BR112019028218B1 - Sistema e método para teste automatizado de amostras de fluido de perfuração em duas ou mais temperaturas - Google Patents
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Abstract
um sistema inclui um tubo de fluido, uma câmara de fluido em comunicação com o tubo de fluido, um sensor de reologia em comunicação com a câmara de fluido e um controlador de temperatura elétrico em comunicação com a câmara de fluido. a câmara de fluido é resfriada em resposta a um primeiro sinal de controle do controlador de temperatura elétrico.
Description
[0001] Os fluidos de perfuração são bombeados no centro de uma coluna de perfuração descendente na perfuração de um poço. O fluido de perfuração sai da coluna de perfuração na broca através de bocais e volta pelo espaço anular do poço para o equipamento de perfuração localizado na superfície. Os fluidos fornecem lubrificação e resfriamento na perfuração. O fluido também carrega detritos para fora do poço, controla a pressão do poço e executa várias outras funções em conexão com a perfuração do poço. Para garantir que as propriedades dos fluidos de perfuração sejam adequadas, um engenheiro verifica consistentemente as propriedades do fluido de perfuração. Por exemplo, a viscosidade do fluido de perfuração deve ser alta o suficiente para transportar os detritos para fora do poço e, ao mesmo tempo, ser baixa o suficiente para permitir que os detritos e o gás arrastado escapem dos fluidos de perfuração na superfície. Dependendo da operação, o engenheiro pode verificar as propriedades do fluido de perfuração várias vezes em um período de 24 horas.
[0002] As figuras anexas ilustram uma série de exemplos de modalidades e fazem parte do relatório descritivo. Juntamente com a descrição a seguir, essas figuras demonstram e explicam vários princípios da presente divulgação.
[0003] A FIG. 1 representa uma vista em perspectiva de um exemplo de aparelho de teste de fluido de acordo com a presente divulgação.
[0004] A FIG. 2 representa um esquema de um exemplo de componentes internos de um aparelho de teste de fluido de acordo com a presente divulgação.
[0005] A FIG. 3 representa uma vista detalhada de uma câmara de fluido do aparelho de teste de fluido de acordo com a presente divulgação.
[0006] A FIG. 4 representa um exemplo de uma interface de usuário do aparelho de teste de fluido de acordo com a presente divulgação.
[0007] A FIG. 5 representa um diagrama de um sistema para ajustar uma temperatura de amostras de fluido de acordo com a presente divulgação.
[0008] A FIG. 6 representa um exemplo de um método para teste automatizado das amostras de fluido a diferentes temperaturas, de acordo com a presente divulgação.
[0009] A FIG. 7 representa um exemplo de componentes de um aparelho de teste de fluido com uma alça lateral para controlar uma temperatura de fluido para medições de densidade de acordo com a presente divulgação.
[0010] A FIG. 8 representa um exemplo de componentes de um aparelho de teste de fluido sem um sensor de densidade de acordo com a presente divulgação.
[0011] Embora as modalidades descritas neste documento sejam suscetíveis a várias modificações e formas alternativas, modalidades específicas foram mostradas a título de exemplo nas figuras e serão descritas em detalhes neste documento. No entanto, os exemplos de modalidades descritos neste documento não se destinam a ser limitadas às formas particulares divulgadas. Em vez disso, a presente divulgação abrange todas as modificações, equivalentes e alternativas que se enquadram no escopo das reivindicações anexas.
[0012] O fluido de perfuração é circulado pela coluna de perfuração, sai pelos bicos na broca e sobe pelo espaço anular do poço. O fluido de perfuração pode ser usado para remover detritos do fundo do poço. As propriedades físicas da lama de perfuração são monitoradas durante uma operação de perfuração para determinar se a lama de perfuração está funcionando adequadamente e para fazer as alterações desejadas à medida que a perfuração progride.
[0013] Os testes do fluido de perfuração podem medir características físicas do fluido de perfuração, como testar a reologia do fluido. Os testes de reologia podem ser realizados com um medidor de reologia, como um viscosímetro, um reômetro ou outro tipo de sensor. Esses testes podem ser realizados no local do poço, em um laboratório ou em outro local. O aparelho de teste de fluido 100 representado na FIG. 1 pode concluir uma série de testes no fluido de perfuração sequencialmente, sem instruções adicionais do usuário entre os testes. Outros tipos de testes de propriedades de fluidos que podem ser realizados com o aparelho de teste de fluidos 100 incluem a medição do peso da lama, reologia, densidade, teor de óleo de água, estabilidade elétrica da emulsão, condutividade do fluido e distribuição do tamanho de partículas. Com base nos princípios descritos na presente divulgação, um aparelho de teste de fluido 100 pode executar pelo menos um ou mais dos testes de propriedade de fluido automaticamente a diferentes temperaturas.
[0014] O aparelho de teste de fluido 100 pode incluir um compartimento 102, uma interface de usuário 104 e um receptor de garrafa 106. Uma amostra de fluido de perfuração pode ser coletada da lama de perfuração em circulação ou de outro local em uma garrafa 108. A garrafa 108 pode ser conectada ao receptor de garrafa 106. Um tubo de fluido pode ser suspenso do receptor de garrafa 106 e ser submerso na amostra de fluido de perfuração quando a garrafa 108 é conectada ao receptor de garrafa 106. Uma bomba pode transmitir ativamente pelo menos uma porção da amostra de fluido de perfuração da garrafa 108 para o aparelho de teste de fluido 100, onde os testes podem ser realizados.
[0015] A garrafa 108 pode ser fixada ao receptor de garrafa 106 através de qualquer tipo apropriado de interface. Em alguns exemplos, o receptor de garrafa 106 tem uma rosca interna que pode ser engatada com uma rosca externa da garrafa 108. Em outros exemplos, a garrafa 108 é encaixada, fixada por meio de compressão, engatada ao receptor de garrafa 106 ou conectada de outra forma ao receptor de garrafa 106 através de outro tipo de acessório.
[0016] A interface de usuário 104 pode permitir que o usuário instrua o aparelho de teste de fluido 100 para executar os testes. Em alguns exemplos, o aparelho de teste de fluido 100 apresenta opções para testar a amostra de fluido de perfuração através da interface do usuário 104. Em alguns casos, o usuário pode indicar os tipos de testes a serem executados, bem como os parâmetros para realizar esses tipos de testes. Por exemplo, o usuário pode instruir o aparelho de teste de fluido 100 para executar um teste de viscosidade a múltiplas temperaturas através da interface de usuário 104. O usuário também pode especificar as temperaturas desejadas para esses testes através da interface de usuário 104.
[0017] Qualquer tipo de interface de usuário 104 pode ser usado de acordo com os princípios descritos na presente divulgação. Em alguns casos, a interface de usuário 104 é uma tela sensível ao toque acessível a partir do compartimento 102 do aparelho de teste de fluido 100. Neste tipo de exemplo, o usuário pode tocar na tela sensível ao toque para inserir informações e fornecer instruções ao aparelho de teste de fluido 100. Em outros exemplos, o aparelho de teste de fluido 100 pode incluir um receptor sem fio onde o usuário pode fornecer informações e/ou enviar instruções sem fio para o aparelho de teste de fluido 100. Por exemplo, o usuário pode enviar as informações e/ou fornecer as instruções com um dispositivo móvel, tablet, laptop, dispositivo em rede, desktop, dispositivo de computação, outro tipo de dispositivo ou combinações destes. Em exemplos em que o usuário pode se comunicar com o aparelho de teste de fluido 100 sem fio, o usuário pode estar localizado no local ou o usuário pode estar localizado em um local remoto. Em alguns casos, um engenheiro de lama pode estar localizado em um local remoto e um técnico local pode encher a garrafa 108 para o engenheiro de lama, para que o engenheiro de lama não tenha que estar no local para avaliar a lama de perfuração e fazer recomendações. Em ainda outro exemplo, a interface do usuário 104 pode incluir um teclado, mouse, botão, interruptor, slider (tipo de controle), outro tipo de mecanismo de entrada físico ou combinações dos mesmos para ajudar o usuário a inserir informações ou fornecer instruções para o aparelho de teste de fluido 100. Em alguns casos, o aparelho de teste de fluido 100 pode incluir um microfone ou uma câmera que permite ao usuário inserir informações no aparelho de teste de fluido 100 e/ou se comunicar com gestos/movimentos com o aparelho de teste de fluido 100.
[0018] Depois de inserir as informações e instruir o aparelho de teste de fluido 100 a iniciar os testes, o aparelho de teste de fluido 100 pode concluir os testes sem mais envolvimento do usuário. O aparelho de teste de fluido 100 pode fazer a transição automaticamente de um tipo de teste para outro à medida que os testes são concluídos. Além disso, o aparelho de teste de fluido 100 pode ajustar automaticamente a temperatura da amostra de fluido de perfuração entre testes sem envolvimento do usuário. Frequentemente, a lama de perfuração é testada depois de circular pela coluna de perfuração em um fundo do poço, que é um ambiente quente. Nas circunstâncias em que se deseja que a lama de perfuração seja testada a uma temperatura inferior à temperatura atual da lama de perfuração, a lama de perfuração deve ser resfriada antes que o teste possa ser realizado. O aparelho de teste de fluido 100 pode abaixar a temperatura da amostra do fluido de perfuração e liberar o usuário para executar outras tarefas.
[0019] As FIGS. 2 e 3 representam um esquema de um exemplo de componentes internos de um aparelho de teste de fluido 100 de acordo com a presente divulgação. A FIG. 3 detalha uma porção dos componentes internos representados na FIG. 2. Neste exemplo, o aparelho de teste de fluido 100 inclui um receptor de garrafa 106, uma bomba 200, um tubo de fluido 204, um sensor de densidade 216 conectado ao tubo de fluido 204, uma câmara de fluido 218 e um sensor de reologia 220 conectado à câmara de fluido 218.
[0020] O receptor de garrafa 106 pode ser qualquer acessório apropriado para fixação ao exterior do aparelho de teste de fluido 100 ao qual a garrafa 108 pode ser conectada e que inclui um mecanismo para remover a amostra de fluido de perfuração 230 da garrafa 108. No exemplo representado, uma porção do tubo de fluido 204 é suspensa do receptor de garrafa 106 a uma distância de modo que a entrada 206 seja submersa dentro da amostra de fluido de perfuração 230 quando a garrafa 108 é acoplada. Um filtro 202 está conectado ao tubo de fluido de perfuração 204 e envolve a entrada 206, de modo que partículas sólidas e/ou detritos indesejados são impedidos de entrar no tubo de fluido 204.
[0021] Uma primeira porção 210 do tubo de fluido 204 conecta a entrada 206 a uma bomba 200. A bomba 200 pode ser usada para puxar pelo menos uma porção da amostra do fluido de perfuração 230 da garrafa 108 para dentro do tubo de fluido 204. Em alguns exemplos, a bomba 200 é uma bomba peristáltica. Mas qualquer tipo apropriado de bomba pode ser usado de acordo com os princípios descritos na presente divulgação.
[0022] Uma segunda porção 212 do tubo de fluido 204 pode conectar o tubo de fluido 204 à bomba 200 e a um sensor de densidade. Em alguns casos, a bomba 200 está em uma elevação mais alta que o sensor de densidade 216. Neste tipo de exemplo, a bomba 200 pode liberar a amostra de fluido de perfuração 230 e permitir que a gravidade empurre a amostra de fluido de perfuração 230 para o sensor de densidade 216. Em outros exemplos, a bomba 200 pode empurrar ativamente a amostra de fluido de perfuração 230 através do sensor de densidade 216.
[0023] Qualquer tipo apropriado de sensor de densidade 216 pode ser usado. Em um exemplo, o sensor de densidade 216 pode ser um medidor de densidade Coriolis que mede uma característica da amostra de fluido de perfuração 230 quando o fluido passa através dele. Os medidores de densidade Coriolis podem medir o movimento/vibrações dos componentes internos do medidor de densidade. Esses movimentos podem ser medidos quando a amostra de fluido de perfuração 230 passa através do sensor de densidade 216. Essa frequência está correlacionada com a densidade da amostra do fluido de perfuração.
[0024] Uma terceira porção 214 do tubo de fluido 204 conecta o tubo de fluido 204 do sensor de densidade 216 a uma câmara de fluido 218. A câmara de fluido 218 pode incluir uma parede da câmara 236 que define uma abertura 242. Uma saída 208 da câmara de fluido 218 pode terminar na abertura 242 da câmara de fluido 218 e direcionar a amostra de fluido de perfuração 230 para a câmara de fluido 218.
[0025] Um sensor de detecção de nível 222 pode enviar um sinal para a bomba 200 para parar de bombear na amostra de fluido de perfuração 230 quando o nível de fluido 232 está em uma altura apropriada. Qualquer tipo apropriado de sensor de detecção de nível 222 pode ser usado. Uma lista não exaustiva de sensores de detecção de nível que podem ser usados incluem sensores ultrassônicos, sensores de condutividade de fluidos, sensores de capacitância, sensores de indução, sensores de micro-ondas, sensores a laser, interruptores de boia, interruptores de fluxo térmicos, sensores de pressão hidrostática, sensores baseados em radar, sensores magnetostrictivos, sensores ópticos, sensores de célula de carga, outros tipos de sensores, sensores de tempo de voo, outros tipos de sensores ou combinações dos mesmos.
[0026] Embora cada um dos sensores de detecção de nível acima possa ser usado em algumas aplicações, muitos dos sensores de detecção de nível mencionados acima podem não ser tão eficazes quanto outros tipos de sensores para certos tipos de fluidos de perfuração. Em alguns exemplos, um sensor de detecção de nível de dispersão térmica é incorporado na câmara de fluido 218 e pode ser eficaz para uma ampla variedade de diferentes tipos de fluidos de perfuração. O sensor de detecção de nível de dispersão térmica pode ser eficaz para determinar o nível de fluidos, independentemente da força dielétrica do fluido, da tendência a criar distúrbios ópticos e de outras características dos fluidos de perfuração que tornam a detecção de nível desafiadora.
[0027] A tecnologia de dispersão térmica é geralmente usada para medir características da taxa de vazão de um fluido. Geralmente, os fluidos são mais frios quando fluem do que quando estão em condições estáticas. Convencionalmente, a tecnologia de dispersão térmica analisa a temperatura de um fluido para determinar a taxa de fluxo ou outra característica do fluido. Em exemplos em que a tecnologia de dispersão térmica é usada no aparelho de teste de fluido 100, a tecnologia de dispersão térmica pode ser redirecionada para determinar um nível de fluido 232.
[0028] A detecção de nível com tecnologia de dispersão térmica pode ser realizada movendo ativamente a amostra de fluido de perfuração 230 quando ela entra na câmara de fluido 218 e medindo as diferenças de temperatura em várias alturas ao longo da câmara de fluido 218. Em alguns exemplos, um rotor 248 pode fazer com que a amostra de fluido de perfuração 230 gire dentro da câmara de fluido 218 conforme esta é preenchida. A rotação da amostra de fluido de perfuração 230 causada pelo rotor 248 pode criar um efeito de resfriamento nas porções da parede da câmara 236 em contato direto com o fluido. Um nível de fluido 232 pode ser determinado pela comparação das diferenças de temperatura ao longo da parede da câmara de fluido e pela identificação do nível de fluido 232 na altura onde ocorre a diferença de temperatura.
[0029] No exemplo das FIGS. 2 e 3, o sensor de detecção de nível 222 inclui um detector de primeiro nível 224, um detector de segundo nível 226 e um detector de terceiro nível 228. Em alguns casos, cada um dentre o detector de primeiro nível 224, detector de segundo nível 226 e detector de terceiro nível 228 são detectores de nível de dispersão térmica. Em outros exemplos, pelo menos um desses detectores é um tipo diferente de sensor. Para aqueles detectores de nível que são detectores de nível térmico, cada um pode incluir dois ou mais termômetros de nível que detectam a temperatura da parede da câmara 236, temperatura adjacente ao exterior da parede da câmara 236, temperatura adjacente ao interior da parede da câmara 236 ou combinações destes. Cada um dos termômetros de nível do detector de nível pode estar adjacente em relação ao, mas em alturas diferentes. Quando o mais baixo dos dois termômetros tem uma temperatura diferente do termômetro mais alto, o detector de nível pode enviar um sinal para parar a bomba 200. Essa diferença de temperatura pode indicar que o nível de fluido 232 está entre os termômetros inferior e superior.
[0030] O detector de segundo nível 226 pode ser usado como um backup, se o detector de primeiro nível 224 não funcionar adequadamente. Nesta situação, o detector de segundo nível 226 pode fazer com que um sinal seja enviado para parar a bomba 200.
[0031] O detector de terceiro nível 228 pode ser usado para indicar que o nível de fluido 232 está muito alto. Em alguns exemplos, um sensor de reologia 220 ou outros componentes do aparelho de teste de fluido 100 são incorporados na câmara de fluido 218 acima do nível de fluido operacional 234. Se o nível de fluido 232 ficar muito alto, a amostra de fluido de perfuração 230 pode entrar nesses componentes e interferir em sua operação. Em um exemplo, um mancal rotativo de um viscosímetro pode estar acima do nível de fluido operacional 234 na câmara de fluido 218 e se o nível de fluido 232 exceder o nível operacional de fluido, a amostra de fluido de perfuração 230 pode entrar nos mancais rotativos. Em alguns casos, os mancais rotativos do viscosímetro são ajustados com precisão para obter leituras precisas de medição. O fluido de perfuração nesses rolamentos ajustados pode fazer com que as saídas de medição do viscosímetro sejam imprecisas. Quando ativado, o detector de terceiro nível 228 pode fazer com que uma mensagem que o equipamento precisa ser verificado antes de prosseguir com os testes seja comunicada ao usuário. Em alguns exemplos, o detector de terceiro nível 228 também pode enviar um sinal para parar a bomba 200.
[0032] No exemplo das FIGS. 2 e 3, o sensor de reologia 220 é um viscosímetro. O sensor de reologia 220 pode incluir um rotor 248 que está suspenso na abertura 242 da câmara de fluido 218 para fazer contato e/ou ser submerso na amostra do fluido de perfuração 230 quando a câmara de fluido 218 é preenchida. Em alguns exemplos, o rotor 248 é um cilindro externo que gira em torno de uma bobina (não mostrada), que é um cilindro interno. A amostra de fluido de perfuração 230 é preenchida dentro do espaço anular entre o rotor 248 e a bobina. Quando ativado, o rotor 248 gira a velocidades conhecidas e cria tensão de cisalhamento na bobina através da amostra de fluido de perfuração 230. Uma mola de torção restringe o movimento da bobina e mede a tensão de cisalhamento. O viscosímetro pode executar os testes em qualquer velocidade apropriada do rotor (rotações por minuto ou RPM). Em alguns casos, os testes são realizados em 600, 300, 200, 100, 6 e 3 RPM.
[0033] Um controlador de temperatura elétrico pode estar em comunicação com a câmara de fluido 218. Qualquer tipo apropriado de controlador de temperatura elétrico pode ser usado de acordo com os princípios descritos na presente divulgação. Em alguns exemplos, o controlador de temperatura elétrico inclui um material termoelétrico 256 (por exemplo, dispositivo Peltier) que tem a característica de gerar uma corrente elétrica em resposta a um diferencial de temperatura. O material termoelétrico 256 pode incluir um primeiro lado 258 em contato com a superfície externa 238 da câmara de fluido 218. Em alguns casos, o material termoelétrico 256 inclui um segundo lado 260 que é oposto ao primeiro lado 258 e está em contato com um dissipador de calor 268.
[0034] O material termoelétrico 256 pode ser parte de um circuito elétrico que pode passar uma corrente elétrica através do material termoelétrico 256 para produzir uma região aquecida 262 e uma região de resfriamento 264 dentro do material termoelétrico 256 simultaneamente. Um comutador de polaridade pode ser incorporado no circuito para mudar a direção em que a corrente elétrica passa através do material termoelétrico 256. Quando a corrente elétrica passa através do material termoelétrico 256 em uma primeira direção, a região aquecida 262 é produzida adjacente à câmara de fluido 218 e a região de resfriamento 264 é produzida adjacente ao dissipador de calor 268. Quando a região aquecida 262 é ativamente produzida adjacente à câmara de fluido 218, o controlador de temperatura elétrico aquece ativamente a câmara de fluido 218. Em alguns casos, quando a região aquecida 262 é produzida adjacente à câmara de fluido 218, a temperatura da câmara de fluido é aumentada para uma temperatura mais alta ou a temperatura da câmara de fluido pode ser mantida a uma temperatura desejada para executar um teste na amostra do fluido de perfuração 230. Em situações em que a corrente elétrica passa através do material termoelétrico 256 em uma segunda direção oposta à primeira direção, a região aquecida 262 é produzida adjacente à câmara de fluido 218 e a região aquecida 262 é produzida adjacente ao dissipador de calor 268. Nas situações em que a região de resfriamento 264 é ativamente produzida adjacente à câmara de fluido 218, a temperatura da amostra do fluido de perfuração é reduzida para uma temperatura mais baixa ou a temperatura da amostra do fluido de perfuração pode ser mantida a uma temperatura desejada para executar um teste na amostra de fluido de perfuração 230.
[0035] A temperatura da região aquecida 262 e da região de resfriamento 264 pode ser controlada com um modulador de largura de pulso. O modulador de largura de pulso pode ligar e desligar o circuito elétrico a uma taxa de frequência que produz um fluxo de corrente médio. Quanto mais o modulador de largura de pulso fizer com que a corrente elétrica flua através do material termoelétrico 256 em comparação com os períodos em que o fluxo de corrente elétrica é interrompido, maior será a potência total fornecida ao material termoelétrico 256, resultando em uma temperatura mais alta sendo produzida na região aquecida 262 e uma temperatura mais baixa na região de resfriamento 264. A diferença de temperaturas entre a região aquecida 262 e a região de resfriamento 264 pode ser reduzida, aumentando os períodos de tempo em que a corrente elétrica é impedida de fluir através do material termoelétrico 256. O modulador de largura de pulso pode fazer com que o material termoelétrico 256 aqueça ou resfrie de forma ajustável a câmara de fluido 218 a cada uma das temperaturas desejadas para cada um dos testes que devem ser realizados com a câmara de fluido 218.
[0036] A câmara de fluido 218 pode ser feita de um material termicamente condutor que espalha a temperatura produzida pelo primeiro lado 258 do material termoelétrico 256. Nestas modalidades, a câmara de fluido 218 é feita de alumínio, mas a câmara de fluido 218 pode ser feita de outros tipos de materiais termicamente condutores. Uma lista não exaustiva de materiais termicamente condutores que podem ser usados para fabricar a câmara de fluido 218 inclui alumínio, cobre, ouro, magnésio, berílio, tungstênio, outros metais, suas misturas, ligas ou combinações destes. Em alguns casos, a câmara de fluido 218 é inteiramente feita de um material que possui uma condutividade térmica substancialmente consistente. Em outros exemplos, a superfície interna da parede da câmara 236 é revestida com um material que tem uma condutividade térmica diferente de outros materiais que compõem uma porção diferente da câmara de fluido 218.
[0037] A superfície de contato 240 da superfície externa 238 da câmara de fluido 218 que é adjacente ao material termoelétrico 256 pode incluir uma rugosidade da superfície lisa que está em contato térmico com o material termoelétrico 256. Em alguns exemplos, a superfície de contato 240 inclui uma superfície polida. Além disso, em algumas modalidades, a superfície de contato 240 inclui um acabamento mais suave que outras porções da superfície externa 238 da câmara de fluido 218. O acabamento liso da superfície de contato 240 pode reduzir as lacunas entre o material termoelétrico 256 e a superfície externa 238 da câmara de fluido 218. Em alguns exemplos, uma pasta termicamente condutora pode ser usada para preencher as lacunas entre a superfície de contato 240 e o material termoelétrico 256. Mesmo nos exemplos em que a superfície de contato 240 tem um acabamento liso, a superfície de contato 240 ainda pode ter pequenas lacunas que podem minimizar a transferência térmica entre o material termoelétrico 256 e a câmara de fluido 218, a pasta termicamente condutora podendo ser usada nesses exemplos para aumentar a transferência térmica.
[0038] A superfície externa 238 da câmara de fluido 218 pode ser pelo menos parcialmente envolvida com uma camada de isolamento 244. A camada de isolamento 244 pode minimizar as condições ambientais que de outra forma poderiam aquecer ou resfriar a câmara de fluido 218. Por exemplo, a camada de isolamento 244 pode impedir que uma temperatura ambiente fora da câmara de fluido 218 aqueça ou resfrie a câmara de fluido 218 longe da temperatura desejada para executar um teste de reologia. Em alguns casos, a camada de isolamento 244 pode impedir a formação de condensação na parte externa da câmara de fluido 218, que pode causar um resfriamento indesejado da câmara de fluido 218 ao trazer a amostra de fluido de perfuração 230 para uma temperatura mais alta ou tentar manter a amostra de fluido de perfuração 230 a uma temperatura mais alta.
[0039] A câmara de fluido 218 pode incluir pelo menos um termômetro de fluido 250 que mede a temperatura da amostra de fluido de perfuração 230. A câmara de fluido 218 também pode incluir pelo menos um termômetro de equipamento 252 que pode medir a temperatura de pelo menos uma peça de equipamento associada à amostra de fluido de perfuração 230. Por exemplo, o termômetro do equipamento 252 pode medir a temperatura do material que forma a câmara de fluido 218. As medições de temperatura do material da câmara de fluido podem impedir o superaquecimento da câmara de fluido 218.
[0040] O dissipador de calor 268 pode ser feito de um material termicamente condutor e incluir aletas 270 que aumentam a área de superfície do dissipador de calor 268. As aletas 270 podem ser usadas para trocar temperatura com um meio fluido, como ar ou um líquido. Em exemplos em que a região aquecida 262 é produzida no segundo lado 260, o calor gerado pela região aquecida 262 pode se espalhar por todo o dissipador de calor 268 e ser transferido através das aletas 270 para o meio fluido. Em alguns casos, um ventilador 272 é posicionado adjacente ao dissipador de calor 268 para fazer com que o ar flua através das aletas 270 para aumentar a taxa na qual o calor é dissipado no ar. Em outros exemplos, uma água ou outro tipo de líquido pode ser passado pelas aletas 270 como o meio fluido. Neste exemplo, o meio líquido não faz contato com a câmara de fluido 218, mas, em vez disso, faz contato com as aletas 270 do dissipador de calor 268.
[0041] A FIG. 4 representa um exemplo de uma interface de usuário 104 do aparelho de teste de fluido 100 de acordo com a presente divulgação. Neste exemplo, a interface de usuário 104 apresenta um formato para o usuário instruir o aparelho de teste de fluido 100 sobre a execução dos testes. Neste exemplo, o formato inclui opções de origem de amostra 400 para selecionar a origem da amostra de fluido de perfuração 230, opções de ponto de ajuste de temperatura 402 para cada um dos testes e opções de duração 404 para cada um dos testes. Além disso, a interface de usuário 104 apresenta controles para o envio de instruções para o aparelho de teste de fluido 100.
[0042] Neste exemplo, o usuário recebe cinco pontos de ajuste de temperatura para realizar testes. Embora o exemplo ilustrado represente cinco temperaturas diferentes para a realização dos testes, quaisquer valores apropriados de temperatura podem ser apresentados ao usuário, bem como qualquer número apropriado de opções de ponto de ajuste de temperatura.
[0043] No exemplo representado, as durações de teste são representadas como uma opção de dez segundos ou uma opção de dez minutos. Porém, qualquer duração apropriada do teste pode ser apresentada de acordo com os princípios divulgados neste documento. Além disso, qualquer número apropriado de opções de duração de teste 404 pode ser apresentado através da interface do usuário 104.
[0044] Enquanto o exemplo da FIG. 4 representa o formato que apresenta um número limitado de opções que o usuário pode selecionar; em outros exemplos o formato apresenta campos abertos onde o usuário pode especificar os valores de temperatura, duração do teste ou outros parâmetros de teste. Além disso, alguns exemplos podem fornecer ao usuário a capacidade de adicionar qualquer número de testes aos executados pelo aparelho de teste de fluido 100.
[0045] Os controles fornecidos no exemplo representado incluem um comando de início 406, um comando de parada 408, um comando de repetição 410 e um comando de redefinição 412. O comando de início 406 pode ser selecionado pelo usuário quando ele deseja iniciar os testes. Em alguns exemplos, em resposta ao envio do comando de início 406, o aparelho de teste de fluido 100 executa cada um dos testes em uma sequência sem ter que ter envolvimento adicional do usuário. Em alguns exemplos, a sequência de teste inclui a execução do primeiro teste no ponto de ajuste de temperatura mais baixa selecionado e a execução do segundo teste no segundo ponto de ajuste de temperatura mais baixa selecionado e assim por diante, até que o teste final seja realizado no ponto de ajuste de temperatura mais alta selecionado.
[0046] A FIG. 5 representa um diagrama de um sistema 500 para testar amostras de fluido de perfuração. O sistema 500 inclui um processador 515, um controlador de I/O (input/output, entrada/saída) 520, memória 525, uma interface de usuário 526, um comutador de polaridade 530, um sensor de reologia 535 e um controlador de temperatura elétrico 540. Esses componentes podem se comunicar sem fio, por meio de conexões com fio ou combinações destes. A memória 525 do sistema pode incluir um determinador de temperatura de teste 545, um ajustador de temperatura 550, um verificador de temperatura 555, um iniciador de teste 560 e um determinador de conclusão de teste 565. O ajustador de temperatura 550 inclui um modulador de largura de pulso 570 e um conversor de polaridade 575.
[0047] O processador 515 pode incluir um dispositivo de hardware inteligente (por exemplo, um processador de uso geral, um processador de sinal digital, DSP), uma unidade de processamento central (CPU), um microcontrolador, um circuito integrado de aplicação específica (ASIC), um arranjo de portas programáveis em campo (FPGA), um dispositivo lógico programável, um componente lógico de porta ou transistor discreto, um componente de hardware discreto ou qualquer combinação dos mesmos. Em alguns casos, o processador 515 pode ser configurado para operar uma matriz de memória usando um controlador de memória. Em outros casos, um controlador de memória pode ser integrado ao processador 515. O processador 515 pode ser configurado para executar instruções legíveis por computador armazenadas em uma memória para executar várias funções (por exemplo, funções ou tarefas que suportam a avaliação de dispositivos ópticos prescritos).
[0048] O controlador de I/O 520 pode representar ou interagir com um modem, um teclado, um mouse, uma tela sensível ao toque ou um dispositivo semelhante. Em alguns casos, o controlador de I/O 520 pode ser implementado como parte do processador. Em alguns casos, um usuário pode interagir com o sistema através do controlador de I/O 520 ou através de componentes de hardware controlados pelo controlador de I/O 520. O controlador de I/O 520 pode estar em comunicação com qualquer entrada apropriada e qualquer saída apropriada.
[0049] A memória 525 pode incluir memória de acesso aleatório (RAM) e memória somente leitura (ROM). A memória 525 pode armazenar software legível por computador, executável por computador, incluindo instruções que, quando executadas, fazem com que o processador execute várias funções descritas neste documento. Em alguns casos, a memória 525 pode conter, entre outras coisas, um sistema básico de entrada/saída (BIOS) que pode controlar a operação básica de hardware e/ou software, como a interação com componentes ou dispositivos periféricos.
[0050] O determinador de temperatura de teste 545 representa instruções programadas que fazem com que o processador 515 determine a temperatura na qual um teste deve ser realizado. Em alguns exemplos, a temperatura do teste é determinada acessando as informações que o usuário inseriu na interface do usuário.
[0051] O ajustador de temperatura 550 representa instruções programadas que fazem com que o processador 515 ajuste a temperatura da amostra de fluido de perfuração. Parte do processo de ajuste da temperatura pode incluir determinar a temperatura atual da amostra de fluido de perfuração e determinar se a temperatura desejada para o próximo teste é maior ou menor que a temperatura atual da amostra de fluido de perfuração. Com base em se a temperatura da amostra de fluido de perfuração deve ser aumentada ou diminuída, o conversor de polaridade 575 pode fazer com que o processador 515 envie uma instrução ao comutador de polaridade 530 para direcionar a corrente elétrica através do material termoelétrico na direção apropriada. O modulador de largura de pulso 570 pode enviar uma instrução ao controlador de temperatura elétrico 540 para ajustar a força da corrente elétrica para percorrer o material termoelétrico. Quando a temperatura da amostra de fluido de perfuração é ativamente alterada, o modulador de largura de pulso 570 pode fazer com que a força do sinal seja maior do que quando a força do sinal se destina apenas a manter a amostra de fluido de perfuração em sua temperatura atual para teste.
[0052] O verificador de temperatura 555 representa instruções programadas que fazem com que o processador 515 determine a temperatura atual da amostra de fluido de perfuração. Esta informação pode ser consultada pelo ajustador de temperatura 550 para determinar quando alterar a intensidade do sinal, de alterar ativamente a temperatura da amostra de fluido de perfuração para manter a temperatura da amostra do fluido de perfuração.
[0053] O iniciador de teste 560 representa instruções programadas que fazem com que o processador 515 faça com que o teste seja realizado com o sensor de reologia 535. O iniciador de teste 560 também pode consultar informações do verificador de temperatura 555 para determinar se a amostra de fluido de perfuração está na temperatura apropriada para executar o teste.
[0054] O determinador de conclusão de teste 565 representa instruções programadas que fazem com que o processador 515 determine quando um teste é concluído. Em alguns exemplos, o determinador de conclusão de teste 565 envia um sinal para o ajustador de temperatura na conclusão de um teste em uma primeira temperatura. Em resposta, o ajustador de temperatura 550 pode iniciar o processo para alterar a temperatura da amostra de fluido de perfuração para o próximo teste a uma temperatura desejada diferente.
[0055] A FIG. 6 representa um exemplo de um método 600 para teste automatizado das amostras de fluido a diferentes temperaturas, de acordo com a presente divulgação. Neste exemplo, o método 600 inclui o fornecimento 605 de uma amostra de fluido de perfuração para uma câmara de fluido 605, o recebimento 610 de instruções para testar a amostra de fluido de perfuração em duas ou mais temperaturas, a elevação 615 da temperatura da amostra do fluido de perfuração a uma primeira temperatura dentre duas ou mais temperaturas através da câmara de fluido com um controlador de temperatura elétrico, o teste 620 da amostra do fluido de perfuração na primeira temperatura com um sensor de reologia incorporado na câmara de fluido, condução automática 625 da temperatura da amostra de fluido de perfuração para uma segunda temperatura após uma conclusão de um teste na primeira temperatura com o controlador de temperatura elétrico e teste 630 da amostra de fluido de perfuração na segunda temperatura com o sensor de reologia. Pelo menos algumas das partes deste método podem ser realizadas de acordo com os princípios descritos na presente divulgação.
[0056] A FIG. 7 representa um exemplo de componentes de um aparelho de teste de fluido 100 com uma alça lateral 800 para controlar uma temperatura de fluido para medições de densidade de acordo com a presente divulgação. No exemplo representado, uma alça lateral 800 é incorporada no aparelho de teste de fluido 100. Uma segunda bomba 806 e o sensor de densidade 216 são incorporados na alça lateral 800. A segunda bomba 806 pode fazer com que uma porção da amostra de fluido de perfuração 230 entre na alça lateral 800 a partir da câmara de fluido 218 quando o fluido de perfuração está a uma temperatura desejada para testar a densidade da amostra do fluido de perfuração 230.
[0057] Em alguns exemplos, a interface do usuário apresenta ao usuário opções para testar a reologia da amostra do fluido de perfuração 230, para testar a densidade da amostra de fluido de perfuração 230 ou combinações destes. O usuário pode instruir o aparelho de teste de fluido 100 para testar o fluido de perfuração na mesma temperatura na qual o sensor de reologia 220 testa a amostra do fluido de perfuração 230. Em outros exemplos, a densidade da amostra do fluido de perfuração 230 pode ser testada a uma temperatura que é diferente de pelo menos um dos testes realizados com o sensor de reologia 220. Em alguns casos, o controlador de aquecimento elétrico eleva a amostra do fluido de perfuração 230 a uma temperatura para testes realizados pelo seja sensor de reologia 220, pelo sensor de densidade 216, outro tipo de sensor incorporado na câmara de fluido 218 ou combinações destes. No exemplo da FIG. 8, o aparelho de teste de fluido 100 não inclui um sensor de densidade 216 de acordo com a presente divulgação.
[0058] Embora o aparelho de teste de fluido tenha sido descrito acima como tendo um receptor de garrafa para conexão a uma garrafa contendo a amostra do fluido de perfuração, em alguns exemplos, nenhum receptor de garrafa é incorporado ao aparelho de teste de fluido. Por exemplo, o usuário pode derramar a amostra do fluido de perfuração em um tanque incorporado ao aparelho de teste de fluido. Em alguns exemplos em que a amostra do fluido de perfuração é incorporada ao aparelho de teste de fluido, um filtro pode ser incorporado a uma saída do tanque para filtrar areia, detritos, outros tipos de sólidos ou combinações destes. Em alguns casos, o usuário pode derramar a amostra do fluido de perfuração diretamente na câmara de fluido conectada ao viscosímetro ou outro sensor de reologia.
[0059] Em uma modalidade, um sistema inclui um tubo de fluido, uma câmara de fluido em comunicação com o tubo de fluido, um sensor de reologia em comunicação com a câmara de fluido e um controlador de temperatura elétrico em comunicação com a câmara de fluido. A câmara de fluido é resfriada em resposta a um primeiro sinal de controle do controlador de temperatura elétrico.
[0060] Um método inclui o recebimento de instruções para testar uma amostra de fluido de perfuração a duas ou mais temperaturas, elevação da temperatura da amostra do fluido de perfuração a uma primeira temperatura de duas ou mais temperaturas com um controlador de temperatura elétrico, teste da amostra do fluido de perfuração na primeira temperatura com um sensor de propriedade de fluido, elevação automática da temperatura da amostra do fluido de perfuração para uma segunda temperatura após a conclusão de um teste na primeira temperatura com o controlador de temperatura elétrico e teste da amostra do fluido de perfuração na segunda temperatura.
[0061] Um aparelho inclui uma câmara de fluido em que a câmara de fluido inclui uma parede da câmara e uma abertura definida pela parede da câmara. O aparelho também inclui um sensor de reologia em comunicação com a câmara de fluido. O sensor de reologia inclui um rotor que se projeta para a abertura onde o rotor é suportado a uma profundidade dentro da abertura para entrar em contato com uma amostra de fluido quando a câmara de fluido é preenchida com um fluido até um nível operacional. Além disso, o aparelho inclui pelo menos um sensor de dispersão térmica que detecta um nível da amostra de fluido quando o rotor faz com que a amostra de fluido se mova dentro da câmara de fluido e um controlador de temperatura elétrico em comunicação com a câmara de fluido que está configurada para controlar uma temperatura da amostra de fluido dentro da câmara de fluido.
[0062] A descrição acima, para efeito de explicação, foi descrita com referência às modalidades específicas. No entanto, as discussões ilustrativas acima não são destinadas a serem exaustivas ou a limitar a invenção às precisas formas divulgadas. Muitas modificações e variações são possíveis em vista dos ensinamentos acima. As modalidades foram escolhidas e descritas a fim de melhor explicar os princípios dos presentes sistemas e métodos e suas aplicações práticas, para permitir que outros versados na técnica utilizem melhor os atuais sistemas e métodos e várias modalidades com várias modificações que possam ser adequadas ao uso particular contemplado.
[0063] Salvo indicação em contrário, os termos "um/uma", conforme usados no relatório descritivo e reivindicações, devem ser interpretados como significando "pelo menos um dentre". Além disso, para facilitar o uso, as palavras "incluindo" e "tendo", conforme usadas no relatório descritivo e nas reivindicações, são intercambiáveis e têm o mesmo significado que a palavra "compreendendo". Além disso, o termo "baseado em" usado no relatório descritivo e nas reivindicações deve ser interpretado como significando "baseado pelo menos em".
Claims (12)
1. Sistema (100, 500) que compreende: um tubo de fluido; uma câmara de fluido (218) em comunicação com o tubo de fluido; um sensor de reologia (220) em comunicação com a câmara de fluido (218); um controlador de temperatura elétrico (540) compreendendo um material termoelétrico (256) em comunicação térmica com a câmara de fluido (218); em que um primeiro lado (258) está em contato com uma superfície externa (238) da câmara de fluido (218); em que câmara de fluido (218) é resfriada em resposta a um primeiro sinal de controle do controlador de temperatura elétrico (540) para o material termoelétrico (256); em que a câmara de fluido (218) é aquecida em resposta a um segundo sinal de controle do controlador de temperatura elétrico (540) para o material termoelétrico (256); em que o material termoelétrico (256) produz uma região aquecida (262) e uma região de resfriamento (264) simultaneamente; um processador (515); uma memória (525) em comunicação com o processador (515), em que o processador (515) inclui instruções programadas para: receber entrada para testar uma amostra de fluido (230) na câmara de fluido (218) com o sensor de reologia (535) em duas ou mais temperaturas diferentes; caracterizado pelo fato de que o controlador de temperatura elétrico (540) inclui um modulador de largura de pulso (570) para controlar uma força de sinal enviada através do material termoelétrico (256), e em que o processador (515) inclui instruções programadas para: com o controlador de temperatura elétrico (540), conduzir uma temperatura da amostra de fluido (230) para uma primeira temperatura dentre duas ou mais temperaturas diferentes, em que o modulador de largura de pulso (570) faz com que o material termoelétrico (256) aqueça ou resfrie de forma ajustável a câmera de fluido (218) até a primeira temperatura para que um primeiro teste seja realizado; testar a amostra de fluido (230) com o sensor de reologia (535) na primeira temperatura; conduzir automaticamente, com o controlador de temperatura elétrico (540), a temperatura da amostra de fluido a uma segunda dentre as duas ou mais temperaturas diferentes; em que o modulador de largura de pulso (570) faz com que o material termoelétrico (256) aqueça ou resfrie de forma ajustável a câmera de fluido (218) até a segunda temperatura para que um segundo teste seja realizado; e testar a amostra de fluido (230) com o sensor de reologia (535) na segunda temperatura.
2. Sistema (100, 500), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o segundo sinal de controle tem uma polaridade oposta à do primeiro sinal de controle.
3. Sistema (100, 500), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um sensor de densidade (216) em comunicação com o tubo de fluido.
4. Sistema (100, 500), de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: uma entrada (206) do tubo de fluido; e uma saída (208) do tubo de fluido em comunicação com a câmara de fluido (218); em que o sensor de densidade (216) é posicionado entre a entrada (206) e a saída (208).
5. Sistema (100, 500), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o controlador de temperatura elétrico (540) inclui um dissipador de calor (268) em comunicação com o material termoelétrico (256).
6. Sistema (100, 500), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: um interruptor de polaridade (530) em comunicação com o material termoelétrico (256); em que quando o comutador de polaridade (530) direciona eletricidade em uma primeira direção através do material termoelétrico (256), a região aquecida (262) é produzida no primeiro lado (258) do material termoelétrico (256) e a região de resfriamento (264) é produzida no segundo lado (260) do material termoelétrico (256); em que quando o comutador de polaridade (530) direciona a eletricidade em uma segunda direção, oposta à primeira direção através do material termoelétrico (256), a região aquecida (262) é produzida no segundo lado (260) do material termoelétrico (256) e a região de resfriamento (264) é produzida no primeiro lado (258) do material termoelétrico (256).
7. Sistema (100, 500), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que inclui ainda pelo menos um sensor de detecção de nível (224, 226, 228) incorporado na câmara de fluido (218), em que pelo menos um sensor de detecção de nível (224, 226, 228) é um sensor de dispersão térmica (218).
8. Sistema (100, 500), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que inclui ainda uma camada de isolamento (244) que cobre a superfície externa (238) da câmara de fluido (218).
9. Sistema (100, 500), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a câmara de fluido (218) inclui uma parede da câmara (236) e uma abertura (242) definida pela parede da câmara (236); e em que o sensor de reologia (220) inclui um rotor (248) que se sobressai na abertura (242), o rotor (248) sendo suportado a uma profundidade dentro da abertura (242) para entrar em contato com uma amostra de fluido (230) quando a câmara de fluido (218) é preenchida com um fluido até um nível operacional; o sistema (100,500) inclui ainda pelo menos um sensor de dispersão térmica (224, 226, 228) que detecta um nível da amostra de fluido (230) quando o rotor (248) faz com que a amostra de fluido (230) se mova dentro da câmara de fluido (218); em que o controlador de temperatura elétrico (540) é configurado para controlar uma temperatura da amostra de fluido (230) dentro da câmara de fluido (218).
10. Método (600) para teste automatizado de amostras de fluido de perfuração em duas ou mais temperaturas usando um sistema (100, 500) conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que compreende: receber (610) instruções para testar a amostra de fluido de perfuração (230) nas duas ou mais temperaturas; conduzir (615) uma temperatura da amostra de fluido de perfuração (230) para a primeira temperatura dentre duas ou mais temperaturas com o controlador de temperatura elétrico (540); testar (620) a amostra de fluido de perfuração (230) na primeira temperatura com um sensor de propriedade de fluido (535); conduzir automaticamente (625) a temperatura da amostra de fluido de perfuração (230) para a segunda temperatura após a conclusão do teste na primeira temperatura com o controlador de temperatura elétrico (540); e testar (630) a amostra do fluido de perfuração (230) na segunda temperatura.
11. Método (600), de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que conduzir (615) a temperatura da amostra de fluido de perfuração (230) para a primeira temperatura ou segunda temperatura inclui a aplicação de um sinal de controle ao material termoelétrico (256) em contato térmico com a amostra do fluido de perfuração (230).
12. Método (600), de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: fornecer a amostra de fluido de perfuração (230) para a câmara de fluido (218); e detectar um nível de fluido de perfuração dentro da câmara de fluido (218) com um sensor de dispersão térmica (224, 226, 228) incorporado na câmara de fluido (218).
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