EA025089B1 - Система для растворения полимеров, используемая для крупномасштабных операций по гидроразрыву пласта - Google Patents

Система для растворения полимеров, используемая для крупномасштабных операций по гидроразрыву пласта Download PDF

Info

Publication number
EA025089B1
EA025089B1 EA201300158A EA201300158A EA025089B1 EA 025089 B1 EA025089 B1 EA 025089B1 EA 201300158 A EA201300158 A EA 201300158A EA 201300158 A EA201300158 A EA 201300158A EA 025089 B1 EA025089 B1 EA 025089B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
polymer
hopper
polymers
dissolution
powder
Prior art date
Application number
EA201300158A
Other languages
English (en)
Other versions
EA201300158A1 (ru
Inventor
Питер Николс
Маршалл Бонд
Original Assignee
С.П.С.М. Са
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by С.П.С.М. Са filed Critical С.П.С.М. Са
Publication of EA201300158A1 publication Critical patent/EA201300158A1/ru
Publication of EA025089B1 publication Critical patent/EA025089B1/ru

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/27Mixers with stator-rotor systems, e.g. with intermeshing teeth or cylinders or having orifices
    • B01F27/271Mixers with stator-rotor systems, e.g. with intermeshing teeth or cylinders or having orifices with means for moving the materials to be mixed radially between the surfaces of the rotor and the stator
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/50Mixing liquids with solids
    • B01F23/53Mixing liquids with solids using driven stirrers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F33/00Other mixers; Mixing plants; Combinations of mixers
    • B01F33/50Movable or transportable mixing devices or plants
    • B01F33/502Vehicle-mounted mixing devices
    • B01F33/5023Vehicle-mounted mixing devices the vehicle being a trailer which is hand moved or coupled to self-propelling vehicles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/71Feed mechanisms
    • B01F35/717Feed mechanisms characterised by the means for feeding the components to the mixer
    • B01F35/7173Feed mechanisms characterised by the means for feeding the components to the mixer using gravity, e.g. from a hopper
    • B01F35/71731Feed mechanisms characterised by the means for feeding the components to the mixer using gravity, e.g. from a hopper using a hopper
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02CCRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C23/00Auxiliary methods or auxiliary devices or accessories specially adapted for crushing or disintegrating not provided for in preceding groups or not specially adapted to apparatus covered by a single preceding group
    • B02C23/18Adding fluid, other than for crushing or disintegrating by fluid energy
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B21/00Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor
    • E21B21/06Arrangements for treating drilling fluids outside the borehole
    • E21B21/062Arrangements for treating drilling fluids outside the borehole by mixing components
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/25Methods for stimulating production
    • E21B43/26Methods for stimulating production by forming crevices or fractures
    • E21B43/2607Surface equipment specially adapted for fracturing operations

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
  • Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)

Abstract

Компактное и транспортабельное устройство, которое может быть использовано для операций гидроразрыва пласта на газовых или нефтяных промыслах, причем указанное устройство согласно изобретению последовательно включает бункер для хранения полимера в порошкообразной форме, загрузочную воронку устройства для дозирования полимера, устройство для дозирования порошкообразного полимера, устройство для диспергирования и измельчения полимера, по меньшей мере два бака для гидратации и растворения диспергированного полимера, по меньшей мере два объемных насоса, обеспечивающих нагнетание и дозирование раствора полимера, полученного в смесителе, используемого для снабжения по меньшей мере одного высоконапорного насоса для гидроразрыва пласта.

Description

Областью изобретения является добыча газа или нефти и, более конкретно, гидравлический разрыв пласта газовых или нефтяных скважин нагнетанием текучей среды для гидроразрыва пласта, включающей полимер.
Патентный документ \УО 2010/020698 описывает устройство, используемое для хранения, диспергирования и растворения полимеров в порошкообразной форме, более конкретно, на основе акриламида. Затем раствор полимера дозируют и используют в операциях гидравлического разрыва пласта, предназначенных для добычи сланцевого газа или нефти в рассеянном капельно-жидком состоянии.
Это устройство имеет значительные эксплуатационные ограничения, поскольку в операциях по гидроразрыву пласта собраны вместе многочисленные транспортные средства (грузовики, трейлеры), иногда числом более 100, включающие электрические генераторы, осуществляющие перевозку насосов, смесителей, устройств для растворения и добавления вспомогательных материалов, диспетчерских и, сверх того, огромных количеств песка или керамических шариков, которые применяются для поддержания трещин в открытом состоянии.
Стоимость таких операций очень высока, и одним из факторов успеха является общее время на гидроразрыв пласта и на перевозку оборудования, которое обеспечивает рентабельность процесса гидроразрыва пласта. Поэтому является существенным, чтобы используемое оборудование обеспечивало лучшие уровни производительности без риска задержек. Если же нет, то подвергаемая гидроразрыву пласта скважина может закупориться, что может оказаться катастрофическим.
Поэтому все оборудование должно быть пригодно для перемещения на колесах, либо на грузовиках, либо на трейлерах, в то же время, принимая во внимание дорожные ограничения по весу, которые зависят от данной конкретной географической зоны. Обычно вес, за исключением ходовой части, не должен превышать величины от 20 до 24 т, и длина должна быть не более 12-14 м. Кроме того, необходимо, чтобы оно было готово к действию немедленно после поездки без пустой траты времени на начальные операции заполнения.
Нагнетаемые полимеры на основе акриламида представляют собой полимеры предпочтительно с высокой молекулярной массой, более 10 миллионов, обычно свыше 15 миллионов. Их состав зависит от солености воды и главным образом от количества двухвалентных металлов (Са, Мд).
Для пресной воды обычно используют сополимеры акриламида и акриловой кислоты (в соотношении от 60/40 до 90/10 мол.%).
Для более соленых вод применяют слабоанионные или неионные сополимеры, содержащие от 0 до 10 мол.% акриловой кислоты или имеющие низкое содержание сульфированного мономера (ΆΤΒδ, акриламидо-трет-бутилсульфоната).
Для очень соленых вод могут быть использованы, например, сополимеры акриламида и хлорида триметиламиноэтилакрилата (90/10 мол.%).
В экстремальных случаях могут быть применены полимеры ЭЛЭМЛС (хлорида диаллилдиметиламмония), ΝΥΡ (Ν-винилпирролидона) и т.д.
Хотя оборудование, описанное в публикации \УО 2010/020698, работает хорошо, однако оно ограничено в плане количества обрабатываемого полимера и имеет следующие ограничения:
полимер поставляется в пакетах весом по 25 кг, в лучшем случае в больших мешках емкостью 750 кг, со скоростью, которая не совместима с крупномасштабными промысловыми операциями;
невозможность подачи внавал во время операции;
трудность дозирования и диспергирования полимера при высокой концентрации, чтобы ограничить объемы дисперсии и/или раствора полимера в оборудовании;
трудность исключения образования агрегатов (известных как рыбьи глаза), которые могут растворяться только в течение очень длительного времени и которые, кроме того, могут засорять насосы;
трудность растворения суспензии в пределах короткого периода, поскольку доступные на грузовике объемы ограничены;
трудность перекачивания раствора полимера в контролируемом режиме в смеситель, который размещен перед нагнетательным насосом очень высокого давления и который гомогенизирует все ингредиенты.
Некоторые специалисты используют металлические контейнеры, с которыми затруднительно обращаться на грунте, который часто является грязным.
Современная разработка месторождений, с увеличением длины горизонтальных буровых скважин, проявляет тенденцию к более крупномасштабным операциям гидроразрыва пласта. Несколько месяцев назад в операциях требовались от 4 до 8 т полимера на операцию, и оборудование, описанное в патентном документе \УО 2010/020698, пригодно для операций этого типа.
Теперь же нагнетаемые количества варьируют от 9 до 15 т и, вероятно, в будущем около 20 т на операцию, и описанное в патентном документе \УО 2010/02 0698 оборудование уже больше не годится.
Тем самым необходимо разработать усовершенствованное устройство, которое приспособлено к этой разработке без риска перебоя в работе во время операции.
Проблема, разрешаемая изобретением, состоит в растворении большего количества полимера за более короткое время в меньшем объеме пространства, в то же время с учетом весовых ограничений и пол- 1 025089 ностью без привлечения подачи вручную во время операции.
Одно из ограничений сводится к тому факту, что на месте проведения операции нет устройства, которое делает возможным выкачивание растворов полимеров из баков для растворения. Следовательно, оборудование должно перемещаться с заполненными баками, однако это было бы возможным для количества порошка, регулируемого в конце операции. Это также имеет преимущество в том, что позволяет немедленно запустить оборудование в рабочий режим после переезда.
Заявитель разработал усовершенствованное устройство, которое делает возможным разрешение этой проблемы и существенно улучшает технические характеристики существующих производственных установок.
Изобретение относится к усовершенствованной компактной и транспортабельной системе для приготовления раствора полимера, который может быть использован для операций по гидроразрыву пласта на газовых и нефтяных промыслах, причем указанная система согласно изобретению последовательно включает в себя пневматическое устройство для подачи в бункер порошкообразного полимера; бункер для хранения полимера в порошкообразной форме;
устройство для транспортирования полимера из бункера в загрузочную воронку;
загрузочную воронку устройства для дозирования полимера, причем указанная воронка имеет верхний уровень и нижний уровень, которые управляют соответственно пуском и остановкой устройства для транспортирования полимера из бункера в загрузочную воронку;
устройство для дозирования порошкообразного полимера;
устройство для диспергирования и измельчения полимера, также называемое блоком расслаивания полимера, которое включает в себя: раструб для смачивания порошкообразного полимера, соединенный с впускным каналом первичного водного контура, и камеру для измельчения и дренирования диспергированного полимера, расположенную на нижнем конце раструба и содержащую оснащенный лопастями ротор с приводом от двигателя, фиксированный статор, состоящий из цилиндра, имеющего узкие пазы, и кольцо, расположенное по всей периферии камеры или ее части и снабжаемое из вторичного водного контура, причем кольцо сообщается с камерой так, чтобы обеспечивать распыление воды под давлением по наружной стороне статора, таким образом обеспечивая высвобождение измельченного и набухшего полимера на поверхности указанного статора;
по меньшей мере два бака для гидратации и растворения диспергированного полимера, поступающего из устройства для диспергирования и измельчения;
по меньшей, мере два объемных насоса, обеспечивающих нагнетание и дозирование раствора полимера, полученного в смесителе, для снабжения высоконапорного насоса для гидроразрыва.
В одном предпочтительном варианте выполнения система размещена в контейнере или на трейлере и имеет вес менее 24 т, предпочтительно менее 22 т, с учетом содержащихся в баках количеств растворов полимера и количества порошка, содержащегося в бункере, обеспечивая возможность немедленного пуска в эксплуатацию. Кроме того, длина системы не будет превышать 14 м, предпочтительно 12 м.
В одном предпочтительном варианте исполнения бункер является горизонтальным, в форме параллелепипеда, и имеет основанием в форме двугранного угла.
Бункер предпочтительно имеет объем, больший или равный 5 м3, предпочтительно больший или равный 10 м3.
Предпочтительно пневматическое устройство для подачи в бункер полимера имеет форму либо автоцистерны, оснащенной конусными разгрузочными каналами для выгрузки полимера, либо самосвала с опрокидывающимся кузовом.
Предпочтительно устройство для транспортирования полимера в загрузочную воронку устройства для растворения образовано нижним разгрузочным шнеком, размещенным на основании бункера, причем указанный шнек соединен либо с вертикальным шнеком для подачи в бункер, либо с пневматическим конвейером, соединяющим дно бункера с загрузочной воронкой.
Предпочтительно каждый из баков для растворения имеет объем от 4 до 5 м3.
Предпочтительно объемные насосы представляют собой коловратные насосы или эксцентриковые роторные насосы, дающие величину расхода потока 30 м3/ч при давлении 3 бар (0,3 МПа).
Предпочтительно содержит систему управление аварийной защитой, приборы и оборудование для обеспечения электрической безопасности, размещенные в электротехническом помещении и управляемые с помощью программируемого контроллера, который позволяет полностью автоматизировать систему и через главную диспетчерскую управлять всей операцией по гидроразрыву пласта.
Устройство для диспергирования и растворения, подобное тому, которое используется в изобретении, было описано заявителем в патентном документе \УО 2008/107492 для применения в третичном методе добычи нефти (БОК). Это устройство для растворения, обозначенное как Р8И (блок расслаивания полимера), преимущественно является таким, как продаваемое на рынке под наименованием Р8И 300 Р1и8, которое может дозировать от 100 до 600 кг/ч. Эти количества согласуются с теми, которые необходимы в современных операциях гидроразрыва пласта. Диаметр ротора-статора устройства для растворения полимера предпочтительно является большим чем 200 мм. В большинстве случаев Р8И работа- 2 025089 ет в периодическом режиме, в зависимости от уровня баков для растворения, при стандартном расходе потока 300 кг/ч. Однако оно пригодно для гораздо более высоких незапланированных потребностей в полимере. Воду подают в Р8И через первичный контур, главным образом с расходом потока 10 м3/ч, и через вторичный контур с расходом потока от 0 до 20 м3/ч, в зависимости от требуемых концентрации и вязкости. Концентрация полимера предпочтительно составляет 20 г/л. С другой стороны, когда используют концентрированные рассолы, влияние солей на вязкость делает возможным повышение концентрации до 30 г/л, в то же время поддерживая вязкость раствора полимера ниже 10000 сП, что обеспечивает легкое перекачивание.
Баки для растворения в основном находятся в режиме энергичного перемешивания, чтобы содействовать растворению полимера. Кроме того, эти два бака могут работать последовательно, непрерывно, параллельно или с переносом из одного в другой (Шр-Яор, качели). Объемные насосы могут работать совместно или по отдельности, чтобы снабжать смеситель, который используют для снабжения высоконапорного насоса для гидроразрыва пласта.
Поскольку операции гидроразрыва пласта предусматривают величины расхода потока воды порядка от 20 до 30 м3/ч, продолжительность растворения в основном должна быть менее 30 мин.
Одно решение состоит в приспособлении скорости растворения к такой продолжительности. Имеющиеся в продаже на рынке полимеры на основе акриламида в основном имеют частицы с размерами от 0 до 1000 мкм и продолжительность растворения порядка одного часа для полимеров со средней анионной активностью (от 20 до 50 мол.%) и двух часов для неионных полимеров. Поэтому размер частиц порошка должен быть скорректирован в зависимости от желательной продолжительности растворения. Экспериментальным путем были определены следующие продолжительности растворения.
Пропускание через Р8И обеспечивает возможность снижения продолжительности растворения на величину от 20 до 30% для частиц с самыми крупными размерами и слегка меньше для частиц с более мелкими размерами.
Существует возможность промышленного размалывания этих полимеров до частиц с такими размерами, связанного с дополнительными затратами. Однако содержание мелких фракций (<50 мкм), которые забивают фильтры и являются высокогидроскопичными, должно быть ограничено.
Кроме того, согласно изобретению в электротехническом помещении размещены управления аварийной защитой, приборы и оборудование для обеспечения электрической безопасности, которые управляются с помощью программируемого контроллера, который позволяет полностью автоматизировать оборудование и через главную диспетчерскую управлять всей операцией по гидроразрыву пласта.
Кроме того, согласно изобретению предложен способ гидравлического разрыва пласта газовых или нефтяных скважин за счет нагнетания текучей среды, содержащей раствор полимера, согласно которому используют описанную систему.
Использование устройства согласно изобретению в способе согласно изобретению обеспечивает возможность снизить давление нагнетания для гидроразрыва пласта, в то же время, ограничивая трение текучей среды в нагнетательных трубах.
Предпочтительно полимеры в порошкообразной форме имеют частицы с размером от 0 до 500 мкм.
Предпочтительно полимеры в порошкообразной форме имеют частицы с размером предпочтительно от 0 до 400 мкм, независимо от ионной активности полимеров, и предпочтительно от 0 до 300 мкм для неионных полимеров.
Предпочтительно общее время пребывания в баках для гидратации и растворения составляет от 20 до 30 мин.
Предпочтительно полимеры представляют собой синтетические или природные полимеры и, более конкретно, полимеры на основе акриламида и гуаровые камеди.
Предпочтительно текучая среда содержит другие химические соединения, которые добавляются в устройство (9) для диспергирования и измельчения полимера во время диспергирования полимеров.
Предпочтительно химические соединения находятся в порошкообразной форме и либо предварительно смешиваются в порошкообразной форме с полимерами, и затем указанную смесь добавляют в блок расслаивания полимера, либо добавляются одновременно с полимерами в блок расслаивания полимера.
Предпочтительно химические соединения находятся в форме жидкости и добавляются в блок расслаивания полимера с помощью насоса, предпочтительно во впускной канал первичного или вторичного водного контура, или по отдельности из двух впускных каналов.
- 3 025089
Предпочтительно химические соединения выбирают из группы, состоящей из боратного сшивающего реагента, антикоагулянта глин, поверхностно-активных веществ, буферного реагента для регулирования величины рН, стимулятора гидратации гуара, персульфата аммония, ингибитора образования отложений, хлоридахолина, бактерицида, реагента для деструкции ферментов, температурного стабилизатора, понизителя трения (катионный полиакриламид), основания, кислоты, восстановителя железа, ингибитора коррозии.
Изобретение и обеспечиваемые им преимущества станут более ясными и понятными из нижеследующего примерного варианта выполнения с привлечением сопроводительных чертежей, на которых показано:
фиг. 1 - схематический вид сбоку потоков в системе согласно одному предпочтительному варианту осуществления изобретения;
фиг. 2 - еще один схематический вид сбоку системы согласно одному предпочтительному варианту осуществления изобретения.
Как уже было указано, пространство, доступное для устройства, которое является предметом изобретения, как правило, является ограниченным, и поэтому цилиндро-конический бункер разместить невозможно. Бункер (4), показанный на фиг. 2, является горизонтальным, с формой параллелепипеда, и имеет основание в виде двугранного угла (диэдра). В этом диэдре размещен разгрузочный шнек (5), который подает материал в подъемный шнек (6) для снабжения Р8И порошкообразным полимером под действием силы тяжести. Подъемный шнек по выбору может быть заменен пневматическим конвейером.
Этот бункер пневматическим путем снабжается из автоцистерны, которая перевозит полимер, с опорожнением через конусные разгрузочные каналы (16), или из самосвала (17) с опрокидывающимся кузовом. Подача в бункер порошкообразного полимера может происходить до или во время операции, в зависимости от требуемых объемов. Но устройство транспортирует количество полимера в порошкообразной форме (например, от 2 до 3 т), достаточное для немедленного пуска в эксплуатацию.
Бункер (4) имеет объем, больший или равный 5 м3, предпочтительно больший или равный 10 м3.
Фиг. 2 представляет трейлер, который обеспечивает возможность снабжения крупномасштабной операции гидроразрыва пласта.
Система согласно этому примеру обеспечивает возможность, в среднем, 10 последовательных нагнетаний раствора полимера для количества полимера более 12 т, с максимальной величиной расхода потока полимерного порошка 300 кг/ч.
Ограничение габаритов системы для эксплуатационных условий в США составляет ширину \у=2.4 м, высоту Н=3 м, не включая ходовую часть, и длину Ь=13,4 м.
Максимальный вес, не включая ходовую часть, во время перевозки составляет максимум 22 т. Во время перевозки означает, что в конце операции гидроразрыва пласта, когда баки являются полными и бункер может содержать от 2 до 3 т полимера, трейлер должен перемещаться с полными баками, без возможного опорожнения.
Этот сборный комплекс состоит из (фиг. 2) электрического генератора (1), обеспечивающего автономное энергоснабжение бортового оборудования мощностью 150 кВт, с топливным баком, обеспечивающим работу в полном объеме;
водяного насоса (2), обеспечивающего возможность избежать очень больших вариаций давления в питающих трубопроводах во время операции. Расход потока составляет 30 м3/ч при давлении 3 бар (0,3 МПа), и высота столба жидкости над всасывающим патрубком насоса (ΝΡ8Η) составляет 3 м;
двухканального фильтра (3) с размером пор 200 мкм для удаления взвешенных веществ из воды, которые могли бы засорить или корродировать Р8И;
горизонтального бункера (4) емкостью 10 м3 в форме параллелепипеда с диэдральным основанием, в котором размещен шнек (5) диаметром 200 мм для транспортирования порошка к выпускному трубопроводу. Этот шнек защищен ограничителем крутящего момента;
вертикального шнека (6) диаметром 120 мм для подъема порошка с величиной расхода потока 600 кг/ч над загрузочной воронкой Р8И. Этот вертикальный шнек может быть заменен пневматическим конвейером;
конической загрузочной воронки (7) (для снабжения Р8И), имеющей верхний и нижний уровни, на которых установлены верхний и нижний детекторы для пуска или остановки вышеуказанных двух шнеков соответственно. У дна этой загрузочной воронки находится шнековый дозатор (8) для дозирования от 100 до 500 кг/ч порошка путем вариации скорости вращения. Обычно расход потока будет фиксированным и будет составлять 300 кг/ч;
блока Р8И (9), который усовершенствован увеличением диаметра ротора-статора до 210 мм. Этот Р8И снабжается порошкообразным полимером из верхней части с величиной объемного расхода 10 м3/ч и водой из нижней части с величиной расхода потока от 0 до 20 м3/ч. Величины расхода потоков воды и порошка могут быть отрегулированы в зависимости от заданных условий.
Вода и порошок смешиваются в смачивающем раструбе (10), который может быть покрыт тефлоном для предотвращения налипания порошка на раструб в случае плохого выравнивания уровня при работе на неподготовленных участках грунта. Действительно, операции гидроразрыва пласта часто прово- 4 025089 дятся на наспех выровненных сельскохозяйственных угодьях.
Полученную таким образом суспензию направляют в два соединенных последовательно бака (11) емкостью 4,5 м3 с энергичным перемешиванием. При этом второй бак оснащен устройством для измерения верхнего и нижнего уровня, контролирующим пуск или остановку Р8И.
На выпускном канале этих баков раствор дозируется двумя объемными насосами с переменной скоростью вращения, соединенными параллельно.
Эти два насоса предпочтительно могут представлять собой коловратные насосы (12) типа Ааикекйа модели 60, дающие величину расхода потока 30 м3/ч. Величина расхода потока может быть модифицирована из главной диспетчерской в зависимости от наблюдаемых давлений нагнетания. Два насоса установлены в качестве меры безопасности, но могут быть использованы совместно в случае очень высокого незапланированного потребления (эпизодического происшествия). В этом случае баки-хранилища служат в качестве буфера.
Кроме того, в этом устройстве смонтированы средства обеспечения с воздушным компрессором (13) мощностью 1 кВт, используемым для пневматической очистки забитого противопылевого фильтра и для автоматического открывания и закрывания пневматических клапанов.
Все контрольное, защитное оборудование, приборы и оборудование электрической безопасности размещены в электротехническом помещении (14) и управляются программируемым контроллером, который позволяет полностью автоматизировать систему и через главную диспетчерскую управлять всей операцией по гидроразрыву пласта.
Самосвал (17) с опрокидывающимся кузовом снабжает бункер (4) порошкообразным полимером (15) на старте операции или во время операции с помощью пневматического транспортирования под давлением.
Размер частиц порошка приспособлен к обычной продолжительности растворения от 20 до 30 мин. Для анионных полимеров с анионной активностью на уровне 30% выбранный размер частиц будет составлять от 0 до 500 мкм.
Во время этих операций эта система сделала возможным достижение уровней производительности, которые никогда до тех пор не достигались. Полученные результаты являются превосходными, поскольку система с этого времени делает возможным растворение большого количества полимера (более 12 т) с высоким расходом потока, в то же время, в соответствии с пространственными и весовыми ограничениями.
В промышленности выявлено меньшее число специалистов, которые используют порошкообразный полимер для гидроразрыва пласта, нежели тех, кто традиционно применяет эмульсии. Тем не менее, поскольку стоимость порошка является более низкой, чем стоимость эмульсии, наблюдается значительное экономическое преимущество, даже принимая во внимание амортизацию оборудования.
Квалифицированный специалист в этой области технологии будет в состоянии использовать вместо этого подобное оборудование в зависимости от требований, касающихся при этом объемов, весов и конечной подачи при операции добычи газа или нефти.

Claims (18)

1. Компактная и транспортабельная система для приготовления раствора полимера, используемого для операций гидроразрыва пласта на газовых или нефтяных промыслах, отличающаяся тем, что она последовательно включает пневматическое устройство для подачи в бункер порошкообразного полимера; бункер (4) для хранения полимера в порошкообразной форме;
устройство (5, 6) для транспортирования полимера из бункера (4) в загрузочную воронку; загрузочную воронку (7) устройства для дозирования полимера, причем указанная воронка (7) имеет верхний уровень и нижний уровень, которые управляют соответственно пуском и остановкой устройства (5, 6) для транспортирования полимера из бункера (4) в загрузочную воронку (7);
устройство для дозирования порошкообразного полимера;
устройство (9) для диспергирования и измельчения полимера, также называемое блоком расслаивания полимера (Р8И), которое включает в себя раструб (10) для смачивания порошкообразного полимера, соединенный с впускным каналом первого водного контура, камеру для измельчения и дренирования диспергированного полимера, расположенную на нижнем конце раструба (10) и содержащую оснащенный лопастями ротор с приводом от двигателя, фиксированный статор, состоящий из цилиндра, имеющего узкие пазы, и кольцо, расположенное по всей периферии камеры или ее части и снабжаемое из второго водного контура, причем кольцо сообщается с камерой так, чтобы обеспечивать распыление воды под давлением по наружной стороне статора, таким образом обеспечивая высвобождение измельченного и набухшего полимера на поверхности указанного статора;
по меньшей мере два бака (11) для гидратации и растворения диспергированного полимера, поступающего из устройства (9) для диспергирования и измельчения;
по меньшей мере два объемных насоса (12), обеспечивающих нагнетание и дозирование раствора
- 5 025089 полимера, полученного в смесителе, для снабжения высоконапорного насоса для гидроразрыва.
2. Система по п.1, отличающаяся тем, что она размещена в контейнере или на трейлере и имеет вес менее 24 т, предпочтительно менее 22 т, с учетом содержащихся в баках количеств растворов полимера и количества порошка, содержащегося в бункере.
3. Система по п.1, отличающаяся тем, что бункер (4) является горизонтальным, имеет форму параллелепипеда и имеет основание в форме двугранного угла.
4. Система по п.1, отличающаяся тем, что бункер (4) имеет объем, больший или равный 5 м3, предпочтительно больший или равный 10 м3.
5. Система по п.1, отличающаяся тем, что пневматическое устройство для подачи в бункер полимера имеет форму либо автоцистерны, оснащенной конусными разгрузочными каналами для выгрузки полимера, либо самосвала с опрокидывающимся кузовом.
6. Система по п.1, отличающаяся тем, что устройство (5, 6) для транспортирования полимера в загрузочную воронку устройства для растворения образовано нижним разгрузочным шнеком (5), размещенным на основании бункера (4), причем указанный шнек соединен либо с вертикальным шнеком (6) для подачи в бункер, либо с пневматическим конвейером, соединяющим дно бункера с загрузочной воронкой (7).
7. Система по п.1, отличающаяся тем, что каждый из баков (11) для растворения имеет объем от 4 до 5 м3.
8. Система по п.1, отличающаяся тем, что объемные насосы (12) представляют собой коловратные насосы или эксцентриковые роторные насосы, дающие величину расхода потока 30 м3/ч при давлении 3 бар (0,3 МПа).
9. Система по п.1, отличающаяся тем, что содержит систему управления аварийной защитой, приборы и оборудование для обеспечения электрической безопасности, размещенные в электротехническом помещении и управляемые с помощью программируемого контроллера, который позволяет полностью автоматизировать систему и через главную диспетчерскую управлять всей операцией по гидроразрыву пласта.
10. Способ гидравлического разрыва пласта газовых или нефтяных скважин за счет нагнетания текучей среды, содержащей раствор полимера, согласно которому используют систему по любому из пп.1-9.
11. Способ по п.10, отличающийся тем, что полимеры в порошкообразной форме имеют частицы размером от 0 до 500 мкм.
12. Способ по п.10, отличающийся тем, что полимеры в порошкообразной форме имеют частицы размером предпочтительно от 0 до 400 мкм, независимо от ионной активности полимеров, и предпочтительно от 0 до 300 мкм для неионных полимеров.
13. Способ по п.10, отличающийся тем, что общее время пребывания в баках для гидратации и растворения составляет от 20 до 30 мин.
14. Способ по п.10, отличающийся тем, что полимеры представляют собой синтетические или природные полимеры и, более конкретно, полимеры на основе акриламида и гуаровые камеди.
15. Способ по п.10, отличающийся тем, что текучая среда содержит другие химические соединения, которые добавляются в устройство (9) для диспергирования и измельчения полимера во время диспергирования полимеров.
16. Способ по п.15, отличающийся тем, что химические соединения находятся в порошкообразной форме и либо предварительно смешиваются в порошкообразной форме с полимерами и затем указанную смесь добавляют в блок расслаивания полимера, либо добавляются одновременно с полимерами в блок расслаивания полимера.
17. Способ по п.15, отличающийся тем, что химические соединения находятся в форме жидкости и добавляются в блок расслаивания полимера с помощью насоса, предпочтительно во впускной канал первого или второго водного контура, или по отдельности из двух впускных каналов.
18. Способ по п.15, отличающийся тем, что химические соединения выбирают из группы, состоящей из боратного сшивающего реагента, антикоагулянта глин, поверхностно-активных веществ, буферного реагента для регулирования величины рН, стимулятора гидратации гуара, персульфата аммония, ингибитора образования отложений, хлоридахолина, бактерицида, реагента для деструкции ферментов, температурного стабилизатора, понизителя трения (катионный полиакриламид), основания, кислоты, восстановителя железа, ингибитора коррозии.
EA201300158A 2012-05-04 2013-02-20 Система для растворения полимеров, используемая для крупномасштабных операций по гидроразрыву пласта EA025089B1 (ru)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1254119A FR2990233B1 (fr) 2012-05-04 2012-05-04 Equipement perfectionne de dissolution de polymere adapte pour des operations de fracturation importantes

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201300158A1 EA201300158A1 (ru) 2013-11-29
EA025089B1 true EA025089B1 (ru) 2016-11-30

Family

ID=47845879

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201300158A EA025089B1 (ru) 2012-05-04 2013-02-20 Система для растворения полимеров, используемая для крупномасштабных операций по гидроразрыву пласта

Country Status (9)

Country Link
US (1) US9067182B2 (ru)
EP (1) EP2660420B1 (ru)
CN (1) CN103381339B (ru)
AR (1) AR090117A1 (ru)
CA (1) CA2806404C (ru)
EA (1) EA025089B1 (ru)
FR (1) FR2990233B1 (ru)
PL (1) PL2660420T3 (ru)
UA (1) UA110942C2 (ru)

Families Citing this family (65)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10232332B2 (en) 2012-11-16 2019-03-19 U.S. Well Services, Inc. Independent control of auger and hopper assembly in electric blender system
US9650879B2 (en) 2012-11-16 2017-05-16 Us Well Services Llc Torsional coupling for electric hydraulic fracturing fluid pumps
US9650871B2 (en) 2012-11-16 2017-05-16 Us Well Services Llc Safety indicator lights for hydraulic fracturing pumps
US11959371B2 (en) 2012-11-16 2024-04-16 Us Well Services, Llc Suction and discharge lines for a dual hydraulic fracturing unit
US9893500B2 (en) 2012-11-16 2018-02-13 U.S. Well Services, LLC Switchgear load sharing for oil field equipment
US10407990B2 (en) 2012-11-16 2019-09-10 U.S. Well Services, LLC Slide out pump stand for hydraulic fracturing equipment
US9970278B2 (en) 2012-11-16 2018-05-15 U.S. Well Services, LLC System for centralized monitoring and control of electric powered hydraulic fracturing fleet
US11449018B2 (en) 2012-11-16 2022-09-20 U.S. Well Services, LLC System and method for parallel power and blackout protection for electric powered hydraulic fracturing
US9611728B2 (en) 2012-11-16 2017-04-04 U.S. Well Services Llc Cold weather package for oil field hydraulics
US10036238B2 (en) 2012-11-16 2018-07-31 U.S. Well Services, LLC Cable management of electric powered hydraulic fracturing pump unit
US9410410B2 (en) 2012-11-16 2016-08-09 Us Well Services Llc System for pumping hydraulic fracturing fluid using electric pumps
US10020711B2 (en) 2012-11-16 2018-07-10 U.S. Well Services, LLC System for fueling electric powered hydraulic fracturing equipment with multiple fuel sources
US10119381B2 (en) 2012-11-16 2018-11-06 U.S. Well Services, LLC System for reducing vibrations in a pressure pumping fleet
US9995218B2 (en) 2012-11-16 2018-06-12 U.S. Well Services, LLC Turbine chilling for oil field power generation
US10526882B2 (en) 2012-11-16 2020-01-07 U.S. Well Services, LLC Modular remote power generation and transmission for hydraulic fracturing system
US10254732B2 (en) 2012-11-16 2019-04-09 U.S. Well Services, Inc. Monitoring and control of proppant storage from a datavan
US9840901B2 (en) 2012-11-16 2017-12-12 U.S. Well Services, LLC Remote monitoring for hydraulic fracturing equipment
US9745840B2 (en) 2012-11-16 2017-08-29 Us Well Services Llc Electric powered pump down
US11476781B2 (en) 2012-11-16 2022-10-18 U.S. Well Services, LLC Wireline power supply during electric powered fracturing operations
CN103821493B (zh) * 2014-01-08 2016-08-17 李磊 酸化压裂液连续混配供送方法
US10668440B2 (en) * 2014-06-17 2020-06-02 Hexion Inc. Dust reducing treatment for proppants during hydraulic fracturing operations
CN104806220A (zh) * 2015-04-24 2015-07-29 山东科瑞机械制造有限公司 一种全液压驱动的压裂设备
FR3040893B1 (fr) 2015-09-11 2017-09-15 Snf Holding Company Materiel et procede permettant l'utilisation directe de polymere en poudre dans la fracturation hydraulique
WO2017053269A1 (en) 2015-09-23 2017-03-30 Saudi Arabian Oil Company Removal of kinetic hydrate inhibitors
US12078110B2 (en) 2015-11-20 2024-09-03 Us Well Services, Llc System for gas compression on electric hydraulic fracturing fleets
WO2017218995A1 (en) 2016-06-17 2017-12-21 Chemeor, Inc. Easily dispersible polymer powder for hydrocarbon extraction
US11181107B2 (en) 2016-12-02 2021-11-23 U.S. Well Services, LLC Constant voltage power distribution system for use with an electric hydraulic fracturing system
US10280724B2 (en) 2017-07-07 2019-05-07 U.S. Well Services, Inc. Hydraulic fracturing equipment with non-hydraulic power
US11067481B2 (en) 2017-10-05 2021-07-20 U.S. Well Services, LLC Instrumented fracturing slurry flow system and method
US10408031B2 (en) 2017-10-13 2019-09-10 U.S. Well Services, LLC Automated fracturing system and method
AR114805A1 (es) 2017-10-25 2020-10-21 U S Well Services Llc Método y sistema de fracturación inteligente
CA3084607A1 (en) 2017-12-05 2019-06-13 U.S. Well Services, LLC High horsepower pumping configuration for an electric hydraulic fracturing system
US10598258B2 (en) 2017-12-05 2020-03-24 U.S. Well Services, LLC Multi-plunger pumps and associated drive systems
US11114857B2 (en) 2018-02-05 2021-09-07 U.S. Well Services, LLC Microgrid electrical load management
WO2019200138A1 (en) 2018-04-12 2019-10-17 Lift Ip Etc, Llc Processes and systems for injection of a liquid and gas mixture into a well
US11035207B2 (en) 2018-04-16 2021-06-15 U.S. Well Services, LLC Hybrid hydraulic fracturing fleet
US11211801B2 (en) 2018-06-15 2021-12-28 U.S. Well Services, LLC Integrated mobile power unit for hydraulic fracturing
US10648270B2 (en) 2018-09-14 2020-05-12 U.S. Well Services, LLC Riser assist for wellsites
US11208878B2 (en) 2018-10-09 2021-12-28 U.S. Well Services, LLC Modular switchgear system and power distribution for electric oilfield equipment
US11725102B2 (en) * 2018-10-18 2023-08-15 Basf Se Method of providing homogeneous aqueous polyacrylamide concentrates and use thereof
WO2020079148A1 (en) 2018-10-18 2020-04-23 Basf Se Process of fracturing subterranean formations
US10737226B2 (en) 2018-10-26 2020-08-11 David O. Trahan High efficiency powder dispersion and blend system and method for use in well completion operations
CN109322651A (zh) * 2018-11-28 2019-02-12 中国石油集团渤海钻探工程有限公司 一种压裂用胶囊破胶剂自动投放设备及投放方法
US11578577B2 (en) 2019-03-20 2023-02-14 U.S. Well Services, LLC Oversized switchgear trailer for electric hydraulic fracturing
CN109931043B (zh) * 2019-04-22 2024-01-30 荆州市现代菲氏化工科技有限公司 一种滑溜水用粉末减阻剂的在线加注装置和方法
CA3139970A1 (en) 2019-05-13 2020-11-19 U.S. Well Services, LLC Encoderless vector control for vfd in hydraulic fracturing applications
CN110026099B (zh) * 2019-06-03 2024-06-28 大庆市龙新机械制造有限公司 撬装采油助剂快速溶解装置
WO2021022048A1 (en) 2019-08-01 2021-02-04 U.S. Well Services, LLC High capacity power storage system for electric hydraulic fracturing
CN112387177B (zh) * 2019-08-12 2022-11-01 中国石油天然气股份有限公司 一种适用于固体降阻剂和固体稠化剂的加注系统
US20210138412A1 (en) * 2019-11-07 2021-05-13 Seth Ren Sawyer Acid Skid
CN110984932B (zh) * 2019-11-20 2022-12-09 中国海洋石油集团有限公司 一种调剖剂注入装置
CN111140191B (zh) * 2019-12-27 2021-12-03 四川石油天然气建设工程有限责任公司 一种钻井液储备系统
US11009162B1 (en) 2019-12-27 2021-05-18 U.S. Well Services, LLC System and method for integrated flow supply line
CN113083044B (zh) * 2020-01-08 2022-07-05 中国石油天然气股份有限公司 一种固体降阻剂连续混配装置及方法
US11148106B2 (en) 2020-03-04 2021-10-19 Zl Eor Chemicals Ltd. Polymer dispersion system for use in a hydraulic fracturing operation
US12090452B2 (en) * 2020-04-01 2024-09-17 Yantai Jereh Petroleum Equipment & Technologies Co., Ltd. Fracturing fluid mixing equipment
WO2021209149A1 (en) 2020-04-17 2021-10-21 Basf Se Process and devices for making aqueous wellbore treating fluids
WO2021209148A1 (en) 2020-04-17 2021-10-21 Basf Se Process for making an aqueous injection fluid
WO2021209150A1 (en) 2020-04-17 2021-10-21 Basf Se Processes and devices for making aqueous wellbore treating fluids
CN113464112A (zh) 2021-07-30 2021-10-01 烟台杰瑞石油装备技术有限公司 混排装置、混排系统以及压裂系统
CN114425266A (zh) * 2022-01-19 2022-05-03 胜利油田胜机石油装备有限公司 非均相聚合物分散溶解装置控制系统及其控制方法
CN114392679A (zh) * 2022-01-19 2022-04-26 胜利油田胜机石油装备有限公司 非均相分散溶解装置及其操作方法
MX2024010105A (es) 2022-02-17 2024-08-28 Basf Se Proceso mejorado para elaborar fluidos acuosos para tratamiento de pozos.
CN114618364B (zh) * 2022-05-17 2022-07-19 东营市宝泽能源科技有限公司 一种降阻剂超细粉混合研磨装置
CN118060049B (zh) * 2024-04-24 2024-07-02 江苏省银宝盐业有限公司 一种食盐生产用研磨机

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2228842C2 (ru) * 2002-08-01 2004-05-20 Ооо "Нтф Унисон" Смесительная установка
EA007508B1 (ru) * 2004-11-05 2006-10-27 Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. Устройство для гидратации сухого полимера и способы его применения
US20080264641A1 (en) * 2007-04-30 2008-10-30 Slabaugh Billy F Blending Fracturing Gel
WO2010020698A2 (en) * 2009-10-19 2010-02-25 S.P.C.M. Sa Equipment for quick dispersion of polyacrylamide powder for fracturing operations

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4845192A (en) * 1984-03-29 1989-07-04 Diatec Polymers Method of rapidly dissolving polymer gels in water
CA2114294A1 (en) 1993-01-05 1995-07-27 Thomas Earle Allen Apparatus and method for continuously mixing fluids
US6193402B1 (en) * 1998-03-06 2001-02-27 Kristian E. Grimland Multiple tub mobile blender
GB0111704D0 (en) 2001-05-14 2001-07-04 Ciba Spec Chem Water Treat Ltd Apparatus and method for wetting powder
US20040008571A1 (en) * 2002-07-11 2004-01-15 Coody Richard L. Apparatus and method for accelerating hydration of particulate polymer
US20040218463A1 (en) 2003-04-30 2004-11-04 Allen Thomas E. Gel mixing system
US7048432B2 (en) 2003-06-19 2006-05-23 Halliburton Energy Services, Inc. Method and apparatus for hydrating a gel for use in a subterranean formation
US7168849B2 (en) 2005-02-04 2007-01-30 Spx Corporation Agitation apparatus and method for dry solids addition to fluid
EP1743913A1 (en) 2005-07-11 2007-01-17 PolymerLatex GmbH Continuous process and apparatus for preparing aqueous polymer dispersions
FR2922214B1 (fr) 2007-10-12 2010-03-12 Spcm Sa Dispositif pour la dispersion dans l'eau de polymeres hydrosolubles, et procede mettant en oeuvre le dispositif
FR2922255B1 (fr) * 2007-10-12 2010-03-12 Spcm Sa Installation pour la recuperation assistee du petrole mettant en oeuvre des polymeres hydrosolubles, procede mettant en oeuvre l'installation
FR2922256B1 (fr) * 2007-10-12 2010-03-12 Spcm Sa Installation pour la recuperation assistee du petrole mettant en oeuvre des polymeres hydrosolubles, procede mettant en oeuvre l'installation
FR2922123B1 (fr) * 2007-10-12 2010-03-12 Spcm Sa Installation pour la floculation de boues chargees de matieres en suspension, procede mettant en oeuvre l'installation
BR112012017985B1 (pt) * 2010-02-16 2020-10-27 S.P.C.M. Sa. aparelho para dispersar polímero solúvel em água
CN102350239B (zh) * 2011-07-22 2013-07-31 中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆井下技术作业公司 一种负压可控压裂液混合器及压裂液配制系统
CN102423655B (zh) * 2011-12-30 2013-12-25 北京矿冶研究总院 一种压裂液大流量配液系统及配液方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2228842C2 (ru) * 2002-08-01 2004-05-20 Ооо "Нтф Унисон" Смесительная установка
EA007508B1 (ru) * 2004-11-05 2006-10-27 Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. Устройство для гидратации сухого полимера и способы его применения
US20080264641A1 (en) * 2007-04-30 2008-10-30 Slabaugh Billy F Blending Fracturing Gel
WO2010020698A2 (en) * 2009-10-19 2010-02-25 S.P.C.M. Sa Equipment for quick dispersion of polyacrylamide powder for fracturing operations

Also Published As

Publication number Publication date
EP2660420A1 (fr) 2013-11-06
FR2990233A1 (fr) 2013-11-08
FR2990233B1 (fr) 2014-05-09
CN103381339A (zh) 2013-11-06
US20130292122A1 (en) 2013-11-07
CA2806404A1 (en) 2013-11-04
CA2806404C (en) 2019-10-08
US9067182B2 (en) 2015-06-30
UA110942C2 (uk) 2016-03-10
EP2660420B1 (fr) 2014-12-03
AR090117A1 (es) 2014-10-22
PL2660420T3 (pl) 2015-05-29
CN103381339B (zh) 2016-05-04
EA201300158A1 (ru) 2013-11-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA025089B1 (ru) Система для растворения полимеров, используемая для крупномасштабных операций по гидроразрыву пласта
CA2821558C (en) Centre for the preparation of additives for hydraulic fracturing operations and hydraulic fracturing process employing the preparation centre
DK2513411T3 (en) APPLICATION FOR FAST DISPERSING POLYACRYLAMIDE POWDER FOR FRACTURING PROCESSES
US10994445B2 (en) System and method for producing homogenized oilfield gels
CN106522910B (zh) 能够在水力压裂中直接利用粉末状聚合物的设备和方法
US11059003B2 (en) Method for providing brine
RU105345U1 (ru) Узел приготовления жидкостей для глушения и промывки скважин
RU82265U1 (ru) Блок дозирования реагентов

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM BY KG TJ TM