Línea de transferencia para sonda de muestreo.

Un sistema de sonda para muestreo químico subsuperficial que comprende:

una sonda

(30);

una fuente de fluido (41);

un detector (42);

una línea de transferencia (20) que comprende

un primer tubo flexible (11) para llevar fluido a la sonda (30); y

un segundo tubo flexible (12) para llevar fluido cargado con muestra desde la sonda (30); en el que el primer tubo flexible (11) conecta la fuente de fluido (41) a la sonda (30) y el segundo tubo flexible (12) conecta la sonda (30) al detector (40); y

un suministro eléctrico (43) para aplicar una tensión al segundo tubo flexible (12), o tanto al primer o como al segundo tubos flexibles (11, 12), para calentar el tubo,

caracterizado por que el segundo tubo flexible (12), o tanto el primer como el segundo tubos flexibles (11, 12), comprende un tubo de barrera (25), un recubrimiento metálico (17), una capa aislante (18),

rodeando el recubrimiento metálico (17) del segundo tubo flexible (12), o tanto del primer como del segundo tubos flexibles (11, 12), el tubo de barrera (25); rodeando la capa aislante (18) el recubrimiento metálico (17); estando dispuesto el suministro eléctrico (43) para aplicar una tensión al recubrimiento metálico (17) para calentarlo por resistencia;

estando dispuesto el tubo de barrera (25) para transferir el calor del recubrimiento metálico (17) al fluido transportado por el tubo.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E10176429.

Solicitante: Mava Aes NV.

Inventor/es: VAN STRAATEN,MARK, VAN DE PUTTE,WOUTER, VAN HERREWEGHE,SAMUEL.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > INVESTIGACION O ANALISIS DE MATERIALES POR DETERMINACION... > Muestreo; Preparación de muestras para la investigación... > G01N1/22 (en estado gaseoso)
  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > INVESTIGACION O ANALISIS DE MATERIALES POR DETERMINACION... > Investigación o análisis de materiales por métodos... > G01N33/24 (materiales de la tierra (G01N 33/42 tiene prioridad))
  • SECCION E — CONSTRUCCIONES FIJAS > PERFORACION DEL SUELO O DE LA ROCA; EXPLOTACION MINERA > PERFORACION DEL SUELO O DE LA ROCA (explotación... > E21B49/00 (Ensayos para determinar la naturaleza de las paredes de los orificios de perforación; Ensayo de las capas; Procedimientos o aparatos para obtener muestras de terreno o de los fluidos del pozo, especialmente adaptados a perforaciones del suelo o de pozos (muestras en general G01N 1/00))

PDF original: ES-2549160_T3.pdf

 

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Línea de transferencia para sonda de muestreo.

Fragmento de la descripción:

Línea de transferencia para sonda de muestreo Campo de la invención Esta invención se refiere al muestreo de sustancias tales como contaminantes subsuperficiales, y a una línea de transferencia para su uso en un sistema para el muestreo de sustancias tales como contaminantes subsuperficiales así como a un sistema de muestreo y a métodos de fabricación y uso del sistema.

Antecedentes de la invención Los contaminantes subsuperficiales, tales como compuestos orgánicos volátiles (VOC) y compuestos orgánicos semi-volátiles (SVOC) , pueden muestrearse usando una sonda penetrométrica in situ. Un tipo conocido de sonda penetrométrica es una sonda de interfaz de membrana desarrollada por Geo-probeTM . La Figura 1 muestra un sistema de muestreo 10 de este tipo. Se hace avanzar una sonda 30, o se la empuja, a través del suelo mediante un dispositivo de empuje hidráulico (no mostrado) y un conjunto de tuberías 29. La sonda 30 incluye un cartucho calefactor 34 para calentar el suelo 35 alrededor de la sonda 30 y una membrana semi-permeable tal como se describe en el documento US 5.639.956. La membrana evita la salida de gas portador desde la sonda 30 hasta el suelo. Una línea de transferencia 20 conecta el aparato 40 en la superficie con la sonda 30. La línea de transferencia 20 típicamente comprende un tubo 11 de gas portador para llevar el gas en la dirección desde el aparato en superficie 40 hasta la sonda 30, un tubo 12 de gas de recogida para llevar el gas en la dirección desde la sonda 30 hasta el aparato en superficie 40 y cableado eléctrico. Durante el uso, se suministra un gas portador desde el aparato en superficie 40 hasta una salida 31 en la sonda 30 a través del tubo 11. Los contaminantes en el suelo calentado en la región 35 alrededor de la sonda 30 se recogen en el gas en la sonda 30, por ejemplo a través de la membrana semi-permeable. El gas cargado con contaminantes se transporta después, a través del tubo 12, al detector 42 en la superficie. En el documento US 6.487.920 se describe una alternativa a la membrana semipermeable, sistema con el cual los contaminantes en el suelo calentado en la región 35 alrededor de la sonda 30 se recogen en el gas en la sonda 30 directamente a través de una abertura y no se usa una membrana semipermeable.

Se requiere una línea de transferencia flexible 20 como la línea que debe pasar a través de las secciones de tubería 29 cuando están apiladas. Por lo tanto, la línea debería tener un radio de torsión de aproximadamente 30 cm o menor. Asimismo, como el diámetro interno de las tuberías 22 es de aproximadamente 20 mm, hay una restricción para el diámetro externo de la línea de transferencia 20.

Uno de los desafíos al transportar los compuestos a la superficie es minimizar la pérdida de compuestos en la línea de transferencia. Estas pérdidas en la línea de transferencia pueden estar provocadas por la absorción y adsorción de los compuestos en la superficie interna del tubo 12 en la línea de transferencia 20. En segundo lugar, debido al alto nivel de humedad del gas de recogida, la condensación de humedad local en los tubos 11, 12 de la línea de transferencia 20 puede obstruir el flujo de gas, o puede aumentar la pérdida de compuestos por condensación.

Lo que aún es más importante, ocurre contaminación cruzada entre las muestras cuando se atraviesan zonas de producto puro (DNAPL, capas de fase no acuosa densa, por ejemplo incluyendo alquitrán y disolventes clorados) . Cuando se pasan las DNAPL, los compuestos se absorben sobre la pared interna de la línea de transferencia. Por lo tanto, la línea de transferencia debería lavarse con gas portador para limpiar la línea de transferencia. Los tiempos de lavado típicamente son entre 10 -60 min, lo que da como resultado largos tiempos de espera para el equipo de perforación. Esto, por supuesto, no es económicamente eficaz.

Para minimizar los problemas relacionados con la adsorción, absorción y condensación, se han desarrollado líneas de transferencia calentadas. Se han propuesto dos métodos de calentamiento. Un primer método de calentamiento de una línea de transferencia es enrollando un cable calefactor alrededor del tubo de recogida. Este método tiene su punto débil en la torsión, que puede dar como resultado puntos fríos y problemas de condensación. Puesto que esta capacidad de torsión es crucial cuando se usan estos tubos para medición en el campo, este es un pre-requisito muy importante para la línea de transferencia. En el documento US 6.487.920 se muestra un segundo método de calentamiento de una línea de transferencia. Este usa un tubo de acero al silicio como un tubo de recogida que se calienta por resistencia. En el documento US 6.487.920, el método desvela dos realizaciones. En una primera realización, un tubo de barrera de acero al silicio masivo se calienta por resistencia. En una segunda realización, un cable de NiCromo se enrolla alrededor del tubo de barrera, que no es necesariamente un tubo de acero al silicio. Si el NiCromo enrollado se apretaba tal como para formar una capa uniforme alrededor del tubo de barrera, la flexibilidad del tubo ya no estaría garantizada nunca más.

Sin embargo, ambos métodos son muy ineficaces como método de calentamiento porque requieren una alta potencia, en la región de los kilovatios, para conseguir las temperaturas requeridas.

Además, puesto que los métodos tienen que usarse también en condiciones de campo remotas donde la energía eléctrica podría no estar fácilmente disponible, son necesarios generadores de energía pesados adicionales. Esto dificulta en gran medida la aplicabilidad de los sistemas de la técnica anterior.

Los métodos usados en la técnica anterior sufren también la ausencia de facilidad de uso así como cuestiones de seguridad. Debido a las altas temperaturas, las líneas de transferencia tienen que estar considerablemente aisladas térmicamente para permitir la manipulación manual cuando se requieran temperaturas significativamente mayores de 90 ºC. Asimismo, en el documento US 6.487.920, el extremo de la línea del tubo de acero al silicio está a un potencial de tierra. Esto es indeseable puesto que podría dar como resultado electrocución, especialmente en un entorno agreste y húmedo.

Hay necesidad de una forma alternativa de línea de transferencia que supere al menos una de las desventajas de las líneas de transferencia conocidas.

Sumario de la invención Un objeto de la presente invención es proporcionar métodos de muestreo de sustancias tales como contaminantes subsuperficiales, y proporcionar una línea de transferencia para su uso en un sistema para el muestreo de sustancias tales como contaminantes subsuperficiales así como un sistema de muestreo y métodos de fabricación y uso del sistema que sea más seguro, que consuma menos energía y sea más eficaz en comparación con el estado de la técnica existente.

La invención se refiere a un sistema de sonda para muestreo químico subsuperficial de acuerdo con la reivindicación 1.

Preferentemente, el tubo de barrera comprende al menos en una superficie interna de la misma sílice fundida, o un material de PEEK o PTFE.

El recubrimiento metálico preferentemente se aplica mediante un método tal como metalizado para permitir que una capa fina se deposite con integridad estructural, es decir, como un revestimiento continuo, como una mejora sobre una capa discontinua tal como cintas enrolladas.

El recubrimiento metálico puede ser una capa de níquel, una aleación de hierro o una aleación de cromo.

Opcionalmente, tanto el primero como el segundo tubos flexibles pueden comprender adicionalmente una capa aislante que rodea el recubrimiento metálico.

Por ejemplo, la capa aislante puede ser una capa... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un sistema de sonda para muestreo químico subsuperficial que comprende:

una sonda (30) ; una fuente de fluido (41) ; un detector (42) ; una línea de transferencia (20) que comprende un primer tubo flexible (11) para llevar fluido a la sonda (30) ; y un segundo tubo flexible (12) para llevar fluido cargado con muestra desde la sonda (30) ; en el que el primer tubo flexible (11) conecta la fuente de fluido (41) a la sonda (30) y el segundo tubo flexible (12) conecta la sonda (30) al detector (40) ; y un suministro eléctrico (43) para aplicar una tensión al segundo tubo flexible (12) , o tanto al primer o como al segundo tubos flexibles (11, 12) , para calentar el tubo, caracterizado por que el segundo tubo flexible (12) , o tanto el primer como el segundo tubos flexibles (11, 12) , comprende un tubo de barrera (25) , un recubrimiento metálico (17) , una capa aislante (18) , rodeando el recubrimiento metálico (17) del segundo tubo flexible (12) , o tanto del primer como del segundo tubos flexibles (11, 12) , el tubo de barrera (25) ; rodeando la capa aislante (18) el recubrimiento metálico (17) ; estando dispuesto el suministro eléctrico (43) para aplicar una tensión al recubrimiento metálico (17) para calentarlo por resistencia; estando dispuesto el tubo de barrera (25) para transferir el calor del recubrimiento metálico (17) al fluido transportado por el tubo.

2. Un sistema de sonda de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el tubo de barrera (25) comprende al menos en 25 una superficie interna del mismo sílice fundida o un material de PEEK o PTFE.

3. Un sistema de sonda de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que el recubrimiento metálico (17) es una capa metalizada, o en el que el recubrimiento metálico (17) es una capa de níquel, una aleación de níquel, una aleación de hierro o una aleación de cromo.

4. Un sistema de sonda de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el segundo tubo flexible (12) , o tanto el primer como el segundo tubos flexibles (11, 12) , comprende (n) además una capa de polímero (16) situada entre el tubo de barrera (25) y el recubrimiento metálico (17) .

5. Un sistema de sonda de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha capa aislante (16) comprende una capa de poliimida.

6. Un sistema de sonda de acuerdo con la reivindicación 4 o 5, en el que la capa de polímero (16) situada entre el tubo de barrera (25) y el recubrimiento metálico (17) comprende una poliimida. 40

7. Un sistema de sonda de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el diámetro interno del segundo tubo flexible (12) , o tanto del primer como del segundo tubos flexibles (11) , (12) , es/son menor (es) de sustancialmente 0, 7 mm y ventajosamente está (n) en el intervalo de 0, 2-0, 7 mm, o en el que el diámetro interno del segundo tubo flexible (12) , o tanto del primer como del segundo tubos flexibles (11, 12) , 45 está/están en el intervalo de 0, 2-0, 7 mm.

8. Un sistema de sonda de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende adicionalmente un manguito aislante (19) que rodea el segundo tubo flexible (12) , o tanto el primer como el segundo tubos flexibles (11, 12) .

9. Un sistema de sonda de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que el recubrimiento metálico (17) está adaptado para permitir que el segundo tubo flexible (12) , o tanto el primer como el segundo tubos flexibles (11, 12) , se calienten en el intervalo de temperatura d.

12. 350 ºC aplicando una tensión menor de 200 o preferentemente menor de 150 V al recubrimiento metálico.

10. Un sistema de sonda de acuerdo con la reivindicación 8 o 9, que comprende adicionalmente capas flexibles que rodean el manguito aislante (19) y que comprenden adicionalmente cables eléctricos (13, 14, 15) para conectar eléctricamente el aparato en superficie (40) a la sonda (30) que están situados dentro de las capas flexibles.

11. Un sistema de sonda de acuerdo con la reivindicación 10, que comprende adicionalmente un manguito externo (23) que rodea los tubos flexibles.

12. Un sistema de sonda de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 11, en el que un recubrimiento metálico (17) del primer o segundo tubos flexibles (11, 12) está adaptado como un calentador mientras que el recubrimiento 65 metálico (17) del otro del primer y segundo tubos flexibles (11, 12) está adaptado para actuar como un sensor de 8

temperatura, o en el que los recubrimientos metálicos (17) del primer y segundo tubos flexibles (11, 12) están conectados eléctricamente entre sí.

13. Un sistema de sonda de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en el que el detector está adaptado para detectar compuestos VOC y SVOC o en el que el detector es un detector cromatográfico de gas opcionalmente seleccionado de detector de conductividad electrolítica en seco -DELCD, detector de combustión catalítica -CCD, detector de conductividad térmica -TCD, detector de ionización de llama -FID, detector de ionización de helio -HID, detector de fotoionización -PID, detector de nitrógeno-fósforo -NPD, detector de ionización termoiónica -TID, detector fotométrico de llama -FPD, detector fotométrico de llama doble -FPD doble, detector de captura de electrones -ECD, detector específico de halógeno -XSD, espectrometría de masas -MS.