CN111247307B - 包括用于钻井操作的智能样品捕集器的系统及方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于在钻井操作中清洁钻井流体的样品捕集系统，样品捕集系统包括第一管线，第一管线具有构造成允许钻井流体流入第一管线的第一入口阀、用于测量第一管线中的钻井流体的硫化氢的量的第一化学传感器以及构造成允许钻井流体从第一管线流出的第一样品捕集阀。该系统还包括第二管线，第二管线具有构造成允许钻井流体流入第二管线的第二入口阀、样品捕集泵和控制器，该控制器配置成判定硫化氢的量大于预定阈值，并且打开第二入口阀，以将从第一管线引入的钻井流体转移到第二管线，并且关闭第一入口阀，以阻止钻井流体进入第一管线。

Description

包括用于钻井操作的智能样品捕集器的系统及方法
技术领域
本发明总体上涉及钻井操作的自动化，并且更具体地涉及用于在钻井操作中对钻井流体进行自动清洁或样品捕集的方法及系统。
背景技术
在含烃地下地层中钻井以从地层中生产烃通常涉及使用钻井设备和钻井流体。钻孔设备通常包括安装在一串中空钢管上的钻头。该中空管通常用于旋转钻头，以使钻头能够切入到地层中。中空管还用作将钻井流体向下泵送到井底的管道，钻井流体从井底经由钻柱与井壁之间的环形空间上升到地表面。钻井流体具有许多功能，其中最重要的一个功能是将岩屑从井下的钻头向上传送直至井表面。
在钻探一些地下地层时，通常尤其是钻探含油或气的地下地层时，经常遇到硫化氢聚集。钻井流体将硫化氢带到地表面。钻井流体中的这种硫化物是会带来问题的，这是因为硫化物可能腐蚀钻井设备中的钢，并且可能作为井表面处的有毒硫化物气体释放到大气中，这对现场的钻井操作人员可能非常有害。
通常，为了保护使用钻井流体工作的人员和在井表面处的人员的健康，应维持条件以确保由于气体分压而排放的流体上方的硫化氢浓度低于约15ppm。环境温度处的硫化氢的分压是流体中的硫化物离子浓度和流体pH的函数。为了确保即使对于地下地层中可能遇到的最大硫化物浓度也不超过15ppm的极限，钻井流体的pH通常保持在最小约11.5。此外，为了防止流体中可溶性硫化物浓度变得过高，通常采取措施从流体中去除硫化物。
从钻井流体中去除硫化物的常用方法是通过沉淀，通常使用固体锌化合物进行沉淀。通常使用的锌化合物是氧化锌和碳酸锌。这些化合物与硫化氢反应形成不溶性硫化锌。在不可溶形式中，硫化物是相对无害的(除非pH降至酸性条件)，并且可以利用已知的分离技术从流体中去除硫化物。
因为这些锌化合物是固体，所以反应速率可能是慢的，当遇到高浓度的硫化物时或当需要去除最终痕量的硫化物时，这是尤其不期望的。然而，不能使用可溶性锌盐，这是因为可溶性锌盐在低pH下水解，从而形成凝胶状氢氧化物。虽然凝胶状氢氧化物仍将与硫化物反应，但凝胶状固体将可能干扰钻井流体的流变性能。此外，锌盐表现为酸，并倾向于降低流体的pH，这增加了硫化氢更多地排放到空气中的风险。
可溶的和不可溶的各种锌化合物已被用作硫化物清除剂多年，并且历史上通常被认为是工业标准。然而，所有锌化合物都具有缺点，即，锌被认为是有毒的重金属，其排放必须被小心控制以保护环境。当在钻井流体中使用锌清除剂时，岩屑以及在钻井操作结束时的残余流体将被锌污染。环境意识已经日益使得锌的使用不被接受。大多数其它重金属与硫化氢反应形成不溶性硫化物，例如铜(两种氧化态)、汞、铅和镍，也引起环境问题，因此不比锌更可接受。
发明内容
因此，在钻井操作的这个领域中需要自动化，并且更具体地需要一种用于在钻井操作中定期清洁钻井流体的智能样品捕集机构。
一个示例性实施例是一种用于在钻井操作中清洁钻井流体的样品捕集系统。所述样品捕集系统包括第一管线，第一管线包括可操作为允许所述钻井流体流入所述第一管线的第一入口阀、用于测量所述第一管线中的所述钻井流体的硫化氢的第一量的第一化学传感器以及可操作为允许所述钻井流体流出所述第一管线的第一样品捕集阀。所述样品捕集系统还包括第二管线，第二管线包括可操作为允许所述钻井流体流入所述第二管线的第二入口阀、用于测量所述第二管线中的所述钻井流体的硫化氢的第二量的第二化学传感器以及可操作为允许所述钻井流体从所述第二管线流出的第二样品捕集阀。所述样品捕集系统还包括样品捕集泵，样品捕集泵经由样品捕集管线操作性地连接到所述第一样品捕集阀和所述第二样品捕集阀，所述样品捕集泵可操作为从所述第一管线或所述第二管线泵送所述钻井流体，并从所述钻井流体中去除不需要的物质。所述样品捕集系统还包括控制器，控制器操作性地连接到所述第一入口阀、所述第一化学传感器、所述第一样品捕集阀、所述第二入口阀、所述第二化学传感器、所述第二样品捕集阀和所述样品捕集泵，其中，所述控制器配置成：判定硫化氢的所述第一量大于预定阈值；至少部分打开所述第二入口阀，以将从所述第一管线引入的钻井流体转移到所述第二管线；并且关闭所述第一入口阀，以阻止所述钻井流体进入所述第一管线。样品捕集系统还包括第三管线，第三管线包括构造成控制所述钻井流体流入和流出所述第三管线的两个或更多个阀以及构造成允许所述钻井流体从所述第三管线流出的两个或更多个样品捕集阀，其中，所述样品捕集泵经由样品捕集管线操作性地连接到所述两个或更多个样品捕集阀，所述样品捕集泵构造成将所述钻井流体从所述第三管线泵送到所述样品捕集管线中，并泵送到所述样品捕集器，并且从所述钻井流体中去除不需要的物质。在一个示例性实施例中，样品捕集系统可以安装在钻机与振动器之间。
另一示例性实施例是一种用于在钻井操作中使用样品捕集系统清洁钻井流体的方法。所述方法可以包括利用安装在第一管线上的第一化学传感器测量所述第一管线中的所述钻井流体的硫化氢的第一量，所述第一管线具有可操作为允许所述钻井流体流入所述第一管线的第一入口阀以及可操作为允许所述钻井流体从所述第一管线流出的第一样品捕集阀；利用操作性地连接到所述第一化学传感器的控制器判定硫化氢的所述第一量大于预定阈值；至少部分打开第二入口阀，所述第二入口阀可操作为允许所述钻井流体流入第二管线；以及利用所述控制器关闭所述第一入口阀，以阻止所述钻井流体进入所述第一管线；以及至少部分打开所述第一样品捕集阀，以将所述第一管线中的钻井流体转移到样品捕集泵，所述样品捕集泵经由样品捕集管线操作性地连接到所述第一样品捕集阀，以从所述钻井流体中去除不需要的物质。所述方法还可以包括利用所述样品捕集泵从所述第一管线泵送所述钻井流体，以从所述钻井流体中去除不需要的物质。所述方法还可以包括将所述样品捕集系统安装在钻机与振动器之间。
附图说明
通过参考在附图中示出的本发明的实施例，可以得到以上简要概述的本发明的更具体的描述，该方式使得能够获得并更详细地理解本发明的特征、优点和目的以及其它可能变得显而易见的方面，附图形成本说明书的一部分。然而，应注意的是，附图仅说明本发明的示例性实施例，且因此不应视为限制本发明的范围，因为本发明可允许其它等效实施例。
图1是根据本发明的一个或多个示例性实施例的具有用于在钻井操作中清洁钻井流体的示例性样品捕集系统的钻机的示意图。
图2示出了根据本发明的一个或多个示例性实施例的用于在钻井操作中清洁钻井流体的示例性样品捕集系统。
图3示出了根据本发明的一个或多个示例性实施例的用于在钻井操作中对钻井流体进行样品捕集的方法中的示例性操作。
具体实施方式
现在将在下文中参考示出了实施例的附图更全面地描述本发明的方法及系统。本发明的方法和系统可以是许多不同的形式，并且不应被解释为限于本文阐述的所示实施例；与之相反，提供这些实施例是为了使本发明透彻和完整，并且将本发明的范围完全传达给本领域的技术人员。相同的数字始终表示相同的元件。
现在转到附图，图1是根据本发明的一个或多个示例性实施例的具有用于在钻井操作中清洁钻井流体的示例性样品捕集系统50的钻机100的示意图。在钻井操作期间，钻井流体或钻井泥浆可以从立管20循环到振动器22，从振动器22循环到泥浆池24，从泥浆池24循环到泥浆泵26，并且从泥浆泵26循环回到立管或钻机20。如该图所示，样品捕集系统50可以安装在钻机20与振动器22之间。每个钻井设备均可以经由能输送用于执行钻井操作的钻井流体的管线28互连。
图2更详细地示出了根据本发明的一个或多个示例性实施例的样品捕集系统50。系统50可以包括三个主管线60、62和64以及旁路管线66。管线60、62、64和66中的每一个管线可以配备有一个或多个高关闭比(HCR)阀，以控制钻井流体流入和流出相应的管线。例如，管线60可以具有入口阀3和出口阀4。类似的是，管线62可以具有入口阀2和出口阀5，类似的是，管线64可以具有入口阀1和出口阀6。旁路管线66可以配备有入口阀21和出口阀7，以控制例如管线66中的钻井流体的流动。
主管线60、62和64还可以配备有一个或多个化学传感器14至19，以测量这些管线中的每个管线中的不同位置处的钻井流体的硫化氢的量。例如，化学传感器14可以在入口处测量管线60的钻井流体的硫化氢的量，并且化学传感器17可以在出口处测量管线60的钻井流体的硫化氢的量。类似的是，化学传感器15可以在入口处测量管线62的钻井流体的硫化氢的量，并且化学传感器18可以在出口处测量管线62的钻井流体的硫化氢的量。类似的是，化学传感器16可以在入口处测量管线64的钻井流体的硫化氢的量，并且化学传感器19可以在出口处测量管线64的钻井流体的硫化氢的量。化学传感器14至19用作换能器，并产生作为流体中包含的硫化氢的量的函数的信号。化学传感器14至19可以包括任何类型的化学传感器，包括但不限于生物传感器。
主管线60、62和64也可以经由样品捕集管线68连接到样品捕集泵58。主管线60、62和64中的每一个主管线可以配备有一个或多个样品捕集阀8至13，以控制钻井流体从相应管线流出。例如，主管线60可以在管线的入口处配备有样品捕集阀8，并且在管线60的出口处配备有样品捕集阀11。类似的是，主管线62可以在管线的入口处配备有样品捕集阀9，并且在管线62的出口处配备有样品捕集阀12。类似的是，主管线64可以在管线的入口处配备有样品捕集阀10，并且在管线64的出口处配备有样品捕集阀13。这些阀中的每一个阀可以允许钻井流体离开相应的管线，并经由样品捕集管线72进入样品捕集器70。样品捕集泵58可以构造成将流体经由管线68泵送到一个或多个管线60、62和64中，泵送到样品捕集管线72中，并且泵送到样品捕集器70中以进行进一步分析。
阀1至7和21、样品捕集阀8至13、化学传感器14至19和样品捕集泵58都可以经由线路54操作性地连接到控制器52，以控制它们的操作。控制器52可以是可编程逻辑控制器(PLC)或可以包括数字计算机或一个或多个处理器的可编程控制器52。控制器52可以设计用于数字和模拟输入和输出的多种布置、扩展的温度范围、对电噪声的抗扰性以及对振动和冲击的抵抗性。根据一个示例性实施例，控制机器操作的程序通常可以存储在电池备份或非易失性存储器中。控制器52可以以从继电器导出梯形逻辑到编程语言等各种方式编程，例如BASIC和C的特别适配的语言。另一示例方法是状态逻辑，状态逻辑是设计用于基于状态转移图对PLC进行编程的非常高级的编程语言。
在一个示例性实施例中，管线60可以是激活的，并且系统50自动地保持阀3和4打开。在该情况下，可以关闭阀1、2、5、6、7、8、11和21，使得流动可以穿过管线60。然而，当控制器52使用来自传感器14或传感器17的测量结果判定硫化氢的量大于预定阈值时，控制器52使系统从管线60切换到管线62。这样做时，控制器52至少部分打开阀2和5，并且可以关闭阀1、3、4、6、7、9、12和21，使得流动可以穿过管线62。在一个示例性实施例中，可以通过自动关闭阀3、4、9、10、12和13并打开阀8和11来冲洗管线60，并且打开样品捕集泵，使得管线60内的管道过滤器可以被自动清洁，并且流动可以由样品捕集泵58经由管线68引导到阀11中，通过管线60，通过阀8，通过样品捕集管线72，并且进入样品捕集器70中，以进一步分析。
在另一个实例中，当控制器52判定管线62中的硫化氢差值的量大于预定阈值时，控制器52使系统从管线62切换到管线64。这样做时，控制器52至少部分打开阀1和6，并且可以关闭阀2、3、4、5、7、10、13和21，使得流动可以穿过管线64。在一个实施例中，为了冲洗管线62，可以自动关闭阀2、5、8、10、11和13，可以打开阀9和12，并且可以打开样品捕集泵，使得管线62内的管道过滤器可以被自动清洁，并且流动可以由样品捕集泵58经由管线68引导到阀12中，通过管线62，通过阀9，通过样品捕集管线72，并且进入样品捕集器70中，以进一步分析。
在另一个实例中，当控制器52判定管线64中的硫化氢的量大于预定阈值时，控制器52使系统从管线64切换回到管线60。这样做时，控制器52至少部分打开阀3和4，并且可以关闭阀1、2、5、6、7、8、11和21，使得流动可以穿过管线60。类似的是，为了冲洗管线64，可以自动关闭阀1、6、8、9、11和12，可以打开阀10和13，并且可以打开样品捕集泵，使得管线64内部的管道过滤器可以被自动清洁，并且流动可以由样品捕集泵58经由管线68引导到阀13中，通过管线64，通过阀10，通过样品捕集管线72，并且进入样品捕集器70中，以进一步分析。虽然上述实例示出了钻井流体从管线60到管线62、从管线62到管线64和从管线64到60的转换，但这种转换仅是为了说明的目的。实际转换次序可以取决于管线的可用性(即，特定管线是否被完全冲洗)而变化。如果系统没有使用管线60至64，则可以通过关闭阀1、2、3、4、5和6，并打开入口阀21和出口阀7来启动旁路管线66，从而可以将流体直接引导至管线66。
如图2所示，根据一个示例性实施例，样品捕集系统50包括位于三个独立管线处的三个管筛的系统，并且可以位于钻机与振动器之间。系统50可以使用单独量的硫化氢监测进行电子监测，并且可以使泥浆一次通过一条管线，而另两条管线作为备用。由于每条管线中安装的化学传感器，系统能够向钻机传送清楚的信息，并且信息能够例如经由监视控制器被传送到钻台。所述样品捕集系统50使用闭环系统，而不会使钻机工作人员暴露于从孔中出来的任何危险气体。系统50能够在钻井时实时收集样品而不必停止钻井操作。信号可以被发送到具有监视器或人机界面(HMI)的PLC 52，以进行分析和报警，并且还可以操作致动阀以切换/转移钻井流体直到解决问题为止。
因此，一个示例性实施例是用于在钻井操作中清洁钻井流体的样品捕集系统50。样品捕集系统50包括第一管线60，第一管线60包括构造成允许钻井流体流入第一管线60的第一入口阀3、构造成允许钻井流体从第一管线60流出的出口阀4、构造成在入口点处测量第一管线60中的钻井流体的硫化氢的第一量的第一化学传感器14、构造成在出口点处测量第一管线60中的钻井流体的硫化氢的第二量的第二化学传感器17、以及构造成允许钻井流体流动通过第一管线60且从第一管线60流出的入口捕集阀11和出口捕集阀8。样品捕集系统50还包括第二管线62，第二管线62包括构造成允许钻井流体流入第二管线62的第二入口阀2、构造成允许钻井流体从第二管线62流出的出口阀5、构造成测量第二管线62中的钻井流体的硫化氢的量的化学传感器15和18、以及构造成允许钻井流体流动通过第二管线62且从第二管线62流出的入口捕集阀12和出口捕集阀9。样品捕集系统50还包括第三管线64，第三管线64包括构造成允许钻井流体流入第三管线64的入口阀1、构造成允许钻井流体从第三管线64流出的出口阀6、构造成测量第三管线64中的钻井流体的硫化氢的量的化学传感器16和19、以及构造成允许钻井流体流动通过第三管线64且从第三管线64流出的入口捕集阀13和出口捕集阀10。样品捕集系统50还包括旁路管线66，旁路管线66包括构造成允许钻井流体流入旁路管线66的入口阀21以及构造成允许钻井流体从旁路管线66流出的出口阀7。
样品捕集系统50还包括经由管线68操作性地连接到样品捕集阀8至13的样品捕集泵58。样品捕集泵58构造成将钻井流体经由管线68泵入到第一管线60或第二管线62或第三管线64中。样品捕集系统50还包括控制器52，控制器52至少操作性地连接到入口阀1至3和21、出口阀4至7、化学传感器14至19、样品捕集阀8至13以及样品捕集泵58。控制器58可以构造成判定硫化氢的量高于预定阈值，并且至少部分打开第二入口阀2，以将从第一管线60引入的钻井流体转移至第二管线62，并且关闭第一入口阀3，以阻止钻井流体进入第一管线60。这样做时，控制器52至少部分打开阀2和5，并且可以关闭阀1、3、4、6、7、9、12和21，因此流动可以穿过管线62。在一个示例性实施例中，可以通过自动关闭阀3、4、9、10、12和13，并打开阀8和11来冲洗管线60，并且打开样品捕集泵，使得管线60内的管道过滤器可以被自动清洁，并且流动可以由样品捕集泵58经由管线68引导到阀11中，通过管线60，通过阀8，通过样品捕集管线72并且进入样品捕集器70中，以进一步分析。
在另一实例中，当控制器52判定管线62中的硫化氢差值的量大于预定阈值时，控制器52使系统从管线62切换到管线64。这样做时，控制器52至少部分打开阀1和6，并且可以关闭阀2、3、4、5、7、10、13和21，使得流动可以穿过管线64。在一个实施例中，为了冲洗管线62，可以自动关闭阀2、5、8、10、11和13，可以打开阀9和12，并且可以打开样品捕集泵，使得管线62内的管道过滤器可以被自动清洁，并且流动可以由样品捕集泵58经由管线68引导到阀12中，通过管线62，通过阀9，通过样品捕集管线72并且进入样品捕集器70，以进一步分析。
在另一实例中，当控制器52判定管线64中的硫化氢的量大于预定阈值时，控制器52使系统从管线64切换回管线60。在这样做时，控制器52至少部分打开阀3和4，并且可以关闭阀1、2、5、6、7、8、11和21，使得流动可以穿过管线60。类似的是，对于冲洗管线64，可以自动关闭阀1、6、8、9、11和12，可以打开阀10和13，并且可以打开样品捕集泵，使得管线64内部的管道过滤器可以被自动清洁，并且流动可以由样品捕集泵58经由管线68引导到阀13中，通过管线64，通过阀10，通过样品捕集管线72并且进入样品捕集器70中，以进行进一步分析。虽然上述实施例示出了钻井流体从管线60到管线62、从管线62到管线64和从管线64到60的转换，但这种转换仅是为了说明的目的。实际转换次序可以取决于管线的可用性(即，特定管线是否被完全冲洗)而变化。如果系统没有使用管线60至64，则可通过关闭阀1、2、3、4、5和6，并打开入口阀21和出口阀7来启动旁路管线66，从而可将流体直接引导至管线66。
在一个示例性实施例中，样品捕集系统50还可以包括人机界面(未示出)，人机界面可以连接到控制器52，以显示警报消息，并接收来自操作员的指令。控制器52可以基于从操作者接收的输入来启动或停用阀1至13、21中的任一个阀。短语“至少部分打开阀”是指至少部分打开阀的操作。例如，可以在某个时间点部分打开或完全打开阀。如本文所述，短语“至少部分打开”涵盖可以部分或完全打开阀的两种情形。
图3示出了根据本发明的一个或多个示例性实施例的用于在钻井操作中对钻井流体进行样品捕集的方法300中的示例性操作。为了简化说明，本文公开的示例方法被呈现和描述为一系列框(例如，每个框表示方法中的动作或操作)。然而，应当理解和明白的是，所公开的方法不受框和相关联的动作或操作的顺序的限制，因为一些框可以按与本文中示出和描述的顺序不同的顺序发生和/或与其他框同时发生。例如，作为选择，根据本发明的各种方法(或过程或技术)可以在例如在状态图中表示为一系列相互关联的状态或事件。此外，并非所有示出的框以及相关联的动作都是实现根据本发明的一个或多个方面的方法所必需的。此外，所公开的方法或过程中的两个或更多个可以彼此组合地实现，以实现本文描述的一个或多个特征或优点。
方法300包括在步骤302处利用安装在第一管线60上的第一化学传感器14测量第一管线60中的钻井流体的硫化氢的第一量。该方法还包括在步骤304处利用操作性地连接到第一化学传感器14的控制器52判定硫化氢的第一量大于预定阈值。在步骤306处，控制器52至少部分打开能操作为允许钻井流体流入第二管线62的第二入口阀2，并且在步骤308处，控制器52关闭第一入口阀3，以阻止钻井流体进入第一管线60。在步骤310处，控制器52至少部分打开第一样品捕集阀8，以将第一管线60中的钻井流体转移到经由样品捕集管线72操作性地连接到第一样品捕集阀8的样品捕集器70，以从钻井流体中去除不需要的物质。这样做时，控制器52至少部分打开阀2和5，并且可以关闭阀1、3、4、6、7、9、12和21，使得流动可以穿过管线62。在一个示例性实施例中，可以通过自动关闭阀3、4、9、10、12和13，并打开阀8和11来冲洗管线60，打开样品捕集泵，使得管线60内的管道过滤器可以被自动清洁，并且流动可以由样品捕集泵58经由管线68引导到阀11中，通过管线60，通过阀8，通过样品捕集管线72并且进入样品捕集器70中，以进行进一步分析。
在另一示例性实施例中，样品捕集系统包括位于三个独立管线处的三个管筛，并且该系统可以定位在钻台与振动器之间。该系统可以经由硫化氢单独量的监测而被电子监测和/或控制，并且可以使泥浆一次通过一条管线，而另外两条管线将作为备用。该系统将能够输送岩屑以收集在样品盒70中，从而避免人出现在振动器周围并且提高安全性。所有系统都可以根据输入值以及经由监视控制器传递到钻台的信息来控制和监视。根据硫化氢的先前深度和/或量而可以彼此切换的三个主管线限制了输入。一旦硫化氢的深度和/或量达到期望值，系统将自动切换到下一个管线，并且样品捕集泵将被启动，以清洁管线并将地层岩屑输送至样品捕集器。在一个示例性实施例中，样品捕集系统50还可以包括人机界面(未示出)，该人机界面可以连接到控制器上，以显示消息并接收来自操作员的指令。控制器52可以基于从操作者接收的输入来启动阀1至13、阀21中的任一个阀。
包括发明内容、附图说明和具体实施方式的说明书以及所附权利要求涉及本发明的特定特征(包括过程或方法步骤)。本领域的技术人员应理解的是，本发明包括说明书中描述的特定特征的所有可能的组合和使用。本领域的技术人员应理解的是，本发明不限于说明书中给出的实施例的描述或不受其限制。
本领域技术人员还应理解的是，用于描述特定实施例的术语不限制本发明的范围或广度。在解释说明书和所附权利要求时，所有术语应当以与每个术语的上下文一致的最宽的可能方式来解释。除非另有定义，否则说明书和所附权利要求书中使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。
如在说明书和所附权利要求中所使用的那样，单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数引用物，除非上下文另有明确指示。动词“包括”及其变形形式应当被解释为以非排他的方式指代元件、部件或步骤。所引用的元件、部件或步骤可以与未明确引用的其它元件、部件或步骤一起存在、使用或组合。动词“操作性地连接”及其变形形式意味着完成任何类型的所需连接，包括电、机械或流体连接，以在两个或多个先前未连接的物体之间形成连接。如果第一部件操作性地连接到第二部件，则连接可以直接发生或通过共用连接器发生。“可选地”及其各种形式是指随后描述的事件或情况可以发生或可以不发生。该描述包括事件或情况发生的实例和事件或情况不发生的实例。
除非另外具体说明或者在所使用的上下文内以其他方式理解，否则例如“能够”、“可能”或“可以”等条件语言一般旨在传达某些实现可以包括而其他实现不包括某些特征、元素和/或操作。因此，这样的条件语言一般不旨在暗示特征、元素和/或操作以任何方式对于一个或多个实现是需要的，或者一个或多个实现必须包括用于在有或没有用户输入或提示的情况下决定这些特征、元素和/或操作是否被包括在任何特定实现中或者是否要在任何特定实现中执行的逻辑。
因此，本文所述的系统和方法非常适于实现所述目的并获得所提及的结果和优点以及其中固有的其它结果和优点。虽然为了公开的目的已经给出了系统和方法的示例性实施例，但是在用于实现期望结果的过程的细节中存在许多改变。这些和其它类似的修改对于本领域技术人员来说是显而易见的，并且旨在包括在本文公开的系统和方法的精神以及所附权利要求的范围内。

Claims (19)

1.一种用于在钻井操作中清洁钻井流体的样品捕集系统，所述样品捕集系统包括：
第一管线，其包括构造成允许所述钻井流体流入所述第一管线的第一入口阀、构造成测量所述第一管线中的所述钻井流体的硫化氢的第一量的第一化学传感器、以及构造成允许所述钻井流体从所述第一管线流出的第一样品捕集阀；
第二管线，其包括构造成允许所述钻井流体流入所述第二管线的第二入口阀、构造成测量所述第二管线中的所述钻井流体的硫化氢的第二量的第二化学传感器、以及构造成允许所述钻井流体从所述第二管线流出的第二样品捕集阀；
样品捕集泵，其经由样品捕集管线操作性地连接到所述第一样品捕集阀和所述第二样品捕集阀，所述样品捕集泵构造成泵送来自所述第一管线和所述第二管线所述钻井流体，并从所述钻井流体中去除不需要的物质；以及
控制器，其操作性地连接到所述第一入口阀、所述第一化学传感器、所述第一样品捕集阀、所述第二入口阀、所述第二化学传感器、所述第二样品捕集阀和所述样品捕集泵，其中，所述控制器配置成：
判定所述硫化氢的第一量大于预定阈值；
至少部分打开所述第二入口阀，以将从所述第一管线引入的钻井流体切换到所述第二管线；并且
关闭所述第一入口阀，以阻止所述钻井流体进入所述第一管线。
2.根据权利要求1所述的样品捕集系统，其中，所述控制器还配置成至少部分打开所述第一样品捕集阀，以将所述第一管线中的所述钻井流体从所述样品捕集泵转移到样品捕集器，以从所述钻井流体中去除不需要的物质。
3.根据权利要求1所述的样品捕集系统，还包括：
第三管线，其包括构造成控制所述钻井流体流入和流出所述第三管线的两个或更多个阀、以及构造成允许所述钻井流体从所述第三管线流出的两个或更多个样品捕集阀，其中，所述样品捕集泵经由样品捕集管线操作性地连接到所述两个或更多个样品捕集阀，所述样品捕集泵构造成将所述钻井流体从所述第三管线泵送到所述样品捕集管线中，并泵送到样品捕集器，并且从所述钻井流体中去除不需要的物质。
4.根据权利要求3所述的样品捕集系统，其中，所述第二管线还包括构造成在入口点处测量所述第二管线中的所述钻井流体的硫化氢的第三量的第三化学传感器、以及构造成在出口点处测量所述第二管线中的所述钻井流体的硫化氢的第四量的第四化学传感器，其中，所述控制器操作性地连接到所述第三化学传感器、所述第四化学传感器以及所述第三管线的所述两个或更多个阀，其中，所述控制器配置成：
判定硫化氢的第三量或所述硫化氢的第四量大于所述预定阈值；
至少部分打开所述第三管线的入口阀，以将从所述第二管线引入的钻井流体切换到所述第三管线；并且
关闭所述第二入口阀，以阻止所述钻井流体进入所述第二管线。
5.根据权利要求1所述的样品捕集系统，其中，所述预定阈值为10ppm或15ppm。
6.根据权利要求1所述的样品捕集系统，其中，所述第一入口阀和所述第二入口阀包括高关闭比或液压控制远程(HCR)阀。
7.根据权利要求1所述的样品捕集系统，还包括：
旁路管线，其由连接到所述控制器的第三阀控制，所述第三阀构造成允许所述钻井流体绕过所述样品捕集系统。
8.根据权利要求1所述的样品捕集系统，还包括：
人机界面，其操作性地连接到所述控制器，从而当所述钻井流体从所述第一管线切换到所述第二管线时显示警报消息，并且接收来自操作者的指令。
9.根据权利要求1所述的样品捕集系统，其中，所述样品捕集系统安装在钻机与振动器之间。
10.一种用于在钻井操作中使用样品捕集系统清洁钻井流体的方法，所述方法包括：
利用安装在第一管线上的第一化学传感器测量所述第一管线中的所述钻井流体的硫化氢的第一量，所述第一管线具有允许所述钻井流体流入所述第一管线的第一入口阀、以及允许所述钻井流体从所述第一管线流出的第一样品捕集阀；
利用操作性地连接到所述第一化学传感器的控制器判定硫化氢的所述第一量大于预定阈值；
在判定之后，至少部分打开第二入口阀，所述第二入口阀允许所述钻井流体流入第二管线；以及
利用所述控制器关闭所述第一入口阀，以阻止所述钻井流体进入所述第一管线。
11.根据权利要求10所述的方法，还包括：
所述控制器至少部分打开所述第一样品捕集阀，以将所述第一管线中的钻井流体转移到样品捕集泵，所述样品捕集泵经由样品捕集管线操作性地连接到所述第一样品捕集阀，以从所述钻井流体中去除不需要的物质。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括：
利用所述样品捕集泵从所述第一管线泵送所述钻井流体，以从所述钻井流体中去除不需要的物质。
13.根据权利要求11所述的方法，还包括：
提供第三管线，所述第三管线包括构造成控制所述钻井流体流入和流出所述第三管线的两个或更多个阀、以及构造成允许所述钻井流体从所述第三管线流出的两个或更多个样品捕集阀；以及
将所述样品捕集泵经由样品捕集管线连接到所述两个或更多个样品捕集阀，其中，所述样品捕集泵构造成从所述第三管线泵送所述钻井流体，并从所述钻井流体中去除不需要的物质。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括：
提供第三化学传感器，所述第三化学传感器构造成在入口点处测量所述第二管线中的所述钻井流体的硫化氢的第三量；
提供第四化学传感器，所述第四化学传感器构造成在出口点处测量所述第二管线中的所述钻井流体的硫化氢的第四量；
将所述控制器连接到所述第三化学传感器、所述第四化学传感器和所述第三管线的所述两个或更多个阀，其中，所述控制器配置成：
判定硫化氢的所述第三量或硫化氢的所述第四量大于所述预定阈值；
至少部分打开所述第三管线的入口阀，以将从所述第二管线引入的钻井流体切换到所述第三管线；并且
关闭所述第二入口阀，以阻止所述钻井流体进入所述第二管线。
15.根据权利要求10所述的方法，其中，所述预定阈值是10ppm或15ppm。
16.根据权利要求10所述的方法，其中，所述第一入口阀和所述第二入口阀包括高关闭比或液压控制远程(HCR)阀。
17.根据权利要求10所述的方法，还包括：
经由连接到所述控制器的第三阀控制的旁路管线绕过所述样品捕集系统。
18.根据权利要求10所述的方法，还包括：
在操作性地连接到所述控制器的人机界面上显示警报消息，并接收来自操作者的指令。
19.根据权利要求10所述的方法，还包括：
将所述样品捕集系统安装在钻机与振动器之间。
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