Análisis de fluidos de yacimientos a presión.

Un sistema de análisis (100), que comprende:

un alojamiento común que comprende:

un aparato de expansión (104) configurado para vaporizar parcialmente un fluido de yacimiento a presión mediante la reducción de la presión a través de una válvula para proporcionar un gas vaporizado y un líquido de yacimiento;

un primer subsistema de cromatografía (500) que comprende una primera columna de cromatografía y un primer bucle de muestras (504), estando el primer bucle de muestras (504) acoplado a fluido al aparato de expansión (104) y estando configurado para recibir el gas vaporizado del aparato de expansión (104);

un segundo subsistema de cromatografía (520) que comprende una segunda columna de cromatografía y un segundo bucle de muestras (524), estando el segundo bucle de muestras (524) acoplado a fluido al primer bucle de muestras (504) y estando configurado para recibir el gas vaporizado del aparato de expansión (104) a través del primer bucle de muestras (504), en donde la primera columna de cromatografía del primer subsistema de cromatografía (500) y la segunda columna de cromatografía del segundo subsistema de cromatografía (520) están configuradas para ser accionadas simultáneamente para detectar componentes en el fluido de yacimiento a presión;

un único sistema de adquisición de datos (122) acoplado al primer subsistema de cromatografía (500), al segundo subsistema de cromatografía (520) y al aparato de expansión (104), en donde el único sistema de adquisición de datos (122) está configurado para adquirir datos relacionados con la composición del fluido de yacimiento a presión proporcionada al aparato de expansión (104); y

un microprocesador (124) acoplado al sistema de adquisición de datos (122), en donde el microprocesador (124) se puede hacer funcionar para evaluar una relación de gas a petróleo del fluido de yacimiento a presión proporcionado al aparato de expansión (104) en base a los datos adquiridos por el sistema de adquisición de datos (122).

Análisis de fluidos de yacimientos a presión

CAMPO TÉCNICO

Esta descripción se refiere a un sistema para el análisis de fluidos de yacimientos tales como el petróleo crudo vivo (a presión) .

ANTECEDENTES

Hay casos en los que se desea determinar la composición de un fluido de yacimiento para fines de gestión del yacimiento tal como para determinar las relaciones de gas a petróleo, la contracción del fluido y la composición extendida. Típicamente estos fluidos existen o se producen a presiones y temperaturas elevadas. Aunque algunas plataformas marinas mantienen un pequeño laboratorio para la determinación de propiedades básicas de los fluidos, el espacio en la plataforma puede no permitir un equipo necesario para analizar el fluido en detalle. Por lo tanto, una muestra tomada en una plataforma marina puede ser transportada a una instalación de ensayo costera. En algunos casos, no es práctico mantener el equipo de análisis voluminoso en sitios de muestreo remotos tales como plataformas marinas en alta mar, lugares remotos, países subdesarrollados y zonas rurales. Dependiendo de la ubicación de la plataforma marina o del sitio de muestreo costero rural, la muestra puede viajar cientos o miles de millas (kilómetros) hasta llegar a la instalación de ensayo. Este recorrido puede introducir un retraso considerable entre el momento en el que se toma la muestra y el tiempo en el que se realiza el análisis. Este lapso de tiempo desalienta a realizar ensayos frecuentes y puede reducir o eliminar, a veces, el ensayo renovado. El recorrido aumenta la probabilidad de que la muestra se vuelva comprometida y/o contaminada e introduce gastos adicionales en los costos de análisis relacionados con los viajes y el tiempo. Si una muestra está contaminada o se ensucia durante su recogida, transporte, o de otra manera, la contaminación o el ensuciamiento puede no ser descubierto hasta que la muestra ha viajado las muchas millas hasta llegar al centro de ensayo centralizado. En tales casos, cuando es posible, se toma entonces otra muestra y se transporta a la instalación de ensayo centralizada.

En algunos casos, el vapor del espacio de cabeza de un líquido, en lugar del propio líquido, se puede analizar en un laboratorio en una plataforma marina. Si bien este enfoque permite el análisis en el sitio, el análisis puede proporcionar menos información de la deseable. Además de ello, cuando el análisis de los fluidos de yacimientos incluye una vaporización instantánea, se puede requerir un aparato separado para expandir la muestra y recoger las fases líquida y vapor, en cuyo caso las fases líquida y vapor se transfieren típicamente a otro aparato para análisis de la composición.

KRIEL W A ET AL: "IMPROVED GAS CHROMATOGRAPHIC ANALYSIS OF RESERVOIR GAS AND CONDENSATE SAMPLES", SPE INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON OILFIELD CHEMISTRY, XX, XX, 1 de marzo de 1989 (01-03-1989) , páginas 397-411, describe una metodología para analizar directamente en un cromatógrafo de gases muestras de fluidos de yacimientos a alta temperatura y alta presión.

El documento US 20070089483 A1 describe un método de analizar una composición que incluye crudo en vivo, que incluye separar la composición en una fase vapor y una fase líquida. Una composición de la fase vapor se determina con un cromatógrafo de gases. Al menos una parte de la fase líquida se deposita en un recipiente, y del recipiente se recoge una fase vapor del espacio de cabeza. Una composición del vapor del espacio de cabeza se determina con el cromatógrafo de gases.

El documento US 5499531 A describe un sistema para calcular la presión de vapor para un líquido, cuya composición es desconocida. El líquido a ensayar se hace pasar a través de un separador de gas/líquido a un caudal sustancialmente constante y a una temperatura y presión predeterminadas. El líquido que se hace pasar a través del separador desprende gas que se hace pasar a través de un gasómetro. El líquido que pasa del separador atraviesa un caudalímetro. El gas desprendido también se acopla a un cromatógrafo de gases para la medición de la composición del gas. Los datos de medición se introducen en un procesador para reunir una composición del petróleo de entrada asumida inicial con la composición de gas medida, el caudal de gas y el caudal de líquido utilizando datos de equilibrio constituyentes representativos para derivar la composición de la corriente de líquido de entrada. Los datos de la composición líquida reunidos se utilizan luego para calcular la presión de vapor o las emisiones de vapor del líquido.

BURKE ET AL: "Extended Analysis of Live Reservoir Oils by Gas Chromatography", SPE INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON OILFIELD CHEMISTRY, 20-22 DE FEBRERO DE 1991, ANAHEIM, CALIFORNIA, vol. Paper21003, 20 de febrero de 1991 (20-02-1991) , páginas 79-88, describe el desarrollo y el comportamiento de un método cromatográfico de gases para determinar la composición extendida de fluidos de yacimientos en vivo que incluyen gases permanentes (N2, CO2, O2, H2S) e hidrocarburos C1 a C15.

El documento WO 20080064402 A1 describe un método para analizar las propiedades de fluidos contenidos en una formación geológica, que incluye las etapas de: a) hacer descender una herramienta que contiene un cromatógrafo a una ubicación dentro de la formación geológica; b) colocar la herramienta en posición; c) extraer una muestra del fluido de formación de la ubicación dentro de la formación geológica bajo condiciones controladas y dirigirla al cromatógrafo; y d) analizar la composición de la muestra de fluido de formación localizada pozo abajo. La formación de la muestra de fluido se suministra al cromatógrafo, con o sin la mezcla con un disolvente. Una herramienta de muestreo para uso en el método forma otro aspecto de la invención.

El documento US 20080141767 A1 describe cómo se puede mejorar significativamente el funcionamiento, análisis e interpretación de un sistema cromatográfico, al acoplar al mismo una o más mediciones de propiedades de fluidos que proporcionan un indicio del tipo de fluido, la presencia de cualquier tipo de contaminación, una estimación de la composición de hidrocarburos (C1, C2-C5 y C6+) , relación gas/petróleo, mediciones de color y/o fluorescencia. Otras mediciones que se pueden utilizar en la fase inicial pueden incluir determinaciones de la densidad, viscosidad, transición de fases. Estas mediciones se pueden utilizar para potenciar, en tiempo real, el protocolo de muestreo por GC, el protocolo de análisis y también mejorar la robustez de la interpretación del cromatograma.

SUMARIO

En un aspecto, un sistema para el análisis de fluidos de yacimientos a presión incluye un alojamiento que tiene un primer subsistema de cromatografía, un segundo subsistema de cromatografía y un aparato de expansión. El aparato de expansión vaporiza parcialmente el fluido del yacimiento a presión para producir un gas vaporizado y un líquido del yacimiento. El gas vaporizado fluye dentro del alojamiento desde el aparato de expansión al segundo subsistema de cromatografía a través del primer subsistema de cromatografía, y el primer y segundo subsistemas de cromatografía son accionados simultáneamente o de manera sustancialmente simultánea para detectar componentes en el fluido del yacimiento.

Implementaciones incluyen una o más de las siguientes características. En algunos casos, el primer subsistema de cromatografía está configurado para detectar gases fijos. El segundo subsistema de cromatografía puede estar configurado para detectar hidrocarburos C1 a C5. En determinados casos, el primer subsistema de cromatografía incluye un primer detector de la conductividad térmica, y el segundo subsistema de cromatografía incluye un segundo detector de la conductividad térmica. El alojamiento puede incluir, además, un tercer subsistema de cromatografía configurado para detectar hidrocarburos C1 a C20. En un ejemplo, el tercer subsistema de cromatografía incluye un detector de ionización de llama.

El sistema de análisis puede incluir una columna capilar analítica de gases, una columna capilar analítica de líquidos y una válvula selectora. La columna capilar analítica de gases y la columna capilar analítica de líquidos pueden acoplarse al detector de ionización de llama a través de la válvula selectora. En algunos casos, el tercer subsistema de cromatografía incluye una columna capilar analítica de gases. El sistema de análisis puede incluir, además, un conducto configurado para transportar el gas vaporizado desde el aparato de expansión al primer subsistema de cromatografía. La temperatura del conducto se puede controlar utilizando el calor disponible en el sistema de análisis.

En algunas... [Seguir leyendo]

1. Un sistema de análisis (100) , que comprende: un alojamiento común que comprende: un aparato de expansión (104) configurado para vaporizar parcialmente un fluido de yacimiento a presión mediante la reducción de la presión a través de una válvula para proporcionar un gas vaporizado y un líquido de yacimiento; un primer subsistema de cromatografía (500) que comprende una primera columna de cromatografía y un primer bucle de muestras (504) , estando el primer bucle de muestras (504) acoplado a fluido al aparato de expansión (104) y estando configurado para recibir el gas vaporizado del aparato de expansión (104) ; un segundo subsistema de cromatografía (520) que comprende una segunda columna de cromatografía y un segundo bucle de muestras (524) , estando el segundo bucle de muestras (524) acoplado a fluido al primer bucle de muestras (504) y estando configurado para recibir el gas vaporizado del aparato de expansión (104) a través del primer bucle de muestras (504) , en donde la primera columna de cromatografía del primer subsistema de cromatografía (500) y la segunda columna de cromatografía del segundo subsistema de cromatografía (520) están configuradas para ser accionadas simultáneamente para detectar componentes en el fluido de yacimiento a presión; un único sistema de adquisición de datos (122) acoplado al primer subsistema de cromatografía (500) , al segundo subsistema de cromatografía (520) y al aparato de expansión (104) , en donde el único sistema de adquisición de datos (122) está configurado para adquirir datos relacionados con la composición del fluido de yacimiento a presión proporcionada al aparato de expansión (104) ; y un microprocesador (124) acoplado al sistema de adquisición de datos (122) , en donde el microprocesador (124) se puede hacer funcionar para evaluar una relación de gas a petróleo del fluido de yacimiento a presión proporcionado al aparato de expansión (104) en base a los datos adquiridos por el sistema de adquisición de datos (122) .

2. El sistema de análisis de la reivindicación 1, en donde el primer subsistema de cromatografía (500) está configurado para detectar gases fijos.

3. El sistema de análisis de la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en donde el segundo subsistema de cromatografía (520) está configurado para detectar hidrocarburos C1 a C5.

4. El sistema de análisis de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el alojamiento comprende, además, un tercer subsistema de cromatografía (540) , y el tercer subsistema de cromatografía (540) comprende una columna de cromatografía configurada para detectar hidrocarburos C1 a C20.

5. El sistema de análisis de la reivindicación 4, en donde el tercer subsistema de cromatografía (540) comprende un detector de ionización de llama (312) .

6. El sistema de análisis de la reivindicación 5, que comprende, además: una columna capilar analítica de gases; una columna capilar analítica de líquidos; y una válvula selectora, en donde la columna capilar analítica de gases y la columna capilar analítica de líquidos están acopladas al detector de ionización de llama (312) a través de la válvula selectora.

7. El sistema de análisis de la reivindicación 6, en donde el tercer subsistema de cromatografía (540) comprende la columna capilar analítica de gases.

8. El sistema de análisis de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en donde el primer subsistema de cromatografía (500) comprende un primer detector de conductividad térmica (510) y el segundo subsistema de cromatografía (520) comprende un segundo detector de conductividad térmica (530) .

9. El sistema de análisis de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, que comprende, además, un conducto configurado para transportar gas vaporizado desde el aparato de expansión (104) al primer subsistema de cromatografía (500) , en donde una temperatura del conducto es controlada utilizando calor disponible en el sistema de análisis.

10. El sistema de análisis de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en donde el aparato de expansión (104) está configurado para vaporizar parcialmente fluido del yacimiento a presión para proporcionar agua libre junto con gas vaporizado y líquido del yacimiento.

11. El sistema de análisis de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en donde el aparato de expansión (104) está configurado para vaporizar parcialmente fluido del yacimiento a presión para proporcionar un líquido del yacimiento equilibrado.

12. Un método, que comprende: vaporizar parcialmente un fluido del yacimiento a presión para formar un gas vaporizado y un líquido del yacimiento; inhibir la condensación del gas vaporizado, en donde inhibir la condensación del gas vaporizado comprende calentar el gas vaporizado;

automáticamente proporcionar una muestra única del gas vaporizado calentado a un primer bucle de muestras (504) de un primer subsistema de cromatografía (500) y un segundo bucle de muestras (524) de un segundo subsistema de cromatografía (520) en serie y accionar simultáneamente una primera columna de cromatografía del primer subsistema de cromatografía (500) y una segunda columna de cromatografía del segundo subsistema de cromatografía (520) para detectar componentes en el gas vaporizado calentado;

adquirir datos relacionados con la composición del gas vaporizado calentado de los dos subsistemas de cromatografía (500, 520) con un único sistema de adquisición de datos (122) ; cuantificar la composición del líquido del yacimiento en base a los datos adquiridos por el único sistema de adquisición de datos (122) ; y evaluar una relación ponderal del gas vaporizado al líquido del yacimiento.

13. El método de la reivindicación 12, que comprende, además, proporcionar automáticamente una parte de la muestra única del gas vaporizado a un tercer subsistema de cromatografía (540) en serie con los dos subsistemas de cromatografía (500, 520) .

14. El método de la reivindicación 12 o la reivindicación 13, que comprende, además:

proporcionar una parte del líquido del yacimiento a un tercer subsistema de cromatografía (540) ; 20 adquirir datos relacionados con la composición del líquido del yacimiento del tercer subsistema de cromatografía (540) con el único sistema de adquisición de datos (122) ; combinar los datos relacionados con la composición del líquido del yacimiento y los datos relacionados con la composición del gas vaporizado; y cuantificar la composición del fluido del yacimiento a presión en base a los datos adquiridos por el único sistema de adquisición de datos (122) .

15. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 12 a 14, en el que inhibir la condensación del gas vaporizado comprende calentar el gas vaporizado con calor disponible.