RU2569134C2 - Устройство и способ подачи нефтепромыслового материала - Google Patents

Abstract

Группа изобретений относится к добыче нефти и газа из подземных пластов. Способ действия, по меньшей мере, одного сосуда высокого давления для закачки суспензии твердых частиц в линию высокого давления содержит первый рабочий цикл, содержащий изоляцию, по меньшей мере, одного сосуда высокого давления от линии высокого давления и ввод измельченных твердых частиц в сосуд высокого давления через впускное отверстие для измельченных твердых частиц. Кроме того, способ содержит второй рабочий цикл, содержащий создание потока высокого давления в сосуд высокого давления, создание потока суспензии высокого давления из сосуда высокого давления в линию высокого давления и уравнивание давления сосуда высокого давления и линии высокого давления увеличением давления в сосуде высокого давления перед подачей потока чистой текучей среды высокого давления в сосуд высокого давления. Причем по меньшей мере один сосуд высокого давления содержит однокамерную емкость, выполненную с возможностью создания гетерогенного потока суспензии. Техническим результатом является повышение эффективности закачки потока суспензии в пласт. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 16 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[01] В данном разделе изложена только информация по предпосылкам создания настоящего изобретения, а не обзор состояния известного уровня техники. Варианты осуществления устройства и способа изобретения относятся, в общем, к системам и способам подачи нефтепромысловых материалов в скважину на нефтяном месторождении.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[02] В данном разделе изложена только информация по предпосылкам создания настоящего изобретения, а не обзор состояния известного уровня техники.

[03] Добыча нефти и газа из подземных пластов связана с множеством проблем. Одной такой проблемой является отсутствие проницаемости в некоторых пластах. Часто нефтегазоносные пласты, которые могут содержать большие количества нефти или газа, не обеспечивают необходимого темпа добычи вследствие низкой проницаемости, обуславливающей низкий приток требуемых углеводородов. Для увеличения притока можно выполнять обработку приствольной зоны для интенсификации притока. Одним видом такой обработки приствольной зоны для интенсификации притока является гидравлический разрыв пласта. Гидравлический разрыв пласта является способом, в котором создают увеличение проницаемости пласта подземного углеводород коллектора, увеличивая приток углеводородов из коллектора. Текучую среду гидроразрыва пласта закачивают под очень высоким давлением, например, превышающим 10000 фунт/дюйм² (69 МПа), для разрыва пласта с созданием увеличенных проходов для притока углеводородов.

[04] Хотя поданное высокое давление может создать трещины в пласте, сброс давления обратно до нормального давления в стволе скважины часто обуславливает закрытие трещин аналогичное закрытию трещины, раскрытой деревянным клином и закрывающейся после удаления клина. Такое закрытие трещин в коллекторе, произведенных гидравлическим разрывом пласта, является весьма нежелательным.

[05] Для предотвращения закрытия трещин в пласте, когда гидравлическое давление снижается, в текучую среду гидроразрыва пласта можно добавлять проппант, такой как песок или другие твердые частицы, заполняющие трещины в пласте, так что, по завершении гидроразрыва пласта, когда высокое давление сбрасывают, трещины остаются открытыми, тем самым, обеспечивая возможность прохода углеводородов с увеличенным притоком через произведенные трещины в ствол скважины.

[06] Для закачки текучей среды гидроразрыва пласта в скважину в крупных операциях на нефтепромыслах, в общем, используют различные поршневые насосы прямого вытеснения или другие насосы, подающие текучую среду.

[07] Поршневой насос прямого вытеснения может представлять собой весьма большой блок оборудования с соответствующим двигателем, трансмиссией, коленчатым валом и другими частями, работающий с мощностью в диапазоне около 200-4000 лс. Коленчатый вал перемещает большой плунжер к камере в насосе и от нее, резко создавая высокое или низкое давление в ней. Это делает поршневой насос прямого вытеснения подходящим для приложения высокого давления. Гидравлический разрыв пласта подземной породы, например, часто возникает при давлениях в диапазоне 10000-20,000 фунт/дюйм² (69-138 МПа) или выше.

[08] При использовании нефтепромысловых насосов может требоваться регулярный мониторинг и техобслуживание насосов для обеспечения безотказной работы в течение нужного времени и увеличения кпд работы. Насос, как любое промышленное оборудование, подвержен естественному износу, который может влиять на продолжительность безотказной работы или кпд. Это может являться весьма важным для насосов при крупномасштабной эксплуатации нефтепромысла, поскольку их часто используют на производственных площадках и эксплуатируют в режиме близком к круглосуточному и могут эксплуатировать в весьма тяжелых условиях работы. Например, в случае применения для гидравлического разрыва пласта, поршневой насос прямого вытеснения могут использовать на производственных площадках и эксплуатировать шесть - двенадцать часов в день более недели, создавая чрезвычайно высокие давления. Износ компонентов насоса во время такой эксплуатации может иметь различные формы.

[09] Абразивный износ возникает, когда частицы в текучей среде воздействуют на открытые поверхности механизмов и передают часть своей кинетической энергии на открытые воздействию поверхности. При достаточно высокой кинетической энергии воздействующих частиц создается значительное растягивающее остаточное напряжение в открытой воздействию поверхности в области воздействия. Повторяющиеся воздействия обуславливают накопление растягивающего напряжения в массиве материала, что может придавать хрупкость открытой воздействию поверхности и приводить к образованию трещин, соединению трещин и общим существенным потерям.

[10] В частности, внутренние уплотнения клапанов насоса подвержены отказам, особенно в случае, если абразивный нефтепромысловый материал, применяемый для гидроразрыва пласта, направляют для прохода через насос. Данные внутренние уплотнения клапана могут быть выполнены из конформного материала для обеспечения надлежащего уплотнения. Вместе с тем конформность уплотнения может делать его подверженным повреждению абразивными нефтепромысловыми материалами, перекачиваемыми через запорную арматуру. Дополнительно, другие компоненты насоса могут быть подвержены износу абразивными материалами, перекачиваемыми через насос. Такое повреждение компонентов насоса может существенно влиять на управление выходной мощностью насоса и в итоге даже снижать производительность насоса.

[11] Предпринимаются попытки для предотвращения повреждения насоса перекачиваемыми абразивными материалами. Данные попытки включают в себя ввод абразивных материалов, таких как проппант, в местах ниже по потоку от гидрокоробки и других особо уязвимых компонентов нефтепромысловых насосов. Например, как подробно описано в патенте США № 3,560,053, выдан Ortloff, абразивную суспензию под давлением можно вводить в нефтепромысловую текучую среду после выхода текучей среды из нефтепромыслового насоса. В данном способе нефтепромысловый насос можно избавить от воздействия потенциально повреждающей абразивной суспензии.

[12] Однако, способ, описанный выше, связан с добавлением значительного количества оборудования на нефтепромысел. Часто данное оборудование может требовать своего собственного мониторинга и техобслуживания вследствие воздействия абразивной суспензии. Например, смешивающее оборудование вместе с оборудованием нагнетания давления, включающим в себя чувствительную запорную арматуру, может потребоваться в дополнение к основным нефтепромысловым насосам, описанным выше. Таким образом, при устранении воздействия на насосы абразивных материалов, другой комплект сложного оборудования находится под воздействием таких материалов.

[13] Поскольку текучую среду гидроразрыва пласта перекачивают под чрезвычайно высоким давлением, на проппанте, включенном в состав текучей среды гидроразрыва пласта, можно создавать покрытие для увеличения его долговечности и использования в условиях высокого давления и для минимизирования обратного притока из нефтяных и газовых скважин с гидравлическим разрывом пласта с расклиниванием проппантом. Покрытие проппанта хорошо известно в технике. В патенте США № 5,597,784, выдан Sinclair et al, описан способ выполнения покрытия проппанта в смоле. Покрытие на проппант обычно наносят в заводских условиях или на площадке, удаленной от площадки скважины, и транспортируют на площадку скважины после нанесения покрытия.

[14] Транспортирование проппанта с покрытием на площадку скважин означает, что выбор возможного материала покрытия проппанта ограничен типами покрытий, не испытывающими повреждений в процессе транспортировки. Также, когда проппант принимают на площадке скважины и перекачивают насосами высокого давления, имеется риск повреждения проппанта в технологическом оборудовании.

[15] В дополнение к покрытиям текучая среда обработки приствольной зоны для интенсификации притока часто дополняется добавками, содействующими обработке приствольной зоны для интенсификации притока или операциям расклинивания. Такие добавки включают в себя смазки, понизители вязкости, понизители трения, замедлители сшивки, волокно, химикаты взрывчатых веществ, связующие вещества и клеящие составы. Необходимо смешивание данных добавок с проппантом перед вводом в поток высокого давления гидравлической обработки приствольной зоны для интенсификации притока.

[16] Из вышеизложенного должно быть ясно, что существует необходимость создания системы перекачки абразивной суспензии, не создающей износа при эксплуатации нефтепромысловых насосов или компонентов насосов.

[17] Из вышеизложенного должно быть ясно, что существует необходимость создания механизма нанесения покрытия на проппант, обеспечивающего улучшенное управление технологическим процессом нанесения покрытия на проппант. Из вышеизложенного должно быть ясно, что также существует необходимость создания механизма ввода проппанта и соответствующих добавок, как смеси, не требующего перекачки такой смеси через насосы высокого давления, используемые для создания гидравлического давления, используемого в обработке для интенсификации притока углеводородных коллекторов.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[18] Раскрыт механизм подачи нефтепромыслового материала и способ его действия. Механизм обеспечивает высокоэффективный подход для ввода жестких материалов в поток текучей среды высокого давления, исключая перекачку нефтепромыслового материала через насосное оборудование, подверженное абразивному износу от таких материалов. Механизм включает в себя емкость измельченных твердых частиц и сосуд высокого давления. Сосуд высокого давления включает в себя первое впускное отверстие жидкости, сообщающееся с первой линией высокого давления и содержащее первый клапан, впускное отверстие для измельченных твердых частиц, соединенное с емкостью для измельченных твердых частиц и размещенное, по существу, в верхней части сосуда высокого давления и содержащее второй клапан, выполненный с возможностью избирательной изоляции сосуда высокого давления от емкости для измельченных твердых частиц, и первое выпускное отверстие, сообщающееся текучей средой с второй линией высокого давления и содержащее третий клапан.

[19] Механизм подачи нефтепромыслового материала может выполнять ввод суспензии твердых частиц в линию высокого давления, изолируя сосуд высокого давления от линии высокого давления, вводя, в условиях низкого давления, измельченные твердые частицы в сосуд высокого давления через впускное отверстие для измельченных твердых частиц, создавая поток чистой текучей среды высокого давления в сосуд высокого давления, и выпуская поток суспензии высокого давления из сосуда высокого давления в линию высокого давления.

[20] В варианте осуществления способ действия, по меньшей мере, одного сосуда высокого давления для закачки суспензии твердых частиц в линию высокого давления, содержит первый рабочий цикл, содержащий изоляцию, по меньшей мере, одного сосуда высокого давления от линии высокого давления и ввод измельченных твердых частиц в сосуд высокого давления через впускное отверстие для измельченных твердых частиц, и второй рабочий цикл, содержащий создание потока высокого давления в сосуд высокого давления, и создание потока суспензии высокого давления из сосуда высокого давления в линию высокого давления. Способ дополнительно содержит действие, по меньшей мере, одного сосуда высокого давления во втором рабочем цикле для создания гетерогенного потока суспензии в линию высокого давления. Альтернативно, указанное действие содержит попеременное действие, по меньшей мере, одного сосуда высокого давления в первом рабочем цикле и втором рабочем цикле. Альтернативно, текучая среда в линии высокого давления и поток суспензии высокого давления имеют отличающиеся свойства. Альтернативно, суспензия твердых частиц содержит, по меньшей мере, одно из проппанта, покрытия проппанта, и заполняющего материала. Альтернативно, линия высокого давления содержит, по существу, чистую текучую среду обработки. Альтернативно, по меньшей мере, один сосуд высокого давления содержит, по меньшей мере, два сосуда высокого давления. Способ может дополнительно содержать действие сосуда высокого давления в первом рабочем цикле и действие другого сосуда высокого давления во втором рабочем цикле. Способ может дополнительно содержать переключение первого сосуда высокого давления с первого рабочего цикла на второй рабочий цикл и переключение второго сосуда высокого давления со второго рабочего цикла на первый рабочий цикл, и синхронизацию переключения таким образом, что, по меньшей мере, два сосуда высокого давления действуют во втором рабочем цикле одновременно. По меньшей мере, два сосуда высокого давления могут являться, по меньшей мере, четырьмя сосудами высокого давления, организованными в, по меньшей мере, две фазированные пары, при этом, по меньшей мере, одна пара сосудов высокого давления переключается между первым и вторым рабочими циклами в момент времени, отличном от момента времени, когда, по меньшей мере, одна другая пара переключается между первым и вторым рабочими циклами. Альтернативно, второй рабочий цикл дополнительно содержит уравнивание давления сосуда высокого давления и линии высокого давления увеличением давления в сосуде высокого давления перед подачей потока чистой текучей среды высокого давления в сосуд высокого давления.

[21] В варианте осуществления способ действия, по меньшей мере, одного сосуда высокого давления для закачки суспензии твердых частиц в линию высокого давления, содержащую, по существу чистую текучую среду обработки, содержит первый рабочий цикл, содержащий изоляцию, по меньшей мере, одного сосуда высокого давления от линии высокого давления, и ввод в условиях низкого давления, измельченных твердых частиц в сосуд высокого давления через впускное отверстие для измельченных твердых частиц, и второй рабочий цикл, содержащий создание потока высокого давления в сосуд высокого давления, и создание потока суспензии высокого давления из сосуда высокого давления в линию высокого давления. Способ дополнительно содержит действие, по меньшей мере, одного сосуда высокого давления во втором рабочем цикле на заданном интервале времени для создания гетерогенного потока суспензии в линии высокого давления.

[22] Альтернативно, заданный интервал времени содержит действие, по меньшей мере, одного сосуда высокого давления во втором рабочем цикле на отрезке времени заданной продолжительности. Заданная продолжительность может составлять от около одной секунды до около двух минут. Альтернативно, способ дополнительно содержит остановку второго рабочего цикла на время второй заданной продолжительности. Вторая заданная продолжительность времени может составлять от около одной секунды до около двух минут. Первый заданный интервал времени может составлять от около одной секунды до около двух минут, и второй заданный интервал времени может составлять от около одной секунды до около двух минут. Линия высокого давления может подавать текучую среду обработки в ствол скважины во втором заданном интервале времени.

[23] Альтернативно, заданный интервал времени содержит действие, по меньшей мере, одного сосуда высокого давления во втором рабочем цикле первой заданной продолжительности времени и действие, по меньшей мере, одного сосуда высокого давления в первом рабочем цикле второй заданной продолжительности времени. Альтернативно, действие содержит действие, по меньшей мере, одного сосуда высокого давления для получения суспензии на заданном интервале времени заданной плотности в линии высокого давления. Заданная плотность может составлять от около 0,1 фунтов проппанта на галлон до около 16,0 фунтов проппанта на галлон (12-1920 кг/м³). Альтернативно, второй рабочий цикл содержит создание давления сосуда высокого давления, незначительно превышающего давление линии высокого давления, с образованием при этом потока суспензии высокого давления из сосуда высокого давления в линию высокого давления.

[24] В варианте осуществления способ гидроразрыва подземного пласта, пройденного стволом скважины, с использованием, по меньшей мере, одного сосуда высокого давления для закачки суспензии твердых частиц в линию высокого давления, содержащую, по существу чистую текучую среду обработки, содержит изоляцию, по меньшей мере, одного сосуда высокого давления от линии высокого давления, ввод в условиях низкого давления измельченных твердых частиц в сосуд высокого давления через впускное отверстие для образования из измельченных твердых частиц суспензии, имеющей заданные свойства, отличающиеся от свойств текучей среды обработки, создание потока высокого давления в сосуд высокого давления, создание потока суспензии высокого давления из сосуда высокого давления в линию высокого давления для закачки суспензии в линию высокого давления на заданном интервале времени для создания гетерогенного потока суспензии в линии высокого давления, и направление линии высокого давления в ствол скважин для выполнения гидроразрыва пласта в стволе скважины.

[25] В варианте осуществления способ действия, по меньшей мере, двух сосудов высокого давления для закачки суспензии твердых частиц в линию высокого давления, содержит первый рабочий цикл, содержащий изоляцию сосуда высокого давления от линии высокого давления и ввод в условиях низкого давления измельченных твердых частиц в сосуд высокого давления через впускное отверстие для измельченных твердых частиц, и второй рабочий цикл, содержащий создание потока высокого давления в сосуд высокого давления и создание потока суспензии высокого давления из сосуда высокого давления в линию высокого давления. Способ дополнительно содержит действие, по меньшей мере, одного сосуда высокого давления в первом рабочем цикле и одновременное действие, по меньшей мере, одного сосуда высокого давления во втором рабочем цикле, и синхронизацию переключения первого сосуда высокого давления с первого на второй рабочий цикл и переключения второго сосуда высокого давления со второго рабочего цикла на первый рабочий цикл так, что, по меньшей мере, один, по меньшей мере, из двух сосудов высокого давления действует во втором рабочем цикле в любой момент времени. Альтернативно, способ дополнительно содержит переключение первого сосуда высокого давления с первого рабочего цикла на второй рабочий цикл и переключение второго сосуда высокого давления со второго рабочего цикла на первый рабочий цикл и синхронизацию переключения так, что, по меньшей мере, два сосуда высокого давления действуют во втором рабочем цикле одновременно. Альтернативно, по меньшей мере, два сосуда высокого давления являются, по меньшей мере, четырьмя сосудами высокого давления, организованными, как независимые пары. По меньшей мере, два сосуда высокого давления могут являться, по меньшей мере, четырьмя сосудами высокого давления, организованными, по меньшей мере, в две фазированные пары, при этом, по меньшей мере, одна пара сосудов высокого давления переключается между первым и вторым рабочими циклами в момент времени, отличающийся от момента времени переключения, по меньшей мере, одной другой пары между первым и вторым рабочими циклами. Альтернативно, по меньшей мере, два сосуда высокого давления являются, по меньшей мере, тремя сосудами высокого давления (пронумерованными по порядку от 1 до n, при этом, n общее число сосудов высокого давления), при этом, синхронизация содержит создание таких циклов для сосудов высокого давления, что когда сосуд_{i mod n+2} высокого давления переходит со второго рабочего цикла на первый рабочий цикл и сосуд_{i mod n+1} высокого давления переходит с первого рабочего цикла на второй рабочий цикл. Альтернативно, первый рабочий цикл дополнительно содержит возврат слива избытка текучей среды, созданного вводом измельченных твердых частиц из сосуда высокого давления в сосуд чистой текучей среды.

[26] Альтернативно, создание содержит отвод чистой текучей среды из линии высокого давления выше по потоку от места, в котором поток суспензии высокого давления из сосуда высокого давления вводят в линию высокого давления. Альтернативно, второй рабочий цикл дополнительно содержит уравнивание давления сосуда высокого давления и линии высокого давления увеличением давления в сосуде высокого давления перед подачей потока чистой текучей среды высокого давления в сосуд высокого давления. Уравнивание может содержать действие устройства мультипликатора давления, соединенного с сосудом высокого давления. Альтернативно, ввод содержит обеспечение падения измельченных твердых частиц под действием силы тяжести из емкости измельченных твердых частиц в сосуд высокого давления. Ввод может дополнительно содержать дозирование измельченных твердых частиц, вводимых в сосуд высокого давления через запорную арматуру питателя. Альтернативно, первый рабочий цикл дополнительно содержит подачу измельченных твердых частиц в сосуд высокого давления вращающимся винтом подачи, размещенным внутри сосуда высокого давления. Альтернативно, первый рабочий цикл дополнительно содержит смешивание измельченных твердых частиц с чистой текучей средой перед вводом измельченных твердых частиц в сосуд высокого давления, и ввод содержит перекачку смеси измельченных твердых частицы и чистой текучей среды в сосуд высокого давления с использованием насоса низкого давления. Альтернативно, второй рабочий цикл содержит создание небольшого превышения давления сосуда высокого давления над давлением линии высокого давления с получением, при этом, потока суспензии высокого давления из сосуда высокого давления в линию высокого давления.

[27] Альтернативно, поток чистой текучей среды высокого давления вводят в сосуд высокого давления в месте, по существу, вблизи верха сосуда высокого давления. Альтернативно, способ дополнительно содержит сброс давления в сосуде высокого давления и линии подачи слива избытка из сосуда высокого давления в сосуд чистой текучей среды уменьшением давления в сосуде высокого давления перед открытием клапана, обеспечивающего слив потока избытка чистой текучей среды из сосуда высокого давления. Сброс давления может содержать действие устройства уменьшения давления, соединенного с сосудом высокого давления, уменьшающего давление в сосуде высокого давления. Альтернативно, способ дополнительно содержит откачку текучей среды из сосуда высокого давления в сосуд чистой текучей среды перед вводом измельченных твердых частиц в сосуд высокого давления. Альтернативно, ввод дополнительно содержит изоляцию сосуда высокого давления от емкости измельченных твердых частиц, размещенной над сосудом высокого давления с использованием обратного клапана. Альтернативно, сосуд высокого давления содержит, по меньшей мере, одну трубу, ориентированную так, что не обеспечивается перемещение силой тяжести твердых частиц из впускного отверстия к выпускному отверстию, соединенному с линией высокого давления. Альтернативно, способ дополнительно содержит создание превышения давления сосуда высокого давления над давлением линии высокого давления, достаточного для отвода существенной части потока линии высокого давления с проходом через сосуд высокого давления, при этом, с созданием потока суспензии высокого давления из сосуда высокого давления в линию высокого давления.

[28] В варианте осуществления устройство смешивания и подачи материала в поток текучей среды высокого давления содержит емкость измельченных твердых частиц и сосуд высокого давления, содержащий первое впускное отверстие жидкости, сообщающееся с первой линией высокого давления и содержащее первый клапан, впускное отверстие для измельченных твердых частиц, соединенное с емкостью измельченных твердых частиц и размещенное, по существу в верхней части сосуда высокого давления и содержащее второй клапан, выполненный с возможностью избирательной изоляции сосуда высокого давления от емкости измельченных твердых частиц, и первое выпускное отверстие, сообщающееся со второй линией высокого давления и содержащее третий клапан. Альтернативно, емкость измельченных твердых частиц является одним из следующего воронкообразным раструбом, бункером и засыпной воронкой. Альтернативно, второй клапан, размещенный между сосудом высокого давления и емкостью измельченных твердых частиц является задвижкой высокого давления, выполненной с возможностью избирательно обеспечивать путь входа измельченных твердых частиц в сосуд высокого давления.

[29] Альтернативно, устройство дополнительно содержит клапан питателя, размещенный под выходным отверстием на дне емкости измельченных твердых частиц, которым можно дозировать измельченные твердые частицы вводимые в сосуд высокого давления. Второй клапан, который может быть соединен между сосудом высокого давления и емкостью измельченных твердых частиц является обратным клапаном, и при этом, сосуд высокого давления содержит седло клапана на внутренней поверхности сосуда высокого давления, размещенное на впускном отверстии измельченных твердых частиц, при этом, положительный перепад давления между внутренним объемом сосуда высокого давления и емкостью измельченных твердых частиц обеспечивает установку тарелки клапана на седло клапана. Второй клапан может быть подсоединен между сосудом высокого давления и емкостью измельченных твердых частиц и содержать линейный исполнительный механизм, соединенный с тарелкой клапана, при этом смещение линейного исполнительного механизма открывает клапан, обеспечивая проход измельченных твердых частиц из емкости измельченных твердых частиц в сосуд высокого давления. Альтернативно, третий клапан, подсоединенный между сосудом высокого давления и второй линией высокого давления, содержит подпружиненный обратный клапан, и внешняя часть сосуда высокого давления содержит седло клапана, размещенное на первом выпускном отверстии, при этом положительный перепад давления между внутренним объемом сосуда высокого давления и второй линией высокого давления, обеспечивает открытие третьего клапана, при этом пружина обеспечивает установку тарелки третьего клапана на седло клапана, когда давление в сосуде высокого давления, по существу, равно или меньше давления второй линии высокого давления. Альтернативно, третий клапан, подсоединенный между сосудом высокого давления и второй линией высокого давления, содержит линейный исполнительный механизм, выполненный с возможностью избирательного открытия и закрытия клапана, при этом внешняя часть сосуда высокого давления содержит седло клапана, размещенное на первом выпускном отверстии, отрицательный перепад давления между внутренним объемом сосуда высокого давления и второй линией высокого давления обеспечивает установку тарелки третьего клапана на седло клапана, и линейный исполнительный механизм может обеспечить отход тарелки третьего клапана от седла с открытием третьего клапана.

[30] Альтернативно, первая линия высокого давления соединена со второй линией высокого давления выше по потоку от штуцера, расположенного между первой линией высокого давления и первым выпускным отверстием, при этом штуцер выполнен с возможностью уменьшения давления второй линии высокого давления выше давления первой линии высокого давления. Альтернативно, устройство дополнительно содержит сливное отверстие, размещенное в верхней части сосуда высокого давления, при этом создан механизм удаления текучей среды в сосуде высокого давления, вытесненного измельченными твердыми частицами введенными в сосуд высокого давления. Альтернативно, устройство дополнительно содержит сливную линию, подсоединенную между первым выпускным отверстием и третьим клапаном и через боковое соединение на соединении между первым выпускным отверстием и третьим клапаном со всасывающим насосом, соединенным с сосудом чистой текучей среды, при этом часть текучей среды в сосуде высокого давления может всасываться из сосуда высокого давления всасывающим насосом в сосуд чистой текучей среды перед вводом конкретных твердых частицы в сосуд высокого давления, при этом предотвращая возникновение условия для слива избытка. Альтернативно, сосуд высокого давления дополнительно содержит цилиндрическую стенку, содержащую первое впускное отверстие жидкости и сливное отверстие, встроенные в цилиндрическую стенку. Альтернативно, сосуд высокого давления является длинной горизонтально ориентированной трубчатой емкостью. Устройство может дополнительно содержать внутренний винт подачи, выполненный с возможностью транспортировки измельченных твердых частиц от места вблизи впускного отверстия измельченных твердых частицы к месту вблизи первого выпускного отверстия. Альтернативно, сосуд высокого давления является длинной горизонтально ориентированной трубой под давлением, при этом емкость измельченных твердых частиц дополнительно содержит впускное отверстие чистой текучей среды, устройство дополнительно содержит насос суспензии низкого давления, подсоединенный между емкостью измельченных твердых частиц и сосудом высокого давления и выполненный с возможностью перекачки суспензии, полученной в емкости измельченных твердых частиц, в сосуд высокого давления.

[31] В варианте осуществления устройство смешивания и подачи материала в поток высокого давления текучей среды содержит сосуд высокого давления содержащий впускное отверстие для измельченных твердых частиц, размещенное, по существу, в верхней части сосуда высокого давления, первое впускное отверстие жидкости, сообщающееся с первой линией высокого давления и сосудом высокого давления и содержащее первый клапан, и первое выпускное отверстие, сообщающееся с сосудом высокого давления и второй линией высокого давления и содержащее третий клапан. Альтернативно, устройство дополнительно содержит второе впускное отверстие жидкости, сообщающееся с, по меньшей мере, одним источником добавки и сосудом высокого давления и содержащее второй клапан. Альтернативно, устройство дополнительно содержит емкость измельченных твердых частиц, соединенную с впускным отверстием измельченных твердых частиц. Емкость измельченных твердых частиц может являться одним из следующего: воронкообразный раструб, бункер и засыпная воронка. Устройство может дополнительно содержать клапан, соединенный между сосудом высокого давления и емкостью измельченных твердых частиц и выполненный с возможностью регулирования потока измельченных твердых частиц из емкости измельченных твердых частиц в сосуд высокого давления. Альтернативно, устройство, дополнительно содержит первое насосное оборудование, соединенное с первым впускным отверстием жидкости и способное создавать давление, превышающее давление линии высокого давления. Альтернативно, первая линия высокого давления соединена со второй линией высокого давления выше по потоку от штуцера, расположенного между первой линией высокого давления и первым выпускным отверстием, при этом штуцер выполнен с возможностью уменьшения давления второй линии высокого давления ниже давления первой линии высокого давления.

[32] Альтернативно, устройство дополнительно содержит линию подачи добавки, соединенную с, по меньшей мере, одним источником добавки, и второе впускное отверстие жидкости. Источник добавки может являться источником, содержащим добавку, выбранную из группы включающей покрытие проппанта, понизители вязкости, понизители трения, замедлители сшивки, смазки, волокно, химикаты взрывчатых веществ, связующие вещества, клеящие составы, чистую текучую среду гидроразрыва, ингибитор нерастворимых отложений и их комбинации. Альтернативно, третий клапан является клапаном одностороннего действия, выполненным с возможностью изоляции сосуда высокого давления от второй линии высокого давления и для избирательного обеспечения потока из сосуда высокого давления во вторую линию высокого давления. Альтернативно, устройство дополнительно содержит перекачивающее устройство, соединенное со второй линией высокого давления выше по потоку от первого впускного отверстия жидкости. Альтернативно, сосуд высокого давления является трубчатой емкостью. Альтернативно, устройство дополнительно содержит второе выпускное отверстие, имеющее четвертый клапан и сообщающееся текучей средой с сосудом высокого давления в верхней части сосуда высокого давления. Второе выпускное отверстие может быть соединено с приемным устройством слива. Альтернативно, сосуд высокого давления является горизонтально ориентированной трубчатой емкостью и может дополнительно содержать внутреннний винт подачи, выполненный с возможностью транспортировки измельченных твердых частиц от места вблизи впускного отверстия измельченных твердых частицы к месту вблизи первого выпускного отверстия. Альтернативно, сосуд высокого давления содержит, по меньшей мере, два сосуда высокого давления, соединенных с основной линией высокого давления ниже по потоку от перекачивающего механизма высокого давления. Устройство может дополнительно содержать насосное оборудование, соединенное с, по меньшей мере, двумя сосудами высокого давления и способное избирательно создавать давление, превышающее давление линии высокого давления, по меньшей мере, в двух сосудах высокого давления. Сосуды высокого давления могут быть соединены с отдельными источниками добавки.

[33] В варианте осуществления способ смешивания и подачи материала в поток текучей среды высокого давления содержит ввод твердых частиц в смешивающее устройство, ввод жидкой добавки в смешивающее устройство и смешивание твердых частиц и жидкой добавки, увеличение давления в смешивающем устройстве до давления, превышающего давление линии высокого давления, и открытие клапана между смешивающим устройством и линией высокого давления для выпуска твердых частиц и жидкой добавки в линию высокого давления. Альтернативно, увеличение содержит закрытие запорной арматуры на линиях ввода твердых частиц и ввод жидкой добавки и ввод текучей среды, по существу аналогичной текучей среде, находящейся в линии высокого давления, в смешивающее устройство. Альтернативно, увеличение дополнительно содержит отвод потока из линии высокого давления в устройство увеличения давления, действие устройства уменьшения давления, уменьшающее давление линии высокого давления так, что в точке ниже по потоку от ответвления давление в линии высокого давления становится ниже давления в отведенном потоке, и направление отведенного потока в смешивающее устройство. Альтернативно, ввод содержит увеличение давления в линии подачи жидкой добавки в смешивающее устройство до давления, превышающего давление линии высокого давления. Альтернативно, жидкая добавка является добавкой, выбранной из группы, включающей в себя покрытие проппанта, понизители вязкости, понизители трения, замедлители сшивки, смазки, волокно, химикаты взрывчатых веществ, связующие вещества, клеящие составы, чистая текучая среда гидроразрыва, и их комбинации. Альтернативно, способ дополнительно содержит открытие клапана для отвода слива созданного вводом измельченных твердых частицы или жидкой добавки в приемное устройство слива.

[34] В варианте осуществления способ добавления добавки в поток проппанта на стороне высокого давления устройства обработки приствольной зоны для интенсификации притока содержит действие насосного оборудования для перекачки чистой текучей среды гидроразрыва под необходимым высоким давлением в линию высокого давления, изоляцию сосуда высокого давления, соединенного с линией высокого давления от линии высокого давления, ввод проппанта в сосуд высокого давления, ввод добавки в сосуд высокого давления и смешивание проппанта и добавки в суспензию проппанта и добавки, увеличение давления в сосуде высокого давления для превышения давления чистой текучей среды гидроразрыва, открытие клапана из сосуда высокого давления в линию высокого давления и ввод суспензии проппанта и добавки в линию высокого давления ниже по потоку от насосного оборудования.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[35] На Фиг.1 схематично показан механизм подачи нефтепромыслового материала, используемый для ввода нефтепромыслового материала в поток текучей среды высокого давления в стол скважины.

[36] На Фиг.2 показана схема сечения одного из блоков подачи нефтепромыслового материала Фиг.1 и относящегося к нему оборудования.

[37] На Фиг.3 показано детальное сечение, представляющее структурные детали одного варианта осуществления сосуда высокого давления Фиг.2.

[38] На Фиг.4 показан вариант осуществления соединения сосуда высокого давления Фиг.2 и 3 с линией текучей среды высокого давления.

[39] На Фиг.5a и 5b схематично показаны два подхода к решению проблемы слива текучей среды в результате ввода нефтепромыслового материала в сосуд высокого давления Фиг.2-4.

[40] На Фиг.6 показана пара синхронизированных блоков подачи нефтепромыслового материала.

[41] На Фиг.7 в блок-схеме последовательности операций способа показана координация стадий действия двух сосудов высокого давления Фиг.6.

[42] На Фиг.8 показан изометрический вид смонтированного на полуприцепе механизма подачи нефтепромыслового материала, сконструированного в виде группы сосудов высокого давления, емкостей нефтепромыслового материала, относящейся к ним запорной арматуры, и соединительных труб.

[43] На Фиг.9 схематично показан вариант осуществления, аналогичный Фиг.7, в котором в сосуде высокого давления можно заранее нагнетать давление и заранее сбрасывать давление перед открытием запорной арматуры.

[44] На Фиг.10 показано сечение механизма подачи нефтепромыслового материала, имеющего горизонтально ориентированный сосуд высокого давления.

[45] На Фиг.11, составленной из Фиг.11a и 11b, показана схема варианта осуществления нефтепромыслового механизма подачи, имеющего горизонтально ориентированный сосуд высокого давления.

[46] На Фиг.12 показана схема блока нефтепромыслового механизма подачи Фиг.1-12 с добавлением части, обеспечивающей ввод добавки в поток в линии текучей среды высокого давления.

[47] На Фиг.13 показана схема группировки нефтепромысловых механизмов подачи способом Фиг.12, при этом группировка обеспечивает ввод комбинаций добавок в линии текучей среды высокого давления.

[48] На Фиг.14 показано изометрическое общее представление механизмов подачи нефтепромыслового материала Фиг.1-13, используемого на нефтепромысле.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

[49] В следующем подробном описании даны ссылки на прилагаемые чертежи, иллюстрирующие конкретные варианты осуществления в которых изобретение можно практически применять. Данные варианты осуществления описаны достаточно подробно для обеспечения практического применения изобретения специалистом в данной области техники. Следует понимать, что варианты осуществления изобретения, хотя и отличаются, не обязательно являются взаимоисключающими. Например, конкретный признак, структура или отличие, описанное в данном документе, относящееся к одному варианту осуществления, можно реализовать в других вариантах осуществления без отхода от сущности и объема изобретения. Кроме того, следует понимать, что местоположение или устройство отдельных элементов в каждом описанном варианте осуществления можно модифицировать без отхода от сущности и объема изобретения. Следующее подробное описание поэтому нельзя рассматривать в смысле ограничения и объем настоящего изобретения определяет только прилагаемая формула изобретения, надлежащим образом интерпретированная, вместе с полным диапазоном эквивалентов, которым формула изобретения дает титул. В чертежах одинаковые позиции относятся к одинаковым или аналогичным функциональным элементам на нескольких видах.

[50] Следует также отметить, что в разработке любых таких фактических вариантов осуществления многочисленные решения, специфические по обстоятельствам, должны быть приняты для достижения конкретных целей разработки, таких как соответствие системным и экономическим ограничениям, которые должны изменяться в отличающихся вариантах реализации. Кроме того, должно быть ясно, что такие направления разработки могут являться сложными и затратными по времени, но в любом случае являются рутинным мероприятием для специалиста в данной области техники, воспользовавшегося данным изобретением.

[51] В данном документе описано устройство и способ ввода нефтепромыслового материала, такого как проппант, покрытия проппанта, и ввода добавок проппанта на стороне высокого давления гидравлической системы обработки приствольной зоны скважины для интенсификации притока. Проппант и любые добавки вводят в один или несколько сосудов высокого давления при низком давлении. После ввода проппанта и любых добавок в сосуд высокого давления, входные отверстия сосуда высокого давления, используемые для добавления проппанта и/или добавок в сосуд высокого давления закрывают, и ответвление линии высокого давления текучей среды используют для нагнетания давления в сосуде высокого давления до уровня, немного превышающего давление в линии высокого давления. Когда давление достаточно увеличено для обеспечения перетока из сосуда высокого давления в линию высокого давления, путь прохода текучей среды из сосуда высокого давления в линию высокого давления открывают, обуславливая переток большей части текучей среды через сосуд высокого давления с переносом, при этом, проппанта и любых добавок в линию высокого давления и, следовательно, в ствол скважины и пласт.

[52] Устройство и способ, описанные в данном документе, создают экономичный, надежный и регулируемый механизм ввода проппанта, покрытия проппанта и добавок проппанта в текучую среду высокого давления, используемую для обработки или создания трещин в пластах при гидравлической обработке приствольной зоны для интенсификации притока без перекачки проппанта и добавок через насосы высокого давления и без обращения к сложным механизмам.

[53] На Фиг.1 схематично показан механизм 100 подачи нефтепромыслового материала, используемый для ввода нефтепромыслового материала, такого как проппант и добавки проппанта в поток текучей среды высокого давления, используемой в обработке приствольной зоны для интенсификации притока из подземных пластов в ствол скважины. Механизм 100 подачи нефтепромыслового материала состоит, в первую очередь, из оборудования 150 создания давления, такого как показанный насос типа триплекс, и оборудования 175 подачи материала. Как подробно описано ниже, оборудование 175 подачи материала соединено с оборудованием 150 создания давления для подачи нефтепромыслового материала, включающего в себя проппант и, возможно, добавки проппанта в ствол 320 скважины на нефтепромысле 301 (Фиг.14).

[54] Показанное на Фиг.1, оборудование 150 создания давления включает в себя поршневой насос прямого вытеснения типа триплекс на основании 159. Насос включает в себя обычный коленчатый вал 155, приводимый в действие карданной передачей 157 для перекачки нефтепромысловой текучей среды от нагнетательной части 156 насоса и по линии 170 текучей среды к оборудованию 175 подачи материала и, в конце концов, к указанной скважине 320 (Фиг.14). Конкретнее, нагнетание давления в нефтепромысловой текучей среде может являться результатом координированного возвратно-поступательного перемещения плунжеров и нажима уплотнительных клапанов нагнетательной части 156 для создания давления до 20000 фунт/дюйм² (138 МПа), для использования в гидроразрыве пласта.

[55] На Фиг.1 также показано оборудование 175 подачи материала механизма 100 подачи нефтепромыслового материала, соединенное с оборудованием 150 создания давления линией 170 текучей среды. Оборудование 175 подачи материала соединено с линией 170 текучей среды так, что нефтепромысловый материал 275 (Фиг.5) можно подавать из одного или нескольких блоков 185 подачи нефтепромыслового материала в линию 170 текучей среды в одном из многих вариантов осуществления, описанных в данном документе ниже и их альтернатив. Для выполнения гидроразрыва пласта нефтепромысловый материал 275 может включать в себя, по меньшей мере, один проппант, такой как, но без ограничения этим, песок, керамический материал или смесь бокситов. Нефтепромысловый материал 275, размещенный в емкости 201 подачи, может содержать несколько материалов таких как, но без ограничения этим, песок, керамический материал, волокно, бокситовый материал и их комбинацию, что должно быть ясно специалисту в данной области техники. Дополнительно, другие абразивные или потенциально каустические материалы можно использовать для различных других вариантов применения, таких как в цементной суспензии для цементирования. С учетом изложенного оборудование 175 подачи материала выполнено с возможностью подачи нефтепромыслового материала 275 в поток нефтепромысловой текучей среды в линии 170 текучей среды с синхронизацией и изоляцией. Таким образом, оборудование 150 создания давления, включающее в себя, например, компоненты насоса в нагнетательной части 156, подверженные повреждениям от воздействия нефтепромыслового материала, могут, по существу, избежать такого воздействия. Наоборот, некоторый нефтепромысловый материал, например покрытия, наносимые на проппант, повреждающиеся под воздействием создающего давление оборудования, могут аналогично избежать такого воздействия.

[56] На Фиг.2 показана схема сечения одного из блоков 185 подачи нефтепромыслового материала и относящегося к нему оборудования. Следует отметить, как рассматривается более подробно ниже, что в вариантах осуществления многочисленные блоки 185 можно развертывать и синхронизировать для взаимодействия для создания регулируемого потока нефтепромыслового материала в линии 170 текучей среды. На Фиг.2 показан только один такой блок 185. Блок 185 подачи нефтепромыслового материала включает в себя емкость и сосуд высокого давления. Они соединены друг с другом с использованием комбинации запорной арматуры для обеспечения дозирования материала, подаваемого из емкости в сосуд высокого давления и для изоляции их друг от друга. Сосуд высокого давления дополнительно соединен с линией высокого давления, которую можно использовать для подачи чистой текучей среды гидроразрыва пласта в сосуд высокого давления и для нагнетания давления в сосуде высокого давления. Сосуд высокого давления дополнительно соединен с линией 170 текучей среды через выпускное окно так, что когда он находится под давлением, может возникать поток текучей среды из сосуда высокого давления в линию 170 текучей среды. Сосуд высокого давления также может включать в себя сливное отверстие для обеспечения выхода вытесняемой текучей среды гидроразрыва пласта из сосуда высокого давления при вводе нефтепромыслового материала в сосуд высокого давления. Впускное отверстие для чистой текучей среды гидроразрыва пласта, выпускное окно и сливное отверстие, все содержат запорную арматуру высокого давления, которую можно использовать для избирательной изоляции сосуда высокого давления от соответствующих линий, с которыми данные впускные отверстия, окна и выпускные отверстия соединены для обеспечения ввода нефтепромыслового материала из емкостей нефтепромыслового материала в сосуд высокого давления с соответствующим выходом слива текучей среды гидроразрыва пласта, нагнетанием давления в сосуде высокого давления и, последующим выпуском суспензии из сосуда высокого давления в линию 170 текучей среды.

[57] На Фиг.2 также показана емкость 201 подачи нефтепромыслового материала, соединенная с сосудом 203 высокого давления через впускное отверстие 205 подачи нефтепромыслового материала, предпочтительно, размещенное сверху сосуда 203 высокого давления. Емкость 201 подачи нефтепромыслового материала может являться, например, воронкообразным раструбом, бункером, засыпной воронкой или эквивалентным блоком оборудования, подходящим для подачи твердого материала под действием силы тяжести из одного сосуда в другой через отверстие.

[58] Дозирующая задвижка 207, например, клапан питателя, установлена между сосудом 203 высокого давления и емкостью 201 подачи нефтепромыслового материала так, что количество нефтепромыслового материала 275 (Фиг.5), подаваемого в сосуд 203 высокого давления, можно регулировать.

[59] Внутренний объем сосуда 203 высокого давления может быть изолирован от емкости 201 подачи нефтепромыслового материала с использованием заправочного клапана 217. Заправочный клапан 217 может являться обратным клапаном, обеспечивающим проход только из емкости 201 в сосуд 203 высокого давления, но не в противоположном направлении.

[60] Сосуд 203 высокого давления дополнительно содержит первое впускное отверстие 209 жидкости, сообщающееся текучей средой с линией 211 высокого давления и сосудом 203 высокого давления. Впускное отверстие 209 содержит задвижку 210 высокого давления, которой можно управлять для изоляции внутреннего сосуда 203 высокого давления от линии 211 высокого давления.

[61] Когда заправочный клапан 217 открыт, и дозирующая задвижка 207 открыта, нефтепромысловый материал 275 проходит под действием силы тяжести из емкости 201 в сосуд 203 высокого давления. Ввод нефтепромыслового материала 275 в сосуд высокого давления обуславливает вытеснение любой текучей среды, находящейся в сосуде 203 высокого давления. Как должно быть ясно из рассмотрения ниже в данном документе, во время нормальной работы блока 185 текучая среда гидроразрыва пласта непрерывно проходит через сосуд 203 высокого давления во время фазы выпуска суспензии до закрытия впускного отверстия задвижки 210 высокого давления. В этот момент давление между сосудом 203 высокого давления и линией 170 текучей среды уравнивается, обуславливая закрытие выпускного клапана 215. В этот момент сосуд 203 высокого давления должен иметь уровень текучей среды, доходящий почти до впускного отверстия 209. Поэтому, во время фазы повторной загрузки при вводе нефтепромыслового материала 275 должно иметь место вытеснение текучей среды вводимым нефтепромысловым материалом 275. Такой слив может уходить из сосуда 203 высокого давления через сливное отверстие 218. Сливное отверстие 218 может дополнительно включать в себя перепускной клапан, такой как задвижка 219 высокого давления, для изоляции внутреннего объема сосуда 203 высокого давления от обратной сливной трубы 221. Обратная труба 221 может быть соединена с емкостью чистой текучей среды.

[62] Сосуд 203 высокого давления дополнительно имеет выпускное отверстие 213 нефтепромыслового материала, сообщающееся с сосудом 203 высокого давления и линией 170 текучей среды и содержащее выпускной клапан, такой как обратный клапан 215. Выпускной обратный клапан 215 может быть выполнен с возможностью блокирования потока из линии 170 текучей среды в сосуд 203 высокого давления, обеспечивая при открытии поток из сосуда 203 высокого давления в линию 170 текучей среды.

[63] В одном варианте осуществления линия 211 высокого давления, питающая сосуд 203 высокого давления, соединена, как ответвление с основной линией 170 текучей среды. Штуцер 223, установленный на линии 170 текучей среды высокого давления между соединением 225 линией 211 ответвления высокого давления к линии 170 текучей среды высокого давления и соединением 227 выпускной линии 229 сосуда высокого давления к линии 170 текучей среды высокого давления, уменьшает давление в линии 170 текучей среды ниже давления, вводимого в сосуд 203 высокого давления через линию 211 ответвления. Полученный перепад давления обуславливает открытие выпускного обратного клапана 215 и проход основного потока текучей среды через сосуд 203 высокого давления с выпуском его содержимого в линию 170 текучей среды.

[64] На Фиг.3 показано детальное сечение со структурными деталями одного варианта осуществления сосуда 203 высокого давления. Сосуд 203 высокого давления может быть сконструирован с цилиндрической стенкой, включающей в себя первое впускное отверстие 209 жидкости и сливное отверстие 218, встроенные в цилиндрическую стенку.

[65] Верхняя головка 305, имеющая фланец 307, может крепиться к углублению 309 стальной трубы 300 с использованием стопорной гайки 311. Аналогично, нижняя крышка 313 с фланцем 315 может крепиться в углублении 317 стальной трубы 300 с использованием стопорной гайки 319. Посаженную с натягом стальную гильзу 321 можно использовать для лейнирования внутренней поверхности стенки стальной трубы 300. Стальную гильзу 321 можно заменять при абразивном или коррозионном износе.

[66] В одном варианте осуществления выпускной клапан 215 является стандартным выпускным клапаном, используемым в поршневых насосах прямого вытеснения высокого давления, с пассивным закрытием под действием пружины 325 и с доступом через крышку 323 выпускного клапана. В варианте осуществления выпускной клапан 215 может открываться и закрываться с использованием линейного исполнительного механизма 216 или аналогичного подходящего исполнительного механизма. Заправочный клапан 217 высокого давления может иметь в своем составе тарелку 327 клапана со стыкующимися поверхностями, встающими на седло 329 клапана верхней крышки 305. Тарелка 327 клапана может перемещаться, при этом, избирательно открывая или закрывая клапан 217, с использованием линейного исполнительного механизма или аналогичного подходящего исполнительного механизма, установленного внутри емкости 201 и соединенного с тарелкой 327 клапана.

[67] В варианте осуществления сосуда 203 высокого давления, показанном на Фиг.3, выпускной клапан 215 соединен с линией 170 текучей среды с использованием выпускной линии 331 соединенной с боковым патрубком выпускного клапана 215. Выпускная линия 331 затем соединяется с линией 170 текучей среды с использованием тройника (не показано) или аналогичного подходящего соединения на линии 170 текучей среды.

[68] На Фиг.4 показан вариант осуществления соединения сосуда 203 высокого давления с линией 170 текучей среды. Сквозной проход через узел 401 клапана обеспечивает соединение в линию сосуда 203 высокого давления с линией 170 текучей среды.

[69] На Фиг.5a и 5b схематично показаны два альтернативных подхода к решению проблемы слива текучей среды гидроразрыва пласта в результате ввода нефтепромыслового материала в сосуд 203 высокого давления. На Фиг.5a показано сечение варианта осуществления блока подачи нефтепромыслового материала во время операции повторной загрузки. В варианте осуществления Фиг.5a блок 185' содержит перфорированную трубу 501, соединяющую сосуд 203 высокого давления с емкостью 201.

[70] Как рассмотрено выше в данном документе, сосуд 203 высокого давления проходит через две главных стадии работы, именуемые в данном документе стадией 1 загрузки и стадией 2 выпуска. Стадия 1: фаза повторной загрузки при низком давлении, в которой нефтепромысловый материал 275 вводится в сосуд 203 высокого давления под действием силы тяжести из емкости 201. Стадия 2: после загрузки сосуда 203 высокого давления нефтепромысловым материалом 275, сосуд 203 высокого давления, с приведением в действие запорной арматуры на впускных отверстиях и выпускных отверстиях переводится в фазу высокого давления, в которой содержимое сосуда 203 высокого давления выпускают в линию 170 текучей среды.

[71] На Фиг.5a показана фаза повторной загрузки. Во время фазы повторной загрузки нефтепромысловый материал 275 входит в сосуд 203 высокого давления из емкости 201, проходит в нижнюю часть сосуда 203 высокого давления под действием силы тяжести и смешивается с текучей средой 503 гидроразрыва пласта, образуя суспензию 277. Данный нефтепромысловый материал 275 вытесняет некоторое количество текучей среды, находящейся в сосуде 203 высокого давления. Слив избытка, обусловленный вытеснением текучей среды, проходит из сосуда 203 высокого давления через сливное отверстие 218. В варианте осуществления блока 185', текучая среда слива также выходит из сосуда 203 высокого давления через впускное отверстие 205 нефтепромыслового материала в перфорированную трубу 501. Текучая среда слива может затем выходить из трубы через перфорации.

[72] На Фиг. 5b показано сечение варианта осуществления для решения проблемы слива избытка текучей среды гидроразрыва пласта, полученной при вводе нефтепромыслового материала в сосуд высокого давления. Сосуд 203'''' высокого давления имеет только впускное отверстие 209 чистой текучей среды высокого давления, впускное отверстие 205 нефтепромыслового материала и выпускное отверстие 213 суспензии (а также относящиеся к ним клапаны 210, 217 и 215, соответственно). Сливное отверстие 221''' размещено на тройнике 163 на выпускной трубе 167, соответственно. Вначале операций заправки, фиксированное количество вытесненной чистой текучей среды (равное объему нефтепромыслового материала 275, который должны вводить) первым перекачивается из сосуда 203''' высокого давления перед вводом нефтепромыслового материала 275 насосом 169 низкого давления через сливную трубу 221''', соединенную с тройником 163 на выпускной трубе 167 через фильтр 171 в емкость 173 текучей среды гидроразрыва пласта. Сливную трубу 221''' избирательно изолируют от выпускной трубы 167 задвижкой 168 высокого давления.

[73] Операция заполнения и выпуска сосуда 203''' высокого давления аналогична такой операции для сосудов 203 и 203' высокого давления, описанной в данном документе выше; аналогичное оборудование указано с использованием одинаковых позиций ссылки с верхним индексом ''' (тройной штрих).

[74] Блоки 185 можно объединять в группы блоков, которые при надлежащей синхронизации могут производить близкий к непрерывному поток суспензии нефтепромыслового материала 275, смешанного с текучей средой гидроразрыва пласта. На Фиг.6 показана пара синхронизированных блоков 185a и 185b. Блок 185b справа на Фиг.6 действует на стадии 1 повторной загрузки. Линия 211b высокого давления перекрыта задвижкой 210b высокого давления; задвижка 207b и загрузочный клапан 217b (не показано) открыты, обеспечивая падение нефтепромыслового материала 275 под действием силы тяжести в сосуд 203b высокого давления. В сосуде 203b высокого давления нефтепромысловый материал 275 смешивается с чистой текучей средой 601, такой как текучая среда гидроразрыва пласта. Сливная задвижка 219b высокого давления 219b открыта, обеспечивая выход слива из сосуда 203b высокого давления. Поскольку сосуд 203b высокого давления не находится под давлением, выпускной обратный клапан 215b закрыт.

[75] Блок 185a слева на Фиг.6 действует на стадии 2 выпуска. Линия высокого давления 211a осуществляет подачу через открытую задвижку 210а высокого давления; задвижка 207a и клапан 217a загрузки (не показано) закрыты, предотвращая падение нефтепромыслового материала 275 в сосуд 203а высокого давления. В сосуде 203а высокого давления нефтепромысловый материал 275 уже смешан с чистой текучей средой 601 гидроразрыва пласта с получением суспензии 603. Сливная задвижка 219a высокого давления закрыта. Поскольку сосуд 203 высокого давления находится под давлением, созданным потоком высокого давления через линию 211а высокого давления, и давление в линии 170 текучей среды уменьшено штуцером 223, выпускной обратный клапан 215a открыт, обеспечивая проход суспензии 603 в линию 170 текучей среды.

[0076] Действие сосудов 203a и 203b высокого давления можно координировать так, что когда один сосуд высокого давления отключается от линии для загрузки, другой сосуд высокого давления начинает выпуск суспензии, при этом, производя близкий к непрерывному поток суспензии в линии 170 текучей среды.

[77] На Фиг.7 в блок-схеме последовательности операций способа показана координация стадий действия двух сосудов 203a и 203b высокого давления. Каждая стадия 801 заполнения содержит заполнение сосуда 203 высокого давления нефтепромысловым материалом 275, таким как проппант или т.п., на этапах 803a и 803b, соответственно, закрытие загрузочного отверстия и сливного отверстия на этапах 805a и 805b, соответственно, и открытие потока высокого давления в сосуд высокого давления, на этапах 807a и 807b, соответственно. Напротив, каждая стадия 809 выпуска содержит открытие впускного клапана высокого давления на этапах 811a и 811b, соответственно, обеспечение выхода содержимого, т.e., суспензии, из сосуда высокого давления на этапах 813a и 813b, соответственно, и закрытие потока впускного отверстия высокого давления и сброса давления в сосуде высокого давления на этапах 815a и 815b, соответственно. Следует отметить, что этапы 807a и b нагнетания давления и этапы 815a и b сброса давления являются этапами, не обязательными и используемыми для защиты запорной арматуры и другого оборудования от выброса текучей среды, создаваемого давлением в результате открытия клапана, когда имеется большой перепад давления между двумя сторонами клапана (Фиг.9).

[78] Стадию 801а заполнения сосуда 203 высокого давления можно координировать для совпадения со стадией 809b выпуска суспензии из сосуда 203b высокого давления, и стадию 801b заполнения сосуда 203b высокого давления можно координировать для совпадения со стадией 809а выпуска из сосуда 203а высокого давления.

[79] Загрузка сосуда 203 высокого давления нефтепромысловым материалом 275 может занимать больше времени, чем выпуск из сосуда 203 высокого давления. Таким образом, если загрузка сосуда 203 высокого давления на стадии 1 не закончена, когда из другого сосуда 203 высокого давления закончен выпуск, поток суспензии в линии 170 текучей среды должен быть прерван и интервал чистой текучей среды должен проходить через линию 170 текучей среды. Хотя временами такая методика работы может являться желательной для использования оператором нефтепромыслового механизма 175 подачи, необходима возможность управления таким режимом работы. Для обеспечения при интервалах загрузки большей продолжительности, чем интервалы выпуска, также увеличения скорости закачки нефтепромысловых материалов, можно объединять более двух блоков 185 в более крупный механизм 100.

[80] На Фиг.8 показан изометрический вид смонтированного на полуприцепе механизма 175' подачи нефтепромыслового материала, состоящего из группы в восемь блоков 185 подачи нефтепромыслового материала, каждого, содержащего сосуд 203 высокого давления и емкость 201 нефтепромыслового материала.

[81] Координация заполнения и выпуска суспензии из многочисленных сосудов высокого давления синхронизирована так, что, по меньшей мере, из одного сосуда высокого давления выпускают суспензию, когда другие сосуды высокого давления загружают. Рассмотрим n сосудов высокого давления, пронумерованных от 1 до n. Когда сосуд высокого давления под номером i mod n + 2 совершает переход от стадии два к стадии один, т.e., от выпуска суспензии к заполнению, сосуд высокого давления номер i mod n + 1 совершает переход от стадии один к стадии два, т.e. переход от заполнения к выпуску.

[82] Количество суспензии, подлежащей подаче в ствол 320 скважины (Фиг.14), может также требовать увеличения, находящегося за пределами возможностей для одного сосуда 203 высокого давления. Поэтому, блоки 185 можно объединять параллельно, и они могут работать совместно в одной стадии. Так пары, тройки, четверки и т.д. переключаются для перехода между стадией один и стадией два в унисон или несинхронно для получения более высокой скорости закачки с более высокой степенью приближения к непрерывности. Например, на Фиг.8 показаны четыре пары блоков 185. Каждая пара является координированной установкой, в которой элементы пары координированы для работы с попеременной повторной загрузкой и выпуском суспензии. Четыре пары делают работающими несинхронно друг с другом так, что пары переключаются между стадией 1 и стадией 2 в разное время. Данный режим работы увеличивает непрерывность потока суспензии.

[83] Огромные перепады давления могут существовать между стороной высокого давления и стороной низкого давления запорной арматуры, используемой в механизме 175 подачи нефтепромыслового материала. На стороне высокого давления обычно давление превышает 10000 фунт/дюйм² (69 МПа), иногда доходит до 20000 фунт/дюйм² (138 МПа). Сторона низкого давления, с другой стороны, обычно имеет давление в одну атмосферу, т.e., 0 фунт/дюйм² (0 КПа) (манометрическое). Открытие запорной арматуры при таком перепаде давления обуславливает мощный выброс текучей среды через клапан и очень быстрое повреждение клапана и ближайших поверхностей. Для исключения такой проблемы в одном варианте осуществления используют мультипликаторы давления и редукторы давления.

[84] На Фиг.9 схематично показан вариант осуществления, аналогичный Фиг.7. В данном варианте осуществления впускная линия 211 высокого давления дополнена мультипликатором давления 901 с гидравлическими цилиндром 901. Гидравлический цилиндр 901a на левой стороне Фигуры совершил сжатие, при этом, увеличив давление внутри сосуда 203а высокого давления. Напротив, в показанном сосуде 203b высокого давления, гидравлический цилиндр 901b совершил выпуск, при этом, уменьшив давление внутри сосуда 203b высокого давления. Данные операции выполнены перед открытием впускных задвижек 210a и 210b высокого давления, соответственно, загрузочных клапанов 217a и 217b, соответственно, и сливных клапанов 219a и 219b, соответственно, при этом уравновешивается давление перед открытием запорной арматуры и тем самым, предотвращается износ, связанный с выбросом текучей среды, обусловленным большим перепадом давления на запорной арматуре при открытии.

[85] Выше описан механизм 175 подачи нефтепромыслового материала под действием силы тяжести, в котором сила тяжести управляет транспортировкой нефтепромыслового материала через вертикально сориентированный сосуд 203 высокого давления от впускного отверстия 205 подачи нефтепромыслового материала к выпускному отверстию 213, размещенному на дне сосуда 203 высокого давления. Такое устройство предполагает две вещи: вертикальное расположение сосуда 203 высокого давления и удельную массу нефтепромыслового материала 275 превышающую, удельную массу текучей среды в сосуде 203 высокого давления. В варианте осуществления, сосуд высокого давления горизонтально сориентирован. Следовательно, в таком варианте осуществления не сила тяжести сможет перемещать нефтепромысловый материал 275 через сосуд высокого давления, а внутренний винт, используемый для перемещения материала через сосуд высокого давления от впускного отверстия к выпускному отверстию.

[86] На Фиг.10 показано сечение горизонтально ориентированного сосуда 203' высокого давления, подходящего для ввода нефтепромыслового материала 275 в линию 170 текучей среды согласно общим принципам, описанным выше в данном документе и соответствующему оборудованию. Сосуд 203' высокого давления может являться трубчатым сосудом, предпочтительно сконструированным из стали или другого подходящего материала для хранения содержимого под высоким давлением.

[87] Как описано выше, емкость 201' подачи нефтепромыслового материала соединена с сосудом 203' высокого давления отверстием 205' подачи нефтепромыслового материала. Поток нефтепромыслового материала 275 в сосуд 203' высокого давления можно регулировать клапаном питателя (не показано), и сосуд 203' высокого давления можно изолировать от емкости 201' с использованием задвижки 217' высокого давления.

[88] Во время стадии 1 загрузки нефтепромысловый материал 275 падает под действием силы тяжести в сосуд 203' высокого давления. Внутри сосуда 203' высокого давления нефтепромысловый материал перемещается от загрузочного конца сосуда 203' высокого давления с использованием внутреннего винта 181. Винт соединен с расположенным по центральной оси приводным валом 183 и приводится в действие внешним приводом 185.

[89] Как в примерах подачи под действием силы тяжести, слив избытка, созданного вводом нефтепромыслового материала 275, может выходить через сливное отверстие 218', регулируемое задвижкой 219' высокого давления. Во время стадии 2 выпуска чистая текучая среда высокого давления входит из линии 211' высокого давления, и суспензия текучей среды гидроразрыва пласта, смешанная с нефтепромысловым материалом 275 выходит через выпускное отверстие 213' в линию 170' текучей среды.

[90] Как в вертикально ориентированном сосуде 203 высокого давления, описанном выше в данном документе, горизонтально ориентированные сосуды 203' высокого давления можно объединять в более крупные системы, в которых многочисленные установки координированы для попеременной работы на стадии 1 загрузки и стадии 2 выпуска для создания близкого к непрерывному потока суспензии в линии 170' текучей среды в режиме, описанном выше в данном документе, и показанном для примера на Фиг.7-9.

[91] На Фиг.11, разделенной на Фиг.11a и Фиг.11b, показан вариант осуществления горизонтально ориентированного сосуда 203" высокого давления, используемого для ввода нефтепромыслового материала на стороне высокого давления в операции гидравлического разрыва пласта. На Фиг.11a показан вид сбоку механизма 185" подачи нефтепромыслового материала. На Фиг.11b показано сечение на виде сверху механизма 185" подачи нефтепромыслового материала Фиг.11a по линии a-a. Механизм 185" подачи нефтепромыслового материала состоит из одной или нескольких емкостей 191. Каждая из емкостей 191 соединена с трубой чистой текучей среды (не показано) через впускное отверстие 193 чистой текучей среды. При вводе чистой текучей среды в емкость 191 вместе с нефтепромысловым материалом 275 внутри емкости 191 получают суспензию. Суспензия падает под действием силы тяжести в насос 195 суспензии низкого давления, приводимый в действие источником 197 мощности. Во время стадии 1 загрузки насос 195 низкого давления перекачивает суспензию в одну или несколько горизонтально ориентированных труб 199 под давлением. Трубы 199 под давлением играют роль сосудов 203 и 203' высокого давления, описанных выше в данном документе. Вместе с тем, трубы 199 под давлением обычно должны являться стандартными трубами высокого давления, обычно используемыми для транспортировки текучей среды высокого давления, например, в операциях гидравлического разрыва пласта. Такие трубы, имеющие внутренний диаметр менее 6 дюймов (152 мм) могут не подходить для вариантов реализации с использованием внутреннего винта с приводом, рассмотренного выше в данном документе и показанного на Фиг.10.

[92] За исключением вышеупомянутых отличий операции и структура механизма 185" подачи нефтепромыслового материала является аналогичной нефтепромысловым механизмам 185 и 185' подачи, описанным выше в данном документе; аналогичные компоненты обозначены одинаковыми позициями с добавленным верхним индексом " (двойной штрих).

[93] На Фиг.12 схематично показан механизм 175 подачи нефтепромыслового материала, удлиненный для подачи добавок в текучую среду смеси в сосуде 203 высокого давления. Существует много типов добавок, которые можно добавлять к текучим средам обработки. Такие добавки включают в себя материалы покрытия для нанесения на нефтепромысловый материал 275, подаваемый из емкости 201, понизители вязкости (например, окислители и энзимы, обычными реагентами, разрушающими продукты окисления, являются соли аммония, калия и натрия надсерной кислоты), понизители трения (например, гидролизованный акриламид, консистентная смазка и смазочное масло), сшиватели (например, титан, цирконий, алюминий, сурьма, неорганические соединения, такие как соль борной кислоты и переходные комплексные соединения металла, ортоборная кислота), замедлители сшивки (например, лиганды - триэтаноламин, ацетилацетон, лактат аммония), смазки (например, консистентная смазка и гелизированная текучая среда), волокно (например, диоксид кремния), химикаты взрывчатых веществ (например, пероксид водорода, циклонит, октоген, пентрит, пластит), связующие вещества и клеящие составы (например, смола, отверждаемые эпоксидные составы), и/или их комбинации, как должно быть ясно специалисту в данной области техники. Некоторые из материалов добавок, перечисленные выше в данном документе, работают, как материалы покрытия для нефтепромысловых материалов с избыточными добавками, суспендированными в текучей среде гидроразрыва пласта.

[94] Хотя добавки могут не обязательно связываться напрямую с улучшением свойств нефтепромыслового материала 275, например, в случае, если нефтепромысловый материал 275 является проппантом, нефтепромысловый материал 275 может работать, как носитель добавки и удерживать добавку в разрывах 210. Конкретно такой случай должен иметь место, когда поверхность зерна нефтепромыслового материала способна связываться с добавками, подлежащими транспортировке в коллектор. В данном случае добавка также ведет себя, как покрытие нефтепромыслового материала 275.

[95] Как также показано на Фиг.12, в дополнение к впускным отверстиям, выпускным отверстиям и отверстиям и вспомогательной запорной арматуре, описанным выше в данном документе для сосудов 203, 203', 203'' и 203''' высокого давления, сосуд 203'''' высокого давления, включает в себя дополнительное впускное отверстие 231 с соответствующей задвижкой 233 высокого давления (дополнительным впускным клапаном), соединенное с источником 235 добавки линией 234 подачи добавки. Во время операции выпуска суспензии клапан 233 впуска добавки закрыт.

[96] При использовании блока 185'''' для ввода нефтепромысловых химикатов стадия 1 загрузки может включать в себя этап ввода нефтепромыслового химиката 275 из емкости 201 и этап ввода добавки из источника 235 добавки. Данные этапы можно объединять в любой комбинации, например, в одном рабочем цикле этап ввода нефтепромыслового материала 275 можно исключать и на стадии 2 выпуска только добавку выпускать в линию 170 текучей среды. В другом рабочем цикле только нефтепромысловый материал 275 можно вводить в сосуд 203'''' высокого давления, при этом создавая порцию нефтепромыслового материала без добавки.

[97] Альтернативно, добавку добавляют во время стадии 2 выпуска. В такой альтернативе впускной клапан 233 добавки закрыт во время стадии загрузки и открывается вместе с впускным клапаном 210 высокого давления. В некотором режиме, например, насосом типа триплекс в потоке добавки нагнетают давление до уровня, эквивалентного давлению в сосуде 203 высокого давления для обеспечения подачи добавки в находящийся под давлением сосуд 203 высокого давления.

[98] Блоки 185'''' предпочтительно агрегатируют в компоновки из множества блоков, как рассмотрено выше в данном документе и показано на Фиг.1-11. Блоки 185'''' затем закольцовывают с координированием для ввода близкого к непрерывному потока нефтепромыслового материала, объединенного с добавками.

[99] В вариант осуществления, показанном в упрощенной форме на Фиг.13, несколько блоков 185'''' для ввода добавки, объединенной с нефтепромысловым материалом, в поток высокого давления можно соединять в последовательности для ввода многочисленных добавок в поток. Как в предыдущих примерах, поток высокого давления из линии 170 текучей среды отводится в сосуд 203''''а высокого давления. В сосуде 203''''а высокого давления первую добавку добавляют в поток способом, описанном выше в данном документе, из источника 235a первой добавки. Выпуск из первого сосуда 203''''а высокого давления затем направляют во второй сосуд 203''''b высокого давления где объединяют со второй добавкой из источника 235b второй добавки, и выпуск из второго сосуда 203''''b высокого давления подают в третий сосуд 203''''с высокого давления. Третью добавку добавляют к потоку из третьего источника 235c добавки. Наконец, выпуск из третьего сосуда 203''''с высокого давления вводят в линию 170 текучей среды способом, описанным выше в данном документе.

[100] В варианте осуществления каждый выходной поток добавляют напрямую в линию 170 текучей среды без перекачки через другие сосуды 203''''.

[101] При объединении добавок, например, покрытия, с потоком текучей среды на стороне высокого давления покрытие не подвергается износу, производимому создающим давление оборудованием. Данный способ, таким образом, обеспечивает добавкам нормальные условия при воздействии тяжелых условий, создаваемых насосами высокого давления в текучей среде, перекачиваемой через них. Напротив, в той степени, в которой добавки вредят насосам, насосы не подвержены их воздействию, и износ предотвращается.

[102] На Фиг.14, показан и ниже со ссылками на Фиг.1, описан общий вид механизма 100 подачи нефтепромыслового материала в эксплуатации на нефтепромысле 301. В показанном варианте осуществления механизм 100 подачи нефтепромыслового материала используют в операции гидроразрыва пласта на нефтепромысле 301. Оборудование 150 создания давления Фиг.1 является частью более крупной создающей давление компоновки 375, включающей в себя группу насосов на основании 159 (Фиг.1). Поток 210 текучей среды высокого давления, как подробно описано выше и показано на Фиг.1-12, можно генерировать и направлять к оборудованию 175 подачи материала. Насосы могут быть установлены ниже по потоку от компоновки 375 создания давления и/или примыкающего оборудования 175 подачи материала для создания потока к оборудованию 175 подачи материала и/или штуцеру 223, как должно быть ясно специалисту в данной области техники.

[103] Оборудование 175 подачи материала может работать для ввода нефтепромыслового материала 275, такого как проппант, в поток 210 текучей среды на стороне высокого давления создающей давление компоновки 375. Поток 210 текучей среды через оборудование 310 устья скважины в скважину 320, пробуренную на нефтепромысле 301. Скважина 320 может пересекать зону 330 гидроразрыва на нефтепромысле 301. Подачу потока текучей среды высокого давления можно, при этом, использовать для поддержки добычи углеводородов из зоны 330 добычи. То есть, как подробно описано выше, поток 210 текучей среды может включать в себя нефтепромысловый материал 275 в форме абразивного проппанта, улучшающего гидроразрыв геологических пластов в недрах нефтепромысла 301 для увеличения темпа добычи углеводородов.

[104] Механизм 100 подачи нефтепромыслового материала, блок 185 или группа блоков 185, 185', 185", 185''', 185'''', и стадии 801a, 801b заполнения, стадии 809a, 809b выпуска, описанные выше в данном документе, могут работать для создания подачи гетерогенного (т.e., негомогенного или не непрерывного) потока суспензии, в котором чередующийся поток суспензии и чистой текучей среды (такой как суспензия 603 и текучая среда 601) подают в ствол 320 скважины, при этом обеспечивая гетерогенное размещение суспензии 603 и нефтепромыслового материала 275 в стволе 320 скважины, как должно быть ясно специалисту в данной области техники. Гетерогенное размещение нефтепромыслового материала 275, такого как проппант и т.п., может являться предпочтительным для создания разрывов с высокой проводимостью в пласте 303 и/или зоне 330 добычи, как изложено в патентах США № 6,776,235 и 7,451,812, и заявке на патент США 11/608,686.

[105] Действие механизма 100 подачи нефтепромыслового материала, блоков 185, 185', 185", 185''', 185'''' и стадии 801a, 801b заполнения, стадии 809a, 809b выпуска можно изменять для получения гетерогенного потока суспензии 603, имеющей необходимую концентрацию плотности в стволе 320 скважины, для получении потока суспензии 603, входящей в оборудование 310 устья скважины на заданных интервалах и/или интервалах заданной продолжительности. В не ограничивающем примере поток суспензии 603 на оборудовании 310 устья скважины может иметь плотность в диапазоне около 0,1-16,0 фунтов проппанта на галлон (12-1920 кг/м³) и может проходить в течение заданного времени продолжительностью от около одной секунды до около двух минут и с интервалами от около одной секунды до около двух минут. В интервалах между потоком суспензии 603 на оборудование 310 устья скважины, чистая жидкость или текучая среда 601 проходит на оборудование 310 устья скважины или суспензия 603, имеющая плотность менее 0,1 фунтов проппанта на галлон (12 кг/м³), проходит на оборудование 310 устья скважины. Гетерогенное размещение проппанта может являться предпочтительным для такого способа гидроразрыва пласта, без ограничения этим, как ввод одного из суспензии и загруженной проппантом суспензии в ствол 320 скважины в течение заданного периода времени.

[106] В не ограничивающем примере способ действия для гетерогенного размещения нефтепромыслового материала может содержать чередование потоков текучей среды, отличающихся своими соответствующими свойствами для обработки для интенсификации притока подземного пласта, пройденного стволом скважины. Отличающиеся свойства могут включать в себя, без ограничения этим, текучие среды, имеющие различные плотности, текучие среды, имеющие различный размер используемого проппанта и/или текучие среды, имеющие разную концентрацию материалов, такую как концентрация нефтепромыслового материала в текучих средах обработки.

[107] В не ограничивающем примере, способ действия для гетерогенного размещения нефтепромыслового материала может содержать разработку первоначальной модели, такой как модель гидроразрыва пласта, работу оборудования (такого как механизм 100 подачи нефтепромыслового материала, блоки 185, 185', 185", 185''', 185'''') для действия модели, и чередование операций оборудования на основании данных эксплуатации, полученных с оборудования и/или из ствола 320 скважины.

[108] В не ограничивающем примере способ действия для гетерогенного размещения нефтепромыслового материала может содержать нефтепромысловый материал текучей среды обработки, может содержать проппант и образующий каналы заполняющий материал, включающий в себя, но без ограничения этим, волокна или частицы, растворяемые или разлагаемые, или их комбинации, действующие, как заполнение, во время создания разрывов в пласте но, впоследствии удаляемые для создания каналов в пласте для поддержания добычи текучей среды, представляющей интерес, из ствола 320 скважины.

[109] В не ограничивающем примере, вместо чередования потоков суспензии и чистой текучей среды, операциями гетерогенного потока операции можно управлять, создавая чередующиеся потоки высокой плотности (т.e. насыщенной проппантом) суспензии и низкой плотности (т.e. ненасыщенной проппантом) суспензии, в зависимости от требований работы, как должно быть ясно специалисту в данной области техники.

[110] В отличии от простого мониторинга степени повреждения создающего давление оборудования в данном документе описан механизм подачи нефтепромыслового материала и способ его действия предотвращает вредные воздействия в результате перекачки абразивных суспензий через создающее давление оборудование. Уменьшенный износ на создающем давление оборудовании увеличивает жизненный цикл данных компонентов, минимизирует затраты на техобслуживание и непроизводительное время. Дополнительно к этому, описанные в данном документе варианты осуществления являются полностью масштабируемыми и создают элегантное решение, требующее только относительно простого оборудования, и, при этом, обеспечивают значительную гибкость ввода нефтепромыслового материала и добавок в поток текучей среды высокого давления.

[111] Конкретные варианты осуществления, описанные выше, являются только иллюстративными, поскольку изобретение можно модифицировать и реализовать на практике различными, но эквивалентными способами, ясными специалисту в данной области техники, воспользовавшемуся идеями данного документа. Дополнительно к этому, никакие ограничения, кроме формулы изобретения, приведенной ниже, не направлены на детали конструкции или конструктивное исполнение, показанные в данном документе. Поэтому, очевидно, что конкретные варианты осуществления, описанные выше, можно менять или модифицировать, и все такие изменения рассматриваются в объеме и сущности изобретения. В частности, каждый диапазон значений (в форме, "от около A до около B" или, эквивалентно, "приблизительно от A до B," или, эквивалентно, "приблизительно A-B"), описанный в данном документе, следует понимать, как относящийся к показательному множеству (множеству всех подмножеств) соответствующего диапазона значений. Соответственно, объем настоящего изобретения определен формулой изобретения, приведенной ниже.

Claims (19)

1. Способ действия, по меньшей мере, одного сосуда высокого давления для закачки суспензии твердых частиц в линию высокого давления, содержащий первый рабочий цикл, содержащий изоляцию, по меньшей мере, одного сосуда высокого давления от линии высокого давления и ввод измельченных твердых частиц в сосуд высокого давления через впускное отверстие для измельченных твердых частиц, и второй рабочий цикл, содержащий создание потока высокого давления в сосуд высокого давления, создание потока суспензии высокого давления из сосуда высокого давления в линию высокого давления и уравнивание давления сосуда высокого давления и линии высокого давления увеличением давления в сосуде высокого давления перед подачей потока чистой текучей среды высокого давления в сосуд высокого давления, и действие, по меньшей мере, одного сосуда высокого давления во втором рабочем цикле для создания гетерогенного потока суспензии в линию высокого давления, причем по меньшей мере один сосуд высокого давления содержит однокамерную емкость, выполненную с возможностью создания гетерогенного потока суспензии.

2. Способ по п. 1, который содержит чередующееся действие, по меньшей мере, одного сосуда высокого давления в первом рабочем цикле и втором рабочем цикле.

3. Способ по п. 1, в котором текучая среда в линии высокого давления и поток суспензии высокого давления имеют отличающиеся свойства.

4. Способ по п. 1, в котором суспензия твердых частиц содержит, по меньшей мере, одно из проппанта, покрытия проппанта и заполняющего материала.

5. Способ по п. 1, в котором линия высокого давления содержит, по существу, чистую текучую среду обработки.

6. Способ по п. 1, в котором, по меньшей мере, один сосуд высокого давления представляет собой, по меньшей мере, два сосуда высокого давления: первый и второй.

7. Способ по п. 6, дополнительно содержащий действие одного сосуда высокого давления в первом рабочем цикле и действие другого сосуда высокого давления во втором рабочем цикле.

8. Способ по п. 6, дополнительно содержащий переключение первого сосуда высокого давления с первого рабочего цикла на второй рабочий цикл, переключение второго сосуда высокого давления со второго рабочего цикла на первый рабочий цикл и синхронизацию переключения таким образом, что, по меньшей мере, два сосуда высокого давления действуют во втором рабочем цикле одновременно.

9. Способ по п. 6, в котором, по меньшей мере, два сосуда высокого давления представляют собой, по меньшей мере, четыре сосуда высокого давления, организованные в, по меньшей мере, две фазированные пары, при этом, по меньшей мере, одна пара сосудов высокого давления переключается между первым и вторым рабочими циклами в момент времени, отличный от момента времени, когда, по меньшей мере, одна другая пара сосудов высокого давления переключается между первым и вторым рабочими циклами.

10. Способ действия, по меньшей мере, одного сосуда высокого давления для закачки суспензии твердых частиц в линию высокого давления, содержащую, по существу, чистую обрабатывающую текучую среду, содержащий первый рабочий цикл, содержащий изоляцию, по меньшей мере, одного сосуда высокого давления от линии высокого давления и ввод, при низком давлении, измельченных твердых частиц в сосуд высокого давления через впускное отверстие для измельченных твердых частиц, и второй рабочий цикл, содержащий создание потока высокого давления в сосуд высокого давления, создание потока суспензии высокого давления из сосуда высокого давления в линию высокого давления и уравнивание давления сосуда высокого давления и линии высокого давления увеличением давления в сосуде высокого давления, и действие, по меньшей мере, одного сосуда высокого давления во втором рабочем цикле в течение первого заданного интервала времени для создания гетерогенного потока суспензии в линию высокого давления, причем по меньшей мере один сосуд высокого давления содержит однокамерную емкость, выполненную с возможностью создания гетерогенного потока суспензии.

11. Способ по п. 10, в котором первый заданный интервал времени составляет от около одной секунды до около двух минут.

12. Способ по п. 10, который дополнительно содержит прекращение действия, по меньшей мере, одного сосуда высокого давления во втором рабочем цикле в течение второго заданного интервала времени.

13. Способ по п. 12, в котором второй заданный интервал времени составляет от около одной секунды до около двух минут.

14. Способ по п. 12, в котором линия высокого давления подает текучую среду обработки в ствол скважины в течение второго заданного интервала времени.

15. Способ по п. 10, в котором по меньшей мере, один сосуд высокого давления представляет собой первый и второй сосуды высокого давления, и способ содержит действие первого сосуда высокого давления во втором рабочем цикле в течение первого заданного интервала времени и действие второго сосуда высокого давления в первом рабочем цикле в течение второго заданного интервала.

16. Способ по п. 10, в котором действие, по меньшей мере, одного сосуда высокого давления обеспечивает формирование суспензии заданной плотности в линии высокого давления в течение заданных интервалов времени.

17. Способ по п. 16, в котором заданная плотность суспензии составляет от около 0.1 фунта проппанта на галлон до 16 фунтов проппанта на галлон.

18. Способ по п. 10, в котором второй рабочий цикл содержит обеспечение небольшого превышения давления сосуда высокого давления по сравнению с давлением линии высокого давления и создание, таким образом, потока суспензии высокого давления из сосуда высокого давления в линию высокого давления.

19. Способ разрыва подземного пласта, в котором проходит ствол скважины, с использованием, по меньшей мере, одного сосуда высокого давления для закачки суспензии твердых частиц в линию высокого давления, содержащую, по существу, чистую текучую среду обработки, содержащий изоляцию, по меньшей мере, одного сосуда высокого давления от линии высокого давления, ввод, при низком давлении, измельченных твердых частиц в сосуд высокого давления через впускное отверстие для измельченных твердых частиц для формирования суспензии, имеющей предварительно заданное свойство, отличное от свойства текучей среды обработки, создание потока высокого давления в сосуд высокого давления, создание потока суспензии высокого давления из сосуда высокого давления в линию высокого давления для введения суспензии в линию высокого давления в течение заданного интервала времени для создания гетерогенного потока суспензии в линию высокого давления, уравнивание давления сосуда высокого давления и линии высокого давления увеличением давления в сосуде высокого давления перед подачей потока чистой текучей среды высокого давления в сосуд высокого давления, и направление линии высокого давления в ствол скважины для осуществления операции разрыва в стволе скважины, причем по меньшей мере один сосуд высокого давления содержит однокамерную емкость, выполненную с возможностью создания гетерогенного потока суспензии.

Images