CN104508232B - 用于水力压裂中的流体的容纳、测量和再利用的系统 - Google Patents

Abstract

一种系统包括多个柔性流体容纳结构或导管，用于存储在压裂期间所使用或产生的流体。导管可以被填充以便在水被注入到井中之前存储水或者存储从井中排出的钻井废料。一系列的阀门和泵对往来于导管、井和净化设备的流体流动进行控制。包括主端口、前向端口和返回端口的回流防止器支持与钻的双向流体输送。钻井液被管道输送到前向端口中并且从主端口排出到井。流量计可以耦合至前向端口以确定通过前向端口流至井的流体体积。钻井废料也可以经由主端口从井返回并且从返回端口排出，返回端口也可以包括流量计。

Description

用于水力压裂中的流体的容纳、测量和再利用的系统

相关申请的交叉引用

本申请要求于2012年5月29日提交的美国临时申请61/652,727的权益，该申请通过引用全文结合于此。

技术领域

本公开内容涉及水力压裂，并且更具体而言涉及流体容纳和监视。

背景技术

水力压裂(破裂)是一种用来释放石油、天然气(包括页岩气、致密气和煤层气)或者蕴含于地球地壳内的其它物质以便进行提取的技术。典型的压裂现场一般包括四到六英亩的陆地水平面，其也被称作井场(wellpad)。除了支持压裂井和钻机基础设施自身之外，井场存放有另外的设备和基础设施，诸如地面上容纳水池、导管系统、车辆接入点以及用于支持钻井作业的多台油罐车。

油罐车被用来将从井中排出的液体钻井废料运离钻井现场。此外，油罐车被用来将诸如水的液体钻井材料运送至钻井现场。多余的流体在被注入到井中或被油罐车运离钻井现场之前被存储在容纳水池中。容纳水池是用于存储进入钻井的大量多余液体钻井材料或者从井中排出的钻井废液的土制的或人造的结构。典型的压裂现场包括用于钻井或者从井中排出的各种流体的多个容纳水池。为了构造容纳水池，井场必须是水平的。给定远程位置的普通钻井实践，对四英亩多的井场进行水平平整操作在设备运输和劳动力成本方面需要数千小时的时间以及数百万美元。

典型的压裂现场可能要求存储多达四百万加仑或更多的水用作钻井液使用，其中的大部分可以存储在邻近水体之中。然而，邻近水源经常无法使用或者环境监管禁止其使用，所以可能需要饮用水卡车将钻井液运输到井场，这经常使得水处于过多的地面上容纳水池中。为了将来将信赖等级寄托于运水，十台2000加仑的油罐车将均需要进行2000次运输来将四百万加仑的水运到井场。这又要在运输和驾驶员劳动力成本方面花费数千小时的时间和数百万美元。

发明内容

实施例涉及一种在水力压裂(破裂)中使用的流体容纳和监视的系统和方法。该系统包括多个柔性流体容纳结构或导管，用于存储在压裂期间所使用或产生的流体。例如，导管可以被填充以便在水被注入到井中之前存储水或者存储从井中排出的钻井废料。每个导管包括耦合至泵以便对导管进行填充和排空的填充端口和排空端口。每个端口可以耦合至阀门，该阀门被配置为使得能够从导管填充流体或者从导管排空流体。在一个实施例中，该阀门是提供单向流动的止回阀。端口可以包括锁定机构，其与止回阀进行对接以在接合了诸如管道或软管之类的流体输送结构的对应装配时打开阀门。因此，包括对应装配的软管可以被接合至端口以从导管排空流体。

包括流量计的回流防止器提供了往来于井或其它结构的流量的准确测量。回流防止器包括主端口、前向端口和返回端口。钻井液被用管道输送至前向端口并且离开主端口去往钻井。流量计可以耦合至前向端口以确定通过前向端口流向井的流体体积。钻井废料也可以经由主端口从井返回并且从返回端口出去，返回端口也可以包括流量计。

回流防止器可以包括前向回流防止机构，其激活以防止钻井废料从前向端口离开。此外，回流防止器可以包括流动阻止机构，其防止钻井液通过返回端口进行管道输送。此外，回流防止器可以包括返回回流防止机构，其激活以防止钻井废料通过返回端口流回。在这样的情况下，流量计还可以通过测量通过主端口的前向和反向流动而提供准确读数。

包含钻井液的第一导管的排空端口耦合至回流防止器的前向端口。设置在第一导管的排空端口和回流防止器的前向端口之间的第一泵可以将钻井液从第一导管推入回流防止器中。回流防止器的主端口耦合至井和/或另一个泵。流量计测量通过回流防止器的前向端口和/或返回端口的流体的数量，并且将所监视到的体积传送至监视设备。回流防止器可以包括前向回流防止机构，其基本上防止流体通过前向端口逆向流动。前向回流防止机构还可以提供从井排出的液体钻井废料向返回端口的逆向流动。返回回流防止机构可以在前向回流防止机构活动的同时被激活以基本上防止废液通过返回端口的逆向流动。流动阻止机构可以在钻井液流入到前向端口中的同时被激活以防止钻井液直接通过返回端口进行的管道输送。因此，在前向回流防止机构未活动时，流动阻止机构可以是活动的。回流防止器的返回端口耦合至第二导管的填充端口。设置在填充端口和回流防止器之间的第二泵可以将从井排出的钻井废料推入第二导管之中。第二导管的排空端口可以耦合至后续导管的填充端口。设置在导管配对之间的泵可以将流体从一个导管推送至另一个导管。可以以类似的方式添加任意数量的后续导管以便存储钻井废料。类似地，可以以类似方式添加额外的钻井液存储导管。

包含钻井废料的导管的排空端口，比如第三导管的排空端口，耦合至净化设备的输入，净化设备被配置为从钻井废料水中提取可重复利用的钻井液。设置在第三导管的排空端口和净化设备的输入之间的泵可以将钻井废料推送至净化设备之中。进而，净化设备的出口耦合至包含钻井液的导管的填充端口，比如第一导管的填充端口。流量计监视从净化设备流入到钻井液存储导管的再循环流体的体积并且将所监视到的体积传送至监视设备。该监视设备确定通过回流防止器的钻井液使用与来自净化设备的输出之间的差异。进而，监视设备可以基于该差异生成用于补充钻井液的信号。

附图说明

实施例的教导能够通过结合附图考虑以下详细描述而被容易地理解：

图1是图示根据一个实施例的流体监视和容纳系统的示图。

图2A是图示根据一个实施例的用于控制流体流动的回流防止器的示例的示图。

图2B是图示根据另一个实施例的用于控制流体流动的回流防止器的示例的示图。

图3A是图示根据一个实施例的用于填充导管的示例导管构造的示图。

图3B是图示根据一个实施例的用于排空导管的示例导管构造的示图。

图4是图示根据一个实施例的流体监视和容纳的方法的流程图。

具体实施方式

附图和以下描述仅通过说明而涉及优选实施例。应当注意的是，根据以下讨论，本文所公开的结构和方法的可替换实施例将被容易识别为可以在并不背离实施例原则的情况下而被采用的可行的可替换形式。

现在将更为详细地参考若干实施例，它们的示例在附图中有所图示。注意到，只要可行，可能在附图中使用相似或相同的附图标记并且可能指示相似或相同的功能。附图仅出于图示的目的对实施例进行描绘。

概述

水力压裂(破裂)现场经常部署在被称作井场的例如四至六英亩的大片陆地表面上。在压裂中，钻井液被用来提取蕴含于踢球表面之中的诸如天然气和石油之类的物质。钻井废液也经常被从井中排出并且经常包括大量提取物质以及包括泥土、溶解矿物质或流体中悬浮的其它元素在内的其它污染物，不能将其简单地引回到环境中。因此，压裂操作非常依赖于钻井液和废液的经由油罐车而往来于井和/或钻探现场的存储和运输。

历史上，在大型水平的井场上构建大型土制的或其他人造的容纳水池以接收流体并且向油罐车移送流体。井场的主要水平面积都用来支持流体存储，这要求相当数量的人工和机器工时。在井场上所创建的示例容纳水池构造包括井场的地下掩体部分和/或构造在水平面以上的地面上水池。采用包括流体容纳结构或导管的系统的压裂现场可以减少所需水平面积的数量。导管可以定位于斜面上或者处于传统水池所无法进行定位的其它障碍物上方。因此，通过采用导管，水平和其它现场准备操作可以被局限于支撑诸如井的其它现场设备并且减少了启动时间。

地下掩体水池部分被以混凝土、塑料或其它流体密封物质覆盖以防止流体流失到地面之中。在钻井废料的情况下，这些覆盖对于防止溢出到环境之中是极其重要的。然而，覆盖会出现故障，这就要求由现场人员进行不断测试和监视。在水平面上构造的地面上水池面临着类似的缺陷。与之相比，导管可以在防止溢出方面提供额外的保障。因为任何导管泄漏或故障通过使用限制所不期望出现的前向和反向流动的泵和阀门而都被限制到单个导管，这使得环境安全性有所提高。将导管容纳于包括塑料或其它地面覆盖的中空容纳水池中可以提供额外的环境安全保障。中空的容纳水池进而在导管故障的情况下仅需要(以最小数量)保持单个导管的流体体积。由于冗余性，许多导管可以被容纳在单个中空容纳水池中，这同时使得设置钻井现场所需的时间最小化。

此外，两种类型的传统水池对于环境都是开放的，这呈现出包括环境和后勤在内的各种问题。环境问题可以包括野生动植物、紫外线、以及空气中的物质与水池中的内容的相互作用以及化学物质从容纳水池释放到空气之中。后勤问题则包括以混合物的不同成分的一般和/或不同蒸发速率对水池内容进行蒸发。与之相比，导管提供了钻井液和废液相对于环境和元素的气密性容纳。

使用导管而优于传统容纳结构的其它优势包括准确监视压裂中可用和在用流体的数量的能力。特别地，由于导管内的钻井液体积并不向那些所暴露的容纳水池那样发生变化，所以离开(例如，去往钻井)和进入(例如，从现场净化设备)导管的流体测量提供了可用钻井液和剩余存储容量的准确视图。此外，由于导管的区段属性，导管可以按照需要进行增加和去除而并没有潜在的环境后果。因此，油罐车的使用可以被最小化到仅仅需要额外钻井液并且在净化处理之后从现场去除过多的钻井废料的那些情况。

示例容纳和监视系统

图1是图示根据一个实施例的流体监视和容纳系统100的示图。如所示出的，流体监视和容纳系统包括耦合至压裂中所使用的设备的多个导管115。

在一个实施例中，导管115是气密性柔性流体容纳结构，其被置于井场上用于存储水或其它钻井液直至它们需要被使用，而并不绑定昂贵的卡车或需要对井场的水平部分进行额外的构造支出以支持地面上容纳水池。示例导管115在被填充时可以为大约100’长，直径超过36’并且保持超过750,000加仑。在填充之前，导管可以沿其长度卷起以便进行紧凑存放和运输。

由于其柔性属性，每个容纳导管115的长度可以在排空时以几乎任何形状进行放置，例如正方形、“7”形、弧形等，这允许在其中常规容纳水池无法实施的许多区域中使用导管。例如，在需要考虑树木、其它障碍物或陆地界限的区域中，导管115可以轻易定位在树木或其它障碍物周围并且随后进行填充。此外，不同于其它基于容纳水池120的系统，导管115可以被置于不平坦的地势上并且在传统上需要进行水平调整并从井场移除的树木和其它障碍物之间或者在它们周围曲折行进。

此外，不同于户外水池，具有气密性设计的导管115的实施例防止了有害化学物质进入大气或者危害野生动植物。在其它实施例中，如本文所使用的导管115可以是指能够保持在压裂过程中所使用的流体的任意囊状物或类似存储容器。

一旦被置于障碍物周围，导管115就可以被填充并且经由诸如软管或管道之类的一系列流体管道输送结构101互相耦合以及耦合至其它设备。另外的导管115可以按照需要而被链接至系统100中以提供按需流体容纳。分散在系统100各处的泵110促进流体通过导管115和其它设备之间的管道输送结构101进行流动。泵110有助于相对重力推送流体并且填充柔性导管115。类似于导管，泵110可以在未活动时或者按照需要阻止流体的前向和/或反向流动，以使得故障情况下的可能溢出最小化。该构造另外的优势例如在于，泵110耦合至给定导管115或其它设备125、130等的相对端可以被解除耦合，而没有从导管或其它设备的明显溢出。导管115可以包括集成(或接合)阀门(未示出)，其耦合至提供流体流动的管道系统。

在一个实施例中，这里所描述的导管115采用气密性止回阀(未示出)，其使得导管115能够被加压并填充至其最大容量。止回阀还使得能够从斜面基部对导管115进行填充以便迫使流体在不平坦地势的情况下上升。此外，通过使用具有锁定系统的连接管道系统(或软管)，止回阀使得流体泄漏最小化。锁定系统可以与集成在导管115出口之中的止回阀进行对接，以便在接合管道系统时抽取流体并且随后与止回阀进行对接以防止在拆除时的流体流动。锁定系统可替换地可以与集成在导管115的填充端口中的止回阀进行对接，以便在管道系统中的压力大于该导管中的压力时添加流体，而在相反情况下则并不添加，因此防止了反向流动。

钻井液导管114A存储被泵入地面以置换所蕴藏的天然气和石油的水和其它流体。最初，钻井液导管115A可以从诸如油罐车之类的外部源接收在110E中所泵送的钻井液。钻井液导管115A还耦合至井105以便(例如，经由泵110A)为井提供钻井液。

虽然仅示出了一个钻井液导管115A，但是压裂现场100可以包括链接在一起的任意数量的钻井液导管115(例如，如针对导管115B-D所示出的)。例如，典型的需要4百万加仑水的压裂现场100可能需要六条这样的导管115A以支持钻井作业。因此，例如，钻井液导管集合中的第一导管从外部源和/或净化设备125接收在110E中泵送的钻井液，其随后被泵送至其它链接的导管，并且钻井液导管集合中最后的导管耦合至井105。

类似于用来存储诸如水的流体的钻井液导管115A，可以使用另外的导管115B-115D来保持由于压裂处理所产生的钻井废料。在一个实施例中，钻井废料导管115B-115D由特殊的耐化学侵蚀材料所构造，例如耐受压裂的各种化学副产品，诸如碳氢化合物、氯等。这些材料可以与用来在钻井液导管115中容纳无害的存储的水或其它钻井液的材料有所不同。在另一个实施例中，所有导管115都以相同材料构造。

钻井废料导管115B-115D存储从井105所排出的液体废料。多个钻井废料导管(例如，3个)可以按照需要被耦合在一起以存储废料。例如，第一钻井废料导管115B可以接收110B从钻井105所泵送的钻井废料内容。进而，钻井废料导管115B可以耦合至泵110C以将所接收的钻井废料送至后续导管115C。钻井废料导管115C进而可以耦合至泵110C，诸如此类，以存储和用通道输送另外体积的钻井废料。该链条中最后的钻井废料导管115D可以耦合至净化设备125以便对钻井液进行再循环。泵110D可以为净化设备125提供在钻井废料导管115D所接收的钻井废料。

净化设备125对从钻井废料导管115B-115D所接收的钻井废料进行再循环以补充存储在钻井液导管115A中的钻井液。净化设备125可以使用诸如蒸发、过滤等常规机构进行操作。支持钻井作业所需的钻井液导管115A的数量以及外部输送流体的数量可以通过使用净化设备125而得以减少。净化设备125可以耦合至另外的导管(未示出)以保持净化之后剩余的钻井废料。

在一些实施例中，一个或多个导管115D可以被包含在另外的容纳结构中，诸如容纳池120。如以上所描述的，由于容纳池120提供了冗余的容纳水平，所以其大小仅需要基于单个导管的故障进行设置。可替换地，在系统100的各种组件110、115等进行耦合的情况下，较小的冗余容纳结构120可以针对导管115、或者泵110和装配泄漏中的任意穿孔提供保护。

在一个实施例中，容纳池120由附加导管(未示出)进行构造以形成围绕钻井废料导管115D的周界。例如，长30’乘宽110’乘高19”的容纳池120可以包围20’×100’的钻井废料导管。更小、更易于操控的导管长度可以互相锁定和/或进行重叠以形成容纳池120。容纳池120的内部区域可以包括接合至周界导管以防止池中的任何流体漏出的地面覆盖或衬垫。在一个实施例中，衬垫是稍微大于容纳池120的面积的油布或塑料薄片。

图1所示的系统100的附加优势包括流体流动控制和监视。一个实施例的特征是将钻井液导管115A和钻井废料导管115B经由结合至井105或插入井105中的单个软管或管道耦合至井。为了实现这一目标，回流防止器130提供了Y型连接，其中钻井液导管115A和钻井废料导管115B耦合至Y型的支干而基部则连接至井105。回流防止器130包括流动控制机构135，其被配置为交替地使能从钻井液导管115A到井105的流动或者从井105到钻井废料导管115B的流动，而并不使能从钻井液导管115A到钻井废料导管115B的流动。该构造确保了泵110A向井105而不是向钻井废料导管115B提供钻井液，并且来自井105的返回流体不会被送回到钻井液导管115A中。

另一个实施例的特征是对泵送入和泵送出井的流体进行准确测量。在一个实施例中，回流防止器130包括流量计140。流量计140确定了从钻井液导管115A在110A泵送入井105的以及在110B泵送出井到钻井废料导管115B的流体的体积。在另一个实施例中，用于确定流入和流出井的流量的流量计(多个)140A与去往导管115A、115B的回流防止器的相应相应分隔开来但是与之耦合。

另外的实施例可以包括对从净化设备125进入钻井液导管115A的流量进行监视的流量计140B。流量计140B可以被设计为使得希望以其偏好改变读数的工人无法轻易篡改它们。例如，流量计140可以包含无线通信机制(蓝牙、zigbee、WiFi、蜂窝/GSM等)以便自动将流量数据传输至中央监视设备145，诸如位于钻井现场的计算机服务器系统或移动计算机。

监视设备145可以包括处理器、非瞬时计算机可读介质以及相关联的硬件组件，它们被配置为对所收集的流量计140的数据执行计算。例如，监视设备145可以将钻井液使用的体积与补充量进行比较以自动调度油罐车进行钻井液补充或者确定何时需要额外的钻井液导管用于存储。在另一个示例中，监视设备145可以将钻井废料导管115B-115D中所存储的钻井废料体积与净化设备125所处理的钻井废料体积进行比较以调度油罐车进行钻井废料移除或者确定何时需要额外的钻井废料导管进行废料存储。进而，导管集合(例如，所链接的用于进行钻井液存储或钻井废料存储的导管)的剩余存储容量可以基于额定容量以及如流量计140所记录的流入/流出该导管集合的体积。

示例回流防止器构造

图2A是图示根据一个实施例的用于控制流体流动的回流防止器130的示例的示图。如所示出的，回流防止器130包括三个端口。前向端口301接收例如来自钻井液导管115A的流体，流体通过主端口203被送至井105。主端口203还可以接收来自井105的钻井废料，钻井废料通过返回端口202例如被送至钻井废料导管115B。

回流防止器130进一步包括流动控制机构135，其对钻井液和钻井废料通过三个端口的流动进行控制。流动控制机构135例如可以通过机械控制手动激活，或者例如由于在不同端口所接收的流体的压力而被自动激活。

流动控制机构135可以提供前向回流防止机构，其基本上防止来自返回端口202或主端口203的流体通过前向端口201进行逆向流动，以及流动阻止机构，其防止直接来自前向端口201的钻井液通过返回端口202进行流动。

在一个实施例中，流动控制机构135包括单个阀门230的构造，其在被激活时在前向端口201到主端口203之间建立流动而使得钻井液可以被泵送入井105。单个阀门230可以在被激活时同时阻止通过返回端口202的流动，以提供流动阻止机构。进而，当阀门230未被激活时，其提供前向回流防止机构，基本上防止流体通过前向端口201进行逆向流动，并且在主端口203和返回端口202之间建立流动而使得废液可以从井105中泵出。

在自动操作的构造中，阀门230可以在前向端口201中的压力大于返回端口202和主端口203的压力时被激活。当前向端口201中的压力小于返回端口202和主端口203的压力时，阀门230闭合以防止钻井废料流入到前向端口之中。因此，回流防止器130提供了经由主端口203耦合到井的单个软管或管道。

还示出了耦合至回流防止器130的主端口201和返回端口202的流量计245A、245B，以提供对应于通过相应端口的流体体积的读数。

图2B是图示根据另一个实施例的用于控制流体流动的回流防止器130的示例的示图。如所示出的，回流防止器130包括三个端口。前向端口201接收例如来自钻井液导管115A的流体，流体通过主端口203被送至井105。主端口203还可以接收来自井105的钻井废料，钻井废料通过返回端口202例如被送至钻井废料导管115B。

回流防止器130进一步包括流动控制机构135，其对钻井液和钻井废料通过三个端口的流动进行控制。流动控制机构135例如可以通过机械控制手动激活，或者例如由于在不同端口所接收的流体的压力而被自动激活。

流动控制机构135可以提供前向回流防止机构，其基本上防止来自返回端口202或主端口203的流体通过前向端口201进行逆向流动，流动阻止机构，其防止直接来自前向端口201的钻井液通过返回端口202进行流动，以及返回回流防止机构，其基本上防止流体通过返回端口202进行逆向流动。

在一个实施例中，这些机构中的一个或多个可以分开并被激活而使得在前向回流防止机构活动的同时，逆向回流防止机构可以不被激活而提供钻井废料通过返回端口202的单向流动，并且因此使得钻井废料流量计(未示出)提供更为准确的读数。

在一个实施例中，流动控制机构135包括双阀门235、240的构造。第一阀门235在被激活时建立从前向端口201到主端口203的流动而使得钻井液能够被泵送入井105。第一阀门235在不被激活时提供前向回流防止机构，基本上防止来自返回端口202或主端口203的流体通过前向端口201进行逆向流动。此外，当被激活时，第一阀门235提供流动阻止机构，以防止钻井液通过返回端口202进行管道输送。

第二阀门240在被激活时建立从主端口203到返回端口202的流动以在第一阀门235未被激活时接收钻井废料。当未被激活时，第二阀门240提供返回回流防止机构，防止钻井废料通过返回端口202向回流动。

在自动操作的构造中，第一阀门235可以在前向端口201中的压力例如由于来自钻井液导管115A的钻井液流动而大于主端口203时激活。第二阀门240进而可以在主端口203中的压力例如由于来自井105的钻井废料的流动而大于返回端口202时激活。因此，回流防止器130提供了经由主端口203耦合到井的软管或管道。

图3A是图示根据一个实施例的用于填充导管的示例导管构造的示图。如所示出的，导管115包括填充端口305、排空端口315和排气阀门310。排气阀门310可以被激活以安全释放截留于导管115中的气体。

在一个实施例中，填充端口305和/或排空端口315包括互相锁定到阀门335中的索环，将其开启允许对导管115之中进行泵送。阀门335在导管115的压力超过进入相应端口的流体或气体的压力时自动关闭。在一些实施例中，导管115可以在每一端具有多个阀门335。例如，每一端可以具有三个阀门：一个用于排气320，而两个则用于流体软管或管道连接。填充端口305和排空端口315可以具有相同和/或不同的构造。

如所示出的，填充端口305包括诸如止回阀的阀门335A以提供到导管115之中的单向流动。因此，止回阀使得能够从斜面基部对导管115进行填充以迫使流体在不平坦地势的情况下上升。排空端口315可以类似地包括单向止回阀以用于在导管115内接收并包含流体。该构造使得导管115的排空端口315能够从其它设备解除耦合，而并不排出导管中的内容。为了排空导管115，端口315的锁定机构可以被配置为在具有用来解锁阀门的对应装配的管道或软管被所插入时开启阀门335以排出导管中的内容。

止回阀335使得钻井现场人员能够安全地将导管115耦合至泵和其它设备以及将其解除耦合而无需拆除填充管道。类似地，接合阀门335的锁定机构使得钻井现场人员能够安全地将泵和其它设备与排空端口315进行耦合以及将其解除耦合。在泵或其它设备之前和之后可以集成另外的止回阀以使得溢出最小化。

图3B是图示根据一个实施例的用于排空导管的示例导管构造的示图。如所示出的，导管115包括填充端口305、排空端口315和排气阀门310。填充端口305的止回阀335A被闭合以防止导管115中内容的排出。

导管115的排空端口315经由具有接合锁定机构340以开启排空端口阀门335B的相对应装配的软管或管道而耦合至泵110。进而，来自导管115的流体通过排空端口315自由流动至泵110。泵110可以将导管115中的内容提供至井105、另一个导管或者其它设备。将软管或管道从锁定机构340拆除导致排空端口阀门335B闭合，因此防止导管中内容的溢出。

图4是图示根据一个实施例的流体监视和容纳的方法的流程图。初始数量的诸如水的钻井液被存储在第一导管中以便在压裂处理中使用。

耦合至第一导管的回流防止器在前向端口接收410来自第一导管的钻井液。回流防止器将所接收410的钻井液通过回流防止器的主端口提供至井。回流防止器可以包括流动阻止机构以防止废液体通过用于废液的返回端口进行流动。

进而，回流防止器在主端口接收420来自井的废液。回流防止器可以包括前向回流防止机构以防止废液通过前向端口进行流动。回流防止器的耦合至第二导管的返回端口向第二导管提供所接收420的废液。

第二导管进而将废液提供430至净化设备以便生成再循环钻井液。再循环钻井液随后在回流防止器的前向端口处被从第一导管进行接收440。回流防止器进而通过回流防止器的主端口向井提供再循环钻井液。

回流防止器和净化设备的实施例可以包括用于确定往来于井流动的流体以及所生成的再循环流体的体积的流量计。进而，该方法可以进一步包括基于对应于所生成的再循环钻井液的体积、向井提供至的钻井液的体积以及第一导管的容量的一个或多个测量来确定450要在第一导管从外部源接收的钻井液的量。

此外，回流防止器的实施例可以包括返回回流防止机构以防止废液通过反向端口逆向流回到井。

通过阅读本公开内容，本领域技术人员将通过所公开的实施例的原理而理解到还有另外的替换结构和功能设计。因此，虽然已经图示并描述了特定的实施例和应用，但是所要理解的是，实施例并不局限于本文所公开的确切构造和组件，并且可以在本文所公开的方法和装置的布置、操作和细节上进行将对于本领域技术人员显而易见的各种修改、改变和变化，而并不背离如所附权利要求中所限定的精神和范围。

Claims (20)

1.一种在水力压裂中使用的流体容纳的系统，所述系统包括：

多个被配置为存储流体的流体容纳结构，每个流体容纳结构包括柔性主体；

第一流体输送结构，耦合至第一流体容纳结构；

第二流体输送结构，耦合至第二流体容纳结构；以及

回流防止器，包括：

前向端口，耦合至所述第一流体输送结构并且被配置为接收来自所述第一流体容纳结构的钻井液，

主端口，耦合至井，所述主端口被配置为向所述井提供钻井液并且接收来自所述井的废液，

返回端口，耦合至所述第二流体输送结构并且被配置为向所述第二流体输送结构提供所接收的来自所述井的废液，以及

流动控制机构，基本上防止废液通过所述前向端口的流动并且基本上防止钻井液通过所述返回端口的流动。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一流体容纳结构包括设置在所述柔性主体中并且耦合至所述第一流体输送结构的端口，所述端口被配置为将流体排出所述流体容纳结构。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述第二流体容纳结构包括设置在所述柔性主体中并且耦合至所述第二流体输送结构的端口，所述端口被配置为接收流体以便存储在所述流体容纳结构中。

4.根据权利要求1所述的系统，其中每个流体容纳结构包括第一端口和第二端口，每个端口被布置在所述柔性主体中并且包括阀门，所述阀门被配置为接收流体并且防止流体从导管排出，并且其中至少一个端口包括被配置为接合所述阀门并且将流体从导管排出的锁定机构。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述第二流体容纳结构耦合至净化设备，所述净化设备被配置为从钻井废液中提取再循环钻井液，所述第一流体容纳结构耦合至所述净化设备以接收所述再循环钻井液。

6.根据权利要求1所述的系统，其中耦合至所述回流防止器的所述前向端口的第一流量计传送对应于接收的来自所述第一流体容纳结构的钻井液的体积的第一信号，耦合至所述回流防止器的返回端口的第二流量计传送对应于向所述第二流体容纳结构提供的废液的体积的第二信号，并且耦合至所述第一流体容纳结构的第三流量计传送对应于在所述第一流体容纳结构接收的钻井液的体积的第三信号。

7.根据权利要求6所述的系统，进一步包括监视系统，所述监视系统被配置为确定在所述第一流体容纳结构中可用的钻井液的体积。

8.根据权利要求1所述的系统，其中所述流动控制机构包括：

前向回流防止器，其激活以基本上防止所述废液进入所述前向端口，以及

流动阻止器，其激活以基本上防止在所述前向端口接收的钻井液向所述返回端口的输送。

9.根据权利要求1所述的系统，其中所述流动控制机构包括：

返回回流防止器，其激活以基本上防止从所述井接收的废液通过所述返回端口流回到所述主端口。

10.根据权利要求1所述的系统，其中每个流体容纳结构大约为100英尺长，直径为大约36英尺。

11.根据权利要求10所述的系统，其中第二流体容纳结构被包含在多个互锁流体容纳结构之内。

12.一种在水力压裂中使用的流体容纳的方法，所述方法包括：

在第一柔性容纳导管中接收初始数量的钻井液以便在压裂处理中使用；

在耦合至所述第一柔性容纳导管的回流防止器的前向端口接收钻井液，所述回流防止器向耦合到所述回流防止器的主端口的井提供所接收的钻井液；

在所述回流防止器的所述主端口接收来自所述井的钻井废液，所述回流防止器向耦合到所述回流防止器的返回端口的第二柔性容纳导管提供所接收的钻井废液；

向耦合至所述第二柔性容纳导管的净化设备提供所述钻井废液，所述净化设备生成再循环钻井液；以及

在所述回流防止器的所述前向端口接收所述再循环钻井液。

13.根据权利要求12所述的方法，进一步包括基于对应于所生成的再循环钻井液的体积、向所述井提供的钻井液的体积以及所述第一柔性容纳导管的容量的一个或多个测量来确定要在所述第一柔性容纳导管从外部源接收的钻井液的量。

14.根据权利要求12所述的方法，其中每个柔性容纳导管大约为100英尺长，直径为大约36英尺。

15.根据权利要求12所述的方法，其中所述回流防止器包括流动控制机构，所述流动控制机构基本上防止废液通过所述前向端口的流动并且基本上防止钻井液通过所述返回端口的流动。

16.根据权利要求15所述的方法，其中所述流动控制机构包括：

前向回流防止器，其激活以基本上防止所述废液进入所述前向端口，以及

流动阻止器，其激活以基本上防止在所述前向端口接收的钻井液向所述返回端口的输送。

17.根据权利要求15所述的方法，其中所述流动控制机构包括：

返回回流防止器，其激活以基本上防止从所述井接收的废液通过所述返回端口流回到所述主端口。

18.根据权利要求13所述的方法，其中耦合至所述回流防止器的所述前向端口的第一流量计传送对应于接收的来自所述第一柔性容纳导管的钻井液的体积的第一信号，耦合至所述回流防止器的返回端口的第二流量计传送对应于向所述第二柔性容纳导管提供的废液的体积的第二信号，并且耦合至所述第一柔性容纳导管的第三流量计传送对应于在所述第一柔性容纳导管接收的钻井液的体积的第三信号。

19.根据权利要求12所述的方法，其中多个链接的柔性流体容纳导管耦合至所述第一柔性容纳导管以存储所述再循环钻井液，所述多个链接的柔性流体容纳导管耦合至所述净化设备以接收所述再循环钻井液。

20.根据权利要求12所述的方法，其中多个链接的柔性流体容纳导管耦合至所述第二柔性容纳导管以存储接收的来自所述井的废液。