EA017330B1 - Устройство и способ контроля над суспензиями для обратной закачки отходов - Google Patents
Устройство и способ контроля над суспензиями для обратной закачки отходов Download PDFInfo
- Publication number
- EA017330B1 EA017330B1 EA200800483A EA200800483A EA017330B1 EA 017330 B1 EA017330 B1 EA 017330B1 EA 200800483 A EA200800483 A EA 200800483A EA 200800483 A EA200800483 A EA 200800483A EA 017330 B1 EA017330 B1 EA 017330B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- suspension
- density
- properties
- injection
- well
- Prior art date
Links
- 239000002002 slurry Substances 0.000 title claims abstract description 62
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 238000002347 injection Methods 0.000 title claims description 83
- 239000007924 injection Substances 0.000 title claims description 83
- 239000002699 waste material Substances 0.000 title claims description 26
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 25
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 165
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 30
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 18
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims description 18
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims description 15
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 9
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 8
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 8
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims description 8
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 7
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 claims description 7
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 claims description 7
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 abstract description 10
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 9
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 13
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 11
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 8
- 238000013480 data collection Methods 0.000 description 6
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 6
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 5
- 241001012508 Carpiodes cyprinus Species 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 3
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 3
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 2
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010923 batch production Methods 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 description 1
- 238000013523 data management Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 1
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 description 1
- 230000004313 glare Effects 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 description 1
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH DRILLING; MINING
- E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B21/00—Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor
- E21B21/06—Arrangements for treating drilling fluids outside the borehole
- E21B21/063—Arrangements for treating drilling fluids outside the borehole by separating components
- E21B21/065—Separating solids from drilling fluids
- E21B21/066—Separating solids from drilling fluids with further treatment of the solids, e.g. for disposal
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH DRILLING; MINING
- E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B21/00—Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor
- E21B21/01—Arrangements for handling drilling fluids or cuttings outside the borehole, e.g. mud boxes
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH DRILLING; MINING
- E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B41/00—Equipment or details not covered by groups E21B15/00 - E21B40/00
- E21B41/005—Waste disposal systems
- E21B41/0057—Disposal of a fluid by injection into a subterranean formation
Abstract
Способ закачки суспензии в подземную формацию содержит этапы, на которых измеряют характеристики скважины, соединенной с подземной формацией, оценивают свойства суспензии в скважине с использованием измеренных характеристик, измеряют свойства суспензии на поверхности с помощью измерительного устройства, определяют оптимальные свойства для суспензии на поверхности на основе оцененных свойств в скважине, сравнивают измеренные свойства на поверхности с оцененными оптимальными свойствами на поверхности, модифицируют суспензию, пока измеренные свойства на поверхности не окажутся в пределах значений допустимого отклонения от оцененных оптимальных свойств на поверхности и закачивают модифицированную суспензию в подземную формацию через скважину.
Description
Перекрестные ссылки на родственные заявки
Заявка на данный патент испрашивает приоритет предварительной заявки на патент США № 60/703672, поданной 29 июля 2005 г. и тем самым включенной в настоящий документ по ссылке во всей полноте.
Уровень техники
При бурении толщи пород производятся различные отходы, в том числе частицы выбуренной породы (т.е. части породы, отбитые посредством режущего действия зубьев на буровой головке). Часто в условиях, при которых возможности для хранения и утилизации на поверхности ограничены, эти отходы могут закачиваться обратно в породу через операцию обратной закачки бурового шлама (СШ). Хотя для описания этой операции использован термин обратная закачка бурового шлама, специалисты в области техники должны понимать, что термин использован обобщенно для описания любого процесса, посредством которого отходы бурения, в том числе, но без ограничения, частицы выбуренной породы, вынесенный из скважины песок, вода, отложения и другие побочные продукты, повторно вводятся в формацию с использованием описанных здесь способов и устройства.
Как правило, операция обратной закачки бурового шлама (СК!) заключает в себя сбор и транспортировку частиц выбуренной породы от оборудования для удаления твердой фазы на буровой установке к установке для приготовления суспензии. Установка для приготовления суспензии затем размалывает частицы выбуренной породы (при необходимости) до малых частиц в присутствии жидкой фазы для создания суспензии. Затем суспензия переносится в резервуар для обработки суспензии. Процесс обработки воздействует на реологические свойства (текучесть) суспензии и дает на выходе обработанную суспензию. Обработанная суспензия закачивается в формацию для утилизации посредством создания трещин под высоким давлением. Как правило, обработанная суспензия может доставляться в формацию для утилизации через затрубное пространство или трубчатую систему к специализированному стволу скважины для утилизации, но в условиях, при которых такой ствол скважины недоступен, суспензия может доставляться к секции утилизации отходов эксплуатационной скважины. Обработанная суспензия часто закачивается в формацию для утилизации периодически отдельными порциями. Периодический процесс может заключать в себе закачку приблизительно одинаковых объемов обработанной суспензии и затем ожидание в течение периода времени (например, периода продолжительности остановки эксплуатационной скважины) после каждой закачки. Каждая порция закачки может длиться от нескольких часов до нескольких дней или даже дольше в зависимости от объема порции и скорости закачки.
Периодическая обработка (т.е. закачка обработанной суспензии в породу для закачки и последующее ожидание в течение периода времени после закачки) позволяет трещинам закрыться и до некоторой степени рассеять повышение давления в формации для утилизации. Однако давление в формации для утилизации обычно увеличивается вследствие присутствия твердой фазы, закачиваемой в скважину (т. е. твердых тел, присутствующих в суспензии выбуренной породы), тем самым способствуя созданию новых трещин во время последующих порций закачки. Новые трещины обычно не выровнены с азимутами предыдущих существующих трещин.
Необходимо избежать выброса отходов в окружающую среду и следует гарантировать соответствие локализации отходов строгим правительственным постановлениям. Важные факторы локализации, учитываемые в ходе работ, включают в себя следующее: местоположение закачиваемых в скважину отходов и механизмов для хранения; емкость ствола скважины закачки или затрубного пространства; должна ли закачка продолжаться в текущей зоне или в другой зоне; должна ли быть пробурена другая скважина для утилизации; требуемые рабочие параметры, необходимые для надлежащей локализации отходов; и рабочие параметры состава суспензии, необходимые для взвеси твердой фазы во время транспортировки суспензии.
Поскольку многие буровые установки, используемые для бурения нефтяных и/или газовых скважин, в настоящее время обладают намного меньшими занимаемыми площадями, чем нефтяные и/или газовые скважины в прошлом, желательная занимаемая площадь для операций обратной закачки бурового шлама (СК1) также снизилась. Поскольку пространство для операции обратной закачки бурового шлама (СК1) уменьшилось, возникла также потребность в уменьшении пространства, выделенного для различных частей оборудования и систем. Кроме того, уменьшение доступного пространства и времени, затрачиваемого на подготовку участка для обратной закачки бурового шлама (СК!), подчеркнуло потребность в уменьшении занимаемой площади и времени на подготовку для контроля, а также другого соответствующего оборудования.
В местах добычи, переработки и обработки нефтепродуктов могут присутствовать многие огнеопасные газы, в том числе смеси кислорода, метана, этана, пропана, сероводорода и т.д. Органами государственного регулирования были приняты и назначены стандартизированные классификации для различных типов опасных зон в соответствии с природой и типом опасности, которая обычно присутствует или может иногда присутствовать.
Поскольку электрические компоненты по своей природе могут формировать тепло и искры, достаточные для возгорания огнеопасного газа или другой огнеопасной смеси, даже при нормальных условиях работы, такие компоненты должны быть тщательно сконструированы, выбраны и установлены при их
- 1 017330 использовании в зоне, которая классифицирована как опасная. В частности, компоненты должны превосходить некоторые минимальные стандарты, предъявляемые к таким характеристикам, как потребляемая мощность, рабочая температура, требования к току и напряжению и возможности аккумулирования энергии. Эти стандарты также установлены контролирующими органами и изменяются в зависимости от конкретной опасной окружающей среды.
Сущность изобретения
Задачей заявленного решения является обеспечение возможности контролирования свойств суспензии, используемой при обратной закачке отходов, и выполнения оперативной коррекции суспензии для нагнетания в формации. Технический результат изобретения состоит в снижении накопления твердых фаз в скважине и исключении блокировки операции обратной закачки.
В одном аспекте заявленный объект изобретения включает в себя устройство для контроля свойств раствора, который будет использоваться в процессе нефтегазодобычи, содержащий контур потока, соединенный с резервуаром, содержащим раствор, причем контур потока включает в себя насос, вискозиметр и плотномер. В одном варианте воплощения вискозиметр выполнен с возможностью измерения вязкости раствора и выдавать выходную информацию о вязкости, и плотномер выполнен с возможностью измерения плотности раствора и обеспечения выходной информации о плотности. В одном варианте осуществления устройство включает в себя контроллер для приема выходной информации о вязкости и плотности и обеспечения терминала интерфейса оператора и системной диагностики, причем терминал интерфейса оператора соединен с контроллером и отображает выходную информацию о вязкости и плотности и системную диагностику.
В другом аспекте заявленный объект изобретения включает в себя способ контроля свойств раствора, который будет использоваться в нефтегазодобыче, причем способ включает в себя этапы, на которых соединяют резервуар, содержащий раствор, с контуром потока, причем контур потока содержит насос, вискозиметр и плотномер, выкачивают раствор из резервуара через контур потока, измеряют вязкость раствора и выдают показатель вязкости с помощью вискозиметра, измеряют плотность раствора и выдают показатель плотности с помощью плотномера и оценивают показатели вязкости и плотности для определения свойств раствора.
В другом аспекте заявленный объект изобретения включает в себя способ закачки суспензии в подземную формацию, причем способ содержит этапы, на которых измеряют характеристики скважины, сообщающейся с подземной формацией, оценивают свойства суспензии в скважине с использованием измеренных характеристик, измеряют свойства суспензии на поверхности с помощью измерительного устройства, определяют оптимальные свойства для суспензии на поверхности на основе оцененных свойств в скважине, сравнивают измеренные свойства на поверхности с оцененными оптимальными свойствами на поверхности, модифицируют суспензию, пока измеренные свойства на поверхности не окажутся в пределах значений допустимого отклонения от оцененных оптимальных свойств на поверхности, и закачивают модифицированную суспензию в подземную формацию через скважину.
Другие аспекты и преимущества изобретения будут ясны из последующего описания и приложенной формулы изобретения.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 - чертеж перспективного изображения системы обратной закачки.
Фиг. 2 - чертеж перспективного изображения смонтированной на опорной раме системы контроля в соответствии с вариантами воплощения настоящего изобретения.
Фиг. 3 - схематический план контура потока в соответствии с вариантами воплощения настоящего изобретения.
Фиг. 4 - чертеж с поперечным сечением вискозиметра в соответствии с вариантами воплощения настоящего изобретения.
Фиг. 5 - блок-схема системы контроля обратной закачки в соответствии с вариантами воплощения настоящего изобретения.
Фиг. 6 - схематический план процесса управления данными в соответствии с вариантами воплощения настоящего изобретения.
Фиг. 7 - блок-схема способа обратной закачки в соответствии с вариантами воплощения настоящего изобретения.
Подробное описание
Варианты осуществления настоящего изобретения включают в себя способы и устройства для контроля свойств раствора, который будет использоваться в процессе нефтегазодобычи. В частности, избранные варианты осуществления описывают способы и устройства для контроля свойств суспензии из отходов для обратной закачки до и во время операции закачки этой суспензии в подземную формацию.
На фиг. 1 схематично показан расположенный на суше участок 100 для обратной закачки бурового шлама. Хотя участок 100 для обратной закачки раскрыт как система, расположенная на суше, специалистам следует понимать, что описанные и раскрытые здесь системы применимы к морским, наземным и удаленным (например, находящимся под водой, в арктических условиях и т.д.) местоположениям. При обычных операциях бурения предусматривается механизм 102 (например, один или более экранов виб
- 2 017330 рационного сита) для удаления твердой фазы и выбуренных частиц породы из бурового раствора. Затем отделенные твердые фазы и выбуренная порода направляются в область 104 сборника. Также предусмотрен смесительный резервуар 106, в котором приготовляется суспензия для закачки. Твердые отходы переправляются от области 104 сборника по меньшей мере в один смесительный резервуар 106, в котором с ними могут быть смешаны соленая вода, пресная вода, нефтяные стоки, попутная вода, другие жидкие фазы и другие компоненты для создания суспензии, пригодной для закачки. Когда суспензия приготовлена, она переправляется в сборный резервуар 108 перед тем, как будет закачана. В качестве альтернативы операции обратной закачки бурового шлама (СК!) могут использовать два (или больше) смесительных резервуара 106 и 106', причем один резервуар 106 может приготовлять суспензию с крупнодисперсной твердой фазой, а второй смесительный резервуар 106' может приготовлять суспензию с более мелкодисперсной твердой фазой. Любая из этих двух суспензий или регулируемая комбинация из них может быть переправлена в сборный резервуар 108 перед тем, как будет закачана в скважину 110.
На фиг. 2 показано, что один вариант осуществления имеет отношение к смонтированному на опорной раме контрольному устройству 10 для контроля различных свойств суспензии обратной закачки с отходами. Специалистам следует понимать, что хотя для описания устройства 10 использован термин смонтированный на опорной раме, может использоваться любая конфигурация. В частности, компоненты устройства 10 могут быть заключены в один контейнер (например, опорную раму) или могут быть разнесены на большее расстояние. Кроме того, устройство 10 может являться переносным (т.е. перемещаемым как один блок) или может быть выполнено в более фиксированной, стационарной конфигурации. В связи с этим физический размер, конфигурация и местоположение устройства 10 не должны ограничиваться раскрытыми здесь вариантами осуществления.
В этом иллюстративном варианте осуществления контрольное устройство 10, изображенное на фиг. 2, включает в себя опорную раму 12, на которой смонтированы насос 14, вискозиметр 30 и плотномер 50. С краткой ссылкой на фиг. 5 система 60 управления сбором данных и терминал 70 интерфейса оператора (ΟΙΤ) могут быть размещены в корпусе 62 системы управления, соединены с помощью цифровой связи с оборудованием на опорной раме (12 на фиг. 2) и множеством датчиков 80, расположенных отдельно на участке закачки. Факультативно в условиях, при которых контрольное устройство 10 расположено в опасной зоне, терминал 70 интерфейса оператора (ΟΙΤ) может быть расположен дистанционно и соединен с остальными узлами на опорной раме 12 через любой сетевой протокол или протокол связи, известный специалистам в области техники.
На фиг. 3 показано, что характеристики суспензии измеряются посредством различных компонентов контрольного устройства 10. В одном варианте осуществления опорная рама 12 расположена вблизи от сборного резервуара 108 в местоположении, которое минимизирует расстояние между ними. Далее вискозиметр 30 и плотномер 50 на опорной раме 12 находятся в жидкостной связи с содержимым сборного резервуара 108. По мере приготовления суспензии в сборном резервуаре 108 вязкость и плотность суспензии измеряются посредством вискозиметра 30 и плотномера 50 и анализируются перед закачкой в скважину.
Как схематично показано на фиг. 3, опорная рама 12 содержит контур 15 потока для циркуляции смеси суспензии из сборного резервуара 108 через вискозиметр 30 и плотномер 50. Дополнительный второй плотномер (не показан) может использоваться последовательно с плотномером 50 для дублирующего измерения суспензии в контуре 15 потока. Хотя контур 15 потока, изображенный на фиг. 3, включает в себя один вискозиметр 30 и один плотномер 50, специалисту будет ясно, что может быть использовано любое количество вискозиметров 30 или плотномеров 50 без отступления от объема приложенной формулы изобретения.
Как изображено на фиг. 3, контур 15 потока содержит множество линий 16, 18, 20 и 22, множество клапанов 24. Кроме того, может быть по меньшей мере одна отводная линия 26 для соединения компонентов контура 15 потока (например, вискозиметра 30 и плотномера 50) с отводной линией сборного резервуара 108. В качестве альтернативы отводная линия 26 (если присутствует) может быть направлена к впуску насоса 14. Хотя на фиг. 3 изображена одна конкретная схема расположения контура 15 потока, специалисту будет ясно, что может использоваться любое количество комбинаций или конфигураций для соединения вискозиметров 30 и плотномеров 50 со сборным резервуаром 108 с суспензией. В общем случае может использоваться любая комбинация линий 16, 18, 20 и 22 вместе с различными конфигурациями клапанов 24, чтобы направить суспензию в сборном резервуаре 108 через вискозиметр 30 и плотномер 50.
В частности, первая линия 16 передает суспензию из сборного резервуара 108 к насосу 14, причем насос 14 выполнен с возможностью прокачивать суспензию через вискозиметр 30 и плотномер 50. При желании в первой линии 16 может быть расположен фильтр 28 между сборным резервуаром 108 и насосом 14. Вторая линия 18 передает находящуюся под давлением суспензию от насоса 14 к вискозиметру 30. Третья линия 20 передает суспензию от вискозиметра 30 к плотномеру 50. Наконец, четвертая линия 22 возвращает суспензию от плотномера 50 в сборный резервуар 108. В различных местах контура 15 потока помещены несколько клапанов 24 для направления и ограничения потока суспензии через контур 15 потока.
- 3 017330
Специалистам должно быть понятно, что свойства суспензии будут изменяться в течение процесса обратной закачки и, таким образом, насос 14 может быть выбран для прокачки суспензии с диапазоном вязкостей и плотностей в течение длительных промежутков времени. Кроме того, поскольку суспензия по самой своей природе будет содержать частицы с переменным размером и формой, желательно, чтобы насос 14 являлся достаточно надежным, чтобы противостоять износу и истиранию, связанному с прокачкой суспензии, содержащей такие частицы. Кроме того, чтобы снизить повреждение для измерительных инструментов, насос 14 может быть выполнен с возможностью прокачивать суспензию через плотномер 50 и вискозиметр 30 на пониженных скоростях потока. Эти пониженные скорости потока могут быть обусловлены физическими ограничениями измерительных инструментов или типом измерения, которое должно быть сделано. Таким образом, в одном варианте осуществления скорость потока через контур 15 потока может быть установлена не превышающей 20 галлонов в минуту. Кроме того, вискозиметр 30 желательно помещается в непосредственной близости с насосом 14 по линии 18, с тем чтобы минимизировать расстояние, через которое должна пройти суспензия. Аналогично давлением в линии 18 можно управлять так, чтобы снизить содержание захваченного воздуха. Избыток захваченного воздуха может привести к ошибочным результатам или в крайних случаях может повредить компоненты контура 15 потока.
На фиг. 4 изображен вискозиметр 30, выполненный как вискозиметр Куэтта, использующий концентрическую цилиндрическую форму. Хотя в качестве вискозиметра 30 показан вискозиметр Куэтта, следует понимать, что могут использоваться вискозиметры любого типа, в том числе, но без ограничения, вибрационные вискозиметры, полевые вискозиметры и капиллярные вискозиметры, без отступления от объема приложенной формулы изобретения. Кроме того, в условиях, при которых используются несколько вискозиметров 30, могут быть применены вискозиметры 30 разных типов, с тем чтобы преимущества и недостатки каждого типа могли быть учтены и скомпенсированы. В вискозиметре 30 Куэтта внутренний цилиндр 32 смещен по направлению к предустановленному положению посредством элемента 34 кручения, расположенного в нем. Двигатель 36 сообщает вращение концентрическому внешнему цилиндру 38 с предопределенной скоростью вращения через редуктор 40. При работе суспензия направляется в кольцевое пространство 42, образованное между внешним цилиндром 38 и внутренним цилиндром 32. Поскольку внешний цилиндр 38 вращается, суспензия, направляемая между внутренним цилиндром 32 и внешним цилиндром 38, передает силу внутреннему цилиндру 32, вызывая его вращательное движение.
Величина вращения, переданного внутреннему цилиндру 32, является функцией противодействующей силы элемента 34 кручения и вязкости суспензии. Поскольку свойства элемента 34 кручения известны, вязкость суспензии может быть определена. Выходная информация измерения вискозиметра 30 передается через выходную линию 44 системе 60 управления сбором данных (представленной на фиг. 5) и терминалу 70 интерфейса оператора. Следует понимать, что такая передача информации может быть выполнена через любой протокол цифровой или аналоговой связи, известный специалистам в области техники. Кроме того, хотя было обнаружено, что вязкость суспензии во включенном в линию вискозиметре 30 Куэтта измеряется более точно, когда скорость вращения внешнего цилиндра 38 относительно мала, следует понимать, что может быть использован любой диапазон скоростей внешнего цилиндра 38, приводимого в движение двигателем 36. В частности, диапазон скорости вращения внешнего цилиндра 38 может быть обусловлен физическими ограничениями используемого вискозиметра 30. Поэтому в одном варианте осуществления скорость вращения внешнего цилиндра 38 может находиться в пределах диапазона от 0,1 до 60 об/мин. Хотя низкие скорости вращения более точно отражают условия с медленным течением без использования насоса, критические для анализа обратной закачки бурового шлама (СК1), специалистам в области техники будет ясно, что могут быть использованы другие, более высокие (или более низкие) скорости вращения.
Поскольку вискозиметр 30 желательно смонтирован в непосредственной близости от оборудования, используемого для приготовления и закачки суспензии, и поскольку область, в которой происходят приготовление и закачка суспензии, может быть классифицирована по соответствующим стандартам как опасная зона, вискозиметр 30 должен быть выполнен как взрывобезопасное или искробезопасное устройство, как требуется по этим стандартам. Двигатель 36 и выходная линия 44 используют в некотором виде электрический ток, который при некоторых обстоятельствах может стать источником возгорания. Таким образом, двигатель 36, интерфейс между вискозиметром 30 и выходной линией 44 и сама выходная линия 44 предпочтительно экранированы, армированы и/или оснащены охлаждением, с тем чтобы удовлетворять требованиям местных стандартов для опасных зон.
На фиг. 3 показано, что по меньшей мере один плотномер 50 помещен таким образом, что он находится в жидкостной связи с вискозиметром 30 через третью линию 20. Хотя плотномер 50 изображен как вибрационный плотномер, следует понимать, что могут использоваться плотномеры других типов, в том числе, но без ограничения, вибрационные устройства, кориолисовы расходомеры, магнитные устройства и радиационные устройства без отступления от объема приложенной формулы изобретения. Кроме того, в условиях, при которых используются несколько плотномеров 50, могут быть применены плотномеры различных типов, с тем чтобы преимущества и недостатки каждого типа могли быть учтены и скомпен
- 4 017330 сированы. Предпочтительно плотномер 50 находится в непосредственной близости с вискозиметром 30, чтобы минимизировать расстояние, которое должна пройти суспензия в третьей линии 20 между вискозиметром 30 и плотномером 50. Плотномер 50 выполняет измерение плотности потока суспензии и передает данные через выходную линию 52. Как описано выше при ссылке на вискозиметр 30, следует понимать, что такая передача может быть выполнена посредством цифровой или аналоговой связи через множество протоколов. Кроме того, как упомянуто выше, может быть предусмотрен дополнительный плотномер (не показан), находящийся в жидкостной связи с выходным отверстием плотномера 50. Второй плотномер может не потребоваться, но может быть включен для предоставления встроенного дублирования в случае, когда плотномер 50 теряет работоспособность. Предпочтительно плотномер 50 является безопасным для использования в областях, которые классифицированы как опасные зоны.
Несколько клапанов 24 расположены в линиях 16, 18, 20 и 22 контура 15 потока. Клапанами 24 можно манипулировать посредством системы 60 управления сбором данных для управления давлением и скоростью потока суспензии. Газы, захваченные суспензией, сжимаются и могут быть выпущены через отводную линию 26 в сборный резервуар 108 для обработки и выброса, тем самым поддерживается давление, требуемое для получения точных считываний измерений от вискозиметра 30 и плотномера 50.
На фиг. 5 показана система 60 управления, размещенная в корпусе 62 системы управления контрольного устройства 10. В корпусе 62 системы управления может также быть размещен терминал 70 интерфейса оператора, на котором оператор может контролировать и изменять рабочие характеристики контрольного устройства 10. Предпочтительно корпус 62 системы управления сконструирован и выполнен таким образом, что обеспечено достаточное предохранение от воздействия буровой грязи и других химических веществ. Специалистам будет ясно, что хотя система 60 управления и корпус 62 могут быть расположены в опасной зоне, терминал 70 интерфейса оператора может быть расположен дистанционно в области вне опасной зоны.
Множество телеметрических датчиков 80 расположено на участке закачки и выполнено с возможностью измерять и передавать системе 60 управления параметры, в том числе, но без ограничения, скорость потока, ход поршня насоса, температуру и давление. В качестве альтернативы телеметрические датчики 80 могут включать в себя выходную информацию от дополнительных вискозиметров и плотномеров, если они имеются. Система 60 управления взаимодействует с насосом 14, клапанами 24, вискозиметром 30 и плотномером 50 и принимает от них измеренные данные в дополнение к данным, переданным посредством датчиков 80. Как описано ранее, может быть необходимо изменить давление и/или скорость потока суспензии через контур 15 потока, чтобы получить более точное считывание измерений. В этой связи система 60 управления может взаимодействовать с насосом 14 и клапанами 24 и приводить их в действие для регулирования потока суспензии через линии 16, 18, 20 и 22 контура 15 потока, чтобы достигнуть желательного давления и/или скорости потока. Кроме того, можно управлять параметрами измерительных устройств, в том числе, но без ограничения, скоростью вращения внешнего цилиндра 38 вискозиметра 30. При желании система 60 управления может открывать и закрывать отдельные клапаны 24 совместно с выключением и включением насоса 14 для очистки и дренажа компонентов и линий контура 15 потока для технического обслуживания. Кроме того, клапанами 24 можно манипулировать для предоставления возможности промывки контура 15 потока с помощью воды или растворов на нефтяной основе. При желании эти действия могут выполняться автоматически посредством системы 60 управления на основе измерений, полученных от датчиков 80 или от вискозиметра 30 и плотномера 50. В качестве альтернативы эти действия могут быть выполнены вручную либо через интерфейс системы 60 управления, либо посредством поворота клапанов 24, установленных в контуре 15 потока.
Терминал 70 интерфейса оператора может отображать внутреннюю диагностику системы 60 управления, в том числе, но без ограничения, текущие значения и сигналы предупреждения от телеметрических датчиков 80, вискозиметра 30 и плотномера 50. Подразумевается, что оператор может просматривать входные значения в реальном времени для параметров, включающих в себя давление в скважине, давление головки, величину хода поршня насоса, плотность суспензии и вязкость суспензии. Кроме того, оператор может просматривать любые входные и выходные значения, состояния входов и выходов, предупреждения и индикаторы состояния исправности контроллера на терминале 70 интерфейса оператора. Кроме того, на терминале 70 интерфейса оператора пользователю также может выдаваться информация для выявления и устранения проблем и справочная информация. Поскольку терминал 70 интерфейса оператора может быть помещен в корпус системы управления или рядом с ним, он может быть расположен дистанционно вне опасной зоны, с тем чтобы оператор мог видеть его и взаимодействовать с ним без необходимости входа в опасную зону. Кроме того, когда терминал 70 интерфейса оператора расположен на открытом воздухе, может быть предусмотрен регулируемый противосолнечный козырек (не показан) для устранения бликов от экрана дисплея (не показан).
В условиях, при которых желателен удаленный контроль над операцией обратной закачки бурового шлама, данные могут передаваться от системы 60 управления через серверный интерфейс 90 к месту, расположенному удаленно как от контура 15 потока, так и от корпуса 62 системы управления. При некоторых условиях желателен удаленный контроль, поскольку контур 15 потока расположен в опасной зоне. При других условиях одно удаленное местоположение используется для контроля над несколькими кон
- 5 017330 турами 15 потока из различных местоположений обратной закачки бурового шлама. Такой серверный интерфейс 90 может представлять собой персональный компьютер или устройство обработки (например, контроллер с программируемой логикой), содержащий прикладную программу, выполненную с возможностью принимать данные от системы 60 управления и выдавать данные в формате, читаемом оператором.
Кроме того, программный модуль 94 контроля над обратной закачкой бурового шлама и оценки диагностики может контролировать параметры, измеряемые датчиками 80, вискозиметром 30, плотномером 50 в сборном резервуаре 108 и в скважине. Посредством программного модуля могут быть инициированы предупредительные сигналы, когда измеренные значения и/или выведенные на основе измеренных значений параметры находятся ниже или выше предопределенных значений, или когда динамика изменения измеренных значений и/или выведенных параметров указывает на потенциальную проблему. Кроме того, программный модуль 94 может быть связан с базой 96 данных, содержащей предыдущие значения и/или максимальные и минимальные значения для таких параметров, контролируемых программным модулем 94. Хотя фиг. 5 показывает, что серверный интерфейс 90, программный модуль 94 и база 96 данных содержатся в одном устройстве 98, следует понимать, что также могут использоваться отдельные устройства, соединенные посредством сети связи.
В качестве альтернативы удаленный интерфейс 90' оператора может включать в себя систему сбора данных третьей стороны, подобную той, которая уже используется оператором. В этом случае система 60 управления передает данные от датчиков 80, вискозиметра 30 и плотномера 50 удаленному интерфейсу 90' оператора. На основе предоставленных данных оператор может принять решение, следует ли продолжать закачивать суспензию с измеренными свойствами или модифицировать суспензию в смесительном резервуаре 106 и/или сборном резервуаре 108 посредством добавления твердых фаз, жидких фаз и добавок.
Со ссылкой на фиг. 5 и 6 показано, что данные, собранные с отдельного участка обратной закачки (например, участка 100, показанного на фиг. 1), могут быть переданы в местоположение 92 централизованного сбора данных. Эта передача данных может быть инициирована посредством любого из множества автоматических или ручных способов, в том числе, но без ограничения, посредством ввода сотрудниками буровой установки, посредством предопределенных расписаний, расписаний количества собранных данных или посредством событий, инициируемых диагностическим программным обеспечением, выполненным с возможностью обнаруживать комбинации значений параметров. По мере того как данные собираются из различных удаленных участков, они загружаются в систему управления базой данных для будущего использования. Данные с любого отдельного участка могут просматриваться посредством удаленных интерфейсов оператора, расположенных на участке 90А обратной закачки, в центре 90В технической поддержки или в административном центре 90С. В качестве альтернативы данные, собранные на отдельном участке закачки, могут передаваться непосредственно в местоположение 92 централизованного сбора данных. Данные от множества скважин закачки собираются и сводятся в таблицы в местоположении 92 централизованного сбора данных.
Над собранными данными выполняется анализ для выявления набора параметров различных типов суспензий, используемых в скважинах закачки различных типов. Местоположение 92 централизованного сбора данных может включать в себя защищенную административную базу данных. Используя данные, предоставленные операторами, могут быть идентифицированы потенциальные риски на одном участке закачки на основе отклонения измеренных параметров от контрольных пределов, установленных на основе данных, собранных с участков, имеющих сопоставимые характеристики. Кроме того, оператору отдельного участка закачки могут быть даны рекомендации относительно предпочтительных характеристик суспензии на основе сравнения данных этого участка с сопоставимыми данными в местоположении 92 централизованного сбора данных. Подразумевается, что данные для такого анализа могут быть переданы в режиме реального времени в местоположение 92 централизованного сбора данных. Оператор затем может принять решение, следует ли закачивать суспензию с текущими характеристиками или возвратить суспензию в смесительный резервуар 106 или 106' для модификации суспензии перед закачкой.
В альтернативном варианте осуществления контрольное устройство 10 используется для контроля над суспензией в одном из смесительных резервуаров 106 или 106'. В этом варианте воплощения свойства суспензии контролируются по мере того, как она приготовляется. На основе измеренных свойств в суспензию могут быть добавлены дополнительные твердые фазы или жидкие фазы, пока она не продемонстрирует желаемые характеристики. Добавление твердых фаз, жидких фаз и/или добавок может быть автоматизировано на основе значений, полученных от контрольного устройства 10. Ручное управление добавлением материалов для суспензии может являться исключительным или совместным с автоматизированным управлением.
В другом альтернативном варианте осуществления первое контрольное устройство 10 производит контроль над суспензией в сборном резервуаре 108, в то время как второе контрольное устройство (не показано) производит контроль над суспензией, приготовляемой в смесительных резервуарах 106 или 106'. Хотя системы в соответствии с этим вариантом воплощения требуют двух контрольных устройств, они успешно предоставляют оперативные данные о суспензии как непосредственно перед закачкой в
- 6 017330 скважину, так и еще при ее нахождении в смесительном резервуаре 106 или 106'. Такая система контроля позволяет одновременно модифицировать суспензию и производить над ней контроль.
В другом альтернативном варианте осуществления первое контрольное устройство 10 используется для контроля над суспензией в сборном резервуаре 108, второе контрольное устройство (не показано) используется для контроля над суспензией, приготовляемой в первом смесительном резервуаре 106, и третье контрольное устройство (не показано) используется для контроля над суспензией, приготовляемой во втором смесительном резервуаре 106'. В этом варианте воплощения используются три контрольные устройства. Как описано выше, собираются оперативные данные, имеющие отношение к суспензии непосредственно перед закачкой в скважину. Кроме того, данные в двух смесительных резервуарах 106 и 106' могут использоваться для определения, следует ли и в какой степени манипулировать характеристиками суспензии посредством добавления жидких фаз, твердых фаз и/или добавок.
Кроме того, описанные здесь варианты осуществления могут использоваться вместе с имитатором суспензии для прогнозирования и/или измерения рабочих характеристик операции закачки бурового шлама в скважину, с тем чтобы можно было выполнять оперативные коррекции для оптимизации операции. Многочисленные переменные, в том числе, но без ограничения, температура суспензии, вязкость суспензии, плотность суспензии, размер частиц в суспензии, давление закачки, скорость потока закачки, осаждение частиц, траектория буровой скважины и геометрическая конфигурация буровой скважины, могут влиять на успешность и выполнимость операции обратной закачки бурового шлама (СК1). В частности, в буровых скважинах с меньшими размерами при существенно горизонтальных траекториях твердые фазы могут быстро накапливаться внизу буровой скважины и блокировать операцию обратной закачки. Поскольку блокировка может потребовать восстановительных работ внутри скважины для исправления, такая блокировка операции обратной закачки будет чрезвычайно дорогостоящей. Кроме того, в условиях, при которых нельзя измерить некоторые переменные (например, температуру и вязкость суспензии у забоя скважины), имитатор суспензии может быть выполнен с возможностью оценивать эти значения как функцию переменных, которые можно измерить (например, температуры и вязкости суспензии на поверхности и глубины буровой скважины). Поэтому при использовании имитатора суспензии могут быть оценены и сымитированы различные условия в скважине, чтобы помочь при моделировании оптимизированной суспензии, которая более эффективно закачивается в скважину. Как только такая модель создана, могут быть проведены измерения и модификации фактической суспензии перед закачкой для приближения к оптимизированной модели.
Особого внимания заслуживает то, что имитатор суспензии может использоваться для оценки давления у забоя скважины как функции времени для конкретной суспензии. Часто операции обратной закачки бурового шлама (СК!) выполняются порциями периодически, посредством чего закачивается некоторое количество суспензии, и операция останавливается, когда достигнуто заданное давление или количество закачиваемого в скважину раствора. По прошествии времени свойства скважины, в том числе давление суспензии у забоя скважины, изменяются, пока не будет достигнута точка стабилизации. Как только достигнута точка стабилизации, операция обратной закачки бурового шлама (СК1) может продолжиться, чтобы дать возможность закачать в породу другую порцию суспензии. Поскольку время для достижения этой точки стабилизации изменяется в зависимости от состава суспензии и свойств ствола скважины, возможность оценить давление у забоя скважины и время стабилизации закачанной в скважину суспензии приносит большую пользу. Кроме того, через алгоритмы анализа данных и ретроспективные методы имитатор суспензии может допускать определение давления закачанной суспензии у забоя скважины как функции свойств (т.е. температуры и давления на поверхности), которые могут быть измерены непосредственно. С использованием таких аналитических способов имитатор суспензии может допускать вывод оперативного графика давления у забоя скважины как функции времени для отдельной скважины обратной закачки. Оператор процесса обратной закачки бурового шлама (СК1) может использовать такой график для определения того, насколько большая порция суспензии может быть закачана в следующий раз и когда эта закачка может производиться.
Имитатор суспензии может представлять собой либо аналитический процесс, либо устройство, которое может прогнозировать поведение суспензии в скважине. Имитатор может быть основан на математических моделях (например, анализ методом конечных элементов), базе данных с ретроспективными данными о скважине (например, как описано выше со ссылкой на фиг. 5 и 6) или любом другом средстве для прогнозирования рабочих характеристик. При использовании имитатора суспензии вводятся известные значения для некоторых переменных, с тем чтобы могли быть вычислены или оценены неизвестные переменные. Из этих вычислений рассчитываются параметры для теоретически оптимальной суспензии. Затем с использованием измерительного устройства (например, устройства 10 и контура 15 потока, изображенных на фиг. 1-6) состояние текущей суспензии может быть измерено и сравнено с оптимальной моделью, чтобы определить, может ли суспензия быть модифицирована для более близкого приближения к оптимальной модели (т. е. чтобы суспензия находилась в пределах допустимых отклонений от оптимальной модели). Если изменения сделаны, измерительное устройство снова может быть использовано для проверки состава суспензии, прежде чем она будет закачиваться в скважину.
По желанию имитатор суспензии и измерительное устройство эксплуатируются в реальном време
- 7 017330 ни совместно друг с другом, чтобы не только создавать оптимальный состав суспензии в начале операции обратной закачки бурового шлама (СК1), но также и непрерывно переоценивать потребности в закачиваемой суспензии и подстраивать ее состав в течение всего срока операции обратной закачки бурового шлама (СК1). Кроме того, хотя все задачи оценки, вычисления и оптимизации может выполнить одно устройство, следует понимать, что могут использоваться несколько устройств совместно с друг другом для достижения той же самой цели. Кроме того, следует понимать, что поскольку свойства закачиваемой суспензии безусловно будут изменяться, по мере того как она закачивается в скважину, имитатор суспензии может учитывать изменения свойств суспензии в скважине при вычислении желательного состава суспензии перед закачкой.
На фиг. 7 схематично показан способ 200 закачки суспензии. Предпочтительно способ 200 закачки суспензии начинается с измерения характеристик скважины (этап 202). Затем оцениваются или вычисляются свойства формации и/или суспензии, которые нельзя непосредственно измерить (этап 204). Например, для вычисления температуры и давления формации и/или суспензии в скважине могут быть зарегистрированы измеримые температуры и давления суспензии или бурового раствора на входе и выходе из ствола скважины. Эти значения разностей давления и температуры могут быть использованы совместно с дополнительными известными или измеримыми величинами (например, глубиной скважины и температурой формации) для вычисления давления и температуры суспензии в формации в скважине.
Затем имитатор суспензии использует измеренные характеристики скважины в дополнение к оцененным и вычисленным свойствам скважины для определения свойств для оптимальной суспензии (этап 206). Затем измеряются текущие свойства суспензии (этап 208) с использованием измерительного устройства (например, устройства 10 и контура 15 потока). Если измеренные свойства суспензии находятся в пределах допустимых отклонений от оптимизированной суспензии, определенной посредством имитатора суспензии (этап 210), операция обратной закачки переходит к закачке суспензии (этап 220). Если измеренные свойства суспензии находятся за пределами допустимых отклонений от оптимизированной суспензии (этап 210), производятся коррекция (этап 212) и измерение (этап 208) суспензии и повторяются этапы 210 сравнения. После вхождения в пределы допустимых отклонений от оптимальной суспензии имитатор суспензии может непрерывно использоваться для контроля измеренных характеристик и свойств суспензии на поверхности, чтобы вносить корректировки для изменений либо свойств породы в скважине, либо состава суспензии на поверхности. В зависимости от сложности имитатора суспензии и/или пользовательского интерфейса имитатор суспензии может просто выдавать указание по принципу годен - не годен для измеренной суспензии или может выдавать сложное графическое представление, показывающее, где в пределах полосы допустимых отклонений находятся свойства суспензии.
Варианты осуществления, описанные посредством настоящего изобретения, успешно позволяют контролировать и оптимизировать операции обратной закачки бурового шлама для различных конфигураций и типов скважин обратной закачки. Используя варианты осуществления настоящего раскрытия, свойства суспензий из отходов и бурового шлама могут контролироваться, модифицироваться и оптимизироваться так, чтобы их обратная закачка в формацию могла производиться настолько эффективно и рентабельно, насколько это возможно. Дополнительное преимущество заключается в том, что один имитатор суспензии может допускать оптимизацию состава суспензии для нескольких местоположений обратной закачки. Один имитатор суспензии, соединенный с различными местами бурения через сеть связи, может конфигурировать и оптимизировать много скважин обратной закачки с минимальной потребностью человеческого присутствия в опасных зонах.
Хотя заявленный объект изобретения был описан относительно ограниченного количества вариантов осуществления, специалисты в области техники с помощью этого изобретения поймут, что могут быть разработаны другие варианты осуществления, которые не отступают от объема раскрытого здесь заявленного объекта изобретения. Например, контрольное устройство 10 может использоваться для контроля буровых растворов, приготовленных и используемых при операции бурения. В соответствии с этим объем заявленного объекта изобретения должен ограничиваться только приложенной формулой изобретения.
Claims (21)
1. Устройство для контроля свойств суспензии при обратной закачке отходов, содержащее контур потока, соединенный с резервуаром, содержащим суспензию, при этом контур потока содержит насос, вискозиметр и плотномер;
вискозиметр, выполненный с возможностью измерения вязкости суспензии и выдачи выходной информацию о вязкости;
плотномер, выполненный с возможностью измерения плотности суспензии и обеспечения выходной информации о плотности;
контроллер для приема выходной информации о вязкости и плотности и обеспечения терминала интерфейса оператора и системной диагностики;
терминал интерфейса оператора, соединенный с контроллером, причем терминал интерфейса оператора отображает выходную информацию о вязкости и плотности и системную диагностику;
имитатор суспензии, соединенный с контроллером, причем имитатор суспензии выполнен с возможностью прогнозирования рабочих характеристик закачиваемой суспензии в процессе обратной закачки отходов;
контроллер, выполненный с возможностью выполнения оперативной коррекции в смесительном резервуаре суспензии, подлежащей нагнетанию в формации, в ответ на спрогнозированные имитатором суспензии рабочие характеристики закачиваемой суспензии, причем рабочие характеристики закачиваемой суспензии основаны на условии, при котором твердые фазы не будут накапливаться в буровой скважине и не будут блокировать операцию обратной закачки.
2. Устройство по п.1, в котором суспензия из отходов для обратной закачки содержит буровой шлам.
3. Устройство по п.1, в котором суспензия содержит буровые растворы.
4. Устройство по п.1, дополнительно содержащее второй плотномер, расположенный в контуре потока, второй плотномер выполнен с возможностью измерения плотности суспензии и выдачи контроллеру второй выходной информацию о плотности.
5. Устройство по п.1, в котором насос, вискозиметр, плотномер и контроллер смонтированы на опорной раме.
6. Устройство по п.1, в котором плотномер включает в себя массовый расходомер.
7. Устройство по п.1, дополнительно содержащее программный модуль, выполненный с возможностью сравнивать выходную информацию о вязкости и плотности с базой данных, содержащей ретроспективные данные.
8. Устройство по п.1, дополнительно содержащее имитатор суспензии для определения, соответствует ли суспензия множеству оцененных характеристик суспензии в скважине.
9. Способ контроля свойств суспензии при обратной закачке отходов, содержащий этапы, на которых соединяют резервуар, содержащий суспензию, с контуром потока, причем контур потока содержит насос, вискозиметр и плотномер;
выкачивают суспензию из резервуара через контур потока;
измеряют вязкость суспензии и выдают показатель вязкости с помощью вискозиметра;
измеряют плотность суспензии и выдают показатель плотности с помощью плотномера; оценивают показатели вязкости и плотности для определения свойств суспензии;
измеряют характеристики скважины обратной закачки;
оценивают свойства суспензии в скважине для скважины обратной закачки с использованием измеренных характеристик;
задают модель суспензии из отходов для обратной закачки на основе оцененных свойств в скважине; осуществляют оперативную коррекцию в смесительном резервуаре суспензии из отходов для обратной закачки на основе заданной модели суспензии из отходов для обратной закачки, причем заданная модель суспензии из отходов для обратной закачки основана на условии, при котором твердые фазы не будут накапливаться в буровой скважине и не будут блокировать операцию обратной закачки.
10. Способ по п.9, в котором оцененные свойства суспензии в скважине включают в себя по меньшей мере один параметр из группы, состоящей из давления у забоя скважины и времени стабилизации суспензии.
11. Способ по п.9, в котором резервуар выбран из группы, состоящей из сборного резервуара для суспензии и смесительного резервуара для суспензии.
12. Способ закачки суспензии в подземную формацию, содержащий этапы, на которых измеряют характеристики скважины, связанной с подземной формацией;
оценивают свойства суспензии в скважине с использованием измеренных данных; измеряют свойства суспензии на поверхности с помощью измерительного устройства; задают свойства для суспензии на поверхности на основе оцененных свойств в скважине;
- 9 017330 сравнивают измеренные свойства на поверхности с заданными свойствами на поверхности; осуществляют оперативную модификацию суспензии в смесительном резервуаре до тех пор, пока измеренные свойства на поверхности не окажутся в пределах значений допустимого отклонения от заданных свойств на поверхности;
закачивают модифицированную суспензию в подземную формацию через скважину, причем заданные свойства для суспензии на поверхности основаны на условии, при котором твердые фазы не будут накапливаться в буровой скважине и не будут блокировать операцию обратной закачки.
13. Способ по п.12, в котором этапы оценки и определения выполняются посредством имитатора суспензии.
14. Способ по п.12, в котором измеренные свойства суспензии на поверхности содержат вязкость и плотность.
15. Способ по п.12, в котором оцененные свойства суспензии в скважине содержат давление у забоя скважины и время стабилизации суспензии.
16. Способ по п.12, в котором измерительное устройство содержит контур потока, соединенный с резервуаром, содержащим суспензию, контур потока содержит вискозиметр и плотномер;
контроллер для приема показателей вязкости и плотности от вискозиметра и плотномера.
17. Способ по п.16, в котором измерительное устройство дополнительно содержит терминал интерфейса оператора, соединенный с контроллером для отображения показателей вязкости, показателей плотности и данных системной диагностики.
18. Устройство для контроля свойств суспензии при обратной закачке отходов, содержащее контур потока, содержащий насос, вискозиметр и плотномер, причем контур потока соединен с резервуаром, содержащим суспензию, причем суспензия содержит буровой шлам и буровые растворы;
контроллер, выполненный с возможностью приема выходной информации о вязкости и плотности и обеспечения терминала интерфейса оператора и системной диагностики;
терминал интерфейса оператора, соединенный с контроллером, причем терминал интерфейса оператора отображает выходную информацию о вязкости и плотности и системную диагностику;
программный модуль, выполненный с возможностью сравнения выходной информации о вязкости и плотности с ретроспективными данными из центральной базы данных;
имитатор суспензии, соединенный с контроллером, причем имитатор суспензии выполнен с возможностью прогнозирования рабочих характеристик закачиваемой суспензии в процессе обратной закачки отходов;
контроллер, выполненный с возможностью выполнения оперативной коррекции в смесительном резервуаре суспензии, подлежащей нагнетанию в формации, в ответ на спрогнозированные имитатором суспензии рабочие характеристики закачиваемой суспензии, причем рабочие характеристики закачанной суспензии основаны на условии, при котором твердые фазы не будут накапливаться в буровой скважине и не будут блокировать операцию обратной закачки.
19. Устройство по п.18, дополнительно содержащее второй плотномер, расположенный в контуре потока, второй плотномер выполнен с возможностью измерения плотности суспензии и выдавать контроллеру вторую выходную информацию о плотности.
20. Способ контроля свойств суспензии при обратной закачке отходов, содержащий этапы, на которых хранят суспензию по меньшей мере в одном резервуаре, соединенном с контуром потока, причем контур потока содержит насос, вискозиметр и плотномер;
выкачивают суспензию по меньшей мере из одного резервуара через контур потока;
измеряют вязкость суспензии и выдают показатель вязкости с помощью вискозиметра;
измеряют плотность суспензии и выдают показатель плотности с помощью плотномера; задают уровень вязкости и уровень плотности для суспензии;
измеряют характеристики скважины обратной закачки;
оценивают свойства суспензии в скважине для скважины обратной закачки с использованием измеренных характеристик;
задают модель суспензии из отходов для обратной закачки из оцененных свойств пород в скважине; осуществляют оперативную коррекцию суспензии по меньшей мере в одном смесительном резервуаре до тех пор, пока измеренная вязкость и плотность суспензии, подлежащей нагнетанию в формации, будет находиться в пределах заданных уровней вязкости и плотности, причем заданная модель суспензии из отходов для обратной закачки основана на условии, при котором твердые фазы не будут накапливаться в буровой скважине и не будут блокировать операцию обратной закачки.
21. Способ по п.20, содержащий этап, на котором оценивают свойства суспензии в скважине с использованием по меньшей мере одного параметра из группы, состоящей из давления у забоя скважины и времени стабилизации суспензии.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US70367205P | 2005-07-29 | 2005-07-29 | |
| US11/409,831 US7721594B2 (en) | 2005-07-29 | 2006-04-24 | Apparatus and method to monitor slurries for waste re-injection |
| PCT/US2006/029516 WO2007016389A1 (en) | 2005-07-29 | 2006-07-28 | Apparatus and method to monitor slurries for waste re-injection |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA200800483A1 EA200800483A1 (ru) | 2008-06-30 |
| EA017330B1 true EA017330B1 (ru) | 2012-11-30 |
Family
ID=37398313
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA200800483A EA017330B1 (ru) | 2005-07-29 | 2006-07-28 | Устройство и способ контроля над суспензиями для обратной закачки отходов |
Country Status (11)
| Country | Link |
|---|---|
| US (3) | US7721594B2 (ru) |
| EP (2) | EP2292891A3 (ru) |
| AR (1) | AR056009A1 (ru) |
| AT (1) | ATE497570T1 (ru) |
| CA (1) | CA2616188C (ru) |
| DE (1) | DE602006019968D1 (ru) |
| DK (1) | DK1910642T3 (ru) |
| EA (1) | EA017330B1 (ru) |
| MX (1) | MX2008001139A (ru) |
| NO (1) | NO339350B1 (ru) |
| WO (1) | WO2007016389A1 (ru) |
Families Citing this family (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100175877A1 (en) * | 2006-01-24 | 2010-07-15 | Parris Michael D | Method of designing and executing a well treatment |
| RU2442111C2 (ru) | 2006-05-08 | 2012-02-10 | Инвенсис Системз, Инк. | Измерение характеристик однофазных и многофазных флюидов |
| US7730966B2 (en) * | 2007-01-31 | 2010-06-08 | M-I L.L.C. | High density slurry |
| CN101730867B (zh) * | 2007-06-27 | 2012-08-08 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 用于提供独立于设备的控制和修改的系统和方法 |
| US7581436B2 (en) * | 2008-01-25 | 2009-09-01 | Schlumberger Technology Corporation | Method for operating a couette device to create and study emulsions |
| CA2716018C (en) * | 2008-02-22 | 2016-12-06 | M-I L.L.C. | Method of estimating well disposal capacity |
| US8527205B2 (en) * | 2009-08-21 | 2013-09-03 | Schlumberger Technology Corporation | Gravity interpretation workflow in injection wells |
| WO2011025591A1 (en) * | 2009-08-31 | 2011-03-03 | Exxonmobil Upstream Research Company | Artificial lift modeling methods and systems |
| CA2821930C (en) * | 2010-12-17 | 2017-11-28 | Exxonmobil Upstream Research Company | Systems and methods for injecting a particulate mixture |
| US9222350B2 (en) | 2011-06-21 | 2015-12-29 | Diamond Innovations, Inc. | Cutter tool insert having sensing device |
| US9134291B2 (en) | 2012-01-26 | 2015-09-15 | Halliburton Energy Services, Inc. | Systems, methods and devices for analyzing drilling fluid |
| US9274038B2 (en) | 2012-02-23 | 2016-03-01 | Halliburton Energy Services, Inc. | Apparatus and method for constant shear rate and oscillatory rheology measurements |
| WO2014186554A1 (en) * | 2013-05-15 | 2014-11-20 | M-I L.L.C. | Interactive mud engineering simulation |
| US10578766B2 (en) | 2013-08-05 | 2020-03-03 | Advantek International Corp. | Quantifying a reservoir volume and pump pressure limit |
| WO2016004137A1 (en) | 2014-06-30 | 2016-01-07 | Advantek International Corporation | Slurrification and disposal of waste by pressure pumping into a subsurface formation |
| US10489523B2 (en) * | 2014-10-22 | 2019-11-26 | Board Of Supervisors Of Louisiana State University And Agricultural And Mechanical College | Apparatuses, systems and methods for performing remote real-time experiments |
| US20160313292A1 (en) * | 2015-04-24 | 2016-10-27 | Petroleum Analyzer Company, Lp | Method and apparatus for measuring characteristics of a heated fluid in a hostile environment |
| US10247182B2 (en) * | 2016-02-04 | 2019-04-02 | Caterpillar Inc. | Well stimulation pump control and method |
| US20180016875A1 (en) * | 2016-07-12 | 2018-01-18 | M.I. L.L.C. | Systems and methods for real-time controlling of cuttings reinjection operations |
| US11286760B2 (en) | 2016-09-07 | 2022-03-29 | Schlumberger Technology Corporation | Systems and methods for injecting fluids into high pressure injector line |
| US11136872B2 (en) | 2016-12-09 | 2021-10-05 | Cameron International Corporation | Apparatus and method of disbursing materials into a wellbore |
| CA3119177C (en) * | 2019-01-31 | 2023-06-27 | Halliburton Energy Services, Inc. | Optical fluidic methods for a rheometer |
| CN111240284B (zh) * | 2020-01-17 | 2023-03-10 | 陈欣 | 一种模拟生产过程中液体浆料产品产量的品质控制方法 |
| CN115059421B (zh) * | 2022-06-14 | 2023-06-16 | 中国海洋石油集团有限公司 | 一种自动配浆控制系统及其控制方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4557142A (en) * | 1983-10-13 | 1985-12-10 | Hutchinson-Hayes International, Inc. | Apparatus and method for real-time measurement of drilling fluid properties |
| US6045070A (en) * | 1997-02-19 | 2000-04-04 | Davenport; Ricky W. | Materials size reduction systems and process |
| US20020033278A1 (en) * | 1998-01-20 | 2002-03-21 | Jeffrey Reddoch | Cuttings injection system and method |
| GB2401944A (en) * | 2003-05-20 | 2004-11-24 | Ross Lamond Colquhoun | Continuous measurement of drilling fluid properties |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4526584A (en) * | 1982-05-05 | 1985-07-02 | Alfred University Research Foundation, Inc. | Process for pumping a carbonaceous slurry |
| GB2327442B (en) * | 1997-07-17 | 2000-12-13 | Jeffrey Reddoch | Cuttings injection system |
| WO2004036207A2 (en) * | 2002-10-18 | 2004-04-29 | Symyx Technologies, Inc. | Environmental control system fluid sensing system and method comprising a sesnsor with a mechanical resonator |
| JP2004207385A (ja) | 2002-12-24 | 2004-07-22 | Rohm Co Ltd | マスク、その製造方法およびこれを用いた半導体装置の製造方法 |
| WO2005103645A2 (en) * | 2004-04-21 | 2005-11-03 | Symyx Technologies, Inc. | Flexural resonator sensing device and method |
| US7494957B2 (en) * | 2005-01-24 | 2009-02-24 | Schlumberger Technology Corporation | Energized fluids and methods of use thereof |
| US7478020B2 (en) * | 2005-03-07 | 2009-01-13 | M-I Llc | Apparatus for slurry and operation design in cuttings re-injection |
| US7318013B2 (en) * | 2005-03-07 | 2008-01-08 | M-I, L.L.C. | Method for slurry and operation design in cuttings re-injection |
| US7325629B2 (en) * | 2005-09-08 | 2008-02-05 | Halliburton Energy Services, Inc. | Method and system for processing oil and gas well cuttings utilizing existing slurry processing equipment |
-
2006
- 2006-04-24 US US11/409,831 patent/US7721594B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2006-07-28 EA EA200800483A patent/EA017330B1/ru not_active IP Right Cessation
- 2006-07-28 EP EP10186843.8A patent/EP2292891A3/en not_active Withdrawn
- 2006-07-28 DE DE602006019968T patent/DE602006019968D1/de active Active
- 2006-07-28 DK DK06788847.9T patent/DK1910642T3/da active
- 2006-07-28 MX MX2008001139A patent/MX2008001139A/es active IP Right Grant
- 2006-07-28 WO PCT/US2006/029516 patent/WO2007016389A1/en active Application Filing
- 2006-07-28 CA CA2616188A patent/CA2616188C/en not_active Expired - Fee Related
- 2006-07-28 EP EP06788847A patent/EP1910642B1/en not_active Not-in-force
- 2006-07-28 AR ARP060103286A patent/AR056009A1/es not_active Application Discontinuation
- 2006-07-28 AT AT06788847T patent/ATE497570T1/de not_active IP Right Cessation
-
2007
- 2007-04-23 US US11/738,785 patent/US7721595B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2007-04-23 US US11/738,815 patent/US7721596B2/en not_active Expired - Fee Related
-
2008
- 2008-02-28 NO NO20081060A patent/NO339350B1/no not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4557142A (en) * | 1983-10-13 | 1985-12-10 | Hutchinson-Hayes International, Inc. | Apparatus and method for real-time measurement of drilling fluid properties |
| US6045070A (en) * | 1997-02-19 | 2000-04-04 | Davenport; Ricky W. | Materials size reduction systems and process |
| US20020033278A1 (en) * | 1998-01-20 | 2002-03-21 | Jeffrey Reddoch | Cuttings injection system and method |
| GB2401944A (en) * | 2003-05-20 | 2004-11-24 | Ross Lamond Colquhoun | Continuous measurement of drilling fluid properties |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Q. GUO, T. GEEHAN, A. OVALLE: "Increased assurance of drill cuttings re-injection - Challenges, recent advances and case studies". SOCIETY OF PETROLEUM ENGINEERS, vol. SPE, no. 87972, 13 September 2004 (2004-09-13), - 15 September 2004 (2004-09-15) pages 1-8, XP002408916, Kuala Lumpur, page 2; figure 2, page 5 * |
| Q. GUO, T. GEEHAN, M. PINCOCK: "Managing risks and uncertainties in drill cuttings re-injection in challenging environments-field experience from Sakhalin Island". SOCIETY OF PETROLEUM ENGINEERS, vol. SPE, no. 93781, 7 March 2005 (2005-03-07), - 9 March 2005 (2005-03-09) pages 1-8, XP002408915, Galveston * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DK1910642T3 (da) | 2011-05-23 |
| CA2616188C (en) | 2011-11-22 |
| US20070186625A1 (en) | 2007-08-16 |
| US20070022802A1 (en) | 2007-02-01 |
| EP1910642A1 (en) | 2008-04-16 |
| US7721595B2 (en) | 2010-05-25 |
| EA200800483A1 (ru) | 2008-06-30 |
| US20070197851A1 (en) | 2007-08-23 |
| EP2292891A2 (en) | 2011-03-09 |
| MX2008001139A (es) | 2008-03-13 |
| NO339350B1 (no) | 2016-12-05 |
| US7721594B2 (en) | 2010-05-25 |
| US7721596B2 (en) | 2010-05-25 |
| WO2007016389A1 (en) | 2007-02-08 |
| EP1910642B1 (en) | 2011-02-02 |
| ATE497570T1 (de) | 2011-02-15 |
| NO20081060L (no) | 2008-04-29 |
| CA2616188A1 (en) | 2007-02-08 |
| EP2292891A3 (en) | 2016-07-13 |
| DE602006019968D1 (de) | 2011-03-17 |
| AR056009A1 (es) | 2007-09-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EA017330B1 (ru) | Устройство и способ контроля над суспензиями для обратной закачки отходов | |
| RU2468191C2 (ru) | Система и способ контроля физического состояния эксплуатационного оборудования скважины и регулирования дебита скважины | |
| US20230220760A1 (en) | System and method for drilling mud analysis, logging and drilling control | |
| RU2484242C2 (ru) | Система и способ контроля и регулирования дебита скважин | |
| EP3201423B1 (en) | Integrated drilling control system and associated method | |
| CN112219009B (zh) | 用于选择井筒钻井流体堵漏材料的智能系统 | |
| US10493383B2 (en) | Optimized recycling of drilling fluids by coordinating operation of separation units | |
| US20180363414A1 (en) | System and method for performing a real-time integrated cementing operation | |
| EA028646B1 (ru) | Система, способ и устройство для анализа бурового раствора | |
| US20070289740A1 (en) | Apparatus and Method for Managing Supply of Additive at Wellsites | |
| CN104834248A (zh) | 用于井监视的多用途数据处理电路 | |
| CN104834263A (zh) | 用于本地化井分析和控制的系统与方法 | |
| US20070032994A1 (en) | System and method of flow assurance in a well | |
| US11162332B2 (en) | Optimizing fluid transfer design and execution during wellbore displacement operations | |
| Garcia et al. | A Preview of the Digital Component in the New Wireline Formation Testing Era | |
| US20160023175A1 (en) | System and Method for Analyzing Completion Fluids | |
| Eustes et al. | Onshore Drilling | |
| Koch | RHEOBOT–The Conceptual Design of an Autonomous Mud Testing Robot |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM BY KG MD TJ TM |
|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): KZ |
|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AZ RU |