RU2308700C2

RU2308700C2 - Method and device for determining concentration of filler with coriolis flow meter

Info

Publication number: RU2308700C2
Application number: RU2005127633/28A
Authority: RU
Inventors: Роберт Э. ДАТТОН (US); Роберт Э. ДАТТОН; Кристофер М. РАССЕЛЛ (US); Кристофер М. РАССЕЛЛ
Original assignee: Майкро Моушн, Инк.
Priority date: 2003-02-05
Filing date: 2003-02-05
Publication date: 2007-10-20
Also published as: RU2005127633A

Abstract

FIELD: measuring technique.

SUBSTANCE: method comprises allowing the main liquid to flow through the Coriolis flow meter, measuring the density of the main liquid, and transmitting the signal containing measured value of the signal to the control system, adding the filler to the main liquid, allowing the mixture to flow through the Coriolis flow meter, and transmitting the measured value of density to the control system.

EFFECT: enhanced accuracy.

19 cl, 5 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Настоящее изобретение относится к области измерительных систем и, более точно, к системе и способу, в которых используются измерения посредством кориолисового расходомера для определения количества расклинивающего наполнителя в жидкости для гидроразрыва.The present invention relates to the field of measuring systems and, more specifically, to a system and method that use measurements using a Coriolis flowmeter to determine the amount of proppant in a fracturing fluid.

Предшествующий уровень техникиState of the art

Нефть, газ и другие подземные ресурсы получают посредством бурения скважины. Скважина бурится на определенную глубину и обсаживается цементом. Скважина проходит через множество зон под землей, которые вскрываются при бурении. Чтобы вскрыть определенную зону, буровая бригада раздробляет участок обсадной трубы в требуемой зоне. Используемый процесс раздробления может быть гидравлическим разрывом, пневматическим разрывом или другим типом разрыва. После раздробления обсадной трубы буровая бригада затем подает насосом жидкость для гидроразрыва в трещину, чтобы сохранять трещину открытой. Жидкость для гидроразрыва удерживается в открытой трещине, но последняя все еще остается проницаемой. Это позволяет нефти или газу более легко течь через трещину в буровую скважину.Oil, gas and other underground resources are obtained through well drilling. The well is drilled to a certain depth and cased with cement. The well passes through many zones underground, which are opened during drilling. To open a specific area, the drilling crew crushes the casing section in the desired area. The crushing process used may be hydraulic fracturing, pneumatic fracturing, or another type of fracturing. After crushing the casing, the drilling crew then pumps the fracturing fluid into the fracture to keep the fracture open. The fracturing fluid is held in an open fracture, but the latter is still permeable. This allows oil or gas to more easily flow through the fracture into the borehole.

Жидкость для гидроразрыва состоит из основной жидкости и расклинивающего наполнителя. Чтобы изготовить основную жидкость, в воду в большом резервуаре добавляется гуаровая смола. Смеситель в резервуаре непрерывно перемешивает гуаровую смолу и воду вместе, чтобы изготовить основную жидкость. После перемешивания базовая жидкость имеет консистенцию, отчасти похожую на мелассу (черную патоку).Fracturing fluid consists of a base fluid and a proppant. To make the main fluid, guar gum is added to the water in a large tank. A mixer in the tank continuously mixes the guar gum and water together to make the base fluid. After mixing, the base fluid has a consistency somewhat similar to molasses (black molasses).

Расклинивающий наполнитель, такой как песок, затем добавляется в основную жидкость в резервуаре, чтобы изготовить жидкость для гидроразрыва. Количество добавляемого песка зависит от типа грунта, грунтовых условий и других факторов. Смеситель в резервуаре перемешивает основную жидкость и песок вместе, чтобы изготовить жидкость для гидроразрыва. Жидкость для гидроразрыва затем подается насосом в буровую скважину, чтобы сохранить трещину открытой. Количество песка в жидкости для гидроразрыва определяет, насколько хорошо жидкость для гидроразрыва может удерживать трещину открытой.A proppant, such as sand, is then added to the base fluid in the tank to form a fracturing fluid. The amount of sand added depends on the type of soil, soil conditions and other factors. A mixer in the tank mixes the base fluid and sand together to form a fracturing fluid. The fracturing fluid is then pumped into the borehole to keep the fracture open. The amount of sand in the fracturing fluid determines how well the fracturing fluid can hold the crack open.

Так как очень важно количество песка в жидкости для гидроразрыва, буровая бригада может пожелать измерить количество добавленного песка. Это может быть трудным процессом, так как жидкость для гидроразрыва обычно не изготовляется отдельно, а непрерывно перемешивается. Чтобы определить количество песка в жидкости для гидроразрыва, буровая бригада использует ядерный плотномер для измерения плотности жидкости для гидроразрыва, которую подают насосом в буровую скважину. Устройство управления получает измеренное значение плотности с ядерного плотномера и вычисляет количество песка, добавленного в жидкость для гидроразрыва. Буровая бригада затем может оставить количество песка на желаемом уровне. Пример системы для обеспечения жидкости для гидроразрыва описан ниже и проиллюстрирован на фиг.1.Since the amount of sand in the fracturing fluid is very important, the drilling team may wish to measure the amount of sand added. This can be a difficult process, as the fracturing fluid is usually not manufactured separately, but is continuously mixed. To determine the amount of sand in the fracturing fluid, the drilling crew uses a nuclear densitometer to measure the density of the fracturing fluid, which is pumped into the borehole. The control device receives the measured density value from the nuclear densitometer and calculates the amount of sand added to the fracturing fluid. The drilling crew can then leave the amount of sand at the desired level. An example of a system for providing fracturing fluid is described below and is illustrated in FIG.

К сожалению, существуют проблемы, связанные с использованием ядерных плотномеров. Например, междуштатная и международная перевозка ядерных плотномеров может быть трудным процессом, принимая во внимание законы и положения, относящиеся к ядерной технологии. Также существуют проблемы, связанные с безопасным обращением и перевозкой ядерных плотномеров. Операторы ядерных плотномеров должны быть дипломированными специалистами или иметь лицензию, выданную надлежащим регулирующим ведомством. Такие факторы делают нежелательным использование ядерных плотномеров.Unfortunately, there are problems associated with the use of nuclear densitometers. For example, interstate and international transport of nuclear densitometers can be a difficult process, given laws and regulations relating to nuclear technology. There are also problems associated with the safe handling and transport of nuclear densitometers. Nuclear density meter operators must be certified specialists or licensed by the appropriate regulatory authority. Such factors make the use of nuclear densitometers undesirable.

Кориолисовы расходомеры используются для измерения удельного массового расхода, плотности и других данных о жидкости. Примеры кориолисовых расходомеров раскрыты в патентах US 4109524, 1978, US 4491025, 1985 и Re 31450 от 11 февраля 1982, все патенты принадлежат J. E. Smith. Кориолисовы расходомеры содержат одну или более трубок Вентури прямой или изогнутой формы. Каждая конфигурация трубки Вентури в кориолисовом расходомере имеет набор собственных мод колебаний, которые могут быть простыми изгибными, колебаниями кручения, крутильными или связанными колебаниями. Каждая трубка Вентури приводится в движение, чтобы колебаться в резонансе с одной из этих собственных мод колебания. Жидкость течет в расходомер из трубопровода, присоединенного ко входу расходомера. Жидкость направляется через трубку/ки Вентури и выходит из расходомера с выхода расходомера. Собственные моды колебаний колеблющейся, заполненной жидкостью системы частично определяются совместной массой трубок Вентури и массой жидкости, текущей через трубки Вентури.Coriolis flowmeters are used to measure specific mass flow rate, density, and other fluid data. Examples of Coriolis flowmeters are disclosed in patents US 4109524, 1978, US 4491025, 1985 and Re 31450 dated February 11, 1982, all patents belong to J. E. Smith. Coriolis flowmeters comprise one or more straight or curved venturi tubes. Each configuration of a venturi in a Coriolis flowmeter has a set of eigenmodes, which can be simple bending, torsional, torsional, or coupled vibrations. Each venturi is driven to oscillate in resonance with one of these eigenmodes. Liquid flows into the flowmeter from a pipeline connected to the inlet of the flowmeter. The fluid is routed through the venturi tube / s and exits the flowmeter from the outlet of the flowmeter. The natural modes of oscillation of an oscillating fluid-filled system are partially determined by the combined mass of the venturi and the mass of fluid flowing through the venturi.

Когда жидкость начинает течь по трубке Вентури под действием кориолисовых сил, точки вдоль трубок Вентури имеют различные фазы. Фаза на входной стороне трубки Вентури обычно отстает от генератора колебаний, в то время как фаза на выходной стороне трубки Вентури опережает генератор. К трубке/ам Вентури прикрепляются тензодатчики, чтобы измерять движение трубки/ок Вентури и генерировать сигналы тензодатчиков, которые отображают движение трубки/ок Вентури.When fluid begins to flow through the venturi under the action of Coriolis forces, the points along the venturi have different phases. The phase on the input side of the venturi usually lags behind the oscillator, while the phase on the output side of the venturi is ahead of the generator. Strain gages are attached to the venturi tube / s to measure the movement of the venturi tube / ok and to generate strain gauge signals that indicate the movement of the venturi tube / ok.

Измерительные электронные схемы или любая другая вспомогательная электроника или схемы, присоединенные к расходомеру, получают сигналы от тензодатчика. Измерительные электронные схемы обрабатывает сигналы тензодатчика, чтобы определить разность фаз между сигналами тензодатчика. Разность фаз между двумя сигналами тензодатчика пропорциональна удельному массовому расходу жидкости через трубку/и Вентури. Измерительные электронные схемы также могут обрабатывать один или оба сигнала тензодатчика, чтобы определить плотность жидкости.Measuring electronic circuits or any other auxiliary electronics or circuits connected to the flowmeter receive signals from the strain gauge. Measuring electronic circuits process the load cell signals to determine the phase difference between the load cell signals. The phase difference between the two signals of the strain gauge is proportional to the specific mass flow rate of the liquid through the Venturi tube /. Measuring electronics can also process one or both strain gauge signals to determine fluid density.

К сожалению, кориолисовы расходомеры не используются, чтобы измерять плотность жидкости для гидроразрыва. Во-первых, жидкость для гидроразрыва обычно подается насосом в буровую скважину через большую трубу, такую как восьмидюймовая труба. Кориолисовы расходомеры не конструируются достаточно большими, чтобы измерять восьмидюймовый поток. Во-вторых, большинство кориолисовых расходомеров имеют изогнутые трубки Вентури. Эрозивные свойства песка, проходящего через изогнутые трубки Вентури, не позволяют использовать кориолисов расходомер с изогнутыми трубками Вентури. Песок повредит трубки Вентури за часы. По этим причинам кориолисовы расходомеры не используют для измерения жидкости для гидроразрыва, а продолжают использовать ядерные плотномеры.Unfortunately, Coriolis flowmeters are not used to measure the density of a fracturing fluid. First, fracturing fluid is typically pumped into a borehole through a large pipe, such as an eight-inch pipe. Coriolis flowmeters are not designed large enough to measure an eight-inch flow. Secondly, most Coriolis flowmeters have curved venturi tubes. The erosive properties of the sand passing through the curved venturi do not allow the use of Coriolis flow meters with curved venturi. Sand will damage the venturi in hours. For these reasons, Coriolis flowmeters are not used to measure fracturing fluid, but continue to use nuclear densitometers.

Краткое изложение существа изобретенияSummary of the invention

Технической задачей настоящего изобретения является создание системы и способа для определения количества расклинивающего наполнителя, в которых используется измерительная система, содержащая кориолисов расходомер и систему управления. Сначала через кориолисов расходомер пропускают основную жидкость. Кориолисов расходомер измеряет плотность основной жидкости и передает измеренное значение плотности основной жидкости в систему управления. В основную жидкость добавляют расклинивающий наполнитель, создавая жидкость для гидроразрыва. Жидкость для гидроразрыва затем пропускают через кориолисов расходомер. Кориолисов расходомер измеряет плотность жидкости для гидроразрыва и передает измеренное значение плотности жидкости для гидроразрыва в систему управления. Система управления определяет количество расклинивающего наполнителя в жидкости для гидроразрыва, основываясь на измерении плотности основной жидкости, измерении плотности жидкости для гидроразрыва и плотности расклинивающего наполнителя.An object of the present invention is to provide a system and method for determining the amount of proppant that uses a measurement system comprising a Coriolis flowmeter and a control system. First, the main fluid is passed through the Coriolis flowmeter. A Coriolis flow meter measures the density of the main fluid and transfers the measured density of the main fluid to the control system. Proppant is added to the base fluid to create fracturing fluid. The fracturing fluid is then passed through a Coriolis flowmeter. The Coriolis flowmeter measures the density of the fracturing fluid and transmits the measured value of the fracturing fluid density to the control system. The control system determines the amount of proppant in the fracturing fluid based on a measurement of the density of the base fluid, a measurement of the density of the fracturing fluid, and the proppant density.

Предложенная измерительная система позволяет заменить ядерную технологию на кориолисову технологию. Кориолисовы расходомеры могут обеспечить точные измерения плотности и при этом позволяют избежать проблем, связанных с обращением и перевозкой радиоактивных источников и инструментов. Кориолисовы расходомеры также не имеют проблем, связанных с внутренней безопасностью, присущих ядерному плотномеру.The proposed measuring system allows replacing nuclear technology with Coriolis technology. Coriolis flowmeters can provide accurate density measurements while avoiding the problems associated with handling and transporting radioactive sources and instruments. Coriolis flowmeters also do not have the internal safety issues inherent in a nuclear densitometer.

В другом примере изобретения кориолисов расходомер предназначен для получения скользящего потока материала. Чтобы обеспечить скользящий поток, измерительная система дополнительно содержит первую трубку и вторую трубку. Первый конец первой трубки предназначен для соединения со входом кориолисового расходомера, а второй конец первой трубки предназначен для соединения со сливом резервуара. Первый конец второй трубки предназначен для соединения с выходом кориолисового расходомера, а второй конец второй трубки предназначен для соединения с резервуаром. Первая трубка получает скользящий поток материала из слива резервуара. Скользящий поток передвигается по первой трубке через кориолисов расходомер, через вторую трубку и назад в резервуар. Скользящий поток обеспечивает меньшую скорость потока для измерения, например скорость течения в один дюйм.In another example of the invention, the Coriolis flowmeter is designed to produce a sliding flow of material. In order to provide a sliding flow, the measuring system further comprises a first tube and a second tube. The first end of the first tube is for connecting to the inlet of the Coriolis flowmeter, and the second end of the first tube is for connecting to the drain of the tank. The first end of the second tube is intended to be connected to the outlet of the Coriolis flowmeter, and the second end of the second tube is intended to be connected to the reservoir. The first tube receives a sliding flow of material from the tank drain. A sliding stream moves through the first tube through the Coriolis flowmeter, through the second tube and back into the tank. Sliding flow provides a lower flow rate for measurement, such as a flow rate of one inch.

Другие примеры изобретения раскрыты ниже.Other examples of the invention are disclosed below.

Ниже изложены аспекты настоящего изобретения. Согласно одному аспекту изобретения измерительная система содержит кориолисов расходомер и систему управления, причем измерительная система характеризуется тем, что:The following are aspects of the present invention. According to one aspect of the invention, the measuring system comprises a Coriolis flowmeter and a control system, wherein the measuring system is characterized in that:

кориолисов расходомер предназначен для измерения плотности основной жидкости, текущей через кориолисов расходомер, для осуществления измерения плотности основной жидкости, передачи измерения плотности основной жидкости, получения скользящего потока жидкости для гидроразрыва и измерения плотности жидкости для гидроразрыва, измерения плотности жидкости для гидроразрыва, протекающей через кориолисов расходомер, чтобы измерить плотность жидкости для гидроразрыва, причем жидкость для гидроразрыва содержит смесь основной жидкости и расклинивающего наполнителя, и передачи измеренной плотности жидкости для гидроразрыва,Coriolis flowmeter is designed to measure the density of the main fluid flowing through the Coriolis flowmeter, to measure the density of the main fluid, transmit the measurement of the density of the main fluid, obtain a sliding fluid flow for fracturing and measure the density of the fracturing fluid, measure the density of the fracturing fluid flowing through the Coriolis flowmeter to measure the density of the fracturing fluid, the fracturing fluid containing a mixture of a base fluid and p sklinivayuschego filler, and transmitting the measured density of the fluid fracturing,

при этом система управления предназначена для приема измеренной плотности основной жидкости и измеренной плотности жидкости для гидроразрыва и определения количества расклинивающего наполнителя в жидкости для гидроразрыва на основе измерения плотности основной жидкости, измерения плотности жидкости для гидроразрыва и плотности расклинивающего наполнителя.wherein the control system is designed to receive the measured density of the base fluid and the measured density of the fracturing fluid and determining the amount of proppant in the fracturing fluid based on measuring the density of the base fluid, measuring the density of the fracturing fluid and the proppant density.

Предпочтительно кориолисовый расходомер содержит кориолисовый расходомер с прямой трубой.Preferably, the Coriolis flowmeter comprises a straight tube Coriolis flowmeter.

Предпочтительно измерительная система дополнительно содержитPreferably, the measurement system further comprises

первую трубку, имеющую первый конец для соединения со входом кориолисового расходомера и второй конец для соединения со сливом резервуара,a first tube having a first end for connecting to an inlet of a Coriolis flowmeter and a second end for connecting to a drain of the tank,

вторую трубку, имеющую первый конец для соединения с выходом кориолисового расходомера и второй конец для соединения с резервуаром,a second tube having a first end for connecting to the outlet of the Coriolis flowmeter and a second end for connecting to the reservoir,

причем первая трубка предназначена для получения скользящего потока материала ((двухфазный) поток со скольжением фаз) из слива резервуара, а скользящий поток передвигается через первую трубку, через кориолисовый расходомер, через вторую трубку и обратно в резервуар.moreover, the first tube is designed to receive a sliding material flow ((two-phase) flow with slip of phases) from the drain of the tank, and the sliding flow moves through the first tube, through the Coriolis flowmeter, through the second tube and back to the tank.

Предпочтительно система управления предназначена для определения плотности расклинивающего наполнителя.Preferably, the control system is designed to determine the density of the proppant.

Предпочтительно система управления содержит систему отображения для отображения количества расклинивающего наполнителя пользователю.Preferably, the control system comprises a display system for displaying the amount of proppant to the user.

Предпочтительно система управления содержит вспомогательный интерфейс для передачи сигнала, представляющего собой количество расклинивающего наполнителя, во вспомогательную систему.Preferably, the control system comprises an auxiliary interface for transmitting a signal representing the amount of proppant to the auxiliary system.

Предпочтительно система управления содержит пользовательский интерфейс для получения плотности расклинивающего наполнителя, вводимой пользователем.Preferably, the control system comprises a user interface for obtaining proppant density input by the user.

Предпочтительно система управления предназначена дляPreferably, the control system is for

вычисления скорости жидкости для гидроразрыва,fracturing fluid velocity calculations,

определения, превышает ли пороговое значение скорость жидкости для гидроразрыва,determining if the threshold value exceeds the fracturing fluid velocity,

индикации, если скорость жидкости для гидроразрыва превышает пороговое значение.indications if the fracturing fluid velocity exceeds a threshold value.

вычисления средней плотности основной жидкости на основе множества измерений плотности основной жидкости при помощи кориолисового расходомера,calculating the average density of the base fluid based on a plurality of measurements of the density of the base fluid using a Coriolis flowmeter,

определения количества расклинивающего наполнителя в жидкости для гидроразрыва на основе средней плотности основной жидкости, измерения плотности жидкости для гидроразрыва и плотности расклинивающего наполнителя.determining the amount of proppant in the fracturing fluid based on the average density of the base fluid; measuring the density of the fracturing fluid and the density of the proppant.

Предпочтительно кориолисовый расходомер предназначен для измерения удельного массового расхода жидкости для гидроразрыва и обеспечения, по меньшей мере, одного из удельных массовых расходов жидкости для гидроразрыва и управляемого усиления кориолисового расходомера для системы управления,Preferably, the Coriolis flowmeter is designed to measure the specific mass flow rate of the fracturing fluid and providing at least one of the specific mass flow rates of the fracturing fluid and controlled gain of the Coriolis flowmeter to the control system,

при этом система управления предназначена для обеспечения, по меньшей мере, одного из удельных массовых расходов жидкости для гидроразрыва и управляемого усиления кориолисового расходомера для пользователя.wherein the control system is designed to provide at least one of the specific mass flow rates of the fracturing fluid and the controlled amplification of the Coriolis flowmeter for the user.

Согласно другому аспекту, предложен способ измерения количества расклинивающего наполнителя в жидкости для гидроразрыва, в которомAccording to another aspect, a method for measuring the amount of proppant in a fracturing fluid is provided, wherein

определяют плотность расклинивающего наполнителя,determine the density of the proppant,

способ характеризуется тем, чтоthe method is characterized in that

измеряют плотность основной жидкости с использованием кориолисового расходомера,measure the density of the main fluid using a Coriolis flow meter,

получают скользящий поток жидкости для гидроразрыва в кориолисовом расходомере для измерения плотности жидкости для гидроразрыва;receive a sliding fluid flow for fracturing in a Coriolis flowmeter for measuring the density of the fluid for fracturing;

измеряют плотность жидкости для гидроразрыва при помощи кориолисового расходомера, причем жидкость для гидроразрыва содержит смесь из основной жидкости и расклинивающего наполнителя,measuring the density of the fracturing fluid using a Coriolis flowmeter, the fracturing fluid containing a mixture of a base fluid and a proppant,

определяют количество расклинивающего наполнителя в жидкости для гидроразрыва, основываясь на измерении плотности основной жидкости, измерении плотности жидкости для гидроразрыва и плотности расклинивающего наполнителя.the amount of proppant in the fracturing fluid is determined based on the measurement of the density of the main fluid, the measurement of the density of the fracturing fluid and the density of the proppant.

Предпочтительно для измерения плотности жидкости для гидроразрыва при помощи кориолисового расходомера измеряют плотность жидкости для гидроразрыва в кориолисовом расходомере с прямой трубкой.Preferably, for measuring the density of the fracturing fluid, a density of the fracturing fluid is measured in a straight tube coriolis flowmeter using a Coriolis flowmeter.

Предпочтительно в способе дополнительно соединяют первый конец первой трубки с входом кориолисового расходомера, соединяют второй конец первой трубки со сливом резервуара, при этом первая трубка получает скользящий поток материала из слива резервуара, скользящий поток передвигается по первой трубке, через кориолисовый расходомер, через вторую трубку и обратно в резервуар.Preferably, in the method, the first end of the first tube is further connected to the inlet of the Coriolis flowmeter, the second end of the first tube is connected to the drain of the tank, the first tube receives a sliding material flow from the tank drain, the sliding flow moves through the first tube, through the Coriolis flow meter, through the second tube and back to the tank.

Предпочтительно способ дополнительно содержит этап обеспечения количества расклинивающего наполнителя для пользователя.Preferably, the method further comprises the step of providing an amount of proppant to the user.

Предпочтительно способ дополнительно содержит этап передачи сигнала, отображающего количество расклинивающего наполнителя вспомогательной системе.Preferably, the method further comprises transmitting a signal representing the amount of proppant to the auxiliary system.

Предпочтительно способ дополнительно содержит этап получения плотности расклинивающего наполнителя от пользователя.Preferably, the method further comprises the step of obtaining proppant density from the user.

Предпочтительно в способе дополнительноPreferably in the method further

вычисляют скорость жидкости для гидроразрыва,fracture fluid velocity is calculated,

определяют, превышает ли пороговое значение скорость жидкости для гидроразрыва,determine if the threshold value exceeds the speed of the fracturing fluid,

обеспечивают индикацию, если скорость жидкости для гидроразрыва превышает пороговое значение.provide an indication if the fracture fluid velocity exceeds a threshold value.

вычисляют среднюю плотность основной жидкости на основе множества измерений плотности основной жидкости посредством кориолисового расходомера,calculating the average density of the base fluid based on a plurality of measurements of the density of the base fluid by means of a Coriolis flowmeter,

определяют количество расклинивающего наполнителя в жидкости для гидроразрыва по средней плотности основной жидкости, измерении плотности жидкости для гидроразрыва и плотности расклинивающего наполнителя.determine the amount of proppant in the fracturing fluid according to the average density of the main fluid, measuring the density of the fracturing fluid and the density of the proppant.

Предпочтительно дополнительно измеряют удельный массовый расход жидкости для гидроразрыва при помощи кориолисового расходомера, сообщают, по меньшей мере, один из удельных массовых расходов жидкости для гидроразрыва и управляемое усиление кориолисового расходомера пользователю.Preferably, the specific mass flow rate of the fracturing fluid is additionally measured using a Coriolis flow meter, at least one of the specific mass flow rate of the fracturing fluid and the controlled reinforcement of the Coriolis flow meter are reported to the user.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительного варианта воплощения изобретения со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:The invention is further explained in the description of a preferred embodiment of the invention with reference to the accompanying drawings, in which:

фиг.1 изображает известную систему подачи жидкости для гидроразрыва в буровую скважину;figure 1 depicts a known system for supplying fluid for fracturing into a borehole;

фиг.2 изображает схему измерительной системы согласно изобретению;figure 2 depicts a diagram of a measuring system according to the invention;

фиг.3 - схему системы управления согласно изобретению;figure 3 - diagram of a control system according to the invention;

фиг.4 - схему кориолисового расходомера согласно изобретению;4 is a diagram of a Coriolis flowmeter according to the invention;

фиг.5 - блок-схему последовательности операций при работе измерительной системы согласно изобретению.5 is a flowchart for operating a measuring system according to the invention.

Подробное описание предпочтительных вариантов воплощения изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS

На фиг.1 представлена известная система подачи жидкости для гидроразрыва в буровую скважину.Figure 1 presents a known system for supplying hydraulic fluid for fracturing into a borehole.

Система 100 подачи жидкости 102 для гидроразрыва в буровую скважину содержит резервуар/смеситель 110, трубу 111 рециркуляции, трубу 112 подачи, трубу 118 слива, клапан 113, насос 128, ядерный плотномер 114 и устройство 116 управления. Труба 118 слива соединена с резервуаром/смесителем 110 с одного конца и с клапаном 113 с другого конца. Насос 128 и ядерный плотномер 114 соединены посредством трубы 118 слива. Труба 111 рециркуляции соединена с клапаном 113 с одного конца и с резервуаром/смесителем 110 с другого конца. Труба 112 подачи соединена с клапаном 113 и обеспечивает транспортирование жидкости 102 для гидроразрыва в буровую скважину. Клапан 113 направляет жидкость 102 для гидроразрыва или через трубу 111 рециркуляции, или через трубу 112 подачи. Труба 112 подачи, труба 111 рециркуляции и труба 118 слива имеют, по меньшей мере, восьмидюймовый диаметр. Устройство 116 управления подключено к ядерному плотномеру 114.The system 100 for supplying hydraulic fracturing fluid 102 to a borehole comprises a reservoir / mixer 110, a recirculation pipe 111, a supply pipe 112, a drain pipe 118, a valve 113, a pump 128, a nuclear density meter 114, and a control device 116. A drain pipe 118 is connected to a tank / mixer 110 at one end and to a valve 113 at the other end. Pump 128 and nuclear densitometer 114 are connected via a drain pipe 118. A recirculation pipe 111 is connected to a valve 113 at one end and to a tank / mixer 110 at the other end. The supply pipe 112 is connected to the valve 113 and transports the fracturing fluid 102 to the borehole. The valve 113 directs the fracturing fluid 102 either through the recirculation pipe 111 or through the supply pipe 112. The supply pipe 112, the recirculation pipe 111, and the drain pipe 118 have at least an eight inch diameter. The control device 116 is connected to a nuclear densitometer 114.

Для смешения вода 120, смола 122 и песок 124 добавляются в резервуар/смеситель 110. В резервуаре/смесителе 110 вода 120, смола 122 и песок 124 перемешиваются, чтобы изготовить жидкость 102 для гидроразрыва. Количество песка, добавленного в воду 120 и смолу 122, в жидкости 102 для гидроразрыва зависит от типа грунта, грунтовых условий и других факторов. Оператор системы 100 использует ядерный плотномер 114 и устройство 116 управления, чтобы измерить количество песка в жидкости 102 для гидроразрыва.For mixing, water 120, resin 122 and sand 124 are added to the tank / mixer 110. In the tank / mixer 110, water 120, resin 122 and sand 124 are mixed to form a fracturing fluid 102. The amount of sand added to water 120 and resin 122 in hydraulic fracturing fluid 102 depends on the type of soil, soil conditions, and other factors. The system operator 100 uses a nuclear densitometer 114 and a control device 116 to measure the amount of sand in the fracturing fluid 102.

Когда полный поток жидкости 102 для гидроразрыва течет через трубу 118 слива, ядерный плотномер 114 измеряет плотность жидкости 102 для гидроразрыва. Ядерный плотномер 114 передает измеренное значение плотности устройству 116 управления. Значения плотности песка 124, плотности воды 120 и плотности смолы 122 вводятся в устройство 116 управления оператором. Устройство 116 управления вычисляет количество песка в жидкости 102 для гидроразрыва, основываясь на измерении плотности жидкости 102 для гидроразрыва и известных плотностях песка 124, воды 120 и смолы 122. Устройство 116 управления включает дисплей 136. Устройство управления обеспечивает количество песка в жидкости 102 для гидроразрыва для оператора, используя дисплей 136.When a full flow of fracturing fluid 102 flows through the drain pipe 118, the nuclear density meter 114 measures the density of the fracturing fluid 102. Nuclear density meter 114 transmits the measured density value to the control device 116. The density of the sand 124, the density of water 120 and the density of the resin 122 are entered into the operator control device 116. The control device 116 calculates the amount of sand in the hydraulic fracturing fluid 102 based on a measurement of the density of the hydraulic fracturing fluid 102 and the known densities of sand 124, water 120 and resin 122. The control device 116 includes a display 136. The control device provides the amount of sand in the hydraulic fracturing fluid 102 for operator using the display 136.

Как описано выше, существует много проблем, связанных с использованием ядерного плотномера 114. Например, представляет значительные трудности перевозка ядерных плотномеров и безопасный уход. Люди, работающие с ядерными плотномерами, должны быть дипломированными специалистами или иметь лицензию, выданную надлежащим ведомством. Все это делает нежелательным использование ядерных плотномеров.As described above, there are many problems associated with the use of a nuclear densitometer 114. For example, transportation of nuclear densitometers and safe care are of considerable difficulty. People working with nuclear densitometers must be graduates or licensed by the appropriate agency. All this makes the use of nuclear densitometers undesirable.

На фиг.2 представлена схема измерительной системы 200 согласно изобретению. Измерительная система 200 предназначена для работы с системой 201 жидкости для гидроразрыва для подачи жидкости 202 для гидроразрыва в буровую скважину (не показана). Система 201 жидкости для гидроразрыва содержит резервуар/смеситель 210, трубу 218 слива, клапан 213, трубу 211 рециркуляции, трубу 212 подачи, насос 228 и измерительную систему 200. Труба 218 слива соединена с резервуаром/смесителем 210 с одного конца и с клапаном 213 с другого конца. Насос 228 также соединен с трубой 218 слива. Труба 211 рециркуляции соединена с клапаном 213 с одного конца и с резервуаром/смесителем 210 с другого конца. Труба 212 подачи соединена с клапаном 213 и предназначена для транспортировки жидкости 202 для гидроразрыва в буровую скважину. Клапан 213 направляет течение материала или через трубу 211 рециркуляции, или через трубу 212 подачи. Система 201 жидкости для гидроразрыва может содержать другие элементы, которые не показаны для краткости.Figure 2 presents a diagram of a measuring system 200 according to the invention. The measurement system 200 is designed to operate with a fracturing fluid system 201 for supplying fracturing fluid 202 to a borehole (not shown). The fracturing fluid system 201 comprises a tank / mixer 210, a drain pipe 218, a valve 213, a recirculation pipe 211, a supply pipe 212, a pump 228, and a measuring system 200. A drain pipe 218 is connected to the tank / mixer 210 from one end and to a valve 213 s the other end. Pump 228 is also connected to drain pipe 218. A recirculation pipe 211 is connected to a valve 213 at one end and to a tank / mixer 210 at the other end. The supply pipe 212 is connected to the valve 213 and is designed to transport hydraulic fracturing fluid 202 to the borehole. Valve 213 directs the flow of material through either the recirculation pipe 211 or the feed pipe 212. The fracturing fluid system 201 may contain other elements that are not shown for brevity.

Измерительная система 200 состоит из кориолисового расходомера 222 и системы 224 управления. Измерительная система 200 также может включать трубы 226, 227, которые образуют скользящий поток из трубы 218 слива. Трубы 226, 227 могут быть резиновыми трубками в один дюйм. Труба 226 включает концы 271 и 272. Конец 271 соединен со входом кориолисового расходомера 222. Конец 272 может быть соединен с коленом трубы 218 слива, чтобы получать лучшие результаты. Труба 227 включает концы 281 и 282. Конец 281 соединен с выходом кориолисового расходомера 222, а конец 282 соединен с резервуаром/смесителем 210. Труба 226, кориолисовый расходомер 222 и труба 227 сконфигурированы так, чтобы получать скользящий поток 280 материала. Скользящий поток 280 материала входит в трубу 226, проходит через трубу 226, через кориолисовый расходомер 222, через трубу 227 и обратно в резервуар/смеситель 210.The measurement system 200 consists of a Coriolis flowmeter 222 and a control system 224. The measuring system 200 may also include pipes 226, 227, which form a sliding stream from the drain pipe 218. Pipes 226, 227 may be one inch rubber tubes. The pipe 226 includes ends 271 and 272. The end 271 is connected to the inlet of the Coriolis flowmeter 222. The end 272 can be connected to the elbow of the drain pipe 218 to obtain better results. The pipe 227 includes ends 281 and 282. The end 281 is connected to the outlet of the Coriolis flowmeter 222, and the end 282 is connected to the reservoir / mixer 210. The pipe 226, the Coriolis flowmeter 222 and the pipe 227 are configured to receive a sliding material stream 280. Sliding material stream 280 enters pipe 226, passes through pipe 226, through Coriolis flowmeter 222, through pipe 227, and back to tank / mixer 210.

Следующие определения представлены для понимания изобретения. Кориолисовый расходомер содержит любой измеритель, предназначенный для измерения плотности материала, основываясь на законе Кориолиса. Примером кориолисового расходомера является измеритель Model T-100 с прямой трубой фирмы Micro Motion Inc., Colorado. Жидкость для гидроразрыва содержит любую жидкость, материал или смесь, используемые, чтобы препятствовать дроблению трещины в буровой скважине и обеспечить проницаемый проход. Расклинивающий наполнитель содержит любой материал или вещество, используемое в жидкости для гидроразрыва, чтобы сохранить трещины открытыми. Примером расклинивающего наполнителя является песок. Основная жидкость содержит любой материал или вещество, смешанное с расклинивающим наполнителем, чтобы образовать жидкость для гидроразрыва. Резервуар или резервуар/смеситель представляет собой любой бак или контейнер для сохранения материала. Труба содержит любой шланг, систему труб, трубопровод, трубку и т.д.The following definitions are provided for understanding the invention. A Coriolis flowmeter contains any meter designed to measure the density of a material based on the Coriolis law. An example of a Coriolis flowmeter is a Model T-100 straight pipe meter from Micro Motion Inc., Colorado. Hydraulic fracturing fluid contains any fluid, material or mixture used to prevent fracture crushing in a borehole and provide a permeable passage. The proppant contains any material or substance used in the fracturing fluid to keep the cracks open. An example of proppant is sand. The base fluid contains any material or substance mixed with a proppant to form a fracturing fluid. A tank or tank / mixer is any tank or container for storing material. A pipe contains any hose, pipe system, pipeline, pipe, etc.

Во время работы резервуар/смеситель 210 получает и перемешивает основную жидкость 250. В соответствии с положением клапана 213 насос 228 прокачивает основную жидкость 250 через трубу 218 слива и трубу 211 рециркуляции. В трубу 226 поступает скользящий поток 280 основной жидкости 250. Скользящий поток 280 основной жидкости 250 передвигается через трубу 226, через кориолисовый расходомер 222, через трубу 227 и обратно в резервуар/смеситель 210. При протекании основной жидкости 250 через кориолисовый расходомер 222 осуществляется измерение плотности основной жидкости 250. Кориолисовый расходомер 222 передает измеренную величину плотности основной жидкости 250 системе 224 управления.During operation, the tank / mixer 210 receives and mixes the base fluid 250. In accordance with the position of the valve 213, the pump 228 pumps the base fluid 250 through the drain pipe 218 and the recirculation pipe 211. Sliding flow 280 of main fluid 250 enters pipe 226. Sliding flow 280 of main fluid 250 moves through pipe 226, through Coriolis flowmeter 222, through pipe 227, and back to reservoir / mixer 210. When main fluid 250 flows through Coriolis flowmeter 222, density is measured main fluid 250. Coriolis flowmeter 222 transmits the measured density value of main fluid 250 to control system 224.

В резервуар/смеситель 210 затем поступает и перемешивается расклинивающий наполнитель 252 с основной жидкостью 250 для получения жидкости для гидроразрыва 202. В соответствии с положением клапана 213 насос 228 прокачивает жидкость для гидроразрыва 202 через трубу 218 слива и трубу 211 рециркуляции. Труба 226 получает скользящий поток 280 жидкости 202 для гидроразрыва. Скользящий поток 280 жидкости 202 для гидроразрыва передвигается через трубу 226, через кориолисовый расходомер 222, через трубу 227 и обратно в резервуар/смеситель 210. При протекании жидкости 202 для гидроразрыва через кориолисовый расходомер 222 осуществляется измерение плотности жидкости 202 для гидроразрыва. Кориолисовый расходомер 222 передает измеренную величину плотности жидкости 202 для гидроразрыва в систему 224 управления.Proppant 252 is then introduced and mixed into the tank / mixer 210 with the base fluid 250 to produce fracturing fluid 202. In accordance with the position of valve 213, pump 228 pumps fracturing fluid 202 through a drain pipe 218 and a recirculation pipe 211. Pipe 226 receives a sliding stream 280 of fracturing fluid 202. The fluid flow 280 of the fracturing fluid 202 moves through the pipe 226, through the Coriolis flowmeter 222, through the pipe 227 and back to the reservoir / mixer 210. When the fracturing fluid 202 flows through the Coriolis flowmeter 222, the density of the fracturing fluid 202 is measured. Coriolis flowmeter 222 transmits the measured value of the density of the fluid 202 for fracturing in the control system 224.

Система 224 управления получает величину плотности основной жидкости и величину плотности жидкости для гидроразрыва, а также величину плотности расклинивающего наполнителя 252. Система 224 управления может получить величину плотности расклинивающего наполнителя 252 от оператора, из памяти или из другого источника. Система 224 управления определяет количество расклинивающего наполнителя 252 в жидкости для гидроразрыва 202, основываясь на измерении плотности основной жидкости, измерении плотности жидкости для гидроразрыва и плотности расклинивающего наполнителя 252. Оператор системы 201 жидкости для гидроразрыва может посмотреть количество расклинивающего наполнителя 252 в жидкости для гидроразрыва 202, определенное системой 224 управления, чтобы отрегулировать количество расклинивающего наполнителя 252, добавленного в жидкость для гидроразрыва 202.The control system 224 receives the density of the main fluid and the density of the fracturing fluid, as well as the density of the proppant 252. The control system 224 can obtain the density of the proppant 252 from an operator, from memory, or from another source. The control system 224 determines the amount of proppant 252 in the fracturing fluid 202 based on measuring the density of the main fluid, measuring the density of the fracturing fluid and the density of the proppant 252. The operator of the fracturing fluid system 201 can see the amount of proppant 252 in the fracturing fluid 202, determined by the control system 224 to adjust the amount of proppant 252 added to the fracturing fluid 202.

Когда жидкость для гидроразрыва 202 содержит надлежащее количество расклинивающего наполнителя 252, клапан 213 переключен так, что жидкость 202 для гидроразрыва подается насосом в забой скважины через трубу 212 подачи. Можно предложить другие устройства или системы, такие как большой насос, соединенные с трубой 212 подачи, чтобы подавать насосом жидкость 202 для гидроразрыва в забой скважины.When the fracturing fluid 202 contains the proper amount of proppant 252, the valve 213 is switched so that the fracturing fluid 202 is pumped into the bottom of the well through the feed pipe 212. Other devices or systems, such as a large pump, coupled to the supply pipe 212 may be provided to pump the fracturing fluid 202 to the bottom of the well.

На фиг.3 представлен пример системы 224 управления согласно изобретению. Система 224 управления содержит дисплей 302, пользовательский интерфейс 304 и вспомогательный интерфейс 306. В качестве примера системы 224 управления можно привести Daniel®FloBoss^ТМ 407. Дисплей 302 предназначен для отображения любых релевантных данных для оператора. Примером дисплея 302 является жидкокристаллический дисплей (LCD). Пользовательский интерфейс 304 обеспечивает оператору ввод информации в систему 224 управления. Примером пользовательского интерфейса 304 является клавиатура. Вспомогательный интерфейс 306 предназначен для передачи информации вспомогательной системе (не показана) и получения от нее информации. Примером вспомогательного интерфейса 306 является последовательный порт данных.Figure 3 presents an example of a control system 224 according to the invention. The control system 224 includes a display 302, a user interface 304, and an auxiliary interface 306. An example of a control system 224 is Daniel®FloBoss ^TM 407. The display 302 is intended to display any relevant data to the operator. An example of a display 302 is a liquid crystal display (LCD). A user interface 304 allows an operator to input information into a control system 224. An example of a user interface 304 is a keyboard. Auxiliary interface 306 is designed to transmit information to an auxiliary system (not shown) and receive information from it. An example of an auxiliary interface 306 is a serial data port.

Система 224 управления может также содержать процессор и запоминающую среду. Работой системы 224 управления можно управлять при помощи команд, которые хранятся в запоминающей среде. Команды могут извлекаться и выполняться процессором. Некоторыми примерами команд являются программное обеспечение, программный код и аппаратно-программное обеспечение. Некоторыми примерами запоминающей среды являются запоминающее устройство, накопители на магнитной ленте, диски, интегральные схемы и серверы. Команды выполняются процессором согласно изобретению. Термин «процессор» означает отдельное устройство обработки или группу устройств обработки, работающих вместе. Некоторыми примерами процессоров являются компьютеры, интегральные схемы и логические схемы. Специалисты в данной области техники знакомы с командами, процессорами и запоминающей средой.The control system 224 may also comprise a processor and a storage medium. The operation of the control system 224 can be controlled using commands that are stored in a storage medium. Commands can be retrieved and executed by the processor. Some examples of commands are software, program code, and firmware. Some examples of storage media are storage media, tape drives, disks, integrated circuits, and servers. The instructions are executed by the processor according to the invention. The term "processor" means a single processing device or a group of processing devices working together. Some examples of processors are computers, integrated circuits, and logic circuits. Those skilled in the art are familiar with commands, processors, and storage media.

На фиг.4 представлен пример кориолисового расходомера 400 согласно изобретению. Кориолисовый расходомер 400 может быть кориолисовым расходомером 222 (фиг.2). Кориолисовый расходомер 400 содержит кориолисовый датчик 402 и измерительную электронику 404. Измерительная электроника 404 соединена с кориолисовым датчиком 402 по пути 406. Измерительная электроника 404 предназначена для определения значения плотности, удельного массового расхода, объемной скорости потока, суммарного потока массы и другой информации через путь 408.Figure 4 presents an example of a Coriolis flowmeter 400 according to the invention. Coriolis flowmeter 400 may be Coriolis flowmeter 222 (FIG. 2). Coriolis flowmeter 400 includes a Coriolis sensor 402 and measurement electronics 404. Measuring electronics 404 is connected to Coriolis sensor 402 along path 406. Measuring electronics 404 is used to determine density, specific mass flow rate, volumetric flow rate, total mass flow, and other information through path 408 .

Кориолисовый датчик 402 содержит трубку 410 Вентури, балансовый брусок 412, соединения 414, 415, привод 422, тензодатчики 424, 425 и датчик 426 температуры. Трубка 410 Вентури содержит левый конечный участок, обозначенный 410L, и правый конечный участок, обозначенный 410R. Трубка 410 Вентури и ее конечные участки 410L и 410R проходят по всей длине кориолисового датчика 402 от входного конца трубки 410 Вентури к выходному концу трубки 410 Вентури. Балансовый брусок 412 присоединен своими концами к трубке 410 Вентури при помощи крепления 416 бруска.Coriolis sensor 402 includes a Venturi tube 410, a balance bar 412, connections 414, 415, a drive 422, strain gauges 424, 425 and a temperature sensor 426. Venturi tube 410 includes a left end portion designated 410L and a right end portion designated 410R. The venturi tube 410 and its end portions 410L and 410R extend along the entire length of the Coriolis sensor 402 from the input end of the venturi 410 to the output end of the venturi 410. The balance bar 412 is connected at its ends to the venturi 410 by means of the fastening 416 of the bar.

Левый конечный участок 410L прикреплен к входному соединению 414 течения. Правый конечный участок 410R прикреплен к выходному соединению 415 течения. Входное соединение 414 течения и выходное соединение 415 течения обеспечивают соединение кориолисового датчика 402 с трубопроводом (не показан).The left end portion 410L is attached to the flow inlet 414. The right end portion 410R is attached to the flow outlet connection 415. The flow inlet connection 414 and the current output connection 415 provide a connection to the Coriolis sensor 402 with a conduit (not shown).

Обычно привод 422, левый тензодатчик 424 и правый тензодатчик 425 соединены с трубкой 410 Вентури и балансовым бруском 412. Измерительная электроника 404 передает сигнал на привод 422 по пути 432. В ответ на этот сигнал привод 422 колеблет трубку 410 Вентури и балансовый брусок 412 в противофазе на резонансной частоте заполненной жидкостью трубки 410 Вентури. Колебания трубки 410 Вентури известным способом формируют кориолисовые отклонения в трубке 410 Вентури. Тензодатчики 424 и 425 обнаруживают кориолисовые отклонения и передают сигналы тензодатчиков, которые отображают кориолисовые отклонения, через пути 434 и 435 соответственно.Typically, the drive 422, the left load cell 424, and the right load cell 425 are connected to the venturi 410 and the balance bar 412. Measuring electronics 404 transmits a signal to the drive 422 along path 432. In response to this signal, the drive 422 vibrates the venturi 410 and the balance bar 412 in antiphase at the resonant frequency of a liquid-filled venturi 410. Fluctuations in the venturi 410 in a known manner generate Coriolis deviations in the venturi 410. Strain gages 424 and 425 detect Coriolis abnormalities and transmit strain gauge signals that display Coriolis abnormalities via paths 434 and 435, respectively.

Датчик 426 температуры соединен с трубкой 410 Вентури. Датчик 426 температуры определяет температуру жидкости, текущей через трубку 410 Вентури. Датчик 426 температуры генерирует температурный сигнал и передает температурный сигнал измерительной электронике 404 через путь 436.A temperature sensor 426 is connected to a venturi tube 410. A temperature sensor 426 senses the temperature of the fluid flowing through the venturi 410. The temperature sensor 426 generates a temperature signal and transmits the temperature signal to the measurement electronics 404 via path 436.

На фиг.5 представлена блок-схема последовательности операций 500 во время работы измерительной системы 200 согласно изобретению. Оператор включает систему 224 управления и кориолисовый расходомер 222. Система 224 управления получает команду очистить память. Оператор очищает память, вводя команду «Очистить» через пользовательский интерфейс 304. На этапе 504 система 224 управления выдает команду оператору ввести плотность расклинивающего наполнителя 252. Система 224 управления дает команду оператору отобразить на дисплее 302 «Ввести плотность расклинивающего наполнителя». Оператор вводит плотность расклинивающего наполнителя 252 (в фунтах на галлон) через пользовательский интерфейс 304. Пусть расклинивающий наполнитель 252 является песком, имеющим плотность 22.1 фунтов/галлон. На этапе 506 система 224 управления получает сигнал плотности расклинивающего наполнителя 252, введенный оператором. Плотность расклинивающего наполнителя также может быть извлечена из памяти или получена из другой системы.5 is a flowchart 500 during operation of the measurement system 200 according to the invention. The operator includes a control system 224 and a Coriolis flowmeter 222. The control system 224 receives a command to clear the memory. The operator clears the memory by entering the “Clear” command through the user interface 304. At step 504, the control system 224 instructs the operator to enter proppant density 252. The control system 224 instructs the operator to display “Enter proppant density” on display 302. The operator enters the density of proppant 252 (in pounds per gallon) through the user interface 304. Let proppant 252 be sand having a density of 22.1 pounds per gallon. At step 506, the control system 224 receives the proppant density signal 252 inputted by the operator. The proppant density can also be retrieved from memory or obtained from another system.

Резервуар/смеситель 210 перемешивает основную жидкость 250 без расклинивающего наполнителя 252. Основываясь на положении клапана 213, насос 228 прокачивает основную жидкость 250 через трубу 218 слива и трубу 211 рециркуляции. В трубу 226 поступает скользящий поток 280 основной жидкости 250. Скользящий поток 280 основной жидкости 250 проходит через трубу 226, через кориолисовый расходомер 222, через трубу 227 и обратно в резервуар/смеситель 210. Когда основная жидкость 250 течет через кориолисовый расходомер 222, последний измеряет плотность основной жидкости 250 на этапе 508. Кориолисовый расходомер 222 передает измеренное значение плотности основной жидкости системе 224 управления. Система 224 управления отображает измеренное значение плотности основной жидкости для оператора на этапе 510. Кориолисовый расходомер 222 также измеряет удельный массовый расход основной жидкости 250, температуру основной жидкости 250 и другие параметры на этапе 508. Система 224 управления также отображает удельный массовый расход, температуру и другие параметры для оператора на этапе 510. Оператор может просматривать путем прокрутки различные параметры, чтобы увидеть желаемый параметр.The tank / mixer 210 mixes the base fluid 250 without proppant 252. Based on the position of the valve 213, the pump 228 pumps the base fluid 250 through the drain pipe 218 and the recirculation pipe 211. Sliding stream 280 of main fluid 250 enters pipe 226. Sliding stream 280 of main fluid 250 passes through pipe 226, through Coriolis flowmeter 222, through pipe 227 and back to reservoir / mixer 210. When main fluid 250 flows through Coriolis flowmeter 222, the latter measures the density of the base fluid 250 in step 508. The Coriolis flowmeter 222 transmits the measured density of the base fluid to the control system 224. The control system 224 displays the measured value of the density of the main fluid for the operator in step 510. The Coriolis flowmeter 222 also measures the specific mass flow rate of the main fluid 250, the temperature of the main fluid 250 and other parameters in step 508. The control system 224 also displays the specific mass flow rate, temperature, and others parameters for the operator in step 510. The operator can scroll through the various parameters to see the desired parameter.

На этапе 512 система 224 управления вычисляет среднюю плотность основной жидкости 250 как среднее из десяти измеренных значений плотностей основной жидкости 250. Система 224 управления может также вычислить среднюю плотность как среднюю величину из измеренных значений плотностей за пятисекундный интервал. Во время вычисления средней плотности система 224 управления может отображать «Стабилизация основной жидкости» для оператора. Система 224 управления может вычислить среднюю плотность в ответ на команду оператора. Например, оператор просматривает измеренное значение плотности и измеренное значение температуры, отображаемые системой 224 управления, чтобы определить, стабилизировались ли измерения. Если измерения стабилизировались, оператор дает команду системе 224 управления вычислить среднюю плотность.At 512, the control system 224 calculates the average density of the base fluid 250 as the average of ten measured densities of the main fluid 250. The control system 224 can also calculate the average density as the average of the measured densities over a five second interval. During the calculation of the average density, the control system 224 may display "Stabilization of the main fluid" for the operator. The control system 224 may calculate the average density in response to an operator command. For example, the operator views the measured density value and the measured temperature value displayed by the control system 224 to determine if the measurements have stabilized. If the measurements are stabilized, the operator instructs the control system 224 to calculate the average density.

На этапе 514 система 224 управления определяет, является ли только что вычисленная средняя плотность стабильной. Например, если средняя плотность изменяется более чем на 1% за пятисекундный интервал, средняя плотность является нестабильной. В этом случае система 224 управления отображает «Нестабильная плотность» для оператора и возвращается на этап 512. Если средняя плотность не изменяется более чем на 1%, средняя плотность является стабильной и может быть использована. Система 224 управления отображает стабильную среднюю плотность основной жидкости 250 для оператора на этапе 516.At 514, the control system 224 determines whether the just calculated average density is stable. For example, if the average density changes by more than 1% over a five-second interval, the average density is unstable. In this case, the control system 224 displays “Unstable density” for the operator and returns to step 512. If the average density does not change by more than 1%, the average density is stable and can be used. The control system 224 displays the stable average density of the base fluid 250 for the operator in step 516.

В этой точке резервуар/смеситель 210 перемешивает расклинивающий наполнитель 252 с основной жидкостью 250, чтобы изготовить жидкость 202 для гидроразрыва. Основываясь на положении клапана 213, насос 228 прокачивает жидкость 202 для гидроразрыва через трубу 218 слива и трубу 211 рециркуляции. Насос 228 повторно прокачивает жидкость для гидроразрыва, чтобы постоянно перемешивать жидкость 202 для гидроразрыва в соответствии с заданными техническими условиями. В трубу 226 поступает скользящий поток 280 жидкости 202 для гидроразрыва, который проходит через трубу 226, через кориолисовый расходомер 222, через трубу 227 и обратно в резервуар/смеситель 210. Когда жидкость 202 для гидроразрыва течет через кориолисовый расходомер 222, кориолисовый расходомер 222 измеряет плотность жидкости 202 для гидроразрыва на этапе 518. Кориолисовый расходомер 222 передает измеренное значение плотности жидкости для гидроразрыва в систему 224 управления.At this point, the reservoir / mixer 210 mixes the proppant 252 with the base fluid 250 to form a fracturing fluid 202. Based on the position of valve 213, pump 228 pumps fracturing fluid 202 through drain pipe 218 and recirculation pipe 211. Pump 228 re-pumps the fracturing fluid to constantly mix the fracturing fluid 202 in accordance with predetermined specifications. A sliding stream 280 of fracturing fluid 202 enters the pipe 226, which passes through the pipe 226, through the Coriolis flowmeter 222, through the pipe 227, and back to the reservoir / mixer 210. When the fracturing fluid 202 flows through the Coriolis flowmeter 222, the Coriolis flowmeter 222 measures the density fracturing fluid 202 in step 518. A Coriolis flowmeter 222 transmits the measured fracture fluid density to a control system 224.

Система 224 управления затем вычисляет фунты песка, добавленного в жидкость 202 для гидроразрыва, для чего система 224 управления использует следующие уравнения. На этапе 520 система 224 управления вычисляет процентное содержание (%S) твердого вещества в жидкости 202 для гидроразрыва согласно уравнению 1The control system 224 then calculates pounds of sand added to the fracturing fluid 202, for which control system 224 uses the following equations. At step 520, the control system 224 calculates the percentage (% S) of solids in the fracturing fluid 202 according to equation 1

%S=(ρ frac fluid - ρ base fluid)/(ρ proppant - ρ base fluid), % S = (ρ frac fluid - ρ base fluid) / (ρ proppant - ρ base fluid),

где ρ frac fluid - плотность жидкости 202 для гидроразрыва,where ρ frac fluid - fluid density 202 for fracturing,

ρ base fluid - плотность основной жидкости 250,ρ base fluid - density of the main fluid 250,

ρ proppant - плотность расклинивающего наполнителя 252.ρ proppant - proppant density 252.

На этапе 522 система 224 управления вычисляет вытеснение (P.D.) расклинивающего наполнителя согласно уравнению 2At step 522, the control system 224 calculates the displacement (P.D.) of the proppant according to equation 2

P.D.=231/ ρ proppant,P.D. = 231 / ρ proppant,

где ρ proppant - плотность расклинивающего наполнителя 252.where ρ proppant is the proppant density 252.

На этапе 524 система 224 управления вычисляет фунты (P.S.A.) песка, добавленного в жидкость 202 для гидроразрыва согласно уравнению 3At step 524, the control system 224 calculates pounds (P.S.A.) of sand added to the fracturing fluid 202 according to equation 3

P.S.A.=(%S*231)/((1-%S)*P.D.).P.S.A. = (% S * 231) / ((1-% S) * P.D.).

Фунты (P.S.A.) добавленного песка также могут быть названы фунтами (Р.Р.А.) добавленного расклинивающего наполнителя.Pounds (P.S.A.) of added sand may also be called pounds (P.P.A.) of added proppant.

Система 224 управления может вычислить фунты добавленного песка, используя уравнение 4 вместо уравнений 1-3. The control system 224 can calculate pounds of added sand using equation 4 instead of equations 1-3.

(P.S.A.)=(ρ frac fluid - ρ base fluid)/((1-(ρ frac fluid/ρ proppant)),(P.S.A.) = (Ρ frac fluid - ρ base fluid) / ((1- (ρ frac fluid / ρ proppant)),

где ρ frac fluid - плотность жидкости 202 для гидроразрыва, where ρ frac fluid - fluid density 202 for fracturing,

ρ base fluid - плотность основной жидкости 250, ρ base fluid - density of the main fluid 250,

На этапе 526 система 224 управления отображает фунты песка, добавленного в жидкость 202 для гидроразрыва. Система 224 управления отображает фунты добавленного песка в единицах: фунты добавленного песка на один галлон воды. Система 224 управления также генерирует сигнал, отображающий фунты добавленного песка. Сигнал может быть сигналом, равным 4-20 мА для вспомогательной системы (не показана). Кориолисовый расходомер 222 также измеряет удельный массовый расход жидкости 202 для гидроразрыва, температуру жидкости 202 для гидроразрыва и другие параметры на этапе 518. Система 224 управления может отобразить удельный массовый расход, температуру и другие параметры для оператора на этапе 526. Оператор может просматривать путем прокрутки различные параметры, чтобы увидеть желаемый параметр. Система 224 управления возвращается на этап 518.At step 526, the control system 224 displays pounds of sand added to the fracturing fluid 202. The control system 224 displays pounds of added sand in units: pounds of added sand per gallon of water. The control system 224 also generates a signal displaying pounds of added sand. The signal may be a 4-20 mA signal for an auxiliary system (not shown). Coriolis flowmeter 222 also measures the specific mass flow rate of the fracturing fluid 202, the temperature of the fracturing fluid 202, and other parameters in step 518. The control system 224 can display the specific mass flow, temperature, and other parameters for the operator in step 526. The operator can scroll through various parameters to see the desired parameter. The control system 224 returns to step 518.

Способ 500 может дополнительно включать этапы 528 и 530. На этапе 528 система 224 управления сравнивает скорость жидкости 202 для гидроразрыва с пороговым значением. Система 224 управления вычисляет скорость жидкости 202 для гидроразрыва согласно уравнению 5The method 500 may further include steps 528 and 530. At step 528, the control system 224 compares the speed of the fracturing fluid 202 with a threshold value. The control system 224 calculates the speed of the fracturing fluid 202 according to equation 5

velocity material=flow rate material * A.F.,velocity material = flow rate material * A.F.,

где A.F. - фактор области, where A.F. - area factor,

flow rate material - скорость потока материала. flow rate material - flow rate of the material.

Фактор (A.F.) области может быть получен от оператора, или извлечен из памяти, или получен другим образом. Если скорость жидкости 202 для гидроразрыва превышает пороговое значение, система 224 управления обеспечивает индикацию того, что скорость превышает пороговое значение на этапе 530. Например, если скорость жидкости 202 для гидроразрыва превышает 12 футов/сек, система 224 управления запускает сигнал тревоги. Если скорость жидкости 202 для гидроразрыва не превышает пороговое значение, система 224 управления возвращается на этап 518.The area factor (A.F.) can be obtained from the operator, or retrieved from memory, or obtained in another way. If the speed of the fracturing fluid 202 exceeds a threshold value, the control system 224 provides an indication that the speed exceeds the threshold value in step 530. For example, if the fracturing fluid 202 exceeds 12 ft / sec, the control system 224 triggers an alarm. If the speed of the fracturing fluid 202 does not exceed a threshold value, the control system 224 returns to step 518.

Система 224 управления продолжает вычислять фунты песка, добавленного в жидкость 202 для гидроразрыва. Резервуар/смеситель 210 является непрерывно перемешивающей системой, а не периодически перемешивающей системой. Следовательно, оператор получает измеренные системой 224 управления фунты добавленного песка до тех пор, пока резервуар/смеситель 210 обеспечивает жидкость 202 для гидроразрыва в буровой скважине.The control system 224 continues to calculate pounds of sand added to the fracturing fluid 202. The tank / mixer 210 is a continuously mixing system, and not a periodically mixing system. Therefore, the operator receives pounds of added sand measured by the control system 224 until the reservoir / mixer 210 provides fracturing fluid 202 in the borehole.

Claims

1. A measuring system (200) comprising a Coriolis flowmeter (222) and a control system (224), characterized in that the Coriolis flowmeter is designed to measure the density of the main fluid (250) flowing through the aforementioned Coriolis flow meter and generate a density signal of the main fluid, transmitting a signal of the measured density of the main fluid, obtaining a sliding fluid flow (280) of the fracturing fluid (202) for measuring the density of the fracturing fluid and generating a fluid density signal (202) for the fracturing flowing through a Coriolis flowmeter, wherein the fracturing fluid comprises a mixture of a base fluid and a proppant (252), and transmitting a signal of a measured fracture fluid density,

wherein the control system is designed to receive the density signal of the main fluid and the density signal of the fracturing fluid and determining the amount of proppant in the fracturing fluid based on the measurement signal of the density of the base fluid, the measurement signal of the density of the fracturing fluid and proppant density.

2. The measuring system (200) according to claim 1, characterized in that the Coriolis flowmeter (222) contains a Coriolis flowmeter (400) with a straight pipe.

3. The measuring system (200) according to claim 1, characterized in that it further comprises

a first pipe (226) having a first end (271) for connecting to the inlet of the Coriolis flowmeter (222) and having a second end (272) for connecting to the drain (218) of the tank (210), and

a second pipe (227) having a first end (281) for connecting to the outlet of the Coriolis flowmeter (222), and having a second end (282) for connecting to the tank,

wherein said first pipe is designed to receive a sliding stream (280) of material from the tank drain, which moves along the first pipe through the Coriolis flowmeter, the second pipe back to the tank.

4. The measuring system (200) according to claim 1, characterized in that the control system (224) is designed to determine the density of the proppant (252).

5. The measuring system (200) according to claim 1, characterized in that the control system (224) comprises a display system (302) for transmitting said amount of proppant (252) to the user.

6. The measuring system (200) according to claim 1, characterized in that the control system (224) comprises an auxiliary interface (306) for transmitting a signal that displays the indicated amount of proppant (252) to the auxiliary system.

7. The measuring system (200) according to claim 1, characterized in that the control system (224) comprises a user interface (304) designed to represent the density of the proppant (252) entered by the user.

8. The measuring system (200) according to claim 1, characterized in that the control system (224) is designed to calculate the fluid velocity (202) for fracturing,

determining whether the fracture fluid velocity exceeds a threshold value,

providing an indication if the fracture fluid velocity exceeds a threshold value.

9. The measuring system (200) according to claim 1, characterized in that the control system (224) is designed to

calculating the average density of the main fluid (250) based on the set of measurement signals for the density of the main fluid through a Coriolis flow meter (222),

determining the amount of proppant (252) in the fracturing fluid (202) based on the average density of the base fluid, the fracture fluid density signal and the proppant density.

10. The measuring system (200) according to claim 1, characterized in that the Coriolis flowmeter (222) is designed to measure the specific mass flow rate of the fluid (202) for fracturing and transferring at least one of the specific mass flow rates of the fracturing fluid and coefficient strengthening the Coriolis flowmeter in the control system (224),

moreover, the control system is intended to represent at least one of the specific mass flow rates of the fracturing fluid and the gain of the Coriolis flowmeter to the user.

11. The method of measuring the amount of proppant in the fracturing fluid, which consists in determining the density of the proppant, characterized in that

measuring the density of the base fluid (250) with a Coriolis flowmeter (222) to generate a density signal of the base fluid,

passing a sliding stream (280) of fracturing fluid through a Coriolis flowmeter,

measure the density of the fracturing fluid (202) using a Coriolis flowmeter and generate a fracture density signal, the fracturing fluid containing a mixture of a base fluid and a proppant (252),

determine the amount of proppant in the fracturing fluid based on the signal density of the main fluid, the density of the fracturing fluid and the density of the proppant.

12. The method according to claim 11, characterized in that when measuring the density of the liquid (202) for fracturing using a Coriolis flowmeter (222), a Coriolis flowmeter (400) with a straight tube is used.

13. The method according to claim 11, characterized in that it further connects the first end (271) of the first pipe (226) with the input of the Coriolis flowmeter (222),

connecting the second end (272) of the first pipe (226) with the drain (218) of the tank (210),

connecting the first end (281) of the second pipe (227) with the output of the Coriolis flowmeter (222),

connect the second end (282) of the second pipe (227) with the tank,

wherein the first pipe receives a sliding stream (280) of material from the drain of the tank, and the sliding stream moves along the first pipe through the Coriolis flowmeter, through the second pipe and back to the tank.

14. The method according to claim 11, characterized in that it additionally reports the required amount of proppant (252) to the user.

15. The method according to claim 11, characterized in that they further transmit a signal representing the said amount of proppant (252) to the auxiliary system.

16. The method according to claim 11, characterized in that it further takes the value of the density of the proppant (252) from the user.

17. The method according to claim 11, characterized in that it further computes the fluid velocity (202) for fracturing,

determine whether the fracture fluid exceeds a threshold value,

provide an indication if the fracture fluid velocity exceeds a threshold value.

18. The method according to claim 11, characterized in that it further calculates the average density of the main liquid (250) based on

a plurality of measurements of density signals of the main liquid by means of a Coriolis flowmeter (222),

the amount of proppant (252) in the fracturing fluid (202) is determined based on the average density of the base fluid, the fracture fluid density signal and the proppant density.

19. The method according to claim 11, characterized in that it further measures the specific mass flow rate of the fluid (202) for fracturing by means of a Coriolis flowmeter (222),

at least one value from the specific mass flow rate of the fracturing fluid and the gain of the Coriolis flowmeter to the user are reported.