Analizador pirolítico HAWK

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El analizador pirolítico HAWK es un sistema para el análisis geoquímico rápido y preciso de muestras de núcleos o recortes de perforación.

HAWK se puede utilizar tanto en el laboratorio como directamente en el campo (en una estación GTI o en un remolque móvil).

Durante la perforación exploratoria, HAWK resuelve los siguientes problemas:

Evaluación del potencial de la roca madre;
Selección de intervalos para pruebas de pozos;
Vincular el núcleo al SIG;
Obtención de información sobre la litología del tramo.

Durante la perforación de producción, HAWK resuelve los siguientes problemas:

Determinación del coeficiente de saturación de aceite a partir de muestras de lodos (núcleos)
Estimación de la cantidad de hidrocarburos libres en el espacio poroso.
Determinación del tipo de hidrocarburos contenidos en la formación: petróleo, gas, gas/petróleo, condensado.
Estimación de la densidad de petróleo/condensado en el yacimiento.
Aclaración de los intervalos óptimos de perforación.
Estudio del potencial de yacimientos de petróleo y gas mediante el método HAWK-PAM (Petroleum Assessment Method)

Cuando se utiliza en un laboratorio móvil, HAWK permitirá obtener los siguientes datos geológicos durante la etapa de perforación:

Una imagen completa de la naturaleza de la saturación de rocas;
Datos cualitativos sobre las propiedades del yacimiento en el rango de muestreo de núcleos/cortes;
Un conjunto completo de datos para evaluar el potencial de los objetos geológicos durante el intervalo de perforación (cantidad y madurez de kerógeno, contenido orgánico, potencial de generación de rocas);
Indicadores cuantitativos del contenido de carbonato y Corg de las muestras estudiadas;

Corregir y aclarar datos SIG;
Proporcionar detección previa de intervalos SIG perdidos;
Realizar rápidamente ajustes al programa de perforación;
Incrementar la calidad de la producción del campo.

Cómo funciona el sistema

El principio de funcionamiento del sistema HAWK está determinado por el método de investigación pirolítica de rocas y consta de 2 ciclos. El primer ciclo es la pirólisis mediante calentamiento en un modo de temperatura programada. Durante el proceso de calentamiento, los compuestos de hidrocarburos de la muestra de prueba se transfieren desde el horno a un detector de ionización de llama (FID) utilizando un gas portador. Con un detector FID se determinan los componentes y compuestos de hidrocarburos contenidos en la roca. Al finalizar el 1er ciclo, el horno se enfría automáticamente, la muestra se retira automáticamente del área de trabajo al área de amortiguamiento (al mismo tiempo, no hay contacto con el medio ambiente). Una vez que el horno se ha enfriado, se lleva a cabo la segunda etapa en la muestra: el proceso de oxidación. Durante el proceso de oxidación, la muestra se somete a un calentamiento programado en presencia de aire. También se utiliza aire para mover los productos de oxidación a los 2 detectores de infrarrojos (IR). Uno de los detectores de infrarrojos está diseñado para capturar gas CO, el segundo detector de infrarrojos está diseñado para capturar gas CO2. El resultado del experimento es un pirograma que proporciona información precisa sobre el potencial de hidrocarburos del yacimiento y la madurez de la roca.

El dispositivo determina los siguientes parámetros:

1. Mide todos los parámetros de pirólisis tradicionales:

aceite en estado libre) la cantidad de hidrocarburos descompuestos bajo la influencia de un aumento de temperatura en la muestra. Medido por la cantidad de hidrocarburo dividida por la cantidad de roca (mg HC/g roca)

(kerógeno, potencial de generación de roca)
la cantidad de hidrocarburos formados durante el craqueo térmico de sustancias orgánicas no volátiles. S2 es un indicador de la cantidad de hidrocarburos que potencialmente podrían formarse en la roca al aumentar la profundidad y la transformación.

la cantidad de dióxido de carbono formado a partir de materia orgánica durante la pirólisis del querógeno;

S3'

la cantidad de dióxido de carbono formado a partir de carbonatos en la etapa de pirólisis;

S3CO

la cantidad de monóxido de carbono formado a partir de materia orgánica en la etapa de pirólisis;

S3'CO

la cantidad de monóxido de carbono formado a partir de carbonatos en la etapa de pirólisis;

la cantidad de carbono formado a partir del residuo orgánico restante después de completar la pirólisis del querógeno por 1 gramo de roca (mg C/g de roca)

S4CO

la cantidad de monóxido de carbono formado a partir de materia orgánica durante la etapa de oxidación cuando la temperatura aumenta de 300 a 500°C.

S4CO2 _{_}

la cantidad de dióxido de carbono formado a partir de materia orgánica en la etapa de oxidación cuando la temperatura aumenta de 300 a 500°C.

la cantidad de dióxido de carbono formado a partir de carbonatos en la etapa de oxidación cuando la temperatura aumenta a 750-850°C.

T _{máx .}

la temperatura a la que la formación de hidrocarburos durante el craqueo del querógeno durante la pirólisis alcanza su valor máximo. Este valor es el máximo de la región S2. Medido en °C

TCC

medición del contenido de carbono orgánico total (Carbono Orgánico Total) en la roca en fracciones de masa (porcentaje en peso, % en masa)

Medición del contenido de carbono inorgánico (Contenido de carbono) en la roca y carbono derivado del contenido de carbonato mineral de la roca.

2. Mide la cantidad de carbono inorgánico y determina el contenido total de carbono de la muestra de prueba (no se requiere tratamiento ácido de la muestra para el análisis de TOC)

3. Determinación de parámetros pirolíticos calculados significativos:

COG

contenido de carbono orgánico pirolizable en la roca (% en peso);

ONGOC

contenido de carbono orgánico residual (no pirolizable) en la roca (% en peso);

PI.

índice de productividad;

PÁGINAS

potencial de fuente de petróleo y gas de la roca (mg HC/g de roca);

HOLA

índice de hidrógeno (mg HC/g TOC);

índice de oxígeno (mg CO2/g roca);

OSI

índice de saturación de aceite (mg HC/g TOC).

Ventajas del sistema

La temperatura máxima del horno es de 850 °C. Permite la pirólisis de kerógeno tipo III de difícil descomposición y también asegura la descomposición completa de carbonatos como calcita y dolomita.
Temperatura mínima en el horno de pirólisis: 25°C.
Programa típico de experimento de temperatura:

Inicio de la pirólisis a 180°C;
Calentamiento y finalización de la pirólisis a 650°C;
Luego se enfría el horno a 300°C;
Calentamiento a 750 u 850 °C, durante el cual se produce la oxidación.

Para determinar el TOC, basta con calentar la muestra a 750°C.
Con CC (carbón inorgánico) se calienta hasta 850°C.
HAWK RW proporciona la capacidad de procesar datos cinéticos utilizando el software Kinetics05 de GeoIsochem. La forma de salida de datos obtenidos como resultado del experimento se puede cambiar de acuerdo con los requisitos del Cliente.
HAWK RW ofrece la capacidad de realizar pruebas continuas las 24 horas, hasta 7 días de funcionamiento autónomo sin intervención del operador.

El diseño único de los crisoles y el sistema de sellado del horno durante el precalentamiento del crisol (temperatura de hasta 75°C) permiten evitar errores al estudiar los hidrocarburos móviles.
Las muestras se colocan en una bandeja reemplazable con crisoles que pueden contener 126 muestras de roca. Para automatizar el experimento, el dispositivo está equipado con un cargador automático.
El pesaje y la preparación de muestras se aceleran enormemente mediante el uso de cómodas bandejas de crisol y embudos de acero inoxidable especializados.
Regulador de presión tipo diafragma de 2 etapas, fabricado en acero inoxidable, diseñado para eliminar pulsaciones de presión.
Lo último en microelectrónica con un número mínimo de conexiones eléctricas.
El panel PyroSmart incluido con el medidor muestra información sobre el medidor sin necesidad de una computadora. Todos los parámetros adicionales, incluido el consumo de gas, se guardan en la base de datos, es decir, después de revisar los datos del estudio actual, es posible ver información sobre el experimento y los parámetros de prueba en la base de datos.
- El paquete HAWK RW incluye una PC equipada con el software HAWK-Eye, que garantiza un control y seguimiento completo de los experimentos.
- HAWK RW tiene unas dimensiones totales reducidas (ancho 48 cm x fondo 50 cm x alto 58 cm) y un número mínimo de cables electrónicos
Horno combinado para pirólisis y oxidación. Usar un horno para pirólisis y oxidación mantiene el horno más limpio que usar dos hornos separados. Usar un solo horno mantiene el aparato más limpio debido a que los hidrocarburos que se liberan en el horno durante el ciclo pirolítico se desplazan durante el ciclo oxidativo. Por lo tanto, cualquier contaminación causada por el proceso de formación de hidrocarburos durante la pirólisis se limpia rápidamente mediante el proceso de oxidación, durante el cual el aire comienza a circular a través del horno inmediatamente después de que se completa la pirólisis, lo que resulta en una limpieza automática regular del horno.
Gracias a la soldadura láser del cuerpo del horno y el calentador, estos elementos forman una única unidad térmica con una excelente conductividad térmica, que no cambia con el paso de los años, lo que garantiza un funcionamiento confiable del horno durante muchos años (por ejemplo, los dispositivos HAWK en la naturaleza Los laboratorios Cat han estado funcionando durante 3 años en modo casi continuo y durante este tiempo no se notaron cambios en sus características; el único mantenimiento realizado durante este tiempo fue calibraciones programadas y reemplazo del sello de la cámara de oxidación). Esta solución técnica aumenta significativamente el ciclo de vida del producto. Cuando se diseña un dispositivo con 2 hornos (como en otros sistemas pirolíticos), se utiliza un elemento calefactor superior en el horno y, con el tiempo, debido al contacto del calentador con el aire, se produce la oxidación del calentador, lo que empeora el contacto térmico y reduce la conductividad térmica y, en última instancia, provoca una falla del calentador.
El sistema de diagnóstico y control de calidad incluye el seguimiento de muestras estándar y de dryita. Drierite se utiliza para controlar la humedad actual en el dispositivo. Si ocurre una situación de emergencia durante el experimento, el sistema emite una señal acústica y el experimento se interrumpe automáticamente. Los pirogramas resultantes se analizan en línea. Este sistema garantiza la calidad y confiabilidad de los datos experimentales obtenidos, además, la funcionalidad del sistema de diagnóstico incluye el monitoreo del flujo de gas.
HAWK RW se puede colocar en un estuche protector especial y transportar al campo
El diseño del dispositivo se realiza utilizando solo tres válvulas de gas , lo que garantiza la máxima confiabilidad del dispositivo, la ausencia de fugas de gas, así como la simplicidad y facilidad de operación.
El control informático del flujo de todos los gases durante el experimento garantiza la máxima automatización y minimiza los costes laborales.
3 principales parámetros determinantes del crisol, que garantizan la fiabilidad y calidad del experimento:
- Espesor de pared extremadamente delgado para garantizar la máxima eficiencia de transferencia de calor del horno a la muestra;
- Gran diámetro exterior para permitir el libre paso del gas portador (tanto helio como aire oxidante) a través de la muestra, garantizando la máxima superficie de muestra incluso con grandes volúmenes;
- Los filtros de crisol económicos y fáciles de reemplazar, colocados uno a la vez en la superficie y el fondo del crisol, reducen significativamente la necesidad de reemplazar los crisoles.

Parámetros del crisol:
- Diámetro 0,9 mm;
- Alto 1,2 mm.
- Capacidad 400 mg
El estándar generalmente aceptado para emitir resultados experimentales es el estándar Rock Eval-2. En este modo, el pirograma se compensa intencionalmente (error).

El sistema HAWK le permite generar datos tanto en el estándar Rock-Eval 2 como en Rock-Eval 6 (con compensación), así como los resultados reales de los estudios pirolíticos.

Precalentar zona HAWK = 57°C. En esta zona de temperatura se garantiza una protección contra fugas gracias a un sellado fiable.
El control informático del flujo de todos los gases durante el experimento garantiza la máxima automatización y minimiza los costes laborales.

Sistema automático de suministro de muestras (autocargador)

La instalación HAWK es un sistema totalmente automatizado con una interfaz fácil de usar destinada a minimizar los costos de mano de obra humana durante el experimento. La parte principal del sistema de automatización es el cargador automático robótico.

Características del cargador automático:

Autocargador robótico controlado por ordenador (software HAWK-Eye). Es un “brazo” mecanizado que se mueve de forma programable a lo largo del sistema de coordenadas de bandejas de muestras (crisoles).
Las muestras se ubican fuera de la zona activa del sistema para asegurar la posibilidad de cambiar de crisol en cualquier momento sin interrumpir el experimento.
El número máximo de muestras cargadas simultáneamente en palés es de 126 unidades. (42 crisoles por palet, se pueden cargar los tres palets al mismo tiempo)
Número de palets intercambiables – 3 uds.
Es posible realizar experimentos en diferentes secuencias de carga del crisol, en modo automático o manual.
Carga y descarga automática de muestras del área experimental.
El sistema está equipado con sensores de inducción en el cargador automático para monitorear la posición extrema del robot y verificar la presencia de un crisol en el pedestal.
Los sensores de inducción del cargador automático permiten una fijación fiable y precisa de los crisoles en posiciones específicas, lo que garantiza la fiabilidad del cargador automático.
Las muestras se encuentran en bandejas reemplazables especializadas.

Características de los crisoles:

tada
Diámetro 0,9 mm;
Altura 1,2 mm;
Capacidad: hasta 400 mg;
Material: Acero inoxidable;
Cantidad mínima requerida de muestra para el experimento: 50-100 mg;
La presencia de mallas reemplazables de acero inoxidable, una en la superficie de la muestra y otra en el fondo del crisol, para aumentar la vida útil de los crisoles;
Posibilidad de sustituir la pantalla cuando esté obstruida o sucia.

El estándar generalmente aceptado para emitir resultados experimentales es el estándar Rock Eval-2 (también utilizado en el sistema Rock-Eval 6). En este modo, el pirograma se compensa intencionalmente (error).
El sistema HAWK le permite generar datos tanto en el estándar Rock Eval-2 (con compensación) como en resultados pirolíticos y de investigación reales.
Precalentar zona HAWK = 57°C. En esta zona de temperatura se garantiza una protección contra fugas gracias a un sellado fiable.
El control informático del flujo de todos los gases durante el experimento garantiza la máxima automatización y minimiza los costes laborales.

Arquitectura y base de elementos modernos.

3 fichas
Electrónica basada en tecnologías modernas de microcontroladores.
Conexión a una computadora a través de la red local Ethernet
El control y la supervisión de las funciones y parámetros del experimento se realizan automáticamente
Guardar los parámetros del experimento (caudal de gas, temperatura, etc.) en la base de datos

Sensor infrarrojo de CO y CO2 de estado sólido

Sin partes móviles
Durable y fabricado íntegramente con elementos sólidos.
Compacto (8” x 2” x 4,5”) (20 cm x 5 cm x 12 cm)

Calibración del sistema:

Calibración de temperatura multipunto para máxima reproducibilidad experimental;
Cálculo automático de los coeficientes requeridos por el sistema para realizar con precisión el experimento mediante software;
Posibilidad de elegir diferentes métodos de calibración según varios estándares;
Capacidad para crear su propio estándar de calibración

Ejemplos de calibración: uno y tres puntos. Es posible la calibración en un número ilimitado de puntos.

Consumo de energía del sistema: 1500 W;
Fuente de alimentación: Voltaje – 120-220 V; 50-60 Hz;
El paquete incluye una fuente de alimentación ininterrumpida de alta precisión.

3 procedimientos básicos de mantenimiento:

Reemplazo de juntas tóricas en la cámara de muestras y el horno. La duración de la operación es de 10 minutos. Se recomienda reemplazar cada 500 experimentos. Para garantizar un funcionamiento fiable del sistema, el software está equipado con una función de control y notificación de sustitución del anillo.
Limpieza de la línea de separación. La duración de la operación es de 15 minutos. La frecuencia de la limpieza depende de la intensidad de carga del dispositivo.
Limpieza de la trampa de humedad. La duración de la operación es de 3 minutos. No requiere dispositivos adicionales.

Si el detector de infrarrojos no funciona correctamente, se puede reemplazar fácilmente.
La duración de la operación de sustitución es de 5 minutos.
El bajo tiempo de sustitución se debe a que el detector de infrarrojos es una parte estructuralmente autónoma del sistema. El sensor antiguo se retira fácilmente y se inserta un nuevo sensor de infrarrojos en su posición.
Toda la formación necesaria para trabajos de mantenimiento, resolución de problemas y experimentación está incluida en el curso de formación. Al finalizar la formación, se emite un certificado de finalización exitosa de la formación.

Las siguientes muestras se pueden examinar en un pirolizador:

Muestras de lodos;
Muestras de núcleos;
Muestras de resultados de afloramientos.

Procedimiento de preparación para el experimento:
Limpieza de la muestra;
Molienda de muestras;
Pesaje preciso de la muestra.
Ajuste automático del sistema al usuario
La instalación HAWK tiene la capacidad de “ajustar” y seleccionar diferentes modos de calibración dependiendo del grado de saturación de la muestra. Para hacer esto, es necesario realizar un experimento con muestras estándar que se incluyen en el conjunto estándar de repuestos del dispositivo. Luego, el software del sistema calculará automáticamente los coeficientes requeridos por el sistema para realizar el experimento con precisión.
El ajuste se realiza en la siguiente secuencia:

Vaciar y limpiar los crisoles;
Realizar un experimento con una muestra estándar (proporcionada por el fabricante);
Realizar experimentos con muestras nuevas (desconocidas);
Cada décimo experimento debe realizarse con muestras conocidas para controlar, verificar y garantizar que el sistema produzca resultados experimentales precisos.

Los materiales de referencia HAWK se utilizan normalmente como referencias conocidas para verificar la precisión del sistema. WildCat proporciona al usuario materiales de referencia con rangos aceptables conocidos que se muestran en la Tabla 1.

Valor de prueba de la muestra estándar	Significado	Rango aceptable
Petróleo libre de S1 (mg hidrocarburos/g roca)	0,18	0,27 - 0,09 (+/- 50%)
Rendimiento de S2-Kerógeno (mg de hidrocarburos/g de roca)	9.02	8,11 - 9,92 (+/- 10%)
S3 (mg CO2/g roca)	0,40	0,50 - 0,30 (+/- 25%)
TOC (Carbono Orgánico Total) – contenido total de carbono orgánico (% en peso)	3.01	3,16 - 2,86 (+/-5%)
Tmax-Maduración (°C)	418°	420° - 416° (+/- 2°)

Baño termostático de calentamiento y enfriamiento con temperatura regulable, 1 ud.

El baño termostático de calentamiento y enfriamiento está diseñado para calentar y enfriar los circuitos de prueba de deposición de cera y reiniciarlos a la temperatura requerida.

Características técnicas del baño:

Válvulas de control de flujo automático, 1 juego.

El sistema incluye un conjunto de válvulas automáticas controladas por una estación informática, que permite realizar las pruebas de forma automática. Las partes en contacto con el medio de prueba están hechas de acero inoxidable. Las válvulas están equipadas con un disco de ruptura.

Software HAWK-Eye

El software HAWK-Eye proporciona un conjunto tabular y gráfico de resultados analíticos que caracterizan el proceso de pirólisis (S1, S2, S3 y Tmax), el contenido de carbono orgánico total y el contenido de carbono inorgánico gracias a valores precisos de temperatura obtenidos del análisis cinético. El software también permite obtener parámetros interpretativos como índice de hidrógeno HI, índice de oxígeno OI, índice de adsorción (AI), índice de saturación de aceite OSI, índice de producción PI), carbono orgánico generativo GOC y carbono orgánico no generativo NGOC. El software también incluye una función de calibración.

El software HAWK-Eye proporciona capacidades de monitoreo de pruebas en tiempo real, incluido el análisis de monitoreo y la salida de datos en múltiples ventanas simultáneamente.

Los resultados de cada prueba se almacenan en una base de datos, lo que permite exportar el informe de la prueba a una hoja de cálculo de Excel en cualquier momento.

Tiempo de análisis de la muestra

De 15 a 20 minutos para cada muestra al determinar los parámetros de pirólisis y los parámetros de liberación térmica.
Hasta 40 minutos para la determinación simultánea de los parámetros de pirólisis y del carbono orgánico total, según el método de medición seleccionado.
Hasta 1 hora para pirólisis, determinación de carbono total y CC (carbonato de carbono - carbono mineral) para cada muestra, dependiendo del método de medición elegido.

preparación de la muestra

Para trabajar con HAWK, debe tener una balanza analítica electrónica con una resolución de lectura de 0,1 mg (tamaño de muestra típico 100 mg), un mortero, una mano y un tamiz de muestra (tamaño de malla del tamiz: malla 60). Se incluyen dispositivos de carga de muestras y espátula.

gases

Gas	Objetivo	Caudal máximo utilizado, ml/min	Pureza del gas, %
Helio*	Realización de pirólisis	100	de 99.995 a 99.9995
Hidrógeno	Para operar el detector FID	50	de 99.995 a 99.9995
Aire	Para operar el detector FID	300	de 99.995 a 99.9995
Aire (sin CO2)	Realizando oxidación	250	de 99.995 a 99.9995

Horno de pirólisis y oxidación para destrucción térmica de hidrocarburos.

Temperatura máxima del horno, °C:	850
Tasa de cambio de temperatura en el horno, °C/min:	de 0,1 a 75

Crisol de muestra

Material:	acero inoxidable 316
Capacidad:	peso máximo de muestra 400+ mg, peso recomendado 100 mg

Opciones del cargador automático

Tipo	Robótico, automático
Secuencia de inicio	Programable, definido por el usuario
Actuación	126 crisoles cargados simultáneamente, 3 bandejas de muestras intercambiables

Instrumentos de medición en el dispositivo.

FID (Detector de ionización de llama) para determinar la fracción de masa de componentes orgánicos	Marca: Agilent Rango de medición: 1 µV a 2000 µV Rango dinámico lineal: ±10% Gas portador: helio
Detector de gas infrarrojo (IR) CO	Detector de infrarrojos no dispersivo Rango de medición: 0 a 30000 ppm Error de medición: 1 ppm Dimensiones del bloque detector, mm: 200 x 50 x 120 La duración de la operación de sustitución del sensor no supera los 5 minutos. Cada sensor de infrarrojos está alojado en una carcasa rígida. Los detectores son resistentes a cargas de vibración.
Detector de gas CO2 por infrarrojos (IR)	Detector de infrarrojos no dispersivo Rango de medición: 0 a 30000 ppm Error de medición: 1 ppm Dimensiones del bloque detector, mm: 200 x 50 x 120 La duración de la operación de sustitución del sensor no supera los 5 minutos. Cada sensor de infrarrojos está alojado en una carcasa rígida. Los detectores son resistentes a cargas de vibración.
Juego de termopares – 3 piezas. Determinación de la temperatura del horno Detección de temperatura del detector FID Determinación de la temperatura del crisol.	Diámetro del termopar, mm: 1,5875 Rango de temperatura, °C: de 25 a 850 Tipo: tipo K
Características de presentación
Dimensiones (AnxPrxAl), mm:	476,2 x 501,6 x 571,5
Peso propio del dispositivo, kg:	36
Fuente de alimentación:	50 o 60 Hz, 110 o 220 V, 1500 kW