Equipo para ensayo petrofísico.

Equipo para ensayo petrofísico que tiene una celda que tiene: un cuerpo (1) que comprende una cavidad

(1.a) configurada para alojar una muestra a ser analizada; dos pistones de entradas/salidas (1.d) que comprende una pluralidad de conductos de entrada (101', 102', 103', 104') y una pluralidad de conductos de salida (101'', 102'',103'', 104'') configurados para permitir dos entradas/salidas de fluidos; donde el cuerpo (1) y los pistones de entradas/salidas (1.d) están unidos para conformar una celda estanca.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201231913.

Solicitante: UNIVERSIDAD POLITECNICA DE MADRID.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: MARTINEZ DIAZ, CARLOS, VALLE FALCONES,Laura M.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > INVESTIGACION O ANALISIS DE MATERIALES POR DETERMINACION... > Investigación de características de partículas;... > G01N15/08 (Investigación de la permeabilidad, del volumen de los poros o del área superficial de los materiales porosos)
  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > INVESTIGACION O ANALISIS DE MATERIALES POR DETERMINACION... > Investigación o análisis de materiales por la utilización... > G01N23/02 (transmitiendo la radiación a través del material)
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Equipo para ensayo petrofísico.

Fragmento de la descripción:

EQUIPO PARA ENSAYO PETROFislCO

Campo de la técnica La invención se encuadra en el sector de la técnica de almacenamiento geológico 5 profundo de CO2, en los denominados proyectos de CCS (Carbon, Capture and Storage) .

En dicha técnica de almacenamiento, resulta imprescindible la caracterización petrofísica de la estructura almacén y sello del CO2 para conocer la viabilidad del 10 potencial almacén de CO2.

Antecedentes de la invención La necesidad de encontrar almacenamientos idóneos tanto por sus características petrofísicas, como desde el punto de vista de la seguridad de la estanqueidad del CO2

en el almacén y la viabilidad técnica de inyección del CO2, hacen necesario el desarrollo de tecnologías capaces de cubrir los grandes retos que presentan estos proyectos. Unos almacenamientos viables para CO2 son los acuíferos salinos profundos.

La presente invención se refiere a una herramienta capaz de realizar los ensayos necesarios para caracterizar el acuífero.

Propiedades petrofísicas como porosidad, permeabilidad absoluta/relativa, así como propiedades geomecánicas determinan un primer estadio en la selección y estudio de 25 la viabilidad de un acuífero salino profundo como almacén de CO2.

Conocer la capacidad del almacén es un factor determinante para la selección del emplazamiento y dicha capacidad viene determinada por el volumen geométrico del almacén, por los distintos mecanismos-trampa de CO2 que se den en el mismo y por

su eficiencia.

Se considera como primera trampa del CO2, la trampa estratigráfica; es decir, el CO2 que se queda atrapado en los poros más pequeños de la roca almacén. Como segunda trampa se considera la disolución del CO2 en la salmuera del acuífero, que 35 no haya podido ser desplazada por el CO2 inyectado; se puede considerar como la saturación irreductible de la salmuera, por equipararlo al término utilizado en Ingeniería de Yacimientos.

Descripción de la invención La necesidad de encontrar almacenamientos idóneos tanto por sus características petrofísicas, como desde el punto de vista de la seguridad de la estanqueidad del CO2 en el almacén y la viabilidad técnica de inyección del CO2, hacen necesario el desarrollo de tecnologías capaces de cubrir los grandes retos que presentan estos proyectos.

Propósíto dinámico Propiedades petrofísicas como porosidad , permeabilidad absoluta/relativa, así como propiedades geomecánicas determinan un primer estadio en la selección y estudio de la viabilidad de un acuífero salino profundo como almacén de CO2.

Conocer la capacidad del almacén es un factor determinante para la selección del emplazamiento.

Dicha capacidad viene determinada por el volumen geométrico del almacén, por los 20 distintos mecanismos-trampa de CO2 que se den en el mismo y por su eficiencia.

La necesidad de realizar ensayos de laboratorio representativos, que determinen las propiedades petrofísicas del acuífero, y los mecanismos trampa del CO2 en el mismo, hacen necesario el diseño de un equipo que reproduzca lo más fielmente posible las condiciones reales de almacén. Lugar del que se extraerán los testigos que se utilicen en la batería de ensayos que se lleven a cabo para caracterizar dicho acuífero.

El equipo puede denominarse ATAP (Alta Temperatura, Alta Presión) , por ser capaz de reproducir las condiciones de presión (hasta 500bar = 500'105Pa) y temperatura (hasta 120' C) del almacén.

Estas son dos de las principales características del equipo que le dan la consistencia necesaria para poder decir que los ensayos de permeabilidad relativa salmuera/C02 que se llevan a cabo en el mismo, proporcionan una buena aproximación del

movimiento real que ambos fluidos tienen dentro del acuífera.

Otra de las características del equipo es su núcleo principal, constituido por una celda triaxial. De esta forma, se reproduce en la celda la presión de confinamiento -tanto radial como axial-a la que está sometido, en el acuífero, el testigo objeto de examen.

Por último, la característica que hace posible llevar a cabo ensayos con la mezcla de CO2/salmuera, es un material adecuado que previene de la corrosión a todo el equipo, al estar sometido a alta presión y temperatura y al contacto con la mezcla de CO2/salmuera, altamente corrosiva, incluso para el acero inoxidable. Dicho material,

con mezcla de carbono, permite además, introducir la celda en un escáner para que, mediante tomografía computada, se puedan hacer estudios de porosidad, saturación, desplazamiento de fluidos, homogeneidades y heterogeneidades de las muestras.

Aunque el diseño y desarrollo del equipo ha estado motivado por el estudio en profundidad de los acuíferos susceptibles de constituir almacenes de CO2, las características del equipo, en cuanto a materiales, presión y temperatura, hacen posible su empleo en la Ingeniería de Yacimientos.

Permeabilidades relativas gas-agua-petróleo, así como procedimientos de acidificación 20 como técnicas de EOR, pueden estudiarse en el equipo de la invención, ATAP.

De la misma manera, ATAP puede ser utilizado con otros fines, tales como el estudio de la reacción que se produce en el cemento de los pozos, como consecuencia del CO2 contenido en el gas o el petróleo del yacimiento.

Propósito estático La variación de las propiedades anteriormente descritas (porosidad, permeabilidad) puede explicarse, en muchos casos, por mecanismos de mineralización que se establecen entre la salmuera, la roca y el CO2 supercritico (estado en el que se encuentra en el almacén) .

El "corazón" del equipo, la celda triaxial, permite introducir muestras, saturadas en salmuera, características de cada acuífero objeto de estudio, y observar la variación en el tiempo de la porosidad de la muestra con la inyección de CO2 supercrítico.

La necesidad de realizar ensayos de laboratorio representativos, que determinen las propiedades petrofísicas del acuífero, y los mecanismos trampa del CO2 en el mismo,

hacen necesario el diseño de un equipo que reproduzca lo mas fielmente posible las condiciones reales de almacén (condiciones de presión y temperatura) .

ATAP es capaz de reproducir las condiciones de presión y temperatura del almacén, y estas son dos de las características del equipo que dan la necesaria consistencia para decir que los ensayos de permeabilidad relativa CO2 supercrítico/salmuera (primer propósito de la configuración dinamica del equipo) que se llevan a cabo en ATAP, dan una idea real del movimiento de ambos Huidos en el acuífero.

Otro propósito de la configuración dinámica del equipo es reproducir dos mecanismos trampa de CO2 en el acuífero. La trampa estratigráfica, con esto se quiere expresar el CO2 que permanece atrapado en los pequeños poros de la roca, y el mecanismo de 15 disolución, que es la disolución del CO2 en la salmuera del acuífero. Salmuera que no ha podido ser desplazada por el CO2 inyectado.

El transporte de fluidos a través de la roca almacén es un proceso complejo y no puede explicarse únicamente en teoría.

La permeabilidad absoluta es una medida de la capacidad que tienen los materiales porosos de conducir fluidos y está dictada por la geometría de la red de poros.

El transporte de fluidos en los acuíferos salinos, implica a mas de un fluido (C02+salmuera) y, en este caso, la habilidad de cada fluido para fluir, se ve reducida por la presencia del otro fluido. Este fenómeno se mide con el concepto de permeabilidad relativa, concepto que se define como el ratio entre la permeabilidad efectiva de un fluido y la permeabilidad absoluta de la roca; siendo la permeabilidad efectiva de un fluido,...

 


Reivindicaciones:

1. Equipo para ensayo petrofísico que comprende una celda que a su vez comprende: un cuerpo (1) que comprende una cavidad (1.a) configurada para alojar una muestra a ser analizada;

dos pistones de entradas/salidas (1 .d) que comprenden una pluralidad de conductos de entrada (101', 102', 103') Y una pluralidad de conductos de salida (101 ", 1 02", 103") configurados para permitir dos entradas/salidas de fluidos;

estando unidos el cuerpo (1) y los pistones de entradas/salidas (1.d) para conformar una celda estanca, dicho equipo para ensayo petrofísico caracterizado por que los pistones de entradas/salidas (1.d) comprenden: un primer conducto de entrada (101') de un primer fluido configurado para ser conectado a un primer conducto de suministro (101A) del primer fluido; un primer conducto de salida (101 ") de un primer fluido configurado para ser conectado a un primer conducto de extracción (1018) del primer fluido;

un segundo conducto de entrada (102') de un segundo fluido configurado para ser conectado a un segundo conducto de suministro (1 02A) del segundo fluido; un segundo conducto de salida (102") de un segundo fluido configurado para ser conectado a un segundo conducto de extracción (1028) del segundo fluido; un tercer conducto de entrada (103') de un tercer fluido configurado para ser

conectado a un tercer conducto de suministro (103A) del tercer fluido; un tercer conducto de salida (103") de un tercer fluido configurado para ser conectado a un tercer conducto de extracción (1038) del tercer fluido;

2. Equipo para ensayo petrofísico según la reivindicación 1 caracterizado por que el 25 pistón de entradas/salidas (1 .d) comprende:

una espiral (100') : que comprende un primer conducto de entrada (101 ') de un primer fluido en un primer orificio de la espiral; que comprende un segundo conducto de entrada (102') de un segundo fluido en un segundo orificio de la espiral; configurada para provocar una mezcla y distribución del primer fluido y del segundo fluido en la cavidad (1 .a) .

3. Equipo para ensayo petrofísico según cualquiera de las reivindicaciones 1-2 35 caracterizado por que: el tercer conducto de entrada (103') está configurado para que el tercer fluido sea introducido en la cavidad (1.a) según una primera dirección para aumentar una presión en la cavidad (1.a) de modo radial.

4. Equipo para ensayo petrofisico según cualquiera de las reivindicaciones 1-3

caracterizado por que: el cuarto conducto de entrada (104') está configurado para que el cuarto fluido sea introducido en la cavidad (1.c) según una segunda dirección para aumentar una presión en el pistón (13) de modo axial.

5. Equipo para ensayo petrofisico según las reivindicaciones 3-4 caracterizado por que la primera dirección y la segunda dirección son perpendiculares.

6. Equipo para ensayo petrofísico según cualquiera de las reivindicaciones 1-5 15 caracterizado por que el pistón de entradas/salidas (l.d) está acoplado a un pistón (13) configurado para ser desplazado entre: una posición de reposo, donde la cavidad (1.a) está a una presión determinada por un fluido seleccionado entre el tercer fluido, el cuarto fluido y combinaciones de los mismos;

una posición de presión , donde la cavidad (1 .a) está a una presión determinada por una disminución de un volumen de la cavidad (1 .a) .

7. Equipo para ensayo petrofísico según cualquiera de las reivindicaciones 1-6 caracterizado por que comprende una camisa de caucho (12) :

dispuesta recubriendo la muestra de roca o muestra de cemento de pozo situada en la cavidad (l .a) .

8. Equipo para ensayo petrofísico según la reivindicación 7 caracterizado por que el

tercer fluido es introducido entre la camisa de caucho (12) y la pared del cuerpo (1) . en 30 la cavidad (l .b) .

9. Equipo para ensayo petrofisico según cualquiera de las reivindicaciones 1-8 caracterizado por que comprende un envoltorio antidifusión (14) configurado para envolver la muestra e impedir una difusión de CO2 hacia la camisa de caucho (12) .

10. Equipo para ensayo petrofisico según cualquiera de las reivindicaciones 1-8

caracterizado por que comprende una camisa de temperatura (9) : alrededor de una zona exterior del cuerpo (1) que corresponde con la cavidad (1.a) ;

que comprende medios de conducción de fluido térmico; configurada para mantener constante una temperatura de la cavidad (1 .a) ; y configurada para obtener una imagen de tomografía computada.

11. Equipo para ensayo petrofísico según cualquiera de las reivindicaciones 1-10 10 caracterizado por que la cavidad (1.a) es cilíndrica, de longitud L y diámetro D.

12. Equipo para ensayo petrofísico según la reivindicación 12 caracterizado por que 0, 5D<L<2D.

13. Equipo para ensayo petrofisico según cualquiera de las reivindicaciones 1-12 caracterizado por que el primer fluido es C02.

14. Equipo para ensayo petrofísico según cualquiera de las reivindicaciones 1-13 caracterizado por que el segundo fluido es salmuera.

15. Equipo para ensayo petrofísico según cualquiera de las reivindicaciones 1-14 caracterizado por que el tercer fluido es glicerina.

16. Equipo para ensayo petrofisico según cualquiera de las reivindicaciones 1-15 25 caracterizado por que el cuarto fluido es glicerina.

17. Equipo para ensayo petrofisico según cualquiera de las reivindicaciones 1-16 caracterizado por que el cuerpo (1) comprende un depósito de fluido para presión de confinamiento radial (1 .b) y un depósito de fluido para presión de confinamiento axial

(1.c) .

18. Equipo para ensayo petrofísico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque una pluralidad de sus elementos están realizados en Hastelloy.