CN109072694A - 钻井液ph监测和控制 - Google Patents

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Abstract

公开了用于监测和控制钻井液的pH的技术的示例。在一个示例性实施方式中，系统可以包括：第一传感器，其用于在所述钻井液被钻井液加热器加热之前，感测所述钻井液的第一pH值和相关联的第一温度；以及第二传感器，其用于在所述钻井液被所述钻井液加热器加热之后，感测所述钻井液的第二pH值和相关联的第二温度。所述系统还可以包括控制器，所述控制器包括具有计算机可读指令的存储器和用于执行所述计算机可读指令的处理装置。所述计算机可读指令包括从所述第一传感器接收所述第一pH值和第一温度，从所述第二传感器接收所述第二pH值和第二温度，以及确定要添加到所述钻井液中的添加剂的量以在所述第二温度下维持期望的pH值。

Description

钻井液PH监测和控制
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年4月20日提交的美国申请号15/134095的权益，该申请的全部内容以引用的方式并入本文中。
背景技术
本公开涉及pH监测，并且更具体地，涉及监测和控制钻井液中的pH。
井眼钻入地层，用于勘探和生产碳氢化合物、地下流体和矿物。在钻井作业期间，钻柱中的部件与钻井液接触。钻井液可以是水或油基的，但有时也使用气态钻井液。可以调整钻井液性质以优化钻井作业。例如，通常控制钻井液的pH值以维持对钻柱中的金属材料的一定程度的腐蚀保护。
以高温和腐蚀性环境为特征的苛刻的服务条件(例如，含有高氯化物浓度和/或腐蚀性气体(例如，CO2、H2S等)的环境)可能显著降低井下装备的可靠性和使用寿命。井下不适当的pH值导致腐蚀，诸如点腐蚀、环境促进开裂(EAC)、共同浸出、弹性体损坏和二次腐蚀。应当理解，与8到12的期望的pH范围的pH偏移可能是井下装备故障的主要原因或钻井装备的严重损坏的原因。这导致昂贵的非生产时间(NPT)和高维修成本。
发明内容
根据本公开的示例，提供了技术，所述技术包括用于监测和控制钻井液的pH值的方法、系统和/或计算机程序产品。示例性系统可以包括：第一传感器，其用于在钻井液被钻井液加热器加热之前，感测钻井液的第一pH值和相关联的第一温度；以及第二传感器，其用于在钻井液被钻井液加热器加热之后，感测钻井液的第二pH值和相关联的第二温度。所述系统还可以包括控制器，所述控制器包括具有计算机可读指令的存储器和用于执行所述计算机可读指令的处理装置。所述计算机可读指令包括从第一传感器接收第一pH值和第一温度，从第二传感器接收第二pH值和第二温度，以及确定要添加到钻井液中的添加剂的量以在第二温度下维持期望的pH值。
根据本公开的另外的示例，示例性方法可以包括在钻井液被加热之前，通过第一传感器监测钻井液的第一pH值。所述方法还可以包括在钻井液被加热之后，通过第二传感器监测钻井液的第二pH值。所述方法还可以包括通过处理系统确定添加到钻井液中的添加剂的量以改变钻井液的pH值。
根据本公开的另外的示例，示例性系统可以包括传感器，所述传感器用于在钻井液被泵送出井筒并且被钻井液加热器加热到表示井筒的井下预期温度的温度之后，感测钻井液的pH值和相关联温度。所述系统还可以包括控制器，所述控制器包括具有计算机可读指令的存储器和用于执行所述计算机可读指令的处理装置。计算机可读指令包括基于温度对钻井液的pH值的影响应用经验关系式来确定要添加到钻井液中的添加剂的量以改变钻井液的pH值，所述影响通过在表示井筒的井下预期温度的温度下感测钻井液的pH值而确定。
通过本公开的技术实现另外的特征和优点。其他方面在本文中进行了详细描述，并且被认为是本公开的一部分。为了更好地理解本公开的优点和特征，参考以下描述和附图。
附图说明
在本说明书的结尾处的权利要求书中具体指出并明确要求保护被认为是本发明的主题。根据以下结合附图进行的详细描述，本发明的前述和其他特征以及优点是明显的，在附图中：
图1示出了根据本公开的各方面的用于在钻井作业中监测pH的工作平台(environment)的框图。
图2示出了根据本公开的各方面的用于在钻井作业中监测pH的替代工作平台的框图；
图3示出了根据本公开的各方面的用于在钻井作业中监测pH的替代工作平台的框图；
图4示出了根据本公开的各方面的用于在钻井作业中监测和控制pH的替代工作平台的框图；
图5示出了根据本公开的各方面的用于在钻井作业中监测和控制pH的替代工作平台的框图；
图6示出了根据本公开的各方面的用于在钻井作业中监测和控制pH的替代工作平台的框图；
图7示出了根据本公开的各方面的用于在钻井作业中监测和控制pH的替代工作平台的框图；
图8示出了根据本公开的各方面的用于在钻井作业中监测和控制pH的处理系统的框图；
图9示出了根据本公开的各方面的用于在钻井作业中监测和控制pH的方法的流程图；以及
图10示出了根据本公开的示例的用于实施本文描述的技术的处理系统的框图。
具体实施方式
下面通过参考用于监测和控制钻井液的pH的技术的若干示例来描述各种实施方式。一个示例性系统包括：第一传感器，其用于在钻井液被钻井液加热器加热之前，感测钻井液的第一pH值和相关联的第一温度；以及第二传感器，其用于在钻井液被钻井液加热器加热之后，感测钻井液的第二pH值和相关联的第二温度。所述系统还包括控制器，所述控制器包括具有计算机可读指令的存储器和用于执行所述计算机可读指令的处理装置。所述计算机可读指令包括从第一传感器接收第一pH值和第一温度，从第二传感器接收第二pH值和第二温度，以及确定要添加到钻井液中的添加剂的量以在第二温度下维持期望的pH值。本文更详细地描述了这个示例和其他示例。
在井的正常操作期间，钻井液的pH值通常由井场的技术人员在室温下以逐批过程测量。基于测量结果，并且如果需要，将添加剂(例如，石灰、NaOH等)添加到钻井液中以改变钻井液的pH值，以将钻井液pH保持在可接受的范围内，诸如保持在8和12之间。因此，pH控制取决于测量和控制钻井液的pH值的频率。现有技术还依赖于两个有缺陷的假设：1)钻井液的pH值不随温度和压力变化；2)在评估pH值、添加添加剂以调整pH值和重新检查钻井液的pH值之间没有时间延迟。
然而，实际上，在使用条件下(即井下)钻井液的pH值可能与室温和大气压下钻井液的pH值显著不同。而且，随温度变化的pH漂移取决于钻井液的类型，这在高温高压井中可能是重要的。本技术还可以仅每天检查pH值几次，从而导致测量和控制/改变pH之间的时间延迟。
尽管认为pH 8至pH 12的范围是可接受的，但是在各种应用中其他值和/或范围也是可接受的，并且本文中公开的特定范围不一定限制本公开。
本技术在进行pH测量时以及在确定是否添加添加剂和添加多少添加剂时评估温度和压力对钻井液的pH的影响。此外，本技术通过连续监测钻井液，而使得能够实时或近实时地调整钻井液中的pH值。本技术提高了井下装备的可靠性，降低了与由于pH偏移引起的腐蚀损坏相关的井下装备维修成本，并延长了井下装备的使用寿命。根据以下描述，这些和其他优点将是显而易见的。
根据本公开的教示可以应用于各种井作业中。这些作业可以涉及使用一种或多种处理剂来处理钻井液、地层液、生产液、增产液、井筒和/或井筒中的装备(诸如生产油管)。处理剂可以呈液体、气体、固体、半固体和它们的混合物的形式。说明性处理剂包括但不限于压裂液和增产液、酸、蒸汽、水、盐水、腐蚀抑制剂、H2S清除剂、氧清除剂、阻垢剂、粘固剂、渗透性改性剂、钻井液、乳化剂、破乳剂、示踪剂、流动性改进剂等。说明性井作业包括但不限于水力压裂、增产、示踪剂注入、清洁、酸化、蒸汽注入、注水、固井等。
在本公开的另外方面，本文描述的技术可以应用于监测和控制除pH值之外或不同于pH值的各种钻井液性质。这些性质包括例如压力、密度、电导率、导热率、粘度、氧化还原电位等，以及它们的组合。
图1示出了根据本公开的各方面的用于在钻井作业中监测pH的工作平台100的框图。工作平台100包括传感器116、钻井液加热器122、泵132和沿着钻井液的流动路径102流体连通的井140。
图1的示例示出了当钻井液沿着流动路径102行进到井140外时监测钻井液的pH的情形。工作平台100利用传感器116，当钻井液离开钻井液加热器122时，传感器116感测钻井液的pH值。在示例中，传感器116也感测钻井液的温度。在传感器116处感测的温度可以近似于或表示井140中的井下预期温度。在示例中，诸如通过处理系统或控制器调整钻井液加热器122，以将钻井液加热到特定温度，例如井下预期温度。这个温度近似使得能够添加添加剂以调整钻井液的pH值，如本文所讨论。
图2示出了根据本公开的各方面的用于在钻井作业中监测pH的工作平台200的框图。工作平台200包括传感器210、212，钻井液加热器220，泵230和沿着钻井液的流动路径202流体连通的井240。
图2的示例示出了当钻井液沿着流动路径202行进到井240中时监测钻井液的pH的情形。工作平台200利用传感器210、212，当钻井液沿着流动路径202行进时，传感器210、212感测钻井液的pH值。泵230沿着流动路径202泵送钻井液。在示例中，传感器210、212也感测钻井液的温度。传感器210在钻井液进入钻井液加热器220并被钻井液加热器220加热之前，感测钻井液的第一pH值和相关联的第一温度。在传感器210处感测的第一温度可能低于井240中的井下预期温度。
然后，钻井液加热器220将钻井液加热到例如与井240中的井下预期温度相对应的温度。在示例中，诸如通过处理系统或控制器调整钻井液加热器220，以基于第一温度将钻井液加热到井下预期温度。也就是说，第一温度用于调整钻井液加热器220以加热钻井液使之达到井下预期温度。
然后，传感器212在钻井液被钻井液加热器220加热之后，感测钻井液的第二pH值和相关联的第二温度。第二pH值近似于井240中井下的pH值，因为在钻井液被钻井液加热器220加热之后，钻井液的温度表示井240的井下预期温度。这个温度近似使得能够添加添加剂以调整钻井液的pH值，如本文所讨论。
图3示出了根据本公开的各方面的用于监测钻井操作中的pH的替代工作平台300的框图。工作平台300包括传感器314、316，钻井液加热器322，泵332和沿着钻井液的流动路径302流体连通的井340。
图3的示例示出了当钻井液沿着流动路径302行进到井340外时监测钻井液的pH的情形。泵332将钻井液泵送出井340并沿着流动路径302泵送。工作平台300利用传感器314、316，当钻井液沿着流动路径302行进时，传感器314、316感测钻井液的pH值。在示例中，传感器314、316也感测钻井液的温度。传感器314在钻井液进入钻井液加热器322并被钻井液加热器322加热之前，感测钻井液的第一pH值和相关联的第一温度。在传感器314处感测的第一温度可能低于井340中的井下预期温度。
然后，钻井液加热器322将钻井液加热到例如与井340中的井下预期温度相对应的温度。在示例中，诸如通过处理系统或控制器调整钻井液加热器322，以基于第一温度将钻井液加热到井下预期温度。也就是说，第一温度用于调整钻井液加热器322以加热钻井液使之达到井下预期温度。
然后，传感器316在钻井液被钻井液加热器322加热之后，感测钻井液的第二pH值和相关联的第二温度。第二pH值近似于井340中井下钻井液的pH值，因为在钻井液被钻井液加热器322加热之后，钻井液的温度表示井340的井下预期温度。这个温度近似使得能够添加添加剂以调整钻井液的pH值，如本文所讨论。
图4示出了根据本公开的各方面的用于监测钻井作业中的pH的替代工作平台400的框图。工作平台400包括传感器410、412、418，钻井液加热器420，泵430和沿着钻井液的流动路径402流体连通的井440。
图4的示例示出了当钻井液沿着流动路径402行进到井440中时监测钻井液的pH值的情形，其类似于图2的工作平台200。泵430之前和之后的传感器418和410分别在钻井液被泵430加压之前和之后，感测钻井液的各种性质(例如，压力、pH值、温度、粘度、密度等)。应当理解，每个传感器410、412、418可以表示用于感测钻井液的各种性质的多个传感器或传感器阵列。
在这个示例中，传感器418在钻井液被泵430加压之前感测例如钻井液的pH值、温度和压力。然后，传感器410在钻井液被钻井液加热器420加热之前但在钻井液被泵430加压之后，感测例如钻井液的pH值、温度和压力。在钻井液被加热之后，传感器412在钻井液被钻井液加热器420加热并被泵430加压之后但在被泵送到井440中之前，感测例如钻井液的pH值、温度和压力。这使得能够在加压之前和之后比较pH值，因为pH值可以随温度和压力而变化。
图5示出了根据本公开的各方面的用于在钻井作业中监测pH的替代工作平台500的框图。工作平台500包括传感器514、516、518，钻井液加热器522，泵532和沿着钻井液的流动路径502流体连通的井540。
图5的示例示出了当钻井液沿着流动路径502行进到井540外时，监测钻井液的pH值的情形，其类似于图3的工作平台300。泵532之前和之后的传感器518和514分别在钻井液被泵532加压之前和之后，感测钻井液的各种性质(例如，压力、pH值、粘度、密度等)。应当理解，每个传感器514、516、518可以表示用于感测钻井液的各种性质的多个传感器或传感器阵列。
在这个示例中，传感器518在钻井液离开井540之后但在钻井液被泵532加压之前，感测例如钻井液的pH值、温度和压力。在通过泵532对钻井液加压之后，传感器514感测例如钻井液的pH值、温度和压力。钻井液加热器522然后加热钻井液，并且传感器516感测例如钻井液的pH值、温度和压力。这使得能够在加压之前和之后以及加热之前和之后比较pH值，因为pH值可以随温度和压力而变化。
图6示出了根据本公开的各方面的用于在钻井作业中监测pH的替代工作平台600的框图。工作平台600包括传感器610、612、614、616，钻井液加热器620、622，泵630、632和沿着钻井液的流动路径602流体连通的井640。
图6的示例示出了当钻井液沿着流动路径602行进到井640中以及行进到井640外时监测钻井液的pH的情形。泵630沿着流动路径602将钻井液泵送到井640中。工作平台600利用传感器610、612，当钻井液沿着流动路径602行进时，传感器610、612感测钻井液的pH值。在示例中，传感器610、612也感测钻井液的温度。传感器610在钻井液进入钻井液加热器620并被钻井液加热器620加热之前，感测钻井液的第一pH值和相关联的第一温度。在传感器610处感测的第一温度可能低于井640中的井下预期温度。
然后，钻井液加热器620将钻井液加热到例如与井640中的井下预期温度相对应的温度。可以诸如通过处理系统或控制器调整钻井液加热器620，以将钻井液加热到井下预期温度。
然后，传感器612在钻井液被钻井液加热器620加热之后，感测钻井液的第二pH值和相关联的第二温度。第二pH值近似于井640中井下的pH值，因为在钻井液被钻井液加热器620加热之后，钻井液的温度表示井640的井下预期温度。这个温度近似使得能够添加添加剂以调整钻井液的pH值，如本文所讨论。然后，泵620将加热的钻井液泵送到井中。
然后，泵632将钻井液泵送到井640外并沿着流动路径602。工作平台600利用传感器614、616，当钻井液沿着流动路径602行进到井640外时，传感器614、616感测钻井液的pH值。在示例中，传感器614、616也感测钻井液的温度。传感器614在钻井液进入钻井液加热器622并被钻井液加热器622加热之前，感测钻井液的第三pH值和相关联的第三温度。在传感器614处感测的第一温度可能低于井640中的井下预期温度。
然后，钻井液加热器622将钻井液加热到例如与井640中的井下预期温度相对应的温度。可以诸如通过处理系统或控制器调整钻井液加热器622，以基于第三温度将钻井液加热到井下预期温度。也就是说，第三温度用于调整钻井液加热器622以加热钻井液使之达到井下预期温度。
然后，传感器616在钻井液被钻井液加热器622加热之后，感测钻井液的第四pH值和相关联的第四温度。第四pH值近似于井640中井下的pH值，因为在钻井液被钻井液加热器622加热之后，钻井液的温度表示井640的井下预期温度。这个温度近似使得能够添加添加剂以调整钻井液的pH值，如本文所讨论。
图7示出了根据本公开的各方面的用于在钻井作业中监测和控制pH的替代工作平台700的框图。工作平台700包括传感器710、712，钻井液加热器720，泵730，井740和沿着钻井液的流动路径702流体连通的添加剂系统750。
如在图2的示例中，图7的示例示出了当钻井液沿着流动路径702行进到井740中时监测钻井液的pH的情形。工作平台700利用传感器710、712，在钻井液沿着流动路径702行进时，在钻井液加热器720将钻井液加热到例如接近井740的井下温度之前和之后，感测钻井液的pH值和相关联的温度。
基于所感测的pH值，添加剂系统750可以将添加剂添加到钻井液中以维持进入井740的钻井液中的期望pH值。例如，通过传感器712感测的第二pH值可以指示井740中的井下预期温度下的pH值低(即，太过酸性)或太高(即，太过碱性)。如果井下预期温度下的pH值与预定义的最小值(例如，pH值为8)相比较更低，则可以将添加剂添加到钻井液中以提高pH。相反，如果井下预期温度下的pH值与预定义的最大值(例如，pH值为12)相比更高，则可以将添加剂添加到钻井液中以降低pH。在示例中，添加剂系统750可以操作以保持钻井液的pH值在一个理想的范围中，诸如在8和12之间，但是在其他示例中可以期望其他pH值。
添加剂系统750和传感器710、712可以通信地耦合到处理系统(例如，图8的处理系统800和/或图9的处理系统20)以监测在传感器710、712处感测的pH值并自动地将添加剂添加到钻井液中。
在本公开的各方面，处理系统可以应用例如在实验室产生的相关模型，其描述给定钻井液的pH和温度之间的关系。例如，处理系统可以基于温度对钻井液的pH值的影响应用经验关系式来确定要添加到钻井液中的添加剂的量以改变钻井液的pH值，所述影响通过在表示井筒的井下预期温度的温度下感测钻井液的pH值而确定。
在工作平台100、200、300、400、500、600、700的一些示例中，应当理解，可以包括另外的部件。例如，参考图7，井740可以包括第三pH传感器(未示出)以感测井下钻井液的pH值。这降低了对与井下装备接触的钻井液的pH测量的不确定性，并增强了将不期望的pH值校正到期望水平的响应时间。在一些示例中，响应时间可以减半。
尽管图7的添加剂系统750被示出为与钻井液的流动路径702流体连通，但是在其他示例中，添加剂可以直接添加在井740中的井下。另外，使用本技术收集的pH值数据可以存储在数据存储库中并与预测模型结合使用以评估井下装备的剩余使用寿命，以改善可靠性并降低井下装备发生故障的风险。
图8示出了根据本公开的各方面的用于在钻井作业中监测和控制pH的处理系统800的框图。关于图8描述的各种部件、模块、引擎等可以被实施为存储在计算机可读存储介质上的指令、硬件模块、专用硬件(例如，特殊应用硬件、专用集成电路(ASIC)、嵌入式控制器、硬连线电路等)、或者这些部件的某个组合或一些组合。在示例中，本文描述的引擎可以是硬件和程序设计的组合。程序设计可以是存储在有形存储器上的处理器可执行指令，并且硬件可以包括用于执行那些指令的处理装置。因此，系统存储器可以存储程序指令，所述程序指令在由处理装置执行时实施本文描述的引擎。其他引擎也可以用于包括本文其他示例中描述的其他特征和功能。
处理系统800可以包括pH接收模块810和添加剂确定模块812。pH接收模块810从第一传感器(例如，图2的传感器210)接收第一pH和第一相关联的温度。第一传感器在钻井液在钻井液加热器(例如，图2的钻井液加热器220)中被加热之前，感测钻井液的第一pH值和相关联的第一温度。pH接收模块810还从第二传感器(例如，图2的传感器212)接收第二pH值和第二相关联的温度。第二传感器在钻井液被钻井液加热器加热之后，感测钻井液的第二pH值和相关联的第二温度。
添加剂确定模块812确定要添加到钻井液中的添加剂的量以使用第二pH值在第二温度下维持期望的pH。第二温度表示井(例如，图2的井240)的井下预期温度。可以将添加剂添加到钻井液中以将钻井液的pH值调整到一个理想的范围。
替代地或另外地，处理系统800可以包括专用硬件，诸如一个或多个集成电路、专用集成电路(ASIC)、专用特定处理器(ASSP)、现场可编程门阵列(FPGA)或者专用硬件的前述示例的任何组合，以执行本文描述的技术。
图9示出了根据本公开的各方面的用于在钻井作业中监测和控制pH的方法900的流程图。方法900在框902处开始并且继续到框904。
在框904处，方法900包括在钻井液被加热之前，通过第一传感器监测钻井液的第一pH值。在框906处，方法900包括在钻井液被加热之后，通过第二传感器监测钻井液的第二pH值。在框908处，方法900包括通过处理系统确定添加到钻井液中的添加剂的量以改变钻井液的pH。方法900继续到框910并结束。
在示例中，监测第一pH和监测第二pH发生在将钻井液注入井中之前。在其他示例中，监测第一pH值和监测第二pH值发生在将钻井液注入到井中之后。将钻井液加热到例如表示井的井下温度的温度。
在本公开的各方面中，第一传感器包括第一pH传感器和第一温度传感器，并且第二传感器包括第二pH传感器和第二温度传感器。在这种情况下，监测第一pH包括监测相关联的第一温度，并且监测第二pH值包括监测相关联的第二温度。
还可以包括另外的过程。例如，方法900可以包括通过添加剂系统将确定量的添加剂添加到钻井液中。方法900还可以包括通过第三传感器监测钻井液的第三pH值，其中第三传感器位于井中井下。应当理解，图9中描绘的过程表示图示，并且可以在不脱离本公开的范围和精神的情况下，添加其他过程或者可以移除、修改或重新布置现有过程。
可以预先理解，本公开能够结合现在已知或以后开发的任何其他类型的计算环境来实施。例如，图10示出了用于实施本文描述的技术的处理系统20的框图。在示例中，处理系统20具有一个或多个中央处理单元(处理器)21a、21b、21c等(统称或泛指为处理器21和/或处理装置)。在本公开的各方面，每个处理器21可以包括精简指令集计算机(RISC)微处理器。处理器21经由系统总线33耦合到系统存储器(例如，随机存取存储器(RAM)24)和各种其他部件。只读存储器(ROM)22耦合到系统总线33并且可以包括基本输入/输出系统(BIOS)，所述基本输入/输出系统(BIOS)控制处理系统20的某些基本功能。
进一步示出了耦合到系统总线33的输入/输出(I/O)适配器27和通信适配器26。I/O适配器27可以是与硬盘23和/或磁带存储驱动器25或任何其他类似部件通信的小型计算机系统接口(SCSI)适配器。I/O适配器27、硬盘23和磁带存储装置25在本文中统称为大容量存储装置34。用于在处理系统20上执行的操作系统40可以存储在大容量存储装置34中。网络适配器26将系统总线33与外部网络36互连，从而使得处理系统20能够与其他此类系统通信。
显示器(例如，显示监视器)35通过显示适配器32连接到系统总线33，显示适配器32可以包括用于改善图形密集型应用程序的性能的图形适配器以及视频控制器。在本公开的一个方面，适配器26、27和/或32可以连接到一个或多个I/O总线，所述I/O总线经由中间总线桥(未示出)连接到系统总线33。用于连接诸如硬盘控制器、网络适配器和图形适配器的外围装置的合适的I/O总线通常包括公共协议，诸如外围部件互连(PCI)。另外的输入/输出装置被示出为经由用户接口适配器28和显示适配器32连接到系统总线33。键盘29、鼠标30和扬声器31可以经由用户接口适配器28互连到系统总线33，用户接口适配器28可以包括例如将多个装置适配器集成到单个集成电路中的超级I/O芯片。
在本公开的一些方面，处理系统20包括图形处理单元37。图形处理单元37是专用电子电路，其被设计成操纵和改变存储器以加速帧缓冲器中预期用来输出到显示器的图像的创建。通常，图形处理单元37在操纵计算机图形和图像处理方面非常有效，并且具有高度并行的结构，所述并行的结构使得其对于并行地处理大数据块的算法而言比通用CPU更有效。
因此，如本文所配置，处理系统20包括处理器21形式的处理能力、包括系统存储器(例如，RAM 24)和大容量存储器34的存储能力、诸如键盘29和鼠标30的输入装置、以及包括扬声器31和显示器35的输出能力。在本公开的一些方面，系统存储器的一部分(例如，RAM24)和大容量存储器34共同存储操作系统，诸如来自IBM公司的操作系统，以协调处理系统20中所示的各种部件的功能。
本技术可以被实施为系统、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括在其上具有计算机可读程序指令的一个(或多个)计算机可读存储介质，所述计算机可读程序指令用于使处理器执行本公开的各方面。
计算机可读存储介质可以是能够保持并存储以供指令执行装置使用的指令的有形装置。计算机可读存储介质可以是例如但不限于电子存储装置、磁性存储装置、光学存储装置、电磁存储装置、半导体存储装置或前述装置的任何合适组合。计算机可读存储介质的更具体示例的非穷尽列表包括以下各者：便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)、存储棒、软盘、机械编码装置(诸如穿孔卡或槽中的凸起结构，其上记录有指令)以及前述存储介质的任何合适组合。如本文所用的计算机可读存储介质不应被解释为本身是暂时的信号，诸如无线电波或其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输介质传播的电磁波(例如，通过光纤电缆传播的光脉冲)或通过导线传输的电信号。
本文中所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到相应的计算/处理装置，或经由网络(例如互联网、局域网、广域网和/或无线网)下载到外部计算机或外部存储装置。网络可以包括铜传输电缆、光学传输光纤、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理装置中的网络适配器卡或网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并且转发计算机可读程序指令，以便存储在相应的计算/处理装置内的计算机可读存储介质中。
用于执行本公开的操作的计算机可读程序指令可以是汇编程序指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微码、固件指令、状态设置数据，或者用一种或多种程序设计语言的任何组合撰写的源代码或目标代码，所述程序设计语言包括诸如Smalltalk、C++等面向对象的程序设计语言和诸如“C”程序设计语言或类似程序设计语言的常规程序性程序设计语言。所述计算机可读程序指令可以完全在用户的计算机上执行，部分地在用户的计算机上执行，作为独立的软件包执行，部分地在用户的计算机上且部分地在远程计算机上执行，或者完全在远程计算机或服务器上执行。在后一种情形中，远程计算机可以通过任何类型的网络连接到用户的计算机，所述网络包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，或者可以连接到外部计算机的连接(例如，通过使用互联网服务提供商的互联网进行的连接)。在一些示例中，包括例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA)的电子电路可以通过利用计算机可读程序指令的状态信息以使电子电路个性化来执行计算机可读程序指令，以便执行本公开的各方面。
本文参考根据本公开的各方面的方法、设备(系统)和计算机程序产品的流程图图示和/或框图来描述本公开的各方面。应当理解，流程图图示和/或框图的每个框以及流程图图示和/或框图中的框的组合可以通过计算机可读程序指令来实施。
可将这些计算机可读程序指令提供至通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生机器，使得经由计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实施流程图和/或框图的一个或多个框中所指定的功能/动作的手段。这些计算机可读程序指令还可以存储在计算机可读存储介质中，其可以引导计算机、可编程数据处理设备和/或其他装置以特定方式起作用，使得其中存储有指令的计算机可读存储介质包括制品，所述制品实施流程图和/或框图的一个或多个框中所指定的功能/动作的各方面的指令。
计算机可读程序指令还可以被加载到计算机、其他可编程数据处理设备或其他装置上，以致使在计算机、其他可编程设备或其他装置上执行一系列操作步骤，以产生计算机实施的过程，使得在计算机、其他可编程设备或其他装置上执行的指令实施流程图和/或框图的一个或多个框中所指定的功能/动作。
附图中的流程图和框图示出了根据本公开的各个方面的系统、方法和计算机程序产品的可能实施方式的架构、功能和操作。在这方面，流程图或框图中的每个框可以表示指令的模块、片段或部分，其包括用于实施指定的逻辑功能的一个或多个可执行指令。在一些替代实施方式中，框中提到的功能可以不按附图中提到的顺序发生。例如，连续示出的两个框实际上可以基本上同时执行，或者所述框有时可以按相反的次序执行，这取决于所涉及的功能。还将注意到，框图和/或流程图图示的每个框以及框图和/或流程图图示中的框的组合可以由基于专用硬件的系统实施，所述基于专用硬件的系统执行指定功能或动作或者实施专用硬件和计算机指令的组合。
下文阐述前述公开的一些实施方案：
实施方案1：一种用于监测和控制钻井液的pH值的系统，所述系统包括：第一传感器，其用于在钻井液被钻井液加热器加热之前，感测钻井液的第一pH值和相关联的第一温度；第二传感器，其用于在钻井液被钻井液加热器加热之后，感测钻井液的第二pH值和相关联的第二温度；以及控制器，其包括具有计算机可读指令的存储器和用于执行计算机可读指令的处理装置，所述计算机可读指令包括：从第一传感器接收第一pH值和第一温度；从第二传感器接收第二pH值和第二温度；以及确定要添加到钻井液中的添加剂的量，以在第二温度下维持期望的pH值。
实施方案2：根据技术方案1所述的系统，其中所述第二温度表示井的井下预期温度。
实施方案3：根据技术方案2所述的系统，还包括：钻井液加热器，其用于加热钻井液。
实施方案4：根据技术方案3所述的系统，所述计算机可读指令还包括：基于第一温度调整钻井液加热器，以将钻井液加热到井下温度。
实施方案5：根据技术方案1所述的系统，其中第一传感器包括第一pH传感器和第一温度传感器，并且其中第二传感器包括第二pH传感器和第二温度传感器。
实施方案6：根据技术方案1所述的系统，所述计算机可读指令还包括：使确定量的添加剂能够通过添加剂系统添加到钻井液中。
实施方案7：根据实施方案1所述的系统，其中所述钻井液加热器是第一钻井液加热器，所述系统还包括：第三传感器，其用于在钻井液被第二钻井液加热器加热之前，感测钻井液的第三pH值和相关联的第三温度；第四传感器，其用于在钻井液被第二钻井液加热器加热之前，感测钻井液的第四pH值和相关联的第四温度。
实施方案8：根据技术方案1所述的系统，其还包括：基于第三温度调整第二钻井液加热器，以将钻井液加热到井下温度。
实施方案9：一种用于监测和控制钻井液的pH的方法，所述方法包括：在钻井液被加热之前，通过第一传感器监测钻井液的第一pH值；在钻井液被加热之后，通过第二传感器监测钻井液的第二pH值；以及通过处理系统确定添加到钻井液中的添加剂的量以改变钻井液的pH。
实施方案10：根据技术方案9所述的方法，其中监测第一pH值和监测第二pH值发生在将钻井液注入井中之前。
实施方案11：根据技术方案9所述的方法，其中监测第一pH值和监测第二pH值发生在将钻井液注入井中之后。
实施方案12：根据技术方案9所述的方法，其中将钻井液加热到表示井的井下温度的温度。
实施方案13：根据技术方案9所述的方法，其中第一传感器包括第一pH传感器和第一温度传感器，其中第二传感器包括第二pH传感器和第二温度传感器，其中监测第一pH值包括监测相关联的第一温度，并且其中监测第二pH值包括监测相关联的第二温度。
实施方案14：根据技术方案9所述的方法，所述计算机可读指令还包括：通过添加剂系统将确定量的添加剂添加到钻井液中。
实施方案15：根据技术方案9所述的方法，通过第三传感器监测钻井液的第三pH值，其中所述第三传感器位于井中井下。
实施方案16：一种用于监测和控制钻井液的pH的系统，所述系统包括：传感器，其用于在钻井液从井筒中泵送出并被钻井液加热器加热到表示井筒的井下预期温度的温度之后，感测钻井液的pH值和相关联的温度；以及控制器，其包括具有计算机可读指令的存储器和用于执行计算机可读指令的处理装置，所述计算机可读指令包括：基于温度对钻井液的pH值的影响应用经验关系式来确定要添加到钻井液中的添加剂的量以改变钻井液的pH值，所述影响通过在表示井筒的井下预期温度的温度下感测钻井液的pH值来确定。
已出于说明目的而呈现了对本公开的各个示例的描述，但是这些描述并非意图是穷尽性的或限制于所公开的实施方案。在不脱离所描述的技术的范围和精神的情况下，许多修改和变化对于本领域普通技术人员而言将是明显的。选择本文使用的术语来最好地解释本技术的原理、对市场中发现的技术的实际应用或技术改进或使本领域其他普通技术人员能够理解本文公开的技术。
此外，术语“约”意在包括与基于提交本申请时可用的装备对特定量的测量相关联的误差程度。例如，“约”可以包括给定值的±8％或5％或2％的范围。
虽然已经示出并且描述了一个或多个实施方案，但是可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下对其进行修改和替换。因此，应了解，已经通过说明而不是限制的方式描述了本发明。

Claims (15)

1.一种用于监测和控制钻井液的pH值的系统(800)，所述系统包括：
第一传感器(116)，其用于在所述钻井液被钻井液加热器(122)加热之前，感测所述钻井液的第一pH值和相关联的第一温度；
第二传感器(210)，其用于在所述钻井液被钻井液加热器(220)加热之后，感测所述钻井液的第二pH值和相关联的第二温度；以及
控制器，其包括具有计算机可读指令的存储器和用于执行所述计算机可读指令的处理装置，所述计算机可读指令包括：
从所述第一传感器(210)接收所述第一pH值和第一温度；
从所述第二传感器接收所述第二pH值和第二温度；以及
确定要添加到所述钻井液中的添加剂的量，以在所述第二温度下维持期望的pH值。
2.根据权利要求1所述的系统(800)，其中所述第二温度表示井的井下预期温度。
3.根据权利要求2所述的系统(800)，其还包括：
用于加热所述钻井液的所述钻井液加热器。
4.根据权利要求3所述的系统(800)，所述计算机可读指令还包括：
基于所述第一温度来调整所述钻井液加热器，以将所述钻井液加热到所述井下温度。
5.根据权利要求1所述的系统(800)，其中所述第一传感器(210)包括第一pH传感器和第一温度传感器，并且其中所述第二传感器包括第二pH传感器和第二温度传感器。
6.根据权利要求1所述的系统(800)，所述计算机可读指令还包括：
使确定量的添加剂能够通过添加剂系统被添加到所述钻井液中。
7.根据权利要求1所述的系统(800)，其中所述钻井液加热器是第一钻井液加热器，所述系统还包括：
第三传感器，其用于在所述钻井液被第二钻井液加热器加热之前，感测所述钻井液的第三pH值和相关联的第三温度；
第四传感器，其用于在所述钻井液被所述第二钻井液加热器加热之前，感测所述钻井液的第四pH值和相关联的第四温度。
8.根据权利要求1所述的系统(800)，其还包括：
基于所述第三温度来调整所述第二钻井液加热器以将所述钻井液加热到所述井下温度。
9.一种用于监测和控制钻井液的pH的方法(900)，所述方法包括：
在所述钻井液被加热之前，通过第一传感器(210)监测所述钻井液的第一pH值；
在所述钻井液被加热之后，通过第二传感器监测所述钻井液的第二pH值；以及
通过处理系统确定添加到所述钻井液中的添加剂的量以改变所述钻井液的所述pH。
10.根据权利要求9所述的方法(900)，其中监测所述第一pH值和监测所述第二pH值发生在将所述钻井液注入井中之前。
11.根据权利要求9所述的方法(900)，其中监测所述第一pH值和监测所述第二pH值发生在将所述钻井液注入井中之后。
12.根据权利要求9所述的方法(900)，其中将所述钻井液加热到表示井的井下温度的温度。
13.根据权利要求9所述的方法(900)，其中所述第一传感器(210)包括第一pH传感器和第一温度传感器，其中所述第二传感器包括第二pH传感器和第二温度传感器，其中监测所述第一pH值包括监测相关联的第一温度，并且其中监测所述第二pH值包括监测相关联的第二温度。
14.根据权利要求9所述的方法(900)，所述计算机可读指令还包括：
通过添加剂系统将确定量的添加剂添加到所述钻井液中。
15.根据权利要求9所述的方法(900)，通过第三传感器监测所述钻井液的第三pH值，其中所述第三传感器位于井中井下。
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