BRPI0908986B1

BRPI0908986B1 - aparelho de distribuição de fluido

Info

Publication number: BRPI0908986B1
Application number: BRPI0908986A
Authority: BR
Inventors: S Carr Brian; a marshall James; A Timmerman Michael
Original assignee: Mi Llc
Priority date: 2008-03-07
Filing date: 2009-03-06
Publication date: 2019-09-03
Also published as: CN101965437A; MX2010009792A; CA2717771C; US20110005742A1; EA201071046A1; EA020234B1; BRPI0908986A2; EP2262976B1; WO2009111730A2; US9957762B2; EP2262976A2; WO2009111730A3; CA2717771A1; EP2262976A4

Abstract

aparelho de distribuição de fluido é mostrado um aparelho de distribuição de fluido que inclui um alojamento para o recebimento de um material de perfuração e para direcionamento do material de perfuração para uma superfície de separação; e um descarregador acoplado ao alojamento e configurado para a distribuição de um fluxo do material de perfuração sobre a superfície de separação.

Description

APARELHO DE DISTRIBUIÇÃO DE FLUIDO

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Campo da Invenção

As modalidades da presente exposição se referem geralmente a um aparelho e a sistemas para a distribuição de material de perfuração para um separador vibratório. Além disso, as modalidades mostradas aqui se referem a aparelhos e sistemas para a maximização da eficiência de superfícies de peneiramento de separadores vibratórios.

Técnica Antecedente

Um fluido de perfuração de campo de óleo, freqüentemente denominado lama serve a múltiplas finalidades na indústria. Dentre suas muitas funções, a lama de perfuração atua como um lubrificante para resfriamento de brocas de perfuração rotativas e para facilitar taxas de corte mais rápidas. Tipicamente, a lama é misturada na superfície e bombeada poço abaixo à alta pressão para a broca de perfuração através de um furo da coluna de perfuração. Uma vez que a lama atinja a broca de perfuração, ela sai através de vários bocais e janelas onde ela lubrifica e resfria a broca de perfuração. Após sair através dos bocais, o fluido gasto retorna para a superfície através de um espaço anular formado entre a broca de perfuração e o furo de poço perfurado.

Mais ainda, a lama de perfuração provê uma coluna de pressão hidrostática, ou altura hidrostática, para se evitar uma erupção do poço sendo perfurado. Esta pressão hidrostática desloca as pressões de formação, desse modo evitando que fluidos irrompam, se depósitos pressurizados forem penetrados. Dois fatores que contribuem para a

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2/13 pressão hidrostática da coluna de lama de perfuração são a altura (ou profundidade) da coluna (isto é, a distância vertical a partir da superfície até o fundo do furo de poço) em si e a densidade (ou seu inverso, a gravidade 5 específica) do fluido usado. Dependendo do tipo e da construção da formação a ser perfurada, vários agentes de aumento de peso e de lubrificação são misturados na lama de perfuração para a obtenção da mistura correta. Tipicamente, o peso da lama de perfuração é reportado em libras, uma 10 abreviação para libras por galão. Geralmente, aumentar a quantidade de soluto de agente modificador de densidade dissolvido na base de lama criará uma lama de perfuração mais pesada. A lama de perfuração que é leve demais pode não proteger a formação de erupções, e a lama de perfuração 15 que é pesada demais pode invadir em demasia a formação.

Portanto, muito tempo e consideração são gastos para se garantir que a mistura de lama seja ótima. Devido ao fato de o processo de avaliação e de mistura de lama consumir tempo e ser dispendioso, as perfuradoras e companhias de 20 serviço preferem reaproveitar a lama de perfuração retornada e reciclá-la para uso continuado.

Uma outra finalidade significativa da lama de perfuração é levar os cortes para longe da broca de perfuração no fundo do furo de poço até a superfície.

Conforme a broca de perfuração pulveriza ou raspa a formação rochosa no fundo do furo de poço, pequenos pedaços de material sólido são deixados para trás. O fluido de perfuração que sai dos bocais na broca atua para agitar e transportar as partículas sólidas de rocha e da formação 30 para a superfície no espaço anular entre a coluna de

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3/13 perfuração e o furo de poço.

Portanto, o fluido que sai pelo furo de poço a partir do espaço anular é uma pasta de cortes de formação em lama de perfuração. Antes de a lama poder ser reciclada e rebombeada de volta através dos bocais da broca de perfuração, os particulados de corte devem ser removidos.

Um aparelho em uso hoje em dia para a remoção dos cortes e outros particulados sólidos a partir do fluido de perfuração são comumente referidos na indústria como agitadores de folhelho ou separadores vibratórios. Um separador vibratório é uma mesa tipo uma peneira vibratória sobre a qual o fluido de perfuração carregado com sólidos retornando depositado e através do qual o fluido de perfuração limpo emerge. Tipicamente, o separador vibratório uma mesa inclinada com um fundo de tela de filtro perfurado geralmente. O fluido de perfuração retornando é depositado na extremidade de alimentação do separador vibratório. Conforme o fluido de perfuração viaja pelo comprimento da mesa vibratória, o fluido cai através das perfurações para um reservatório abaixo, deixando o material particulado sólido para trás.

A ação de vibração da mesa de separador vibratório transporta as partículas sólidas deixadas para trás para uma extremidade de descarga da mesa separadora. O aparelho descrito acima é ilustrativo de um tipo de separador vibratório conhecido por aqueles versados na técnica. Em separadores vibratórios alternativos, a borda de topo do separador pode ser relativamente mais próxima do terreno do que a extremidade inferior. Nesses separadores vibratórios, o ângulo de inclinação pode requerer o movimento dos particulados em

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4/13 uma direção geralmente para cima. Em ainda outros separadores vibratórios, a mesa pode não ser inclinada, assim a ação de vibração do separador apenas podendo permitir uma separação de partícula / fluido. Independentemente disso, as variações de inclinação de mesa e/ou de projeto dos separadores vibratórios existentes não devem ser consideradas uma limitação da presente exposição.

Assim sendo, existe uma necessidade de um aparelho mais eficiente e de sistemas para a separação de materiais de perfuração.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Em um aspecto, a presente invenção se refere a um aparelho de distribuição de fluido que compreende um alojamento configurado para receber um material de perfuração e dirigir o material de perfuração para uma superfície de separação;

e um descarregador acoplado ao alojamento e configurado para distribuir um fluxo do material de perfuração sobre a superfície de separação.

Outros aspectos e vantagens da invenção serão evidentes a partir da descrição a seguir e das reivindicações em apenso.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A Figura 1 é uma vista em perspectiva de um aparelho de distribuição de fluido de acordo com as modalidades mostradas aqui.

A Figura 2 é uma vista em seção transversal do aparelho de distribuição de fluido da Figura 1.

A Figura 3 é uma vista lateral em corte de um separador vibratório de acordo com as modalidades mostradas aqui.

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5/13

A Figura 4 é uma vista de conjunto de um agitador com configurações diferentes de uma nervura de acordo com as modalidades da presente exposição.

A Figura 5 mostra uma extremidade de descarga de um agitador de acordo com as modalidades da presente exposição.

DESCRIÇÃO DETALHADA

Em um aspecto, as modalidades mostradas aqui se referem a aparelhos e sistemas para a distribuição de material de perfuração para um separador vibratório. Em particular, as modalidades da presente exposição provêem um aparelho de distribuição de fluido configurado para acoplamento a um separador vibratório e para direcionamento e distribuição de um fluxo de material de perfuração para uma superfície de separação do separador vibratório. Em um outro aspecto, as modalidades mostradas aqui se referem a aparelhos e sistemas para a maximização da eficiência das superfícies de peneiramento de separadores vibratórios.

Com referência às	Figuras	1	e 2, um aparelho	de
distribuição	de	fluido	100	é	mostrado. O aparelho	de
distribuição	de	fluido	100	ou	o	alimentador inclui	um
alojamento	102	configurado	para	acoplamento a	uma

extremidade de alimentação de um separador vibratório ou agitador (não mostrado), um separador de material argiloso, ou qualquer outro sistema de separação usado para a separação de fluidos de perfuração, materiais de perfuração, lamas, etc. O alojamento 102 inclui uma superfície de fundo plana 104 e pelo menos uma entrada 106. Pelo menos uma entrada 106 é configurada para receber um fluxo de material de perfuração (por exemplo, fluido de

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6/13 perfuração, material argiloso) e o alojamento 102 dirige o fluxo de material de perfuração para uma superfície de separação (por exemplo, uma plataforma de agitador, um conjunto de peneiramento, etc.) do sistema de separação.

Alguém de conhecimento comum apreciará que a entrada pode ser a partir do topo, da traseira ou do lado, ou em outras localizações, conforme desejado.

Conforme mostrado, o aparelho de distribuição de fluido 100 ainda inclui um descarregador 108 acoplado ao 10 alojamento 102 e configurado para a distribuição de um fluxo do material de perfuração para a superfície de separação. O descarregador 108 pode ser feito de qualquer material conhecido na técnica, por exemplo, aço, um material compósito e borracha. O descarregador 108 é 15 configurado para se conectar ao alojamento 102 acima de uma abertura em uma extremidade de saída 112 do alojamento 102. O descarregador 108 se estende para baixo a partir de acima da abertura da extremidade de saída 112 para fechar ou cobrir a abertura da extremidade de saída 112 do alojamento 20 102. Em certas modalidades, o alojamento 102 pode incluir uma saída inclinada 114, para facilitação do fluxo de materiais de perfuração a partir dali.

O descarregador 108 é conectado ao alojamento 102, de modo a controlar o fluxo de material de perfuração saindo 25 do alojamento 102. Ainda, o descarregador 108 é configurado para distribuir o fluxo de material de perfuração através da superfície de separação ou de peneiramento (não mostrada). Em particular, a configuração do descarregador 108 é selecionada de modo a distribuir uniformemente o 30 fluxo de material de perfuração através da largura (W) do

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7/13 aparelho de distribuição de fluido e da superfície de separação correspondente na qual o fluxo de material de perfuração é suprido.

O descarregador 108 é conectado ao alojamento 102 por meios mecânicos. Por exemplo, conforme mostrado nas Figuras e 2, o descarregador 108 é acoplado ao alojamento por uma articulação do tipo de pino. Assim, um fluxo de material de perfuração através do alojamento 102 aplica uma pressão a uma primeira superfície 116 do descarregador 108. Neste 10 exemplo, quando a pressão aplicada pelo fluxo de material de perfuração é maior do que a pressão causada pelo peso do descarregador 108, o descarregador 108 roda em torno do eixo geométrico da abertura tipo de pino, desse modo permitindo que o material de perfuração flua a partir do 15 aparelho de distribuição de fluido 100.

Em uma modalidade alternativa, o descarregador 108 é acoplado ao alojamento por uma articulação carregada por mola. Neste exemplo, quando a pressão aplicada pelo fluxo de material de perfuração à primeira superfície 116 do 20 descarregador 108 é maior do que a força de mola da articulação carregada por mola, o descarregador 108 roda em torno do eixo geométrico da articulação carregada por mola, desse modo permitindo que o material de perfuração flua a partir do aparelho de distribuição de fluido 100.

Assim, o descarregador 108 pode ser configurado para controlar o fluxo e a distribuição do fluxo de material de perfuração pela seleção, por exemplo, do formato, do projeto e/ou do peso do descarregador 108 e do meio de conexão para acoplamento do descarregador 108 ao alojamento 30 102. Por exemplo, em uma modalidade, o descarregador 108

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8/13 pode ser conectado ao alojamento 102 com uma articulação do tipo de pino. Neste exemplo, o descarregador 108 pode ser configurado de modo que uma contrapressão seja criada no material de perfuração no alojamento 102. A contrapressão 5 do material de perfuração no alojamento 102 faz com que o material de perfuração se distribua através da largura (W) do descarregador 108. Assim, quando a pressão do material de perfuração atuando sobre a primeira superfície 116 do descarregador 108 vence o peso do descarregador 108, o 10 material de perfuração move o descarregador 108 em torno do eixo geométrico de articulação do tipo de pino. O fluxo resultante de material de perfuração saindo do aparelho de distribuição de fluido 100 é uniformemente distribuído, portanto, através da largura (W) da superfície de separação 15 ou da superfície de peneiramento do separador.

Nesta modalidade, o descarregador 108 pode ser configurado com base na pressão de fluido esperada no aparelho de distribuição de fluido 100 ou na vazão desejada ou na distribuição de material de perfuração saindo do 20 aparelho de distribuição de fluido 100. Em particular, o peso do descarregador 108 usado com uma conexão de articulação do tipo de pino para o alojamento 102 pode ser selecionado de modo a prover uma contrapressão suficiente no material de perfuração no dispositivo de distribuição de 25 fluido 100, e, portanto, uma distribuição uniforme de material de perfuração através da largura (W) do descarregador 108. Em uma modalidade, pesos destacáveis (não mostrados) podem ser afixados ao descarregador 108 com base em uma pressão de fluido. Por exemplo, pesos pequenos 30 podem ser presos, por exemplo, por prendedores mecânicos,

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9/13 ao descarregador 108. Alternativamente, pesos pequenos podem ser aderidos a ou soldados ao descarregador 108. Em outras modalidades, o descarregador 108 pode ser formado de um material mais espesso, por exemplo, um metal mais 5 espesso, para se prover mais peso para contra-atuar a pressão do material de perfuração no alojamento 102. Assim, o projeto e a configuração do descarregador 108 podem ser selecionados de modo a controlarem o fluxo e a distribuição de material de perfuração através da superfície de 10 separação do separador vibratório.

Na modalidade em que o descarregador 108 é conectado ao alojamento com uma articulação carregada por mola, a mola pode ser selecionada de modo que a força de mola crie uma contrapressão suficiente sobre o material de perfuração 15 no aparelho de distribuição de fluido 100, de modo que uma distribuição uniforme de material de perfuração através da largura (W) do descarregador 108 resulte. Assim, quando a pressão do material de perfuração sobre a primeira superfície 116 do descarregador 108 vence a força de mola, 20 o material de perfuração que sai do aparelho de distribuição de fluido 100 é uniformemente distribuído através da largura da superfície de separação do separador vibratório.

Com referência, agora, à Figura 3, em uma modalidade, 25 o aparelho de distribuição de fluido (100 nas Figuras 1 e 2) é acoplado a um separador vibratório 358 que inclui uma plataforma de peneiramento de topo 330, uma plataforma de peneiramento média 340 e uma plataforma de peneiramento de fundo 350, sendo mostrado. Pelo menos um motor 362 é 30 afixado ao agitador para a provisão de movimento

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10/13 vibratório, enquanto se separam os sólidos do fluido de perfuração. Uma tela de malha (não mostrada) é provida em cada uma das plataformas de peneiramento, de modo a se filtrarem os sólidos de vários tamanhos a partir do fluido de perfuração, de acordo com o tamanho da respectiva malha. Em algumas modalidades, a tela de malha pode fazer parte de conjuntos de tela dispostos nas plataformas de peneiramento de topo, média e de fundo 330, 340, 350. Aqueles versados na técnica apreciarão que a presente exposição não está limitada a qualquer conjunto de tela em particular ou arranjo de tela de malha.

Um tabuleiro de retorno de fluxo 360 é provido para a distribuição de fluido de perfuração entre a plataforma de peneiramento média 340 e a plataforma de peneiramento de fundo 350. Para fins de ilustração na Figura 4, os conjuntos de tela são removidos do separador vibratório para a provisão de uma vista do tabuleiro de retorno de fluxo 360.

Aqueles tendo um conhecimento na técnica apreciarão que o arranjo e o conjunto de tabuleiro de retorno de fluxo 360 podem variar, sem que se desvie do escopo da presente exposição.

Com referência às

Figuras e 5, tabuleiro de retorno de fluxo 360 é disposto abaixo da plataforma de peneiramento de topo 330 inclui uma pluralidade de canais para divisão do fluxo de fluido de perfuração, após uma separação inicial de sólidos pela plataforma de peneiramento de topo

330.

Nesta modalidade em particular, quatro canais (A, B,

C, D) são incluídos no tabuleiro de retorno de fluxo 360. Os canais podem ser formados, por exemplo, pela provisão de uma nervura 361 entre canais

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11/13 adjacentes. Com referência à Figura 4, configurações diferentes de nervura 361 são mostradas, de acordo com modalidades da presente exposição. Conforme mostrado, a nervura 361A se estende ao longo de um comprimento completo 5 do tabuleiro de retorno de fluxo 360, e pode ser soldada no lugar ou presa com prendedores comuns. Em modalidades alternativas, a nervura 361B se estende ao longo apenas de uma porção do comprimento inteiro do tabuleiro de retorno de fluxo 360, permitindo que um fluido seja distribuído 10 mais uniformemente através do tabuleiro de retorno de fluxo 360, antes de ser dividido pela nervura 361B. A nervura 361B pode ser soldada em uma porção traseira do tabuleiro de retorno de fluxo 360. Aqueles de conhecimento comum na técnica apreciarão que os canais podem ser formados de 15 várias formas, sem que se desvie do escopo da presente exposição. Por exemplo, uma nervura de comprimento pleno 361A ou uma nervura de comprimento parcial 361B pode ser usada em ambos os compartimentos, ou uma combinação de nervuras de comprimento pleno 361A ou de nervuras de 20 comprimento parcial 361B pode se usada, conforme mostrado.

Ainda, em modalidades alternativas, o tabuleiro de retorno de fluxo 360 pode incluir curvas para cima entre os canais para divisão dos canais de cada outro.

Nesta modalidade, em que o aparelho de distribuição de 25 fluido (100 nas Figuras 1 e 2) é acoplado a um separador vibratório tendo tabuleiros de retorno de fluxo com múltiplos canais, o aparelho de distribuição de fluido vantajosamente provê mais distribuição de material de perfuração sobre a superfície de separação e, portanto, uma 30 distribuição mais uniforme de material de perfuração

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12/13 separado em cada canal dos tabuleiros de retorno de fluxo. Com referência às Figuras 1 a 5, o descarregador 108 provê uma contrapressão suficiente no material de perfuração no aparelho de distribuição de fluido 100, de modo que o material de perfuração seja distribuído uniformemente ao longo da primeira superfície 116 do descarregador 108. Quando a pressão do material de perfuração no descarregador 108 vence o peso ou a força de mola do descarregador 108, o material de perfuração faz com que o descarregador 108 rode em torno do eixo geométrico da articulação 110, desse modo se permitindo que o material de perfuração flua sobre a plataforma de peneiramento de topo 330. Uma distribuição uniforme do material de perfuração atrás do descarregador 108, isto é, no lado de primeira superfície 116 do descarregador 108 provê uma distribuição uniforme de material de perfuração sobre a plataforma de peneiramento de topo 330. Portanto, o material separado coletado nos canais dos tabuleiros de retorno de fluxo 360 é distribuído uniformemente de forma similar.

Uma distribuição uniforme do material de perfuração sobre a plataforma de peneiramento e os canais dos tabuleiros de retorno de fluxo de um separador vibratório maximiza o uso das superfícies de peneiramento em todos os níveis de plataforma de um separador vibratório de plataforma múltipla. Alguém de conhecimento comum na técnica apreciará que outros separadores vibratórios podem ser combinados com um aparelho de distribuição de fluido de acordo com modalidades mostradas aqui, incluindo separadores peneiramento, vibratórios tendo uma plataforma de duas plataformas de peneiramento ou mais.

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Ainda, um aparelho de distribuição de fluido de acordo com as modalidades mostradas aqui pode ser acoplado a outros sistemas de separação, incluindo, por exemplo, separadores de material argiloso, para a maximização da eficiência da 5 superfície de peneiramento.

Vantajosamente, as modalidades mostradas aqui podem prover um sistema de peneiramento mais eficiente. Em particular, as modalidades mostradas aqui provêem um aparelho para uma distribuição uniforme de material de 10 perfuração para uma superfície de peneiramento ou de separação. Como tal, as modalidades da presente exposição podem prover um uso máximo das superfícies de peneiramento de um separador vibratório.

Embora a invenção tenha sido descrita com respeito a 15 um número limitado de modalidades, aqueles versados na técnica, tendo o benefício desta exposição, apreciarão que outras modalidades podem ser divisadas, as quais não se desviam do escopo da invenção, conforme mostrado aqui. Assim sendo, o escopo da invenção deve ser limitado apenas 20 pelas reivindicações em anexo.

Claims

1. Aparelho de distribuição de fluido (100) caracterizado pelo fato de compreender:

um alojamento (102) tendo um saída inclinada (114), o

5 alojamento (102) configurado para receber um material de perfuração e dirigir o material de perfuração para uma superfície de separação; e um descarregador (108) acoplado a uma extremidade de saída do alojamento (102) e configurado para se mover em 10 resposta a uma pressão de fluido do material de perfuração;

o descarregador (108) configurado para criar uma contrapressão no material de perfuração no alojamento (102), em que a saída inclinada (114) compreende uma primeira

15 porção horizontal a uma primeira distância vertical a partir da superfície separatória, uma segunda porção horizontal a uma segunda distância vertical da superfície separatória, e uma terceira porção inclinada a partir da primeira porção em direção à segunda porção, a segunda

20 distância vertical menor do que a primeira distância vertical, e o descarregador (108) posicionado através de pelo menos uma porção da segunda porção.

2. Aparelho de distribuição de fluido, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de ainda

25 compreender uma articulação (110) configurada para acoplar o descarregador (108) ao alojamento.

3. Aparelho de distribuição de fluido, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a articulação ser selecionada a partir de um grupo que consiste em uma

30 articulação do tipo de pino e uma articulação carregada por

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2/2 mola.

4. Aparelho de distribuição de fluido, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o descarregador (108) ser formado a partir de metal.

5 5. Aparelho de distribuição de fluido, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de ainda compreender um peso afixado ao descarregador (108).