BRPI0712451A2 - método para misturar continuamente por lotes uma pasta homogeneizada de cimento - Google Patents
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Abstract
MéTODO PARA MISTURAR CONTINUAMENTE POR LOTES UMA PASTA HOMOGENEIZADA DE CIMENTO. é apresentado um método para misturar continuamente por lotes uma pasta homogeneizada de cimento, que inclui a provisão de primeira e segunda cubas de mistura, onde cada qual executa um processo, que inclui: recepção de uma quantidade medida de constituintes sólidos e líquidos de uma mistura de cimento; misturação dos consituintes sólidos e líquidos da mistura de cimento formando uma pasta homogeneizada de cimento; e descarga da pasta homogeneizada de cimento para dentro de um poço. Nesse método, as primeira e segunda cubas de mistura alternam esses processos de descarga, de maneira síncrona, de modo que uma das primeira e segunda cubas de mistura descarregue continuamente sua pasta homogeneizada de cimento correspondente a um sistema de bombeio de poço.
Description
MÉTODO PARA MISTURAR CONTINUAMENTE POR LOTES UMA PASTA HOMOGENEIZADA DE CIMENTO
Campo da Invenção
A presente invenção se refere, de um modo geral, a um método para preparar uma pasta de cimento para uso em um poço e petróleo e, de modo particular, a um método desses para preparar uma pasta de cimento em um processo de misturação continua por lotes.
Antecedentes da Invenção
Misturadores por lotes existem para muitas indústrias e, de modo geral, envolvem a combinação de dois ou mais elementos constituintes dentro de um recipiente e sua misturação até que ocorra uma mistura homogênea. Na misturação das pastas de cimento para o setor da perfuração e produção de petróleo, uma pasta de cimento precisa ser misturada a partir de seus elementos constituintes sólidos e líquidos em proporções muito precisas, a fim de se obter as propriedades resultantes desejadas na mistura.
Quando somente um pequeno volume de uma pasta de cimento tiver necessidade de ser bombeado em um poço, um processo de misturação por lotes é muitas vezes usado. 0 processo de misturação por lotes é muito simples de ser controlado, visto que ele consiste da misturação de um volume predeterminado de sólidos com um volume predeterminado de líquidos. Porém, quando maiores volumes de uma pasta de cimento forem necessários, a pasta precisa ser misturada continuamente, quando ela for bombeada para dentro de um poço. De modo geral, isso é realizado pela adição e misturação continua dos elementos constituintes sólidos e líquidos da pasta de cimento para dentro da cuba de mistura, enquanto que bombeando ao mesmo tempo a pasta misturada para fora da cuba de mistura. Um problema com esse processo é que ele requer um controle preciso e contínuo das "taxas de adição" ou das taxas, nas quais os constituintes sólidos e líquidos são adicionados para dentro da cuba de mistura.
Embora as taxas de adição dos constituintes líquidos sejam facilmente medidas e controladas, a medição e controle das taxas de adição dos constituintes sólidos são muito mais difíceis, devido à inconsistência do fluxo de sólidos, que é muitas vezes devido em parte ao grau de fluidificação da mistura de sólidos, variações no acondicionamento ou compactação da mistura de sólidos, o teor de umidade da mistura de sólidos, e/ou outras variações no ambiente da mistura de sólidos, ou outras variações na mistura de sólidos em si. Na verdade, devido a essas dificuldades associadas à taxa de adição de sólidos, um método de misturação comum envolve a medição da densidade da mistura de pasta resultante dentro da cuba de mistura, ao invés da medição direta da taxa de adição dos elementos constituintes.
Usando tal método, as taxas de adição dos constituintes sólidos e líquidos são continuamente modificadas para manter a densidade da mistura em um valor alvo desejado. Tal processo requer um operador habilitado e experiente, a fim de obter as proporções desejadas dos constituintes sólidos e líquidos na mistura de pasta, e é complicado pelo tempo de retardo relativamente grande que existe entre uma mudança na taxa de adição dos constituintes e a mudança correspondente na medição da densidade da mistura de pasta resultante.
Como resultado da dificuldade de controlar continuamente a taxa de adição dos constituintes sólidos, é consideravelmente mais difícil misturar de forma consistente e com a precisão desejada com um processo de misturação continua, do que com um processo de misturação por lotes. Por conseguinte, existe a necessidade de um processo que combine a simplicidade e a precisão de um processo de misturação por lotes com a saída volumétrica ilimitada de um processo de misturação contínua.
Sumário da Invenção Em uma modalidade, a presente invenção é um método para misturar continuamente por lotes uma pasta homogeneizada de cimento, que inclui a provisão de primeira e segunda cubas de mistura, onde cada qual executa um processo de misturação por lotes que inclui: recepção de uma quantidade medida de constituintes sólidos e líquidos de uma mistura de cimento; misturação dos constituintes sólidos e líquidos da mistura de cimento formando uma pasta homogeneizada de cimento; e descarga da pasta homogeneizada de cimento a ser bombeada para dentro de um poço. Nesse método, as primeira e segunda cubas de mistura alternam esses processos de misturação por lotes, de maneira síncrona, de modo que, a qualquer dado momento, uma ou a outra das primeira e segunda cubas de mistura descarregue sua pasta homogeneizada de cimento a ser bombeada para dentro do poço.
Em outra modalidade, a presente invenção é um método para misturar continuamente por lotes uma pasta homogeneizada de cimento, que inclui a provisão de primeira, segunda e terceira cubas de mistura, onde cada qual executa um processo de misturação por lotes, que inclui: recepção de uma quantidade medida de constituintes sólidos e líquidos de uma mistura de cimento; misturação dos constituintes sólidos e líquidos da mistura de cimento formando uma pasta homogeneizada de cimento; e descarga da pasta homogeneizada de cimento a ser bombeada para dentro de um poço. Nesse método, as primeira, segunda e terceira cubas de mistura alternam os ditos processos de misturação por lotes, de maneira síncrona, de modo que, a qualquer dado momento, uma das primeira, segunda e terceira cubas de mistura descarregue sua pasta homogeneizada de cimento correspondente a ser bombeada para dentro do poço.
Breve Descrição dos Desenhos Esses e outros recursos e vantagens da presente invenção serão mais bem entendidos, fazendo referência à descrição detalhada a seguir, quando considerada em conjunto com os desenhos anexos, onde:
a fig. 1 é uma vista esquemática de um sistema de mistura continua por lotes, de acordo com uma modalidade da presente invenção; a fig. 2 é uma vista lateral de um dispositivo de misturação para uso com uma cuba de mistura, que forma uma porção do sistema de mistura continua por lotes da fig. 1;
a fig. 3 é uma representação esquemática de um uso do sistema de mistura continua por lotes da fig. 1; a fig. 4 é uma vista esquemática de um sistema de mistura continua por lotes, de acordo com uma modalidade alternativa da presente invenção;
a fig. 5 é uma vista esquemática de um sistema de mistura continua por lotes, de acordo com outra modalidade alternativa da presente invenção; e
a fig. 6 é uma vista esquemática de um sistema de mistura continua por lotes, de acordo com outra modalidade alternativa ainda da presente invenção.
Descrição Detalhada das Modalidades da Invenção Durante a perfuração de poços de petróleo, tubos cilíndricos, ou revestimentos, são muitas vezes cimentados dentro do poço para estabilizar o revestimento no furo do poço, bem como para proporcionar um meio isolante para várias zonas geológicas. Como mostrado nas figs. 1-6, modalidades da presente invenção são dirigidas a um sistema de mistura contínua por lotes para receber uma mistura de cimento, misturação da mistura de cimento recebida dentro de uma pasta homogeneizada de cimento, e descarga da pasta homogeneizada de cimento a ser bombeada para dentro de um poço de petróleo. Em um sistema desses, uma quantidade predeterminada dos constituintes sólidos e líquidos da mistura de cimento é combinada em uma cuba de mistura, e homogeneizada no seu interior, antes da pasta resultante ser bombeada para fora da cuba de mistura.
Por exemplo, em uma modalidade, o sistema de mistura contínua por lotes inclui uma primeira cuba de mistura e uma segunda cuba de mistura. Nessa modalidade, a primeira cuba de mistura recebe os elementos constituintes de uma mistura de cimento e os mistura formando uma pasta homogeneizada de cimento. Uma segunda cuba de mistura, então, recebe da mesma forma os elementos constituintes de uma mistura de cimento e os mistura, da mesma forma, formando uma pasta homogeneizada de cimento. Em uma modalidade, quando a segunda cuba de mistura recebe e mistura os elementos constituintes, a pasta homogeneizada na primeira cuba de mistura é bombeada ao mesmo tempo para dentro do poço. Nessa modalidade, as primeira e segunda cubas de mistura se alternam na execução das funções de misturação e descarga da pasta, até que a quantidade desejada da pasta homogeneizada de cimento tenha sido bombeada para dentro do poço.
A fig. 1 apresenta um sistema de mistura continua por lotes 10, de acordo com uma modalidade da presente invenção. Como mostrado, o sistema 10 inclui uma primeira cuba de mistura 12 e uma segunda cuba de mistura 14. Em uma modalidade, cada cuba de mistura 12, 14 recebe elementos constituintes separados de uma mistura de cimento, mistura os elementos no seu interior para formar uma pasta homogeneizada de cimento, e descarrega a pasta homogeneizada de cimento, para ser bombeada para dentro de um poço 16.
Como mostrado na fig. 1, uma fonte de liquido 18 contendo constituintes líquidos de uma mistura de cimento é conectada a cada cuba de mistura 12, 14. Em uma modalidade, a fonte de líquido 18 é conectada a um conduto ramificado .20, que por sua vez é conectado na primeira cuba de mistura .12 e na segunda cuba de mistura 14. O conduto de líquido ramificado 20 permite que uma única fonte de líquido 18 forneça constituintes líquidos da mistura de cimento a ambas as cubas de mistura 12, 14.
Um tanque de compensação (ou outra fonte de descarga a granel apropriada) 22 contendo constituintes sólidos de uma mistura de cimento é também conectado a cada uma das cubas de mistura 12, 14. Em uma modalidade, o tanque de compensação 22 é conectado a um conduto ramificado 24, que por sua vez é conectado na primeira cuba de mistura 12 e na segunda cuba de mistura 14. 0 conduto de sólidos ramificado 24 permite que o tanque de compensação .22 forneça constituintes sólidos da mistura de cimento a ambas as cubas de mistura 12, 14.
Em uma modalidade, a fonte de liquido 18 inclui um fluido de mistura, tal como água, e o tanque de compensação .22 inclui uma mistura sólida de produtos químicos de cimento. Em algumas aplicações, tal como em algumas instalações offshore, a fonte de liquido 18 e o tanque de compensação 22 não incluem todos os componentes da pasta de cimento resultante desejada. Por exemplo, em alguns casos, alguns produtos químicos de cimento desejáveis não estão presentes na mistura sólida no tanque de compensação 22, devendo ser ao invés disso adicionados em separado. Esses produtos químicos ou aditivos são adicionados, de modo característico, na forma líquida.
Em um caso desses, uma ou mais fontes de líquido adicionais 26 contendo esses aditivos líquidos são também conectadas a cada uma das cubas de mistura 12, 14. Esses aditivos podem incluir produtos químicos, como aditivos para perda de fluido, retardantes, aditivos antiespumantes, diluentes e/ou outros aditivos. Como na primeira fonte de liquido 18, uma ou mais fontes de liquido adicionais 26 podem ser, cada qual, conectadas a um conduto ramificado 28 conectado na primeira cuba de mistura 12 e na segunda cuba de mistura 14, para permitir que a(s) fonte (s) de liquido adicional(is) 26 forneça(m) os aditivos líquidos adicionais da mistura de cimento a ambas cubas de mistura 12,14. Assim sendo, em uma modalidade, a fonte de líquido 18 inclui um fluido de mistura, tal como água, o tanque de compensação .22 inclui uma mistura sólida de produtos químicos de cimento, e a(s) fonte(s) de líquido adicional(is) 26 inclui(em) aditivos líquidos adicionais da mistura de cimento.
Após a recepção dos constituintes sólidos e líquidos de uma mistura de cimento, cada cuba de mistura .12, 14 mistura os constituintes para formar uma pasta homogeneizada de cimento. Na modalidade da fig. 2, uma linha de recirculação 34 facilita a homogeneização da mistura de cimento em cada cuba de mistura 12, 14 por recirculação dos constituintes da pasta, até que uma pasta homogeneizada de cimento seja formada. Essa homogeneização pode ser realizada por recirculação dos constituintes na cuba de mistura 12, 14, como mostrado, e/ou por agitação dos constituintes na cuba de mistura 12, 14, tal como pelo uso de remos, vibradores, ou outros dispositivos similares de mistura. De modo alternativo, os constituintes podem ser homogeneizados por qualquer meio apropriado. Na modalidade ilustrada, a linha de recirculação 34 inclui um conduto, que conecta uma porção inferior de cada cuba de mistura 12, 14 a uma porção superior de cada cuba de mistura 12, 14. Uma bomba 36 é também conectada na linha de recirculação 34. Δ bomba 36 bombeia os constituintes sólidos e líquidos da mistura de cimento, a partir de uma porção inferior da cuba de mistura 12, 14 para uma porção superior da cuba de mistura 12, 14, permitindo que os elementos constituintes recirculem continuamente dentro da cuba de mistura 12, 14. Essa recirculação dos elementos constituintes da mistura de cimento cria uma agitação dos elementos, o que contribui para homogeneizar a mistura dentro de uma pasta homogeneizada de cimento. Observe que, em outras modalidades, a linha de recirculação 34 pode receber o conteúdo da cuba de mistura 12, 14 em qualquer elevação na cuba 12, 14 e retornar o conteúdo para qualquer outra elevação na cuba 12, 14.
Em uma modalidade, a conexão do conduto de sólidos .24 a cada cuba de mistura 12, 14 é adjacente à conexão superior da linha de recirculação 34 a sua cuba de mistura .12, 14 correspondente. Isso facilita ainda mais a homogeneização dos elementos constituintes sólidos e líquidos dentro de cada cuba de mistura 12, 14, visto que os constituintes sólidos do conduto de sólidos 24 são imediatamente dispersos e arrastados após a entrada na cuba de mistura 12, 14 pelo fluido saindo pela extremidade superior posicionada de modo adjacente da linha de recirculação 34.
Como mostrado nas figs. 1 e 2, após uma pasta homogeneizada de cimento ter sido formada em cada cuba de mistura 12, 14, a pasta é descarregada por um conduto de saida 30, que é conectado de forma fluida a um sistema de bombeio 25, que bombeia a pasta para dentro do poço 16. Como mostrado, o conduto de saida 30 pode ser ainda conectado de forma fluida na bomba de recirculação 36. Assim sendo, a bomba de recirculação 36 pode ser usada para direcionar os constituintes de cimento para a linha de recirculação 34, para formar uma pasta homogeneizada de cimento; e direcionar a mistura homogeneizada para o sistema de bombeio 25 através do conduto de saida 30. A direção de fluxo da bomba de recirculação 36 é em função das válvulas 31 e 33. Por exemplo, quando uma válvula 31 da linha de recirculação estiver aberta e uma válvula 33 do conduto de saida estiver fechada, fluido é dirigido para a linha de recirculação 34; e quando a válvula 31 da linha de recirculação estiver fechada e a válvula 33 do conduto de saida estiver aberta, fluido é dirigido para o conduto de saida 30.
Como mostrado na fig. 1, em uma modalidade, um sistema de controle 38 é eletricamente conectado nas válvulas 20a-b, 24a-b, e 28a-b, que controlam respectivamente a descarga dos constituintes da fonte de líquido 18, do tanque de compensação 22 e da(s) fonte(s) de liquido adicional(is) 26 para as cubas de mistura 12, 14; e válvulas 31, 33, que controlam respectivamente a descarga dos constituintes a partir das cubas de mistura 12, 14 até a linha de recirculação 34 e o conduto de saída 30. Numa modalidade dessas, o sistema de controle 38 é capaz de iniciar e interromper o fluxo de cada um dentre a fonte de líquido 18, o tanque de compensação 22, a(s) fonte(s) de liquido adicional(s) 26 e o conduto de saída 30. Em modalidades alternativas, o sistema de controle 38 pode ser manual ou automaticamente operado. Como é também mostrado na fig. 1, em uma modalidade, um sistema de medição 40 é fixado a cada cuba de mistura 12, 14.
Em uso, cada cuba de mistura 12, 14 é usada para misturar continuamente por lotes uma mistura de cimento. Mistura por lotes significa que uma quantidade predeterminada dos constituintes sólidos e líquidos de uma mistura de cimento é combinada dentro de uma cuba de mistura 12, 14 e misturada no seu interior para formar uma pasta homogeneizada de cimento, antes de bombear a pasta homogeneizada para fora da cuba de mistura 12, 14. Através do uso de um processo de mistura por lotes desses, as proporções de cada um dos elementos constituintes da mistura de cimento podem ser controladas de forma muito precisa, visto que tal processo somente necessita da medição e do controle da quantidade total dos constituintes introduzidos na cuba de mistura, ao invés de medir e controlar continuamente a taxa de entrada dos constituintes para dentro do cuba de mistura, conforme é demandado pelo uso do processo de mistura continua acima descrito. 0 termo continuo significa que o sistema 10 da presente invenção descarrega continuamente uma pasta homogeneizada de cimento a um poço 16, até que uma quantidade desejada da pasta homogeneizada tenha sido bombeada para dentro do poço 16. Essa descarga continua é realizada pelo uso alternativo de cada cuba de mistura 12, 14 para misturação por lotes e descarga da pasta.
A fig. 3 apresenta uma representação esquemática de um uso do sistema de mistura continua por lotes 10, de acordo com uma modalidade da presente invenção. Em uma modalidade, como mostrado nas figs. 1 - 3 de forma coletiva, uma quantidade predeterminada dos constituintes líquidos 42 de uma mistura de cimento é bombeada da fonte de líquido 18 para a primeira cuba de mistura 12 através do conduto de liquido 20. Quando os constituintes líquidos 42 são bombeados para dentro da primeira cuba de mistura 12, o sistema de medição 40 mede a massa da primeira cuba de mistura 12. Quando o sistema de medição 40 indica uma quantidade desejada dos constituintes líquidos 42 na primeira cuba de mistura 12, a entrada dos constituintes líquidos 42 para dentro da primeira cuba de mistura 12 é fechada, de forma manual ou automática, pelo sistema de controle 38.
Uma quantidade predeterminada dos constituintes sólidos 44 da mistura de cimento é, então, alimentada do tanque de compensação 22 para a primeira cuba de mistura 12 através do conduto de sólidos 24. Quando o sistema de medição 40 indica a quantidade desejada dos constituintes sólidos 44 na primeira cuba de mistura 12, a entrada dos constituintes sólidos 44 para dentro da primeira cuba de mistura 12 é fechada, de forma manual ou automática, pelo sistema de controle 38.
Dependendo da composição química dos constituintes sólidos 44, aditivos líquidos adicionais 46 da(s) a(s) fonte(s) de liquido adicional(s) 26 podem ser ou não necessários. Em modalidades, onde os aditivos líquidos 46 forem necessários, uma quantidade predeterminada dos aditivos líquidos 46 é então bombeada da(s) a(s) fonte(s) de liquido adicional(is) 26 para a primeira cuba de mistura .12 através do(s) conduto(s) de aditivos líquidos 28. Quando os aditivos líquidos 46 são bombeados para dentro da primeira cuba de mistura 12, o sistema de medição 40 mede a massa da primeira cuba de mistura 12. Quando o sistema de medição 40 indica a quantidade desejada dos aditivos líquidos 4 6 na primeira cuba de mistura 12, a entrada dos aditivos líquidos 46 para dentro da primeira cuba de mistura 12 é fechada, de forma manual ou automática, pelo sistema de controle 38. Em outras modalidades, os aditivos líquidos 46 podem ser dosados de maneira distinta.
Assim, um lote da mistura de cimento desejada é contido na primeira cuba de mistura 12. A mistura de lotes na primeira cuba de mistura 12 é então misturada por qualquer um dos meios de homogeneização acima discutidos, para formar uma pasta homogeneizada de cimento. Em uma modalidade, os meios de homogeneização são ativados, assim que os constituintes sólidos 44 começam a entrar na primeira cuba de mistura, e prossegue durante um período de tempo desejado, após todos os elementos constituintes da mistura de cimento terem sidos adicionados na primeira cuba de mistura 12. Isso assegura uma misturação adequada dos elementos para formar a pasta homogeneizada de cimento desej ada.
Após a pasta homogeneizada de cimento ser formada na primeira cuba de mistura 12, ela é descarregada para o sistema de bombeio 25 através do conduto de saída 30. De maneira simultânea à descarga da pasta homogeneizada da primeira cuba de mistura 12, um novo lote de pasta homogeneizada de cimento é preparado na segunda cuba de mistura 14, da mesma maneira como acima descrito com relação à primeira cuba de mistura 12. Pasta homogeneizada é descarregada da primeira cuba de mistura 12 para o sistema de bombeio 25, até que a primeira cuba de mistura 12 fique vazia. Neste momento, a pasta homogeneizada contida na segunda cuba de mistura 14 é descarregada da segunda cuba de mistura 14 para o sistema de bombeio 25, através do conduto de saida 30. De maneira simultânea à descarga da pasta homogeneizada da segunda cuba de mistura .12 para sistema de bombeio 25, um novo lote de pasta homogeneizada de cimento é preparado na primeira cuba de mistura 14. Pasta homogeneizada é descarregada da segunda cuba de mistura 14 para o sistema de bombeio 25, até que a segunda cuba de mistura 14 fique vazia. Neste momento, a pasta, agora homogeneizada da primeira cuba de mistura 12, é descarregada para o sistema de bombeio do poço 25, e um novo lote da pasta homogeneizada de cimento é preparado na segunda cuba de mistura 14. Durante esse processo, pasta homogeneizada é continuamente bombeada do sistema de bombeio 25 para o poço 16, até que a quantidade desejada da pasta homogeneizada de cimento tenha sido descarregada.
Em uma modalidade, a quantidade de tempo necessária para misturar um novo lote de pasta homogeneizada de cimento dentro de uma das cubas de mistura 12, 14 é inferior à quantidade de tempo necessária para descarregar a pasta homogeneizada de cimento para fora da outra das cubas de mistura 12, 14, a fim de que a pasta seja continuamente descarregada para o sistema de bombeio 25. Esse processo de mistura contínua por lotes resulta em que uma pasta homogeneizada de cimento seja continuamente bombeada do sistema de mistura contínua por lotes 10 para o poço 16. Após a quantidade desejada da pasta homogeneizada de cimento 48 ser bombeada para dentro do poço 16, um fluido de deslocamento, tal como água, é de modo característico bombeado por detrás da pasta, para direcionar a pasta 48 para cima em um espaço anular 50 entre a parede 54 do poço 16, e uma coluna de revestimento .52 dentro do poço 16. Isso força o cimento para dentro do espaço anular entre a coluna de revestimento 52 e a parede do poço 54. De modo característico, um "tanque de deslocamento" separado é usado para alimentar e medir a quantidade do fluido de deslocamento usado. Porém, com o arranjo da presente invenção, após a quantidade desejada da pasta homogeneizada de cimento 48 ter sido bombeada para dentro do poço 16, cada uma das cubas de mistura 12, 14 pode ser usada como um tanque de deslocamento.
Por exemplo, em uma modalidade, após a quantidade desejada da pasta homogeneizada de cimento 48 ter sido bombeada para dentro do poço 16, um fluido de deslocamento .56, tal como água, é bombeado da fonte de líquido 18 para a primeira cuba de mistura 12 através do conduto de líquido .20. Esse bombeamento prossegue, até que a primeira cuba de mistura 12 fique cheia. O fluido de deslocamento 56 é então bombeado da primeira cuba de mistura 12 para o poço 16. Quando a primeira cuba de mistura 12 ficar vazia, a segunda cuba de mistura 14 é cheia com fluido de deslocamento 56. O fluido de deslocamento 56 da segunda cuba de mistura 14 é então bombeado no poço 16, enquanto que a primeira cuba de mistura 12 é cheia com fluido de deslocamento 56. Quando o fluido de deslocamento 56 é bombeado nas cubas de mistura .12, 14, o sistema de medição 40 mede a massa acumulada do fluido de deslocamento. Quando essa massa acumulada atinge uma quantidade predeterminada, a entrada do fluido de deslocamento 56 para dentro das cubas de mistura 12, 14 é fechada, de forma manual ou automática, pelo sistema de controle 38, e a operação de cimentação é concluída.
Embora o sistema de medição 40 seja acima descrito, como medindo a massa dos elementos constituintes da mistura de cimento em cada cuba de mistura 12, 14 durante o processo de misturação contínua por lotes, em modalidades alternativas, um sistema alternativo de medição pode medir outras propriedades dos elementos constituintes da mistura de cimento, indicativos da quantidade dos constituintes em cada cuba de mistura 12, 14, tal como volume ou outra propriedade apropriada.
Por exemplo, como mostrado na fig. 1, em uma modalidade, um sistema alternativo de medição 40' desses inclui um sensor de nível colocado sobre ou dentro de cada cuba de mistura 12, 14. Em uma modalidade dessas, o sensor de nível se comporta como aquele acima descrito com relação ao sistema de medição da massa 40. Isto é, os constituintes líquidos 42, os constituintes sólidos 44 e (se necessário) os aditivos líquidos 46 são adicionados a cada cuba de mistura 12, 14, até que o sensor de nível 40' indique um volume desejado dos constituintes adicionados 42, 44, 46. Tal sistema de medição volumétrica 40' pode ser igualmente usado para medir uma quantidade de fluido de deslocamento .56 em cada cuba de mistura 12, 14, quando as cubas de mistura 12, 14 estiverem sendo usadas como tanques de deslocamento.
A seguir, para fins de simplicidade de discussão e para evitar duplicidade, será presumido que a mistura de cimento desejada possa ser obtida através dos constituintes sólidos e líquidos contidos na fonte de líquido 18 e no tanque de compensação 22.
Em algumas situações, ao invés de adicionar os constituintes sólidos e líquidos de uma mistura de cimento em separado nas cubas de mistura 12, 14, pode ser desejável combinar os constituintes sólidos e líquidos da mistura de cimento ao mesmo tempo, ou pelo menos temporariamente de forma sobreposta, nas cubas de mistura 12, 14. Tal seqüência diminui o tempo total de duração, para que os constituintes sejam adicionados nas cubas de mistura 12, 14 e, assim, aumenta a taxa, na qual a pasta homogeneizada de cimento resultante pode ser bombeada para o poço 16.
Nessa modalidade, um fluxômetro 60 (como mostrado na fig. 1) pode ser colocado no conduto de líquido 20, que conecta a fonte de líquido 18 nas cubas de mistura 12, 14. O fluxômetro 60 pode ser usado para medir o volume e/ou a massa dos constituintes líquidos penetrando na cuba de mistura 12, 14 a partir da fonte de líquido 18. Os constituintes líquidos podem continuar a penetrar na cuba de mistura 12, 14, até que o fluxômetro 60 indique que um volume e/ou massa desejada dos constituintes líquidos se encontre na cuba de mistura 12, 14.
Ao mesmo tempo, ou pelo menos de modo sobreposto, com a entrada dos constituintes líquidos no interior da cuba de mistura 12, 14, ocorre a entrada dos constituintes sólidos a partir do tanque de compensação 22. Nessa modalidade, os constituintes sólidos penetram na cuba de mistura 12, 14, até que o sistema de medição 40, 40' indique que uma quantidade desejada dos constituintes sólidos esteja na cuba de mistura 12, 14. Em uma modalidade, os constituintes sólidos são alimentados para dentro do cuba de mistura 12, 14, até que o sistema de medição da massa 40 indique que uma massa total desejada dos constituintes sólidos e líquidos esteja na cuba de mistura 12, 14. Em outra modalidade, os constituintes sólidos são alimentados para dentro da cuba de mistura 12, .14, até que o sistema de medição do volume 40' indique que um volume total desejado dos constituintes sólidos e líquidos esteja na cuba de mistura 12, 14. Em uma modalidade, a entrada da quantidade desejada de constituintes líquidos é concluída, antes que a massa total ou o volume total desejado dos constituintes em cada cuba de mistura 12, 14 seja atingido. Isso permite uma elevada precisão na dosagem da quantidade desejada dos constituintes sólidos para dentro da cuba de mistura 12, .14 .
Observe que, através da continua medição da massa ou do volume de liquido em cada cuba de mistura 12, 14, a quantidade de liquido em cada cuba de mistura 12, 14 é sempre conhecida, o que permite que a quantidade de sólido em cada cuba de mistura 12, 14 seja deduzida a qualquer dado momento. Isso permite o controle da entrada de ambos os elementos constituintes.
Observe que, embora o sistema de mistura continua por lotes 10 seja acima descrito, como tendo duas cubas de mistura 12, 14, o sistema 10 pode incluir qualquer número de cubas de mistura. Por exemplo, a fig. 4 mostra uma representação esquemática de um sistema de mistura continua por lotes 10', que inclui três cubas de mistura 70, 71, 72. Nessa modalidade, cada cuba de mistura 70, 71, 72 é conectada a uma fonte de liquido 18 através de um conduto de liquido 20', e um tanque de compensação 22 através de um conduto de sólidos 24', para alimentar cada cuba de mistura 70, 71, 72 com constituintes sólidos e líquidos de uma mistura de cimento. Cada cuba de mistura 70, 71, 72 ainda inclui qualquer um dos meios de homogeneização acima discutidos para misturar os constituintes no seu interior formando uma pasta homogeneizada de cimento, que é bombeada para um poço 16 através de um conduto de saída 30' . O sistema 10' da fig. 4 ainda inclui qualquer um dos dispositivos de medição acima descritos 60, 40, 40', para determinar a quantidade dos constituintes sólidos e líquidos em cada cuba de mistura 70, 71, 72. Na verdade, a modalidade da fig. 4 pode incluir qualquer uma das variações acima descritas com relação às figs. 1-3, que não são aqui a seguir repetidas para evitar duplicidade.
Uma vantagem da modalidade da fig. 4 é que, quando uma primeira cuba de mistura 70 está recebendo os constituintes sólidos e líquidos de uma mistura de cimento, uma segunda cuba de mistura 71 está misturando os constituintes sólidos e líquidos recebidos no seu interior, formando uma pasta homogeneizada de cimento, e uma pasta homogeneizada de cimento misturada está sendo bombeada de uma terceira cuba de mistura 72 para dentro de um poço 16. Quando a terceira cuba de mistura 72 fica vazia, a terceira cuba de mistura 72 recebe os constituintes sólidos e líquidos de uma mistura de cimento; a primeira cuba de mistura 70 mistura seus constituintes sólidos e líquidos recebidos no seu interior, formando uma pasta homogeneizada de cimento; e uma pasta homogeneizada de cimento misturada é bombeada da segunda cuba de mistura 71 para dentro do poço 16. Quando a segunda cuba de mistura 77 fica vazia, a segunda cuba de mistura 71 recebe os constituintes sólidos e líquidos de uma mistura de cimento; a terceira cuba de mistura 72 mistura seus constituintes sólidos e líquidos recebidos no seu interior, formando uma pasta homogeneizada de cimento; e uma pasta homogeneizada de cimento misturada é bombeada da primeira cuba de mistura 70 para dentro do poço 16.
Assim sendo, a combinação das três cubas de mistura .70,71, 72 descarrega continuamente uma pasta homogeneizada de cimento para o poço 16, quando cada cuba de mistura 70, .71,72 executa, de maneira seqüencial, as funções de receber uma mistura de cimento, misturar a mistura de cimento recebida formando uma pasta homogeneizada de cimento, e descarregar a pasta homogeneizada de cimento para ser bombeada para dentro do poço 16, até que a quantidade total desejada da pasta homogeneizada seja bombeada para dentro do poço 16. Tal seqüência separa os tempos de recebimento e homogeneização das cubas envolvidas com a misturação e, assim, eleva a taxa operacional máxima do sistema 10' para uma taxa muito próxima da taxa máxima, na qual os constituintes sólidos e líquidos podem ser descarregados para uma cuba de mistura 70, 71, 72.
Além disso, conforme acima descrito com relação às figs. 1 - 3, na modalidade da fig. 4, cada cuba de mistura .70, 71, 72 pode ser usada como um tanque de deslocamento para bombear fluido de deslocamento por detrás da pasta homogeneizada de cimento bombeada, para direcionar a pasta .48 até o espaço anular 50 entre uma parede 54 do poço 16, e uma coluna de revestimento 52 dentro do poço 16.
As figs. 5 e 6 mostram representações esquemáticas dos sistemas de mistura continua por lotes 10A, IOA', de acordo com modalidades alternativas da invenção. Esses sistemas 10A, IOA' incluem, cada qual, um misturador 75, que facilita a homogeneização dos constituintes sólidos e líquidos da mistura de cimento. Na modalidade da fig. 5, os constituintes sólidos e líquidos do tanque de compensação .22 e da fonte de líquido 18, respectivamente, penetram no misturador 75, antes de penetrarem nas cubas de mistura 12, .14. Na modalidade da fig. 6, somente os constituintes sólidos do tanque de compensação 22 penetram no misturador .75, antes de penetrarem nas cubas de mistura 12, 14. Em cada uma dessas modalidades ilustradas, o fluxo de representação também penetra no misturador 75, para fornecer energia ao processo de misturação. Porém, em outras modalidades, isso pode não ser necessário. Os sistemas 10A, IOA' das figs. 5 e 6 podem incluir qualquer um dos dispositivos de medição acima descritos 60, 40, 40', para determinar a quantidade dos constituintes sólidos e líquidos em cada cuba de mistura 12, 14. Em todos os outros aspectos, as modalidades das figs. 5 e 6 podem operar e incluir qualquer uma das variações acima descritas com relação às figs. 1 - 4, que não são aqui a seguir repetidas, para evitar duplicidade.
A descrição precedente foi apresentada com referência às modalidades atualmente preferidas da invenção. As pessoas versadas na arte e na tecnologia, às quais essa invenção pertence, deverão apreciar que alterações e mudanças nas estruturas e métodos de operação descritos podem ser praticadas, sem se afastarem, de modo significativo, dos princípios e do escopo dessa invenção. Por conseguinte, a descrição anterior não deve ser lida, como pertencente somente às estruturas precisas descritas e mostradas nos desenhos anexos, mas, ao invés disso, deve ser lida como compatível com, e amparando, as reivindicações a seguir, que devem ter o seu escopo mais amplo e justo.
Claims (18)
1. MÉTODO PARA MISTURAR CONTINUAMENTE POR LOTES UMA PASTA HOMOGENEIZADA DE CIMENTO, CARACTERIZADO pelo fato de compreender: provisão de primeira e segunda cubas de mistura, onde cada qual executa um processo, compreendendo: recepção de uma quantidade medida de constituintes sólidos e líquidos de uma mistura de cimento; misturação dos constituintes sólidos e líquidos da mistura de cimento formando uma pasta homogeneizada de cimento; e descarga da pasta homogeneizada de cimento para um sistema de bombeio; e onde as primeira e segunda cubas de mistura alternam os ditos processos de descarga, de maneira síncrona, de modo que uma das primeira e segunda cubas de mistura descarregue continuamente sua pasta homogeneizada de cimento correspondente a uma sistema de bombeio.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato da primeira cuba de mistura executar seu processo de descarga, quando a segunda cuba de mistura executa seu processo de misturação; e onde a segunda cuba de mistura executa seu processo de descarga, quando a primeira cuba de mistura executa seu processo de misturação.
3. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato da primeira cuba de mistura executar seu processo de descarga, quando a segunda cuba de mistura executa seus processos de recepção e misturação; e onde a segunda cuba de mistura executa seu processo de descarga, quando a primeira cuba de mistura executa seus processos de recepção e misturação.
4. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato das primeira e segunda cubas de mistura executarem, cada qual seqüencialmente, os ditos processos de recepção, misturação e descarga.
5. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato das primeira e segunda cubas de mistura executarem, cada qual continuamente, os ditos processos de recepção, misturação e descarga, até que uma quantidade desejada da pasta homogeneizada de cimento tenha sido bombeada do sistema de bombeio para um poço.
6. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato da quantidade medida em cada dito processo de recepção das primeira e segunda cubas de mistura ser uma massa medida.
7. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato da quantidade medida em cada dito processo de recepção das primeira e segunda cubas de mistura ser um volume medido.
8. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de em cada dito processo de recepção das primeira e segunda cubas de mistura, cada cuba de mistura receber seus constituintes líquidos em separado de seus constituintes sólidos.
9. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de em cada dito processo de recepção das primeira e segunda cubas de mistura, cada cuba de mistura receber seus constituintes líquidos, de modo sobreposto aos seus constituintes sólidos.
10. MÉTODO PARA MISTURAR CONTINUAMENTE POR LOTES UMA PASTA HOMOGENEIZADA DE CIMENTO, CARACTERIZADO pelo fato de compreender: provisão de primeira, segunda e terceira cubas de mistura, onde cada qual executa um processo, compreendendo: recepção de uma quantidade medida de constituintes sólidos e líquidos de uma mistura de cimento; misturação dos constituintes sólidos e líquidos da mistura de cimento formando uma pasta homogeneizada de cimento; e descarga da pasta homogeneizada de cimento para um sistema de bombeio; e onde as primeira, segunda e terceira cubas de mistura alternam os ditos processos de descarga, de maneira síncrona, de modo que uma das primeira, segunda e terceira cubas de mistura descarregue continuamente sua pasta homogeneizada de cimento correspondente a uma sistema de bombeio.
11. Método, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato das primeira, segunda e terceira cubas de mistura executarem, cada qual seqüencialmente, os ditos processos de recepção, misturação e descarga.
12. Método, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato das primeira, segunda e terceira cubas de mistura executarem os ditos processo de recepção, misturação e descarga, de maneira sincronizada, de modo que, quando uma das primeira, segunda e terceira cubas de mistura executar a dita descarga, a outra das primeira, segunda e terceira cubas de mistura executa a dita misturação; e a última das primeira, segunda e terceira cubas de mistura executa a dita recepção.
13. Método, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato das primeira, segunda e terceira cubas de mistura executarem, cada qual continuamente, os ditos processos de recepção, misturação e descarga, até que uma quantidade desejada da pasta homogeneizada de cimento tenha sido bombeada do sistema de bombeio para um poço.
14. Método, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato da quantidade medida em cada dito processo de recepção das primeira, segunda e terceira cubas de mistura ser uma massa medida.
15. Método, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato da quantidade medida em cada dito processo de recepção das primeira, segunda e terceira cubas de mistura ser um volume medido.
16. Método, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de em cada dito processo de recepção das primeira, segunda e terceira cubas de mistura, cada cuba de mistura receber seus constituintes líquidos em separado de seus constituintes sólidos.
17. Método, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de em cada dito processo de recepção das primeira, segunda e terceira cubas de mistura, cada cuba de mistura receber seus constituintes líquidos, de modo sobreposto aos seus constituintes sólidos.
18. MÉTODO PARA MISTURAR CONTINUAMENTE POR LOTES UMA PASTA HOMOGENEIZADA DE CIMENTO, CARACTERIZADO pelo fato de compreender: provisão de primeira e segunda cubas de mistura, onde cada qual executa um processo, compreendendo: recepção de uma quantidade medida de constituintes sólidos e líquidos de uma mistura de cimento; misturação dos constituintes sólidos e líquidos da mistura de cimento formando uma pasta homogeneizada de cimento; e descarga da pasta homogeneizada de cimento para um sistema de bombeio; e onde as primeira e segunda cubas de mistura alternam os ditos processos de descarga, de maneira síncrona, de modo que uma das primeira e segunda cubas de mistura descarregue continuamente sua pasta homogeneizada de cimento correspondente, até que uma quantidade desejada da pasta homogeneizada de cimento tenha sido bombeada do sistema de bombeio para um poço; e onde após a dita quantidade desejada da pasta homogeneizada de cimento ter sido bombeada do sistema de bombeio para o paço, uma quantidade medida do fluido de deslocamento seja descarregada das cubas de mistura para o sistema de bombeio.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| B07A | Application suspended after technical examination (opinion) [chapter 7.1 patent gazette] | ||
| B15K | Others concerning applications: alteration of classification |
Ipc: C04B 40/00 (2006.01), E21B 33/13 (2006.01), E21B 3 |
|
| B09B | Patent application refused [chapter 9.2 patent gazette] | ||
| B09B | Patent application refused [chapter 9.2 patent gazette] |