération décrits ci-après à la figure 7.
Afin de mieux cerner le fonctionnement de l'appareil selon l'invention, un exemple est donné ci-après, à titre nullement limitatif. Il concerne l'analyse d'un fluide polyphasique, constitué de plusieurs phases de nature différentes tel un effiuent pétrolier comportant au moins une phase liquide constituée, par exemple d'une phase aqueuse et d'une phase organique, au moins une phase gazeuse et éventuellement des particules solides.
La phase aqueuse dans des conditions thermodynamiques données peut être susceptible de former des dépôts conduisant à terme à boucher la canalisation.
Un effiuent pétrolier est un fluide instable lors de sa production par un puits, du fait notamment de la variation de sa composition, notamment en fonction des conditions thermodynamiques. Afin d'observer la cinétique d'évolution d'un tel effiuent, on l'introduit dans l'appareil par l'intermédiaire d'une conduite 1 1 reliée à une source S, telle qu'un puits de production ou encore une enceinte contenant une partie de l'effluent prélevé au cours de la production du puits munie par exemple d'un dispositif de contrôle 12 de la quantité d'effluent introduit, tel qu'une vanne ou une duse, ou tout autre dispositif connu de l'homme de métier. L'effluent pénètre dans l'appareil d'analyse par le dispositif d'introduction 2 et tombe directement dans la conduite d'écoulement C dans laquelle il circule du premier élément Ee jusqu'à l'élément de sortie Es en passant à travers les éléments intermédiaires Ei avant d'être évacué par la conduite d'évacuation 10.
Tout le long de son écoulement, les valeurs de pression et de température sont mesurées aux moyens des capteurs Cp et Ct équipant dans cet exemple le deuxième élément intermédiaire E2 du dispositif (figure 1 ). Les mesures de pression sont envoyées au micro-ordinateur afin d'élaborer la courbe temporelle de la différence de pression existant entre l'entrée du dispositif et le second élément E2. Dans le but d'affiner les résultats, les mesures de température peuvent être envoyées au micro-ordinateur, notamment pour tenir compte des conditions réelles thermodynamiques de l'analyse. A partir de la courbe représentant la différence de pression mesurée entre l'élément d'entrée et l'élément intermédiaire muni de capteurs de Température et de Pression, ce qui correspond à l'endroit où l'on visualise l'événement, il est possible de manière connue des spécialistes d'établir la cinétique d'évolution de l'effluent pétrolier.
L'étude de la cinétique d'évolution de l'effluent pétrolier peut consister à quantifier la formation de dépôts, tels des sulfates et/ou des hydrates. En effet, la différence de pression mesurée entre l'élément d'entrée et un point du circuit d'analyse est reliée à la quantité des hydrates et/ou des dépôts formés. Il est donc possible en effectuant une comparaison entre les valeurs de pression mesurées dans le temps, de déduire la quantité de dépôts d'hydrates formés dans des conditions thermodynamiques données. Afin d'améliorer encore les résultats, il est possible de positionner plusieurs capteurs de pression en différents endroits du dispositif. De cette manière on peut tracer la courbe représentant la cinétique d'évolution du fluide correspondant à une partie de la conduite C délimitée par deux capteurs de pression et on augmente ainsi la résolution en ayant des paliers ou segments de courbe plus rapprochés. L'interprétation des changements des pentes des segments de cette courbe d'évolution dans le temps et donc dans l'espace (selon une distance calculée par rapport à l'entrée du dispositif correspondant à la position d'un capteur) permet d'affiner l'analyse du comportement dans le temps de l'effluent analysé, et notamment la formation de dépôts minéraux et/ou organiques tels que des hydrates ou des asphaltènes.
Les étapes de la méthode décrite précédemment s'appliquent sans sortir du cadre de l'invention à tous mélanges comportant plusieurs fluides pouvant interagir entre eux et aussi à des fluides instables évoluant dans le temps.
De manière avantageuse, le dispositif permet d'étudier l'influence d'un produit tel un inhibiteur de dépôts ou un produit ayant pour fonction d'empêcher les phénomènes de corrosion de se produire, par exemple les inhibiteurs empêchant ou retardant la formation d'hydrates, de tels produits étant mélangés au fluide susceptible d'engendrer de tels phénomènes. Par un choix approprié du dispositif de mélange positionné à l'entrée de l'appareil ou cellule de test, il est ainsi possible de mélanger plusieurs inhibiteurs à un fluide ou à un mélange.
Une autre possibilité offerte par l'appareil consiste à réaliser en dynamique l'étude de la cinétique en simulant les conditions réelles ou proches de la réalité de production d'un effiuent de type pétrolier. Ainsi par un agencement approprié d'éléments auxiliaires situés à l'extérieur et/ou à l'intérieur de l'appareil, il est possible de simuler les conditions de production d'un puits pétrolier.
La figure 4 montre une partie de la canalisation Ce, constituée par la réunion de deux éléments intermédiaires E1 et E2, équipée d'un capillaire 17 disposé dans la canalisation C à l'aide de joints 18 étanches comportant un passage 18' et d'un embout 19 dont la forme est adaptée à la forme du passage formé par l'orifice Oi. L'embout 19 vient ainsi se ficher dans le passage Oi de façon que le capillaire 17 se trouve en suspension dans la partie de canalisation Ce. L'espace 16 créé entre la paroi de la canalisation et la paroi extérieure du capillaire suspendu est appelé annulaire ou espace annulaire. Le capillaire 17 peut être "ouvrant" dans le sens de la longueur et être réalisé en deux parties longitudinales 17a et 17b. Dans ce cas, il est entouré d'une gaine G de préférence réalisée en matériau thermorétractable, assurant l'étanchéité des deux parties du capillaire 17. Le matériau de la gaine est choisi pour résister à des valeurs de pression et de température élevées comprises entre 200 et 500 bars et entre 5 et 200°C. La disposition du tube capillaire 17, de la gaine éventuelle G, des joints
18 obligent l'effluent à circuler à l'intérieur du capillaire, en remontant à l'intérieur.
Le passage 18' situé au niveau du joint 18 laisse passer une partie de l'effluent dans l'espace annulaire 16 jusqu'au joint 1 9. De cette façon, la circulation de l'effluent à l'intérieur du capillaire et en même temps la présence d'une partie de l'effluent dans l'espace annulaire permet de mettre en équipression les deux parties du fluide circulant.
Un tel agencement est particulièrement avantageux pour des capillaires dit ouvrants. En effet, lorsque le capillaire commence à être obstrué, on observe une augmentation de la pression amont (à l'entrée du capillaire) par rapport à la pression aval (sortie du capillaire). Les valeurs de pression respectivement amont et aval sont mesurées à l'aide de capteurs de pression
Cp positionnés respectivement avant l'entrée et après le capillaire. Le fluide présent dans l'espace annulaire 16 possède une valeur de pression qui est supérieure à la pression aval et au maximum égal à la pression amont. Ceci permet d'éviter notamment tout problème d'étanchéité des deux parties du capillaire.
Les agencements décrits précédemment en relation à la figure 4 permettent d'analyser en dynamique la cinétique d'un effiuent à provoquer des dépôts et/ou à corroder une paroi au contact de laquelle il se trouve, dans des conditions simulant les conditions de production pétrolières.
Dans le cas de capillaire ouvrant, il est possible d'analyser les dépôts et les phénomènes de corrosion dus à l'effluent en circulation dans la canalisation.
L'ajout d'élément auxiliaire pour étudier les phénomènes de dépôts et de corrosion dans des conditions sensiblement voisines des conditions réelles de production permet de plus d'éviter de détériorer directement la canalisation C.
La position du capillaire à l'intérieur de la canalisation C, en un point situé entre l'entrée et la sortie du dispositif, est choisie, par exemple, en fonction de la cinétique d'évolution des propriétés du fluide à analyser circulant à l'intérieur.
Selon une autre variante de réalisation de l'appareil représenté à la figure 5, les éléments auxiliaires de type capillaire précédemment décrits à la figure 4 sont situés à l'extérieur de l'appareil de base décrit à la figure 1 , par exemple, en parallèle et reliés à ce dernier par des moyens permettant le passage de l'effluent de la canalisation C vers les éléments auxiliaires, tels des vannes qui permettent éventuellement d'isoler les éléments du dispositif et réciproquement. L'indépendance des éléments auxiliaires résultant de cette configuration permet notamment d'éviter d'interrompre l'analyse de la cinétique en dynamique de l'effluent.
Le dispositif comporte, par rapport à l'appareil décrit à la figure 1 , deux éléments auxiliaires 20, 21 positionnés par exemple de part et d'autre de la cellule de base correspondant à l'appareil décrit à la figure 1. Ces éléments 20, 21 communiquent avec la canalisation C par intermédiaire d'un conduit 22 situé dans le prolongement de la canalisation C et respectivement par des conduits 23 et 24. Les conduits 23 et 24 sont munis par exemple d'une vanne V ou d'un moyen de réglage du passage du fluide des éléments auxiliaires 20, 21 vers la canalisation C. Les dispositifs auxiliaires 20, 21 sont accrochés au dispositif ou appareil de base par des moyens appropriés, par exemple par un support 25 comportant les conduits de passage 23, 24 de passage du fluide des éléments auxiliaires vers la canalisation C.
Les éléments auxiliaires sont, par exemple munis chacun d'un capillaire 17 suspendu de manière identique à celle décrite en relation à la figure 1. Le fluide dérivé de la canalisation C passe dans la conduite 22 et ensuite dans la conduite 23 ou 24 dont la vanne V-| , V2 est ouverte avant de remonter à l'intérieur du capillaire 17 et éventuellement dans l'espace annulaire 16 de façon identique à celle décrite à la figure 4.
L'ouverture des vannes V-j , V2 situées sur les conduites 22 et 23 s'effectue préférentiellement en alternance. L'analyse de la cinétique du fluide peut ainsi être réalisée dans un premier temps dans un des éléments auxiliaires par exemple l'élément 20 relié à la conduite 22 , puis cet élément ayant été utilisé on ferme la vanne V1 lui correspondant et on le déconnecte du dispositif. Simultanément on ouvre la vanne V2 située sur la conduite 23 pour faire circuler le fluide dans le second élément auxiliaire 21 et continuer l'analyse sur cet élément.
Pendant le temps de l'analyse effectuée sur le second élément 21 , il est possible de nettoyer le premier élément et/ou le remplacer par un autre élément.
Les éléments auxiliaires de simulation (tubing + annulaire) sont par exemple situés en parallèle au niveau de l'avant dernier élément intermédiaire du dispositif de la figure 1 de façon que le fluide passe de cet élément vers un des moyens auxiliaires d'analyse sans passer par le dernier élément intermédiaire.
Le dispositif auxiliaire peut être pourvu d'un dispositif de sortie du fluide identique au dispositif de sortie équipant le dernier élément intermédiaire.
En positionnant de manière judicieuse plusieurs dispositifs d'analyse auxiliaires le long et en parallèle à l'appareil de base de la figure 1 , on élargit le domaine d'analyse des cinétiques d'évolution d'un fluide et/ou de la cinétique de formation de dépôts d'un mélange. On peut aussi choisir la distance de positionnement des éléments auxiliaires par rapport à l'entrée du dispositif d'analyse. De plus de tels éléments auxiliaires offrent l'avantage d'être aisément déplaçables sans toutefois interrompre le fonctionnement du dispositif d'analyse. En effet un capillaire ou une conduite dans lesquels circulent des mélanges ayant tendance à former des dépôts peut s'obstruer rapidement et empêcher l'étude de la cinétique de se poursuivre. La disposition décrite ci- dessus permet un changement rapide de l'élément d'étude et/ou simultanément de basculer sur un dispositif auxiliaire adjacent.
La figure 6 montre plusieurs courbes traduisant la formation de dépôts en fonction de la quantité d'inhibiteurs ajoutés à un effiuent pétrolier. L'effluent pétrolier est composé par exemple d'une eau de réservoir et d'une eau d'injection (courbe i).
La courbe i montre la différence de pression enregistrée pour un effiuent pétrolier pur, c'est-à-dire sans ajout d'additifs. La courbe n a été obtenue en ajoutant un inhibiteur avec une concentration de 5 ppm, la différence de pression enregistrée dans le temps, est inférieure à celle obtenue sans inhibiteur, ce qui traduit une formation de dépôts plus faible du fait de la présence d'inhibiteur. La courbe ni correspond au même effiuent pétrolier auquel on ajouté un inhibiteur en concentration de 15 ppm. On remarque que la différence de pression mesurée entre un point de la cellule et l'entrée du dispositif est sensiblement égale à zéro ce qui correspond sensiblement à la non formation de dépôts ou à une quantité négligeable de dépôts formés.
Pour certains fluides, les cristaux ayant tendance à se former peuvent provenir des phénomènes connus sous le nom de nucléation homogène ou de nucléation hétérogène. Les cristaux issus de la nucléation homogène ne sont pas utiles pour l'étude de la cinétique d'incrustation des dépôts. De manière avantageuse, l'appareil décrit à la figure 7 comporte deux éléments intermédiaires E1 et E2 équipés chacun d'un moyen de récupération 13 des cristaux issus de la nucléation homogène. Les cristaux tombent dans les pots de récupération 13 et débarrassent ainsi la canalisation d'écoulement C évitant tout risque d'obstruction par dépôt et agglomération de cristaux, qui ne sont pas utiles à l'analyse. Les pots de récupération 13 ou pots de piégeage des cristaux sont situés de préférence dans la partie inférieure d'un élément intermédiaire Ei.
Ce pot communique avec la canalisation C par l'intermédiaire d'un passage 14 muni d'un dispositif 15 (non représenté sur la figure) permettant de l'isoler du reste de l'appareil. De cette manière, il est possible d'intervenir sur ce dernier sans pour autant être contraint à arrêter son fonctionnement et l'analyse de l'effluent.
La récupération des cristaux ayant floculé contribue à affiner l'analyse de l'étude de la stabilité dans le temps de l'effluent, par exemple en effectuant un bilan de masse et un bilan chimique, ce bilan pouvant être effectué en dehors de l'analyse dynamique de l'effluent.
Afin d'étudier les phénomènes de corrosion sur des conduites habituellement utilisées pour le transfert des effluents de type pétrolier, on ajoute à l'appareil de base décrit en relation avec les figures 1 à 3B, des moyens tels des inserts disposés à l'intérieur de la canalisation. Les inserts sont positionnés dans la rainure d'un élément Ei et accrochés par des moyens appropriés connus de l'homme du métier. Il peuvent être positionnés au niveau de chacune des rainures d'un élément intermédiaire Ei de manière à étudier les problèmes de corrosion dus au fluide sur un élément au contact duquel il se trouve. Le matériau de l'insert est choisi parmi les matériaux habituellement utilisés dans l'industrie pétrolière.
L'analyse en dynamique de la cinétique d'évolution de l'effluent est réalisée pendant un temps donné. A l'issu de cette période de temps, les inserts sont ôtés de la cellule d'analyse en dynamique et sont analysés à l'extérieur de l'appareil afin de quantifier et qualifier les phénomènes corrosifs de l'effluent sur l'insert. De telles analyses, telles des études d'état de surface, des pesées,.., sont connues de l'homme de métier et ne sont donc pas décrites en détail.
Lorsque l'on cherche à étudier la cinétique de réaction de plusieurs fluides susceptibles d'interagir entre eux de manière très rapide, par exemple dès leur mise en contact, il est avantageux de disposer d'un moyen d'introduction conçu pour effectuer un mélange homogène et rapide des différents fluides, positionné à l'entrée du dispositif. Le mélange rapide, quasi instantané de plusieurs fluides incompatibles permet de fixer de manière précise l'instant auquel peuvent être déclenchés d'éventuelles interactions entre les fluides mis en présence dans le dispositif d'étude de cinétique. De plus les mesures effectuées sur un mélange homogène conduit à améliorer les précisions de mesure.
Avantageusement le dispositif selon l'invention est équipé d'un moyen d'introduction de plusieurs fluides semblable au dispositif décrit dans le texte du demandeur déposé sous le numéro FR. 95/04.575 du 13 avril 1995. Le moyen d'introduction décrit à la figure 8 remplace le dispositif d'introduction 2 de la figure 1.
Il comprend, par exemple, une pièce interne 31 située à l'intérieur d'une enveloppe externe ou enceinte 32. La pièce interne 31 peut être composée d'une première partie 31 a sensiblement cylindrique comprenant un premier canal de circulation 33 du premier fluide et d'une seconde partie 31 b de préférence conique ou tronconique comportant un second canal 36 de circulation du second fluide détaillés comme suit.
Le premier canal 33 est situé de préférence le long de l'axe central A de la partie 31 a de la pièce interne. La seconde partie 31 b a de préférence une forme conique ou tronconique qui va en s'évasant lorsque l'on s'éloigne de l'extrémité inférieure du mélangeur.
Elle est munie sur sa paroi latérale 35 et dans sa partie inférieure d'une ouverture 34 communiquant avec le premier canal 33. L'ouverture ou fenêtre 34 a de préférence une forme rectangulaire, avec une hauteur I et une longueur L, définissant une surface ou section de passage S1 de dimension choisie de façon que le premier fluide circulant dans le canal 33, débouche par la fenêtre 34 sous la forme d'une lame de fluide sensiblement perpendiculaire à cette fenêtre. La seconde partie 31 b comporte aussi sur sa paroi latérale extérieure
35 une gorge 36 ou rainure, de préférence de forme hélicoïdale, ayant une profondeur p et une largeur g, qui s'étend par exemple tout le long de la seconde partie 31 b.
Pour des raisons de clarté dans la figure, les dimensions f, L, p et (g, ne sont pas représentées. Avantageusement, dans une zone 37 est usinée entre le canal de circulation 33 et l'ouverture 34 pour que le premier fluide circulant dans le canal 33 se répartisse avec une pression sensiblement homogène sur la section de passage S1 et de manière la plus uniforme possible. L'enveloppe externe 32 est pourvue d'au moins un orifice 38i d'introduction d'un second fluide à mélanger avec le premier fluide. Le second fluide à mélanger introduit par un orifice 38i, passe ensuite dans un espace annulaire 39 formé par la paroi interne 40 de l'enveloppe externe 32 et la paroi externe de la première partie 31 a. En sortie de cet espace annulaire 39 il pénètre dans le canal 41 formé par la gorge 36 et la paroi interne 40 de l'enveloppe 32 situé en regard de la seconde partie 31 b, la forme de la paroi interne 40 étant adaptée pour que le canal 41 ait une profondeur sensiblement constante sur toute sa longueur et de préférence égale à la profondeur de la gorge 36. Le canal 41 ainsi formé a une largeur et une profondeur choisies pour générer un fluide sous forme de lame. La lame du second fluide ainsi formée ou seconde lame acquiert un mouvement hélicoïdal du fait de la forme hélicoïdale de la gorge 36.
L'axe longitudinal de la gorge, correspondant sensiblement à la direction d'écoulement du second fluide, fait un angle α avec une perpendiculaire à la fenêtre 34. La valeur de cet angle est choisie pour obtenir un mélange homogène et quasi instantané du premier fluide ou première lame de fluide débouchant de la fenêtre 34 avec la seconde lame de fluide.
En sortie de fenêtre 34, la première lame de fluide rencontre la seconde lame de fluide dans une zone dite zone de mélange 42 délimitée par la fenêtre 34 et la paroi interne de l'enveloppe 32 et la gorge 36. La forme de lame des deux fluides, l'angle α donné et les dimensions réduites de la fenêtre 34, de la gorge 36 et donc de la zone de mélange 42 favorisent la rapidité du mélange des deux fluides et son homogénéisation.
De plus, le mouvement en spirale de la seconde lame de fluide crée un phénomène de vortex entraînant le mélange des fluides vers le centre de la spirale ainsi créée. Une telle disposition permet de concentrer le mélange des fluides vers le centre de cette spirale et par accélération du fluide et des éventuels cristaux en voie de formation de minimiser les phénomènes de germination qui pourraient conduire à l'incrustation sur des parois au contact desquelles se trouve ou pourrait se trouver le mélange de fluides, les parois pouvant être celles de dispositifs situés après le mélangeur. Le mélange ressort de l'espace ou zone de mélange 42 sous une forme hélicoïdale ou en spirale.
La valeur de l'angle appartient par exemple à l'intervalle 60 et 90 ° et, de préférence l'angle α est sensiblement égal à 90°. Les dimensions de la gorge 36, c'est-à-dire sa profondeur p et sa largeur £g définissant avec l'enveloppe externe 32 le second canal latéral d'écoulement sont choisies, de préférence, pour que le rapport largeur/profondeur varie de 10 à 50, par exemple en choisissant une largeur comprise entre 20 et 40 mm et une profondeur comprise entre 1 ,5 et 0,3 mm. Le choix de ces dimensions associé à la position de l'enveloppe externe par rapport à la partie 31b de la pièce interne permet de générer des lames de fluides, la forme de lame permettant d'optimiser l'opération de mélange.
Les valeurs de la hauteur I de la fenêtre 4 et de sa longueur L sont de préférence choisies pour que le rapport L/l soit au moins égal à 10, de manière à obtenir une première veine de fluide ayant une forme de lame ou première lame. Elles sont notamment choisies pour que la première lame de fluide traverse la section de passage S1 correspondant à la fenêtre 4 avec une vitesse comprise par exemple entre 0,1 et 5m/sec.
Les valeurs de vitesse élevées ainsi que les faibles dimensions de la section de passage S1 permettent, avantageusement de bénéficier d'un phénomène d'auto-nettoyage des ouvertures, les dépôts éventuels qui auraient tendance à se former par la mise en contact des fluides sur les parois du dispositif sont décollés par les lames de fluide, aussi bien la première lame de fluide que la seconde. La fenêtre 34 et la gorge 36, de faibles dimensions, sont réalisées, par exemple par électroérosion ou par toute autre technique connue de l'homme de métier permettant de réaliser avec précision des pièces de faibles dimensions.
La zone 37 a de préférence une forme sensiblement trapézoïdale dont un des côtés au moins correspond par exemple à la fenêtre 34. La forme trapézoïdale de la pièce permet, notamment, d'obtenir une meilleure répartition de la pression du premier fluide sur la surface de passage S1 ainsi qu'une vitesse linéaire pour le premier fluide sensiblement identique sur la totalité de la surface S1. Le nombre des orifices d'introduction des fluides 38i peut être supérieur à deux, afin d'obtenir une meilleure distribution du mélange. Les orifices d'introduction peuvent prendre des formes variées telles que des formes circulaires, triangulaires et être répartis de manière uniforme, par exemple, sur l'enveloppe externe.
La partie conique 31b de l'enveloppe externe 32 peut être réalisée séparément dans du Téflon, par exemple, ou en un matériau non polaire qui du fait de sa nature évite et/ou minimise la formation de dépôts dans le mélangeur.
Les différents éléments de l'appareil décrit en relation aux figures précédentes sont réalisés en matériaux, par exemple en acier résistant aux fluides sous pression qui peuvent être agressifs, ou encore en Hastelloy ou Uranus comme il est connu de l'homme de métier.
II est bien entendu que tous les dispositifs ou moyens de contrôle peuvent être remplacés par des moyens équivalents, c'est-à-dire permettant d'obtenir des résultats identiques ou ayant la même fonction sans sortir du cadre de la présente invention.

Claims

REVENDICATIONS
1) Appareil pour contrôler en dynamique l'évolution des propriétés d'au moins un fluide, ledit appareil comportant plusieurs éléments intermédiaires modulaires (Ei), un desdits éléments étant un élément d'entrée (Ee) comprenant un orifice d'introduction du fluide et au moins une rainure (3) s'étendant sur au moins une partie de sa longueur formant une partie de canalisation (Ci), et un autre élément (Es) étant un élément de sortie comprenant un orifice de sortie du fluide analysé, ledit élément de sortie étant sensiblement identique audit élément d'entrée, lesdits éléments comportant chacun au moins une partie de canalisation (Ci) pour que reliés entre eux lesdites parties de canalisation soient réunies pour former une canalisation (C) de circulation dudit fluide , l'appareil étant équipé d'au moins un moyen de mesure (Cp, Ct) d'au moins une caractéristique liée à l'évolution du fluide, lesdits éléments (Ee, Ei et Es) étant assemblés pour que les rainures (3a, 3b 5, 9a, 9b) situées sur les faces de deux éléments adjacents forment une partie (Ci) de la canalisation dans laquelle circule le fluide, deux éléments intermédiaires adjacents ayant des orifices (Oi) situés à des extrémités opposées, pour laisser circuler le fluide à travers toutes les parties (Ci) formant la canalisation (C), caractérisé en ce que la rainure (3) de l'élément d'entrée est entourée par une gorge (4), chacun des éléments intermédiaires comportent deux faces (FA, Fβ), chacune des faces (FA, Fβ) étant pourvues d'une rainure (5) et au moins une des faces d'un élément étant pourvue d'une gorge (4) et/ou l'élément de sortie (Es) comporte une gorge (4), lesdites gorges (4) entourent les rainures et reçoivent un joint assurant l'étanchéité entre l'élément d'entrée (Ee) et l'élément intermédiaire (Ei) adjacent, les éléments intermédiaires (Ei) entre eux et l'élément de sortie (Es) et l'élément intermédiaire voisin (Ei).
2) Appareil selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif d'introduction (2) sur le premier élément Ee, ledit dispositif d'introduction étant adapté pour propulser ledit fluide directement dans la canalisation C. 3) Appareil selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un capillaire (17) disposé dans une partie de la canalisation C, ledit capillaire étant suspendu au niveau de l'ouverture Oi.
4) Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit capillaire est constitué d'au moins deux parties 17a et 17b et en ce que lesdites deux parties sont entourées d'une gaine (G).
5) Appareil selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que la position dudit capillaire à l'intérieur de la canalisation est choisie en fonction de la cinétique d'évolution des propriétés dudit fluide à analyser.
6) Appareil selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un élément auxiliaire (20, 21 ) comportant un capillaire (17), ledit élément auxiliaire étant relié à la canalisation C par des moyens appropriés, tels qu'une conduite et une vanne.
7) Appareil selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins une partie de la canalisation C est munie d'un élément auxiliaire tel un insert.
8) Appareil selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen d'introduction et de mélange d'au moins deux fluides, ledit moyen d'introduction étant adapté pour obtenir un mélange quasi instantané et homogène desdits fluides.
9) Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit moyen d'introduction et de mélange comporte une pièce interne (31 ) comprenant au moins un premier canal de circulation (33) dudit premier fluide, ledit premier canal (33) communiquant avec une fenêtre (34) située dans la partie inférieure de la pièce interne (31 ), ladite fenêtre (34) ayant une section de passage S1 choisie pour que le premier fluide débouche par cette fenêtre (34) sous forme d'une première veine de fluide en forme de lame, ladite pièce interne (31 ) comporte aussi une gorge (36) située sur sa paroi latérale extérieure, ladite gorge (36) ayant une profondeur p et une longueur f:g, une enveloppe externe (32) entourant ladite pièce interne (31 ), ladite enveloppe externe (32) étant pourvue d'au moins un orifice d'introduction (38i) du second fluide et ladite enveloppe externe (32) étant située par rapport à la pièce interne (31) de façon que la paroi interne de l'enveloppe externe délimite avec la gorge (36) un canal latéral de circulation (41) générant une seconde veine de fluide sous forme de lame, les deux veines de fluides se rencontrant dans une zone de mélange (42) délimitée par la fenêtre (34), la gorge (36) et la paroi interne (40) de l'enveloppe externe (32) pour former un mélange quasi instantané et homogène.
10) Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce que la direction d'écoulement de la première lame de fluide fait un angle α avec la direction d'écoulement de la seconde lame de fluide, compris entre 60 et 90°, et de préférence sensiblement égal à 90°.
11)Appareil de mélange selon les revendications 9 et 10, caractérisé en ce que la section de passage S1 est définie par une longueur L et une hauteur h et que le rapport lJh est au moins supérieur à 10.
12) Appareil selon l'une des revendications 9 à 11 , caractérisé en ce que les lames desdits premier fluide et second fluide ont des vitesses comprises entre 0,1 et 5 m/sec.
13) Appareil selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins un des éléments intermédiaires du dispositif Ei est muni d'au moins un moyen (13) tel qu'un pot de récupération des particules ou de dépôts situé vers l'extrémité inférieure de l'élément Ei, ledit pot de récupération (13) communiquant avec la canalisation de circulation du fluide par l'intermédiaire d'un passage.
14) Utilisation de l'appareil selon l'une des revendications de 1 à 13 pour étudier la cinétique de formation de dépôts d'effluents pétroliers.
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