CN104053496A - 流体的混合方法及系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于混合流体的系统包括：至少两个压力容器，与所述至少两个压力容器中的至少一个流体连通的配料斗，与所述配料斗流体连通的混合器以及与所述混合器流体连通的流体管路。一种混合流体的自动方法包括：测量钻机流体系统中的流体的特性；将内容物从钻机存储容器传输至配料斗；将内容物从所述配料斗传输至混合器；基于测量的特性，确定要加入钻机流体系统中的流体流的内容物的量；以及将确定量的内容物在混合器中与来自钻机流体系统的流体流相混合。

Description

流体的混合方法及系统
背景技术
在钻井领域，钻头被用来向地壳中钻进数千英尺。钻机通常包含在钻井平台上方延伸的铁架塔。在钻井操作中，钻杆的接头首尾相连后，所述铁架塔支撑接头。由于钻头被往地下深压，因此更多的钻杆接头被用于不断延长的“柱”或“钻柱”，因此所述钻柱通常包括多个钻杆接头。
“钻井泥浆”流体被从钻井平台泵送，通过钻杆，然后到达钻杆下端或末端处支撑的钻头。所述钻井泥浆为钻头提供润滑，并把钻井中由于钻头向下钻进所产生的钻屑带走。钻屑在钻井泥浆的回流流中被带走，经过井中环空，回到地面上的钻井平台。当所述钻井泥浆到达平台后，会被本领域中熟知的作为钻井岩屑或钻孔岩屑的小块的页岩和岩石污染。一旦钻井岩屑、钻井泥浆和其他的废弃物到达平台，通常使用“泥浆振动筛”将钻井泥浆从钻孔岩屑中除去，以便可以重复利用所述钻井泥浆。剩下的钻孔岩屑、废弃物和钻井泥浆残渣接着被运送到保持槽以进行弃置。在一些情形下，例如一些特定类型的钻井泥浆，钻井泥浆可能不被重复利用，也必须进行处理。通常，未循环使用的钻井泥浆以通过容器运送至处理地点的方式相对于钻孔岩屑及其他废弃物单独进行处理。
钻井流体在钻井地点被混合，且还可以包括不同的添加剂。所述添加剂可以通过袋子被运送至钻井地点，然后打开袋子，袋子中的内容物被加入到基础流体(例如水、油或合成基础流体)中。
发明内容
一方面，本文公开的实施例涉及一种用于混合流体的系统，所述系统包括：至少两个压力容器；与所述至少两个压力容器中的至少一个流体连通的配料斗；与所述配料斗流体连通的混合器；和与所述混合器流体连通的流体管路。
另一方面，本文公开的实施例涉及一种混合流体的方法，所述方法包括：提供从至少两个压力容器至配料斗的内容物流；确定从所述至少两个压力容器传输至所述配料斗的内容物的质量；测量流经流体管路的流体的特性，其中，所述流体管路与所述配料斗流体连通；以及从所述配料斗传输某一体积的内容物至混合器，其中，传输的体积基于测量出的流体的特性而调节。
又一方面，本文公开的实施例涉及一种用于混合流体的系统，所述系统包括：设置在井场的第一位置处的第一压力容器；设置在井场的第二位置处的第二压力容器；配料斗，其与所述第一和第二压力容器中的至少一个流体连通；螺旋推运器，其设置于所述配料斗的末端处，并与所述配料斗流体连通；以及混合器，与所述螺旋推运器流体连通。
再一方面，本文公开的实施例涉及一种混合流体的自动方法，所述方法包括：测量钻机流体系统中的流体的特性；将内容物从钻机存储容器传输至配料斗；将内容物从所述配料斗传输至混合器；基于测量的特性，确定要加入钻机流体系统中的流体流的内容物的量；以及将确定量的内容物在混合器中与来自钻机流体系统的流体流相混合。
提供这个发明内容部分，用于选择性地介绍一系列概念，该概念在下文详细的说明书中进一步描述。本发明内容不旨在标识所要求保护的主题的关键或必要特征，也不旨在用于帮助限制所要求保护的主题的范围。
附图说明
图1是根据本公开的实施例的混合系统的示意图。
图2是根据本公开的实施例的混合系统的示意图。
图3是根据本公开的实施例的混合系统的示意图。
图4-6是根据本公开的实施例的压力容器的不同视图。
图7A、7B和图8是根据本公开的实施例的混合器的不同视图。
图9和图10是根据本公开的实施例的流体混合方法的流程图。
图11是根据本公开的实施例的计算机系统的示意图。
具体实施方式
一方面，本文公开的实施例总体涉及用于混合流体的系统和方法。更具体地，本文公开的实施例涉及用于在钻井位置混合流体的系统和方法。仍然更具体地，本文公开的实施例涉及用于在钻井位置混合钻井流体和固井流体的系统和方法。
在钻井位置，在钻井和接下来的井孔操作、例如固井、修井、钻屑回注和类似的操作中，多种流体被混合。所述流体的组成根据所进行的操作的类型可以不同，正因为如此，所述流体在使用前，基础流体中可以加入不同的流体添加剂或者流体内容物。流体添加剂的例子可包括例如重晶石、膨润土、碳酸钙和其他可以用来调节一种或多种流体特性的添加剂。通过使用流体添加剂可以调节的能测量的流体特性的例子包括黏度/流变、pH、密度、凝胶强度、API滤失量(API fluid loss)和电稳定性。基础流体的例子包括水基流体、油基流体和合成物基流体。
向井场传送或在井场处传送流体添加剂可能会经常导致加入混合器中以形成特殊流体的多个重袋的添加剂的传送。这样的操作通常使用人工操作方法，造成了操作工人的健康和安全问题。可替换地，机械式袋切割机器可以用来提高操作速度，但是具有相当大的成本和空间需求。
混合系统
参照图1，示出了根据本公开的实施例的混合系统100的示意图。在此实施例中，多个压力容器110被置于钻井位置处。如图所示，多个压力容器110被设置为一个在另一个上部；然而在替代的实施例中，多个压力容器110也可以被设置为一个紧挨着另一个而形成并排的结构，或者被置于井场的不同地点。压力容器110的操作将在下文中详细说明。通常，压力容器110是被构造成用于保持流体添加剂内容物的容器，并通过气动转移推动所述内容物转移。正因为如此，压力容器110可以与一个或多个空气压缩机(未示出)流体地连接。本领域技术人员应该理解，在一些实施例中，压力容器110可以与作为钻机基本设备的一部分的空气压缩机流体相连，而在其他一些实施例中，可使用附加的空气压缩机。
压力容器110与配料斗120通过流体导管130流体地连接。流体导管130可以包括各种能够允许内容物从压力容器110气动传输到配料斗120的管道系统。配料斗120是被配置为用来接收并保持一定量的内容物的容器。根据混合操作的需求，可以改变配料斗的容量。例如，在一些实施例中，配料斗120的容量可以大概是4.0m3，而在其他的实例中，所述容量可以是大约1.5m3或0.5m3。本领域技术人员应该理解，配料斗120的具体容量可以基于被混合的钻井流体的量和加入所述流体中的流体添加剂的量而改变。如果较少量的流体被混合或者相对较少的添加剂被加入所述流体中，配料斗120可以相对较小。
配料斗120与质量测量装置140耦合，在本实施例中，所述质量测量装置是多个称重传感器。所述称重传感器配置为以任何给定时间间隔计算配料斗120内的内容物的质量。因此，当内容物从压力容器110传输至配料斗120时，质量测量装置140可以基本连续地计算配料斗中的内容物的重量。在其他的实施例中，质量测量装置140可以仅用于进行累计质量测量。
混合系统100进一步包括混合器150，其置于配料斗120下方。混合器150可以是能混合固体流体添加剂至流体中的任何类型的混合器。在一个实施例中，混合器150可包括剪切混合器、静态混合器和/或动态混合器。在一些实施例中，高剪切动态混合器(例如这里示出的流体连续混合器)可以提供高效的、无气泡的自泵混合，以进一步使流体添加剂在基础流体内均匀分散。
混合器150从流体管路160接收基础流体流。混合器将接收自配料斗120的内容物引入接收自流体管路160的流体流中，并且产生的流体进入到井场处的主动流体系统(未示出)中。
在一些实施例中，例如在图1示出的实施例中，螺旋推运器170可以被置于配料斗120和混合器150之间。螺旋推运器170置于配料斗120的下末端处，并且控制由配料斗120传输到混合器150的内容物的速度。可以通过马达175控制螺旋推运器170，马达175从人机接口(“HMI”)(未示出)接收控制信号。
HMI，除可操作地连接于螺旋推运器170外，还可以可操作地连接于质量测量装置140。因此，HMI可以从质量测量装置140接收配料斗120中的最新的内容物的质量，并且可以用来控制螺旋推运器170的速度，从而控制从配料斗120传输进入混合器150中的内容物的速率。
在可替代的实施例中，压力容器110还可具有被设置为与其可操作接触的质量测量装置115。在这样的实施例中，从压力容器110移走的内容物的质量可以被确定，并传输至HMI。在这样的实施例中，配料斗120还可以具有质量测量装置140，从而在确定转移的质量时提供了冗余。本领域技术人员应该理解，在一些实施例中，不管是否使用HMI，质量测量装置140和115的质量测量结果可以被传送至中央控制系统(未示出)。
参见图2，示出了根据本公开的实施例的混合系统200的示意图。在本实施例中，混合系统200配置为从钻机存储容器210接收内容物流。如图所示，钻机存储容器210被置于配料斗220上方，正因为如此，钻机存储容器210中的内容物可以通过例如打开设置在两者之间的阀(未示出)而由重力作用供给到配料斗220中。
一个或多个质量测量装置240可以被置于钻机存储容器210和配料斗220之间。可替换地或附加于质量测量装置240，一个或多个质量测量装置245可以被置于配料斗220下方。从而，可以计算被引入配料斗220或混合器250中的内容物的质量。
与混合系统100一样，混合系统200包括与配料斗220流体连通的混合器250。螺旋推运器220设置于配料斗220和混合器250之间。配料斗270包括配置为控制螺旋推运器270的速度的马达275。螺旋推运器270可以与HMI(未示出)可操作地连接。HMI还可以可操作地连接至质量测量装置240和245中的一个或多个。因此，与混合系统100一样，HMI可控制从钻机存储容器210和配料斗220至混合器250的内容物的传输。
参见图3，示出了根据本公开的实施例的混合系统300的示意图。在本实施例中，混合系统300配置成从钻机存储容器310接收内容物流。如图所示，钻机存储容器310设置于混合器350之上，正因为如此，钻机存储容器310中的内容物可以通过例如打开设置在两者之间的阀(未示出)而由重力作用供给到配料斗350中。一个或多个质量测量装置340可以被置于钻机存储容器310和混合器350之间。从而，可以计算被引入混合器350中的内容物的质量。
与混合系统100和200一样，混合系统300包括与钻机存储容器310流体连通的混合器350。在本实施例中，基于由质量测量装置340计算的重量，钻机存储容器310与混合器350之间的阀(未示出)可以被调节、即开或关。
参见图1、2和3，在一些实施例中，流体添加剂可以存储于钻井位置或井场中的大料仓中，然后气动传输至钻机存储容器210和310。在这类实施例中，钻机存储容器210和310可以是压力容器110，例如针对混合系统100描述的那些压力容器。钻机存储容器210和310的容量还可以比压力容器110的容量小。基于此，钻机存储容器210和310可以用来保持相比存储于压力容器110中的添加剂不经常使用或不如此大量使用的添加剂。在这类实施例中，一些分离的压力容器110和钻机存储容器210和310可以被连接，以允许各种添加剂混合物加入流体中。在这类实施例中，可以使用任何数量的配料斗110和220和混合器150、250和350。在一些实施例中，各容器110、210和310的内容物在混合前可以保持分离，因此，混合器150、250和350可以配置为从任何数量的容器110、210和310接收内容物流。因为可以使用任何数量的容器110、210和310，因此，容器110、210和310可以设置于井场周围的各个地方。
下文描述的是容器110、210和310的多种设计选择。此外，还描述了混合器的设计选择。本领域技术人员应该理解，下文所描述的设计选择是下文所描述的实施例可使用的部件的一些例子，而不旨在限制之前所公开的范围。
压力容器
参见图4A至4C，示出了根据本公开的实施例的压力容器。图4A是压力容器的俯视图，图4B和4C是侧视图。根据本文公开的多个方面，一种可以使用的压力容器包括ISO-PUMPTM，其可以从德克萨斯休斯顿M-IL.L.C公司商业获得。在这个实施例中，压力容器400可以由支撑结构401包围。支撑结构401可以保持压力容器400以进行保护，和/或允许容器从例如补给船运送至采油平台。一般地，压力容器400包括具有下倾斜部分403的容器402，以方便材料在压力容器400和其他处理和/或传送设备(未示出)之间流动。能够用于本公开的实施例的压力容器400的更进一步描述记载于已转让给本专利申请的受让人的美国专利No.7033124中，该专利通过参考方式包含于此。本领域技术人员应该理解，在本公开的一些实施例中，可以使用其他几何形状的压力容器400，包括那些底部不是圆锥形的压力容器。
压力容器400还包括用于接收材料的材料入口404和用于在传输过程中向容器402中注入空气以及向大气中排放空气的空气入口与出口405。一些容器可具有辅助空气入口406，从而允许小股冲击空气注入容器402，以对因沉淀而可能变密实的干材料进行分解。除入口404、405和406外，压力容器400还包括允许干材料从容器402中脱离的出口407。所述出口407可以与柔性软管相连，从而，允许压力容器400将材料在压力容器400之间传输，或者传输至常压容器。
参见图5A至5D，示出了根据本公开的实施例的压力容器500。图5A和5C示出了压力容器500的俯视图，图5B和5D示出了压力容器500的侧视图。
现在具体地参见图5A，示出了根据本公开的一个方面的压力容器500的俯视示意图。在此实施例中，压力容器500具有圆形的外部几何形状和多个用于从中排出材料的出口501。此外，压力容器500具有多个内部导流结构502，以将材料流引导至具体的出口501。例如，当材料被传输到压力容器500中时，材料可以被分成多个分离的流，这样一定体积的材料通过多个出口501中的每一个排出。因此，具有每一个对应于多个出口501中的一个的多个导流结构502的压力容器500可以增加从压力容器500排出材料的效率。
在操作过程中，被传输至压力容器500中的材料可能具有塑性性能并且开始聚结。在传统的运输容器中仅具有单个出口，聚结的材料可能会阻塞所述出口，从而阻挡了材料从其流过。然而，本实施例如此配置，使得即使单一出口501被聚结的材料阻塞，也不会完全阻止材料从压力容器500流出。而且，导流结构502配置成帮助防止材料聚结。当材料从压力容器500中向下部流动时，材料会与所述导流结构502接触，并被分成分离的流。因此，将材料分成多股分离的流的导流结构可以进一步防止材料聚结，并防止堵塞和阻塞其中一个或多个出口501。
参见图5B，示出了根据本公开的一个方面的图5A中的压力容器500的剖视图。在此方面，压力容器500被示出包括多个出口501和多个用于引导流过压力容器500的材料流的内部导流结构502。在此方面，每一个出口501被配置为通到排出管路503。因此，当材料流过压力容器500时，它们可以与一个或多个导流结构502接触，被分隔成分离的流，然后从对应于一个或多个导流结构502的某个具体的出口501排出。这样的实施例可以允许从压力容器500更加高效地传输材料。
现在参见图5C，示出了根据本公开的一个实施例的压力容器500的俯视示意图。在此实施例中，压力容器500具有圆形的外部几何形状和多个用于从中排出材料的出口501。此外，压力容器500具有多个内部导流结构502，以将材料流引导至多个出口501中的特定的一个。例如，当材料被传输至压力容器500中时，所述材料可以被分成多个分离的流，这样一定体积的材料通过多个出口501中的每一个排出。因此，具有每一个对应于多个出口501中的一个的多个导流结构502的压力容器可有益于从压力容器500排出材料。
参见图5D，示出了根据本公开的一个方面的图5C中的压力容器500的剖视图。在此方面，压力容器500被示出包括多个出口501和多个用于引导流过压力容器500的材料流的内部导流结构502。在此实施例中，每一个出口501被配置为分离地通到排出管路503。因此，当材料从压力容器500中流过时，它们可以与其中一个或多个导流结构502接触，被分成分离的流，然后从对应于一个或多个导流结构502的某个具体的出口501排出。这样的实施例可以允许从压力容器500更加高效地传输材料。
因为出口501在与排出管路503接合之前不合并，因此可进一步减少由于聚结的材料所引起的一个或多个出口501的阻塞。本领域技术人员应该理解，在不脱离本公开的范围的情况下，导流结构502和出口501的具体结构可以改变。例如，在一个实施例中，可以使用具有两个出口501和单个导流结构502的压力容器500，然而在其他实施例中，可以使用具有三个或更多个出口501和导流结构502的压力容器500。此外，导流结构502和/或压力容器500内产生的分离流的数量可以与出口501的数量不同。例如，在一方面，对应于两个出口501，压力容器500可以包括三个导流结构502。在其他实施例中，出口501的数量可比导流结构502的数量大。
而且，本领域技术人员应该理解，根据给定的压力容器500的设计需求，导流结构502的几何形状可以不同。在一方面，导流结构502可以被构造为三角形，而在其他实施例中，导流结构502可基本上是圆柱形、圆锥形、截头圆锥形、金字塔形、多边形或是不规则的几何形状。此外，压力容器500中的导流结构502的布置同样可以改变。例如，导流结构502可以布置为同心环绕压力容器500的中心点，或者在压力容器500内任意布置。而且，在一些实施例中，导流结构502可以布置成蜂窝状，以进一步增强其中的材料流动。
本领域技术人员应该理解，压力容器500内的导流结构502的具体布置可以根据传输操作的需求而改变。随着导流结构502的几何形状的改变，对应于导流结构502的出口501的几何形状同样可以改变。例如，如图5A-5D所示，出口501具有大体上圆锥形几何形状。在其他实施例中，出口501可以具有截头圆锥形、多边形、圆柱形或其他允许出口501对应于压力容器500中的材料流的几何形状。
现在参见图6A至6B，示出了根据本公开的多个方面的替代性压力容器。特别地，图6A示出了压力容器的侧视图，而图6B示出了压力容器的端视图。
在此方面中，压力容器600包括置于支撑结构602内的容器601。所述容器601包括多个终止于平的顶端604的圆锥形部分603，从而形成多个出料斗部分605。压力容器600还包括配置成接收空气流的空气入口606以及配置成接收材料流的材料入口607。在材料传输至和/或从压力容器600传输的过程中，空气被注入空气入口606，并通过过滤元件608。过滤元件608实现空气的清洁，从而在与容器601内的材料接触前，将灰尘颗粒和杂质从空气流中清除。在顶端604处的阀609然后可以打开，从而实现材料从容器601中流过出口610。水平放置的压力容器600的例子被详细描述于Brain Snowdon的美国专利公开No.2007/0187432中，该专利公开通过参考方式包含于此。
混合器
在一些实施例中，混合器可以包括高速、快速吸入、动态喷射器料斗，例如可从位于德克萨斯州休斯顿的M-I Swaco,L.L.C公司商业获得的HIRIDE料斗。简要地参见图7A、7B和8，分别是根据本公开的实施例的这样的混合器700的透视图、侧视图和端视图。混合器700包括桌子710和动态喷射器720。本领域技术人员应该理解，在一些实施例中，混合器700不需要使用桌子710。当添加剂从桌子710流入喷射器720中时，所述添加剂进入具有最小压降喷嘴的管道。所述流从所述喷嘴的下游侧高速流出，从而形成具有相对较低压力的区域，这将添加剂吸入所述喷嘴下游的空隙空间中。所述添加剂然后被抽吸通过扩散器的开口，其中，扩散器促进湍流以及添加剂与流体的混合。在一些实施例中，可以通过喷射器720上的注射口730向所述添加剂中添加附加的流体或添加剂。
在添加剂从所述扩散器的第一部分排出后，添加剂被吸入所述扩散器的第二部分中，这再次改变流速，产生附加湍流和再循环区。所述流然后进入扩散器的第二喉部，并从管道中排出，这同样引起所述流速的变化并产生附加湍流和再循环。当添加剂流与流体流排出喷射器720时，所有材料被混合，并有效地夹带在所述混合物中。由于喷射器720的设计，混合器700提供了在大约800加仑每分钟(gpm)的流速下可以提供大约6000s-1剪切速率的剪切源。所述混合器107的设计还提供了将所述添加剂吸入喷射器720的真空，并随着所述流排出混合器700，增强了所述添加剂与流体的混合。
流体混合方法
参见图9，示出了根据本公开的实施例的流体混合方法的流程图。首先，当在钻井位置混合流体时，内容物从设置于转移工具上的存储容器被传输至钻机存储容器900。存储容器和/或所述钻机存储容器可以是前述的任何类型的容器，包括压力容器。转移工具通常指可以用于向井场输送大量材料的任何类型的容器。在陆上钻机的情况下，所述运输容器可以包括卡车或者火车，而在海上钻机的情况下，所述运输容器可以包括补给船。一旦进入钻机存储容器中，在使用之前，所述内容物可以保留一段时间。
在内容物(包括流体添加剂)从所述存储容器被传输至钻机存储容器900后，所述内容物从钻机存储容器中被传输至配料斗910。如前所述，所述内容物从钻机存储容器被传输至配料斗910可以通过气动传输实现。在此系统中，钻机存储容器可以通过使用空气压缩机加压，以转移钻机存储容器中的内容物。所述内容物可以被允许从所述钻机存储容器流至所述配料斗。
在所述内容物被从钻机存储容器传输至配料斗910后，所述内容物被从所述配料斗传输至混合器920。基于所使用的配料斗和混合器的类型，所述内容物可以从配料斗先流入螺旋推运器。然后，所述螺旋推运器可以将所述内容物以受控速率从所述螺旋推运器存入所述混合器。
在所述内容物被传输至混合器920后，所述内容物与来自钻机流体系统的流体流混合930。为了产生具有期望特性的混合流体，可以在流体进入混合器前测量流体的特性，例如，可以在主动流体系统中、在蓄积坑中或者在线使用在线流量计测量流体的特性。基于所确定的流体特性，调节所述内容物从所述配料斗至所述混合器的传输速率。
在一些实施例中，在内容物从所述钻机存储容器传输至所述配料斗910之前，可以测量所述钻机存储容器中的内容物的质量。在此实施例中，确定出用于特定的固体内容物的空气流速率，以便可计算出从钻机存储容器传输至配料斗的固体体积。给出特定的固体内容物的空气流速率后，可以计算出在特定的时间间隔内被传输的内容物的体积。然后可以调节螺旋推运器的速率，使得通过混合器向基础流体中加入合适体积的内容物。
在一些实施例中，质量测量装置可以与配料斗连接，以便确定配料斗中的内容物的质量。所述质量被传送至HMI，且用来控制螺旋推运器的速度，并且因此控制传输至混合器的固体内容物的体积。在HMI接收来自质量测量装置的质量更新的实施例中，可以使用自动控制回路来自动控制特定类型的固体内容物至混合器的传输。例如，由于HMI接收有关配料斗中的固体内容物的质量的更新数据且可以接收包括流体特性的数据，HMI可以自动调节螺旋推运器的速度，以便产生特定的流体。
参见图10，示出了根据本公开的实施例的流体混合方法的流程图。在此实施例中，内容物流被从至少两个压力容器提供至配料斗1000。在所述内容物流被传输1000后，传输的内容物的质量被确定1010。所述质量可以通过使用HMI接收来自所述压力容器或配料斗上的质量测量装置的质量数据来确定1010。
流经流体管路的流体的特性也被测量1020，并被传送至HMI。所述流体的特性可以通过使用在线传感器，或者通过使用主动钻井系统中的传感器来测量。HMI然后可以将流体特性数据和接收自质量测量装置的数据与期望的流体特性相比较，以确定如何继续。当HMI确定了如何继续后，基于所述测量的流体特性，所述配料斗中的一定体积的内容物被传输至所述混合器930。
例如，操作者可以向HMI中输入流经流体管路的流体的期望的流体参数。然后，HMI可以将通过传感器测量的流经流体管路的流体的特性与由操作者输入的相应期望的流体参数相比较，并且确定这两者间的差异。如果HMI确定测量的特性与期望特性之间存在不同，则基于确定的差异和接收自质量测量装置的数据，HMI就可以向所述压力容器发送控制信号，以提供从压力容器至混合器及流体管路中的所选量(即，质量或体积)的材料。因此，这里所描述的系统和方法提供了一种安全高效的方法，对流体管路中的流体自动配量以保持流经流体管路的流体的期望的流体特性。这样的自动系统和方法允许对流体进行监视和调节，而不需要人工操作和装载材料袋。
本领域的技术人员应该理解，HMI也可以基于提供的数据做出其他决定。在一个实施例中，来自质量测量装置的数据可以被提供给HMI。基于所述数据，HMI可以确定所述配料斗中的内容物是否足够以便允许继续进行混合操作。如果所述配料斗内的内容物不够，HMI可以向所述压力容器发送控制信号，以便向所述配料斗中传输更多的内容物。与此相似地，HMI可以从所述压力容器接收指示压力容器内的内容物质量的数据，以便使HMI可以确定所述内容物用完前还能进行多久的混合操作。在其他实施例中，HMI可以与钻机管理系统连接。从而，HMI可以提供关于内容物的库存以及混合操作的状态的数据。
本公开的实施例几乎可在任何类型的计算机上实施，而无论其所使用的平台。具体地，HMI可具有计算机实施接口。例如，如图11所示，计算机系统1200包括一个或多个处理器1202、相应的存储器1204(例如，随机存取存储器(RAM)，高速缓冲存储器，闪存等)、存储设备1206(例如，硬盘，如高密度磁盘驱动器或数字式激光视盘(DVD)驱动器形式的光驱，闪存盘等)和许多其他现今计算机典型的元件或功能部件(未示出)。计算机1200还可以包括输入装置，例如键盘1208、鼠标1210、或者麦克风(未示出)。
进一步地，计算机1200可包括输出装置，例如显示器1212(例如，液晶显示器(LCD)，等离子显示器，阴极射线管(CRT)显示器)。计算机系统1200可以通过网络接口连接(未示出)连接网络1214(例如，局域网(LAN)，如因特网的广域网(WAN)，或任何其他类似类型的网络)。本领域技术人员应该理解，存在很多不同类型的计算机系统，且前述的输入和输出装置也可以采用其他形式。一般来讲，计算机系统1200要实现本发明的实施例，至少包括起码的处理、输入和/或必要的输出装置。
进一步地，本领域技术人员应该理解，前述的计算机系统1200的一个或多个部件可以远程设置，并与其他部件通过网络连接。进一步地，本发明的实施例可以在具有多个节点的分布式系统上实施，其中，本发明的每个部分(例如，数据存储库，签名产生器，签名分析器，等)可以设于所述分布式系统的不同节点上。在本发明的一个实施例中，所述节点对应于计算机系统。可替换地，所述节点可以对应于具有相应的物理存储器的处理器。所述节点可以可替代地对应于具有共享存储器和/或资源的处理器。进一步地，操作本发明的实施例的软件指令可以存储于计算机可读取介质上，例如光盘(CD)、软盘、磁带、文档或其他计算机可读取的存储装置中。
有利地，本公开的实施例可以提供流体混合的更高效、更安全的方法和系统。更具体地，本公开的实施例可提供在钻井位置进行钻井流体混合的更高效、更安全的方法和系统。更具体地，这里公开的系统和方法可提供一种自动流体管理系统，例如，泥桨管理系统，其可以提供流体在流体管路中的自动配量，以保持流经流体管路的流体的期望的流体特性。
虽然上文仅详细地描述了几个示例性的实施例，但本领域技术人员应该容易理解，在实质上不脱离本公开的范围的情况下，可以对示例性的实施例进行多种变型。相应地，所有这样的变型应当被包含于权利要求所限定的本公开的范围内。在权利要求中，装置加功能的表述被预期覆盖在此描述的执行所述功能的结构，不仅限于在结构上的等同物，还包括等同的结构。因此，尽管钉子和螺钉可能在结构上不等价，因为钉子具有圆柱形表面以便紧固木质部件，而螺钉具有螺旋形表面，然而在固定木质部件的环境下，钉子和螺钉可以是等价的结构。申请人的明确意图是不为本文的任何权利要求的任何限制援引35U.S.C.§112第6段，除了权利要求明确使用词语“用于…的装置”和相关联的功能。

Claims (20)

1.一种用于混合流体的系统，所述系统包括：
至少两个压力容器；
与所述至少两个压力容器中的至少一个流体连通的配料斗；
与所述配料斗流体连通的混合器；以及
与所述混合器流体连通的流体管路。
2.如权利要求1所述的系统，至少进一步包括第二配料斗，其中，所述配料斗与所述至少两个压力容器中的一个流体连通，且所述第二配料斗与所述至少两个压力容器中的第二个流体连通。
3.如任一项前述权利要求所述的系统，其中，所述配料斗包括设置于配料斗的末端处的螺旋推运器。
4.如任一项前述权利要求所述的系统，其中，所述配料斗可操作地连接于质量测量装置。
5.如权利要求4所述的系统，其中，所述质量测量装置被配置为用于计算配料斗中的内容物的质量。
6.如权利要求4或5所述的系统，其中，所述质量测量装置可操作地连接于人机接口。
7.如权利要求6所述的系统，其中，源自所述配料斗的内容物流通过人机接口控制。
8.一种混合流体的方法，所述方法包括：
提供从至少两个压力容器至配料斗的内容物流；
确定从所述至少两个压力容器传输至所述配料斗的内容物的质量；
测量流经流体管路的流体的特性，其中，所述流体管路与所述配料斗流体连通；以及
从所述配料斗传输某一体积的内容物至混合器，其中，传输的体积基于测量出的流体的特性而调节。
9.如权利要求8所述的方法，进一步包括确定用于所述内容物的空气流速率。
10.如权利要求8或9所述的方法，其中，通过调节设置于所述配料斗和所述混合器之间的螺旋推运器的速度来控制所述传输。
11.如权利要求8-10中任一项所述的方法，其中，所述提供进一步包括：从所述至少两个压力容器提供至少两种内容物至配料斗，其中，所述至少两种内容物依次或同时被提供至所述配料斗。
12.一种用于混合流体的系统，所述系统包括：
设置在井场的第一位置处的第一压力容器；
设置在井场的第二位置处的第二压力容器；
配料斗，其与所述第一和第二压力容器中的至少一个流体连通；
螺旋推运器，其设置于所述配料斗的末端处，并与所述配料斗流体连通；以及
混合器，与所述螺旋推运器流体连通。
13.如权利要求12所述的系统，进一步包括第二配料斗，其中，所述配料斗与所述第一压力容器流体连通，且所述第二配料斗与所述第二压力容器流体连通。
14.如权利要求12或13所述的系统，进一步包括与所述第一和第二压力容器中的至少一个流体连通的至少一个空气压缩机。
15.一种混合流体的自动方法，所述方法包括：
测量钻机流体系统中的流体的特性；
将内容物从钻机存储容器传输至配料斗；
将内容物从所述配料斗传输至混合器；
基于测量的特性，确定要加入钻机流体系统中的流体流的内容物的量；以及
将确定量的内容物在混合器中与来自钻机流体系统的流体流相混合。
16.如权利要求15所述的方法，其中，所述钻机存储容器包括压力容器。
17.如权利要求15或16所述的方法，进一步包括：将期望的流体特性与测量的钻机流体系统中的流体的特性相比较。
18.如权利要求15-17中任一项所述的方法，进一步包括：基于确定的需要加入的内容物的量，自动调节内容物从所述配料斗至所述混合器的传输速率。
19.如权利要求15-18中任一项所述的方法，进一步包括：
测量所述钻机存储容器中的内容物的质量；以及
基于测量的钻机存储容器中的内容物的质量和确定的需要加入的内容物的量，自动调节内容物从所述钻机存储容器和所述配料斗中的至少一个的传输速率。
20.如权利要求15-19中任一项所述的方法，进一步包括：从设置于转移工具上的存储容器向所述钻机存储容器传输内容物。
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