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Análise capacitiva: medição versátil de teor d’água para o setor petrolífero
Em aplicações que variam desde transferência de custódia até teste de poço, sensores capacitivos oferecem uma combinação econômica de precisão e confiabilidade.
A
medição da quantidade de água no petróleo, ou “teor d’água”, é uma variável essencial do controle de processo e da gestão da produção nos campos de petróleo de hoje. Também é um fator central para identificar a quantidade de fluidos passíveis de royalties efetivamente disponibilizada para venda. Como o teor d’água é uma medição tão crítica, foram desenvolvidas várias tecnologias no decorrer dos anos para medir a composição das misturas de petróleo e água. Densitômetros coriolis, analisadores de micro-ondas e espectrômetros infravermelhos oferecem, individualmente, vantagens em certos nichos; contudo, nenhum se iguala ao baixo custo e à abrangência de aplicações da análise capacitiva para misturas de água em petróleo comuns em campos de petróleo. O artigo discute os princípios operacionais e as principais características de desempenho dos analisadores capacitivos e sua utilização efetiva em três aplicações comuns: otimização de separador, teste automatizado de poços e transferência automática de custódia de arrendamento (Lact).
Robert J. Irving é vice-presidente da Ametek Sensor Technologies.
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O que é a análise capacitiva? – O analisador capacitivo é, na realidade, um capacitor concêntrico em linha (Figura 1) que utiliza a diferença relativamente grande da constante dielétrica entre petróleo (k ≈ 2.3) e água (k ≈ 80) para inferir a composição do fluxo. O sistema transmite uma tensão de radiofrequência (RF) ao elemento sensor e mede a capacitância entre a sonda e o duto ao redor. Quanto mais água no fluido em movimento, maior a capacitância. A partir da capacitância medida, a porcentagem de água no petróleo pode ser calculada com base em uma relação previsível nas propriedades dos materiais (Figura 2). Além disso, mesmo que a constante dielétrica da água varie pouco com a temperatura, os componentes eletrônicos do sistema podem compensar as variações relacionadas à temperatura da constante dielétrica da fase de petróleo. Esse método conceitualmente elegante tem limitações, mas é simples, relativamente barato e requer pouca manutenção em comparação com outras opções. Outras vantagens dos analisadores capacitivos de teor d’água são: