NO20140633A1 - Blandefremgangsmåter og systemer for fluider - Google Patents

Abstract

Et system for blanding av fluider inkluderer minst to trykkbeholdere, en batchtrakt i fluidforbindelse med minst en av de minst to trykkbeholdeme, en blander i fluidforbindelse med batchtrakten, og en fluidlinje i fluidforbindelse med blanderen. En automatisert metode for blanding av fluider inkluderer å måle en egenskap ved et fluid i et riggfluidsystem, overføre innhold fra en rigglagringsbeholder til en batchtrakt, overføre innholdet fra batchtrakten til en blander, bestemme en mengde av innhold som skal settes til en strøm av fluidet i riggfluidsystemet, på bakgrunn av den målte egenskapen, og blande den bestemte mengde av innhold i blanderen med strømmen av fluid fra riggfluidsystemet.

Description

BLANDEMETODER OG SYSTEMER FOR FLUIDER

BAKGRUNN

[0001] Ved boring av brønner blir en borkrone brukt for å grave mange tusen fot ned i jordskorpen. På oljerigger benyttes vanligvis et boretårn som rager over brønn boreplattformen. Boretårnet støtter ledd etter ledd av borerør som blir koblet ende mot ende under boreoperasjonen. Nar borkronen blir skjøvet lenger inn i jorden, blir ytterligere rørledd tilføyd til den stadig forlengede "streng" eller "borestreng". Derfor omfatter borestrengen vanligvis flere rørledd.

[0002] Fluid "boreslam" blir pumpet fra brønnboreplattformen gjennom borestrengen og til en borkrone som er støttet ved den nedre eller distale ende av borestrengen. Boreslammet smører borkronen og fjerner borekaks som blir dannet av borkronen når den graver seg dypere. Borekakset føres i en returstrøm av boreslam gjennom brønnringrommet og tilbake til brønnboreplattformen ved jordens overflate. Når boreslammet når frem til plattformen, er det forurenset med små stykker av skifer og stein, som innen faget kalles brønnkaks eller borekaks. Når borekaks, boreslam og annet avfall når plattformen, blir det vanligvis benyttet en «vibrasjonssikt» ("shale-shaker") for å fjerne boreslammet fra borekaksen, slik at boreslammet kan brukes om igjen. Den gjenværende borekaksen, avfall og rester av boreslam blir deretter overført til en oppbevaringsbeholder for deponering. I enkelte situasjoner, for eksempel i forbindelse med bestemte typer boreslam, kan ikke boreslammet brukes om igjen, slik at det også må deponeres. Vanligvis blir ikke-resirkulert boreslam deponert adskilt fra borekaks og annet avfall, ved transport av boreslammet via en beholder til et deponeringssted.

[0003] Borefluid blir blandet på borestedet og kan inneholde forskjellige additiver. Additivene kan bli overført til borestedet i sekker, som blir åpnet, og deretter blir innholdet i posene satt til et basefluid, slik som vann, olje eller syntetiske basefluider.

SAMMENDRAG AV BESKRIVELSEN

[0004] I ett aspekt angår utførelsesformer som er beskrevet her, et system for blanding av fluider, hvor systemet omfatter minst to trykkbeholdere, en batchtrakt i fluidforbindelse med minst én av de minst to trykkbeholdeme, en blander i fluidforbindelse med batchtrakten, og en fluidlinje i fluidforbindelse med blanderen.

[0005] I et annet aspekt angår utførelsesformene som er beskrevet her, en metode for blanding av fluider, hvor metoden omfatter å tilveiebringe en strøm av innhold fra minst to trykkbeholdere til en batchtrakt, bestemmelse av en masse av innhold som er overført fra de minst to trykkbeholdeme til batchtrakten, måling av en egenskap ved et fluid som strømmer gjennom en fluidlinje, hvor fluidlinjen er i fluidforbindelse med batchtrakten, og overføring av et volum av innhold fra batchtrakten til en blander, hvor volumet som blir overført, er justert på bakgrunn av fluidets målte egenskap.

[0006] I et annet aspekt angår utførelsesformene som er beskrevet her, et system for blanding av fluider, hvor systemet omfatter en første trykkbeholder anbrakt på et første sted på et borested, en annen trykkbeholder anbrakt på et annet sted på borestedet, en batchtrakt i fluidforbindelse med minst én av første og andre trykkbeholder, en mateskrue anbrakt ved en distal ende av batchtrakten og i fluidforbindelse med batchtrakten, og en blander i fluidforbindelse med mateskruen.

[0007] I ytterligere et aspekt angår utførelsesformene som er beskrevet her, en automatisert metode for å blande fluider, hvor metoden omfatter måling av en egenskap ved et fluid i et riggfluidsystem, overføring av innhold fra en rigglagringsbeholder til en batchtrakt, overføring av innhold fra batchtrakten til en blander, bestemmelse av en mengde av innhold som skal settes til en strøm av fluidet i riggfluidsystemet, basert på den målte egenskapen, og blanding av den bestemte mengde av innholdet i blanderen med strømmen av fluid fra riggfluidsystemet.

[0008] Dette sammendraget er gitt for å introdusere et utvalg av begreper som er nærmere beskrevet nedenfor i den detaljerte beskrivelsen. Denne oppsummeringen er ikke ment å identifisere viktige eller vesentlige trekk ved foreliggende oppfinnelse, og den er heller ikke ment som et hjelpemiddel for å begrense omfanget av foreliggende oppfinnelse.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

[0009] Figur 1 er en skjematisk fremstilling av et blandesystem i henhold til utførelsesformer ifølge foreliggende beskrivelse.

[0010] Figur 2 er en skjematisk fremstilling av et blandesystem i henhold til utførelsesformer ifølge foreliggende beskrivelse.

[0011] Figur 3 er en skjematisk representasjon av et blandesystem i henhold til utførelsesformer ifølge foreliggende beskrivelse.

[0012] Figurene 4-6 er forskjellige riss av trykkbeholdere i henhold til utførelsesformer ifølge foreliggende søknad.

[0013] Figurene 7A, 7B og 8 er forskjellige riss av blandere i henhold til utførelsesformer ifølge foreliggende søknad.

[0014] Figurene 9 og 10 er flytskjema-fremstillinger av metoder for blanding av fluider i henhold til utførelsesformer ifølge foreliggende søknad.

[0015] Figur 11 er en skjematisk fremstilling av et datasystem i henhold til utførelsesformer ifølge foreliggende beskrivelse.

DETALJERT BESKRIVELSE

[0016] I ett aspekt angår utførelsesformer som er beskrevet her, generelt systemer og metoder for blanding av fluider. Mer spesifikt angår utførelsesformer som er beskrevet her, system og metoder for blanding av fluider på et borested. Enda mer spesifikt angår utførelsesformer som er beskrevet her, system og metoder for blanding av bore- og sementeringsfluider på et borested.

[0017] På et borested blir forskjellige fluider blandet, både under boring og under etterfølgende brønnboringsoperasjoner, slik som sementering, overhaling, reinjeksjon av borekaks, og lignende. Sammensetningen av fluidene kan variere, avhengig av type operasjon som utføres, og som sådan kan forskjellige fluidadditiver eller fluidinnhold settes til et basefluid før fluidet blir brukt. Eksempler på fluidadditiver kan omfatte for eksempel baritt, bentonitt, kalsiumkarbonat og andre additiver som kan bli anvendt for å justere én eller flere egenskaper ved fluidet. Eksempler på målte fluidegenskaper som kan justeres ved bruk av fluidadditiver, omfatter viskositet/reologi, pH, tetthet, gelstyrke, API-fluidtap og elektrisk stabilitet. Eksempler på basefluider omfatter vannbaserte fluider, oljebaserte fluider og syntetisk-baserte fluider.

[0018] Fluidadditiv-overføring til og på brønnstedet kan ofte resultere i overføring av flere tunge sekker med additiver, som has i en blander for å fremstille et bestemt fluid. Under slike operasjoner brukes ofte manuelle håndteringsmetoder som utgjør helse- og sikkerhetsspørsmål for operatørene. Alternativt kan mekaniske sekkekuttingsmaskiner benyttes for å sette fart på prosessen, men det medfører store kostnader og plassbehov.

[0019] Blandesvstemer

[0020] I Figur 1 er det vist en skjematisk fremstilling av et blandesystem 100 i henhold til utførelsesformer ifølge foreliggende beskrivelse. I denne utførelsesformen blir flere trykkbeholdere 110 anbrakt på et borested. Som illustrert blir trykkbeholdeme 110 anbrakt oppå hverandre; men i alternative utførelsesformer kan trykkbeholdeme 110 være anbrakt ved siden av hverandre, i en side-ved-side-konfigurasjon, eller kan være anbrakt på forskjellige steder på borestedet. Betjeningen av trykkbeholdeme 110 blir drøftet i detalj nedenfor. Vanligvis er trykkbeholdeme 110 beholdere som er konfigurert for å romme fluidadditiv-innholdet og fremme overføring av innholdet via pneumatisk overføring. Som sådan kan trykkbeholdeme 110 være fluidmessig koblet til én eller flere luftkompressorer (ikke vist). Ordinært fagkyndige vil forstå at i visse utførelsesformer kan trykkbeholdeme 110 være fluidmessig forbundet med luftkompressorer som er en del av rigg-infrastrukturen, mens i andre utførelsesformer kan flere luftkompressorer anvendes.

[0021] Når trykkbeholdeme 110 er fluidmessig koblet til en batchtrakt 120 via fluidledninger 130. Fluidledningene 130 kan omfatte ulike rør som kan la innholdet bli pneumatisk overført fra trykkbeholdeme 110 til batchtrakt 120. Batchtrakt 120 er en beholder som er konfigurert til å motta og romme en masse av innhold. Volumet til batchtrakten kan variere, avhengig av kravene til blandingsoperasjonen. I visse utførelsesformer kan for eksempel volumet av batchtrakten 120 være omtrent 4,0 m<3>, mens volumet i andre utførelsesformer kan være omtrent 1,5 m<3>eller 0,5 m<3>. Ordinært fagkyndige vil forstå at det spesifikke volum av batchtrakten 120 kan variere avhengig av volumet av borefluid som blir blandet, så vel som av volumet av fluidadditiv-innhold som settes til fluidet. Hvis små mengder fluid blir blandet eller relativt lite additiv blir satt til fluidet, kan batchtrakten 120 være relativt mindre.

[0022] Batchtrakten 120 er koblet til et massemåleapparat 140, som i denne utførelsesformen er flere veieceller. Veiecellene er konfigurert til å beregne en masse av innhold i batchtrakten 120 ved et hvilket som helst gitt tidsintervall. Ettersom innholdet blir overført fra trykkbeholdeme 110 til batchtrakt 120, kan altså massemåleapparatet 140 beregne massen av innholdet i batchtrakten i det vesentlige kontinuerlig. I andre utførelsesformer kan massemåleapparatet 140 bare benyttes for inkrementene massemålinger.

[0023] Blandesystem 100 omfatter videre en blander 150 som er anbrakt under batchtrakt 120. Blander 150 kan være en hvilken som helst type blander som er i stand til å blande et fast fluidadditiv med et fluid. I én utførelsesform kan blanderen 150 omfatte en skjærblander, statisk blander og/eller dynamisk blander. I visse utførelsesformer kan dynamiske høyskjær-blandere, for eksempel in-line-blanderen som er vist her, sørge for effektiv, luftfri, selvpumpende blanding for ytterligere å homogenisere dispersjonen av fluidadditiv i et basefluid.

[0024] Blander 150 mottaren strøm av basefluid fra en fluidlinje 160. Blanderen fører innholdet som er kommet fra batchtrakten 120, inn i strømmen av fluid som kommer fra fluidlinje 160, og det resulterende fluid går inn i det aktive fluidsystemet (ikke vist) på brønnstedet.

[0025] I noen utførelsesformer, slik som illustrert i figur 1, kan en mateskrue 170 være anbrakt mellom batchtrakten 120 og blanderen 150. Mateskrue 170 er anbrakt ved en distal, nedre ende av batchtrakten 120 og styrer hastigheten av overføring av innhold fra batchtrakten 120 til blanderen 150. Mateskrue 170 kan styres via en motor 175, som mottar styresignaler fra et menneske/maskin-grensesnitt («HMI») (ikke vist).

[0026] HMI kan, i tillegg til å være operativt forbundet med mateskrue 170, også være operativt forbundet med massemåleapparatet 140. HMI kan altså motta en oppdatert masse av innhold i batchtrakten 120 fra massemåleapparatet 140 og kan anvendes for å kontrollere hastigheten på mateskrue 170, for derved å styre hastigheten av overføring av innhold fra batchtrakten 120 og inn i blanderen 150.

[0027] I alternative utførelsesformer kan trykkbeholdeme 110 også ha massemåleapparat 115 som er anbrakt i operativ kontakt med dem. I en slik utførelsesform kan massen av innhold som er fjernet fra trykkbeholdeme 110, bestemmes og overføres til HMI. I en slik utførelsesform kan batchtrakten 120 også ha massemåleapparat 140, noe som muliggjør redundans i masseoverføringsbestemmelse. Ordinært fagkyndige vil forstå at i visse utførelsesformer kan massemålinger fra massemåleapparater 140 og 115 overføres til et sentralt kontrollsystem (ikke vist), uavhengig av om en HMI benyttes eller ikke.

[0028] I figur 2 er det vist en skjematisk fremstilling av et blandesystem 200 ifølge utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse. I denne utførelsesformen er blandesystemet 200 konfigurert for å motta en strøm av innhold fra en rigglagringsbeholder 210. Som illustrert er rigglagringsbeholderen 210 anbrakt over en batchtrakt 220, og derved kan innholdet i rigglagringsbeholderen 210 gravitasjonsmates inn i batchtrakten 220 ved for eksempel å åpne en ventil (ikke vist) som er anbrakt mellom disse.

[0029] Ett eller flere massemåleapparater 240 kan være anbrakt mellom rigglagringsbeholderen 210 og batchtrakten 220. Alternativt eller i tillegg til massemåleapparat 240, kan ett eller flere massemåleapparater 245 være anbrakt under batchtrakten 220. Massen av innhold som blir innført i batchtrakten 220 eller i en blander 250, kan derved bli beregnet.

[0030] I likhet med blandesystem 100 kan blandesystem 200 omfatte blander 250 i fluidforbindelse med batchtrakt 220. En mateskrue 220 er anbrakt mellom batchtrakt 220 og blander 250. Batchtrakt 270 omfatter en motor 275 som er konfigurert til å styre hastigheten til mateskrue 270. Mateskrue 270 kan være operativt forbundet med en HMI (ikke vist). HMI kan også være operativt forbundet med ett eller flere massemåleapparater 240 og 245. I likhet med blandesystem 100 kan altså HMI styre overføringen av innhold fra rigglagringsbeholder 210 og batchtrakt 220 til blander 250.

[0031] I figur 3 er det vist en skjematisk fremstilling av et blandesystem 300 ifølge utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse. I denne utførelsesformen er blandesystemet 300 konfigurert for å motta en strøm av innhold fra en rigglagringsbeholder 310. Som illustrert blir rigglagringsbeholderen 310 anbrakt over en blander 350, og derved kan innholdet i rigglagringsbeholderen 310 gravitasjonsmates inn i blanderen 350 ved for eksempel å åpne en ventil (ikke vist) som er anbrakt mellom disse. Ett eller flere massemåleapparater 340 kan være anbrakt mellom rigglagringsbeholderen 310 og blanderen 350. Massen av innhold som blir innført i en blander 350, kan derved beregnes.

[0032] I likhet med blandesystemene 100 og 200 kan blandesystem 300 omfatte blanderen 350 i fluidforbindelse med rigglagringsbeholderen 310. I denne utførelsesformen kan ventilen (ikke vist) mellom rigglagringsbeholderen 310 og blanderen 350 bli justert, dvs. åpen eller lukket, basert på en masse beregnet av massemåleapparat 340.

[0033] I henhold til figurene 1, 2 og 3 kan det i visse utførelsesformer bli lagret fluidadditiver på et borested eller brønnsted i store siloer, og det blir deretter pneumatisk overført til rigglagringsbeholdere 210 og 310. I slike utførelsesformer kan rigglagringsbeholderne 210 og 310 være trykkbeholdeme 110, som de som er beskrevet i forbindelse med blandesystemet 100. Rigglagringsbeholderne 210 og 310 kan også ha mindre volum for lagring enn trykkbeholdeme 110. Derved kan rigglagringsbeholderne 210 og 310 brukes til å oppbevare additiver som ikke brukes så ofte eller i så stort volum som additivene som er lagret i trykkbeholdeme 110. I en slik utførelsesform kan en rekke separate trykkbeholdere 110 og rigglagringsbeholdere 210 og 310 være sammenkoblet for å muliggjøre forskjellige blandinger av additiver som skal settes til et fluid. I slike utførelsesformer kan det anvendes et hvilket som helst antall batchtrakter 110 og 220 og blandere 150, 250 og 350. I visse utførelsesformer kan innholdet fra individuelle trykkbeholdere 110, 210 og 310 holdes adskilt før blanding. Blanderne 150, 250 og 350 kan altså være konfigurert til å motta en strøm av innhold fra en rekke beholdere 110, 210 og 310. Siden en rekke beholdere 110, 210 og 310 kan anvendes, kan beholderne 110, 210, og 310 være anbrakt på forskjellige steder rundt et brønnsted.

[0034] Nedenfor er det beskrevet ulike designalternativer for beholderne 110, 210, og 310. I tillegg er det beskrevet designalternativer for blandere. Ordinært fagkyndige vil forstå at de designalternativer som er beskrevet nedenfor, er eksempler på komponenter som kan benyttes i forbindelse med de utførelsesformer som er beskrevet nedenfor, og er ikke ment å begrense omfanget av beskrivelsen som er presentert tidligere.

[0035] Tr<y>kkbeholdere

[0036] I figurene 4A til 4C er det vist trykkbeholdere i henhold til utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse. Figur 4A er et toppriss av en trykkbeholder, mens figurene 4B og 4C er sideriss. Én type trykkbeholder som kan anvendes i henhold til aspekter som er beskrevet her, omfatter en ISO-PUMP™, som er kommersielt tilgjengelig fra MI LLC, Houston, Texas. I en slik utførelsesform kan en trykkbeholder 400 bli innelukket i en støttestruktur 401. Støttestruktur 401 kan romme trykkbeholder 400 for å beskytte og/eller tillate overføring av beholderen fra for eksempel et forsyningsskip til en produksjonsplattform. Vanligvis omfatter trykkbeholder 400 en beholder 402 som har en nedre skråstilt seksjon 403 for å lette strømmen av materiale mellom trykkbeholder 400 og annet prosesserings- og/eller overføringsutstyr (ikke vist). En nærmere beskrivelse av trykkbeholdeme 400 som kan anvendes i forbindelse med utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse, er omtalt i US-patent nr. 7.033.124, overdratt til søkeren ifølge foreliggende søknad, og er herved inntatt her som referanse. Ordinært fagkyndige vil forstå at alternative geometrier for trykkbeholdeme 400, inkludert de med lavere seksjoner som ikke er koniske, kan anvendes i visse utførelsesformer ifølge foreliggende beskrivelse.

[0037] Trykkbeholder 400 omfatter også et materialinnløp 404 for mottak av materiale, samt et luftinnløp og luftutløp 405 for å injisere luft inn i beholderen 402 og utslipp av luft til atmosfæren under overføring. Visse beholdere kan ha et sekundært luftinnløp 406, som muliggjør injeksjon av små støt av luft inn i beholderen 402 for å bryte fra hverandre tørre materialer der som kan bli komprimert på grunn av sedimentering. I tillegg til innløpene 404, 405 og 406, omfatter beholder 400 et utløp 407 hvorigjennom tørt materiale kan gå ut av beholderen 402. Utløpet 407 kan være koblet til en fleksibel slange, som gjør det mulig for trykkbeholder 400 å overføre materiale mellom trykkbeholdeme 400 eller til beholdere med atmosfærisk trykk.

[0038] I figurene 5A til 5D er det vist en trykkbeholder 500 i henhold til utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse. Figur 5 A og 5C viser toppriss av trykkbeholderen 500, mens figur 5B og 5D viser sideriss av trykkbeholderen 500.

[0039] Det vises nå spesielt til figur 5A, et skjematisk toppriss av en trykkbeholder 500

i henhold til et aspekt av foreliggende oppfinnelse. I denne utførelsesformen har trykkbeholderen 500 en sirkulær ytre geometri og flere utløp 501 for utslipp av materialet. I tillegg har trykkbeholder 500 flere indre ledeplater 502 for dirigering av en strøm til et bestemt utløp 501. Ettersom materialer for eksempel blir overført til trykkbeholder 500, kan materialet bli delt inn i flere ulike strømmer, slik at et bestemt volum av materiale blir tømt ut gjennom hvert av utløpene 501.

Trykkbeholder 500 som har flere dempeelementer 502, som hver korresponderer med ett av utløpene 501, kan altså øke effektiviteten av tømming av materiale fra trykkbeholderen 500.

[0040] Under drift kan materialer som blir overført til trykkbeholder 500, utvise plastiske egenskaper og begynne å koalesere. I tradisjonelle overføringsbeholdere som har ett utløp, kan de koaleserte materialer blokkere utløpet og derved hindre flyt av materialet gjennom utløpet. Foreliggende utførelsesform er imidlertid konstruert slik at selv om ett utløp 501 blir blokkert av koalesert materiale, vil materialstrømmen ut av trykkbeholderen 500 ikke være fullstendig hindret. Videre er dempeelementene 502 konfigurert slik at de bidrar til å hindre materialer i å koalesere. Ettersom materialet strømmer ned gjennom trykkbeholderen 500, vil materialet komme i kontakt med dempeelementene 502 og dele seg i adskilte strømmer. Dempeelementer som deler materialet opp i flere adskilte strømmer, kan altså ytterligere forhindre at materialet koaleserer og blokkerer ett eller flere av utløpene 501.

[0041] I figur 5B er det vist et tverrsnitt av trykkbeholderen 500 fra figur 5A i henhold til ett aspekt av foreliggende oppfinnelse. I dette aspektet er det illustrert en trykkbeholder 500 som har flere utløp 501 og flere innvendige dempeelementer 502 for dirigering av en strøm av materiale gjennom trykkbeholderen 500. I dette aspektet er hvert av utløpene 501 konfigurert til å strømme inn i en utløpslinje 503. Ettersom materiale strømmer gjennom trykkbeholderen 500, kan de komme i kontakt med ett eller flere dempeelementer 502, deles i adskilte strømmer og deretter gå ut gjennom et utløp 501 som korresponderer med ett eller flere dempeelementer 502. En slik utførelsesform kan muliggjøre en mer effektiv overføring av materialet gjennom trykkbeholderen 500.

[0042] Det vises nå til figur 5C som er et skjematisk toppriss av en trykkbeholder 500 i henhold til en utførelsesform av foreliggende oppfinnelse. I denne utførelsesformen har trykkbeholderen 500 en sirkulær ytre geometri og flere utløp 501 for utslipp av materialet. I tillegg har trykkbeholder 500 flere indre dempeelementer 522 for dirigering av en strøm av materiale til ett bestemt av utløpene 501. Eksempelvis kan materiale, ettersom det blir overført til trykkbeholderen 500, bli delt inn i flere ulike strømmer, slik at et bestemt volum av materiale blir tømt ut gjennom hvert av utløpene 501. Trykkbeholder 500 som har flere dempeelementer 502, som hver korresponderer med ett av utløpene 501, kan være nyttig for tømming av materiale fra trykkbeholderen 500.

[0043] I figur 5D er det vist et tverrsnitt av trykkbeholderen 500 fra figur 5C i henhold til ett aspekt av foreliggende oppfinnelse. I dette aspektet er trykkbeholder 500 illustrert med flere utløp 501 og flere innvendige dempeelementer 502 for dirigering av en strøm av materiale gjennom trykkbeholderen 500. I denne utførelsesformen er hvert av utløpene 501 konfigurert til å strømme adskilt i en utløpslinje 503. Ettersom materiale strømmer gjennom trykkbeholderen 500, kan det altså komme i kontakt med ett eller flere av dempeelementene 502, deles i adskilte strømmer og deretter gå ut gjennom et utløp 501 som korresponderer med ett eller flere av dempeelementene 502. En slik utførelsesform kan muliggjøre en mer effektiv overføring av materialer gjennom trykkbeholderen 500.

[0044] Siden utløpene 501 ikke kombineres førde forenes med utløpslinje 503, kan blokkering av ett eller flere av utløpene 501 på grunn av koalesert materiale, bli ytterligere redusert. Ordinært fagkyndige vil forstå at den spesielle konfigurasjon av dempeelementene 502 og utløpene 501 kan variere uten at det avviker fra omfanget av foreliggende beskrivelse. I én utførelsesform kan det anvendes for eksempel en trykkbeholder 500 som har to utløp 501 og ett dempeelement 502, mens det i andre utførelsesformer kan anvendes en trykkbeholder 500 som har tre eller flere utløp 501 og dempeelementer 502. Dessuten kan antall dempeelementer 502 og/eller adskilte strømmer som blir skapt inne i trykkbeholderen 500, være forskjellig fra antall utløp 501. I ett aspekt kan trykkbeholder 500 omfatte for eksempel tre dempeelementer 502 som korresponderer med to utløp 501. I andre utførelsesformer kan antall utløp 501 være høyere enn antall dempeelementer 502.

[0045] Ordinært fagkyndige vil dessuten forstå at geometrien til dempeelementene 502 kan variere i henhold til konstruksjonskrav for en gitt trykkbeholder 500. I ett aspekt kan dempeelementene 502 kan være konfigurert i en triangulær geometri, mens i andre utførelsesformer kan dempeelementene 502 ha hovedsakelig sylindrisk, konisk, frustokonisk, pyramideformet, polygonal eller irregulær geometri. Videre kan også arrangementet av dempeelementene 502 i trykkbeholderen 500 variere. For eksempel kan dempeelementene 502 være anbrakt konsentrisk rundt midtpunktet av trykkbeholderen 500, eller kan være vilkårlig anbrakt inne i trykkbeholder 500. I enkelte utførelsesformer kan videre bruken av dempeelementer 502 være i et bikake-arrangement, for ytterligere å forbedre strømmen av materialer gjennom disse.

[0046] Ordinært fagkyndige vil forstå at den nøyaktige konfigurasjon av dempeelementene 502 i trykkbeholder 500 kan variere avhengig av kravene til en overføringsoperasjon. Siden geometrien til dempeelementene 502 kan variere, kan geometrien til utløp 501 som korresponderer med dempeelementene 502, også variere. For eksempel, som illustrert i figurene 5A-5D, har utløpene 501 en generelt konisk geometri. I andre utførelsesformer kan utløpene 501 ha frustokonisk, polygonal, sylindrisk eller annen geometri som gjør at utløpene 501 korresponderer med en strøm av materiale i trykkbeholder 502.

[0047] I figurene 6A til 6B er det vist alternative trykkbeholdere i henhold til aspekter ved foreliggende oppfinnelse. Nærmere bestemt viser figur 6A et sideriss av en trykkbeholder, mens figur 6B viser et enderiss av en trykkbeholder.

[0048] I dette aspektet omfatter trykkbeholder 600 en beholder 601 som er anbrakt inne i en støttestruktur 602. Beholderen 601 omfatter flere koniske seksjoner 603, som ender i en flat topp 604, og danner derved flere utløpstrakt-deler 605. Trykkbeholder 600 omfatter også et luftinnløp 606 som er konfigurert til å motta en strøm av luft, og materialinnløp 607 som er konfigurert til å motta en strøm av materialer. Under overføring av materialer til og/eller fra trykkbeholderen 600, blir luft injisert i luftinnløpet 606 og passerer gjennom et filtreringselement 608. Filtreringselementet 608 gjør det mulig å rense luft og derved fjerne støvpartikler og urenheter fra luftstrømmen før den kommer i kontakt med materialet inne i beholderen 601. En ventil 609 på toppen 604 kan deretter bli åpnet, og muliggjør derved en strøm av materiale fra beholderen 601 og gjennom utløp 610. Eksempler på horisontalt anbrakte trykkbeholdere 600 er beskrevet i detalj i US-patentsøknad nr. 2007/0187432 til Brian Snowdon, og er herved inntatt som referanse.

[0049] Blander

[0050] I noen utførelsesformer kan en blander omfatte en høyhastighets, dynamisk eduktortrakt med hurtig induksjon, som HIRIDE Hopper som er kommersielt tilgjengelig fra MI Swaco, LLC, i Houston, Texas. Det henvises til figurene 7A, 7B og 8, hvor det er vist henholdsvis perspektiv-, side- og enderiss av en slik blander 700 ifølge utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse. Blander 700 omfatter et bord 710 og en dynamisk eduktor 720. Ordinært fagkyndige vil forstå at i visse utførelsesformer krever ikke blanderen 700 bruk av bordet 710. Ettersom additiver strømmer fra bordet 710 og inn i eduktor 720, kommer additivene inn i en ledning som har en dråpedyse med minimumstrykk. Strømmen går ut på nedstrømssiden av dysen i høy hastighet og skaper derved en sone med relativt lavt trykk, som suger additivene inn i et hulrom på nedstrømssiden av dysen. Additivet blir deretter trukket gjennom åpningen av en diffusor, der diffusoren fremmer turbulens og blanding av additivene med fluider. I visse utførelsesformer kan ytterligere fluider eller additiver settes til additivene gjennom injeksjonsportene 730 på eduktor 720.

[0051] Etter at additivene har kommet ut fra en første del av diffusoren, blir additivene trukket inn i en annen del av diffusoren, som igjen endrer hastigheten av strømmen og skaper ytterligere turbulens og resirkuleringssoner. Strømmen går deretter inn i en annen innsnevring i diffusoren og ledes ut gjennom en ledning, som også endrer hastigheten av strømmen og skaper ytterligere turbulens og resirkulering. Ettersom strømmen av additiver og fluid kommer ut av eduktor 720, blir alle materialer blandet og effektivt inkorporert i blandingen. På grunn av utformingen av eduktor 720, tilveiebringer blanderen 700 en skjærkilde som kan gi en skjærhastighet på omtrent 6000 resiproke sekunder ved en strømningshastighet på ca. 800 gallon pr minutt (gpm). Utformingen av blanderen 107 tilveiebringer også et vakuum som trekker additivene inn i eduktor 720 og fremmer blanding av additivene og fluider ettersom de strømmer ut av blander 700.

[0052] Metoder for blanding av fluider

[0053] I figur 9 er det vist et flytskjema av en metode for blanding av fluider i henhold til utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse. Ved blanding av fluider på et borested blir i begynnelsen innholdet overført 900 fra en lagringsbeholder som er anbrakt på et overføringsfartøy, til en rigglagringsbeholder. Lagringsbeholderen og/eller rigglagringsbeholderen kan være en hvilken som helst type beholder som er omtalt ovenfor, inkludert trykkbeholdere. Overføringsfartøy viser generelt til en hvilken som helst type fartøy som kan brukes til transport av bulkmateriale til et brønnsted. For en landbasert rigg kan overføringsfartøyet omfatte en lastebil eller et tog, mens for en offshore-rigg kan overføringsfartøyet omfatte et forsyningsskip. Når innholdet er i rigglagringsbeholderen, kan det forbli der i en tidsperiode før bruk.

[0054] Etter at innholdet, inkludert fluidadditiver, er overført 900 fra lagringsbeholderen til en rigglagringsbeholder, blir innholdet overført 910 fra riggoppbevaringsbeholderen til en batchtrakt. Som forklart ovenfor, kan overføring 910 av innholdet fra rigglagringsbeholdere til batchtrakter skje ved pneumatisk overføring. I et slikt system kan riggoppbevaringsbeholderne være trykksatte ved hjelp av en luftkompressor, for positivt å flytte innholdet i rigglagringsbeholderen. Innholdet kan strømme fra rigglagringsbeholderen til batchtrakten.

[0055] Etter at innholdet har blitt overført 910 fra rigglagringsbeholderne til batchtrakten, blir innholdet overført 920 fra batchtrakten til en blander. Avhengig av type batchtrakt og blander som benyttes, kan innholdet først strømme fra batchtrakten og inn i en mateskrue. Mateskruen kan da føre innholdet fra mateskruen inn i blanderen i en kontrollert hastighet.

[0056] Etter at innholdet er overført til blanderen 920, blir innholdet blandet 930 med en strøm av fluid fra et riggfluidsystem. For å produsere et blandet fluid som har ønskede egenskaper, kan egenskapene til fluidet måles før det kommer inn i blanderen. For eksempel kan fluidegenskaper måles i det aktive fluidsystemet, i en reservoarsjakt eller in-line, ved bruk av en in-line strømningsmåler. Basert på de bestemte fluidegenskapene, kan overføringshastigheten for innholdet fra batchtrakten og inn i blanderen reguleres.

[0057] I visse utførelsesformer kan en masse av innhold i rigglagringsbeholderen måles før overføring 910 av innholdet fra rigglagringsbeholderen til batchtrakten. I en slik utførelsesform blir luftstrøm-hastigheten for det bestemte faste innholdet bestemt slik at volumet av fast stoff som blir overført fra rigglagringsbeholderen til batchtrakten, kan beregnes. På bakgrunn av luftstrøm-hastigheten for det bestemte faste innhold, kan man beregne volumet av innholdet som blir overført i et bestemt tidsintervall. Hastigheten på mateskruen kan da justeres slik at det riktige volum av innhold settes til et basisfluid ved hjelp av blanderen.

[0058] I noen utførelsesformer kan massemåleapparater kobles til batchtrakten for å bestemme en mengde av innhold i batchtrakten. Massen kan overføres til en HMI og brukes for å kontrollere hastigheten på mateskruen, og derved volumet av fast innhold som blir overført til blanderen. I utførelsesformer hvor HMI mottar masseoppdateringer fra massemåleapparater, kan en automatisk kontroll-loop brukes til å automatisk kontrollere overføringen av bestemte typer fast innhold til blanderen. Siden HMI mottar oppdaterte data om massen av fast innhold i batchtrakten, og kan motta data som omfatter fluidegenskaper, kan foreksempel HMI automatisk justere hastigheten på mateskruen for å produsere et bestemt fluid.

[0059] I figur 10 er det vist et flytskjema av en metode for blanding av fluider i henhold til utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse. I denne utførelsesformen blir en strøm av innhold tilveiebrakt 1000 fra minst to trykkbeholdere til en batchtrakt. Etter at strømmen av innhold er overført 1000, blir en masse av det overførte innholdet bestemt 1010. Massen kan bestemmes 1010 ved bruk av en HMI som mottar massedata fra massemåleapparater på enten trykkbeholdeme eller batchtrakten.

[0060] En egenskap ved et fluid som strømmer gjennom en fluidlinje, blir også målt 1020 og overført til en HMI. Egenskapen ved fluidet kan måles ved bruk av en in-line sensor eller ved bruk av sensorer i det aktive boresystemet. Med fluidegenskap-data og data som er mottatt fra massemåleapparatet, kan deretter HMI sammenligne data mot en ønsket fluidegenskap for å bestemme fortsettelsen. Etter at HMI har bestemt fortsettelsen, blir et volum av innhold fra batchtrakten overført 930 til blanderen på bakgrunn av den målte egenskapen ved fluidet.

[0061] En operatør kan for eksempel plotte i HMI ønskede fluidparametre for fluidet som strømmer gjennom fluidlinjen. Med en sensor kan deretter HMI sammenligne den målte egenskapen ved fluidet som strømmer gjennom fluidlinjen, med den tilsvarende ønskede fluidparameter som er plottet inn av operatøren, og bestemme forskjellen mellom de to. Dersom HMI viser at det er en forskjell mellom den målte egenskapen og den ønskede egenskapen, kan HMI deretter sende et styresignal til trykkbeholdeme for å føre en utvalgt mengde (dvs. masse eller volum) av materialet fra trykkbeholdeme til en blander og inn i strømningslinjen, på bakgrunn av den fastslåtte forskjellen og de data som er mottatt fra massemåleapparatet. Systemet og metoden som er beskrevet her, tilveiebringer altså en sikker og effektiv metode for automatisk dosering av et fluid i en strømningslinje for å opprettholde ønskede fluidegenskaper til fluidet som strømmer gjennom strømningslinjen. Et slikt automatisert system og metode gjør det mulig å overvåke og justere et fluid uten behov for manuell håndtering og lasting av sekker med materialer.

[0062] Ordinært fagkyndige vil forstå at HMI også kan foreta andre bestemmelser basert på de data som er tilveiebrakt. I én utførelsesform kan data fra massemåleapparatet tilveiebringes til HMI. På bakgrunn av dataene kan HMI avgjøre om det er tilstrekkelig innhold i batchtrakten til at blandeoperasjonen kan fortsette. Dersom det ikke er tilstrekkelig innhold i batchtrakten, kan HMI sende et styresignal til trykkbeholdeme om å sende ytterligere innhold til batchtraktene. HMI kan også motta data fra trykkbeholdeme som indikerer massen av innhold i trykkbeholdeme, slik at HMI kan bestemme hvor lenge en blandeoperasjon kan foregå uten å gå tom for innhold. I ytterligere utførelsesformer kan HMI være koblet til et riggstyringssystem. Slik kan HMI tilveiebringe data om lager av innhold og status for blandeoperasjonen.

[0063] Utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse kan implementeres på praktisk talt en hvilken som helst type datamaskin, uansett hvilken plattform som brukes. Nærmere bestemt kan en HMI ha et datamaskin-implementert grensesnitt. Som vist i figur 11, omfatter for eksempel et datamaskinsystem 1200 én eller flere prosessorer 1202, tilhørende minne 1204 (f.eks. RAM (random access memory), cache-minne, flash-minne osv.), en lagringsenhet 1206 (for eksempel en harddisk, en optisk stasjon, for eksempel CD-stasjon (compact disk) eller DVD-stasjon (digital video disk), en flash-minnepinne osv.), og en rekke andre elementer og funksjoner som er typiske for dagens datamaskiner (ikke vist). Datamaskinen 1200 kan også omfatte inndata-utstyr, som et tastatur 1208, en mus 1210 eller en mikrofon (ikke vist).

[0064] Videre kan datamaskinen 1200 omfatte utdata-utstyr, for eksempel en monitor 1212 (f.eks. en LCD-skjerm (liquid crystal display), en plasma-skjerm eller CRT-skjerm (katodestrålerør). Datasystemet 1200 kan kobles til et nettverk 1214 (foreksempel et lokalt nettverk (LAN), et regionnett (WAN) som internett, eller andre lignende type nettverk) via et nettverksgrensesnitt (ikke vist). Fagkyndige vet at det finnes mange forskjellige typer datamaskin-systemer og at det nevnte inndata- og utdata-utstyr kan ha andre former. Generelt kan man si at datamaskinsystemet 1200 i det minste omfatter den minimale prosessering, inndata og/eller utdata som er nødvendig for praktisering av oppfinnelsen.

[0065] Videre kan fagkyndige forstå at ett eller flere elementer av det ovennevnte datamaskinsystemet 1200 kan være plassert på et fjerntliggende sted og koblet til de andre elementene over et nettverk. Videre kan utførelsesformer av oppfinnelsen være implementert på et distribuert system som har flere noder, hvor hver del av oppfinnelsen (f.eks. dataregister, signaturgenerator, signaturanalysator osv.) kan være plassert på en annen node innenfor det distribuerte system. I én utførelsesform av oppfinnelsen svarer noden til et datasystem. Alternativt kan noden svare til en prosessor med tilhørende fysisk minne. Noden kan alternativt svare til en prosessor med delt minne og/eller ressurser. Videre kan programvareinstruksjoner for utførelse av utførelsesformer av oppfinnelsen være lagret på et datamaskinlesbart medium som en CD, en diskett, et bånd, en fil eller en hvilken som helst annen datamaskinlesbar lagringsenhet.

[0066] Det er fordelaktig at utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse kan tilveiebringe mer effektive og sikrere metoder og systemer for blanding av fluider. Mer spesifikt kan utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse tilveiebringe mer effektive og sikrere metoder og systemer for blanding av borefluid ved borebrønnsteder. Mer spesifikt kan systemene og metodene som er beskrevet her, tilveiebringe et automatisert fluidstyringssystem, for eksempel et slamstyringssystem, som sørger for automatisk dosering av et fluid i en strømningslinje for å opprettholde ønskede fluidegenskaper ved fluidet som strømmer gjennom strømningslinjen.

[0067] Selv om bare noen få eksempler på utførelsesformer er beskrevet i detalj ovenfor, vil fagkyndige lett forstå at mange modifikasjoner av de eksemplifiserte utførelsesformer er mulig, uten å avvike fra omfanget av foreliggende beskrivelse i vesentlig grad. Følgelig er alle slike modifikasjoner ment å være innenfor omfanget av denne beskrivelsen, som definert i de følgende krav. I kravene er middel-pluss-funksjon klausuler ment å dekke de strukturer som er beskrevet her, slik de utøver den angitte funksjon, og ikke bare strukturelle ekvivalenter, men også ekvivalente strukturer. Selv om en spiker og en skrue ikke kan være strukturelle ekvivalenter siden en spiker anvender en sylindrisk overflate til å feste tredeler sammen, mens en skrue anvender en spiralformet overflate i miljøet der tredeler skal festes, kan likevel en spiker og en skrue være ekvivalente strukturer. Det er søkerens uttalte hensikt å ikke påberope seg 35 U.S.C $ 112, avsnitt 6, for noen begrensninger av noen av de foreliggende krav, bortsett fra der hvor kravet uttrykkelig bruker ordene "midler for" sammen med en tilhørende funksjon.

Claims (20)

1. System for blanding av fluider, idet systemet omfatter: minst to trykkbeholdere; en batchtrakt i fluidforbindelse med minst én av de minst to trykkbeholdeme; en blander i fluidforbindelse med batchtrakten; og en fluidlinje i fluidforbindelse med blanderen.

2. System ifølge krav 1, som videre omfatter minst én annen batchtrakt, hvor batchtrakten er i fluidforbindelse med én av de minst to trykkbeholdeme, og hvor den andre batchtrakten er i fluidforbindelse med en annen av de minst to trykkbeholdeme.

3. System ifølge hvilke som helst av de foregående krav, hvor batchtrakten omfatter en mateskrue som er anbrakt ved en distal ende av batchtrakten.

4. System ifølge hvilke som helst av de foregående krav, hvor batchtrakten er operativt koblet til et massemåleapparat.

5. System ifølge krav 4, hvor massemåleapparatet er konfigurert til å beregne en masse av innhold i batchtrakten.

6. System ifølge krav 4 eller 5, hvor massemåleapparatet er operativt koblet til et menneske/maskin-grensesnitt.

7. System ifølge krav 6, hvor en strøm av innhold fra batchtrakten styres av menneske/maskin-grensesnittet.

8. Metode for blanding av fluider, idet metoden omfatter å: tilveiebringe en strøm av innhold fra minst to trykkbeholdere til en batchtrakt; bestemme en masse av innhold som er overført fra de minst to trykkbeholdeme, til batchtrakten; måle en egenskap ved et fluid som strømmer gjennom en fluidlinje, hvor fluidlinjen er i fluidforbindelse med batchtrakten; og overføre et volum av innhold fra batchtrakten til en blander, hvor volumet som blir overført, blir justert på bakgrunn av den målte egenskapen ved fluidet.

9. Metode ifølge krav 8, som videre omfatter å bestemme en luftstrømningshastighet for innholdet.

10. Metode ifølge krav 8 eller 9, hvor overføringen blir styrt ved å justere hastigheten til en mateskrue som er anbrakt mellom batchtrakten og blanderen.

11. Metode ifølge hvilke som helst av kravene 8-10, hvor tilveiebringelsen videre omfatter å tilveiebringe minst to innhold fra de minst to trykkbeholdeme til batchtrakten, hvor de minst to innholdene blir ført til batchtrakten etter hverandre eller samtidig.

12. System for blanding av fluider, idet systemet omfatter: en første trykkbeholder som er anbrakt på et første sted på et borested; en andre trykkbeholder som er anbrakt på et annet sted på borestedet; en batchtrakt i fluidforbindelse med minst én av første og andre trykkbeholder; en mateskrue som er anbrakt ved en distal ende av batchtrakten og som er i fluidforbindelse med batchtrakten; og en blander i fluidforbindelse med mateskruen.

13. System ifølge krav 12, som videre omfatter en annen batchtrakt, hvor batchtrakten er i fluidforbindelse med den første trykkbeholderen og den andre batchtrakten er i fluidforbindelse med den andre trykkbeholderen.

14. System ifølge krav 12 eller 13, som videre omfatter minst én luftkompressor i fluidforbindelse med minst én av første og andre trykkbeholder.

15. Automatisert metode for blanding av fluider, idet metoden omfatter å: måle en egenskap ved et fluid i et riggfluidsystem; overføre innhold fra en rigglagringsbeholder til en batchtrakt; overføre innholdet fra batchtrakten til en blander; bestemme en mengde av innhold som skal settes til en strøm av fluidet i riggfluidsystemet, på bakgrunn av den målte egenskapen; og blande den bestemte mengde av innhold i blanderen med strømmen av fluid fra riggfluidsystemet.

16. Metode ifølge krav 15, hvor rigglagringsbeholderen omfatter en trykkbeholder.

17. Metode ifølge krav 15 eller 16, som videre omfatter å sammenligne en ønsket fluidegenskap med den målte egenskapen ved fluidet i riggfluidsystemet.

18. Metode ifølge ett av kravene 15-17, som videre omfatter å automatisk justere en overføringshastighet for innholdet fra batchtrakten til blanderen, på bakgrunn av den bestemte mengde av innhold som skal tilsettes.

19. Metode ifølge hvilket som helst av kravene 15-18, som videre omfatter å: måle en masse av innhold i rigglagringsbeholderen; og automatisk justere en overføringshastighet for innholdet fra minst én av rigglagringsbeholderne og batchtrakten, på bakgrunn av den målte mengden av innhold i rigglagringsbeholderen og den bestemte mengde av innhold som skal tilsettes.

20. Metode ifølge hvilket som helst av kravene 15-19, som videre omfatter å overføre innhold fra en lagringsbeholder som er anbrakt på et transportfartøy, til rigglagringsbeholderen.