BRPI0617986A2 - mÉtodo para controlar a viscosidade ou a densidade de um fluido de perfuraÇço e conjunto de mecanismo de controle da viscosidade e densidade de um fluido de perfuraÇço - Google Patents
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Abstract
MÉTODO PARA CONTROLAR A VISCOSIDADE OU A DENSIDADE DE UM ELUIDO DE PERFURAÇçO E CONJUNTO DE MACANISMO DE CONTROLE DA VISCOSIDADE E DENSIDADE DE UM FLUIDO DE PERFURAÇçO. Um método para controlar a viscosidade (ou densidade) do fluido de perfuração contendo sólidos, o referido fluido de perfuração circulando em um sistema de fluido de perfuração, cujo método compreende as etapas de; (2) alimentação do fluido de perfuração em um contênier (16); (b) percepção com um sensor de viscosidade (ou densidade) (19) uma viscosidade (ou densidade) de fluido de perfuração no referido contênier (16( e fornecimento de um sinal de viscosidade (ou densidade) representativo disse; (c) em resposta ao referido sinal de viscosidade ( ou densidade) bombendo uma porção do referido fluido de perfuração a um mecanismo de separação de sólidos (40), (d) separação com o referido mecanismo de separação de sólidos (40) de pelo menos alguns dos sólidos a partir da referida porção do fluido de perfuração; o (e) volta do referido fuido de perfuração de sistema de fluido de perfuração e / ou sólidos separados na etapa (d) para ajustar a viscosidade (ou densidade) do referido fluido de perfuração no referdo contênier (16).
Description
"MÉTODO PARA CONTROLAR A VISCOS IDADE OU A DENSIDADE DE UM FLUIDO DE PERFURAÇÃO E CONJUNTO DE MECANISMO DE CONTROLE DA VISCOSIDADE E DENSIDADE DE UM FLUIDO DE PERFURAÇÃO"
A presente invenção refere-se a ura método para controlar a viscosidade ou densidade de um fluido de perfuração, para um mecanismo para realizar o mesmo, para um mecanismo de controle e para um kit de modo a realizar o método.
Durante a construção de um orifício para a extração de petróleo e/ou gás, o fluido de perfuração (ou "lama") é usado para controlar as pressões abaixo da superfície, lubrificar a broca de perfuração, estabilizar o orifício, e transportar as aparas de perfuração à superfície, entre outras funções. A lama é bombeada a partir da superfície através da corda de perfuração oca, sai através dos bocais na broca de perfuração, e volta à superfície através do espaço anular entre a corda de perfuração e as paredes do furo.
Conforme a broca de perfuração tritura as pedras em aparas de perfuração, essas aparas são arrastadas no fluxo de lama e são transportadas à superfície. Com a finalidade de usar novamente a lama assim que ela retorna à superfície e para tornar os sólidos mais fáceis de manusear, os sólidos devem ser separados da lama. Para fazer isso, a lama é enviada através de um sistema de separação de sólidos. A primeira etapa na separação das aparas da lama envolve a passagem da mistura de lama e aparas sobre telas de vibração conhecidas como agitadores de xisto. As aparas de perfuração permanecem na parte superior das telas de agitador de xisto; a ação vibratória dos agitadores movimenta as aparas para baixo na tela e para fora da extremidade dos agitadores a um ponto em que podem ser coletadas e armazenadas em um tanque ou uma fossa de lama para tratamento ou administração adicional. A lama líquida passa através das telas e é circulada novamente de volta aos tanques de lama a partir dos quais a lama é retirada para bombeamento através do orifício. A função dos tanques de lama é a de providenciar um fornecimento pronto de lama limpa para o sistema de circulação.
0 processamento mecânico adicional é freqüentemente usado após o tratamento por agitadores de xisto para remover adicionalmente tantos sólidos finos quanto possível, considerando que essas partículas tendem a afetar as propriedades da lama e desempenho da perfuração se retornada ao sistema de circulação. Esse equipamento mecânico é normalmente de um ou mais de três tipos: 1) centrífuga sedimentar e centrífuga de areia do tipo hidrociclone; 2) limpadores de lama (o hidrociclone descarregando em um agitador com tela fina), e 3) centrífugas de decantação de vaso rotatório. Os sólidos finos separados são combinados com as aparas maiores de perfuração removidas pelos agitadores de xisto.
As centrífugas de decantação podem ser usadas para processar os fluidos de perfuração de modo a separar os sólidos indesejados de perfuração da lama liquida, especificamente os sólidos de um tamanho que não possam ser removidos pelos agitadores de xisto, por exemplo. Quando uma centrifuga é usada para processar o material de perfuração (fluido de perfuração com aparas de perfuração no mesmo), alterando as condições de fluxo da lama freqüentemente exige o ajuste manual das velocidades de bomba de centrifuga para otimizar o desempenho de tratamento da centrifuga. A operação da centrifuga pode ser um compromisso entre o desempenho e intervalos entre as operações de manutenção e reparo.
Apesar desse processamento pelo sistema de separação de sólidos, a lama esperando nos tanques de lama para ser usada novamente poderá não ter as propriedades físicas desejadas.
Especificamente, o fluido de perfuração contém diversos materiais e agentes de pesagem, incluindo, particularmente, as quantidades substanciais de argilas e outros materiais colóides que auxiliam na transmissão da viscosidade exigida e resistência de gel à lama, conforme exigido para o arraste e suspensão das aparas de perfuração. Considerando que a gravidade específica ou densidade da lama pode ser prontamente aumentada pela adição dos materiais de pesagem, a lama de perfuração deve ter viscosidade adequada para realizar as funções acima mencionadas.
As propriedades reológicas dü de fluxo de uma lama invariavelmente alteram-se durante o uso, especialmente a viscosidade e resistência de gel. Isso é devido à natureza das argilas, p.ex., bentonita, que são prontamente hidratadas durante o uso que, quando hidratadas até o ponto de hidratação máximo dos constituintes de argila, aumenta a viscosidade e resistência de gel da lama. De modo geral, o constituinte de argila, ou constituintes, de uma lama gradualmente absorvem ou adsorvem a água e a viscosidade e resistência de gel da Iaraa são aumentadas . A faixa aceitável de viscosidade e resistência de gel que uma lama pode possuir, entretanto, é limitada e não pode ser permitida para tornar-se muito fina ou muito espessa. Quando uma lama torna-se muito espessa, ela deve ser diminuída e trazida de volta para uma faixa aceitável de viscosidade e resistência de gel.
Em algumas instâncias, uma
centrífuga é usada em um esforço para controlar a viscosidade de plástico da lama. Uma viscosidade de plástico desejada é uma função do tipo da lama (água, petróleo, com base sintética), a densidade da lama e outras variáveis. Quando a viscosidade da lama é muito alta, o operador ligará a centrífuga ou operará a mesma mais rápido. Quando a viscosidade da lama estiver muito baixa, o operador desligará a centrífuga ou operará a mesma mais lenta. Periodicamente, as propriedades de lama são medidas manualmente e medida corretiva é tomada pelo operador. Isso pode resultar em um efeito de dente de serra na viscosidade da lama entrando novamente no sistema de circulação que é indesej ável. De acordo com a presente
invenção, é fornecido um método para controlar a viscosidade do fluido de perfuração contendo os sólidos, o referido fluido de perfuração circulando em um sistema de fluido de perfuração, cujo método compreende as etapas de:
(a) alimentação do fluido de perfuração em um contêiner;
(b) percepção com um sensor de viscosidade de uma viscosidade do fluido de perfuração no referido contêiner e fornecimento de um sinal de viscosidade representativo disso;
(c) em resposta ao referido sinal de viscosidade bombeando uma porção do referido fluido de perfuração a um mecanismo de separação de sólidos;
fd) separação com o referido mecanismo de separação de sólidos de pelo menos alguns dos sólidos a partir da referida porção do fluido de perfuração; e
(e) volta do referido fluido de perfuração ao sistema de fluido de perfuração e/ou sólidos separados na etapa (d) para ajustar a viscosidade do referido fluido de perfuração no referido contêiner. Em uma configuração, os sólidos desejáveis maiores são introduzidos de volta ao contêiner fp.ex., sólidos de barita com uma dimensão mais larga de mais do que cerca de dez microns, e/ou sólidos de perfuração com uma dimensão mais larga de mais do que cerca de vinte microns). Em outra configuração, o fluido de perfuração pode ser retornado ao contêiner. Qual material e quanto é retornado ao contêiner pode ser selecionado automaticamente por mecanismo de controle por computador. O mecanismo de separação de sólidos pode ser uma centrifuga de tipo de decantação que pode ser controlada pela alteração da velocidade de rotação e/ou taxa de alimentação do fluido de perfuração com a finalidade de ajustar a viscosidade do fluido de perfuração no contêiner. Em determinados aspectos, a centrifuga pode ser controlada para operar em uma alta velocidade (p.ex., mais do que cerca de 2200 RPM) , de modo que o fluido pode ser retornado ao contêiner. Em outros aspectos, a centrifuga pode ser operada em uma baixa velocidade (p.ex., menos do que cerca de 2200 RPM), de modo que os sólidos podem ser retornados ao contêiner.
0 mecanismo de separação de sólidos pode ser parte do sistema existente de separação de sólidos, ou pode ser um mecanismo autônomo fp.ex., centrifuga) dedicado ao recebimento do fluido de perfuração de um ou mais tanques de lama e processando-o conforme acima descrito.
As etapas adicionais estão
definidas nas reivindicações 2 a 14, às quais a atenção é aqui direcionada.
De acordo com outro aspecto da presente invenção, é fornecido um método para controlar a densidade do fluido de perfuração contendo os sólidos, o referido fluido de perfuração circulando em um sistema de fluido de perfuração, cujo método compreende as etapas de:
(a) alimentação do fluido de perfuração em um contêiner;
(b) percepção com um sensor de densidade de uma densidade do fluido de perfuração no referido contêiner e fornecimento de um sinal de densidade representativo disso;
(c) em resposta ao referido sinal de densidade bombeando uma porção do referido fluido de perfuração a um mecanismo de separação de sólidos;
(d) separação com o referido mecanismo de separação de sólidos de pelo menos alguns dos sólidos a partir da referida porção do fluido de perfuração; e
fe) volta do referido fluido de perfuração ao sistema de fluido de perfuração e/ou sólidos separados na etapa (d) para ajustar a densidade do referido fluido de perfuração no referido contêiner.
De acordo com ainda outro
aspecto da presente invenção, é fornecido um mecanismo para controlar a viscosidade do fluido de perfuração detido em um contêiner que forma parte de um sistema de circulação do fluido de perfuração, cujo mecanismo compreende: um sensor de viscosidade para sentir a viscosidade do referido fluido de perfuração no referido contêiner e para produzir um sinal de viscosidade indicativo disso; um mecanismo de separação de sólidos para remover os sólidos a partir do fluido de perfuração;
um mecanismo de bomba para bombear o fluido de perfuração ao referido mecanismo de separação de sólidos; e um mecanismo de controle para receber o referido sinal de viscosidade a partir do referido sensor de viscosidade, cujo mecanismo de controle é configurado para controlar as etapas de método estabelecidas acima. 0 mecanismo de controle pode ser na forma de um computador armazenando instruções executáveis de computador para operar o processo acima mencionado.
As características adicionais são definidas nas reivindicações 17 a 20, às quais a atenção é aqui direcionada.
De acordo com outro aspecto da
presente invenção, é fornecido para uso em um mecanismo para controlar a viscosidade do fluido de perfuração detido em um contêiner que forma parte de um sistema de circulação do fluido de perfuração, um mecanismo de controle com uma memória armazenando as instruções executáveis de computador para instruir quaisquer das etapas de método definidas acima.
De acordo com ainda outro aspecto da presente invenção, é fornecido um mecanismo para controlar a densidade do fluido de perfuração detido em um contêiner que forma parte de um sistema de circulação do fluido de perfuração, cujo mecanismo compreende: um sensor de densidade para sentir a densidade do referido fluido de perfuração no referido contêiner e para produzir um sinal de densidade indicativo disso;
um mecanismo de separação de sólidos para remover os sólidos a partir do fluido de perfuração;
um mecanismo de bomba para bombear o fluido de perfuração ao referido mecanismo de separação de sólidos; e um mecanismo de controle para receber o referido sinal de densidade a partir do referido sensor de densidade, cujo mecanismo de controle é configurado para controlar as etapas de método estabelecidas acima.
De acordo com outro aspecto da presente invenção, é fornecido para uso é um mecanismo para controlar a densidade do fluido de perfuração detido em um contêiner que forma parte de um sistema de circulação do fluido de perfuração, um mecanismo de controle com uma memória armazenando as instruções executáveis de computador para instruir as etapas de método definidas acima.
De acordo com outro aspecto da presente invenção, é fornecido um kit para controlar a viscosidade ou densidade do fluido de perfuração detido em um contêiner que forma parte de um sistema de circulação do fluido de perfuração, cujo kit compreende:
(a) um sensor de viscosidade ou um sensor de densidade; e
(b) um mecanismo de controle compreendendo uma memória armazenando as instruções executáveis de computador para instruir quaisquer das etapas de método definidas acima.
Em determinados aspectos, uma centrífuga usada na presente invenção pode ser operada em uma força G de cerca de 700 G's ou superior, p.ex., até 1000 G1 s, para controlar a densidade; e menos do que 700 G's para controlar a viscosidade.
Em determinadas configurações, a presente invenção revela um sistema de centrifuga que automaticamente controla a viscosidade do fluido de perfuração em um sistema de perfuração. Os sensores medem a viscosidade da lama e densidade da lama. A densidade da lama é usada para determinar uma viscosidade ideal. A viscosidade ideal é usada então como um ponto fixo para um sistema de controle. Um valor da viscosidade medida é comparado ao valor desejado de ponto fixo. Com base nessa comparação, a medida é tomada para aumentar ou diminuir a viscosidade da lama, resultando na manutenção das propriedades ideais e consistentes da lama. Em determinados aspectos, a necessidade da intervenção do operador é reduzida ou eliminada.
Para um melhor entendimento da presente invenção, referência será feita agora, somente como exemplo, aos desenhos anexos, em que:
a figura 1 é um diagrama de bloco esquemático de um mecanismo para controlar um sistema de centrifuga de acordo com a presente invenção; a figura 2 é um diagrama de bloco esquemático de uma primeira configuração de um método de acordo com a presente invenção; a figura 3 é um diagrama de bloco esquemático de uma segunda configuração de um método de acordo com a presente invenção; a figura 4 é uma secção cruzada através de uma centrifuga
da técnica anterior; e a figura 5 é uma terceira configuração de um método de acordo com a presente invenção.
Com referência agora à figura 4, um sistema de centrifuga da técnica anterior S compreende um vaso 112 suportado para rotação sobre o seu eixo longitudinal, possui duas extremidades abertas 112a e 112b, cora a extremidade aberta 112a recebendo um flange de acionamento 114 que é conectado a uma haste de acionamento para girar o vaso. 0 flange de acionamento 114 possui uma passagem longitudinal que recebe um tubo de alimentação 116 para introduzir uma pasta fluida de alimentação, p.ex., material de perfuração, tal como o fluido de perfuração, retornado de um orifício, ao interior do vaso 112. Um transportador helicoidal 118 estende-se dentro do vaso 112 em uma relação coaxial com o mesmo e é suportado para rotação dentro do vaso. Um eixo com flange oco 119 está disposto na extremidade 112b do vaso e recebe um eixo de acionamento 12 0 de uma caixa de engrenagem planetária externa para girar o transportador helicoidal 118 na mesma direção que o vaso em uma velocidade selecionada. A parede do transportador helicoidal 118 possui uma ou mais aberturas 118a próximas à extremidade de saída do tubo 116, de modo que as forças centrífugas geradas pelo vaso de rotação 112 movimentam a pasta fluida de forma radial e externa e passam através das aberturas 118a no espaço anular entre o transportador 118 e o vaso 112. A porção líquida da pasta fluida é deslocada à extremidade 112b do vaso 112, enquanto as partículas sólidas arrastadas na pasta fluida precipitam- se em direção à superfície interna do vaso 112, devido às forças G geradas, e são raspadas e deslocadas pelo transportador helicoidal 118 de volta em direção à extremidade 112a do vaso para descarga através de uma pluralidade de portas de descarga 112c formadas através da parede do vaso 112 próximo a sua extremidade 112a. As barragens 119a (duas das quais são mostradas) são fornecidas através da porção de flange do eixo 19 para descarregar o liquido separado.
Cora referência à figura 1, um sistema de controle 10 de acordo com a presente invenção compreende uma bomba 12 que bombeia a lama de perfuração através de um tubo 14 em um tanque de lama 16. A lama de perfuração já foi processada pelo equipamento de controle de sólidos (não mostrado), tais como agitadores de xisto, hidrociclones e/ou centrífugas antes da chegada no tanque de lama 16 através do tubo 14. 0 tanque de lama possui uma saída (não mostrada) através da qual o fluido de perfuração pode ser retirado para ser usado novamente. Conforme tal tanque de lama 16 fornece um contêiner de armazenamento para a lama reciclada de perfuração antes de ser usada novamente. Conforme desejado, um ou mais misturadores mecânicos podem ser usados no tanque de lama 16.
0 tanque de lama 16 compreende
um sensor de viscosidade 30 para sentir a viscosidade da lama no tanque 16; um sensor de densidade 18 para sentir a densidade da lama no tubo 14; e, opcionalmente, um sensor de densidade 19 para sentir a densidade da lama no tanque 16. 0 sensor de densidade 19 por estar fora do tubo 14 (p.ex., em outro local no sistema de circulação do fluido de perfuração) ou na lama no tanque 16. Um mecanismo de separação de sólidos, o qual, nesta configuração, é a centrífuga 40 (que pode ser qualquer centrífuga conhecida adequada com um vaso de rotação e um transportador helicoidal giratório, incluindo, p.ex., uma centrifuga como na Fig. 4), é fornecido para receber a lama bombeada por uma bomba 42 a partir do tanque de lama 16 e a processa para remover os sólidos selecionados, assim controlando e/ou alterando a viscosidade da lama que sai da centrifuga 40. Os sólidos selecionados são descarregados a partir da centrífuga em uma linha 22 e a lama processada, com os sólidos desejados na mesma, é introduzida novamente no tanque de lama 16. A bomba 42 pode operar continuamente.
Um mecanismo de controle na forma de um sistema de computador ("SBC") 70 compreende um microprocessador com acesso a uma memória que armazena as instruções necessárias para controlar os métodos aqui descritos. O sistema de computador 70 controla um módulo 1/0 50 e unidades de freqüência variável <"VFD") 60, 62, 64 . A VFD 60 controla a velocidade do vaso da centrífuga 40. A VFD 62 controla o transportador helicoidal da centrífuga 40. A VFD 64 controla uma bomba de alimentação 42 que bombeia o fluido de perfuração ou lama à centrífuga 40. 0 sistema 70 calcula uma velocidade desejada da bomba (taxa de bombeamento). Um condicionador de sinal 20 controla o sensor de viscosidade 30 e fornece energia ao mesmo. Os sensores de temperatura 24 monitoram a temperatura dos mancais 2 6 de um sistema de acionamento de centrífuga e envia os sinais indicativos das temperaturas medidas ao módulo de Entrada/Saída 50. As funções do módulo l/O 50 incluem o envio de dados a partir dos sensores ao sistema 70 e o envio de saídas a partir do sistema 70 à VFD 60. Em uso, o conciicionador de sinal 2 0 processa os sinais recebidos do sensor de viscosidade 30 para estimar uma viscosidade real da lama no tanque 16 e enviar os sinais ao módulo l/O 50 indicativos dos valores reais de viscosidade medidos pelo sensor de viscosidade 30. O fs) sensor(es) de densidade envia(m) os sinais indicativos das densidades medidas da lama ao módulo I/O. 0 módulo I/O fornece as medições de viscosidade e medições de densidade ao sistema de computador, que pode ser feito substancialmente de forma continua ou em intervalos de tempo pré-determinados. O módulo I/O fornece os sinais de comando a partir do sistema 70 a uma unidade de freqüência variável {vvVFD") 60.
As medições continuas de densidade feitas pelo(s) sensor(es) de densidade são usadas pelo sistema de computador 70 para determinar um valor desejado para um ponto de ajuste da viscosidade de lama (p.ex., usando as equações conhecidas ou uma tabela de consulta). O sistema de computador 70 compara as medições reais de viscosidade a partir do sensor de viscosidade 30 (processadas pelo condicionador de sinal 20) ao valor desejado determinado e, então, o sistema de computador 70 calcula a diferença entre o ponto fixo pré-determinado e um valor real atual da viscosidade. Após esse cálculo, o sistema de computador 70 altera os parâmetros operacionais das VFDs para operar um vaso e/ou transportador da centrífuga 40 mais rápido ou mais devagar ou para controlar a velocidade da bomba. O sistema de computador 70, que pode operar de forma periódica ou contínua, fornece a(s) saída(s) a um dispositivo de display 80 (p.ex., um monitor, tela, painel, laptop, computador portátil ou de mesa, etc.) remoto e/ou no local.
A figura 2 ilustra
esquematicamente uma primeira configuração de um método de acordo com a presente invenção usando o sistema de controle para a remoção dos sólidos indesej áveis e o retorno da lama limpa com os sólidos desejáveis a um tanque de lama 16. Em determinados aspectos, um sistema de acordo com a presente invenção como na figura 2 é útil para controlar a densidade do material de perfuração no tanque de lama 16.
Na figura 2, os sólidos retornados ao tanque 16 a partir da centrífuga 40 são os sólidos desejáveis para uso no fluido de perfuração. Em um aspecto, a centrífuga da figura 2 é uma centrífuga de "alta velocidade" operando superior a 2200 RPMs. Em determinados aspectos relevantes quando usados para controlar a densidade da centrífuga 40, é operada em uma força G de 700 Gr s ou superior.
Em um aspecto específico, o sistema da figura 2 é usado para controlar a densidade do material de perfuração. O tanque de lama 16 recebe o material de perfuração de entrada a partir de um sistema de lama de orifício (fluido de perfuração com aparas de arraste, sólidos e/ou fragmentos bombeados a partir de um orifício). Tipicamente, alguns sólidos desejáveis, p.ex., sólidos de barita, possuem uma densidade relativa de cerca de 4,2 e alguns sólidos de perfuração possuem uma densidade relativa de cerca de 2,3. A densidade da lama de perfuração no tanque 16 é controlada ao remover alguns, todos ou substancialmente todos os sólidos em uma porção da lama que passou através da centrifuga 40, e pelo retorno de alguma ou toda a lama de volta ao tanque 16. A viscosidade do material no tanque 16 pode ser controlada ao passar uma porção da lama através da centrifuga 40 e remover pequenos sólidos de barita (menos do que cerca de dez microns em uma dimensão mais larga) e/ou pequenos sólidos de perfuração (menos do que cerca de vinte microns em uma dimensão menor) . Os sólidos a partir da centrifuga 40 são removidos na linha "Sólidos Indesejáveis - Para Fora" na figura 2, e substancialmente a lama limpa é retornada de volta ao tanque 16 (não compreendendo nenhum sólido ou somente sólido minimo).
Em um aspecto, no sistema da figura 2, os grandes sólidos, p.ex., sólidos de barita, são retornados ao tanque 16 (p.ex., sólidos com dimensão mais largas maiores do que 10 microns). Em outros aspectos, tais sólidos com uma dimensão mais larga máxima menor do que 20 microns são removidas. Em um aspecto, tais sólidos de um tamanho desejado, p.ex., de ou menor do que uma dimensão mais larga selecionada, são removidos, p.ex., uma dimensão mais larga desejada entre 1 e 20 microns.
A figura 3 ilustra
esquematicamente um método de acordo com a presente invenção usando o sistema de controle 10 em que os sólidos desejáveis, p.ex., sólidos de barita, são recuperados e introduzidos novamente na lama no tanque de lama 16. A centrifuga 40 remove os sólidos indesejáveis (p.ex., sólidos finos com uma dimensão mais larga menor do que cerca de 5 mícrons) e retorna os sólidos desejáveis (p.ex., sólidos com uma dimensão mais larga maiores do que cerca de 5 microns e/ou de um material especifico, p.ex., barita) de volta ao tanque de lama 16 para novo uso. Em um aspecto, a centrifuga da figura 3 é uma centrifuga de "baixa velocidade" operando em menos do que cerca de 2200 RPMs. Dessa forma, os sólidos desejáveis acima mencionados são separados do fluido pela centrifuga 40, enquanto os sólidos indesejáveis permanecem suspensos no fluido de perfuração. Em um aspecto especifico em que o sistema da figura 3 é usado para controle de viscosidade, a centrifuga é operada em uma força G de menos do que 1000 G's e, em um aspecto especifico, menos do que 700 G's.
Em outro aspecto, o sistema da
figura 3 é usado para controlar a viscosidade do material de perfuração ao remover os sólidos que aumentam a viscosidade, p.ex., sólidos finos, tais como sólidos de barita, com uma dimensão mais larga menor do que ou igual a cerca de dez microns e/ou sólidos de perfuração com uma dimensão mais larga menor do que ou igual a cerca de vinte microns. Esses sólidos removidos permanecem em suspensão no fluido de perfuração e fluem na linha rotulada "Efluente Sujo com Sólidos Indesejáveis - Para Fora". Pode haver algum efluente, p.ex., petróleo, com esses sólidos. Esses sólidos e/ou efluente podem ser bombeados a uma fossa de reserva, para descarte, ou, conforme demonstrado na figura 5, a um
sistema conforme mostrado na figura 2 para processamento adicional em conformidade com qualquer configuração do sistema da figura 2. Dessa forma, os sólidos indesejáveis são removidos usando uma centrifuga de velocidade superior, de modo que o fluido de perfuração possa ser retornado ao tanque de lama ou outra parte do sistema de lama, conforme desejado. Opcionalmente, em um sistema de controle de viscosidade, a barita recuperada e/ou sólidos de perfuração recuperados (aqueles não removidos) são introduzidos novamente de volta ao tanque 16. Assim, uma viscosidade desejada do material de perfuração é mantida ao remover a partir do tanque 16 pelo menos alguns dos sólidos que aumentam a viscosidade. Em determinados aspectos, um
sistema como na figura 2 é útil na construção, redução ou manutenção de um peso desejado ou densidade desejada da lama.
A centrifuga 4 0 pode ser ligada e desligada automaticamente em resposta às entradas a partir dos sensores de densidade 18, 19 e/ou sensor de viscosidade 30, com a finalidade de atingir as propriedades desejadas da lama de perfuração, p.ex., pelo peso de construção, ou para o peso inferior, ou para atingir ou manter uma densidade-alvo desejada ou faixa de densidade.
A centrifuga 40 pode ser parte do sistema de controle de sólidos já existente no local, ou pode ser dedicada às funções aqui descritas. A presente invenção, portanto, fornece em pelo menos algumas configurações, um sistema para controlar a viscosidade do fluido de perfuração, o sistema incluindo um contêiner de material do fluido de perfuração, o fluido de perfuração contendo os sólidos, um sensor de viscosidade para sentir a viscosidade do material de fluido de perfuração no contêiner e para produzir os sinais de viscosidade indicativos da referida viscosidade, uma centrifuga para remover os sólidos a partir do material de fluido de perfuração, a centrifuga com um vaso de rotação e um transportador helicoidal giratório, mecanismo de bomba para bombear o material de fluido de perfuração a partir do contêiner à centrifuga, mecanismo de acionamento de vaso para acionar o vaso giratório, mecanismo de acionamento de transportador para acionar o transportador giratório, mecanismo de acionamento de bomba para acionar o mecanismo de bomba, e um sistema de controle para receber os sinais de viscosidade a partir do sensor de viscosidade e para controlar a centrifuga e o mecanismo de bomba em resposta aos referidos sinais de viscosidade, de modo que os sólidos selecionados a partir do material de fluido de perfuração processado pela centrifuga são removidos ou são introduzidos novamente de volta ao contêiner para controlar a viscosidade do material de fluido de perfuração no contêiner. Tal sistema pode ter um ou algum, em qualquer combinação possível, do seguinte: caracterizado pelo fato de que o sistema de controle e o mecanismo de bomba são operáveis continuamente; caracterizado pelo fato de que cada mecanismo de acionamento é uma unidade de freqüência variável; caracterizado pelo fato de que o mecanismo de bomba é operável em uma taxa selecionada de bombeamento; me canismo de sensor de densidade para medir a densidade do material de fluido de perfuração e para produzir os sinais de densidade indicativos da densidade medida, o sistema de controle incluindo o mecanismo de computador para receber os sinais indicativos da densidade medida pelo mecanismo de sensor de densidade e para calcular um valor desejado de viscosidade com base na referida densidade medida, o mecanismo de computador para comparar o valor desejado de viscosidade com o valor de viscosidade conforme sentido pelo sensor de viscosidade, e o mecanismo de computador para controlar os mecanismos de acionamento para manter o valor sentido de viscosidade em ou próximo ao valor desejado de viscosidade; o sistema de controle incluindo o mecanismo de computador, e mecanismo de display para exibir os resultados da operação do mecanismo de computador; caracterizado pelo fato de que a centrifuga é uma centrifuga de baixa velocidade; caracterizado pelo fato de que a centrifuga é operável para separar os sólidos de barita a partir do material de fluido de perfuração e os referidos sólidos de barita são possíveis de retorno ao contêiner; e/ou caracterizado pelo fato de que a centrífuga é uma centrífuga de alta velocidade.
A presente invenção, portanto, fornece em determinadas, porém não necessariamente todas as configurações, um sistema para controlar a viscosidade do fluido de perfuração, o sistema incluindo um contêiner do material de fluido de perfuração, o fluido de perfuração contendo os sólidos, um sensor de viscosidade para sentir a viscosidade do material de fluido de perfuração no contêiner e para produzir os sinais de viscosidade indicativos da referida viscosidade, uma centrifuga para remover os sólidos a partir do material de fluido de perfuração, a centrífuga com um vaso giratório e um transportador helicoidal giratório, mecanismo de bomba para bombear o material de fluido de perfuração a partir do contêiner à centrífuga, mecanismo de acionamento de vaso para acionar o vaso giratório, mecanismo de acionamento de transportador para acionar o transportador giratório, mecanismo de acionamento de bomba para acionar o mecanismo de bomba, e um sistema de controle para receber os sinais de viscosidade a partir do sensor de viscosidade e para controlar a centrífuga e o mecanismo de bomba em resposta aos referidos sinais de viscosidade, de modo que os sólidos selecionados a partir do material de fluido de perfuração processado pela centrífuga são passíveis de introdução novamente de volta ao contêiner para controlar a viscosidade do material de fluido de perfuração no contêiner, caracterizado pelo fato de que o sistema de controle e o mecanismo de bomba são operáveis continuamente, caracterizado pelo fato de que cada mecanismo de acionamento é uma unidade de freqüência variável, caracterizado pelo fato de que o mecanismo de bomba é operável em uma taxa selecionada de bombeamento, o sistema de controle incluindo o mecanismo de computador, e mecanismo de display para exibir os resultados da operação do 3*
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mecanismo de computador.
A presente invenção, portanto, fornece em determinadas, porém não necessariamente todas as configurações, um sistema para controlar a densidade do fluido de perfuração, o sistema incluindo um contêiner do material de fluido de perfuração, o fluido de perfuração contendo os sólidos, um sensor de densidade para sentir a densidade do material de fluido de perfuração no contêiner e para produzir os sinais de densidade indicativos da referida densidade, uma centrifuga para remover os sólidos a partir do material de fluido de perfuração, a centrifuga com um vaso giratório e um transportador helicoidal giratório, mecanismo de bomba para bombear o material de fluido de perfuração a partir do contêiner à centrifuga, mecanismo de acionamento de vaso para acionar o vaso giratório, mecanismo de acionamento de transportador para acionar o transportador giratório, mecanismo de acionamento de bomba para acionar o mecanismo de bomba, e um sistema de controle para receber os sinais de densidade a partir do sensor de viscosidade e para controlar a centrifuga e o mecanismo de bomba em resposta aos referidos sinais de densidade, de modo que os sólidos selecionados a partir do material de fluido de perfuração processado pela centrifuga sejam passíveis de introdução novamente de volta ao contêiner para controlar a densidade do material de fluido de perfuração no contêiner.
A presente invenção, portanto, fornece em determinadas, porém não necessariamente todas as configurações, um método para controlar a viscosidade do fluido de perfuração, o método incluindo o material de fluido de perfuração de alimentação a um sistema para processamento, o sistema como qualquer revelado no presente para controlar a viscosidade, e controlar a centrifuga em resposta aos sinais de viscosidade para controlar a viscosidade do material de fluido de perfuração no contêiner.
A presente invenção, portanto, fornece em determinadas, porém não necessariamente todas as configurações, um método para controlar a densidade do fluido de perfuração, o método incluindo o material de fluido de perfuração de alimentação a um sistema para processamento, o sistema como qualquer revelado no presente para controlar a densidade, e controlar a centrifuga em resposta aos sinais de densidade para controlar a densidade do material de fluido de perfuração no contêiner. Legenda das Figuras Figura 1
A) CONDICIONADOR DE SINAL
B) BOMBA
C) MODULO 1/0
D) SENSOR DE DENSIDADE
E) SENSORES DE TEMPERATURA P) LAMA
F) CENTRÍFUGA
G) SENSOR DE VISCOSIDADE
H) TANQUE DE LAMA Figura 2 êa
n/
I) SÓLIDOS INDESEJÁVEIS PARA FORA
J) LAMA LIMPA COM SÓLIDOS DESEJÁVEIS RETORNA AO TANQUE Figura 3
K) EFLUENTE SUJO COM SÓLIDOS INDESEJÁVEIS PARA FORA L) SÓLIDOS DESEJÁVEIS RETORNAM AO TANQUE Figura 5
M) OPCIONAL PARA A FOSSA DE RESERVA E/OU DESCARTE
N) EFLUENTE SUJO COM SÓLIDOS INDESEJÁVEIS, P.EX., PETRÓLEO E
ÁGUA
O) SÓLIDOS DESEJÁVEIS RETORNAM AO TANQUE L) SÓLIDOS INDESEJÁVEIS PARA FORA J) LAMA LIMPA RETORNA AO TANQUE
Claims (25)
1. "MÉTODO PARA CONTROLAR A VISCOSIDADK OU A DENSIDADE DE UM FLUIDO DE PERFURAÇÃO", caracterizado pelo fato de que o método compreende as etapas de: (a) alimentação do fluido de perfuração em um contêiner; fb) percepção com um sensor de viscosidade de uma viscosidade (30) do fluido de perfuração no referido contêiner e fornecimento de um sinal de viscosidade representativo disso; (c) em resposta ao referido sinal de viscosidade bombeando uma porção do referido fluido de perfuração a um mecanismo de separação de sólidos; (d) separação com o referido mecanismo de separação de sólidos de pelo menos alguns dos sólidos a partir da referida porção do fluido de perfuração; e (e) volta do referido fluido de perfuração ao sistema de fluido de perfuração e/ou sólidos separados na etapa (d) para ajustar a viscosidade do refe rido fluido de perfuração no referido contêiner.
2. "MÉTODO PARA CONTROLAR A VISCOSIDADE OU A DENSIDADE DE UM FLUIDO DE PERFURAÇÃO", 20 segundo o reivindicado em 1, caracterizado pelo fato de ainda compreender a etapa de processamento do referido fluido de perfuração com o equipamento de separação de sólidos antes de realizar as etapas (a) a (e).
3. "MÉTODO PARA CONTROLAR A VISCOSIDADE OU A DENSIDADE DE UM FLUIDO DE PERFURAÇÃO", segundo o reivindicado em 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o referido mecanismo de controle de sólidos compreende uma centrifuga (40), o método ainda compreendendo as etapas para controlar uma eficiência de separação da referida centrífuga (40) com a finalidade de ajustar a referida viscosidade do referido material de perfuração no referido contêiner (16) ..
4. "MÉTODO PARA CONTROLAR A VISCOSIDADE OU A DENSIDADE DE UM FLUIDO DE PERFURAÇÃO", segundo o reivindicado em 3, caracterizado pelo fato de que a referida centrífuga (40) é ajustada de modo que os sólidos pretendidos para controlar a viscosidade do fluido de perfuração são separados a partir da referida porção do fluido de perfuração, enquanto os sólidos não pretendidos para controlar a referida viscosidade permanecem em suspensão na referida porção do fluido de perfuração, o método ainda compreendendo a etapa de retornar pelo menos alguns dos referidos sólidos separados a partir do referido fluido de perfuração ao referido contêiner (16).
5. "MÉTODO PARA CONTROLAR A VISCOSIDADE OU A DENSIDADE DE UM FLUIDO DE PERFURAÇÃO", segundo o reivindicado em 4, caracterizado pelo fato de que os referidos sólidos compreendem os sólidos de perfuração, o método ainda compreendendo a etapa de separar os referido sólidos de perfuração a partir da referida porção do fluido de perfuração com a referida centrífuga (40), de modo que cada sólido de perfuração separado possui uma dimensão mais larga de cerca de vinte mícrons ou mais e cada sólido de perfuração que permanece em suspensão na referida porção do fluido de perfuração possui uma dimensão mais larga de cerca de vinte mícrons ou menos.
6. "MÉTODO PARA CONTROLAR A VISCOSIDADE OU A DENSIDADE DE UM FLUIDO DE PERFURAÇÃO", segundo o reivindicado em 3, 4, ou 5, caracterizado pelo fato de ainda compreender a etapa para separar os sólidos de barita suspensos na referida porção do fluido de perfuração com a referida centrifuga (40).
7. "MÉTODO PARA CONTROLAR A VISCOSIDADE OU A DENSIDADE DE UM FLUIDO DE PERFURAÇÃO", segundo o reivindicado em 6, caracterizado pelo fato de que cada um dos referidos sólidos de barita possui uma dimensão mais larga de cerca de dez mícrons ou superior.
8. "MÉTODO PARA CONTROLAR A VISCOSIDADE OU A DENSIDADE DE UM FLUIDO DE PERFURAÇÃO", segundo o reivindicado em 3, 4, 5, 6, e 7, caracterizado pelo fato de ainda compreender a etapa de operar a referida centrifuga (40) em uma força G de cerca de 700 G's ou menos.
9. "MÉTODO PARA CONTROLAR A VISCOSIDADE OU A DENSIDADE DE UM FLUIDO DE PERFURAÇÃO", segundo o reivindicado em 3, caracterizado pelo fato de ainda compreender as etapas de separar substancialmente todos os sólidos suspensos na referida porção do fluido de perfuração, e retornar pelo menos algum do referido fluido de perfuração ao referido contêiner (16).
10. "MÉTODO PARA CONTROLAR A VISCOSIDADE OU A DENSIDADE DE UM FLUIDO DE PERFURAÇÃO", segundo o reivindicado em 9, caracterizado pelo fato de que a etapa de separar substancialmente todos os sólidos suspensos na referida porção do fluido de perfuração é realizada após as etapas de quaisquer das reivindicações de 3 a 8.
11. "MÉTODO PARA CONTROLAR A VISCOSIDADE OU A DENSIDADE DE UM FLUIDO DE PER FURAÇÃO", segundo o reivindicado em 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 e 10, caracterizado pelo fato de que o referido mecanismo de controle de sólidos compreende uma centrifuga (40), o método ainda compreendendo as etapas para controlar uma taxa de bombeamento em que o fluido de perfuração é bombeado na mesma na etapa fc) com a finalidade de ajustar a referida viscosidade do referido material de perfuração no referido contêiner (16) .
12. "MÉTODO PARA CONTROLAR A VISCOSIDADE OU A DENSIDADE DE UM FLUIDO DE PERFURAÇÃO", segundo o reivindicado em 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, e Il7 caracterizado pelo fato de ainda compreender as etapas de: (a) percepção de uma densidade do referido fluido de perfuração e fornecimento de um sinal de densidade representativo disso; (b) recebimento do referido sinal de densidade com um mecanismo de computador e uso do referido mecanismo de computador para determinar um valor desejado de viscosidade com base no referido sinal de densidade; (c) comparação do referido valor desejado de viscosidade com a viscosidade do fluido de perfuração representada pelo referido sinal de viscosidade; e (d) controle do referido mecanismo de separação de sólidos de modo a manter o referido sinal de viscosidade em ou próximo ao referido valor desejado de viscosidade.
13. "MÉTODO PARA CONTROLAR A VISCOSIDADE OU A DENSIDADE DE UM FLUIDO DE PERFURAÇÃO", segundo o reivindicado em 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, e 12, caracterizado pelo fato de ainda compreender a etapa de substancialmente ajustar de forma continua a viscosidade do referido fluido de perfuração no referido contêiner com o referido mecanismo de separação de sólidos.
14. "MÉTODO PARA CONTROLAR A VISCOSIDADE OU A DENSIDADE DE UM FLUIDO DE PERFURAÇÃO", segundo o reivindicado em 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9/ 10, 11, 12 e 13' caracterizado pelo fato de que a etapa fc) compreende a etapa para bombear a referida porção do fluido de perfuração a partir do referido contêiner (16) .
15. "MÉTODO PARA CONTROLAR · A VISCOSIDADE OU A DENSIDADE DE UM FLUIDO DE PERFURAÇÃO", caracterizado pelo fato de compreender as etapas de: (a) alimentação do fluido de perfuração em um contêiner (16); (b) percepção com um sensor de densidade (19) de uma densidade do fluido de perfuração no referido contêiner (16) e fornecimento de um sinal de densidade representativo disso; (c) em resposta ao referido sinal de densidade bombeando uma porção do referido fluido de perfuração a um mecanismo de separação de sólidos (40); (d) separação com o referido mecanismo de separação de sólidos (40) de pelo menos alguns dos sólidos a partir da referida porção do fluido de perfuração; e (e) volta do referido fluido de perfuração ao sistema de fluido de perfuração e/ou sólidos separados na etapa (d) para ajustar a densidade do referido fluido de perfuração no referido contêiner (16) .
16. "CONJUNTO DE MECANISMO DE CONTROLE DA VISCOSIDADE E DENSIDADE DE UM FLUIDO DE PERFURAÇÃO", caracterizado pelo fato de estar detido em um contêiner (16) que forma parte de um sistema de circulação do fluido de perfuração, cujo mecanismo compreende: um sensor de viscosidade (30) para sentir a viscosidade do referido fluido de perfuração no referido contêiner (16) e para produzir um sinal de viscosidade indicativo disso; um mecanismo de separação de sólidos (40) para remover os sólidos a partir do fluido de perfuração; um mecanismo de bomba (42) para bombear o fluido de perfuração ao referido mecanismo de separação de sólidos (40); e um mecanismo de controle para receber o referido sinal de viscosidade a partir do referido sensor de viscosidade (30), cujo mecanismo de controle é configurado para controlar as etapas de método de quaisquer das reivindicações de 1 a 14.
17. MCONJUNTO DE MECANISMO DE CONTROLE DA VISCOSIDADE E DENSIDADE DE UM FLUIDO DE PERFURAÇÃO"/ segundo o reivindicado em 16, caracterizado pelo fato de que o referido mecanismo de separação de sólidos (40) compreende uma centrifuga (40) com um vaso giratório (112), um transportador helicoidal giratório (118), mecanismo de acionamento de vaso (112) para acionar o referido vaso giratório (112), e mecanismo de acionamento de transportador para acionar o transportador giratório (118), a disposição sendo de tal modo que, em uso, o referido mecanismo de acionamento de vaso (112) e o referido mecanismo de acionamento de transportador são controláveis pelo referido mecanismo de controle.
18. "CONJUNTO DE MECANISMO DE CONTROLE DA VISCOSIDADE E DENSIDADE DE UM FLUIDO DE PERFURAÇÃO", segundo o reivindicado em 1-7, caracterizado pelo fato de que o referido mecanismo de acionamento de transportador e/ou vaso (112) compreende uitia unidade de freqüência variável.
19. "CONJUNTO DE MECANISMO DE CONTROLE DA VISCOSIDADE E DENSIDADE DE UM FLUIDO DE PERFURAÇÃO", segundo o reivindicado em 16, 17, ou 18, caracterizado pelo fato de que o referido mecanismo de controle compreende um controlador de lógica programável (PLC), o mecanismo ainda compreendendo o mecanismo de display para exibir os resultados fornecidos pelo referido PLC.
20. "CONJUNTO DE MECANISMO DE CONTROLE DA VISCOSIDADE E DENSIDADE DE UM FLUIDO DE PERFURAÇÃO", segundo o reivindicado 16, 17, 18 e ' 19, caracterizado pelo fato de ainda compreender um sensor de densidade (19) para medir a densidade do referido fluido de perfuração e para produzir um sinal de densidade (18) indicativo disso, o referido sinal de densidade utilizável pelo referido mecanismo de controle para determinar um valor desejado de viscosidade.
21. "CONJUNTO DE MECANISMO DE CONTROLE DA VISCOSIDADE E DENSIDADE DE UM FLUIDO DE PERFURAÇÃO", detido em um contêiner que forma parte de um sistema de circulação do fluido de perfuração, caracterizado pelo fatro de que o mecanismo de controle com uma memória armazenando as instruções executáveis de computador para instruir as etapas de método de quaisquer das reivindicações de 1 a 14.
22. "CONJUNTO DE MECANISMO DE CONTROLE DA VISCOS IDADE E DENSIDADE DE UM FLUIDO DE PERFURAÇÃO", detido em um contêiner que forma parte de um sistema de circulação do fluido de perfuração, caracterizado pelo fato do mecanismo compreender: um sensor de densidade (19) para sentir a densidade do referido fluido de perfuração no referido contêiner (16) e para produzir um sinal de densidade indicativo disso; ura mecanismo de separação de sólidos (40) para remover os sólidos a partir do fluido de perfuração; um mecanismo de bomba (42) para bombear o fluido de perfuração ao referido mecanismo de separação de sólidos (40); e um mecanismo de controle para receber o referido sinal de densidade a partir do referido sensor de densidade (19), cujo mecanismo de controle é configurado para controlar as etapas de método da reivindicação 15.
23. "CONJUNTO DE MECANISMO DE CONTROLE DA VISCOSIDADE E DENSIDADE DE UM FLUIDO DE PERFURAÇÃO", detido em um contêiner (16) que forma parte de um sistema de circulação do fluido de perfuração, caracterizado pelo fato de que o mecanismo de controle com uma memória armazenando as instruções executáveis de computador para instruir as etapas de método da reivindicação 22.
24. xnconjunto de mecanismo de CONTROLE DA VISCOSIDADE E DENSIDADE DE UM FLUIDO DE PERFURAÇÃO", detido em um contêiner (16) que forma parte de um sistema de circulação do fluido de perfuração, caracterizado pelo fato de compreender: (a) um sensor de viscosidade (30); e (b) - um mecanismo de controle compreendendo uma memória armazenando as instruções executáveis de computador para instruir as etapas de método de quaisquer das reivindicações de 1 a 14.
25. "CONJUNTO DE MECANISMO DE CONTROLE DA VISCOSIDADE E DENSIDADE DE UM FLUIDO DE PERFURAÇÃO", detido em um contêiner (16) que forma parte de um sistema de circulação do fluido de perfuração, caracterizado pelo fato de compreender: (a) um sensor de densidade (19); e (b) um mecanismo de controle compreendendo uma memória armazenando as instruções executáveis de computador para instruir as etapas de método da reivindicação 15.
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