Способ приготовления бурового раствора

Номер патента: 15634

Опубликовано: 31.10.2011

Авторы: Бингхэм Ричард, Гарсия Диана

Есть еще 13 страниц.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Способ приготовления состава бурового раствора, содержащий этапы, на которых

приготавливают перемешанный буровой раствор в смесительной камере смесительного реактора, при этом

обеспечивают течение основного флюида в смесительную камеру смесительного реактора;

добавляют добавки к буровому раствору в основной флюид, чтобы образовать смесь;

обеспечивают течение смеси в смесительную камеру;

нагнетают сжимаемый рабочий флюид, способный к быстрому снижению давления под влиянием охлаждающего действия бурового раствора, в смесь основного флюида и добавок к буровому раствору в смесительной камере для формирования перемешанного бурового раствора посредством формирования ударной волны в смесительной камере; и

обеспечивают циркуляцию перемешанного бурового раствора через ствол скважины после приготовления.

2. Способ по п.1, в котором сжимаемый рабочий флюид содержит водяной пар.

3. Способ по п.1, в котором аэрирование смеси происходит до введения сжимаемого рабочего флюида.

4. Способ по п.1, дополнительно включающий сбор перемешанного бурового раствора.

5. Способ по п.1, включающий, кроме того: повторное введение сжимаемого рабочего флюида в перемешанный буровой раствор.

6. Способ по п.1, дополнительно включающий просеивание перемешанного бурового раствора до циркуляции.

7. Способ по п.1, в котором введение сжимаемого рабочего флюида проводится при скорости и давлении, достаточных для образования перемешанного бурового раствора.

8. Способ по п.1, в котором основной флюид содержит по меньшей мере один из флюидов на водной основе или на масляной основе.

9. Способ по п.1, в котором температура рабочего флюида составляет по меньшей мере 50°С.

10. Способ по п.1, дополнительно содержащий сжатие сжимаемого рабочего флюида до давления в диапазоне от примерно 3 до примерно 10 бар до введения.

11. Способ по п.1, в котором перемешанный буровой раствор является, по существу, однородным.

12. Способ по п.1, в которой указанные добавки к буровому раствору содержат по меньшей мере один загуститель, разбавитель, разжижитель, утяжелитель, регулятор водоотдачи.

13. Способ по п.12, в котором загуститель включает по меньшей мере один из глины, органофильной глины, синтетического полимера, натурального полимера и их производных.

14. Система для перемешивания буровых растворов, содержащая

питающий бак с раствором для подачи неперемешанного бурового раствора;

смесительный реактор, гидравлически сообщающийся с питающим баком с раствором, причем смесительный реактор содержит

впускное устройство и выпуск, где с помощью впускного устройства неперемешанный буровой раствор поступает в смесительный реактор и где с помощью выпуска буровой раствор выходит из смесительного реактора после перемешивания;

смесительную камеру, расположенную между впускным устройством и выпуском, для перемешивания бурового раствора;

входное отверстие, расположенное на боковой стенке смесительной камеры, для нагнетания в смесь основного флюида сжимаемого рабочего флюида, способного к быстрому снижению давления под влиянием охлаждающего действия бурового раствора, причем сжимаемый рабочий флюид содержит, по существу, газообразный флюид, имеющий более высокое давление.

15. Система по п.14, в которой неперемешанный буровой раствор содержит основной флюид и добавки к буровому раствору.

16. Система по п.14, дополнительно содержащая загрузочную воронку, функционально связанную с питающим баком с раствором для подачи компонентов бурового раствора в неперемешанный буровой раствор.

17. Система по п.14, дополнительно содержащая загрузочную воронку, гидравлически сообщающуюся с линией раствора между питающим баком с раствором и смесительным реактором для подачи добавок к буровому раствору в неперемешанный буровой раствор.

18. Система по п.14, дополнительно содержащая линию рециркуляции, соединяющую гидравлически выпуск смесительного реактора с впускным устройством смесительного реактора.

19. Система по п.14, дополнительно содержащая линию рециркуляции, соединяющую гидравлически выпуск смесительного реактора с питающим баком с раствором.

20. Система по п.14, дополнительно содержащая приемный резервуар, гидравлически сообщающийся со смесительным реактором, для сбора перемешанного бурового раствора.

21. Система по п.14, дополнительно содержащая насос, гидравлически сообщающийся с питающим баком с раствором и смесительным реактором, для закачивания неперемешанного бурового раствора в смесительный реактор.

Текст

Смотреть все

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ Дата публикации и выдачи патента СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ БУРОВОГО РАСТВОРА Раскрывается способ смешения компонентов бурового раствора, который включает создание канала движения для основного флюида, добавление добавок к буровому раствору в основной флюид, чтобы образовать смесь, аэрирование смеси основного флюида и добавок к буровому раствору и ввод сжимаемого рабочего флюида в смесь основного флюида и добавок к буровому раствору с образованием перемешанного бурового раствора. 015634 Перекрестная ссылка на родственные заявки Настоящая заявка испрашивает приоритет заявок на патент США per.11/842506 от 21 августа 2007 и per.60/823346 от 23 августа 2006, которые настоящим включены ссылкой во всей своей полноте. Уровень техники в области изобретения Область техники, к которой относится изобретение Описанные в настоящем описании варианты осуществления относятся в целом к скважинным флюидам. В частности, описанные в настоящем описании варианты осуществления относятся к способам перемешивания скважинных флюидов. Предшествующий уровень При бурении или заканчивании скважин в пластах земли по разным причинам в скважине обычно используют различные флюиды. Обычное применение скважинных флюидов включает смазку и охлаждение калибрующей поверхности бурового долота при общем бурении или при вскрытии пласта (т.е. бурении в целевом нефтеносном пласте), транспортировку "выбуренной породы" (кусков пласта, смещенных режущим действием зубьев бурового долота) к поверхности, регулирование давления пластовых флюидов для избежания нерегулируемых выбросов, поддержание стабильности скважины, удерживание во взвешенном состоянии твердых веществ в скважине, минимизацию водоотдачи в пласт и стабилизацию пласта, через который бурится скважина, разрыв пласта вблизи скважины, вытеснение флюида в скважине другим флюидом, очистку скважины, испытание скважины, передачу гидравлической мощности на буровое долото, флюид, используемый для установки пакера, ликвидацию скважины или подготовку скважины к ликвидации и другие обработки скважины или пласта. Обычно буровые растворы должны закачиваться под давлением вниз через колонны бурильных труб, затем через и вокруг головки бурильного долота глубоко в землю и затем возвращаться назад к поверхности земли через кольцевое пространство между наружной поверхностью бурильной колонны и стенкой скважины или обсадными трубами. Помимо обеспечения смазки при бурении, производительности и замедления износа буровые растворы должны удерживать во взвешенном состоянии и переносить твердые частицы к поверхности для отсеивания и удаления. Кроме того, растворы должны быть способны удерживать во взвешенном состоянии утяжелители (чтобы повысить удельную массу бурового раствора), обычно тонкоизмельченные бариты (сульфатные руды бария) и переносить глину и другие вещества, которые могут прилипать и покрывать поверхность ствола скважины. Бурильные растворы обычно характеризуются как тиксотропные текучие системы. То есть они имеют низкую вязкость при сдвиге, например при циркуляции (как происходит при закачивании или при контакте с движущимся буровым долотом). Однако когда сдвигающее действие прекращается, раствор должен быть способен удерживать во взвешенном состоянии твердые вещества, которые он содержит,чтобы предотвратить разделение под действием силы тяжести. Кроме того, когда буровой раствор находится в условиях сдвига и является свободнотекучим со свойствами, близкими к жидкости, он должен сохранять достаточно высокую вязкость, чтобы вынести все нежелательные частицы со дна ствола скважины к поверхности. Рецептура бурового раствора должна также позволять удалить выбуренную породу и другие нежелательные твердые частицы или выделить их иным образом из жидкой фракции. Существует растущая потребность в буровых растворах, имеющих реологические свойства, которые позволяют более легко бурить эти скважины. Буровые растворы, имеющие моделируемые реологические свойства, гарантируют, что выбуренная порода будет удалена из ствола скважины как можно более эффективно, чтобы предотвратить образование слоев выбуренной породы в скважине, которые, помимо других проблем, могут заклинить бурильную колонну. Также требуется, с точки зрения гидравлики бурового раствора (эквивалентная плотность циркулирующего бурового раствора), снизить давления,необходимые для циркуляции раствора, это помогает предотвратить воздействие на пласт слишком высоких сил, которые могут разорвать пласт, что приведет к потере раствора и, возможно, скважины. Кроме того, необходим усовершенствованный профиль, чтобы предотвратить осаждение или выпадение утяжелителя в растворе. Если это произойдет, это может привести к неоднородному профилю плотности в системе циркулирующих флюидов, что может иметь результатом проблемы с управлением скважиной(приток газ/флюид) и стабильностью ствола скважины (обвал стенок/разрывы). Чтобы получить необходимые характеристики раствора, чтобы справиться с этими проблемами,раствор должен легко поддаваться перекачке насосом, так что потребуется минимальное давление, чтобы заставить его проходить ограничения в системе циркуляции раствора, такие, как насадки бурового долота или скважинные инструменты. Другими словами, раствор должен иметь как можно более низкую вязкость в условиях высокого сдвига. Напротив, в зонах скважины, где пространство для течения раствора большое, а скорость раствора низкая или где существуют условия низкого сдвига, вязкость раствора должна быть как можно выше, чтобы удерживать во взвешенном состоянии и переносить выбуренную породу. Это относится также к периодам, когда раствор остается неподвижным в стволе, где требуется,чтобы и выбуренная порода, и утяжеляющие материалы оставались во взвешенном состоянии, чтобы предотвратить оседание. Однако следует также отметить, что вязкость раствора не должна постоянно увеличиваться в статических условиях до неприемлемого уровня. Если это произойдет, это может при-1 015634 вести к чрезмерным давлениям, когда раствор снова будет циркулировать, что может разорвать пласт,или, альтернативно, это может привести к потере времени, если сила, необходимая для полного восстановления системы циркуляции раствора, превысит пределы насосов. В зависимости от конкретной скважины, которую нужно бурить, оператор буровой установки типично выбирает между буровым раствором на водной основе и буровым раствором на основе масла или синтетического материала. И раствор на водной основе, и раствор на масляной основе типично включают разнообразные добавки, чтобы образовать раствор, имеющий профиль реологических свойств, требующийся для конкретного применения в бурении. Например, в скважинные флюиды на водной или солевой основе типично добавляется несколько соединений, в том числе загустители, ингибиторы коррозии, смазки, регуляторы рН, ПАВы, растворители, разбавители, разжижители и/или утяжелители, наряду с другими добавками. Некоторые типичные загущающие добавки в скважинные флюиды на водной основе или на основе рассолов включают глины, синтетические полимеры, натуральные полимеры и их производные, такие, как ксантановая смола и гидроксиэтилцеллюлоза (ГЭЦ). Аналогично ряд соединений также типично добавляется в растворы на масляной основе, в том числе утяжелители, смачиватели,органофильные глины, загустители, регуляторы водоотдачи, ПАВы, дисперсанты, добавки, снижающие межфазное натяжение, рН-буферы, взаимные растворители, разбавители, разжижители и детергенты. Хотя приготовление буровых растворов может иметь прямое влияние на их поведение в скважине и таким образом на прибыль, извлекаемую из этой скважины, способы получения буровых растворов мало изменились за последние несколько лет. Обычно в процессе смешения все еще используется ручной труд, чтобы высыпать мешки с компонентами бурового раствора в загрузочную воронку для получения начального состава бурового раствора. Однако из-за образования агломератов в результате недостаточно высокоинтенсивного смешения при получении исходного состава бурового раствора вибрационные сита,применяемые в процессе рециркуляции, чтобы удалить выбуренную породу из раствора для рециркуляции в скважину, отфильтровывают также до тридцати процентов компонентов исходного бурового раствора до того, как использовать раствор повторно. Помимо неэффективных расходов, когда буровой раствор перемешивается недостаточно, и, таким образом, компоненты агрегируют и отфильтровываются из раствора, имеется также тенденция к потере некоторых свойств растворов в скважине. Не отвечающие требованиям характеристики могут быть результатом того, что, как вытекает из наблюдений, имеющиеся в настоящее время методы смешения не позволяют достичь потенциально возможных реологических свойств растворов. Например, часто наблюдается, что буровые растворы достигают своего предельного динамического напряжения сдвига только после циркуляции в скважине. Кроме того, для буровых растворов, включающих полимер, который подается в сухом виде, адекватность начального перемешивания связана дополнительно с гидратацией этих полимеров. Когда полимерные частицы смешиваются с жидкостью, такой, как вода, наружные части полимерных частиц мгновенно смачиваются при контакте с жидкостью, а центр остается несмоченньм. Также при осуществлении гидратации имеется вязкая оболочка, которая образована наружной смоченной частью полимера, ограничивающая дальнейшее смачивание внутренней части полимера. Эти частично смоченные, а частично несмоченные частицы известны в данной области как "рыбьи глаза". Эти "рыбьи глаза" можно обработать до некоторой степени механическими мешалками, чтобы получить однородно смоченную смесь,однако механическое перемешивание не только требует энергии, но также разрушает молекулярные связи в полимере и уменьшает эффективность полимера. Таким образом, хотя многие научноисследовательские работы в технологии буровых растворов сфокусированы на изменении рецептуры бурового раствора, чтобы получить и оптимизировать реологические свойства и рабочие характеристики, полные потенциальные возможности многих этих растворов не всегда достигаются из-за неадекватных методов смешения или разложения молекул из-за механического смешения. Соответственно, существует потребность в улучшенных методах, которые делают возможным действенное и эффективное перемешивание буровых растворов. Сущность изобретения В одном аспекте раскрываемые в данном описании варианты осуществления относятся к способу приготовления состава бурового раствора, в котором приготавливают перемешанный буровой раствор в смесительной камере смесительного реактора, при этом обеспечивают течение основного флюида в смесительную камеру смесительного реактора; добавляют добавки к буровому раствору в основной флюид,чтобы образовать смесь, обеспечивают течение смеси в смесительную камеру; нагнетают сжимаемый рабочий флюид, способный к быстрому снижению давления под влиянием охлаждающего действия бурового раствора в смесь основного флюида и добавок к буровому раствору в смесительной камере для формирования перемешанного бурового раствора посредством формирования ударной волны в смесительной камере, и обеспечивают циркуляцию перемешанного бурового раствора через ствол скважины после приготовления. В другом аспекте раскрываемые в данном описании варианты осуществления относятся к системе перемешивания буровых растворов, содержащей питающий бак с раствором для подачи неперемешанного бурового раствора и смесительный реактор, гидравлически сообщающийся с питающим баком с раствором, причем смесительный реактор содержит: впускное устройство и выпуск, где с помощью впуск-2 015634 ного устройства неперемешанный буровой раствор поступает в смесительный реактор и где с помощью выпуска буровой раствор выходит из смесительного реактора после перемешивания; смесительную камеру, расположенную между впускным устройством и выпуском, для перемешивания бурового раствора; входное отверстие, расположенное на боковой стенке смесительной камеры, для нагнетания в смесь основного флюида сжимаемого рабочего флюида, способного к быстрому снижению давления под влиянием охлаждающего действия бурового раствора, причем сжимаемый рабочий флюид содержит, по существу, газообразный флюид, имеющий более высокое давление. Другие аспекты и преимущества раскрываемых вариантов осуществления выявятся из следующего описания и приложенной формулы. Краткое описание чертежей На фиг. 1 показана система в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения; на фиг. 2 - сечение смесительного реактора системы в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения; на фиг. 3 - способ в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения; на фиг. 4 - система в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения; на фиг. 5 - система в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения; на фиг. 6 - система в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения; на фиг. 7 - система в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения; на фиг. 8 система в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения; на фиг. 9 А-В - система в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения; на фиг. 10 - система в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. Подробное описание В одном аспекте раскрываемые в данном описании варианты осуществления относятся к способам и системам для смешения компонентов бурового раствора для получения буровых растворов, которые перемешаны, по существу, однородно. На фиг. 1 показана система 100 для смешения буровых растворов в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.В этом варианте осуществления питающий бак 102 с раствором (т.е. приемная емкость для бурового раствора во многих вариантах осуществления) соединен со смесительным реактором 104 через линию 106 раствора, так что неперемешанный буровой раствор течет из питающего бака 102 с раствором в смесительный реактор 104. Перемешанный буровой раствор покидает смесительный реактор 104 и может либо собираться в приемном резервуаре 108, либо, если желательно дополнительное перемешивание, перемешанный раствор можно вернуть по линии 110 рециркуляции флюида через питающий бак 102 с раствором в линию 106 раствора для последующего прохождения через смесительный реактор 104. Альтернативно линия 110 рециркуляции раствора может быть напрямую соединена с линией 106 раствора, и раствору не нужно проходить через питающий бак 102 с раствором. Загрузочная воронка 112 показана соединенной с линией 106 раствора между питающим баком 102 с раствором и смесительным реактором 104. Когда неперемешанный буровой раствор течет из питающего бака 102 с раствором в смесительный реактор 104, добавки к буровому раствору могут течь из загрузочной воронки 112 в неперемешанный буровой раствор. Однако специалист в данной области должен понимать, что в альтернативных вариантах осуществления загрузочная воронка 112 может соединяться с питающим баком 102 с раствором так, чтобы добавки могли вливаться напрямую в питающий бак 102 с раствором или, в альтернативных вариантах осуществления, добавки могут вливаться прямо в питающий бак 102 с раствором без использования загрузочной воронки 112. Когда основной флюид и добавки к буровому раствору вводят в систему 100, клапан 114 управления флюидом (и клапан 116 управления добавками, если используется загрузочная воронка) может управлять течением основного флюида и добавок к буровому раствору соответственно в линию 106 раствора и, таким образом, в смесительный реактор 104. Обратимся к фиг. 2, где показан смесительный реактор 200 в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. Смесительный реактор 200 включает смесительную камеру 202,задающую канал течения для бурового раствор, и впускное устройство 204 и выпуск 206, через которые буровой раствор соответственно входит неперемешанным и выходит перемешанным. После того как буровой раствор входит в смесительный реактор 200 через впускное устройство 204, он течет в смесительную камеру 202. Входные отверстия 208 и 212 в боковой стенке смесительной камеры 2 02 подают первый и второй аэрирующий газ, соответственно в канал течения неперемешанного бурового раствора. Входное отверстие 210 в боковой стенке смесительной камеры 202 доставляет сжимаемый рабочий флюид в неперемешанный буровой раствор. Специалист среднего уровня в данной области должен понимать,что входные отверстия 208, 210 и 212, каждое по отдельности, может включать, например, насадки, проходы, запорный клапан и/или диафрагмы. В альтернативных вариантах осуществления смесительная камера 202 может иметь единственное входное отверстие для ввода аэрирующего газа и может находиться выше или ниже по схеме от входного отверстия 210 для бурового раствора, или аэрирующий газ и сжимаемый рабочий флюид могут вводиться через то же самое входное отверстие. Когда рабочий флюид входит в смесительную камеру, он может испытывать снижение давления и повышение скорости (типично до сверхзвуковых уровней). Когда движущийся с высокой скоростью рабочий флюид конденсируется из-за расширения и влияния охлаждающего действия бурового раствора,-3 015634 результатом может явиться снижение давления в смесительной камере. Быстрое снижение давления является в сущности направленным внутрь взрывом в зоне смешения. Сильное объемное сжатие рабочего флюида может втягивать дальше неперемешанный буровой раствор через впускное устройство и смесительную камеру. Высокая скорость рабочего флюида может также влиять на перенос момента на буровой раствор и ускорять течение бурового раствора с повышенной скоростью. Следовательно, неперемешанный буровой раствор может непрерывно увлекаться от впускного устройства в смесительную камеру. При работе смесительного реактора рабочий флюид может вводиться в буровой раствор непрерывно или с перерывами, например импульсно. Когда скорость перемешанного бурового раствора и рабочего флюида становится сверхзвуковой,это может вызвать ударную волну. При росте ударной волны в смесительной камере по диаметру ствола могут возникнуть низкая плотность, низкое давление, сверхзвуковая сейсмоволна или ударная зона, повышая тем самым передачу энергии. Высокие сдвиговые силы в ударной зоне могут равномерно смешать газ и жидкость с получением аэрированной смеси с мелкими пузырьками. Высокие сдвиговые силы в ударной зоне могут также образовать, по существу, однородно перемешанный буровой раствор. Сжимаемый рабочий флюид может включать, по существу, газообразный флюид, способный к быстрому снижению давления под влиянием охлаждающего действия бурового раствора. В некоторых вариантах осуществления сжимаемый рабочий флюид может включать газ или смесь газов. В других вариантах осуществления сжимаемый рабочий флюид может содержать частицы, такие, как увлеченные им капли жидкости. В частном варианте осуществления рабочий флюид может содержать, например, конденсируемый пар, такой, как водяной пар. Специалист среднего уровня в данной области должен понимать, что когда буровой раствор содержит воду, водяной пар может быть особенно подходящей формой рабочего флюида, так как не будет нежелательного загрязнения бурового раствора при контакте с паром. Рабочий флюид может также быть многофазным флюидом, таким, как смесь водяного пара, воздуха и капель воды, например, где воздух и водяные капли могут находиться в виде тумана. Такой многофазный флюид может также способствовать повышению удельного массового расхода рабочего флюида и сближению плотности рабочего флюида с плотностью бурового раствора. Сжимаемый рабочий флюид, введенный в неперемешанный буровой раствор, может иметь температуру подачи, пропорциональную его давлению подачи. Когда сжимаемый рабочий флюид вводят в неперемешанный буровой раствор, это может в результате вызвать повышение температуры бурового раствора. Степень повышения температуры может зависеть от выбранной скорости течения сжимаемого рабочего флюида. В одном варианте осуществления температура рабочего флюида является температурой по меньшей мере 50 С, что дает повышение температуры на 30 С по сравнению с условиями окружающей .среды 20 С. В альтернативном варианте осуществления может наблюдаться повышение температуры бурового раствора более чем на 50 С выше температуры окружающей среды. Можно также повышать давление сжимаемого рабочего флюида до введения в буровой раствор. В одном варианте осуществления сжимаемый рабочий флюид может подвергаться изменению давления от примерно 3 до примерно 10 бар. Процесс введения сжимаемого рабочего флюида в среду с более низким давлением может привести к тому, что давление сжимаемого рабочего флюида достигнет равновесия с локальным давлением окружающей среды. При работе смесительного реактора рабочий флюид можно вводить в буровой раствор непрерывно или с перерывами (например, в импульсном режиме). Скорости течения рабочего флюида и бурового раствора могут выбираться в соответствии с желаемым расходом рабочего флюида, выходящего через выпуск. Необходимая полная скорость потока бурового раствора будет диктовать физический размер смесительного реактора и, следовательно, поток. Каждый размер смесительного реактора может находиться в пропорциональной зависимости между скоростью течения рабочего флюида и скоростью вынужденного течения бурового раствора через входное отверстие. Обратимся к фиг. 3, на которой показан способ 300 перемешивания буровых растворов в соответствии с одним раскрываемым здесь вариантом осуществления настоящего изобретения. Способ 300 включает создание канала движения для основного флюида на этапе 302. Добавки к буровому раствору могут добавляться в основной флюид (этап 304) либо до, либо после создания канала движения основному флюиду. Неоднородная смесь основного флюида и добавок к буровому раствору может нагнетаться с аэрирующим газом (этап 306) и сжимаемым рабочим флюидом (этап 308), чтобы образовать, по существу, однородно перемешанный буровой раствор. Согласно другим вариантам осуществления, аэрация(этап 306) может иметь место до, после или и до, и после нагнетания сжимаемого рабочего флюида (этап 308). Перемешанный буровой раствор может затем собираться (этап 310) и/или фильтроваться (этап 312),или может рециркулировать (этап 314) через смесительный реактор для получения второго (или третьего и т.д.) прохода при аэрации в нагнетании сжимаемого рабочего флюида. Хотя фиг. 3 относится к одному варианту осуществления системы смешения буровых растворов,специалист среднего уровня в данной области должен понимать, что в системе могут быть произведены изменения, не выходя за рамки настоящего изобретения. Согласно фиг. 4 показана система 400 для смешения буровых растворов в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. В этом варианте осуществления питающие баки с раствором (402 а и 402b) (т.е. приемная емкость для бурового-4 015634 раствора во многих вариантах осуществления) соединены со смесительным реактором 404 через линию 406 раствора, так что неперемешанный буровой раствор течет из питающего бака с раствором 402 а и/или 402b в смесительный реактор 404. Перемешанный буровой раствор выходит из смесительного реактора 404 и может возвращаться по линии 410 рециркуляции флюида либо через питающий бак 402 а с раствором в линию 406 раствора для последующего прохождения через смесительный реактор 404, либо через параллельный питающий бак 402b с раствором. Загрузочная воронка 412 показана соединенной с линией 406 раствора между питающим баком 402 a/b с раствором и смесительным реактором 404. Когда неперемешанный буровой раствор течет из питающего бака 402 с раствором в смесительный реактор 404, добавки к буровому раствору могут течь из загрузочной воронки 412 в неперемешанный буровой раствор. Однако специалист в данной области должен понимать, что в альтернативных вариантах осуществления загрузочная воронка 412 может быть соединена с питающим баком 402 с раствором, так что добавки могут вливаться напрямую в питающий бак с раствором 402 а или 402b или в альтернативных вариантах осуществления добавки могут вливаться прямо в питающий бак с раствором 402 а или 404b без использования загрузочной воронки 412. Когда основной флюид и добавки к буровому раствору вводятся в систему 400, клапаны 414 а и/или 414b управления флюидом (и клапан 116 управления добавками, если используется загрузочная воронка) могут регулировать течение основного флюида и добавок к буровому раствору соответственно, в линию 406 раствора и, таким образом, в смесительный реактор 404. Обратимся к фиг. 5, на которой показана система 500 для смешения буровых растворов в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения. В этом варианте осуществления питающий бак 502 с раствором (т.е. приемная емкость для бурового раствора во многих вариантах осуществления), который факультативно может содержать мешалку 520, соединен со смесительным реактором 504 через линию 506 раствора, так что неперемешанный буровой раствор течет из питающего бака 502 с раствором в смесительный реактор 504. Перемешанный буровой раствор, выходящий из смесительного реактора 504, может возвращаться по линии 510 рециркуляции раствора в питающий бак 502 с раствором(или в любой другой резервуар) или может течь через питающий бак 502 с раствором в линию 506 раствора для последующего прохождения через смесительный реактор 504. Загрузочная воронка 512 показана соединенной с линией 506 раствора между питающим баком 502 с раствором и смесительным реактором 504. Когда неперемешанный буровой раствор течет из питающего бака 502 с раствором в смесительный реактор 504, добавки к буровому раствору могут течь из загрузочной воронки 512 в неперемешанный буровой раствор. Однако специалист в данной области должен понимать, что в альтернативных вариантах осуществления загрузочная воронка 512 может соединяться с питающим баком 502 с раствором, так что добавки могут вливаться прямо в питающий бак 502 с раствором, или в других альтернативных вариантах осуществления добавки могут вливаться прямо в питающий бак 502 с раствором без использования загрузочной воронки 512. Когда основной флюид и добавки к буровому раствору вводятся в систему 500, клапан 514 управления флюидом (и клапан 516 управления добавками, если используется загрузочная воронка) может регулировать течение, соответственно, основного флюида и добавок к буровому раствору в линию 506 раствора и, таким образом, в смесительный реактор 504. Обратимся к фиг. 6, на которой показана система 600 для смешения буровых растворов в соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения. В этом варианте осуществления питающий бак 602 с раствором (т.е. приемная емкость для бурового раствора во многих варианта осуществления), который факультативно может содержать мешалку 620, соединен со смесительным реактором 604 через линию 606 раствора, так что неперемешанный буровой раствор течет из питающего бака с раствором 602 в смесительный реактор 604. Неперемешанный буровой раствор может продвигаться в смесительный реактор 604 насосом 622 на поточной линии 606. Перемешанный буровой раствор выходит из смесительного реактора 604 и может возвращаться по линии 610 рециркуляции раствора в питающий бак 602 с раствором (или в любой другой резервуар) или может течь через питающий бак 602 с раствором в линию 606 раствора для последующего прохождения через смесительный реактор 604. Загрузочная воронка 612 показана соединенной с линией 606 раствора между насосом 622 и смесительным реактором 604. Когда неперемешанный буровой раствор закачивается из питающего бака 602 с раствором в смесительный реактор 604, добавки к буровому раствору могут течь из загрузочной воронки 612 в неперемешанный буровой раствор. Однако специалист в данной области должен понимать, что в альтернативных вариантах осуществления загрузочная воронка 612 может быть соединена с питающим баком 602 с раствором так, чтобы добавки могли вливаться прямо в питающий бак 602 с раствором, или в других альтернативных вариантах осуществления добавки могут вливаться прямо в питающий бак 602 с раствором без использования загрузочной воронки 612. Когда основной флюид и добавки к буровому раствору вводятся в систему 600, клапан 614 управления флюидом (и клапан 616 управления добавками, если используется загрузочная воронка) может регулировать течение основного флюида и добавок к буровому раствору, соответственно, в линию раствора 606 и, таким образом, в смесительный реактор 604. Обратимся к фиг. 7, на которой показана система 700 для смешения буровых растворов в соответст-5 015634 вии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения. В этом варианте осуществления питающий бак 702 с раствором (т.е. приемная емкость для бурового раствора во многих вариантах осуществления), который может факультативно содержать мешалку 720, соединен со смесительным реактором 704 через линию 706 раствора, так что неперемешанный буровой раствор течет из питающего бака 702 с раствором в смесительный реактор 704. При работе неперемешанный буровой раствор может закачиваться из питающего бака 702 с раствором насосом 722 по линии 726 раствора. Неперемешанный буровой раствор может закачиваться через эдуктор 724, который соединен с загрузочной воронкой 712 а и с выпуском (не показано) смесительного реактора 704, и возвращаться в питающий бак 702 с раствором. Когда буровой раствор перекачивается через эдуктор 724, отрицательное давление втягивает неперемешанный буровой раствор из питающего бака 702 с раствором через смесительный реактор 704 по линии 706 подачи раствора. После перемешивания буровой раствор можно возвратить в питающий бак 702 с раствором (или в любой другой резервуар) по линии 710 рециркуляции. Добавки к буровому раствору могут добавляться в систему через загрузочные воронки 712 а и/или 712b. Когда основной флюид и добавки к буровому раствору вводятся в систему 700, клапан 714 управления флюидом может регулировать течение основного флюида в линию 726 раствора и через эдуктор 724, а клапан 717 управления флюидом может регулировать течение основного флюида в линию 706 раствора и, таким образом, через смесительный реактор 704. Ввод добавок к буровому раствору через загрузочную воронку 712 а может регулироваться управлением 718 добавками, аналогично клапан 716 управления добавками может регулировать ввод добавок к буровому раствору через загрузочную воронку 112b. Специалист среднего уровня в данной области должен понимать что система 700, показанная на фиг. 7, может быть модификацией обычной системы смешения раствора с загрузочной воронкой, в которой добавки добавляются через загрузочную воронку 712 а в основной флюид, который течет через эдуктор 724 и возвращается в питающий бак 702 с раствором. Соединяя выпуск смесительного реактора 704 с выходом эдуктора 724, можно использовать отрицательное давление, создаваемое во флюиде, закачиваемом через эдуктор, чтобы втянуть буровой раствор через смесительный реактор 704 и делая возможность получить, по существу, однородную смесь основного флюида с добавками, подаваемыми загрузочной воронкой 712b. Далее, специалист среднего уровня в данной области должен также понимать, что можно также осуществить другие модификации системы смешения раствора с загрузочной воронкой, не выходя за рамки настоящего изобретения. Обратимся к фиг. 8, на которой показана система 800 для смешения буровых растворов в соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения. В этом варианте осуществления питающий бак 802 с раствором (т.е. приемная емкость для бурового раствора во многих вариантах осуществления), который может факультативно содержать мешалку (не показана), соединен со смесительным реактором 804 через линию 806 раствора, так что неперемешанный буровой раствор течет из питающего бака 802 с раствором в смесительный реактор 804. При работе неперемешанный буровой раствор может закачиваться из питающего бака 802 с раствором насосом 822 через линию 806 подачи раствора. Когда раствор из линии 806 подачи раствора перекачивается через эдуктор 824, отрицательное давление втягивает добавки из загрузочной воронки 812 а в раствор. Затем неперемешанный буровой раствор течет через смесительный реактор 804 и перемешивается. После перемешивания перемешанный буровой раствор можно возвратить в питающий бак 802 с раствором (или любой другой резервуар) по линии 810 рециркуляции. Специалист среднего уровня в данной области должен понимать, что в системе может использоваться несколько загрузочных воронок для добавления добавок к буровому раствору,например через загрузочную воронку 812 а и/или 812b. Ввод добавок к буровому раствору через загрузочную воронку 812 а может регулироваться управлением 818 добавками, и аналогично клапан 816 управления добавками может регулировать ввод добавок к буровому раствору через загрузочную воронку 812b. Специалист среднего уровня в данной области должен понимать, что система 800, показанная на фиг. 8, может быть модификацией классической системы смешения раствора с загрузочной воронкой, в которой добавки добавляют через загрузочную воронку 812 а в основной флюид, который течет через эдуктор 824 и возвращается в питающий бак 802 с раствором. Далее, специалист среднего уровня в данной области должен также понимать, что можно также осуществить другие модификации системы смешения раствора с загрузочной воронкой, не выходя за рамки настоящего изобретения. Обратимся к фигурам 9 А-В, на которых показана система 900 для смешения буровых растворов в соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения. В этом варианте осуществления питающий бак 902 с раствором (т.е. приемная емкость для бурового раствора во многих вариантах осуществления), который может факультативно включать смеситель (не показан), соединен со смесительным реактором 904 через линию 906 раствора, так что неперемешанный буровой раствор течет из питающего бака 902 с раствором в смесительный реактор 904, который расположен так, что он образует входное отверстие или насадку эдуктора 924. При работе неперемешанный буровой раствор может закачиваться из питающего бака 902 с раствором насосом 922 через линию 906 подачи раствора. Когда раствор из линии 906 подачи раствора перекачивается через эдуктор 924 и, следовательно, через смеситель-6 015634 ный реактор 904, отрицательное давление втягивает добавки из загрузочной воронки 912 в раствор. Клапан 916 управления добавками может использоваться для регулирования входа добавок через загрузочную воронку 912 в эдуктор 924. Неперемешанный буровой раствор течет через впускное устройство 904 а и выпуск 904b смесительного реактора 904, а газ или газы, такой, например, как водяной пар, вводится 904 с в смесительный реактор 904. Когда газ(ы) и/или флюид(ы) нагнетаются в смесительный реактор 904, они могут испытывать снижение давления и повышение скорости (типично до сверхзвуковых уровней), что, как описано выше, может еще больше втягивать неперемешанный буровой раствор в и через смесительный реактор, а добавки к буровому раствору втягиваются в и смешиваются с раствором в эдукторе 924. После перемешивания буровой раствор покидает эдуктор 924 и может возвращаться в питающий бак 802 с раствором (или любой другой резервуар) по линии 910 рециркуляции. Обратимся к фиг. 10, на которой показана система 1000 для смешения буровых растворов в соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения. В этом варианте осуществления неперемешанный буровой раствор находится в питающем баке 1002 с раствором (т.е. приемная емкость для бурового раствора во многих вариантах осуществления), который может факультативно включать мешалку (не показана), соединенном со смесительным реактором 1004 через линию 1006 подачи раствора. При работе неперемешанный буровой раствор может закачиваться из питающего бака 1002 с раствором насосом 1022 через линию 1026 раствора. Когда раствор из линии 1006 подачи раствора перекачивается через эдуктор 1024, отрицательное давление втягивает добавки (такие, как добавки, увлеченные в раствор) из загрузочной воронки 1012 в раствор, который может возвращаться назад в питающий бак 1002 с раствором по линии 1010 рециркуляции. Раствор из питающего бака 1002 с раствором (в котором могут содержаться добавки) может альтернативно закачиваться по линии 1006 подачи раствора в смесительный реактор 1004, куда может нагнетаться 1004 с водяной пар (или другие флюиды) для получения однородно перемешанного бурового раствора. Перемешанный буровой раствор покидает смесительный реактор 1004 и может либо собираться в приемном резервуаре 1008 или, если желательно дополнительное перемешивание, перемешанный раствор можно возвратить (не показано) через питающий бак 1002 с раствором. Когда основной флюид и добавки к буровому раствору вводятся в систему 1000, клапан 1014 управления флюидом может регулировать течение основного флюида в линию 1026 раствора и через эдуктор 1024, а клапан 1017 управления флюидом может регулировать течение основного флюида в линию 1006 раствора и, таким образом, через смесительный реактор 1004. Далее, ввод добавок к буровому раствору через загрузочную воронку 1012 можно регулировать управлением 1018 добавками. Специалист среднего уровня в данной области должен понимать, что система 1000, показанная на фиг. 10, может быть модификацией классической системы смешения раствора с загрузочной воронкой, в которой добавки добавляют через загрузочную воронку 1012 в основной флюид, который течет через эдуктор 1024 и возвращается в питающий бак 1002 с раствором. Далее, специалист среднего уровня в данной области должен также понимать, что в любую из систем по настоящему изобретению могут быть включены дополнительные компоненты, такие, как датчики,расходомеры и т.д., для измерения, помимо прочего, давлений, температур, плотностей, скоростей течения и уровней потока. Буровые растворы, которые можно смешивать в соответствии с раскрываемыми здесь вариантами осуществления, могут включать флюиды на водной основе, а также флюиды на масляной основе. Если раскрываемые в данном описании варианты осуществления применяются для смешения флюидов на масляной основе, объемом вариантов осуществления настоящего изобретения охватывается также то, что описанные способ и система могут также применяться для образования эмульсий. Скважинные флюиды на водной основе могут включать основной водный флюид. Водный флюид может включать по меньшей мере одно из пресной воды, морской воды, рассола, смесей воды и водорастворимых органических соединений и их смеси. Например, водный флюид может составляться со смесями желаемых солей в пресной воде. Например, такие соли могут включать, без ограничений, хлориды,гидроксиды или карбоксилаты щелочных металлов. В различных описанных в данном описании вариантах осуществления бурового раствора рассол может включать морскую воду, водные растворы, в которых концентрация солей меньше, чем в морской воде, или водные растворы, в которых концентрация солей больше, чем в морской воде. Соли, которые можно найти в морской воде, включают, без ограничений, натрий, кальций, серу, алюминий, магний, калий, стронций, кремний, литий и фосфорные соли хлоридов, бромидов, карбонатов, иодидов, хлоратов, броматов, формиатов, нитратов, оксидов и фторидов. Соли, которые могут вводиться в заданный рассол, включают любую одну или более солей, присутствующих в природной морской воде, или любые другие органические или неорганические растворенные соли. Кроме того, рассолы, которые могут использоваться в описанных здесь буровых растворах, могут быть натуральными или синтетическими, причем синтетические рассолы обычно намного проще по химическому составу. В одном варианте осуществления плотность бурового раствора можно регулировать повышением концентрации соли в рассоле (до насыщения). В частном варианте осуществления рассол может включать галогенидные или карбоксилатные соли одно- или двухвалентных катионов таких металлов, как цезий, калий, кальций, цинк и/или натрий. Специалист среднего уровня должен понимать,-7 015634 что названные выше соли могут присутствовать в основном флюиде или, альтернативно, они могут добавляться в соответствии с раскрываемым в данном описании способом. Флюиды на масляной основе могут включать обратную эмульсию, имеющую масляную непрерывную фазу и немасляную дискретную фазу. Масляный флюид может быть жидкостью, более предпочтительно он может быть натуральным или синтетическим маслом и более предпочтительно масляный флюид выбран из группы, включающей дизельное масло, минеральное масло, синтетическое масло (например, гидрированные и негидрированные олефины, включая полиальфаолефины, линейные и разветвленные олефины и т.п., полидиорганосилоксаны, силоксаны или органосилоксаны, сложные эфиры жирных кислот, в частности линейные, разветвленные и циклические алкиловые эфиры жирных кислот, их смеси и аналогичные соединения, известные специалисту в данной области) и их смеси. Концентрация масляного флюида должна быть достаточной, чтобы образовать обратную эмульсию и может составлять менее примерно 99 об.% обратной эмульсии. В одном варианте осуществления количество масляного флюида составляет от примерно 30 до примерно 95 об.%, более предпочтительно от примерно 40 до примерно 90% от объема обратной эмульсии. Масляный флюид в одном варианте осуществления может включать по меньшей мере 5 об.% материала, выбранного из группы, включающей сложные эфиры, простые эфиры, ацетали, диалкилкарбонаты, углеводороды и их комбинации. Описываемый в данном описании немасляный флюид, используемый в рецептуре флюида для обратной эмульсии, является жидкостью и может быть водной жидкостью. В одном варианте осуществления немасляная жидкость может быть выбрана из группы, включающей морскую воду, рассол, содержащий органические и/или неорганические растворенные соли, жидкости, содержащие водорастворимые органические соединения и их комбинации. Количество немасляного флюида обычно меньше теоретического предела, необходимого для образования обратной эмульсии. Так, в одном варианте осуществления количество немасляного флюида может быть меньше примерно 70 об.% и предпочтительно составлять от примерно 1 до примерно 70 об.%. В другом варианте осуществления немасляный флюид может предпочтительно составлять от примерно 5 до примерно 60% от объема обратной эмульсии. Фаза флюида может включать водный флюид, масляный флюид, либо их смеси. Добавки к буровому раствору, которые можно добавлять в описанные выше основные флюиды,включают разнообразные соединения, такие, например, как загустители, ингибиторы коррозии, смазки,добавки-регуляторы рН, ПАВы, растворители, разбавители, разжижители и/или утяжелители, смачиватели, регуляторы водоотдачи, дисперсанты, добавки, снижающие межфазное натяжение, рН-буферы, взаимные растворители и детергенты, наряду с другим добавками. Некоторые типичные загущающие добавки включают глины, органофильные глины, синтетические полимеры, натуральные полимеры и их производные, такие как ксантановая смола и гидроксиэтилцеллюлоза. Примеры Следующие примеры применялись для испытания эффективности раскрытых в данном описании способов и систем для смешения буровых растворов. Образец 1: гелевый буровой раствор. Гелевый раствор получали, добавляя бентонит (5,7 кг) в поток пресной воды (92,8 кг) и аэрируя/закачивая водяной пар в поток, используя смесительную реакторную систему, описаннную выше. Водяной пар нагнеталсясо скоростью 3,2-3,3 кг/мин при давлении 5 бар в течение 30 с, вводя таким образом 1,5 кг водяного пара и образуя 100 кг образца гелевого раствора. Перемешанный раствор обследовали визуально на наличие "рыбьих глаз", ни одного из которых в образце обнаружено не было. Образец 2: 1 ф/баррель POLYPAC UL, 0,333 ф/баррель DUO-VIS в гелевый раствор. В смесительной реакторной системе, описанной выше, устанавливали поток 100 кг образца 1 гелевого раствора. POLYPAC UL (полианионная целлюлоза) (0,286 кг) и DUO-VIS (ксантановая смола)(0,095 кг), обе производства M-I LLC, Houston, Texas, добавляли в поток геля, и образец получали, аэрируя/нагнетая в поток водяной пар. Водяной пар нагнетали с интенсивностью 3,2-3,3 кг/мин под давлением 5 бар в течение 30 с, вводя таким образом 1,5 кг водяного пара. После первого прохода продукт возвращали назад в питающий бак для второго и третьего прохода. После каждого прохода образец продукта визуально обследовали на наличие "рыбьих глаз", ни одного из которых в образце обнаружено не было. Образец 3: 2 ф/баррель POLYPAC UL, 0,667 ф/баррель DUO-VIS в гелевый раствор. В смесительной реакторной системе, описанной выше, устанавливали поток 100 кг образца 1 гелевого раствора. POL Предел текучести AC UL (полианионная целлюлоза) (0,572 кг) и DUO-VIS (ксантановая смола) (0,191 кг), добавляли в поток геля и образец получали, аэрируя/нагнетая в поток водяной пар. Водяной пар нагнетали с интенсивностью 3,2-3,3 кг/мин под давлением 5 бар в течение 30 с, вводя таким образом 1,5 кг водяного пара. После первого прохода продукт возвращали назад в питающий бак для второго и третьего прохода. После каждого прохода образец продукта визуально обследовали на наличие "рыбьих глаз", ни одного из которых в образце обнаружено не было. Образец 4: 3 ф/баррель POLYPAC UL, 1 ф/баррель DUO-VIS в гелевый раствор. В смесительной реакторной системе, описанной выше, устанавливали поток 100 кг образца 1 геле-8 015634 вого раствора. POLYPAC UL (полианионная целлюлоза) (0,572 кг) и DUO-VIS (ксантановая смола)(0,191 кг), добавляли в поток геля и образец получали, аэрируя/нагнетая в поток водяной пар. Водяной пар нагнетали с интенсивностью 3,2-3,3 кг/мин под давлением 5 бар в течение 30 с, вводя таким образом 1,5 кг водяного пара. После первого прохода продукт сразу отправляли в питающий бак, а не в приемный резервуар, так что отбора образцов на потоке не производилось. Предпринимались попытки последующих проходов, но это было невозможно из-за противодавления, заставляющего материал выплескиваться из загрузочной воронки. Образец 5: 1 ф/баррель склероглюкана. Используя смесительную реакторную систему, описанную выше, гелевый раствор получали, добавляя склероглюкан (0,286 кг) в поток пресной воды (98,2 кг) и аэрируя/нагнетая в поток водяной пар. Водяной пар нагнетали с интенсивностью 3,2-3,3 кг/мин под давлением 5 бар в течение 30 с, вводя таким образом 1,5 кг водяного пара и образуя 100 кг образца гелевого раствора. Образец подвергали трем проходам через смесительный реактор. Образец 6: 2 ф/баррель склероглюкана. Используя смесительную реакторную систему, описанную выше, гелевый раствор получали, добавляя склероглюкан (0,572 кг) в поток пресной воды (97,9 кг) и аэрируя/нагнетая в поток водяной пар. Водяной пар нагнетали с интенсивностью 3,2-3,3 кг/мин под давлением 5 бар в течение 30 с, вводя таким образом 1,5 кг водяного пара и образуя 100 кг образца гелевого раствора. Образец подвергали трем проходам через смесительный реактор. Образец 7: 1 ф/баррель склероглюкана, рН 5. Используя смесительную реакторную систему, описанную выше, гелевый раствор получали, добавляя склероглюкан (0,286 кг) в поток пресной воды (98,2 кг), рН которой был установлен на 5,0, используя 32 г лимонной кислоты, и аэрируя/нагнетая в поток водяной пар. Водяной пар нагнетали с интенсивностью 3,2-3,3 кг/мин под давлением 5 бар в течение 30 с, вводя таким образом 1,5 кг водяного пара и образуя 100 кг образца гелевого раствора. Образец подвергали трем проходам через смесительный реактор. Реологические свойства смешанных флюидов в каждом из образцов 1-7 определяли, используя вискозиметр Fann, модель 35, выпускаемый в продажу компанией Fann Instrument, при 12 0F, и вискозиметр Брукфилда для измерения вязкости при низкой скорости сдвига - при комнатной температуре. Образцы также подвергали испытанию фильтрацией при низком давлении и низкой температуре, чтобы определить статические фильтрационные свойства флюида при комнатной температуре и давлении 100 ф/кв.дм, в соответствии с техническими требованиями, установленными методиками испытания фильтрационных потерь согласно API. Прочность геля (т.е. мера способности удерживать твердые частицы во взвешенном состоянии или тиксотропные свойства флюида) у образцов оценивали по прочности геля через 10 с и 10 мин и выражали в фунтах на 100 квадратных футов в соответствии с методиками API,Bulletin RP 13B-2, 1990. Результаты испытаний показаны ниже в табл. 1 а-b. Таблица 1a Образец 8 А: 3 ф/баррель DUO-VIS. Воду сначала обрабатывали M-I CIDE (0,05 об.%) биоцидом, выпускаемым в продажу M-I LLC,Houston, Texas. В поток воды добавляли DUO-VIS (ксантановая смола) до получения концентрации 3 ф/баррель, и образец получали, аэрируя/нагнетая в поток водяной пар. Водяной пар нагнетали с интенсивностью 3,2-3,3 кг/мин под давлением 5 бар в течение 30 с, вводя таким образом 1,5 кг водяного пара. Образец подвергали трем проходам через смесительный реактор. Образец 9 А: 5 ф/баррель ГЭЦ. Воду сначала обрабатывали биоцидом M-I CIDE (0,05 об.%). В поток воды добавляли гидроксиэтилцеллюлозу до получения концентрации 5 ф/баррель, и образец получали, аэрируя/нагнетая в поток водяной пар. Водяной пар нагнетали с интенсивностью 3,2-3,3 кг/мин под давлением 5 бар в течение 30 с, вводя таким образом 1,5 кг водяного пара. Образец подвергали трем проходам через смесительный реактор. Реологические свойства смешанных флюидов в каждом из образцов 8 А И 9 А определяли, используя вискозиметр Fann, модель 35, производства компании Fann Instrument, при 120F, и вискозиметр Брукфилда для измерения вязкости при низкой скорости сдвига - при комнатной температуре. Образцы также подвергали испытанию фильтрацией при низком давлении и низкой температуре, чтобы определить фильтрационные свойства флюида при комнатной температуре и давлении 100 ф/кв.дм, в соответствии с техническими требованиями, установленными методиками испытания фильтрационных потерь согласноAPI. Результаты показаны ниже в табл. 2 а. Таблица 2 а Испытания повторяли после того, как образцы 8 А и 9 А подвергали прокатному нагреву в течение 16 ч при 150F. Результаты показаны ниже в табл. 2b. Таблица 2b Образцы 8 В (3 ф/баррель DUO-VIS) и 9 В (5 ф/баррель ГЭЦ). Чтобы определить возможность описанной системы оптимизировать реологические свойства смешанных флюидов, готовили также композиции бурового раствора (образцы 8 А и 9 А), используя обычный смеситель при 4000 об./мин в течение 1 ч, чтобы получить образцы 8 В и 9 В. Реологические свойства смешанных флюидов в каждом из образцов 8 В и 9 В определяли, используя вискозиметр Farm, модель 35,выпускаемый в продажу компанией Fann Instrument, при 120F, и вискозиметр Брукфилда для измерения вязкости при низкой скорости сдвига, при комнатной температуре. Образцы также подвергали испытанию фильтрацией при низком давлении и низкой температуре, чтобы определить фильтрационные свойства флюида при комнатной температуре и давлении 100 ф/кв.дм, в соответствии с техническими требованиями, установленными методиками испытания фильтрационных потерь согласно API. Каждое испытание проводилось дважды до прокатного нагрева (BHR) и после прокатного нагрева (AHR) в течение 16 ч при 150F. Каждое повторение показало результаты, идентичные результатам первого испытания. Результаты показаны ниже в табл. 3. Образцы 8C-D (3 ф/баррель DUO-VIS) и 9C-D (5 ф/баррель ГЭЦ). Для образцов 8 С и 9 С композиции бурового раствора, описанные для образцов 8 А и 9 А, получали в порции объемом 4 барреля, используя смеситель Silverson, оборудованный круглой перфорированной ножевой головкой, при 6000 об./мин в течение 15 мин, чтобы смоделировать способ перемешивания раствора на водной основе согласно API при уменьшенном времени смешения, но при повышенном сдвиге на единицу объема. Для образцов 8D и 9D перемешивали композиции бурового раствора, описанные для образцов 8 А и 9 А, используя лопастную мешалку Heidolph в течение 15 мин, чтобы показать эффект от перемешивания при уменьшенном сдвиге. Реологические свойства смешанных растворов в каждом из образцов 8C-D и 9C-D определяли при 120F, используя вискозиметр Fann, модель 35, выпускаемый в продажу компанией Farm Instrument, и при комнатной температуре, вискозиметр Брукфилда для измерения вязкостей при малых скоростях сдвига. Результаты показаны ниже в табл. 4 а. Испытания повторяли после того, как образцы 8C-D и 9C-D были подвергнуты прокатному нагреву в течение 16 ч при 150F. Результаты показаны ниже в табл. 4b. Из отсутствия "рыбьих глаз" при визуальном обследовании образцов и из приведенных выше результатов можно видеть, что применяя описанные в данном описании способы и системы, можно более однородно перемешать буровые растворы по сравнению с обычными способами смешения, которые дают буровые растворы, обремененные "рыбьими глазами". Кроме того, сравнивая реологические свойства растворов, перемешанных системой по настоящему изобретению, с раствором, полученным обычными методами смешения, видно, что растворы по настоящему изобретению обнаруживают улучшения реологических свойств без циркуляции в скважине. Раскрытые в данном описании варианты осуществления могут дать по меньшей мере одно из следующих преимуществ. Раскрытые в данном описании способы могут дать буровой раствор, который может быть перемешан, по существу, однородно и, по существу, без "рыбьих глаз". Получая возможность создавать буровые растворы без агломератов, можно оптимизировать экономическую эффективность добавок путем снижения количества добавок, которые отфильтровываются вибрационными ситами до возврата бурового раствора в скважину. Кроме того, характеристики буровых растворов в скважине можно улучшить благодаря сниженному количеству агломерированного материала. Улучшение характеристик может облегчить достижение максимального реологического потенциала раствора. Большая экономическая эффективность может также быть достигнута с учетом модификации существующих систем с загрузочными воронками, чтобы получить, по существу, однородный перемешанный буровой раствор. Хотя настоящее изобретение было описано в отношении ограниченного числа вариантов осуществления, специалисты в данной области, получив выгоду от этого изобретения, должны понимать, что можно придумать другие варианты осуществления, не выходя за рамки изобретения, какое описано здесь. Соответственно, объем изобретения должен ограничиваться только приложенной формулой. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ приготовления состава бурового раствора, содержащий этапы, на которых- 15015634 приготавливают перемешанный буровой раствор в смесительной камере смесительного реактора,при этом обеспечивают течение основного флюида в смесительную камеру смесительного реактора; добавляют добавки к буровому раствору в основной флюид, чтобы образовать смесь; обеспечивают течение смеси в смесительную камеру; нагнетают сжимаемый рабочий флюид, способный к быстрому снижению давления под влиянием охлаждающего действия бурового раствора, в смесь основного флюида и добавок к буровому раствору в смесительной камере для формирования перемешанного бурового раствора посредством формирования ударной волны в смесительной камере; и обеспечивают циркуляцию перемешанного бурового раствора через ствол скважины после приготовления. 2. Способ по п.1, в котором сжимаемый рабочий флюид содержит водяной пар. 3. Способ по п.1, в котором аэрирование смеси происходит до введения сжимаемого рабочего флюида. 4. Способ по п.1, дополнительно включающий сбор перемешанного бурового раствора. 5. Способ по п.1, включающий, кроме того: повторное введение сжимаемого рабочего флюида в перемешанный буровой раствор. 6. Способ по п.1, дополнительно включающий просеивание перемешанного бурового раствора до циркуляции. 7. Способ по п.1, в котором введение сжимаемого рабочего флюида проводится при скорости и давлении, достаточных для образования перемешанного бурового раствора. 8. Способ по п.1, в котором основной флюид содержит по меньшей мере один из флюидов на водной основе или на масляной основе. 9. Способ по п.1, в котором температура рабочего флюида составляет по меньшей мере 50 С. 10. Способ по п.1, дополнительно содержащий сжатие сжимаемого рабочего флюида до давления в диапазоне от примерно 3 до примерно 10 бар до введения. 11. Способ по п.1, в котором перемешанный буровой раствор является, по существу, однородным. 12. Способ по п.1, в которой указанные добавки к буровому раствору содержат по меньшей мере один загуститель, разбавитель, разжижитель, утяжелитель, регулятор водоотдачи. 13. Способ по п.12, в котором загуститель включает по меньшей мере один из глины, органофильной глины, синтетического полимера, натурального полимера и их производных. 14. Система для перемешивания буровых растворов, содержащая питающий бак с раствором для подачи неперемешанного бурового раствора; смесительный реактор, гидравлически сообщающийся с питающим баком с раствором, причем смесительный реактор содержит впускное устройство и выпуск, где с помощью впускного устройства неперемешанный буровой раствор поступает в смесительный реактор и где с помощью выпуска буровой раствор выходит из смесительного реактора после перемешивания; смесительную камеру, расположенную между впускным устройством и выпуском, для перемешивания бурового раствора; входное отверстие, расположенное на боковой стенке смесительной камеры, для нагнетания в смесь основного флюида сжимаемого рабочего флюида, способного к быстрому снижению давления под влиянием охлаждающего действия бурового раствора, причем сжимаемый рабочий флюид содержит, по существу, газообразный флюид, имеющий более высокое давление. 15. Система по п.14, в которой неперемешанный буровой раствор содержит основной флюид и добавки к буровому раствору. 16. Система по п.14, дополнительно содержащая загрузочную воронку, функционально связанную с питающим баком с раствором для подачи компонентов бурового раствора в неперемешанный буровой раствор. 17. Система по п.14, дополнительно содержащая загрузочную воронку, гидравлически сообщающуюся с линией раствора между питающим баком с раствором и смесительным реактором для подачи добавок к буровому раствору в неперемешанный буровой раствор. 18. Система по п.14, дополнительно содержащая линию рециркуляции, соединяющую гидравлически выпуск смесительного реактора с впускным устройством смесительного реактора. 19. Система по п.14, дополнительно содержащая линию рециркуляции, соединяющую гидравлически выпуск смесительного реактора с питающим баком с раствором. 20. Система по п.14, дополнительно содержащая приемный резервуар, гидравлически сообщающийся со смесительным реактором, для сбора перемешанного бурового раствора. 21. Система по п.14, дополнительно содержащая насос, гидравлически сообщающийся с питающим баком с раствором и смесительным реактором, для закачивания неперемешанного бурового раствора в смесительный реактор.

МПК / Метки

МПК: B01F 15/00, B01F 3/08

Метки: раствора, способ, приготовления, бурового

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/21-15634-sposob-prigotovleniya-burovogo-rastvora.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ приготовления бурового раствора</a>

Похожие патенты