BRPI0920770A2 - sistema e método para secar cascalhos de perfuração - Google Patents
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Abstract
sistema e método para secar cascalhos de perfuração. a presente invenção refere-se a um aparelho e método para separar fluido de perfuração a partir de cascalhos de perfuração utilizando ar pressurizado e/ou um vácuo. em uma primeira concretização, o aparelho proporciona separação melhorada de fluido de perfuração a partir de cascalhos de perfuração em um agitador, o agitador incluindo uma tela do agitador, um sistema de ar de vácuo e um sistema de coleta de fluido de perfuração em uma segunda concretização, o agitador inclui uma tela do agitador e um sistema de sopro de ar
Description
Relatório Descritivo da Patente de lnvenção para "SJSTEMA E MÉTODO PARA SECAR CASCALHOS DE PERFURAÇÃO".
. CAMPO DA INVENÇÃO A presente invenção refere-se a sistemas e métodos para sepa- 5 rar fluido de perfuração de cascalhos de perfuração utilizando ar pressuriza- do e/ou vácuo.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO A perda de fluidos de perfuração apresenta vários desafios dis- pendiosos para a indústria de exploração de energia como resultado da per- lO da de fluidos de perfuração para a formação e/ou a partir do descarte de de- tritos ou cascalhos de perfuração que estão contaminados no fluido de perfu- . ração,. No contexto desta descrição, "fluido de perfuração" significa tanto - fluido preparado na superfície, utilizado em um estado inalterado para perfu- ração, como fluidos recuperados a partir de um poço que podem incluir vá- - 15 rios contaminantes a partir do poço, incluindo água e hidrocarbonetos.
. A título de antecedente, durante a escavação ou processo de perfuração, as perdas de fluido de perfuração podem alcançar níveis apro- ximando-se de 300 metros cúbicos de perda de fluido de perfuração durante o curso de um programa de perfuração. Com alguns fluidos de perfuração 20 possuindo valores além de $1000 por metro cúbico, a perda de tais volumes de fluidos representa um custo substancial para os operadores de perfura- ção. Os fluidos de perfuração geralmente são caracterizados como fluidos de perfuração "baseados em água" ou "baseados em óleo" que podem inciu- ir vários produtos químicos onerosos e especializados como conhecidos pe- 25 los versados na técnica. Como resultado, é desejável que mínimas quanti- dades de fluidos de perfuração sejam perdidas e várias tecnologias tenham sido empregadas para minimizar as perdas de fluido de perfuração tanto no fundo do poço como na superfície. Um problema particular é a remoção de fluido de perfuração e 30 quaisquer hidrocarbonetos a partir da formação que podem ficar aderidos aos cascalhos de perfuração (coletivamente "fluidos") na superfície. A remo- ção efetiva de vários fluidos a partir dos cascalhos de perfuração tem sido
alcançada por várias tecnologias, incluindo centrífugas de voluta, centrífugas
- de cesto vertical (VBC), dispositivos de vácuo e separadores de vórtice.
Tipi-
_ camente, estes dispositivos são alugados em custos na faixa de $1000 até $2000 por dia.
Como resultado, a recuperação de fluidos necessária para 5 cobrir este custo requer que o valor do fluido recuperado seja maior do que o custo de aluguel do equipamento de modo que a tecnologia de recuperação seja economicamente justificada.
Em projetos de escavação onde grandes quantidades de fluido de perfuração de alto custo estão sendo perdidas (por exemplo, além de 3 metros cúbicos por dia), então, o pagamento diário do 10 aluguel pode produzir alguma coisa próxima de um valor equilibrado.
Entretanto, a experiência mostra que as tecnologias mais agres- . sivas e de melhor recuperação como a VBC e os sistemas a vácuo frequen-
· temente produzem um fluido recuperado que deve ser processado por equi- pamento adicional, tal como uma centrífuga de voIuta para remover detritos 15 muito finos da perfuração a partir do fluido recuperado. lsto adiciona custo para o processamento e aumenta a complexidade da recuperação de fluido.
Além disso, nas operações de escavação onde menos do que cerca de 3 metros cúbicos de perdas estão ocorrendo diariamente, as tecno- logias atuais geralmente colocam-se a um custo fora das tolerâncias do ç|j- 20 ente.
Além disso, o volume de hidrocarbonetos que pode ficar aderido aos cascalhos de perfuração pode ser de valor comercial significativo para justificar a recuperação eficaz. lgualmente, com requerimentos ambientais crescentes com respeito à remedição dos cascalhos de perfuração, sistemas 25 de limpeza eficazes e econômicos são crescentemente necessários.
As técnicas passadas para remover fluido de perfuração dos cascalhos de perfuração também envolveram o uso de sistemas de pulveri- zação de líquido que são utilizados para fornecer Iíquidos de "lavagem" para os cascalhos de perfuração à medida que eles são processados através do 30 equipamento agitador.
Tais Iíquidos de lavagem e sistemas associados de fornecimento de fluido são utilizados para fornecer vários fluidos de lavagem à medida que os cascalhos são processados através de um agitador e po-
dem incluir uma ampla variedade de projetos para fornecer diferentes fluidos . " de lavagem dependendo do tipo de fluido de perfuração sendo processado.
, Por exemplo, os Iíquidos de lavagem podem compreender óleo, água, ou glicol, dependendo do fluido de perfuração e dos cascalhos de perfuração 5 sendo processados através do agitador. Geralmente, estes fluidos de lavagem são aplicados para reduzir a viscosidade e/ou a tensão de superfície dos fluidos aderidos aos cascalhos e para permitir que mais fluidos sejam recuperados. Infelizmente, estas técnicas têm sido inaptas para serem de cus- lO to compensador para vários fluidos de perfuração à medida que o uso de fluidos de diluição frequentemente produz aumentos inaceitáveis no volume t do fluido de perfuração e/ou alterações no consumo químico do fluido de - perfuração. Como resultado, existe uma necessidade de desenvolvimento de 15 uma tecnologia de retroajuste de baixo custo que possa melhorar a recupe- ração de fluido e fazer isto em um nível de custo fracionário para os meca- nismos e tecnologias atualmente empregadas.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO De acordo com a invenção, são descritos sistemas e métodos 20 para separar fluido de perfuração de cascalhos de perfuração utilizando ar pressurizado e/ou um vácuo. Em um primeiro aspecto, a invenção proporciona um aparelho para melhorar a separação do fluido de perfuração dos cascalhos de perfu- ração em um agitador, o aparelho compreendendo: uma tela do agitador 25 possuindo um lado superior e um lado inferior para suportarem os cascalhos de perfuração contaminados com o fluido de perfuração dentro de um agita- dor; um sistema de ar de vácuo operativamente posicionado sob a tela do agitador para puxar um volume efetivo de ar através da tela do agitador para melhorar o fluxo de fluido de perfuração através da tela do agitador e a sepa- 30 ração de fluido de perfuração a partir dos cascalhos de perfuração; e um sistema de coleta de fluido de perfuração para coletar o fluido de perfuração separado a partir do lado de baixo da tela.
Em uma concretização adiciona!, o sistema de ar de vácuo inclui um tubo de vácuo para conexão operativa com uma parte da tela do agita-
. dor, uma mangueira de vácuo operativamente conectada com o tubo de vá- cuo e uma bomba de vácuo operativamente conectada com a mangueira de 5 vácuo.
O sistema de ar de vácuo pode incluir pelo menos dois coletores de vácuo Em uma concretização, o sistema ar de vácuo inclui um sistema de separação de fluido de perfuração para remover fluido de perfuração da mangueira de vácuo.
Em outra concretização, a bomba de vácuo é ajustável 10 para alterar a pressão do vácuo.
Em outras concretizações, o tubo de vácuo é adaptado para r configuração para a tela do agitador através de menos do que um terço do comprimento da tela do agitador e pode incluir um sistema de posicionamen- to para alterar a posição do tubo de vácuo com respeito à tela de agitador. - 15 Ainda em outra concretização, a tela do agitador inclui uma es-
. trutura do agitador e a estrutura do agitador e os membros de agitação as- sociados são fabricados de materiais compostos.
Em outra concretização, o aparelho adicionalmente compreende um sistema de sopro de ar operativamente posicionado acima do lado supe- 20 rior da tela do agitador para soprar um volume eficaz de ar através dos cas- calhos de perfuração contaminados com fluido de perfuração passando atra- vés da tela do agitador primeiro, para melhorar a separação do fluido de per- furação dos cascalhos de perfuração.
O sistema de sopro de ar de preferên- cia inclui pelo menos um sistema de distribuição de ar compreendendo pelo 25 menos uma barra de distribuição de ar e vários bocais de ar operativamente posicionados através da Iargura da tela do agitador e também pode incluir um sistema de contenção de ar operativamente envolvendo pelo rnenos uma barra de distribuição de ar para conter os cascalhos de perfuração e o fluido de perfuração adjacentes ao lado superior da tela do agitador.
Um sistema 30 de aquecimento de ar também pode ser proporcionado para aquecer o ar distribuído através do sistema de sopro de ar.
Em outro aspecto, a invenção proporciona um método para me-
lhorar a separação de ffuido de perfuração de cascalhos de perfuração em " um agitador, o método compreendendo as etapas de: a) aplicar uma pressão eficaz de ar de vácuo para uma superfí- - cie inferior de uma tela do agitador suportando os cascalhos de perfuração 5 contaminados com fluido de perfuração para melhorar o fluxo de fluido de perfuração através da tela do agitador e a separação do fluido de perfuração dos cascalhos de perfuração; b) coletar cascalhos de perfuração a partir de um lado superior da tela; e 10 C) coIetar o fluido de perfuração a partir de um lado inferior da te- Ia. Em outra concretização, o método inclui a etapa de aplicar um - volume eficaz de ar para a superfície superior da tela do agitador para me- lhorar o fluxo de fluido de perfuração através da tela do agitador e a separa- 15 ção de fluido de perfuração a partir dos cascalhos de perfuração.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A invenção é descrita pela descrição detalhada seguinte e pelos desenhos, em que: a figura 1 é uma vista em perspectiva de um agitador de acordo 20 com a técnica anterior que pode ser retroajustado para incluir um sistema de sopro de ar e/ou o sistema de vácuo de acordo com a invenção; a figura 2 é uma vista plana de um agitador incluindo um sistema de sopro de ar de acordo com uma primeira concretização da invenção; a figura 3 é uma vista de extremidade de um agitador incluindo 25 um sistema de sopro de ar de acordo com uma primeira concretização da invenção; a figura 4 é uma vista de baixo de um tubo de vácuo e da estru- tura de acordo com uma segunda concretização da invenção; a figura 4A é uma vista de extremidade de um tubo de vácuo e 30 da estrutura de acordo com uma segunda concretização da invenção; as figuras 5A e 5B são vistas laterais esquemáticas de um sis- tema de vácuo de acordo com duas concretizações da invenção;
a figura 6 é uma vista de baixo de uma estrutura da tela de acor- : do com uma concretização da invenção; e m a figura 7 é uma tabela apresentando uma análise de custo de fluido de perfuração processado a vácuo comparada com o método de pro- 5 cessamento da técnica anterior.
DESCRIÇÃO DETALHADA De acordo com a invenção e com referência às figuras, são des- critas concretizações de um método e aparelho aperfeiçoados de recupera- ção de fluido de perfuração. 10 A invenção resolve vários problemas técnicos das abordagens anteriores para limpar cascalhos de perfuração e recuperar fluidos de perfu- . ração na superfície durante as operações de perfuração, e particutarmente, - problemas em conjunto com sistemas conhecidos de agitador. A figura 1 apresenta um conhecido agitador 10 possuindo um leito de tela geralmente
P 15 plano 12 sobre o qual fluido de perfuração e cascalhos de perfuração recu- - perados são passados. O agitador 10 tipicamente inclui um sistema de agi- tação de movimento duplo 14 para produzir energia mecânica de agitação para o leito da tela. O fluido e os cascalhos de perfuração recuperados são introduzidos através das portas de entrada 16 para o leito plano da tela. O 20 movimento de vibração do agitador e do leito da tela efetua a separação dos cascalhos de perfuração e dos fluidos em que o fluido de perfuração passa através do leito da tela e é recuperado a partir do lado de baixo do agitador 10 e os cascalhos de perfuração são recuperados a partir da extremidade 18 do Ieito da tela. Em adição à gravidade, o movimento de vibração do leito da 25 tela produz energia mecânica para as partículas de cascalho de perfuração para "sacudir de forma solta" fluidos que podem estar aderidos às superfí- cies externas dos cascalhos de perfuração. Os fluidos de perfuração irão fluir por gravidade através da tela. De acordo com um primeiro aspecto da invenção, como apre- 30 sentado nas figuras 2 e 3, de modo a melhorar a energia de separação, o agitador é proporcionado com um sistema de ar comprimido 19. O sistema de ar comprimido sopra ar comprimido através dos cascalhos sendo proces-
sados por um agitador, em que o ar em a|m/baixa pressão é utilizado para
" causar a separação eficaz do fluido de perfuração dos cascalhos de perfura-
. ção.
Geralmente, ar comprimido é fornecido por um compressor (não apre- sentado) e é soprado através de barras de distribuição apropriadas 20 e de 5 bocais 20a a uma distância próxima do Ieito da tela 12, de modo que os flui- dos aderidos aos cascalhos de perfuração sejam efetivamente soprados dos cascalhos de perfuração à medida que eles passam pelo agitador 10 por serem sujeitos a uma alta energia de cisalhamento à medida que o ar passa . pelos cascalhos de perfuração- lO Como apresentado, o sistema pode empregar múltiplas barras de distribuição e bocais operando em pressões similares ou dissimilares e . posicionados em diferentes localizações e ângulos em relação ao agitador
- de modo a proporcionar separação eficaz.
O ar também pode ser aquecido de modo a auxiliar na diminuição da viscosidade e, por consequência, da e
15 tensão de superfície dos fluidos nos cascalhos. 4 Dependendo do fluido de perfuração, um sistema alternativo de sopro de ar utilizando ventoinhas (não apresentado) pode ser empregado à medida que apropriado e pode incluir sistemas de aquecimento apropriado como dito acima. 20 O sistema pode ser operado em conjunto com outras tecnologias do passado incluindo fluidos de lavagem, apesar de isto somente ser em- pregado se fatores econômicos forem favoráveis.
No caso onde o ar em alta pressão e alta velocidade é empre- gado, pode ser necessário incluir proteções apropriadas, defletores ou ban- 25 dejas porosas para garantir que os cascalhos não sejam soprados para fora do agitador e para garantir que o fluxo da pressão de ar seja efetivamente direcionado para processar todos os cascalhos de perfuração.
Cje forma si- milar, o sistema pode incluir sistemas de coleta para garantir que o fluido de perfuração condensado e evaporado seja novamente coletado. 30 Em uma concretização, o sistema pode incluir uma saia do estilo aeroflutuante 22 (apresentada com uma linha pontilhada) para conter os cascalhos de perfuração dentro da saia para promover o processamento eficaz dos cascalhos. Nesta concretização, a saia aeroflutuante 22 "flutuaria" a " acima da tela do agitador e ar em alta pressão seria direcionado para a tela.
P Em um segundo aspecto, como descrito nas figuras 4 até 6, o agitador é proporcionado com um sistema de vácuo 30 localizado abaixo do 5 leito da tela 12 para melhorar o fluxo de fluido de perfuração através da tela e para separar o fluido de perfuração dos cascalhos de perfuração. Como apresentado nas figuras 4 e 4A, a tela 12a é proporcionada com pelo menos um tubo de vácuo 12b para aplicação de uma pressão de vácuo para o lado de baixo de uma parte da tela 12a. Ou seja, o tubo de vácuo é projetado pa- lO ra conectar-se com o lado de baixo de uma tela de modo que à medida que os cascalhos e os fluidos passam sobre a tela, uma pressão de vácuo enco- raja a passagem de fluido de perfuração através da tela, por consequência, melhorando a eficiência da separação. Em adição, a pressão de vácuo pode ser suficiente para efetivamente romper a tensão de superficie de fluidos - 15 aderindo às partículas de cascalhos de perfuração aplicadas durante a agi- tação de modo a adicionalmente melhorar a separação dos fluidos dos cas- . calhos de perfuração. Na figura 4, o comprimento horizontal do tubo de vá- cuo é projetado para aplicar um vácuo através de uma parte relativamente pequena do comprimento horizontal total da tela (aproximadamente 2,54 20 centímetros (1 polegada), como apresentado na figura 4) ao passo que, co- mo apresentado nas figuras 5A e 5B, o tubo possui um comprimento hori- zontal mais longo, de aproximadamente 17,78 centímetros (7 polegadas) (aproximadamente um terço do comprimento da tela). De preferência, tubos de vácuo separados são utilizados através 25 da tela para garantir que uma pressão de vácuo relativamente uniforme seja aplicada através da tela. Como apresentado esquematicamente nas figuras 5A e 5B, u- ma(s) tela(s) de peneiração12 é/SãO operativamente conectadas com um tubo de vácuo 12b com um tubo de transporte de fluido/tubo de vácuo 12c 30 com um rnedidor de vácuo 12d e um dispositivo de vácuo fixo 12f junto com um dispositivo de vácuo de controle variável 12g (figura 5A) ou dispositivo de vácuo variável 12g (figura 5B). Ambas as concretizações possuem um sis-
tema de coleta de fluido 13 que permite que o fluido de perfuração recupera- : do seja separado por gravidade do sistema de vácuo para um tanque de ar-
. mazenamento para reutilização.
Um motor de vibração lOa aciona a vibra- ção da tela 12. 5 O sistema de ajuste de vácuo 12e pode ser um orifício de restri- ção ou um escapamento de ar/atmosférico controlado dentro da linha de vá- cuo como conhecido pelos versados na técnica.
Um orifício de restrição re- duz o fluxo e leva à intensificação na linha de vácuo, enquanto um escapa- mento atmosférico controlado não restringe o fluxo.
O medido de vácuo 12d 10 é útil para ajuste, mas não é absolutamente necessário.
Vácuo para lnterface da Te/a e Projeto da Te/a Como apresentado nas figuras 4 e 4A, um tubo de vácuo 12b é adaptado para configuração com uma tela 12 por uma estrutura de suporte do tubo de vácuo 60. A estrutura de suporte do tubo de vácuo 60 inclui uma m
15 barra de divisão em duas partes 62 definindo uma área de vácuo 64 e uma área aberta 66. O tubo de vácuo 12b possui um projeto em formato geral- . mente de funil permitindo aos fluidos passarem através da tela a serem dire- cionados para a mangueira de vácuo 12c.
A borda superior do tubo de vácuo inclui um sistema de conexão apropriado para conexão com a estrutura 60, 20 tal como um bordo de acoplamento e o sistema de fixação permitindo que o tubo de vácuo seja assentado e travado dentro da estrutura sem balançar frouxo durante a operação.
A porta de saída inferior 12h do tubo de vácuo é proporcionada com um sistema de conexão de tubo e trava apropriados, tal como um bordo e um fecho a came para conexão de uma mangueira de vá- 25 cuo 12C com o tubo.
Uma tela é montada e segura junto às superfícies supe- riores da estrutura.
Exemplos Um experimento da tela de vácuo foi feito durante uma operação de perfuração em Nabors 49, um equipamento de perfuração em Rocky 30 Mountains no Canadá.
O experimento foi conduzido enquanto o equipamen- to estava perfurando e um fluido de perfuração Invert Emulsion baseado em óleo foi utilizado.
As propriedades do fluido de perfuração a partir do poço utilizado durante a perfuração são apresentadas na tabela 1 e são represen-
" tativas de um típico fluido de perfuração para uma dada viscosidade.
Tabela 1 - Propriedades do Fluido de Perfuração
Profundidade i 4051 m Profundidade T.V.
I 3762 m Densidade 1250 Kg/m' Gradiente 12,3 kPa/m Hidroestática 46132 kPa Viscosidade de Funil 45 s/l Viscosidade Plástica 10 Mpa.s Ponto de Escoamento 2P Resistência de Gel 1/1,5Pa1Os/1Omin Proporção Óleo/Água 90:10 HTHP 16 ml Bolo de Lama 1 mm CIoretos 375714 mg/l Contagem de Areia Vestígio Contagem de Sólidos 12,88% Alta Densidade 402 kg/m' (9,46°6 por peso) Baixa Densidade 89 kg/m' (3,42°6) Tubulação de Fluxo 42° C Cal em Excesso 22 kg/m' Atividade da Água 0,47 Estabilidade Elétrica 396 volts Densidade do Óleo 820 kg/m'
O teste foi conduzido em um Agitador Ml-Swaco Mongoose. 5 Para o teste, somente um lado do sistema de vácuo foi conecta- do de modo que amostras representativas poderiam ser coletadas a partir de ambos os lados da tela para fornecer uma avaliação quantitativa e qualitativa do efeito do vácuo sobre a separação.
O sistema de vácuo inclula uma unidade de vácuo Westech S/N
176005 Model : Hibon vtb 820 (máximo de 1400 CFM). A unidade de vácuo : estava puxando em 584,2 mmhg (23 inHg.) através de um tubo de vácuo de
. 55,88 centímetros x 2,54 centímetros (22 polegadas por 1 polegada) durante ! o teste.
Uma tela de malha 80 (isto é, uma área aberta de 50°6 de modo que 5 a área real de fluxo através da tela foi 70,839 cm2 (0,07625 ft2). Durante a operação, o fluxo de cascalhos transitou este espaço de vácuo em cerca de 3 segundos.
Amostras foram coletas durante o teste e existia uma visível dife- rença entre estas processadas através da barra de vácuo e estás que pas- lO saram através da seção sem serem sujeitas a um vácuo.
Qualitativamente, os cascalhos processados com vácuo eram mais granulares e mais secos ao passo que os cascalhos não processados
· (isto é, sem vácuo) tinham uma textura tipo pasta típica de cascalhos com alta concentração de óleo. « 15 As amostras do teste recuperadas foram então destiladas (a- mostra de 50 ml) utilizando um destiiador de campo de óleo padrão.
A anáíi- - se do destilador de campo é resumida na tabela 2.
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Estes resultados apresentam um efeito significativo em cerca de : 3 segundos de exposição ao vácuo.
Em particular, o teste 1 apresentou que
. o vácuo resultou em um melhoramento aproximadamente de 8% do volume na recuperação de óleo a partir dos cascalhos que passaram pelo vácuo. 5 A figura 7 apresenta uma análise de custo/benefício representa- tiva realizada pelo uso do sistema de separação de acordo com a invenção.
Como apresentado, os volumes de fluido de perfuração e os volumes de cascalho de perfuração são calculados baseados em um comprimento parti- cular dos furos de poço e nos diâmetros do furo de poço. 10 A figura 7 apresenta que através de um programa de perfuração de 8 dias, $7291 em custos de fluido seriam economizados.
À medida que a maior parte do equipamento de processamento de cascalho da técnica ante- rior requerendo custos de mobilização e de desmobilização, bem como cus- tos de $1500 até $2000 por dia de taxas de aluguel, o equipamento de cas- - " 15 calhos convencional não é de custo eficaz como um meio para efetivamente reduzir os custos gerais de um programa de perfuração.
Entretanto, o siste- . ma de acordo com a invenção pode ser empregado em um custo diário sig- nificativamente mais baixo e, por consequência, permite ao operador obter uma economia no preço no atacado em relação à recuperação de fluido. 20 Durante o teste foi verificado que pressão de vácuo excessiva e/ou invariável na tela de 2,54 centímetros (1 poIegada) poderia causar que a tela de vácuo superasse a vibração da tela e paralisar os cascalhos na tela, desse modo impedindo a descarga eficaz de cascalhos a partir do agi- tador.
Como resultado, o projeto de sistema de vácuo e de tela, como apre- 25 sentado nas figuras 5A e 5B, é preferido à medida que um maior controle sobre a pressão do vácuo pode ser efetuado.
Outras Considerações de Pm/eto e Operacionais É entendido que um operador pode ajustar a pressão do vácuo, o tamanho da tela e/ou a área de vácuo de modo a otimizar a separação do 30 fluido de perfuração para um dado cenário de campo.
Além disso, um tubo de vácuo pode ser ajustável em termos de seu comprimento horizontal e/ou de posição vertical com respeito ao lado de baixo da tela.
Por exemplo, urn tubo de vácuo pode ser proporcionado com : chapas de sobreposição que permitiriam a um operador efetivamente ampli-
. ar ou estreitar a largura do tubo de modo que a área aberta do tubo poderia ser variada durante a operação através de um sistema de ajuste apropriado. 5 Sequrança Também é preferível incluir um detector de gás (não apresenta- do) na área de recepção do vácuo para detectar a formação de gases preju- diciais dentro da câmara. /nsta/ação 10 Também é benéfico instalar o sistema de vácuo em um nivel a- baixo da altura do agitador para permitir que o fluido coIetado flua, bem co- mo seja extraído, para dentro da câmara de vácuo. (sto iria garantir que o
· detrito/fluido movendo-se de forma lenta tivesse menos oportunidade de ser coletado no sistema de mangueiras que existe entre o dispositivo de vácuo e 15 a conexão operacional entre a tela e o vácuo.
Em outras concretizações, a zona de vácuo pode ser linearmen- . . te ajustada através da tela de modo a permitir ao operador otimizar a sepa- ração de cascalho/fluido e, em particular, o tempo que os cascalhos são ex- postos a uma pressão de vácuo. 20 Ainda em outro aspecto, o agitador pode ser construído de mate- riais com pouco peso, tais como materiais compostos, oposto ao aço atual- mente utilizado.
O uso de materiais compostos, tais como fibra de vidro, Ke- vlar e/ou fibra de carbono pode proporcionar uma massa correspondente inferior do sistema do agitador (incluindo a estrutura da tela, e os membros 25 de agitação associados), permitir que frequências de vibração mais elevadas sejam empregadas por minimizar o momento do agitador e permitir mais controle da amplitude do agitador.
Ou seja, um projeto composto permite maiores frequências vibracionais serem transmitidas para os cascalhos de perfuração e para o fluido, o que resultaria em uma redução da viscosidade 30 dos fluidos de perfuração que tipicamente são tixotrópicos por natureza.
A redução resultante na viscosidade proporcionaria um maior grau de separa- ção do fluido e do cascalho.
Além disso, um agitador composto seria leve o suficiente para " permitir que sensores e acelerômetros do medidor de tensão fiquem locali- . zados sob o cesto do agitador de modo a rastrear o fluxo de massa através do agitador de um modo que permitiria ao operador saber a quantidade rela- 5 tiva de detritos de perfuração sendo descarregada a partir do poço em uma base contínua. Esta informação pode ser utilizada para ajustar as proprieda- des do fluido; tipicamente a viscosidade, para otimizar a remoção de casca- lhos do furo de poço durante o processo de escavação. Apesar de a presente invenção ter sido descrita e ilustrada com 10 respeito às concretizações preferidas e usos preferidos das mesmas, ela não é para ser desse modo limitada, desde que modificações e alterações podem ser feitas nas mesmas, as quais estão dentro do escopo pleno e pre- · tendido da invenção.
m
Claims (14)
1. Aparelho para melhorar a separação de fluido de perfuração a - partir de cascalhos de perfuração em um agitador, o aparelho compreen- dendo: 5 uma tela do agitador possuindo um lado superior e um lado infe- rior para suportar cascalhos de perfuração contaminados com fluido de per- furação dentro de um agitador; um sistema de ar de vácuo operativamente posicionado sob a tela do agitador para puxar um volume efetivo de ar através da tela do agita- lO dor para melhorar o fluxo de fluido de perfuração através da tela do agitador e a separação do fluido de perfuração dos cascalhos de perfuração sem pa- ralisar os cascalhos de perfuração na tela do agitador; e " W um sistema de coleta de fluido de perfuração para coletar o flui- do de perfuração separado do lado de baixo da tela. q , " ' 15
2. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, em que o sistema · de ar de vácuo inclui um tubo de vácuo para conexão operativa com uma . parte da tela do agitador, uma mangueira de vácuo operativamente conecta- da com o tubo de vácuo e uma bomba de vácuo operativamente conectada com a mangueira de vácuo. 20
3. Aparelho, de acordo com a reivindicação 2, em que o sistema de ar de vácuo inclui pelo menos dois tubo de vácuos.
4. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 3, em que o tubo de vácuo possui uma parte em formato de funil para cone- xão operativa com uma mangueira de vácuo. 25
5. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 4, em que o sistema de ar de vácuo inclui um sistema de separação de fluido de perfuração para remover fluido de perfuração a partir da mangueira de vácuo.
6. Aparelho, de acordo com a reivindicação 5, em que o sistema 30 de ar de vácuo é posicionado em um nível abaixo da altura do agitador para auxiliar o fluxo de fluido coletado através da mangueira de vácuo.
7. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a
6, em que a bomba de vácuo é ajustável para alterar a pressão do vácuo 4 " enquanto mantendo o fluxo de fluido através da mangueira de vácuo. W 8. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 7, em que o tubo de vácuo é adaptado para configuração para a tela do agi- 5 tador através de menos do que um terço do comprimento da tela do agita- dor.
9. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 8, em que o tubo de vácuo inclui um sistema de posicionamento para alterar a posição do tubo de vácuo com respeito à tela do agitador.
10 9. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, em que a tela do agitador inclui uma estrutura do agitador e a estrutura do agitador e os membros de agitação associados são fabricados de materiais ." · compostos para proporcionar uma massa correspondente inferior da estrutu- ra do agitador e para permitir frequência de vibração mais elevadas para ¶ L· " ' 15 efetivamente reduzir a viscosidade do fluido de perfuração durante a opera- · 4 ção.
11. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 10, adicionalmente compreendendo um sistema de ar controlado/de esca- pamento atmosférico operativamente conectado com o sistema de vácuo e 20 com a mangueira de vácuo operável para efetuar o controle de vácuo dentro da mangueira de vácuo sem restringir o fluxo.
12. Método para melhorar a separação de fluido de perfuração de cascalhos de perfuração em um agitador, o método compreendendo as etapas de: 25 a. aplicar uma pressão de ar de vácuo eficaz para uma superfí- cie inferior de uma tela do agitador suportando os cascalhos de perfuração contaminados com fluido de perfuração para proporcionar um fluxo eficaz de ar através da tela do agitador e a melhorar o fluxo do fluido de perfuração através da tela do agitador e a separação do fluido de perfuração a partir dos 30 cascalhos de perfuração sem paralisar os cascalhos de perfuração na tela do agitador; b. coIetar cascalhos de perfuração a partir de um lado superior da tela; e
W - c. coletar o fluido de perfuração a partir de um lado inferior da te- Ia.
13. Método, de acordo com a reivindicação 12, em que o agita- 5 dor inclui um sistema de ar de vácuo incluindo um tubo de vácuo para cone- xão operativa com uma parte da tela do agitador, uma mangueira de vácuo operativamente conectada com o tubo de vácuo e uma bomba de vácuo o- perativamente conectada com a mangueira de vácuo, o método adicional- mente compreendendo a etapa de controlar a pressão de vácuo na man- lO gueira de vácuo para manter o fluxo na mangueira de vácuo.
14. Método, de acordo com a reivindicação 13, em que o agita- . dor inclui um sistema de coleta de fluido de perfuração operativamente co- .- e nectado com a mangueira de vácuo e o método adicionalmente compreende . ¶ . ís a etapa de coletar fluido de perfuração dentro do sistema de separação de 15 fluido de perfuração.
W .
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