MÉTODO Y APARATO PARA MONITOREAR SUSPENSIONES PARA RE-INYECCION DE DESPERDICIO CAMPO DE INVENCIÓN Cuando se perfora en formaciones terrestres se producen varios materiales de desperdicio en los que se incluyen cortes de perforación (esto es, piezas de una formación desalojadas por la acción de cortes de los dientes sobre un trepano de perforación) . Frecuentemente, en circunstancias en donde los recursos de almacenamiento de superficie y desecho están limitados, estos productos de desperdicio pueden ser reinyectados a la formación por medio de una operación de re-inyección de cortes (CRI). En tanto que el término "re-inyección de cortes" es usado para describir la operación, se debe comprender por aquellos de habilidad ordinaria en el arte que el término es usado genéricamente para describir cualquier proceso en donde el desperdicio de perforación en los que se incluyen, pero no limitados a, cortes de perforación, arenas producidas, agua, incrustación y otros productos secundarios son reintroducidos a la formación utilizando métodos y aparatos descritos en la presente. Comúnmente, una operación de CRI involucra la recolección y transportación de cortes desde el equipo de control de sólidos sobre una plataforma a una unidad de suspensión. La unidad de suspensión subsecuentemente muele los cortes (como sean necesario) a pequeñas partículas en presencia de un fluido para crear una suspensión. La suspensión es luego transferida a un tanque de retención de suspensión para el acondicionamiento. El proceso de acondicionamiento afecta la reología de la suspensión, produciendo una "suspensión acondicionada". La suspensión acondicionada es bombeada a una formación de desecho al crear fracturas bajo alta presión. Comúnmente, la suspensión acondicionada puede ser administrada a la formación de desecho por medio por de una anulo de ademe o un sistema tubular a un barreno de desecho especializado pero en circunstancias en donde tal barreno no está disponible, la suspensión puede ser administrada a una sección de desecho de un barreno de producción. La suspensión acondicionada es frecuentemente inyectada intermitentemente en lotes a la formación de desecho. El proceso por lotes puede involucrar inyectar aproximadamente los mismos volúmenes de suspensión acondicionada y luego esperar un periodo de tiempo (por ejemplo, tiempo de cierre) después de cada inyección. Cada inyección por lotes puede durar desde unas pocas horas a varios días o aún mas, dependiendo del volumen del lote y la velocidad de inyección. El procesamiento por lotes (esto es, inyección de suspensión acondicionada a la formación de desecho y luego esperar un periodo de tiempo después de la inyección) permite que las fracturas se cierren y disipen a una cierta extensión, la acumulación de presión en la formación de desecho. Sin embargo, la presión en la formación de desecho se incrementa comúnmente debido a la presencia de los sólidos que inyectados (estos es, los sólidos presentes en la suspensión de cortes de perforación) , promoviendo mediante esto nueva creación de fracturas durante inyecciones por lotes subsecuentes. Las nuevas fracturas comúnmente no están alineadas con los azimuts de fracturas existentes previas. La liberación de desperdicio al ambiente debe ser evitado y la contención del desperdicio se debe asegurar para satisfacer las regulaciones gubernamentales severas. Las fracturas de contención importantes considerados en el curso de las operaciones incluyen los siguientes: la ubicación de desperdicio inyectado y los mecanismos para almacenamiento; la capacidad de un barreno o ánodo de inyección; si la inyección debe continuar en la zona actual o en una zona diferente; si otro barreno de desecho debe ser perforado; los parámetros de operación requeridos necesarios para la contención de desperdicio apropiado y los parámetros de diseño de suspensión operacionales necesarios para la suspensión de sólidos durante el transporte de la suspensión. Ya que muchas de las plataformas usadas para perforar pozos de petróleo y/o gas resultan actualmente muchas huellas más pequeñas que los pozos de petróleo y/o gas del pasado, la huella deseada para las operaciones CRI ha sido reducida también. Ya que el espacio de operación CRI ha disminuido, ha surgido la necesidad de espacio asignado a varias piezas de equipo y sistemas para también disminuir. Además la disminución en espacio disponible y tiempo gastado en la preparación del sitio para CRI ha acentuado la necesidad de disminuir la huella y tiempo de preparación para el monitoreo, también como otro equipo asociado. En sitios en donde productos de petróleo son recuperados, refinados o procesados, un número de gases inflamables pueden estar presentes, en los que se incluyen mezclas de oxígeno, metano, etano, propano, sulfuro de hidrógeno y otros. Las clasificaciones estandarizadas para varios tipos de ubicaciones peligrosas se han adoptado y asignado por agencias regulatorias de acuerdo con la naturaleza y tipo de peligro que está en general presente o que puede ocasionalmente estar presente. Debido a los componentes eléctricos por su naturaleza pueden generar calor y chispas suficientes para encender un gas inflamable u otra mezcla inflamable aún bajo condiciones de operaciones normales, tales componentes deben ser diseñados cuidadosamente, seleccionados e instalados cuando son usados en un área que está clasificada como peligrosa. Más específicamente, los componentes deben exceder ciertos estándares mínimos en cuanto a tales características como consumo de energía, temperatura de operación, requerimientos de corriente y voltaje y capacidades de almacenamiento de energía. Estos estándares están también establecidos por autoridades regulatorias y varían dependiendo del ambiente peligroso particular.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN En un aspecto, la materia reivindicada incluye un aparato para monitorear propiedades de una solución a ser usada en un proceso de campo petrolero que incluye un bucle de flujo en comunicación con un tanque que contiene la solución, en donde el bucle de flujo incluye una bomba, un viscosímetro y un densitómetro. En una modalidad, el viscosímetro esta configurado para medir la viscosidad de la solución y proporcionar un resultado de viscosidad y el densitómetro está configurado para medir la densidad de la solución y proporcionar un resultado de densidad. En una modalidad, el aparato incluye un controlador para recibir los resultados de viscosidad y densidad y proporcionar una terminal de interfase del operador y diagnostico del sistema, en donde la terminal de interfase del operador está en comunicación con el controlador y muestra los resultados de viscosidad y densidad y diagnóstico del sistema. En otro aspecto, la materia reivindicada incluye un método para monitorear propiedades de una solución a ser usada en un proceso de campo petrolero, en donde el método incluye comunicación con un tanque que contiene la solución con un bucle de flujo, en donde el bucle de flujo comprende una bomba, un viscosímetro y un densitómetro, bombear la solución desde el tanque a través del bucle de flujo, medir la viscosidad de la solución y emitir una lectura de viscosidad con el viscosímetro, medir la densidad de la solución y emitir una lectura de densidad con el densitómetro y evaluar las lecturas de viscosidad y densidad para determinar las propiedades de la solución . En otro aspecto, la materia reivindicada incluye un método para inyectar una suspensión a una formación subterránea, en donde el método incluye medir datos característicos de un pozo en comunicación con la formación subterránea, estimar propiedades en el fondo del pozo de la suspensión utilizando los datos característicos medidos, medir las propiedades de superficie de la suspensión con un aparato de medición, determinar las propiedades de superficie óptimas para la suspensión a partir de las propiedades estimadas en el fondo del pozo, comparar las propiedades de superficie medidas con las propiedades de superficie óptimas determinadas, modificar la suspensión hasta .que las propiedades de superficie medidas estén dentro de valores de tolerancia de las propiedades de superficie óptimas determinadas e inyectar la suspensión modificada a la formación subterránea por medio del pozo. Otros aspectos y ventajas de la invención serán evidentes a partir de la siguiente descripción y las reivindicaciones adjuntas.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La figura 1 es una vista en perspectiva de un sistema de re-inyección. La figura 2 es una vista en perspectiva de un sistema de monitoreo montado en patín de acuerdo con modalidades de la presente revelación. La figura 3 es una disposición esquemática de un bucle de flujo de acuerdo con modalidades de la presente revelación. La figura 4 es una vista en sección transversal de un viscosímetro de acuerdo con modalidades de la presente revelación. La figura 5 es un diagrama de bloques de un sistema de monitoreo de re-inyección de acuerdo con modalidades de la presente revelación. La figura 6 es una disposición física esquemática de un proceso de manejo de datos de acuerdo con modalidades de la presente revelación. La figura 7 es un diagrama de bloques de un método de re-inyección de acuerdo con modalidades de la presente revelación .
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Las modalidades de la presente revelación incluyen métodos y aparatos para monitorear las propiedades de una solución a ser usada en una operación de campo petrolero. Más particularmente, modalidades seleccionadas describen métodos y aparatos para monitorear las propiedades de una suspensión de re-inyección de desperdicio antes de y durante una operación para inyectar aquella suspensión a una formación subterránea. Refiriéndose inicialmente a la figura 1, un sitio 100 de re-inyección de cortes en la costa es mostrado esquemáticamente. En tanto que el sitio 100 de re-inyección es revelado como un sistema en la costa, se debe entender por aquellos de habilidad ordinaria en el arte que los sistemas descritos y revelados en la presente son aplicables para ubicaciones lejos de la costa, con base en tierra y remotas (por ejemplo, submarinos, árticos, etc.). En operaciones de perforación típica, se proporciona un mecanismo 102 (por ejemplo, uno o más tamices agitadores de esquisto) para remover sólidos y cortes de perforación del fluido de perforación. Enseguida, los sólidos y cortes separados son dirigidos a un área de recolección 104. También se proporciona un tanque mezclador 106 en el cual la suspensión a ser inyectada es preparada. Los sólidos de desperdicio son transferidos desde el área de recolección 104 a por lo menos un tanque mezclador 106, en donde agua de sal, agua dulce, drenes aceitosos, agua de producción, otros sólidos y otros componentes pueden ser mezclados con el mismo para crear una suspensión inyectable. A medida que la suspensión es preparada, es transferida a un tanque de retención 108 antes de ser inyectada. Alternativamente, las operaciones de CRI pueden utilizar dos (o más) tanques mezcladores 106 y 106' , en donde un tanque 106 puede preparar una suspensión con sólidos burdos y el segundo tanque mezclador 106' , puede preparar una suspensión con sólidos más finos, ya sea una u otra de las dos suspensiones o una combinación controlada de las mismas puede ser transferida al tanque de retención 108 antes de ser inyectada a un pozo 110. Refiriéndose ahora a la figura 2, una modalidad es concerniente con un aparato 10 de monitoreo montado en patín para monitorear varias propiedades de una suspensión de reinyección de desperdicio. Se debe entender por aquel de habilidad ordinaria en el arte que, en tanto que el término "montado en patín" es usado para describir el aparato 10, se puede usar cualquier configuración. Preferiblemente, los componentes del aparato 10 pueden estar confinados a un solo recipiente (por ejemplo, un patín) o pueden estar esparcidos en una distancia mayor. Además, el aparato 10 puede ser portátil (esto es, movible como una sola unidad) o puede estar configurado en una configuración mas fija permanente. Como tal, el tamaño físico, configuración y ubicación del aparato 10 no estará limitado por las modalidades reveladas en la presente. En esta modalidad ejemplar, el aparato de monitoreo 10 ilustrado en la figura 2 incluye un patín 12 al cual una bomba 14, un viscosímetro 30 y un densitómetro 50 son montados. Refiriéndose brevemente a la figura 5, un sistema de control de adquisición de datos 60 y terminal de interfase con el aparador (OIT) 70 pueden estar alojados en una envolvente o recinto de sistema de control 62 en comunicación digital con el equipo en el patín (12 de la figura 2) y una pluralidad de detectores 80 ubicados separadamente en el sitio de inyección. Opcionalmente, en circunstancias en donde el aparato de monitoreo 10 está ubicado en un área peligrosa, la OIT 70 puede estar ubicada remotamente y conectada a los componentes restantes en el patín 12 vía cualquier protocolo de red o comunicación conocido para aquel de habilidad en el arte. Refiriéndose ahora a la figura 3, las características de la suspensión son medidas por varios componentes del aparato de monitoreo 10. En una modalidad, el patín 12 es colocado próximo al tanque de retención 108 en una ubicación que minimiza la distancia entre los mismos. Enseguida, un viscosímetro 30 y un densitómetro 50 del patín 12 son colocados en comunicación fluida con el contenido del tanque de retención 108. A medida que la suspensión en el tanque de retención 108 es preparada, las características de viscosidad y densidad de la suspensión son medidas mediante el viscosímetro 30 y densitómetro 50 y analizadas antes de inyección al pozo. Como se muestra esquemáticamente en la figura 3, el patín 12 comprende un bucle de flujo 15 para hacer circular la mezcla de suspensión desde el tanque de retención 108, a través del viscosímetro 30 y un densitómetro 50. Un segundo densitómetro opcional (no mostrado) en serie con el densitómetro 50 puede ser usado para la medición redundante de la suspensión a través del bucle de flujo 15. En tanto que el bucle de flujo 15 ilustrado en la figura 3 incluye un solo viscosímetro 30 y un solo densitómetro 50, se debe entender por aquel debilidad ordinaria en el arte que cualquier número de viscosímetro 30 o densitómetro 50 pueden ser usados sin desligarse del alcance de las reivindicaciones adjuntas a la presente . Como se ilustra en la figura 3 el bucle de flujo 15 incluye una pluralidad de líneas 16, 18, 20 y 22 una pluralidad de válvulas 24. Además, por lo menos una línea de ventilación 26 puede ser incluida para conectar los componentes del bucle de flujo 15 (por ejemplo, viscosímetro 30 y densitómetro 50) a una línea de ventilación del tanque de retención 108. Alternativamente, la línea de ventilación 26 (si está presente) puede ser enrutada a una entrada de la bomba 14. En tanto que una disposición particular del bucle de flujo 15 es ilustrada en la figura 3, se debe entender por aquel de habilidad ordinaria en el arte que cualquier número de combinaciones y consideraciones pueden ser usados para conectar los viscosímetros 30 y densitómetro 50 al tanque de retención de suspensión 108. En general, cualquier combinación de líneas 16, 18, 20 y 22 pueden ser usadas en conjunción con varias configuraciones de válvulas 24 para dirigir la suspensión en el tanque de retención 108 por medio del viscosímetro 30 y densitómetro 50. Específicamente, la primera línea 16 comunica la suspensión del tanque de retención 108 a la bomba 14, en donde la bomba 14 está configurada para hacer circular la suspensión a través del viscosímetro 30 y densitómetro 50. Opcionalmente un colador 28 puede ser colocado dentro de la primera línea 16 entre el tanque de retención 108 y la bomba 14. La segunda línea 18 comunica la suspensión presurizada de la bomba 14 al viscosímetro 30. La tercera línea 20 comunica la suspensión desde el viscosímetro 30 al densitómetro 50. Finalmente, la cuarta línea 22 regresa la suspensión del densitómetro 50 al tanque de retención 108. En varios sitios dentro del bucle de flujo 15, varias válvulas 24 son colocadas para dirigir y restringir el flujo de la suspensión a través del bucle de flujo 15. Se debe entender por aquel de habilidad ordinaria en el arte que las propiedades de la suspensión variarán en todo el proceso de re-inyección y así, la bomba 14 puede ser seleccionada para ser circular un intervalo de viscosidades y densidades de suspensión por periodos de tiempo extensos. Además, como la suspensión por su propia naturaleza, incluirá partículas de tamaño y geometría variable, es deseable que la bomba 14 sea lo suficientemente durable para soportar el desgaste y abrasión asociados con el bombeo de una suspensión en la que se incluyen tales partículas. Además, en un esfuerzo por reducir los daños a los instrumentos de medición, la bomba 14 puede estar configurada para bombear la suspensión a través del densitómetro 50 y viscosímetro 30 a velocidades de flujo reducidas. Estas velocidades de flujo reducidas pueden ser determinadas por las limitaciones físicas de los instrumentos de medición o pueden ser determinadas por el tipo de medición a ser efectuada. Así, en una modalidad, una velocidad de flujo a través del bucle de flujo 15 puede ser establecida para no exceder de 76 litros (20 galones) por minuto. Además, el viscosímetro 30 es colocado deseablemente en proximidad estrecha a la bomba 14 a lo largo de la línea 18, de tal manera que la distancia a través de la cual la suspensión debe viajar es minimizada. Similarmente, la presión a través de la línea 18 puede ser controlada de tal manera que el aire atrapado es reducido. Cualquier exceso de aire atrapado puede producir resultados erróneos o en casos extremos, puede dañar los componentes del bucle de flujo 15. Refiriéndose ahora a la figura 4, el viscosímetro 30 es mostrado construido como un viscosímetro tipo Couette que emplea una geometría de cilindro concéntrico. En donde se muestra un viscosímetro tipo Couette para el viscosímetro 30, se debe entender que cualquier tipo de viscosímetro, en los que se incluyen pero no limitados, a viscosímetro de horquilla vibratoria, viscosímetro de embudo y viscosímetro de caída de presión de tubo pueden ser usados sin desviarse del alcance de las aplicaciones adjuntas a la presente. Además en circunstancias en donde se usan múltiples viscosímetros 30, diferentes tipos de viscosimetros 30 pueden ser desplegados de tal manera que cualesquiera ventajas y desventajas de cada tipo pueden ser tomadas en cuenta y compensadas. En un viscosímetro tipo Couette 30, un cilindro interno 32 es impulsado hacia una posición preestablecida mediante un elemento de torsión 34 localizado en el mismo. Un motor 36 proporciona rotación a un cilindro externo concéntrico 38 a una velocidad rotacional predeterminada por medio de una caja de engranajes 40. En operación, la suspensión es dirigida a un anulo 42 formado entre el cilindro externo 38 y el cilindro interno 32. A medida que el cilindro externo 38 es girado, la suspensión dirigida entre el cilindro interno 32 y el cilindro externo 38, imparte una fuerza al cilindro interno 32 provocando movimiento rotacional del mismo. La magnitud de rotación impartida al cilindro interno 32 es función de la fuerza resistiva del elemento de torsión 34 y la viscosidad de la suspensión. Debido a que las propiedades del elemento de torsión 34 son conocidas, la viscosidad de la suspensión puede ser determinada. La salida de medición del viscosímetro 30 es comunicada por medio de una línea de salida 44 al sistema 60 del control de adquisición de datos (representado en la figura 5) y la terminal 70 de interfase con el operador. Se debe comprender que tal comunicación puede ser efectuada por medio de cualquier protocolo de comunicaciones digital o análogo conocido para aquel de habilidad ordinaria en el arte. Además, en tanto que se ha encontrado que la viscosidad de una suspensión en un viscosímetro 30 tipo Couette en línea es medida más exactamente cuando la velocidad rotacional del cilindro externo 38 es relativamente lenta, se debe entender que cualquier intervalo de velocidades del cilindro externo 38 impulsado por el motor 36 pueden ser usadas. Particularmente, el intervalo de velocidad rotacional del cilindro externo 38 puede ser determinado por las restricciones físicas del viscosímetro 30 usado. Por consiguiente, en una modalidad, la velocidad rotacional del cilindro externo 38 puede estar en el intervalo del 0.1 a 60 revoluciones por minuto. En tanto que las velocidades rotacionales lentas reflejan más exactamente las condiciones de bombeo lentas y sin bombeo críticas al análisis de CRI, se debe entender por aquel debilidad ordinaria en el arte que se pueden usar otras más altas (o más bajas) . Debido a que el viscosímetro 30 es montado deseablemente en proximidad estrecha con el equipo usado para preparar e inyectar la suspensión y debido a que el área en la cual la preparación e inyección de la suspensión toma lugar puede ser clasificada por estándares relevantes como área peligrosa, el viscosímetro 30 debe construido como un dispositivo a prueba de explosión o intrínsecamente seguro como se requiere por aquellos estándares. Tanto el motor 36 como la línea de salida 44 utilizan corriente eléctrica en alguna forma se puede en algunas circunstancias, convertirse en una fuente de ignición. Así, el motor 36, la interfase entre el viscosímetro 30 y la línea de salida 44 y línea de salida 44 en sí misma están preferiblemente blindados, con armaduras idóneas o ventilados para cumplir con los requerimientos de estándares locales en aéreas peligrosas. Refiriéndose otra vez a la figura 3, por lo menos un densitómetro 30 es colocado de tal manera que esta en comunicación fluida con el viscosímetro 30 por medio de la tercera línea 20. En tanto que el densitómetro 50 es ilustrado como un densitómetro de tubo vibratorio, se debe entender que otros tipos de densitómetro en los que se incluyen, pero no limitados a dispositivos de horquilla vibratoria, dispositivos de flujo másico tipo Coriolis, dispositivos magnéticos y dispositivos radioactivos pueden ser usados sin distanciarse del alcance de las indicaciones adjuntas a la presente. Además, en circunstancias en donde se usan múltiples densitómetros 50, diferentes tipos de densitómetros pueden ser desplegados, de tal manera que las ventajas y desventajas de cada tipo puedan ser tomadas en cuenta y compensadas. Preferiblemente, el densitómetro 50 está en proximidad estrecha al viscosímetro 30 para minimizar la distancia que la suspensión debe viajar en la tercera línea 20 entre el viscosímetro 30 y el densitómetro 50. Como tal, el densitómetro 50 opera para medir la densidad de flujo de la suspensión y transmitir datos vía una línea de salida 52. Como se describe anteriormente con referencia al viscosímetro 30, se debe entender que tal transmisión se puede efectuar mediante comunicación digital o análoga por medio de cualquiera de una variedad de protocolos. Además, como se menciona anteriormente, un densitómetro adicional (no mostrado) puede ser provisto en comunicación fluida con una salida del densitómetro 50. El segundo densitómetro puede no ser requerido pero puede ser incluido para permitir la redundancia integrada en el caso que el densitómetro 50 se vuelva inoperable. Preferiblemente, el densitómetro 50 es seguro para uso en aéreas que son clasificadas como zonas peligrosas. Varias válvulas 24 están ubicadas dentro de la línea
16, 18, 20 y 22 del bucle de flujo 15. Las válvulas 24 pueden ser manipuladas por el sistema 60 de control de adquisición de datos para controlar la presión y velocidad de flujo de la suspensión a través de las mismas. Los gases arrastrados en la suspensión son comprimidos y pueden ser liberados por medio de la línea de ventilación 26 al tanque de retención 108 para tratamiento y ventilación, manteniendo mediante esto la presión requerida para obtener lecturas exactas del viscosímetro 30 y del densitómetro 50. Refiriéndose a la figura 5 el sistema de control 60 es mostrado alojado dentro de un recinto 62 del sistema de control del aparato de monitoreo 10. El recinto 62 del sistema de control puede también alojar la terminal 70 de interfase con el operador en donde un operador es apto de monitorear y modificar el desempeño del aparato de monitoreo 10. Preferiblemente el recinto 62 del sistema de control está diseñado y construido de tal manera que se proporciona una cantidad suficiente de protección contra la expulsión al lodo de perforación y otros agentes químicos. Se debe entender por aquel de habilidad ordinaria en el arte que en tanto que el sistema de control 60 y envolvente o recintos 62 pueden estar ubicados dentro de un área peligrosa, la terminal 70 de interfase con el operador puede estar ubicada a distancia, a un área fuera de la zona peligrosa. Una pluralidad de detectores remotos 80 están ubicados en el sitio de inyección y están configurados para medir y revelar parámetros en los que se incluyen pero no limitados a velocidad de flujos, carrera de bombeo, temperatura y presión al sistema de control 60. Alternativamente, los detectores remotos 80 pueden incluir salidas de viscosímetros y densitómetros adicionales si están presentes. El sistema de control 60 se interconecta con la bomba 14, válvulas 24, viscosímetro 30 y densitómetro 50 y recibe datos medidos de los mismos además de los datos transmitidos por los detectores 80. Como se discute previamente, puede ser necesario modificar la presión y/o velocidad de flujo de la suspensión a través del bucle de flujo 15 con el fin de obtener lecturas más exactas. Como tal, el sistema de control 60 se puede interconectar con y accionar la bomba 14 y válvulas 24 para regular el flujo de la suspensión a través de la líneas 16, 18, 20 y 22 del bucle de flujo 15 para obtener la presión y/o velocidad de flujo deseadas. Además los parámetros de los dispositivos de medición incluyen, pero no limitados a, la velocidad rotacional del cilindro externo 38 del viscosímetro 30 pueden ser controlados. Cuando se desee, el sistema de control 60 puede abrir y cerrar válvulas individuales 24 en concierto con el encendido y apagado de la bomba 14 para purgar y drenar los componentes y líneas del bucle de flujo 15 para mantenimiento. Además, las válvulas 24 pueden ser manipuladas similarmente para permitir el enjuague o lavado del bucle del flujo 15 con agua o fluidos a base de aceite. Opcionalmente, estas operaciones pueden ser efectuadas automáticamente por el sistema de control 60 en base a mediciones proporcionadas de detectores 80 o del viscosímetro 30 y densitómetro 50. Alternativamente, estas operaciones pueden ser efectuadas manualmente ya sea por medio de una interfase del sistema de control 60 o mediante el accionamiento de válvulas 24 instaladas en el bucle de flujo 15. La terminal 70 de interfase con el operador puede mostrar diagnósticos internos del sistema de control 60 en los que se incluye pero no limitados a valores de corriente y banderas de advertencia de detectores remotos 80, viscosímetro 30 y densitómetro 50. Se contempla que un operador puede ver valores de entrada en tiempo real para parámetros en los que se incluyen presión del pozo, presión de cabeza, velocidad de carrera de bombeo, densidad de suspensión y viscosidad de la suspensión. Además, el operador puede ver cualquiera o todos los valores de entrada y salida, el status de las entradas y salidas, alarmas e indicadores de salud del controlador de la terminal 70 de interfase con el operador. Adicionalmente, también se puede proporcionar información de la solución de problemas y ayuda al usuario en la terminal 60 de interfase con el operador. Ya que la terminal 60 de interfase con el operador puede estar colocada sobre o cerca del recinto o envolvente del sistema de control, puede estar ubicada remotamente fuera de un área peligrosa de tal manera que un operador puede ver e interactuar con la misma sin tener que entrar al área peligrosa. Adicionalmente, cuando la terminal 60 de interfase con el operador está ubicada en un área externa, un visor para el sol ajustable (no mostrado) puede ser provisto para remover el deslumbramiento de la pantalla (no mostrado) .
En circunstancias en donde se desea el monitoreo remoto de la operación de re-inyección de corte, los datos pueden ser transmitidos del sistema de control 60 vía una interfase 90 de servidor a una ubicación lejos tanto del bucle de flujo 15 como recinto o envolvente 62 del sistema de control. En algunas circunstancias el monitoreo remoto es deseado debido a que el bucle de flujo 15 esta ubicado en una zona peligrosa. En otra circunstancia, una sola ubicación remota es usada para monitorear varios bucles de flujo 15 de varias ubicaciones de re-inyección de cortes. Tal interfase de servidor 90 puede ser una computadora personal o un dispositivo de procesamiento (por ejemplo, un controlador lógico programable) que incluye una aplicación de elemento de programación operable para recibir datos del sistema de control 60 y proporcionar los datos en un formato que se puede leer por el operador. Además, un modulo de elementos de programación de monitoreo de re-inyección de cortes y evaluación de diagnósticos 24 puede monitorear parámetros que son medidos por los detectores 80, viscosímetro 30, densitómetro 50, en el tanque de retención 108 y en el pozo. Las alarmas pueden ser iniciadas por el modulo de elementos de programación cuando valores medidos y/o parámetros derivados basados en los valores medidos caen por debajo o se elevan por arriba de valores predeterminados o cuando una tendencia en los valores medidos y/o parámetros derivados indica una cuestión potencial. Además, el modulo de elementos de programación 94 puede estar en comunicación con una base de datos 96 que contiene valores históricos y/o valores máximos y mínimos para tales parámetros monitoreados por el módulo de elementos de programación 94. En tanto que la figura 5 muestra la interfase 90 del servidor, el módulo 94 de elementos de programación y base de datos 96 están contenidos dentro de un solo dispositivo 98, se debe entender que dispositivos separados conectados por una red de comunicaciones pueden también ser usados. Alternativamente, una interfase 90' de operador remota, puede incluir un sistema de adquisición de datos de tercera parte similar a aquel ya en uso por el operador. En esta circunstancia, el sistema de control 60 comunica datos de los detectores 80, viscosímetro 30 y densitómetro 50 a la interfase 90 prima de operador remota. En base a los datos proporcionados, el operador puede decidir si continúa la inyección de la suspensión que tiene las propiedades medidas o modificar la suspensión en el tanque mezclador 106 o tanque de retención 108 por medio de la adición de sólidos, fluidos y aditivos . Refiriéndose ahora a las figuras 5 y 6, los datos recolectados de un sitio re-inyección particular (por ejemplo, 100 de la segura 1) pueden ser transmitidos a una ubicación 92 de recolección de datos centralizada. Esta transmisión de datos puede ser iniciada mediante cualquiera de una variedad de métodos automáticos o manuales en los que se incluye pero no limitados a entrada por personal en la plataforma, programas de tiempo predeterminado, horarios de cantidad de datos acrecentados o por eventos disparados por los elementos de programación de diagnóstico configurados para detectar combinaciones de valores de parámetros. A medida que los datos son recolectados de varios sitios remotos, son cargados a un sistema de manejo de base de datos para referencia futura. Los datos de cualquier sitio particular pueden ser revisados por interfases de operador remotas ubicadas en un sitio de reinyección 90 A, en un centro de soporte 90 B, o en un sitio de administración 90 C. Alternativamente, los datos recolectados en un sitio de inyección particular pueden ser transmitidos directamente al área de recolección de datos centralizada 92. Los datos de una pluralidad de pozos de inyección son recolectados y tabulados en el área de recolección de datos centralizados 92. El análisis es efectuado en los datos recolectados para desarrollar perfiles de diferentes tipos de suspensiones usadas en varios tipos de pozos de inyección. El área 92 de recolección de datos centralizados puede incluir una base de datos administrativa segura. El uso de los datos proporcionados por operadores, riesgos potenciales pueden ser identificados en un solo sitio de inyección en base a desviación de parámetros medidos de límites de control establecidos de datos recolectados de sitios que tienen características comparables. Además, recomendaciones con respecto a características de suspensión preferidas pueden ser efectuadas al operador de un sitio de re-inyección particular en base a la comparación de los datos del sitio con datos comparables en el área 92 de recolección de datos centralizada. Se contempla con los datos pueden ser transmitidos en tiempo real al área 92 de recolección de datos centralizada para tal análisis. El operador puede luego decidir si inyectar la suspensión que tiene las características actuales o devolver la suspensión al tanque mezclador 106 o 106' para modificación de la suspensión antes de inyección. En una modalidad alternativa, el aparato de monitoreo 10 es usado para monitorear la suspensión en uno de los tanques 106 o 106' . En esta modalidad las propiedades de la suspensión son monitoreadas a medida que es preparada. En base a las propiedades medidas, sólidos o líquidos adicionales pueden ser agregados a la suspensión hasta que adquiere las características deseadas. La adición de sólidos, líquidos y/o aditivos puede ser automatizada, en base a valores obtenidos del aparatos de monitoreo 10. El control manual de la adición de materiales de suspensión puede ser exclusivo o compartido con controles automatizados. En otra modalidad alternativa un primer aparato de monitoreo 10 monitorea la suspensión en el tanque de retención 108 en donde un segundo aparato de monitoreo (no mostrado) monitorea la suspensión que es preparada en los tanques mezcladores 106 o 106' . En tanto que los sistemas de acuerdo con esta modalidad requieren de dos aparatos de monitoreo, proporcionan ventajosamente datos en tiempo real de la suspensión tanto inmediatamente antes de la inyección al pozo y también en tanto que están en el tanque mezclador 106 o 106' . Tal sistema de monitoreo permite que la composición de la suspensión sea modificada y monitoreada al mismo tiempo. En otra modalidad alternativa, un primer aparato de monitoreo 10 es usado para monitorear la suspensión en el tanque de retención 108, un segundo aparato de monitoreo (no mostrado) es usado para monitorear la suspensión que es preparada en el primer tanque mezclador 106 y un tercer aparato de monitoreo (no mostrado) es usado para monitorear la suspensión que es preparada en el segundo tanque mezclador 106'. En esta modalidad, se usan 3 aparatos de monitoreo. Como se describe anteriormente, datos en tiempo real pertenecientes a la suspensión inmediatamente antes de la inyección al pozo son recolectados. También, los datos en los 2 tanques mezcladores 106 y 106' pueden ser usados para determinar si y a que extensión, las características de la suspensión deben ser manipuladas mediante la adición de fluidos, sólidos y/o aditivos.
Adicionalmente, las modalidades descritas en la presente pueden ser usadas en conjunción con un simulador de suspensión para predecir y/o medir el desempeño de una operación de re-inyección de cortes en el fondo del pozo de tal manera que ajustes en tiempo real se pueden efectuar para optimizar la operación. Numerosas variables, en las que se incluyen pero no limitadas a temperatura de suspensión, viscosidad de suspensión, densidad de suspensión, tamaño de partículas de suspensión, presión de inyección, velocidad de flujo de inyección, asentamiento de partículas, trayectoria de barreno y geometría de barreno pueden afectar el éxito y factibilidad de una operación de CRI . Particularmente, en barrenos mas pequeños en trayectorias sustancialmente horizontales, los sólidos pueden acumular rápidamente en el fondo del barreno y "atascar" la operación de re-inyección. Ya que una condición atascada puede requerir intervención de pozo de remediación para ser corregido, tal atascamiento de la operación de re-inyección sería extremadamente costoso. Además, en circunstancias en donde no es factible medir ciertas variables (por ejemplo, la temperatura y viscosidad de la suspensión en el fondo del pozo) el simulador de suspensión puede ser configurado para estimar esos valores como función de variables que son mensurables (por ejemplo, temperatura y viscosidad de la suspensión en la superficie y la profundad del barreno) . Por consiguiente, al usar un simulador de suspensión, varias condiciones en el fondo del pozo pueden ser estimadas y simuladas para ayudar en el modelado de una suspensión "optimizada" que es inyectada más efectivamente en el fondo del pozo. Una vez que tal modelo es creado, la suspensión real puede ser medida y modificada antes de la inyección para aproximar el modelo optimizado. De particular interés, un simulador de suspensión puede ser usado para estimar la presión del fondo del pozo con función ' del tiempo para una suspensión particular. Frecuentemente, operaciones de CRI son efectuadas por lote, mediante lo cual una gran cantidad de suspensión es inyectada y la operación es pausada cuando se alcanza una presión predeterminada o cantidad de solución inyectada. A medida que el tiempo pasa, las propiedades del fondo del pozo, en las que se incluyen la presión en el fondo del pozo de la suspensión cambian hasta que se alcanza un punto de estabilización. Una vez que se alcanza el punto de estabilización, la operación de CRI puede continuar para permitir que otra cantidad de suspensión sea inyectada a la formación. Ya que el tiempo para alcanzar este punto de estabilización varía por las propiedades de la composición de la suspensión y barreno, la habilidad de estimar la presión del fondo del pozo y tiempo de estabilización de una suspensión inyectada es de gran beneficio. Además, el análisis de datos por medio de algoritmos y métodos históricos, el simulador de suspensión puede ser apto de determinar la presión del fondo del pozo de una suspensión inyectada como función de las propiedades (esto es, temperatura y presión de la superficie) que son mensurables directamente. Utilizando tales métodos analíticos, un simulador de suspensión puede ser capaz de expedir una gráfica en tiempo real de la presión del fondo del pozo con función del tiempo para un pozo de re-inyección particular. Como tal, un operador de un proceso de CRI puede usar tal gráfica para determinar que tan grande un lote de suspensión puede ser inyectada enseguida y cuando aquella inyección puede tener lugar. El simulador de suspensión puede ser ya sea un proceso analítico o un aparato capaz de predecir el comportamiento en el fondo del pozo de la suspensión. Como tal, el simulador puede estar basado en modelos matemáticos (por ejemplo, análisis de elementos finitos), una base de datos de datos históricos del pozo (por ejemplo, como se describe anteriormente con referencia a la figura 5 y 6) o cualesquiera otros medios para predecir el desempeño. Un simulador de suspensión puede ser usado en conjunción con modalidades de la presente invención es descrito en la solicitud de patente estadounidense número de serie 11/073,448 intitulada "Apparatus for Slurry Operation and Design in Cuttings Re-Injection" presentada el 7 de marzo de 2005 por Quanxin Guo y Thomas Geehan incorporada la presente por referencia en su totalidad. Al usar un simulador de suspensión, valores conocidos para ciertas variables son introducidos de tal manera que variables desconocidas pueden ser calculadas o estimadas. A partir de estos cálculos, parámetros para una suspensión óptimamente teóricas son calculados. Enseguida, utilizando un aparato de medición (por ejemplo, aparato 10 y bucle de flujo 15 de la figura 1-6) el estado de la suspensión actual puede ser medido y comparado con el modelo óptimo para determinar si la suspensión puede ser modificada para aproximarse más estrechamente (esto es, caer dentro de las tolerancias) del modelo óptimo. Si se efectúan cambios, el aparato de medición puede otra vez ser usado para verificar la composición de la suspensión antes de que sea inyectada al fondo del pozo. Deseablemente, el simulador de suspensión y aparato de medición se ponen en operación en tiempo real en conjunción entre sí no solamente para crear una composición de suspensión óptima al comienzo de una operación de CRI, sino también para re-evaluar continuamente las necesidades de la suspensión inyectada y ajustar su composición en toda la vida de la operación de CRI . Además, en tanto que un solo dispositivo puede efectuar todas las tareas de estimación, cálculo y optimización, se debe entender que varios dispositivos pueden ser utilizados en conjunción entre sí para llevar a cabo el mismo objetivo. Adicionalmente, se debe entender que ya que las propiedades de la suspensión indicada ciertamente cambiarán a medida que es inyectada al fondo del pozo, el simulador de suspensión puede tomar en cuenta cambios en las propiedades de la suspensión en el fondo del pozo cuando se calcula la composición deseada de la suspensión antes de la inyección. Refiriéndose ahora a la figura 7, se muestra un método de inyección de suspensión 200 esquemáticamente. Preferentemente, el método 200 de inyección de suspensión comienza con la medición de los datos característicos del pozo 202. Enseguida, las propiedades de la formación y/o suspensión que no son mensurables directamente son estimadas o calculadas 204. Por ejemplo, para calcular la temperatura y presión de la formación en el fondo del pozo y/o suspensión, las temperaturas y presiones mensurables de una suspensión o fluido de perforación a medida que entra y sale del barreno pueden ser registradas. Estos valores de presión y temperaturas diferenciales pueden ser usados en conjunción con cantidades conocidas o mensurables adicionales (por ejemplo, profundidad de pozo y temperatura de la formación) para calcular la presión y temperatura de la suspensión en la formación en el fondo del pozo. Enseguida, el simulador de suspensión utiliza las características del pozo medidas además de las propiedades en el fondo del pozo estimadas y calculadas para determinar las propiedades para una suspensión óptima 206. Enseguida, las propiedades actuales de la suspensión son medidas 208 utilizando un aparato de medición (por ejemplo, aparato 10 y bucle de flujo 15). Si las propiedades de suspensión medidas están dentro de tolerancias de la suspensión optimizada tal y como se determina por el simulador de suspensión 210, la operación de re-inyección procede a inyectar la suspensión 220. Si las propiedades de la suspensión medidas están fuera de las tolerancias de la suspensión optimizadas 210. Las suspensiones ajustadas 212 y las etapas de medición 208 y comparación 210 son repetidas. Una vez traídas dentro de las tolerancias de la suspensión óptima, el simulador de suspensión puede ser usado continuamente para monitorear los datos característicos medidos y las propiedades de suspensión en la superficie para efectuar ajustes por cambios ya sea en las propiedades de la formación en el fondo del pozo o la composición de la suspensión en la superficie. Dependiendo de la complejidad del simulador de suspensión y/o interfase de usuario, el simulador de suspensión puede simplemente emitir una indicación de "ir/no ir" para la suspensión medida o puede emitir una representación gráfica compleja gue muestra en donde las propiedades de la suspensión caen dentro de la banda de tolerancia. Ventajosamente, las modalidades descritas por la presente revelación, permiten gue operaciones de re-inyección de corte sean monitoreadas y optimizadas para varias configuraciones y tipos de barrenos de re-inyección. Utilizando modalidades de la presente revelación, propiedades de desperdicio y suspensiones de corte pueden ser monitoreadas, modificadas y optimizadas de tal manera que su re-inyección a las formaciones pueda proceder tan eficiente y efectivamente en el costo como sea posible. Como ventaja adicional, un solo simulador de suspensión puede ser capaz de optimizar la composición de expansión para varias ubicaciones de reinyección. Como tal, un solo simulador de suspensión conectado a varias ubicaciones de barreno por medio de una red de comunicaciones puede configurar y optimizar numerosos pozos de re-inyección con necesidad mínima de presencia humana en zonas peligrosas. En tanto gue la materia reivindicada ha sido descrita con respecto a un número limitado de modalidades, aguellos experimentados en el arte, teniendo beneficio de esta revelación, apreciarán gue otras modalidades pueden ser ideadas que no se desvían del alcance de la materia reivindicada como se revela en la presente. Por ejemplo, el aparato de monitoreo 10 puede ser usado para monitorear fluidos de perforación preparados para y usados en una operación de perforación. Así, el alcance de la materia reivindicada, debe ser limitado solamente por las reivindicaciones adjuntas.