用于钻井泥浆的多模态分析和处理的装置和方法_2

文档序号:9215804阅读:来源:国知局
热电偶;压 力传感器;压差传感器;盐度传感器;密度计;粒度分析仪;C0 2浓度分析仪;红外(IR)光 谱仪;原子吸收光谱仪;原子发射光谱仪;原子荧光光谱仪;阿尔法粒子X射线光谱仪;毛 细管电泳装置;色度计;计算机断层摄影装置;循环伏安法装置;差示扫描量热计;能谱仪; 场流分离装置;流动注射分析仪;气相色谱仪(GC);高性能液相色谱仪(HPLC);液相色谱 仪;质谱仪(MS) ;GC-MS ;GC-IR ;HPLC-IR ;LC-IR ;LC-MS ;离子微探针装置;感应耦合等离子 体装置;离子敏感电极;激光诱导击穿光谱仪;穆斯堡尔谱仪;中子活化分析仪;粒子诱发 X射线发射光谱仪;热裂解器(PY) ;PY-GC-MS ;拉曼光谱仪;用于确定折射率的装置;共振 增强多光子电离光谱仪;透射电子显微镜;热重分析仪;X射线衍射计;X射线荧光光谱仪; X射线显微镜;自动滴定仪;半自动滴定仪;(b)用于确定从由下述构成的组中选择的至少 一种化学或物理性质的值的装置:电稳定性;阳离子交换量;水基泥浆中的氯化物含量;水 基泥浆中的水硬度;水基泥浆的溶解度;水基泥浆的饱和度;游离水含量;油水比;碱度; 过量的石灰;泥浆滤液的酚酞碱度;泥浆滤液的甲基橙碱度的终点;氯化钙含量;油基泥浆 中的气体溶解度;气涌参数;地层气体的化学成分;当量循环密度;水相活性;流变参数; 所述钻井泥浆的盐度;含水率;和流动参数;(c)用于确定从由下述构成的组中选择的至少 一种流变参数的值的装置:径向速度分布;径向压力分布;径向剪切应力分布t(r);径向 剪切速率分布Y (r);密度;粘度;和屈服点;和,(d)多个分析模块,构造为从并行、串行和 "一个在另一个中"选出的构造。
[0020] 本发明的另一目的是公开一种如上述任一限定的分析系统,其中所述分析系统被 构造为是便携的。
[0021] 根据权利要求1的分析系统,下述中至少之一成立:(a)所述分析系统构造为是便 携的;(b)所述分析系统构造为能够在卡车中或在卡车上运输;(c)所述钻井泥浆回收装备 的至少一部分构造为符合NeSSI规范;(d)所述钻井泥浆回收装备的至少一部分构造为符 合ANSI/ISA SP76. 00. 2002微型化、模块化的机械标准规范;以及(e)所述钻井泥浆回收装 备包括NeSSI通信总线。
[0022] 本发明的另一目的是公开一种用于对流过钻井泥浆再循环系统的钻井泥浆进行 在线分析和控制的方法,其中,所述方法包括:(a)限定至少一个质量参数Q;(b)限定所述 质量参数的标准值;(c)限定关于所述质量参数的标准值的质量判据;(d)获得钻井泥浆再 循环系统和如上述任一限定的分析系统;(e)从所述分析装置执行的对所述钻井泥浆的至 少一种分析中获得所述至少一个质量参数的测量值;(f)将所述测量值与所述标准值进行 比较;以及,(g)如果所述测量值未满足所述质量判据,则:(i)经由所述数据通知所述再循 环控制系统,以起动所述处理单元来执行至少一个预定动作;和(ii)执行所述至少一个动 作,直到所述测量值满足所述质量判据。
[0023] 本发明的另一目的是公开这样一种方法,其中:(a)所述限定至少一个质量参数 的步骤包括限定所述质量参数
,其中k和n由关系式t(r) =k[y (r)]n确定, 其中t(r)为流过所述导管的所述钻井泥浆的径向剪切应力,Y (r)是流过所述导管的所 述钻井泥浆的径向剪切速率分布;并且(b)所述获得所述至少一个质量参数的测量值的步 骤包括:确定所述径向剪切应力分布t(r);确定所述径向剪切速率分布y (r);由关系式 t(r) =k[y(r)]n确定k和n ;和由关系式
确定Q。
[0024] 本发明的另一目的是公开一种如上述任一限定的方法,其中,所述获得所述至少 一个质量参数的测量值的步骤包括:确定从由Tl、T2、径向T1分布、径向T2分布和扩散常 数D构成的组中选择的至少一个参数的值。
[0025] 本发明的另一目的是公开一种如上述任一限定的方法,其中,所述执行所述至少 一个动作直到所述测量值满足所述质量判据的步骤包括:执行所述至少一个动作直到所述 测量值位于所述标准值的一个标准偏差之内。
[0026] 本发明的另一目的是公开一种如上述任一限定的方法,其中,所述限定至少一个 质量参数Q的步骤包括限定Q为从由下述构成的组中选择的至少一个参数:温度;压力;流 速;粘度;屈服点;流体液位;粒度分布;C0 2浓度;至少一个光谱特征的强度;至少一个色 谱峰的强度;至少一种成分的浓度;电稳定性;阳离子交换量;水基泥浆中的氯化物含量; 水基泥浆中的水硬度;水基泥浆的溶解度;水基泥浆的饱和度;游离水含量;油水比;碱度; 过量的石灰;泥浆滤液的酚酞碱度;泥浆滤液的甲基橙碱度的终点;氯化钙含量;油基泥浆 中的气体溶解度;气涌参数;地层气体的化学成分;当量循环密度;水相活性;流变参数; 盐度;和含水率。
[0027] 本发明的另一目的是公开一种如上述任一限定的方法,其中,所述获得所述至少 一个质量参数的测量值的步骤包括从由下述构成的组中选择的至少一个步骤:确定所述钻 井泥浆的温度;确定所述钻井泥浆的压力;确定所述钻井泥浆的密度;确定所述钻井泥浆 的粒度分布;确定所述钻井泥浆中的C0 2浓度;获得所述钻井泥浆的IR光谱;获得所述钻 井泥浆的原子吸收光谱;获得所述钻井泥浆的原子发射光谱;获得所述钻井泥浆的原子荧 光光谱;获得所述钻井泥浆的阿尔法粒子X射线光谱;对所述钻井泥浆的样品执行毛细管 电泳;对所述钻井泥浆的样品进行色度测量;获得所述钻井泥浆的计算机断层摄影图;获 得所述钻井泥浆的循环伏安图;获得所述钻井泥浆的差示扫描量热曲线;获得所述钻井泥 浆的能谱;对所述钻井泥浆的样品进行场流分离;执行所述钻井泥浆的流动注射分析;对 所述钻井泥浆的样品进行GC ;对所述钻井泥浆的样品进行HPLC ;对所述钻井泥浆的样品进 行液相色谱分析;获得所述钻井泥浆的样品的质谱;对所述钻井泥浆的样品进行GC-MS ;对 所述钻井泥浆的样品进行GC-IR ;对所述钻井泥浆的样品进行HPLC-IR ;对所述钻井泥浆的 样品进行LC-IR ;对所述钻井泥浆的样品进行LC-MS ;获得所述钻井泥浆的离子微探针曲 线;获得所述钻井泥浆的感应耦合等离子体光谱;使用离子敏感电极确定至少一种离子的 浓度;获得所述钻井泥浆的激光诱导击穿光谱;获得所述钻井泥浆的穆斯堡尔谱;获得所 述钻井泥浆的中子活化分析;获得所述钻井泥浆的粒子诱发X射线发射光谱;热解所述钻 井泥浆;对所述钻井泥浆的样品进行PY-GC-MS ;获得所述钻井泥浆的拉曼光谱;确定所述 钻井泥浆的折射率;获得所述钻井泥浆的样品的共振增强多光子电离光谱;获得所述钻井 泥浆的样品的透射电子显微照片;对所述钻井泥浆进行热重分析;获得所述钻井泥浆的样 品的X射线衍射图案;获得所述钻井泥浆的X射线荧光光谱;和获得所述钻井泥浆的X射线 显微照片。
[0028] 本发明的另一目的是公开一种如上述任一限定的方法,其中,所述执行所述至少 一个预定动作的步骤包括执行从由下述构成的组中选择的动作:起动所述振动筛;添加 水;添加至少一种成分;过滤所述钻井泥浆;以及调节从由下述构成的组中选择的至少参 数的值:流体液位、流速、压力、水浓度、至少一种成分的浓度、至少一种成分的添加比率、振 动速率、振动时间、振动速率的变化率、旋转速率、旋转时间、旋转速率的变化率、翻滚速率、 翻滚时间、翻滚速率的变化率、曝气率、曝气时间、曝气率的变化率、切割时间、切割速率、切 割速率的变化率、研磨时间、研磨速率、研磨速率的变化率、加热速率、加热时间、加热速率 的变化率、加热速率的变化率、冷却速率、冷却时间、冷却速率的变化率、保持在恒定温度的 时间、乳化率、脱乳化率、乳化时间、脱乳化时间、乳化率的变化率、捏合速率、捏合时间、捏 合速率的变化率、倾析时间、倾析速率、倾析速率的变化率。
[0029] 本发明的另一目的是公开一种如上述任一限定的方法,其中:(a)所述分析系统 包括第一分析装置和第二分析装置,所述第一分析装置设置在所述钻井装置的上游,所述 第二分析装置设置在所述钻井装置的下游且在所述处理单元的上游并位于所述第一分析 装置的下游一距离L处;(b)所述方法包括:确定通过所述导管的所述钻井泥浆的流速R f; 和将在所述第一分析装置与所述第二分析装置之间的经过时间Atf确定为Atf=L/R f; (c)所述获得所述至少一个质量参数的测量值的步骤包括:由所述第一分析装置在时间t 执行对所述钻井泥浆的至少一个分析,从而得到所述质量参数的在钻前的值;和由所述第 二分析装置在时间t+At f+S执行对所述钻井泥浆的至少一个分析,其中S可以小于零、 等于零或大于零,从而得到所述质量参数的在钻后的值;确定所述在钻前的值与所述在钻 后的值之间的差和/或相互关系;并且,(d)执行所述至少一个预定动作直到所述测量值位 于所述标准值的所述预定范围内的所述步骤包括执行所述预定动作,直到所述差和/或相 互关系位于预定限度内。
[0030] 本发明的另一目的是公开一种如上述任一限定的方法,其中(a)所述再循环系统 包括⑴构造成用于容纳用过的钻井液的储罐;(ii)耦接到所述储罐的出口的密度分离设 备,所述密度分离设备包括提供溢出流的溢流出口和提供含有比所述溢出流密度更大的材 料的下溢流的下溢出口;泵,构造成用于将用过的钻井液从所述储罐移到所述密度分离装 置;和(iii)流体液位控制系统,构造成用于将所述用过的钻井液在所述储罐中的液位调 节成防止空气引入所述泵的液位;(b)获得所述至少一个质量参数的测量值的所述步骤包 括确定所述用过的钻井液在所述储罐中的所述液位;以及(c)执行所述至少一个预定动作 的所述步骤包括:添加水以使所述用过的钻井液在所述储罐中的液位达到防止空气引入所 述泵中的液位。
【附图说明】
[0031] 本发明的优选实施例在下文中参照以下附图进行描述:
[0032] 图1示出根据本发明实施例的钻井泥浆回收线的系统;
[0033] 图2呈现根据本发明实施例的钻井泥浆回
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