RU2641681C1 - Use of ionized fluid during hydraulic fracturing of formation - Google Patents
Use of ionized fluid during hydraulic fracturing of formation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2641681C1 RU2641681C1 RU2016137829A RU2016137829A RU2641681C1 RU 2641681 C1 RU2641681 C1 RU 2641681C1 RU 2016137829 A RU2016137829 A RU 2016137829A RU 2016137829 A RU2016137829 A RU 2016137829A RU 2641681 C1 RU2641681 C1 RU 2641681C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- fluid
- formation
- aragonite
- hydraulic fracturing
- Prior art date
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title claims abstract description 122
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title claims abstract description 56
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 78
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims abstract description 52
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims abstract description 52
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims abstract description 41
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 40
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims abstract description 26
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 20
- 229910021532 Calcite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 11
- 235000015076 Shorea robusta Nutrition 0.000 claims abstract description 10
- 244000166071 Shorea robusta Species 0.000 claims abstract description 10
- 230000035699 permeability Effects 0.000 claims abstract 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 250
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 claims description 23
- 230000003115 biocidal effect Effects 0.000 claims description 10
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 27
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 description 107
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 73
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 72
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 69
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 42
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 27
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 24
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 22
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 20
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 18
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 17
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 16
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 16
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 15
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 15
- 239000003139 biocide Substances 0.000 description 13
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 13
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 13
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 12
- 239000000047 product Substances 0.000 description 12
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 description 11
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 10
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 10
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 10
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 9
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 8
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 8
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 8
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 8
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 7
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 7
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 7
- QNRATNLHPGXHMA-XZHTYLCXSA-N (r)-(6-ethoxyquinolin-4-yl)-[(2s,4s,5r)-5-ethyl-1-azabicyclo[2.2.2]octan-2-yl]methanol;hydrochloride Chemical compound Cl.C([C@H]([C@H](C1)CC)C2)CN1[C@@H]2[C@H](O)C1=CC=NC2=CC=C(OCC)C=C21 QNRATNLHPGXHMA-XZHTYLCXSA-N 0.000 description 6
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 6
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 6
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 6
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 6
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 6
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 6
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 6
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 6
- 230000009471 action Effects 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 5
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 5
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 5
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 4
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 4
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 4
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 4
- 230000003534 oscillatory effect Effects 0.000 description 4
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 4
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 4
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 4
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 3
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 3
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 3
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 239000012811 non-conductive material Substances 0.000 description 3
- 239000003129 oil well Substances 0.000 description 3
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 3
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 3
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 3
- -1 pulp Substances 0.000 description 3
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 description 3
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241001481833 Coryphaena hippurus Species 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005411 Van der Waals force Methods 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229940043430 calcium compound Drugs 0.000 description 2
- 150000001674 calcium compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000004520 electroporation Methods 0.000 description 2
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000006193 liquid solution Substances 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 2
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 238000005549 size reduction Methods 0.000 description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 2
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000033558 biomineral tissue development Effects 0.000 description 1
- 230000002051 biphasic effect Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000003183 carcinogenic agent Substances 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 210000000170 cell membrane Anatomy 0.000 description 1
- 230000002925 chemical effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 231100000481 chemical toxicant Toxicity 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 1
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000003631 expected effect Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 210000003811 finger Anatomy 0.000 description 1
- 238000005189 flocculation Methods 0.000 description 1
- 230000016615 flocculation Effects 0.000 description 1
- 238000005188 flotation Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 239000008398 formation water Substances 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 239000012770 industrial material Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002147 killing effect Effects 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000007505 plaque formation Effects 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000002455 scale inhibitor Substances 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 239000003079 shale oil Substances 0.000 description 1
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000002352 surface water Substances 0.000 description 1
- 210000004243 sweat Anatomy 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 210000003813 thumb Anatomy 0.000 description 1
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
- 239000012855 volatile organic compound Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/25—Methods for stimulating production
- E21B43/26—Methods for stimulating production by forming crevices or fractures
- E21B43/267—Methods for stimulating production by forming crevices or fractures reinforcing fractures by propping
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
- C09K8/60—Compositions for stimulating production by acting on the underground formation
- C09K8/62—Compositions for forming crevices or fractures
- C09K8/66—Compositions based on water or polar solvents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
- C09K8/60—Compositions for stimulating production by acting on the underground formation
- C09K8/84—Compositions based on water or polar solvents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
- C09K8/60—Compositions for stimulating production by acting on the underground formation
- C09K8/92—Compositions for stimulating production by acting on the underground formation characterised by their form or by the form of their components, e.g. encapsulated material
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
- Physical Water Treatments (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
Description
Ссылка на родственные заявкиLink to related applications
Настоящая заявка является частичным продолжением заявки на выдачу патента США №14/095346, поданной 3 декабря 2013 г., которая является заявкой, продолжающей заявку на патент США №13/832759, поданной 15 марта 2013 г., которая является частичным продолжением заявки на выдачу патента США №13/594497, поданной 24 августа 2012 г., испрашивающей приоритет в соответствии с предварительной заявкой на патент США №61/676628, поданной 27 июля 2012 г. Согласно настоящей заявке испрашивается приоритет в соответствии с перечисленными выше заявками, а также испрашивается приоритет на разделенную заявку на патент США №13/753310, поданную 29 января 2013 г.This application is a partial continuation of the application for the grant of US patent No. 14/095346, filed December 3, 2013, which is the application continuing the application for US patent No. 13/832759, filed March 15, 2013, which is a partial continuation of the application for grant US patent No. 13/594497, filed August 24, 2012, claiming priority in accordance with provisional application for US patent No. 61/676628, filed July 27, 2012. According to this application claims priority in accordance with the above applications, and is also claimed a priority U.S. Patent Application Laid-Open No. 13/753310, filed January 29, 2013.
Предпосылки к созданию изобретенияBACKGROUND OF THE INVENTION
Гидравлический разрыв пласта (ГРП) в нефтяных скважинах начали применять в конце 1940-х гг. как средство стимуляции в попытке продлить период рентабельной эксплуатации истощающихся нефтяных скважин. В те времена большинство нефтяных скважин бурили вертикально. Размещение кумулятивных зарядов взрывчатых веществ (ВВ) в тонкостенном корпусе было ограничено размещением этих зарядов взрывчатого вещества в заранее заданных продуктивных углеводородных пластах, преимущественно в песчаных толщах. Кумулятивные заряды ВВ взрывали с тем, чтобы вызвать образование в этих пластах разрывов или каналов. Для стимуляции скважины в ствол скважины закачивали под давлением смесь воды и песка.Hydraulic fracturing (Fracturing) in oil wells began to be used in the late 1940s. as a means of stimulation in an attempt to extend the period of cost-effective operation of depleted oil wells. In those days, most oil wells were drilled vertically. The placement of cumulative explosive charges in a thin-walled enclosure was limited by the placement of these explosive charges in predetermined productive hydrocarbon formations, mainly in sandy formations. Cumulative explosive charges exploded in order to cause the formation of gaps or channels in these layers. To stimulate the well, a mixture of water and sand was pumped into the wellbore under pressure.
Такой способ стимуляции скважин применяют в вертикально пробуренных скважинах до настоящего времени. Так было до тех пор, пока компания Mitchell Energy в середине 1990-х гг. не начала использовать две новые технологии, которые изменили способ рентабельной разработки нетрадиционных углеводородсодержащих сланцев. Первая из новых использованных технологий - разработка управляемых и контролируемых технологий бурения, при которых было возможно изменение направления бурового долота, продвигающегося в вертикальном направлении, и его вращение в горизонтальном направлении. Такой поворот можно было выполнить с достаточно небольшим радиусом изгиба, а затем буровое долото могло продолжить бурение в сланцевой формации на значительное расстояние в горизонтальном направлении.This method of stimulation of wells used in vertically drilled wells to date. That was until Mitchell Energy in the mid-1990s. I didn’t start using two new technologies that changed the way we cost-effectively develop unconventional hydrocarbon shales. The first of the new technologies used is the development of controlled and controlled drilling technologies, in which it was possible to change the direction of the drill bit moving in the vertical direction, and its rotation in the horizontal direction. Such a turn could be performed with a sufficiently small bend radius, and then the drill bit could continue drilling in the shale formation for a considerable distance in the horizontal direction.
Вторая технология, которая была необходима, включала в себя разработку насосов высокого давления для ГРП, которые могли бы обеспечивать давление воды на поверхности в диапазоне от 9000 до 10000 фунтов на квадратный дюйм. Ответом была разработка насосов для ГРП, которые могли обеспечить достижение такого уровня давлений при нагнетании. Обе технологии имеют важное значение для рентабельного извлечения углеводородных газов и жидкостей из твердых и мягких сланцевых формаций. В настоящее время компании добывают газообразные и жидкие углеводороды и для контроля роста микроорганизмов используют в основном химические вещества. Микроорганизмы в конечном счете могут мигрировать в водоносные горизонты с питьевой водой.The second technology that was needed included the development of high-pressure pumps for hydraulic fracturing, which could provide surface water pressures in the range of 9,000 to 10,000 psi. The answer was the development of hydraulic fracturing pumps that could achieve this pressure level during injection. Both technologies are important for the cost-effective recovery of hydrocarbon gases and liquids from hard and soft shale formations. Currently, companies produce gaseous and liquid hydrocarbons and use mainly chemicals to control the growth of microorganisms. Microorganisms can ultimately migrate to aquifers with drinking water.
В настоящее время для уничтожения микроорганизмов, находящихся в водной смеси, обычно используют (изначально или в пласте) либо химические, либо другие типы биоцидов, так что газообразные и жидкие углеводороды, заключенные в матрице толщи нефтенасыщенных сланцев, могут легко передвигаться по каналам и разрывам, высвобождаемые обратным потоком водной смеси. Каналы, созданные в процессе ГРП, следует поддерживать открытыми при помощи проппантов, которые изначально вводят вместе с закачиваемой водной смесью в разрывы на участках ГРП (в интервалах ГРП). Если не уничтожить микроорганизмы, они будут быстро размножаться, и если останутся в разрывах, они будут расти и снижать или полностью блокировать поток углеводородов через эти разрывы. Другая существенная проблема, связанная с типом микроорганизмов, состоит в возможном присутствии штамма микробов, способных разыскивать и усваивать всю свободную серу или серосодержащие соединения, производя в итоге сероводород, который следует удалять изо всех потоков добываемого газа, поскольку он является очень опасным и канцерогенным веществом. Во избежание подобных проблем все эти типы микроорганизмов необходимо уничтожать.Currently, for the destruction of microorganisms in an aqueous mixture, either chemical or other types of biocides are usually used (initially or in the reservoir), so that gaseous and liquid hydrocarbons contained in the matrix of the thickness of oil-saturated shales can easily move along channels and fractures, released by the reverse flow of the aqueous mixture. The channels created during the hydraulic fracturing process should be maintained open with proppants, which are initially introduced together with the injected water mixture into the fractures in the hydraulic fracturing sections (in the hydraulic fracturing intervals). If microorganisms are not destroyed, they will multiply rapidly, and if they remain in the gaps, they will grow and reduce or completely block the flow of hydrocarbons through these gaps. Another significant problem associated with the type of microorganism is the possible presence of a strain of microbes capable of searching for and assimilating all free sulfur or sulfur-containing compounds, eventually producing hydrogen sulfide, which should be removed from all flows of the produced gas, since it is a very dangerous and carcinogenic substance. To avoid such problems, all these types of microorganisms must be destroyed.
Помимо возможного размножения микроорганизмов и блокирования потока углеводородного продукта, проблемой при закачке водного раствора может быть присутствие растворенных твердых веществ. Они могут откладываться в тех же каналах притока и разрывах (трещинах) в виде осадка или налета. Отложение такого налета в этих каналах также снижает или блокирует поток углеводородов к поверхности. Во избежание подобных ситуаций в современной отраслевой практике пытаются добиться коагуляции растворенных твердых веществ и прикрепления их ко взвешенным или другим коллоидным частицам, присутствующим в водном растворе с тем, чтобы удалить их до закачки в скважину; однако такие попытки эффективны лишь отчасти. См., например, Denny, Dennis, (март 2012 г.) Влияние жидкости ГРП на сланцы и внедрение проппанта. JPT. стр. 59-61. Kealser, Vic. (апрель 2012 г.). Мониторинг месторождения в реальном времени для оптимизации контроля над микробами. JPT. стр. 30, 32-33. Lowry, Jeff, et al. (декабрь 2011 г.). Применение экологически безопасных сланцевых технологий в испытательной скважине Хейнсвилл. World Oil. стр. 39-40, 42. Rassenfoss, Stephen, (апрель 2012 г.). Компании стремятся лучше изучить сланцевые скважины. JPT. стр. 44-48. Ditoro, Lori К. (2011 г.). Сланцы формации Хейнсвилл. Upstream Pumping Solutions, стр. 31-33. Walser, Doug. (2011 г.). Чем отличается ГРП в сланцах формации Хейнсвилл? Upstream Pumping Solutions, стр. 34-36. Denney, Dennis, (март 2012 г.). Влияние стимуляции на добычу из сланцев формации Хейнсвилл: исследования в масштабе нефтегазоносного комплекса. JPT. стр. 62-66. Denney, Dennis, (январь 2011 г.). Применения технологии. JPT. стр. 20, 22, 26. Все перечисленные выше работы полностью включены в настоящую заявку посредством ссылки.In addition to the possible propagation of microorganisms and blocking the flow of a hydrocarbon product, the presence of dissolved solids may be a problem during the injection of an aqueous solution. They can be deposited in the same channels of the inflow and breaks (cracks) in the form of sediment or plaque. The deposition of such plaque in these channels also reduces or blocks the flow of hydrocarbons to the surface. To avoid such situations in modern industry practice, they try to achieve coagulation of dissolved solids and their attachment to suspended or other colloidal particles present in an aqueous solution in order to remove them before injection into the well; however, such attempts are only partially effective. See, for example, Denny, Dennis, (March 2012) The effect of hydraulic fracturing fluid on shale and proppant penetration. Jpt. p. 59-61. Kealser, Vic. (April 2012). Real-time field monitoring to optimize microbial control. Jpt. p. 30, 32-33. Lowry, Jeff, et al. (December 2011). The use of environmentally friendly shale technology in the Hainesville test well. World Oil. p. 39-40, 42. Rassenfoss, Stephen, (April 2012). Companies seek to better explore shale wells. Jpt. p. 44-48. Ditoro, Lori K. (2011). Shales of the Hainesville Formation. Upstream Pumping Solutions, pp. 31-33. Walser, Doug. (2011). What is the difference between hydraulic fracturing in shales of the Hainesville Formation? Upstream Pumping Solutions, pp. 34-36. Denney, Dennis, (March 2012). The effect of stimulation on shale mining of the Hainesville formation: oil and gas exploration studies. Jpt. p. 62-66. Denney, Dennis, (January 2011). Technology applications. Jpt. p. 20, 22, 26. All of the above works are fully incorporated into this application by reference.
В последние годы в нефтяной отрасли делали попытки разработать ряд способов решения этих проблем. Использование ультрафиолетового света в сочетании с уменьшенным объемом химических биоцидов для уничтожения переносимых водой микроорганизмов оказалось эффективным лишь отчасти. То же самое относится и к попыткам уничтожать микроорганизмы с использованием звуковых волн сверхвысоких частот. Однако для эффективного уничтожения переносимых водой микроорганизмов в обеих этих системах недостаточно интенсивности и силы, поскольку они оказывают лишь слабое однократное воздействие и практически не имеют остаточной эффективности. В обеих системах для эффективного уничтожения переносимых водой и находящихся в воде микроорганизмов требуются химические биоциды. Некоторые компании используют в качестве биоцидов низкочастотные или маломощные генераторы электромагнитных волн; однако доказано, что и их эффективность очень незначительна.In recent years, the oil industry has made attempts to develop a number of ways to solve these problems. The use of ultraviolet light in combination with a reduced volume of chemical biocides for the destruction of water-borne microorganisms was only partially effective. The same applies to attempts to destroy microorganisms using ultra-high frequency sound waves. However, for the effective destruction of water-borne microorganisms in both of these systems, the intensity and strength are insufficient, since they have only a weak single exposure and have practically no residual effectiveness. In both systems, chemical biocides are required to effectively destroy waterborne and waterborne microorganisms. Some companies use low frequency or low power electromagnetic wave generators as biocides; however, it has been proven that their effectiveness is very negligible.
Поэтому цель дальнейших примеров состоит в том, чтобы практично и удовлетворительно решить некоторые важные экологические проблемы, имеющие значение для всей отрасли. Цели дальнейших примеров состоят в том, чтобы исключить необходимость использования скважин для закачки в пласт соленой воды, отказаться от использования токсичных химических веществ в качестве биоцидов для уничтожения микроорганизмов или предотвращения образования осадка и восстановления всей воды обратного притока или пластовой воды для повторного использования в последующих работах ГРП. Примеры изобретения представляют собой технически обоснованные и экономически эффективные решения множества вопросов безопасности населения, которые волновали отрасль в связи с гидравлическим разрывом пласта.Therefore, the goal of further examples is to practically and satisfactorily solve some important environmental problems that are relevant to the entire industry. The objectives of further examples are to eliminate the need for wells to inject salt water into the formation, to abandon the use of toxic chemicals as biocides to kill microorganisms or to prevent the formation of sediment and to restore all return water or formation water for reuse in subsequent works Hydraulic fracturing. Examples of the invention are technically sound and cost-effective solutions to a variety of public safety issues that worried the industry in connection with hydraulic fracturing.
Краткое изложение примеров предлагаемого изобретенияSummary of Examples of the Invention
Преимущества разных примеров настоящего изобретения включают в себя необходимость в сокращении (или исключении) утилизации минерализованной воды, поскольку практически все растворенные соли коагулируют и превращаются во взвешенные частицы, которые отделяют и объединяют с извлекаемым проппантом и мелкодисперсным материалом для включения в материал, который загружают для спекания путем пиролиза во вращающуюся печь для обжига. Аналогичным образом, примеры предлагаемого изобретения исключают необходимость в химических биоцидах, поскольку сверхвысокочастотный генератор электромагнитных волн высокой интенсивности с регулируемой частотой уничтожает присутствующие в воде микроорганизмы перед тем, как воду закачивают в формацию. Электромагнитные волны также предотвращают осаждение налета; таким образом исключают необходимость добавлять ингибиторы образования отложений в водную смесь для ГРП. В результате практически всю воду обратного потока при ГРП повторно используют со всеми оставшимися в ней твердыми материалами, прошедшими переработку и преобразование в частицы проппанта соответствующей формы и размера для последующего использования в операциях ГРП. Кроме того, поскольку летучие органические соединения сгорают и испаряются, нет необходимости в утилизации осадка или других типов твердых отходов.The advantages of various examples of the present invention include the need to reduce (or eliminate) the utilization of saline water, since almost all dissolved salts coagulate and turn into suspended particles, which are separated and combined with recoverable proppant and finely divided material for inclusion in a material that is loaded for sintering by pyrolysis into a rotary kiln. Similarly, examples of the present invention eliminate the need for chemical biocides, since a microwave generator of high intensity electromagnetic waves with adjustable frequency destroys the microorganisms present in the water before the water is pumped into the formation. Electromagnetic waves also prevent the deposition of plaque; thus eliminating the need to add scale inhibitors to the hydraulic mixture for hydraulic fracturing. As a result, almost all of the return water during hydraulic fracturing is reused with all the solid materials remaining in it that have been processed and converted into proppant particles of the corresponding shape and size for subsequent use in hydraulic fracturing operations. In addition, since volatile organic compounds burn and evaporate, there is no need to dispose of sludge or other types of solid waste.
В соответствии с одной особенностью изобретения предлагается система для использования при операциях ГРП в скважинах, включающая в себя: первый сепаратор с пульпой на входе и пульпой и водой на выходе; второй сепаратор с пульпой из первого сепаратора на входе и с пульпой, содержащей меньшее количество воды на выходе; печь для обжига с пульпой со второго сепаратора на входе и с продуктом на выходе; охладитель со шлаком на входе, выходящим из печи для обжига; дробилка с охлажденным шлаком из охладителя на входе; измельчитель с раздробленным в дробилке материалом на входе; первый сетчатый фильтр с измельченным в измельчителе материалом на входе, размеры ячеек сетки в нем определяют верхнюю границу размера частиц проппанта; второй сетчатый фильтр с материалом, вышедшим с первого фильтра, и размером ячеек, который определяет нижнюю границу размера частиц проппанта. По меньшей мере в одном примере система дополнительно включает в себя бункер для хранения проппанта, расположенный между первым и вторым сетчатыми фильтрами. В некоторых примерах система также включает в себя смеситель, на вход которого поступает проппант из бункера. В более конкретном примере первый сепаратор дает на выходе воду, и далее система включает в себя: емкость для воды, которая расположена так, что в нее поступает вода из первого сепаратора, коагулятор с выходом на вход смесителя, и по меньшей мере один насос для ГРП, в который поступает, по меньшей мере, проппант и вода из смесителя, и в котором насос для ГРП выдает поток воды для работ по гидравлическому разрыву пласта.In accordance with one aspect of the invention, there is provided a system for use in hydraulic fracturing operations in wells, including: a first separator with pulp at the inlet and pulp and water at the outlet; a second separator with pulp from the first separator at the inlet and with pulp containing less water at the outlet; kiln with pulp from the second separator at the inlet and with the product at the exit; cooler with slag inlet exiting the kiln; crusher with chilled slag from inlet cooler; chopper with crushed material in the crusher inlet material; the first mesh filter with the material inlet crushed in the grinder, the mesh cell sizes in it define the upper boundary of the proppant particle size; a second mesh filter with material emerging from the first filter and a mesh size that defines a lower bound for proppant particle size. In at least one example, the system further includes a proppant storage bin located between the first and second strainers. In some examples, the system also includes a mixer, the input of which receives proppant from the hopper. In a more specific example, the first separator gives water out, and the system further includes: a water tank, which is located so that it receives water from the first separator, a coagulator with an outlet to the mixer inlet, and at least one hydraulic fracturing pump , which receives at least proppant and water from the mixer, and in which the hydraulic fracturing pump generates a stream of water for hydraulic fracturing.
В соответствии с еще одним примером настоящего изобретения предлагается способ подготовки проппанта конкретного размера из пульпы, отделенной на выходе из скважины после ГРП; этот способ включает в себя: отделение воды от пульпы с получением потока пульпы и потока жидкости; смешивание потока пульпы с твердыми частицами с получением загружаемого материала; спекание материала проппанта с загружаемым материалом; охлаждение спекшегося материала проппанта; измельчение спекшегося материала проппанта; сортировка измельченного материала в соответствии с определенным размером; смешивание с загружаемым материалом измельченного материала, не соответствующего определенному размеру частиц. В некоторых примерах настоящего изобретения способ также включает в себя отделение пульпы от потока флюида, добываемого на УВ скважине, при этом пластовый флюид содержит воду и пульпу; при этом пульпу разделяют по меньшей мере на два потока, один из которых практически содержит жидкий поток воды, а второй содержит пульпу. Примеры допустимых средств отделения пульпы от потока флюида, добываемого из УВ скважины, включают в себя традиционный трехфазный сепаратор.In accordance with another example of the present invention, there is provided a method for preparing a proppant of a particular size from pulp separated at the well exit after hydraulic fracturing; this method includes: separating water from the pulp to obtain a pulp stream and a liquid stream; mixing the flow of pulp with solid particles to obtain feed material; sintering of proppant material with feed material; cooling the sintered proppant material; grinding sintered proppant material; sorting of crushed material in accordance with a specific size; mixing with the feed material crushed material that does not correspond to a specific particle size. In some examples of the present invention, the method also includes separating the pulp from the fluid flow produced in the hydrocarbon well, the formation fluid containing water and pulp; while the pulp is divided into at least two streams, one of which practically contains a liquid stream of water, and the second contains pulp. Examples of acceptable means of separating the pulp from the fluid flow produced from the hydrocarbon well include a conventional three-phase separator.
По меньшей мере в одном примере смешивание включает в себя: загрузку потока твердого материала в печь для обжига и загрузку твердых частиц в печь для обжига, при этом загрузка твердых частиц изменяет вязкость шлакообразующего материала, а шлакообразующий материал содержит поток твердых частиц и загружаемых твердых частиц. Еще в одном примере загрузка в печь для обжига твердых частиц зависит от вязкости шлакообразующего материала в печи для обжига, при этом когда шлакообразующий материал слишком вязкий для равномерного течения в печи для обжига, загрузку твердых частиц увеличивают. В некоторых примерах загрузку твердых частиц уменьшают, когда вязкость шлакообразующего материала настолько низкая, что скорость потока через печь для обжига слишком высока для спекания материала проппанта.In at least one example, mixing includes: loading a stream of solid material into the kiln and loading solid particles into the kiln, wherein loading the solid particles changes the viscosity of the slag-forming material, and the slag-forming material contains a stream of solid particles and loaded solid particles. In yet another example, the loading of solid particles into the kiln depends on the viscosity of the slag-forming material in the kiln, while when the slag-forming material is too viscous for uniform flow in the kiln, the loading of solid particles is increased. In some examples, solids loading is reduced when the viscosity of the slag-forming material is so low that the flow rate through the kiln is too high to sinter the proppant material.
Еще в одном примере быстрое охлаждение включает в себя орошение спекшегося материала проппанта струей жидкости, при этом измельчение включает в себя: дробление охлажденного материала проппанта и перемалывание раздробленного материала проппанта.In yet another example, rapid cooling involves irrigating the sintered proppant material with a liquid stream, and grinding includes: crushing the cooled proppant material and grinding the crushed proppant material.
Еще в одном примере сортировка включает в себя просеивание через сетчатый фильтр и/или разделение по весу.In yet another example, sorting involves screening through a strainer and / or weight separation.
В некоторых примерах спекание включает в себя нагревание шлакообразующего материала, при этом летучие компоненты из шлакообразующего материала выходят в газообразном виде, а материал проппанта в шлакообразующем материале спекается. В некоторых подобных примерах измеряют скорость течения спекаемого материала на выходе из печи для обжига, и на основе этих измерений регулируют нагрев в печи для обжига.In some examples, sintering involves heating the slag-forming material, while volatile components from the slag-forming material come out in a gaseous form, and the proppant material in the slag-forming material is sintered. In some such examples, the flow rate of the sintered material at the outlet of the kiln is measured, and the heating in the kiln is controlled based on these measurements.
В другом примере настоящего изобретения способ также включает в себя отделение пульпы от потока флюида, добытого из УВ скважины, при этом добываемый флюид содержит воду и твердые вещества; при этом упомянутое разделение пульпы дает по меньшей мере два потока, один из которых практически содержит жидкий поток воды, а второй содержит пульпу. По меньшей мере в одном из подобных примеров этот способ также включает в себя воздействие электромагнитного импульса на практически жидкий поток воды, при этом проппант смешивают с практически жидким потоком воды до или после воздействия.In another example of the present invention, the method also includes separating the pulp from the fluid stream extracted from the hydrocarbon well, the produced fluid containing water and solids; however, the mentioned separation of the pulp gives at least two streams, one of which practically contains a liquid stream of water, and the second contains pulp. In at least one of such examples, this method also includes exposure to an electromagnetic pulse on a substantially liquid water stream, wherein the proppant is mixed with the substantially liquid water stream before or after exposure.
В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения предлагается система подготовки ряда проппантов с конкретными размерами частиц из пульпы, полученной на выходе из скважины после ГРП; эта система включает в себя: средство для отделения воды из пульпы с получением потока пульпы и потока жидкости; средство смешивания потока пульпы с твердыми частицами с получением загружаемого материала; средство спекания материала проппанта с загружаемым материалом; средство охлаждения спекшегося материала проппанта; средство измельчения спекшегося материала проппанта; средство сортировки измельченного материала по определенному размеру; средство смешивания измельченного материала, не соответствующего определенному размеру частиц, с загружаемым материалом. По меньшей мере в одном примере средство для смешивания измельченного материала, не соответствующего определенному размеру частиц, включает в себя средство для спекания.In accordance with another aspect of the present invention, there is provided a system for preparing a series of proppants with specific particle sizes from the pulp obtained at the well exit after hydraulic fracturing; this system includes: means for separating water from the pulp to produce a pulp stream and a liquid stream; means for mixing the flow of pulp with solid particles to obtain a feed material; means for sintering proppant material with feed material; means for cooling the sintered proppant material; means for grinding the sintered proppant material; means for sorting the crushed material by a specific size; means for mixing crushed material that does not correspond to a specific particle size with the feed material. In at least one example, a means for mixing ground material that does not meet a specific particle size includes a sintering means.
Пример средства для сепарирования включает в себя емкость для двухфазной сепарации с воронкой в нижней части и желобом, идущим на вход шнекового транспортера. Емкость для двухфазной сепарации использует принцип установки осаждения под действием силы тяжести (с перегородками или без них). Альтернативу установке осаждения под действием силы тяжести составляет сосуд давления из системы гидроциклона, направляющий пульпу к загрузочной воронке при помощи шнекового транспортера.An example of a separation means includes a two-phase separation vessel with a funnel at the bottom and a chute going to the inlet of the screw conveyor. The tank for two-phase separation uses the principle of setting the deposition under the action of gravity (with or without partitions). An alternative to gravity-assisted deposition is a pressure vessel from a hydrocyclone system that guides the pulp to a feed hopper using a screw conveyor.
В другом примере средство для смешивания потока пульпы с твердыми частицами включает в себя: средство для загрузки потока твердого материала в печь для обжига и средство для загрузки твердых частиц в печь для обжига, при этом загрузка твердых частиц изменяет вязкость шлакообразующего материала и шлакообразующий материал содержит поток пульпы и загружаемые твердые частицы. Один из примеров полезных средств для загрузки потока пульпы в печь для обжига включает в себя: шнековый транспортер от средства сепарации к загрузочной воронке печи для обжига. По мере перемещения потока пульпы к воронке при помощи шнекового транспортера отделяют больше воды. Альтернативами являются лента скребкового конвейера, система ковшового конвейера и другие, известные специалистам в данной области техники. Конкретные примеры полезных средств для загрузки песка в печь для обжига включают в себя: элеваторную ленту с ковшами и регулируемым приводом, подающую твердые частицы (например, песок) из бункера, в котором находится указанный песок. Регулируемый привод позволяет изменять количество песка в зависимости от температуры, которую измеряют на выходе из печи для обжига. Эта температура связана с вязкостью. Например, если температура колеблется вокруг некоторой заданной величины приблизительно равной 2200 F, при снижении температуры подачу песка будут увеличивать. При повышении температуры ее будут снижать. В более конкретном примере при колебаниях в пределах 5% изменений не будет, тогда как колебания более 5% повлекут увеличение или уменьшение количества песка в зависимости от конкретной печи для обжига, подачи твердого материала проппанта и других условий, известных специалистам в данной области техники. Другие примеры средств для загрузки включают ленточный конвейер или ковшовый конвейер и другие аналоги, известные специалистам в данной области техники.In another example, a means for mixing a pulp stream with solid particles includes: a means for loading a stream of solid material into a calcining furnace and means for loading solid particles into a calcining furnace, wherein loading of solid particles changes the viscosity of the slag-forming material and the slag-forming material contains a stream pulps and solids loaded. One example of a useful means for loading the pulp stream into the kiln includes: a screw conveyor from the separation means to the hopper of the kiln. As the pulp stream moves to the funnel, more water is separated by means of a screw conveyor. Alternatives are the conveyor belt, bucket conveyor system and others known to those skilled in the art. Specific examples of useful means for loading sand into a kiln include: an elevator belt with buckets and an adjustable drive feeding solid particles (e.g. sand) from a silo in which said sand is located. An adjustable drive allows you to change the amount of sand depending on the temperature, which is measured at the outlet of the kiln. This temperature is related to viscosity. For example, if the temperature fluctuates around a predetermined value of approximately 2200 F, sand will increase as the temperature decreases. With increasing temperature, it will be reduced. In a more specific example, there will be no changes with fluctuations within 5%, while fluctuations of more than 5% will increase or decrease the amount of sand depending on the specific kiln for firing, supply of solid proppant material and other conditions known to specialists in this field of technology. Other examples of loading means include a conveyor belt or bucket conveyor and other analogs known to those skilled in the art.
Еще в одном примере средство для охлаждения включает в себя средство для распыления спекшегося материала проппанта со струей жидкости которая была сепарирована от пульпы (например, при помощи распылительного сопла и/или водяного экрана). Другой вариант охлаждения этого материала - воздушное охлаждение. По меньшей мере в одном примере смесь горячих твердых материалов из печи для обжига помещают на движущуюся перфорированную стальную ленту конвейера, которая проходит над водосборным резервуаром. Вода воздействует на смесь, пока та находится на ленте.In yet another example, the means for cooling includes means for spraying the sintered proppant material with a stream of liquid that has been separated from the pulp (for example, using a spray nozzle and / or water screen). Another option for cooling this material is air cooling. In at least one example, a mixture of hot solid materials from a kiln is placed on a moving perforated steel conveyor belt that extends above the catchment. Water acts on the mixture while it is on the tape.
Еще в одном примере средство для измельчения включает в себя: средство дробления охлажденного материала проппанта и средство перемалывания раздробленного материала проппанта. В одном из таких примеров средство для дробления включает в себя дробилку со следующими техническими данными: эксцентричная конусная дробилка с возможностью изменять пространство дробления и получать материал разных размеров. К альтернативным дробилкам относят: щековые дробилки, валиковые дробилки, шаровые дробилки и другие аналоги, известные специалистам в данной области техники. В некоторых примерах дробилка доводит затвердевшую спекшуюся смесь до фрагментов размерами примерно от до дюйма.In yet another example, the means for grinding includes: means for crushing the cooled proppant material and means for grinding the crushed proppant material. In one such example, the means for crushing includes a crusher with the following technical data: an eccentric cone crusher with the ability to change the crushing space and obtain material of different sizes. Alternative crushers include: jaw crushers, roller crushers, ball crushers and other analogues known to specialists in this field of technology. In some examples, the crusher brings the hardened sintered mixture to fragments with sizes from about before inches.
В некоторых примерах средство для перемалывания включает в себя мельницу одного из следующих типов: стержневая мельница, шаровая мельница, мельница самоизмельчения (бесшаровая), валковая мельница и другие аналоги, известные специалистам в данной области техники. По меньшей мере в некоторых таких примерах раздробленный материал перемещают конвейером и подают в узел смешивания/размола, где уменьшают размер материала; по меньшей мере в одном примере 98-99% материала проходит через сетку №30 с зазорами приблизительно 590 микрон; прошедший материал по размеру и прочности аналогичен мелкому остроугольному песку.In some examples, the means for grinding includes a mill of one of the following types: core mill, ball mill, self-grinding mill (ballless), roller mill and other analogues known to specialists in this field of technology. In at least some of these examples, the crushed material is conveyed and conveyed to a mixing / grinding assembly where material is reduced in size; in at least one example, 98-99% of the material passes through mesh No. 30 with gaps of approximately 590 microns; the passed material is similar in size and strength to fine acute-angled sand.
В некоторых примерах средство для сортировки включает в себя сортировочную установку (грохот) по меньшей мере с одним сетчатым фильтром. Пример подходящей сортировочной установки - вибросито/виброгрохот. Если материал проходит через сетчатый фильтр, его относят к «требуемому» размеру. Если он слишком мелкий, он проваливается на линию для материала недостаточного размера и его загружают обратно на вход загрузочной воронки печи для обжига. Если он слишком крупный, он отделяется на линию с материалом избыточного размера и поступает обратно на вход загрузочной воронки печи для обжига. По меньшей мере в одном примере потоки слишком крупного и слишком мелкого материала объединяют до загрузки в печь для обжига. Другие допустимые средства для сортировки представляют собой неподвижные сетчатые фильтры, вращающиеся сетчатые фильтры, а также средства для разделения по весу (например, циклонный сепаратор, через который проходит измельченный материал) и/или разделения по удельным весам в жидком растворе. Примеры допустимых циклонных сепараторов известны специалистам в данной области техники. К другим допустимым средствам для сепарации относят сепараторы по удельному весу в жидком растворе. Подходящие системы сепараторов этого типа известны специалистам в данной области техники.In some examples, the sorting means includes a screening unit (screen) with at least one screen. An example of a suitable screening plant is a vibrating screen / vibrating screen. If the material passes through a strainer, it is referred to the “required” size. If it is too small, it falls into the line for material of insufficient size and is loaded back to the inlet of the loading funnel of the kiln. If it is too large, it is separated into a line with excess material and fed back to the inlet of the loading funnel of the kiln. In at least one example, flows of too coarse and too fine material are combined prior to loading into the kiln. Other suitable screening media are fixed screens, rotating screens, and also means for separating by weight (for example, a cyclone separator through which the crushed material passes) and / or separating by specific gravity in a liquid solution. Examples of valid cyclone separators are known to those skilled in the art. Other acceptable means for separation include separators by specific gravity in a liquid solution. Suitable separator systems of this type are known to those skilled in the art.
В другом примере средство для спекания включает в себя средство для нагревания шлакообразующего материала, при этом летучие компоненты из шлакообразующего материала выходят в газообразном виде, и материал проппанта спекается в шлакообразующий материал. Один пример такого средства для нагревания шлакообразующего материала включает в себя вращающуюся шлаковую печь для обжига, наклонную вращающуюся печь для обжига и горизонтальную печь для обжига с возможностью прямого и косвенного (отраженным пламенем) нагрева. Альтернативные средства для спекания материала проппанта в загружаемый материал включают в себя: бесшлаковую печь для обжига, вертикальную печь (например, печь Герресхофа, многоподовая вертикальная печь компании Pacific), горизонтальную печь для спекания с цепной колосниковой решеткой и другие аналоги, известные специалистам в данной области техники. В некоторых примерах операции обжига в печи включают в себя загрузку материала пульпы в печь для обжига и добавление проппанта для начала процесса совместного спекания материала пульпы и проппанта в массу сыпучего агломерата. По мере того, как смесь перемещается вниз к выпускному отверстию печи для обжига температура смеси повышается за счет тепла, которое создает горелка печи для обжига. В то же время вязкость этой смеси снижается по мере повышения температуры. В это же время органические вещества, которые переносятся в этой смеси, сгорают, испаряются и попадают в вентиляционную трубу, покидая движущуюся смесь твердых материалов. Вязкость этой движущейся смеси регулируют повышением или понижением тепла, выделяемого горелкой печи для обжига, либо путем добавления к смеси большего или меньшего количества проппанта, или обоими способами.In another example, the sintering means includes means for heating the slag-forming material, while volatile components from the slag-forming material come out in a gaseous form, and the proppant material is sintered into the slag-forming material. One example of such a means for heating the slag-forming material includes a rotary slag kiln for firing, an inclined rotary kiln for firing and a horizontal kiln with the possibility of direct and indirect (reflected flame) heating. Alternative means for sintering the proppant material into the feed material include: a slagless kiln, a vertical furnace (e.g., a Gerreshof furnace, a Pacific multi-hearth vertical furnace), a horizontal sintering furnace with a chain grate, and other analogues known to those skilled in the art technicians. In some examples, kiln firing operations include loading the pulp material into the kiln and adding proppant to begin the process of co-sintering the pulp and proppant material into the bulk of the agglomerate. As the mixture moves down to the outlet of the kiln, the temperature of the mixture rises due to the heat generated by the burner of the kiln. At the same time, the viscosity of this mixture decreases as the temperature rises. At the same time, the organic substances that are transported in this mixture burn up, evaporate and enter the ventilation pipe, leaving the moving mixture of solid materials. The viscosity of this moving mixture is controlled by increasing or decreasing the heat generated by the burner of the kiln, either by adding more or less proppant to the mixture, or both.
Некоторые примеры настоящего изобретения также включают в себя средство для измерения скорости потока спекшегося материала, выходящего из печи для обжига. Примеры средств для измерения потока спекшегося материала на выходе из печи для обжига включают в себя температурный датчик, передающий сигналы. Специалистам в данной области техники известны другие аналогичные средства. Средство для регулировки нагрева в печи для обжига, основанное на измерении (температуры), предложены в других вариантах осуществления. Примеры средств регулировки нагрева в печи для обжига, основанных на измерениях, включают в себя: изменение потока проппанта на входе в печь для обжига на основании измерений температуры и изменение скорости потока топлива к горелке печи для обжига для повышения или уменьшения количества тепла, которое выделяется в печи для обжига.Some examples of the present invention also include means for measuring the flow rate of the sintered material exiting the kiln. Examples of means for measuring the flow of sintered material at the outlet of the kiln include a temperature sensor transmitting signals. Other similar means are known to those skilled in the art. Means for adjusting heating in a calcining furnace based on measurement (temperature) are provided in other embodiments. Examples of measurement-based heating control means in a kiln include: changing the proppant flow at the inlet to the kiln based on temperature measurements and changing the flow rate of fuel to the burner of the kiln to increase or decrease the amount of heat that is generated in kilns for roasting.
Как упоминалось выше, отделение пульпы от потока из скважины дает по меньшей мере два потока, причем по меньшей мере один из двух потоков практически представляет собой жидкий поток воды. В еще более подробном примере предлагается средство для воздействия электромагнитным импульсом практически на жидкий поток воды. По меньшей мере один пример средства для воздействия электромагнитным импульсом на практически жидкий поток воды раскрыт в патенте США №6,063,267, который полностью включен в настоящее описание посредством ссылки. Альтернативы приспособлению, описанному в настоящем патенте для использования в разных примерах настоящего изобретения, включают в себя традиционные биоциды/коагуляторы (химические, электрические и механические), что очевидно специалистам в данной области техники.As mentioned above, separating the pulp from the well stream produces at least two streams, wherein at least one of the two streams is substantially a liquid water stream. In an even more detailed example, a means is provided for exposing an electromagnetic pulse to practically a liquid water stream. At least one example of a means for applying an electromagnetic pulse to a substantially liquid water stream is disclosed in US Pat. No. 6,063,267, which is incorporated herein by reference in its entirety. Alternatives to the device described in this patent for use in various examples of the present invention include traditional biocides / coagulators (chemical, electrical and mechanical), which is obvious to experts in this field of technology.
По меньшей мере в одном примере конкретный воздействующий импульс имеет следующие характеристики: переменный, сверхвысокой частоты в диапазоне приблизительно от 10 до 80 кГц. Другие импульсы, которые имеют достаточную частоту, чтобы уничтожать микроорганизмы, присутствующие в воде, и вызвать коагуляцию растворенных твердых веществ, известны специалистам в данной области техники и могут зависеть от конкретных свойств воды в конкретной скважине. Как правило, импульс будет разрушать клетки микроорганизмов.In at least one example, a particular impact pulse has the following characteristics: variable, superhigh frequency in the range of about 10 to 80 kHz. Other pulses that have a sufficient frequency to destroy microorganisms present in the water and cause coagulation of dissolved solids are known to those skilled in the art and may depend on the specific properties of the water in a particular well. Typically, an impulse will destroy the cells of microorganisms.
Еще в одном примере настоящего изобретения предлагается средство для смешивания проппанта с практически жидким потоком воды (для смешивания либо до, либо после воздействия). Примеры средств для смешивания проппанта с водой включают в себя смеситель, известный специалистам в данной области техники (например, сетчатый фильтр или открытая емкость с решеткой). В некоторых примерах в смеситель добавляют реагенты, уменьшающие поверхностное натяжение, а также другие компоненты, известные специалистам в данной области техники. Затем смесь поступает на средство, которое повышает давление смеси (например, насос для ГРП или «усилитель», известный специалистам в данной области техники), и смесь под давлением закачивают в скважину.In another example of the present invention, there is provided a means for mixing proppant with a substantially liquid stream of water (for mixing either before or after exposure). Examples of means for mixing proppant with water include a mixer known to those skilled in the art (for example, a strainer or an open container with a grill). In some examples, surface tension reagents as well as other components known to those skilled in the art are added to the mixer. Then the mixture enters the tool, which increases the pressure of the mixture (for example, hydraulic fracturing pump or “amplifier”, known to specialists in this field of technology), and the mixture is pumped under pressure into the well.
В других примерах проппант конкретного размера изготавливают из попутной и/или возвратной воды, а также из других источников, используя комбинацию печи для обжига, дробилки, измельчителя и сетчатых фильтров для получения проппанта разных размеров; специалистам в данной области техники будет понятно, что это востребовано при работах ГРП. См., например, работу Mining Engineering, "Industrial Materials", стр. 59-61, June 2012 (www.miningengineering magazine.com), которая включена в настоящий документ посредством ссылки. Разные размеры получают путем регулирования используемых измельчителей и сетчатых фильтров.In other examples, a proppant of a particular size is made from the associated and / or return water, as well as from other sources, using a combination of a kiln, grinder, grinder and strainers to produce proppant of different sizes; specialists in this field of technology will understand that this is in demand during hydraulic fracturing. See, for example, Mining Engineering, "Industrial Materials", pp. 59-61, June 2012 (www.miningengineering magazine.com), which is incorporated herein by reference. Different sizes are obtained by adjusting the choppers and strainers used.
Еще в одном примере предложен способ обработки воды после ГРП в УВ скважинах (это и вода обратного потока, и «попутная» вода), который включает в себя: отделение твердых веществ от воды после ГРП, при этом получают поток воды со взвешенными частицами твердых веществ; разделение потока воды на некоторое количество потоков воды; генерирование положительного заряда в некотором количестве потоков воды, при этом получают некоторое количество потоков положительно заряженной воды; смешивание некоторого количества потоков положительно заряженной воды после упомянутого создания заряда. Еще в одном примере этот способ также включает в себя мониторинг уровня поверхности раздела вода-нефть и управление уровнем поверхности раздела вода-нефть в сепараторе.In another example, a method is proposed for treating water after hydraulic fracturing in hydrocarbon wells (this is return water and “associated” water), which includes: separating solids from water after hydraulic fracturing, and a water stream with suspended solids is obtained ; dividing the water flow into a number of water flows; generating a positive charge in a number of streams of water, while receiving a certain number of streams of positively charged water; mixing a certain number of streams of positively charged water after said creation of a charge. In another example, this method also includes monitoring the level of the water-oil interface and controlling the level of the water-oil interface in the separator.
В более конкретном примере этот способ дополнительно включает в себя снижение скорости потока в некотором количестве потоков воды с тем, чтобы она была ниже, чем скорость потока воды со взвешенными частицами твердых веществ. Снижение скорости потока позволяет увеличить время воздействия положительного заряда. Это увеличивает величину положительного заряда в воде, что считают полезным для уничтожения микробов в воде и обеспечения остаточного положительного заряда на период времени, когда воду закачивают в формации, из которых предполагают добывать углеводороды. Считается, что положительный заряд воды в формации благоприятен для уменьшения разных структур в формации, которые являются помехой потоку.In a more specific example, this method further includes reducing the flow rate in a certain amount of water flows so that it is lower than the flow rate of water with suspended solids. Reducing the flow rate allows you to increase the exposure time of a positive charge. This increases the amount of positive charge in water, which is considered useful for destroying microbes in water and providing a residual positive charge for a period of time when water is pumped into formations from which hydrocarbons are supposed to be extracted. It is believed that a positive charge of water in the formation is favorable for reducing various structures in the formation that interfere with flow.
Еще в одном конкретном примере способ создания положительного заряда в потоках воды включает в себя обработку потоком электромагнитной энергии каждого из некоторого количества потоков воды.In yet another specific example, a method of creating a positive charge in water streams involves treating each of a number of water streams with a stream of electromagnetic energy.
Еще в одном примере большинство взвешенных частиц твердых веществ имеет размеры меньше 100 микрон. В некоторых подобных примерах практически все взвешенные частицы твердых веществ имеют размеры меньше 100 микрон. В более ограниченном числе примеров большинство взвешенных частиц твердых веществ имеет размеры меньше 10 микрон. В еще более ограниченном числе примеров практически все взвешенные частицы твердых веществ имеют размеры меньше 10 микрон. Уменьшение размера взвешенных частиц твердых веществ позволяет пропускать воду через приспособления, которые пригодны для создания положительного заряда в воде при разумных затратах, например, путем использования труб из нержавеющей стали в случае взвешенных частиц размерами приблизительно 100 микрон и из более мягких материалов (например, ПВХ) в случае частиц размерами 10 и менее микрон.In yet another example, most suspended solids are less than 100 microns in size. In some such examples, almost all suspended solids are less than 100 microns in size. In a more limited number of examples, most suspended solids are less than 10 microns in size. In an even more limited number of examples, almost all suspended solids are less than 10 microns in size. Reducing the size of suspended solids allows water to pass through devices that are suitable for creating a positive charge in water at reasonable costs, for example, by using stainless steel pipes in the case of suspended particles of about 100 microns in size and from softer materials (e.g. PVC) in the case of particles with a size of 10 microns or less.
В некоторых примерах разделение включает в себя двухступенчатую сепарацию. По меньшей мере в одном примере двухступенчатая сепарация включают в себя: прохождение воды после ГРП через трехфазный сепаратор, на выходе которого получают воду, в воду после трехфазного сепаратора пропускают через двухфазный сепаратор. По меньшей мере в одном таком способе трехфазный сепаратор включает в себя разделение на четыре вещества, в том числе: пульпа, вода с содержанием взвешенных твердых частиц, углеводородная жидкость, углеводородный газ.In some examples, the separation includes a two-stage separation. In at least one example, two-stage separation includes: the passage of water after hydraulic fracturing through a three-phase separator, at the outlet of which water is obtained, into the water after a three-phase separator is passed through a two-phase separator. In at least one such method, a three-phase separator includes separation into four substances, including: pulp, water containing suspended solids, a hydrocarbon liquid, a hydrocarbon gas.
В соответствии с другим примером настоящего изобретения предлагается система для обработки воды после ГРП в УВ скважинах, система включает в себя: средство для отделения твердых веществ от воды после ГРП, при этом получают поток воды со взвешенными частицами твердых веществ; средство для разделения потока воды на некоторое количество потоков воды; средство для создания положительного заряда в некотором количестве потоков воды, при этом получают некоторое количество потоков положительно заряженной воды; средство для смешивания некоторого количества потоков положительно заряженной воды.In accordance with another example of the present invention, there is provided a system for treating water after hydraulic fracturing in hydrocarbon wells, the system includes: means for separating solids from water after hydraulic fracturing, thereby obtaining a stream of water with suspended solids; means for dividing the water stream into a number of water streams; means for creating a positive charge in a certain number of streams of water, while receiving a certain number of streams of positively charged water; means for mixing a certain number of streams of positively charged water.
По меньшей мере в одной из таких систем средство для разделения включает в себя трехфазный сепаратор с разделением на четыре вещества. Например, в более конкретном примере средство для разделения дополнительно включает в себя второй двухфазный сепаратор, этот двухфазный сепаратор включает в себя вход для потока воды из трехфазного газонефтяного сепаратора и выход для потока воды со взвешенными частицами твердых веществ. Еще в одном примере также предлагается следующее: средство для мониторинга уровня поверхности раздела вода-нефть и средство для управления уровнем поверхности раздела вода-нефть в первом и втором сепараторе. В одном таком примере средство для мониторинга включает в себя индикатор уровня поверхности раздела вода-нефть и датчик регулировочного клапана (например, каскадная система регулирования).In at least one of these systems, the separation means includes a three-phase separator with separation into four substances. For example, in a more specific example, the separation means further includes a second two-phase separator, this two-phase separator includes an inlet for a water stream from a three-phase gas-oil separator and an outlet for a water stream with suspended solids. In another example, the following is also proposed: means for monitoring the level of the water-oil interface and means for controlling the level of the water-oil interface in the first and second separator. In one such example, the monitoring tool includes a water-oil interface level indicator and a control valve sensor (e.g., a cascade control system).
В некоторых примерах средство для разделения потока воды на некоторое количество потоков воды включает в себя манифольд со входным отверстием для подачи потока воды со взвешенными частицами твердых веществ и некоторое количество выходных отверстий, каждое из которых имеет площадь поперечного сечения, меньшую чем площадь поперечного сечения на входе в манифольд; при этом сумма площадей поперечного сечения выходных отверстий больше, чем площадь поперечного сечения входных отверстий, так что скорость потока, выходящего из манифольда, ниже скорости потока, поступающего в манифольд. По меньшей мере в одном примере манифольд включает в себя манифольд 1:12 (например, с диаметром поперечного сечения выходных отверстий 4 дюйма и большим диаметром поперечного сечения входных отверстий). В другом примере средство для разделения потока воды на некоторое количество потоков воды включает в себя автоцистерну для воды с некоторым количеством отсеков, каждый отсек расположен так, что принимает часть потока воды.In some examples, the means for dividing the water stream into a number of water streams includes a manifold with an inlet for supplying a water stream with suspended solids and a number of outlet openings, each of which has a cross-sectional area smaller than the cross-sectional area at the inlet to the manifold; the sum of the cross-sectional areas of the outlet openings is greater than the cross-sectional area of the inlet openings, so that the flow rate leaving the manifold is lower than the flow velocity entering the manifold. In at least one example, the manifold includes a 1:12 manifold (for example, with a cross sectional diameter of the outlet openings of 4 inches and a large cross-sectional diameter of the inlet openings). In another example, a means for dividing a water stream into a number of water streams includes a water tank with a number of compartments, each compartment being positioned to receive a portion of the water stream.
В другом примере средство для создания положительного заряда включает в себя средство для обработки каждого из некоторого количества потоков воды потоком электромагнитной энергии. По меньшей мере в одном таком примере средство для обработки каждого из некоторого количества потоков воды потоком электромагнитной энергии включает в себя трубу и по меньшей мере одну электрическую катушку, которая практически соосна с трубой. В некоторых таких примерах труба состоит из практически непроводящего материала. В некоторых таких примерах труба состоит из нержавеющей стали. В различных примерах используется схема коммутации колебательного тока, соединенная с катушкой. В некоторых таких примерах схема коммутации колебательного тока работает в двухполупериодном режиме с частотой от 10 до 80 кГц.In another example, the means for creating a positive charge includes means for treating each of a number of water streams with a stream of electromagnetic energy. In at least one such example, the means for treating each of a number of water streams with an electromagnetic energy stream includes a pipe and at least one electric coil that is substantially coaxial with the pipe. In some such examples, the pipe consists of a practically non-conductive material. In some such examples, the pipe consists of stainless steel. In various examples, an oscillatory current switching circuit connected to a coil is used. In some such examples, the switching circuit of the oscillatory current operates in a half-wave mode with a frequency of 10 to 80 kHz.
В другом примере средство для смешивания включает в себя манифольд со входными отверстиями для некоторого количества потоков положительно заряженной воды и выходным отверстием. В одном таком примере средство для смешивания дополнительно включает в себя смеситель воды и проппанта для ГРП. В различных примерах большинство взвешенных частиц твердого вещества имеют размеры менее 100 микрон. В некоторых таких примерах практически все взвешенные частицы твердых веществ имеют размеры меньше 100 микрон. В более ограниченном числе примеров большинство взвешенных частиц твердых веществ имеет размеры меньше 10 микрон. В еще более ограниченном числе примеров практически все взвешенные частицы твердых веществ имеют размеры меньше 10 микрон.In another example, the mixing means includes a manifold with inlets for a number of positively charged water flows and an outlet. In one such example, the mixing means further includes a water and proppant mixer for hydraulic fracturing. In various examples, most suspended solids are less than 100 microns in size. In some such examples, virtually all suspended solids are less than 100 microns in size. In a more limited number of examples, most suspended solids are less than 10 microns in size. In an even more limited number of examples, almost all suspended solids are less than 10 microns in size.
В более конкретном примере средство для разделения включает в себя двухступенчатый сепаратор. В одном таком примере двухступенчатый сепаратор включает в себя: трехфазный сепаратор с выходным отверстием для воды, которое соединено со входом двухфазного сепаратора. Еще в одном примере трехфазный сепаратор включает в себя разделение на четыре вещества, в том числе: пульпа, вода с содержанием взвешенных твердых частиц, углеводородная жидкость, углеводородный газ.In a more specific example, the separation means includes a two-stage separator. In one such example, a two-stage separator includes: a three-phase separator with an outlet for water, which is connected to the input of the two-phase separator. In another example, a three-phase separator includes a separation into four substances, including: pulp, water containing suspended solids, hydrocarbon liquid, hydrocarbon gas.
В другом примере настоящего изобретения предлагается система для обработки воды из скважин после ГРП; эта система включает в себя: многофазный сепаратор; манифольд, входное отверстие которого соединено с выходным отверстием многофазного сепаратора, и который имеет несколько выходных отверстий; некоторое количество труб, на каждую из которых навита катушка, причем каждая труба имеет входной конец, соединенный с выходным отверстием манифольда, и выходной конец; смешивающий манифольд, входные отверстия которого соединены с выходными концами некоторого количества труб.In another example, the present invention provides a system for treating water from wells after hydraulic fracturing; this system includes: a multiphase separator; a manifold, the inlet of which is connected to the outlet of the multiphase separator, and which has several outlet openings; a number of pipes, on each of which a coil is wound, each pipe having an inlet end connected to the outlet of the manifold and an outlet end; a mixing manifold, the inlet of which is connected to the outlet ends of a certain number of pipes.
По меньшей мере в одной такой системе также предлагается смеситель проппанта и воды, который соединен с выходом объединяющего смешивающего манифольда.In at least one such system, a proppant-water mixer is also provided which is connected to the outlet of the combining mixing manifold.
По меньшей мере в одной из таких систем многофазный сепаратор включает в себя многоступенчатый сепаратор. В более конкретном примере многоступенчатый сепаратор включает в себя двухступенчатый сепаратор, в котором: первая ступень двухступенчатого сепаратора включает в себя трехфазный сепаратор, а вторая ступень двухступенчатого сепаратора включает в себя двухфазный сепаратор. В еще более конкретном примере трехфазный сепаратор включает в себя сепаратор с разделением на четыре вещества с системой управления уровнем поверхности раздела вода-нефть.In at least one of these systems, a multiphase separator includes a multi-stage separator. In a more specific example, the multi-stage separator includes a two-stage separator, in which: the first stage of the two-stage separator includes a three-phase separator, and the second stage of the two-stage separator includes a two-phase separator. In an even more specific example, a three-phase separator includes a four-substance separator with a water-oil interface level control system.
Еще в одном примере настоящего изобретения предлагается способ управления уровнем поверхности раздела вода-жидкий УВ в трехфазном сепараторе; этот метод включает в себя: установление уровня поверхности раздела вода-жидкий УВ в трехфазном сепараторе; измерение уровня поверхности раздела вода-жидкий УВ в трехфазном сепараторе, результатом чего является сигнал об измерении уровня поверхности раздела вода-жидкий УВ; сопоставление сигнала об измеренном уровне поверхности раздела вода-жидкий УВ с заданной величиной, результатом чего является сигнал о результате сопоставления; снижение поступления возвратной воды или попутной воды в трехфазный сепаратор для воды из скважины после ГРП, когда сигнал от сопоставления указывает на то, что уровень поверхности раздела вода-жидкий УВ находится выше установленной величины; увеличение поступления воды обратного потока или попутной воды в трехфазный сепаратор для воды из скважины после ГРП, когда сигнал от сопоставления указывает на то, что уровень поверхности раздела вода-жидкий УВ находится ниже установленной величины, при этом увеличенный поток содержит воду из УВ скважины после ГРП и добавочную воду из емкости для хранения или пруда-накопителя.In yet another example of the present invention, there is provided a method for controlling a water-liquid hydrocarbon interface in a three-phase separator; this method includes: establishing the level of the water-liquid HC interface in a three-phase separator; measuring the level of the water-liquid HC interface in a three-phase separator, the result of which is a signal about measuring the level of the water-liquid HC interface; comparing the signal about the measured level of the water-liquid HC interface with a given value, the result of which is a signal about the result of the comparison; a decrease in the return of return water or associated water to the three-phase separator for water from the well after hydraulic fracturing, when the signal from the comparison indicates that the level of the water-liquid HC interface is higher than the set value; an increase in the flow of return water or associated water into the three-phase separator for water from the well after hydraulic fracturing, when the signal from the comparison indicates that the level of the water-liquid HC interface is below the set value, while the increased flow contains water from the hydrocarbon well after hydraulic fracturing and additional water from a storage tank or storage pond.
В другом примере этот способ также включает в себя: снижение потока, который выходит из трехфазного сепаратора с той же скоростью, сбалансированной с потоком по мере уменьшения его поступления в трехфазный сепаратор, и увеличение потока, который выходит из трехфазного сепаратора с той же скоростью, сбалансированной с потоком по мере увеличения его поступления в трехфазный сепаратор.In another example, this method also includes: reducing the flow that leaves the three-phase separator at the same speed balanced with the flow as it decreases to the three-phase separator, and increasing the flow that leaves the three-phase separator with the same speed balanced with the flow as it increases in the three-phase separator.
В другом примере предлагается система управления уровнем поверхности раздела вода-жидкий УВ в трехфазном сепараторе; причем система включает в себя: средство для установления уровня поверхности раздела вода-жидкий УВ в трехфазном сепараторе; средство для измерения уровня поверхности раздела вода-жидкий УВ в трехфазном сепараторе, результатом чего является сигнал об измерении уровня поверхности раздела вода-жидкий УВ; средство для сопоставления сигнала об измеренном уровне поверхности раздела вода-жидкий УВ с заданной величиной, результатом чего является сигнал о результате сопоставления; средство для снижения потока на входе в трехфазный сепаратор для воды из скважины после ГРП, когда сигнал от сопоставления указывает на то, что уровень поверхности раздела вода-жидкий УВ находится выше установленной величины, и для увеличения поступления воды обратного потока или попутной воды в трехфазный сепаратор для воды из скважины после ГРП, когда сигнал от сопоставления указывает на то, что уровень поверхности раздела вода-жидкий УВ находится ниже установленной величины, при этом увеличенный поток содержит воду из УВ скважины после ГРП и добавочную воду.In another example, a system is proposed for controlling the level of the water-liquid HC interface in a three-phase separator; moreover, the system includes: means for establishing the level of the water-liquid HC interface in a three-phase separator; means for measuring the level of the water-liquid HC interface in a three-phase separator, the result of which is a signal about measuring the level of the water-liquid HC interface; means for comparing the signal about the measured level of the water-liquid HC interface with a predetermined value, the result of which is a signal about the result of the comparison; means for reducing the flow at the inlet to the three-phase separator for water from the well after hydraulic fracturing, when the comparison signal indicates that the level of the water-liquid HC interface is higher than the set value, and to increase the flow of return water or associated water into the three-phase separator for water from the well after hydraulic fracturing, when the signal from the comparison indicates that the level of the water-liquid HC interface is below the set value, while the increased flow contains water from the HC of the well e fracturing and added water.
По меньшей мере в одном примере средство для установления уровня поверхности раздела вода-жидкий УВ включает в себя мембранную перегородку. Еще в одном примере средство для измерения уровня поверхности раздела вода-жидкий УВ включает в себя индикатор уровня жидкости с датчиком типа контроллера. Еще в одном примере сопоставление сигнала измеренного уровня поверхности раздела вода-жидкий УВ включает в себя постоянный датчик уровня электрической емкости.In at least one example, the means for establishing the level of the water-liquid HC interface includes a membrane membrane. In yet another example, the means for measuring the level of the water-liquid HC interface includes a liquid level indicator with a controller type sensor. In another example, the comparison of the signal of the measured level of the water-liquid HC interface includes a constant level sensor of the electric capacitance.
В некоторых примерах средство для уменьшения и увеличения потока к трехфазному сепаратору включает в себя турбинный расходомер и регулируемый впускной клапан на входе в трехфазный сепаратор.In some examples, the means for reducing and increasing the flow to the three-phase separator includes a turbine flow meter and an adjustable inlet valve at the inlet of the three-phase separator.
В другом примере также предлагается следующее: средство для снижения и уравновешивания потока, выходящего из трехфазного сепаратора по мере уменьшения потока в трехфазный сепаратор, и для увеличения потока, выходящего из трехфазного сепаратора с той же сбалансированной скоростью по мере увеличения потока в трехфазный сепаратор.In another example, the following is also proposed: a means for reducing and balancing the flow leaving the three-phase separator as the flow decreases to the three-phase separator, and to increase the flow leaving the three-phase separator with the same balanced speed as the flow increases to the three-phase separator.
По меньшей мере в одном таком примере средство для увеличения и уменьшения потока, выходящего из трехфазного сепаратора, включает в себя: расходомер, согласованно соединенный с выходом воды из трехфазного сепаратора. В другом примере средство для увеличения и уменьшения потока, выходящего из трехфазного сепаратора, включает в себя регулятор потока диафрагменного типа, который управляем выходом воды из трехфазного сепаратора.In at least one such example, the means for increasing and decreasing the flow exiting the three-phase separator includes: a flow meter, coupled in concert with the water outlet of the three-phase separator. In another example, the means for increasing and decreasing the flow exiting the three-phase separator includes a diaphragm type flow regulator that controls the exit of water from the three-phase separator.
Примеры предлагаемых изобретений далее проиллюстрированы приложенными рисунками, которые являются иллюстрациями и не предназначены для использования в качестве технологических чертежей или сборочных чертежей, они приведены без соблюдения масштаба. Различные компоненты представлены символически; показанные в разных местах «окна» в компонентах иллюстрируют поток вещества из одного места в другое. Однако специалистам в данной области техники будет понятно какие компоненты обычно являются закрытыми. Ничего на рисунках или в детальном описании не может быть истолковано как ограничение какого-либо условия заявки, и не означает в рамках данного описания ничего иного, кроме его обычного значения для специалистов в разных технологиях.Examples of the proposed inventions are further illustrated by the attached drawings, which are illustrations and are not intended to be used as technological drawings or assembly drawings, they are given without scaling. The various components are represented symbolically; the “windows” in the components shown in different places illustrate the flow of matter from one place to another. However, those skilled in the art will understand which components are typically closed. Nothing in the figures or in the detailed description can be interpreted as a limitation of any conditions of the application, and in this description does not mean anything other than its usual meaning for specialists in different technologies.
По меньшей мере в одном примере способ повышения добычи углеводородов из подземных формаций включает в себя: получение ионизированного флюида, закачку ионизированного флюида с местоположения на поверхности в УВ скважину по меньшей мере в одно местоположение под землей, повышение давления ионизированного флюида по меньшей мере в одном местоположении под землей, снижение давления ионизированного флюида в местоположении перфорации, причем по меньшей мере часть ионизированного флюида возвращается в упомянутое местоположение на поверхности и содержит взвешенные вещества. В другом примере этот способ дополнительно включает в себя прострелочно-взрывные работы (перфорацию) по меньшей мере в одном местоположении под землей.In at least one example, a method of increasing hydrocarbon production from subterranean formations includes: obtaining ionized fluid, pumping the ionized fluid from a surface location in a hydrocarbon well to at least one location underground, increasing the pressure of the ionized fluid at least at one location underground, reducing the pressure of the ionized fluid at the perforation location, with at least a portion of the ionized fluid returning to the above-mentioned location on the surface STI and contains suspended solids. In another example, this method further includes perforating blasting (perforation) at least at one location underground.
По меньшей мере в одном таком примере этот способ также включает в себя гидравлический разрыв пласта (ГРП) по меньшей мере в одном местоположении под землей. Еще в одном примере этот способ также включает в себя изолирование по меньшей мере одного местоположения под землей по меньшей мере от одной части УВ скважины.In at least one such example, this method also includes hydraulic fracturing (Fracturing) at least one location underground. In yet another example, this method also includes isolating at least one location underground from at least one portion of the hydrocarbon well.
Еще в одном примере при таком способе упомянутый ионизированный флюид препятствует коррозии в УВ скважине. Еще в одном примере при таком способе в состав ионизированного флюида включают по меньшей мере пятьдесят объемных процентов воды.In another example, with this method, said ionized fluid prevents corrosion in a hydrocarbon well. In yet another example, with such a method, at least fifty volume percent of water is included in the composition of the ionized fluid.
В другом примере ионизированный флюид содержит положительно заряженную воду. Еще в одном примере этот способ также включает в себя смешивание ионизированного флюида с проппантом.In another example, the ionized fluid contains positively charged water. In yet another example, this method also includes mixing the ionized fluid with the proppant.
В соответствии с еще одним примером при таком способе ионизированный флюид создают, подвергая воду воздействию электромагнитных полей. Еще в одном примере при таком способе воздействующее электромагнитное поле пульсирует с полным периодом до трехсот шестидесяти раз в секунду. В другом примере при таком способе воздействующее электромагнитное поле пульсирует с полным периодом более восьмидесяти раз в секунду.In accordance with another example of this method, an ionized fluid is created by exposing water to electromagnetic fields. In another example, with this method, the acting electromagnetic field pulsates with a full period of up to three hundred and sixty times per second. In another example, with this method, the acting electromagnetic field pulsates with a full period of more than eighty times per second.
Еще в одном примере при таком способе взвешенные частицы содержат взвешенные частицы соединений кальция.In another example, with this method, the suspended particles contain suspended particles of calcium compounds.
Еще в одном примере этот способ также включает в себя восстановление части возвратного флюида из скважины. В другом примере этот способ также включает в себя восстановление части добываемого флюида из скважины. Еще в одном примере этот способ также включает в себя ионизацию части добываемого флюида. В другом примере при таком способе создаваемый ионизированный флюид содержит восстановленный флюид, добываемый флюид и добавочный флюид.In another example, this method also includes recovering a portion of the return fluid from the well. In another example, this method also includes recovering a portion of the produced fluid from the well. In yet another example, this method also includes ionizing a portion of the produced fluid. In another example, with this method, the generated ionized fluid contains reduced fluid, produced fluid, and additional fluid.
В более конкретном примере система средств для повышения добычи углеводородов из подземной формации включает в себя: средство для создания ионизированного флюида; средство для перекачки ионизированного флюида с поверхности по меньшей мере в один интервал (участок) ГРП в подземной формации, средство для повышения давления ионизированного флюида по меньшей мере в одном интервале ГРП; средство для снижения давления ионизированного флюида по меньшей мере в одном интервале ГРП; причем часть ионизированного флюида возвращают на поверхность, и он содержит взвешенные частицы из формации. Еще в одном примере средство для создания ионизированного флюида включает в себя средство для обработки воды путем воздействия электромагнитными полями.In a more specific example, a system of means for increasing hydrocarbon production from an underground formation includes: means for generating an ionized fluid; means for pumping the ionized fluid from the surface in at least one fracturing interval (region) in the underground formation, means for increasing the pressure of the ionized fluid in at least one fracturing interval; means for reducing the pressure of the ionized fluid in at least one fracturing interval; moreover, part of the ionized fluid is returned to the surface, and it contains suspended particles from the formation. In yet another example, a means for generating an ionized fluid includes a means for treating water by exposure to electromagnetic fields.
В другом примере при такой системе средство для создания воздействующих электромагнитных волн включает в себя: трубу и по меньшей мере одну электрическую катушку, которая практически соосна с трубой. В другом примере при такой системе воздействующие электромагнитные поля создаются при двухполупериодной частоте более восьмидесяти импульсов в секунду.In another example, with such a system, the means for generating the acting electromagnetic waves includes: a pipe and at least one electric coil, which is practically coaxial with the pipe. In another example, with such a system, the acting electromagnetic fields are created at a half-wave frequency of more than eighty pulses per second.
Еще в одном примере при такой системе в ионизированный флюид состоит по меньшей мере из пятидесяти объемных процентов воды.In yet another example, with such a system, the ionized fluid consists of at least fifty volume percent water.
В другом примере при такой системе воздействующие электромагнитные поля создают при двухполупериодной частоте до трехсот шестидесяти импульсов в секунду. В другом примере при такой системе воздействующие электромагнитные поля уничтожают большинство микроорганизмов в ионизированном флюиде.In another example, with such a system, acting electromagnetic fields are generated at a half-wave frequency of up to three hundred and sixty pulses per second. In another example, with such a system, acting electromagnetic fields destroy most of the microorganisms in the ionized fluid.
В другом примере эта система дополнительно включает в себя средство для добавления проппанта к ионизированному флюиду. Еще в одном примере при такой системе упомянутое средство для добавления проппанта к ионизированному флюиду включает в себя смеситель.In another example, this system further includes means for adding proppant to the ionized fluid. In yet another example with such a system, said means for adding proppant to the ionized fluid includes a mixer.
В другом примере при такой системе упомянутое средство для перекачки ионизированного флюида с поверхности в интервал ГРП в подземной формации включает в себя гибкие НКТ.In another example, with such a system, said means for pumping ionized fluid from a surface into a fracturing interval in an underground formation includes flexible tubing.
Еще в одном примере упомянутые средства для повышения давления ионизированного флюида в интервале ГРП включают в себя по крайней мере один насос для ГРП.In yet another example, said means for increasing the pressure of an ionized fluid in a fracturing interval include at least one hydraulic fracturing pump.
Еще в одном примере система упомянутых средств для поддержания давления в интервале ГРП включает в себя по крайней мере один пакер.In yet another example, the system of said means for maintaining pressure in the fracturing interval includes at least one packer.
Еще в одном примере система упомянутых средств для снижения давления ионизированного флюида в интервале ГРП включает в себя гибкие НКТ. В другом примере эта система дополнительно включает в себя механизм для бурения, соединенный с гибкими НКТ с возможностью охватить по меньшей мере один пакер.In yet another example, the system of said means for reducing the pressure of an ionized fluid in a fracturing interval includes flexible tubing. In another example, this system further includes a drilling mechanism coupled to flexible tubing with the ability to span at least one packer.
В другом примере эта система дополнительно включает в себя средство для восстановления флюида обратного притока, причем часть восстановленного флюида обратного притока используют для создания ионизированного флюида. Еще в одном примере эта система дополнительно включает в себя средство для разделения флюида обратного притока на воду и по меньшей мере еще одно вещество.In another example, this system further includes means for restoring the backflow fluid, wherein a portion of the recovered backflow fluid is used to create the ionized fluid. In yet another example, this system further includes means for separating the backflow fluid into water and at least one further material.
Еще в одном примере при такой системе ионизированный флюид содержит положительно заряженную воду. В другом примере эта система дополнительно включает в себя средство для восстановления добываемого флюида, причем часть восстановленного добываемого флюида используют для создания ионизированного флюида. В одном примере эта система дополнительно включает в себя средство для разделения добываемого флюида на воду и по меньшей мере еще одно вещество.In yet another example, with such a system, the ionized fluid contains positively charged water. In another example, this system further includes means for recovering the produced fluid, wherein a portion of the recovered produced fluid is used to create the ionized fluid. In one example, this system further includes means for separating the produced fluid into water and at least one other material.
В более конкретном примере способ повышения добычи углеводородов из подземных формаций включает в себя: получение ионизированного флюида, повторное вскрытие формации; доступ по меньшей мере к одному выбранному месту в УВ скважине; закачка ионизированного флюида с местоположения на поверхности в подземную формацию по меньшей мере в одно выбранное местоположение в УВ скважине, повышение давления ионизированного флюида по меньшей мере в одном выбранном местоположении, снижение давления ионизированного флюида по меньшей мере в одном выбранном местоположении, причем по меньшей мере часть ионизированного флюида возвращается в упомянутое местоположение на поверхности и содержит взвешенные вещества. Еще в одном примере этот способ дополнительно включает в себя уничтожение большинства микроорганизмов в ионизированном флюиде. Еще в одном примере при таком способе в состав ионизированного флюида включают по меньшей мере пятьдесят объемных процентов воды.In a more specific example, a method of increasing hydrocarbon production from subterranean formations includes: obtaining ionized fluid, re-opening the formation; access to at least one selected location in the hydrocarbon well; pumping the ionized fluid from the surface location into the subterranean formation into at least one selected location in the hydrocarbon well, increasing the pressure of the ionized fluid in at least one selected location, reducing the pressure of the ionized fluid in at least one selected location, at least a portion The ionized fluid returns to the surface location and contains suspended solids. In yet another example, this method further includes killing most of the microorganisms in the ionized fluid. In yet another example, with such a method, at least fifty volume percent of water is included in the composition of the ionized fluid.
Еще в одном примере при такой системе ионизированный флюид содержит положительно заряженную воду.In yet another example, with such a system, the ionized fluid contains positively charged water.
В другом примере при таком способе ионизированный флюид создают, подвергая флюид воздействию электромагнитных полей. Еще в одном примере при таком способе воздействующие электромагнитные поля пульсируют в двухполупериодном режиме с частотой более восьмидесяти раз в секунду. В другом примере при таком способе воздействующие электромагнитные поля пульсируют в двухполупериодном режиме с частотой до трехсот шестидесяти раз в секунду.In another example, with this method, an ionized fluid is created by exposing the fluid to electromagnetic fields. In another example, with this method, the acting electromagnetic fields pulsate in a half-wave mode with a frequency of more than eighty times per second. In another example, with this method, the acting electromagnetic fields pulsate in a half-wave mode with a frequency of up to three hundred sixty times per second.
Еще в одном примере при таком способе взвешенные частицы содержат взвешенные частицы соединений кальция. В другом примере этот способ дополнительно включает в себя изолирование по меньшей мере одного выбранного местоположения по меньшей мере в одной части УВ скважины.In another example, in this method, the suspended particles contain suspended particles of calcium compounds. In another example, this method further includes isolating at least one selected location in at least one part of the hydrocarbon well.
Еще в одном примере этот способ дополнительно включает в себя перфорацию по меньшей мере в одном выбранном местоположении.In yet another example, this method further includes perforating at least one selected location.
Еще в одном примере этот способ дополнительно включает в себя гидравлический разрыв пласта по меньшей мере в одном выбранном местоположении.In yet another example, this method further includes fracturing at least one selected location.
В другом примере этот способ дополнительно включает в себя смешивание ионизированного флюида с проппантом. Еще в одном примере этот способ дополнительно включает в себя изолирование по меньшей мере одного выбранного местоположения от другого выбранного местоположения.In another example, this method further includes mixing the ionized fluid with the proppant. In yet another example, this method further includes isolating at least one selected location from another selected location.
В другом примере этот способ дополнительно включает в себя установку по меньшей мере одного пакера для изоляции по меньшей мере одного выбранного местоположения по меньшей мере от одной части УВ скважины.In another example, this method further includes installing at least one packer to isolate at least one selected location from at least one part of the hydrocarbon well.
В одном примере этот способ дополнительно включает в себя разбуривание по меньшей мере одного пакера.In one example, this method further includes drilling at least one packer.
В более конкретном примере способ повышения добычи из подземных сланцевых формаций включает в себя: получение ионизированного флюида под воздействием электромагнитных полей; закачку ионизированного флюида в подземную сланцевую формацию; воздействие ионизированного флюида, находящегося под давлением, на предварительно перфорированный интервал; при этом добыча из сланцевой формации повышается после снижения давления ионизированного флюида, причем в предварительно перфорированном интервале предварительно осуществлен гидроразрыв пласта, способ дополнительно включает в себя гидроразрыв предварительно перфорированного интервала и, кроме того, включает в себя выбор интервала воздействия ионизированным флюидом.In a more specific example, a method of increasing production from underground shale formations includes: obtaining ionized fluid under the influence of electromagnetic fields; injection of ionized fluid into the underground shale formation; the impact of the ionized fluid under pressure on the pre-perforated interval; while production from the shale formation increases after the pressure of the ionized fluid decreases, and in the pre-perforated interval, hydraulic fracturing is preliminarily performed, the method further includes hydraulic fracturing of the pre-perforated interval and, in addition, includes the selection of the interval of exposure to the ionized fluid.
В другом примере этот способ дополнительно включает в себя перфорацию выбранного интервала. В другом примере этот способ дополнительно включает в себя гидравлический разрыв выбранного интервала и изоляцию выбранного интервала. Еще в одном примере этот способ дополнительно включает в себя подачу ионизированной жидкости под давлением в выбранный интервал. Еще в одном примере этот способ дополнительно включает в себя поддержание давления в выбранном интервале в течение заданного периода времени. Еще в одном примере этот способ дополнительно включает в себя снижение давления в выбранном интервале. Еще в одном примере этот способ дополнительно включает в себя смешивание ионизированного флюида с проппантом.In another example, this method further includes perforating the selected interval. In another example, this method further includes hydraulic fracturing of the selected interval and isolation of the selected interval. In yet another example, this method further includes supplying an ionized liquid under pressure to a selected interval. In yet another example, this method further includes maintaining pressure in a selected range for a predetermined period of time. In yet another example, this method further includes reducing pressure in a selected range. In yet another example, this method further includes mixing the ionized fluid with the proppant.
В более конкретном примере приспособление для использования в операциях ГРП в УВ скважине включает в себя: генератор электромагнитного поля, который имеет первое входное отверстие для флюида и первое выходное отверстие для флюида; по меньшей мере один насос для ГРП, второе входное отверстие которого соединено с первым выходным отверстием генератора электромагнитного поля; приспособление гибких НКТ, входное отверстие которого соединено со вторым выходным отверстием для флюида; и дополнительно включает в себя по меньшей мере один инструмент для ГРП, соединенный с гибкой НКТ. Еще в одном примере это приспособление дополнительно включает в себя по меньшей мере один инструмент для перфорации скважин, соединенный с гибкой НКТ. Еще в одном примере это приспособление дополнительно включает в себя по меньшей мере одну трубу внутри генератора электромагнитного поля, расположенную между первым входным отверстием для флюида и первым выходным отверстием для флюида.In a more specific example, a device for use in hydraulic fracturing operations in a hydrocarbon well includes: an electromagnetic field generator that has a first fluid inlet and a first fluid outlet; at least one hydraulic fracturing pump, the second inlet of which is connected to the first outlet of the electromagnetic field generator; a flexible tubing arrangement, the inlet of which is connected to a second fluid outlet; and further includes at least one fracturing tool coupled to the flexible tubing. In yet another example, this device further includes at least one well punch tool coupled to a flexible tubing. In yet another example, this device further includes at least one pipe inside an electromagnetic field generator located between a first fluid inlet and a first fluid outlet.
Еще в одном примере это приспособление дополнительно включает в себя по меньшей мере одну электромагнитную катушку, которая охватывает по меньшей мере одну трубу. В другом примере это приспособление дополнительно включает в себя по меньшей мере один инструмент для заканчивания скважин, соединенный с концом гибкой НКТ.In yet another example, this device further includes at least one electromagnetic coil that spans at least one pipe. In another example, this device further includes at least one completion tool connected to the end of the flexible tubing.
Еще в одном примере это приспособление дополнительно включает в себя устьевое оборудование УВ скважины на поверхности, в котором гибкая НКТ взаимодействует с УВ скважиной посредством этого устьевого оборудования. В другом примере это приспособление дополнительно включает в себя линию обратного (возвратного) притока от устьевого оборудования с выходным отверстием. Еще в одном примере это приспособление дополнительно включает в себя выходное отверстие линии обратного притока, соединенное с сепаратором, этот сепаратор имеет входное отверстие и по меньшей мере одно выходное отверстие. Еще в одном примере это приспособление дополнительно включает в себя по меньшей мере одно выходное отверстие сепаратора, соединенное со вторым входным отверстием генератора электромагнитного поля.In yet another example, this device further includes wellhead equipment for a hydrocarbon well at a surface in which a flexible tubing interacts with a hydrocarbon well through this wellhead equipment. In another example, this device further includes a return (return) line from the wellhead equipment with an outlet. In another example, this device further includes an outlet of a return line connected to a separator, this separator has an inlet and at least one outlet. In yet another example, this device further includes at least one separator outlet connected to a second inlet of the electromagnetic field generator.
Описание чертежейDescription of drawings
На фиг. 1 представлена схема площадки скважины с потоками разных веществ, используемых в разных примерах предлагаемого изобретения.In FIG. 1 is a diagram of a well site with flows of various substances used in various examples of the invention.
На фиг. 2А и 2В при соединении их по соответствующим пунктирным линиям изображен вид сбоку примера предлагаемого изобретения.In FIG. 2A and 2B, when connecting them along the respective dashed lines, a side view of an example of the invention is shown.
Фиг. 2А1 - это еще один пример варианта осуществления, изображенного на фиг. 2А.FIG. 2A1 is another example of the embodiment of FIG. 2A.
На фиг. 2С представлена схема системы управления, которую используют по меньшей мере в одном примере предлагаемого изобретения.In FIG. 2C is a diagram of a control system that is used in at least one example of the invention.
На фиг. 3А и 3В при совмещении совпадающих элементов изображения рядом с соответствующими пунктирными линиями изображен вид сверху примера, показанного на фиг. 2А и 2В.In FIG. 3A and 3B, when matching image elements are aligned next to respective dashed lines, a top view of the example shown in FIG. 2A and 2B.
На фиг. 3С и 3D представлено, соответственно, изометрическое изображение и вид сбоку одного аспекта примеров, показанных на фиг. 2А-2В и фиг. 3A-3В.In FIG. 3C and 3D are, respectively, an isometric view and a side view of one aspect of the examples shown in FIG. 2A-2B and FIG. 3A-3B.
На фиг. 4 представлен вид сбоку еще одного примера предлагаемого изобретения.In FIG. 4 is a side view of yet another example of the invention.
На фиг. 5 представлен вид сверху примера, изображенного на фиг. 4.In FIG. 5 is a top view of the example of FIG. four.
На фиг. 6 представлена схема площадки скважины с потоками разных веществ, используемых в разных примерах предлагаемого изобретения.In FIG. 6 is a diagram of a well site with flows of various substances used in various examples of the invention.
На фиг. 7 представлена схема площадки скважины с потоками разных веществ, используемых в разных примерах предлагаемого изобретения.In FIG. 7 is a diagram of a well site with flows of various substances used in various examples of the invention.
На фиг. 8 представлен вид сверху одного примера предлагаемого изобретения.In FIG. 8 is a top view of one example of the invention.
На фиг. 9 представлен вид сбоку одного примера предлагаемого изобретения.In FIG. 9 is a side view of one example of the invention.
На фиг. 10А представлен вид сбоку опоры 100, изображенной на фиг. 8.In FIG. 10A is a side view of the
На фиг. 10В представлен вид сверху основания 101, изображенного на фиг. 10А.In FIG. 10B is a plan view of the
На фиг. 11 представлен вид в разрезе по линии А, показанной на фиг. 9.In FIG. 11 is a sectional view taken along line A of FIG. 9.
На фиг. 12 представлен вид в разрезе по линии С, показанной на фиг. 8.In FIG. 12 is a sectional view taken along line C of FIG. 8.
На фиг. 13 представлен вид в разрезе по линии В, показанной на фиг. 8.In FIG. 13 is a sectional view taken along line B of FIG. 8.
На фиг. 14А представлен вид сверху одной компоненты одного примера предлагаемого изобретения.In FIG. 14A is a top view of one component of one example of the invention.
На фиг. 14В представлен вид в разрезе компоненты, изображенной на фиг. 14А.In FIG. 14B is a sectional view of the component of FIG. 14A.
На фиг. 15 представлена схема системы управления, которую можно использовать в примерах предлагаемого изобретения.In FIG. 15 is a diagram of a control system that can be used in the examples of the invention.
На фиг. 16 представлена схема одной системы, полезной в примерах предлагаемого изобретения.In FIG. 16 is a diagram of one system useful in the examples of the invention.
На фиг. 17 представлена схема системы управления полезной в соответствии с примерами предлагаемого изобретения.In FIG. 17 shows a diagram of a control system useful in accordance with examples of the invention.
На фиг. 18 представлен вид в перспективе примеров предлагаемого изобретения.In FIG. 18 is a perspective view of examples of the invention.
На фиг. 19 представлен вид в перспективе одного устройства, являющегося осуществлением предлагаемого изобретения.In FIG. 19 is a perspective view of one device that is an embodiment of the invention.
На фиг. 20 представлен вид в разборе натрубного узла, изображенного на фиг. 19.In FIG. 20 is an exploded view of the pipe assembly shown in FIG. 19.
На фиг. 21 представлен вид в продольном разрезе натрубного узла, изображенного на фиг. 19.In FIG. 21 is a longitudinal sectional view of the socket assembly shown in FIG. 19.
На фиг. 22 представлена упрощенная принципиальная электрическая схема натрубного узла, изображенного на фиг. 19.In FIG. 22 is a simplified circuit diagram of the pipe assembly shown in FIG. 19.
На фиг. 23 представлена подробная электрическая схема натрубного узла, изображенного на фиг. 19.In FIG. 23 is a detailed electrical diagram of the pipe assembly shown in FIG. 19.
На фиг. 24 представлены конкретные формы сигнала, которые во время своей работы генерирует натрубный узел, изображенный на фиг. 19.In FIG. 24 shows the specific waveforms that the pipe assembly of FIG. 19.
На фиг. 25 представлена принципиальная электрическая схема, аналогичная изображенной на фиг. 22, но показывающая видоизмененный пример осуществления предлагаемого изобретения.In FIG. 25 is a circuit diagram similar to that shown in FIG. 22, but showing a modified embodiment of the invention.
На фиг. 26 представлено изображение, аналогичное фиг. 21, но показывающее видоизмененный пример осуществления предлагаемого изобретения, в котором натрубный узел имеет только одну катушку, охватывающую трубу с потоком жидкости.In FIG. 26 is a view similar to FIG. 21, but showing a modified embodiment of the invention in which the pipe assembly has only one coil spanning a pipe with a fluid stream.
На фиг. 27 представлена подробная электрическая схема натрубного узла, аналогичная изображенной на фиг. 23, но показывающая электрическую схему для использования с натрубным узлом, изображенным на фиг. 27.In FIG. 27 is a detailed electrical diagram of a pipe assembly similar to that shown in FIG. 23 but showing an electrical diagram for use with the socket assembly shown in FIG. 27.
На фиг. 28 представлена таблица, в которой указаны целесообразные здесь значения конкретных параметров устройства, изображенного на фиг. 19-24.In FIG. 28 is a table showing the values of the specific parameters of the device depicted in FIG. 19-24.
На фиг. 29 представлена схема площадки скважины с потоками разных веществ, используемых в разных примерах предлагаемого изобретения, которые включают в себя закачку ионизированной воды в формацию.In FIG. 29 is a diagram of a well site with flows of various substances used in various examples of the invention, which include the injection of ionized water into the formation.
На фиг. 30 представлена схема интервала перфорации, который находится под воздействием ионизированного флюида.In FIG. 30 is a diagram of a perforation interval that is exposed to an ionized fluid.
На фиг. 31 представлена электрокинетическая схема, которая изображает расположение полей и сил.In FIG. 31 is an electrokinetic diagram that depicts the arrangement of fields and forces.
Подробное описание примеров предлагаемого изобретенияDetailed description of examples of the invention
Рассмотрим фиг. 1 - технологическую схему использования предлагаемого изобретения в УВ скважине, где ствол скважины 1 с зацементированной обсадной колонной 3 проходит через интервалы ГРП, которые изолированы пакерами. Гибкую НКТ 9 спускают в скважину при помощи бурового станка 11 для операций ГРП, известного специалистам в данной области техники.Consider FIG. 1 is a flow chart of the use of the invention in a hydrocarbon well, where
Воду обратного притока (и/или попутную воду) направляют к трехфазному сепаратору 10 (твердые вещества - жидкости - газ - УВ - вода), из которого получают все УВ жидкости и газы; воду из сепаратора 10 направляют к емкости 17 для хранения воды ГРП, которая может также содержать воду из другого источника (так называемая добавочная вода). Влажные твердые вещества направляют из трехфазного сепаратора 10 в двухфазный сепаратор 14, который выдает воду (ее направляют в систему 32 охлаждения) и пульпу (ее направляют в печь 24 для обжига). Шлак направляют из печи 24 для обжига через систему 32 охлаждения на дробилку 40, а затем на измельчитель 46. Измельченное вещество на сеточном фильтре 50 разделяют в соответствии с заданным размером и направляют в бункер 26 для хранения проппанта, в котором также может содержаться проппант из другого источника (например, от поставщика песка). Воду подают на установку 13 биоцида/коагулятора. Проппант из бункера 26 подают на смеситель 15, воду подают в смеситель 15 из установки 13 биоцида/коагулятора; смешанные воду и проппант затем подают на насос 19 для ГРП, который закачивает смесь в скважину, где она производит гидравлический разрыв сланцевого нефтеносного пласта 21. По желанию в смеситель 15 можно внести другие добавки. В других примерах проппант может быть добавлен к воде до установки 13 биоцида/коагулятора.Return water (and / or associated water) is directed to a three-phase separator 10 (solids - liquids - gas - HC - water), from which all HC liquids and gases are obtained; water from the
Примеры предлагаемого изобретения предусматривают ряд проппантов конкретных размеров из пульпы, извлеченной из УВ скважины после гидравлического разрыва пласта.Examples of the invention provide a number of proppants of specific sizes from the pulp extracted from the HC wells after hydraulic fracturing.
На фиг. 2А и 2С и фиг. 3А-3D изображен более конкретный пример. В этом примере пульпу извлекают из пульпы после осаждения под действием силы тяжести, эта пульпа скапливается на дне обычной емкости 10 для трехфазного разделения (обычная конструкция которого известна специалистам в данной области техники). В конкретном примере, изображенном на фиг. 2А, специалистам в данной области техники будет понятно, что уровень поверхности раздела вода-жидкий УВ облегчает разделение и извлечение любого жидкого УВ продукта из потока воды обратного притока или попутной воды (которая на входе в сепаратор 10 находится под давлением) посредством установленного снаружи или внутри индикатора уровня воды (на фиг. не показан). Этот индикатор отправляет сигнал об измеренном уровне воды в заранее запрограммированный интегратор данных, предназначенный для контроля над низким/высоким уровнем потока воды. Когда уровень воды в сепараторе 10 достигает установленной величины высокого уровня, интегратор данных приводит в действие регулировочный клапан (не показан), который управляет потоком через трубу 10а для подачи воды (помечена как «вода на входе») с тем, чтобы уменьшить количество воды, поступающей в трехфазный сепаратор, и скорость потока продолжает снижаться до достижения установленной величины, при которой поступающее количество воды выравнивает и уравновешивает объем воды, которую отбирают из трехфазного сепаратора. И наоборот, если уровень воды в трехфазном сепараторе 10 падает ниже установленной величины нижнего уровня, интегратор данных приводит в действие и дополнительно открывает регулировочный клапан во входной трубе 10а с тем, чтобы увеличить количество или скорость потока воды до величины, достаточной для стабилизации уровня поверхности раздела. Если этого дополнительного количества воды недостаточно для стабилизации уровня воды на поверхности раздела, интегратор приводит в действие насос (не показан) и открывает другой регулировочный клапан (не показан), который расположен в выпускной трубе (не показана) емкости 17 для хранения воды (фиг. 1). Эта выпускная труба соединена со входной трубой 10а; таким образом, вода из емкости 17 для хранения воды ГРП продолжает поступать в трехфазный сепаратор вместе с водой обратного притока или попутной водой до тех пор, пока уровень воды в сепараторе 10 не достигнет нужного уровня поверхности раздела. Затем регулировочный клапан управления добавочной водой закрывают и насос для добавочной воды выключают. Такая последовательность управления необходима для достижения установившегося состояния и непрерывной устойчивой эксплуатации при разделении и извлечении любых жидких УВ продуктов, причем эти процессы происходят в трехфазном сепараторе с подачей потока воды обратного притока или попутной воды.In FIG. 2A and 2C and FIG. 3A-3D depicts a more specific example. In this example, the pulp is removed from the pulp after precipitation by gravity, this pulp accumulates at the bottom of a conventional three-phase separation vessel 10 (the conventional construction of which is known to those skilled in the art). In the specific example shown in FIG. 2A, it will be understood by those skilled in the art that the level of the water-liquid hydrocarbon interface facilitates the separation and extraction of any liquid hydrocarbon product from the return flow water or associated water (which is pressurized at the inlet of the separator 10) by means of an external or internal water level indicator (not shown in FIG.). This indicator sends a signal about the measured water level to a pre-programmed data integrator designed to control low / high water flow. When the water level in the
Конфигурация порогов и перегородок (широко известная в установках для разделения газа и нефти) облегчает разделение и извлечение жидкого УВ продукта (при его наличии), используя уровень поверхности раздела в качестве максимальной высоты воды в сепараторе и позволяя более легким жидким углеводородам плавать на поверхности слоя воды; затем их отбирают в качестве жидкого УВ продукта после того, как они перетекают через порог для жидких УВ продуктов, и выводят через выходное фланцевое соединение для жидких УВ продуктов. Горизонтальная перегородка под порогом ограничивает количество потенциально выходящей воды, которая может смешиваться с потоком жидкого УВ продукта. По мере того, как поток воды обратного притока или попутной воды попадает в трехфазный сепаратор 10 снижение давления высвобождает более легкие УВ газы, их высвобождение способствует флотации жидких УВ продуктов, а также выходу газообразных УВ продуктов через выходное отверстие 10с. Воды вытекает из сепаратора 10 в уравнительную емкость (не показана) по трубе 10b, а затем ее перекачивают обратно в емкость 17 для воды (фиг. 1).The configuration of thresholds and partitions (commonly known in gas and oil separation plants) facilitates the separation and recovery of liquid hydrocarbon product (if any), using the interface level as the maximum height of the water in the separator and allowing lighter liquid hydrocarbons to float on the surface of the water layer ; then they are selected as a liquid HC product after they flow through the threshold for liquid HC products, and output through an outlet flange connection for liquid HC products. A horizontal partition below the threshold limits the amount of potentially escaping water that can mix with the flow of liquid HC product. As the flow of return water or associated water enters the three-
Из сепаратора 10 шламовый диафрагменный поршневой насос 12 с механическим приводом перекачивает пульпу вверх ко входному отверстию емкости 14 для двухфазной сепарации (вода/твердые вещества); в результате получают поток 16 твердого вещества и поток 18 жидкого вещества, которое перекачивают насосом 19 в печь для обжига (обозначена буквой "Q"). Со дна емкости 14 для двухфазной сепарации (вода/твердые вещества) элеваторный конвейер 20 с ковшами транспортирует осажденные в нижней части емкости 14 для двухфазной сепарации (вода/твердые вещества) материалы пульпы вверх и выгружает их в загрузочную воронку 22 (фиг. 2В). Эта выгрузка на фиг. 2А выходит за пунктирную линию, которая соединяется с пунктирной линией в левой части фиг. 2В, где видно, как пульпа накапливается в загрузочной воронке 22 вращающейся шлаковой печи 24 для обжига, осаждается из жидкой пульпы и остается в емкости 14 для двухфазной сепарации (вода/твердые вещества) и элеваторе 20. В итоге все разделение выполняют при атмосферном давлении, а не в емкостях под давлением (как происходит в существующей практике).From the
В загрузочной воронке 22 вещества пульпы из емкости для двухфазной сепарации (вода/твердые вещества) смешивают с требуемым проппантом из бункера 26 (фиг. 1), а также с твердым материалом недостаточного и избыточного размера, который поступает с установки 50 окончательного просеивания через фильтр (описана ниже).In the
В ходе процесса спекания материала проппанта неорганические вещества проппанта спекаются в однородную массу, а летучие органические вещества, которые могли присутствовать в потоке материала, поступающего из емкости 14 для двухфазной сепарации (вода/твердые вещества), сгорают и испаряются раньше газов, которые в итоге сбрасывают в воздухоотвод 30.During the proppant material sintering process, inorganic proppant materials are sintered into a homogeneous mass, and volatile organic substances that could be present in the material stream coming from the two-phase separation vessel 14 (water / solids) are burned and evaporated before the gases, which ultimately discharge into the
Материал проппанта, который выходит из вращающейся печи 24 для обжига, охлаждают струей воды для снижения температуры этого материала по мере его выхода из выходного отверстия печи 24 для обжига. В некоторых примерах выгружаемый материал попадает на перфорированную ленту 35 из нержавеющей стали конвейера с механическим приводом и воду подают сверху через распылительные форсунки 34 на движущуюся ленту 35, тем самым материал проппанта отверждают и охлаждают. Вода, которую используют для охлаждения материала проппанта, поступает из емкости 14 для двухфазной сепарации (вода/твердые вещества) (фиг. 2А) при помощи, например, центробежного насоса 19 с механическим приводом, который подает воду к форсункам 34 охладителя, изображенного на фиг. 3В. Контейнер 36 для сбора излишней воды помещают под лентой 35 конвейера для сбора и регенерации всей излишней охлаждающей воды и подачи ее обратно в емкость 14 для двухфазной сепарации (вода/твердые вещества) при помощи центробежного насоса 21 с механическим приводом по трубопроводу, который на фиг. 2А идет к выходу "R".The proppant material that exits the
Охлаждение горячего материала проппанта по мере его выгрузки из печи 24 для обжига приводит к образованию множества случайных трещин из-за перепада температур или расколов из-за неравномерного изменения размеров материала проппанта и высокого внутреннего напряжения, вызванного быстрым охлаждением. Куски материала проппанта разного размера выгружают непосредственно в дробилку 40.The cooling of the hot proppant material as it is discharged from the
Дробление или разрушение крупных неодинаковых кусков материала проппанта и уменьшение их в размерах в некоторых примерах выполняют при помощи конусной или щековой, эксцентричной дробилки с механическим приводом и вертикальным валом, известной специалистам в данной области техники. Степень уменьшения размера регулируют путем изменения промежутка или зазора дробилки, тем самым допускают получение материала в некотором диапазоне размеров, как известно специалистам в данной области техники.The crushing or destruction of large unequal pieces of proppant material and their size reduction in some examples is carried out using a cone or jaw, eccentric crusher with a mechanical drive and a vertical shaft, known to specialists in this field of technology. The degree of size reduction is controlled by changing the gap or gap of the crusher, thereby allowing the production of material in a certain range of sizes, as is well known to specialists in this field of technology.
Сортировку материала проппанта осуществляют путем перемалывания или измельчения раздробленного материала проппанта после того, как материал проппанта выгружают в нижней части дробилки. В проиллюстрированном примере материал транспортируют вверх, к шаровой мельнице 46 при помощи элеваторного конвейера 44 с ковшами. По меньшей мере в одном альтернативном примере используют стержневую мельницу. Измельчитель 46 регулируют для перемалывания материала проппанта до разных размеров в заданном диапазоне, для чего изменяют параметры вращения, размеры и расстояние между стержнями или шарами в измельчителе 46 (или его вращение).Proppant material is sorted by grinding or grinding the crushed proppant material after the proppant material is discharged at the bottom of the crusher. In the illustrated example, the material is transported upward to the
Измельченный материал проппанта под действием силы тяжести проходит вниз через зону размола измельчителя и его выгружают на вибрационное сито 50, где размер отверстия сетки специально подбирают так, чтобы он соответствовал нужному номеру сита. Например, для сланцев из мягких минералов отверстия сетки находятся в диапазоне 590 микрон (сито №30). Для сланцев из твердых минералов (например) отверстия сетки могут находиться в диапазоне 150 микрон (сито №100). Материал проппанта надлежащего размера опускается вниз через сетчатые фильтры выбранных размеров под действием силы тяжести и выходит через отверстие «А». Материал проппанта, который слишком велик для того, чтобы пройти через наклонное вибрационное сито 53 выгружают на ленту 51а (лучше видна на фиг. 3В), а остальной материал попадает на сито 55. Материал проппанта, имеющий средние размеры (между ситами 53 и 55) выгружают как проппант нужного размера через отверстие «А» и транспортируют в бункер 26 (фиг. 1). Проппант меньшего размера попадает на ленту 51а, которая транспортирует слишком крупный и слишком мелкий проппант на ленту 51b, а та возвращает этот проппант к элеватору 25 и далее обратно в печь 24 для обжига. На фиг. 3А и 3B изображен вид сверху одного примера предлагаемого изобретения, где компоненты смонтированы на автомобильном прицепе или на полозьях, собраны на площадке скважины и содержат биоциды и другие компоненты (например, фиг. 4 и 5). В некоторых примерах такие автомобильные прицепы или полозья выравнивают при помощи установочных домкратов 81.The crushed proppant material under the influence of gravity passes down through the grinding zone of the grinder and it is discharged onto a vibrating
Как видно на фиг. 3С и 3D, элеватор 25 выгружает материал в верхнюю часть загрузочной воронки 22, а элеватор 23 выгружает материал из бункера в загрузочную воронку 22 ниже, через отверстие в загрузочной воронке 22.As seen in FIG. 3C and 3D, the
Материал проппанта надлежащего размера под действием силы тяжести попадает в контейнер для требуемого проппанта (не показан) для транспортировки в бункер 26 и хранения требуемого проппанта (фиг. 1), который может также содержать требуемый проппант из другого источника.An appropriately sized proppant material, by gravity, enters a container for the desired proppant (not shown) for transportation to
Рассмотрим фиг. 2В; для того, чтобы добиться поддержания оптимальной температуры спекания (в некоторых примерах она составляет приблизительно 2200 градусов Фаренгейта), желательно управлять вязкостью исходной смеси проппанта. По мере повышения температуры исходной смеси проппанта благодаря нагреву в печи 24 для обжига, процесс спекания разных неорганических веществ в однородную вязкую массу начинается тогда, когда температура смеси проппанта достигает температуры спекания двуокиси кремния или песка. Вязкость материала проппанта зависит от температуры самого этого вещества. Такое управление осуществляют разными способами.Consider FIG. 2B; in order to maintain the optimum sintering temperature (in some examples, it is approximately 2200 degrees Fahrenheit), it is desirable to control the viscosity of the initial proppant mixture. As the temperature of the initial proppant mixture rises due to heating in the
По меньшей мере в одном примере температуру спекающегося материала измеряют любыми средствами, известными специалистам в данной области техники, например, датчиками оптического пирометра в системе охладителя 32, на выходе материала из печи для обжига. Если температура выше точки спекания материала, он будет слишком жидким, и подачу топлива в печь для обжига уменьшают. В то же время в загрузочную воронку 22 может быть добавлено больше требуемого проппанта. Это оказывает влияние на температуру, поскольку материал, полученный из пульпы, неоднородный и не сухой; добавление проппанта из загрузочной воронки повышает однородность.In at least one example, the temperature of the sintering material is measured by any means known to those skilled in the art, for example, optical pyrometer sensors in the
Рассмотрим фиг. 2С; это схема, на которой датчик 67 передает в интегратор 69 сигналы о температуре на выходе из печи 24 для обжига. Затем интегратор 69 управляет двигателем 90 с регулируемой скоростью вращения (фиг. 3А), который приводит в движение элеватор 23 (см. также фиг. 3В), транспортирующий проппант со дна бункера 26 с проппантом и выгружающий его в загрузочную воронку 22 вращающейся шлаковой печи для обжига. Разные потоки материала смешивают в загрузочной воронке 22 прежде, чем они попадут во вращающийся барабан печи 24 для обжига. Долю или объем проппанта, который необходимо добавить в поток материала из емкости 14 для двухфазной сепарации (вода/твердые вещества), настраивают в зависимости от изменений состава материалов, поступающих из емкости 14 для двухфазной сепарации (вода/твердые вещества). Это повышает однородность исходного материала проппанта, который используют в печи 24 для обжига в процессе спекания. По меньшей мере в одном примере подачу топлива к горелке снижают при слишком высокой температуре; если это не приводит к изменению температуры, увеличивают количество проппанта в печи для обжига. Точно так же, если температура слишком низкая, подачу топлива к горелке увеличивают, и если это не помогает, уменьшают количество проппанта. Специалистам в данной области техники будут очевидны альтернативные установки.Consider FIG. 2C; this is a diagram in which the
Вернемся к фиг. 2С; интегратор 69 также управляет клапаном 63 для повышения или снижения подачи топлива 61 к горелке 65 печи для обжига.Returning to FIG. 2C; the
Снова обратимся к фиг. 1, на которой изображен один пример предлагаемого изобретения, где сепаратор 10 подает пульпу на сепаратор 14, и воду из сепаратора 10 объединяют с новой «добавочной» (из емкости 17) водой для закачки при новом гидравлическом разрыве пласта. Объединенные потоки обрабатывают электромагнитным биоцидом/коагулятором 13 типа, который описан в патенте США №6,063,267 (серийно выпускается как Dolphin модели 2000) и полностью включен в настоящее описание посредством ссылки; по меньшей мере в одном примере его устанавливают для воздействия электромагнитным импульсом со следующими характеристиками: импульс можно выбрать из нескольких вариантов; переменный; с настраиваемой частотой в диапазоне приблизительно 10-80 кГц. Такого импульса достаточно для уничтожения биологических организмов и образования положительного заряда, который прикладывают к воде, что делает растворенные твердые вещества способными к осаждению или коагуляции в скважине.Referring again to FIG. 1, which shows one example of the invention, where the
Фиг. 4 и 5 это, соответственно, виды сбоку и сверху одного примера системы, смонтированной на автомобильном прицепе или на полозьях и включающей в себя ряд биоцид/коагуляторов 70а-70l; они сгруппированы так, чтобы принимать подтоварную воду после ГРП со скоростью, которую обычно используют при ГРП в сланцах. Такие установки работают от электрической панели 72 управления, которая соединена с электрораспределительным шкафом 73 контактной сети с панелью управления, в свою очередь соединенным с компонентами 71а-71l электроснабжения контактной сети. Электрогенератор 77 работает от двигателя 75 и соединен с источником энергоснабжения 79 для подачи питания способом, известным специалистам в данной области техники.FIG. 4 and 5 are, respectively, side and top views of one example of a system mounted on a car trailer or on runners and including a number of biocides /
На фиг. 2А1 изображен вариант осуществления, альтернативный изображенному на фиг. 2А; в этом варианте уровни воды в двухфазном сепараторе 14 и трехфазном сепараторе 10 одинаковы. В таком варианте осуществления флюид сообщается через диафрагменный насос 12, а емкости находятся при атмосферном давлении, так что поверхности раздела жидкость-газ у них находятся на одном и том же уровне.In FIG. 2A1 shows an alternative embodiment to that of FIG. 2A; in this embodiment, the water levels in the two-
В соответствии с другим примером настоящего изобретения на фиг. 6 предлагается система для обработки воды из скважины после ГРП; эта система включает в себя средство для отделения твердых веществ от воды после ГРП, содержащее трехфазный сепаратор 10 с разделением на четыре вещества, из которого образующийся поток воды со взвешенными частицами твердых веществ направляют в емкость 17 для хранения воды ГРП. Эту так называемую «добавочную воду» можно добавлять в емкость 17 для хранения воды ГРП и поток воды проходит через средство для разделения потока воды на несколько потоков (более подробно описано ниже); в средство для создания положительного заряда в некотором количестве потоков воды (например, группе биоцидных коагуляторов или установках, как описано выше), в которых в результате получают некоторое количество потоков положительно заряженной воды. Средство для смешивания некоторого количества потоков положительно заряженной воды более равномерно распределяет положительный заряд в воде прежде, чем она попадает в смеситель 15 для использования в последующих операциях ГРП в скважине.In accordance with another example of the present invention in FIG. 6 proposes a system for treating water from a well after hydraulic fracturing; this system includes a means for separating solids from water after hydraulic fracturing, comprising a three-
На фиг. 7 представлен пример, в котором средства для разделения дополнительно включают в себя второй этап - двухфазный сепаратор 14; этот двухфазный сепаратор включает в себя входное отверстие для поступления воды из трехфазного газонефтяного сепаратора. Поток воды из трехфазного сепаратора забирают из средней части сепаратора, тогда как большинство твердых веществ выпадает на дно, как описано выше. Однако вода из трехфазного сепаратора содержит взвешенные частицы твердых веществ, которые могут повредить биоцидный коагулятор или установку. Соответственно, в одном примере осуществления поток воды от трехфазного сепаратора 10 подают на вход двухфазного сепаратора 14, который также включает в себя выходное отверстие для воды с более мелкими взвешенными частицами твердых веществ. Двухфазный сепаратор 14 также выпускает твердые вещества в форме пульпы из нижней своей части. Пульпу из трехфазного сепаратора 10 и двухфазного сепаратора 14 далее обрабатывают (например, как описано выше) или утилизируют другим способом.In FIG. 7 shows an example in which the separation means further includes a second step, a two-
На фиг. 8 и 9 показан пример трехфазного сепаратора 90 с разделением на четыре вещества, он полезен в некоторых вариантах осуществления предлагаемого изобретения и является заменой трехфазному сепаратору 10. Сепаратор 90 включает в себя входное отверстие 92, выходное отверстие 94 для пульпы, выходное отверстие 98 для жидкого углеводорода и выходное отверстие 80 для газа. На фиг. 10А видно, что сепаратор 90 расположен на опорах 100 (которые включают в себя основание 101, изображенное на фиг. 10В), которые приварены по бокам сепаратора 90.In FIG. 8 and 9 show an example of a three-
На фиг. 9, а также на фиг. 11 (на котором изображен разрез по линии А, показанной на фиг. 9) и фиг. 13 (на котором изображен разрез по линии В, показанной на фиг. 8) перегородка 111 позволяет воде с некоторым содержанием взвешенных твердых частиц выходить из сепаратора 90, в то время как более крупные твердые частицы выходят в виде пульпы из нижнего отверстия 94. На фиг. 12 представлен разрез входного отверстия 92 (по линии С, показанной на фиг. 8), где входящую трубу 92 поддерживает опора 120, соединенная с нижней частью сепаратора 90, которая поддерживает входящую трубу 92 и скобу.In FIG. 9, as well as in FIG. 11 (which shows a section along line A shown in FIG. 9) and FIG. 13 (which shows a section along line B shown in FIG. 8), the
Еще в одном примере также предлагается следующее: средство для мониторинга уровня поверхности раздела вода-нефть и средство для управления уровнем поверхности раздела вода-нефть в первом и втором сепараторе. В одном таком примере средство для мониторинга включает в себя индикатор уровня поверхности раздела вода-нефть и датчик регулировочного клапана (например, каскадная система регулирования).In another example, the following is also proposed: means for monitoring the level of the water-oil interface and means for controlling the level of the water-oil interface in the first and second separator. In one such example, the monitoring means includes a water-oil interface level indicator and a control valve sensor (e.g., a cascade control system).
Как видно из фиг. 18, в некоторых примерах средство для разделения потока воды на некоторое количество потоков воды включает в себя манифольд 181 с клапаном 183 входного отверстия для подачи потока воды со взвешенными частицами твердых веществ со средства для разделения и некоторое количество выходных отверстий, соединенных с установками 184 биоцидных коагуляторов, причем площадь поперечного сечения каждого выходного отверстия меньше площади поперечного сечения входного отверстия манифольда. В некоторых примерах сумма площадей поперечного сечения выходных отверстий больше, чем площадь поперечного сечения входных отверстий, так что скорость потока, выходящего из манифольда, ниже, чем скорость потока, который поступает в манифольд. По меньшей мере в одном примере манифольд 181 включает в себя манифольд 1:12 (например, с диаметром поперечного сечения выходных отверстий 4 дюйма и большим диаметром поперечного сечения входных отверстий). В другом примере средство для разделения потока воды на некоторое количество потоков воды включает в себя автоцистерну (не показана) для воды, как известно в данной области техники, с некоторым количеством отсеков, каждый отсек расположен так, что принимает часть потока воды. Во время эксплуатации вода проходит через клапан 183 в манифольд 181 и поток замедляется, поскольку разделяется на параллельные потоки, проходящие через соединенные параллельно узлы биоцидного коагулятора 184, с тем чтобы увеличить время нахождения в них для воздействия потоком электромагнитной энергии и максимально повысить положительный заряд воды. В манифольде 186 смешивают то, что выходит из узлов 184, а выходным отверстием манифольда управляет клапан 188. В некоторых примерах всю группу манифольдов и установок биоцидной коагуляции монтируют на раме 184, которую за подвеску 186 можно поднять на основание на площадке скважины или на платформу грузового автомобиля для транспортировки.As can be seen from FIG. 18, in some examples, the means for separating the water stream into a number of water streams includes a manifold 181 with an
В другом примере средство для создания положительного заряда включает в себя средство для обработки каждого из некоторого количества потоков воды потоком электромагнитной энергии. По меньшей мере один такой пример представлен на фиг. 19-28, где средство для обработки каждого из некоторого количества потоков воды потоком электромагнитной энергии включает в себя: трубу и по меньшей мере одну электрическую катушку, которая практически соосна с трубой. В некоторых таких примерах труба состоит из практически непроводящего материала. В некоторых таких примерах труба состоит из нержавеющей стали. В различных примерах используется схема коммутации колебательного тока, соединенная с катушкой. В некоторых таких примерах схема коммутации колебательного тока работает в двухполупериодном режиме с частотой от 10 до 80 кГц.In another example, the means for creating a positive charge includes means for treating each of a number of water streams with a stream of electromagnetic energy. At least one such example is shown in FIG. 19-28, where the means for treating each of a number of water streams with an electromagnetic energy stream includes: a pipe and at least one electric coil that is substantially coaxial with the pipe. In some such examples, the pipe consists of a practically non-conductive material. In some such examples, the pipe consists of stainless steel. In various examples, an oscillatory current switching circuit connected to a coil is used. In some such examples, the switching circuit of the oscillatory current operates in a half-wave mode with a frequency of 10 to 80 kHz.
Обратимся к фиг. 19-28 и рассмотрим сначала фиг. 19, где устройство, являющееся осуществлением настоящего изобретения и в целом обозначенное позицией 910, в основном включает в себя натрубный узел 912 и источник 914 электропитания переменного тока. Натрубный узел 912 включает в себя трубу 916, через которую проходит обрабатываемая жидкость, причем направление потока жидкости показано стрелками А. Труба 916 может быть изготовлена из разных материалов, но поскольку обработка жидкости в натрубном узле 912 включает в себя прохождение потока электромагнитной энергии через стенки этой трубы и в жидкость, проходящую через эту трубу, предпочтительно, чтобы труба была изготовлена из непроводящего электричество материала, чтобы избежать уменьшения объема достигающего жидкости потока за счет потери некоторой части потока из-за вихревых токов в материале трубы. Другие части натрубного узла 912 содержатся в или установлены, как правило, в цилиндрическом корпусе 918, окружающем трубу 916.Turning to FIG. 19-28 and first consider FIG. 19, where the device, an embodiment of the present invention and generally indicated at 910, mainly includes a
Как описано ниже, предпочтительно, чтобы натрубный узел 912 был предназначен для работы с источником электроэнергии достаточно низкого напряжения, например, с источником электроэнергии с напряжением от 11 В (среднеквадратичным) до 37 В (среднеквадратичным) и частотой 60 Гц и, таким образом, показанный источник 914 электроэнергии это понижающий трансформатор, его первичная обмотка соединена со входным кабелем 920 с вилкой 922 для соединения со стандартной электросетью так, что она подает электрический ток с напряжением 120 В и частотой 60 Гц или 240 В и 60 Гц, а выходной кабель 924 соединен со вторичной обмоткой трансформатора 924 и подает в натрубный узел 912 ток меньшего напряжения. Натрубный узел 912 может быть предназначен для использования с трубами 916 разного диаметра, и конкретное напряжение на выходе источника 914 электроэнергии выбирают так, чтобы оно соответствовало диаметру трубы, размеру и устройству взаимосвязанных компонент натрубного узла.As described below, it is preferable that the
Помимо корпуса 918 и трубы 916, натрубный узел 912 состоит главным образом из устройства электрической катушки, охватывающей эту трубу и переключающей схемы, которая управляет током через устройство катушки таким образом, что выдает последовательные периоды колебательного тока через устройство катушки и полученные последовательные периоды посылки потока электромагнитной энергии проходят через жидкость в трубе 916. Количество, конструкция и компоновка катушек, составляющих устройство катушки, может быть разным; на примерах, изображенных на фиг. 20 и 21, устройство катушки включает в себя четыре катушки (L1, L2-внешняя, L2-внутренняя и L3), скомпонованные способом, аналогичным способу, описанному в патенте США №5,702,600, который полностью включен в настоящий документ посредством ссылки. Как показано на фиг. 20 и 21, катушки связаны с тремя разными продольными секциями 926, 928 и 930 трубы 916. То есть катушка L1 намотана на и вдоль каркаса 932, которая в свою очередь проходит вдоль секции 926 трубы, катушка L3 намотана на и вдоль каркаса 934, которая сама проходит вдоль секции 930 трубы, а две катушки L2-внутренняя и L2-внешняя намотаны на каркас 926, проходящий вдоль секции 928 трубы, причем катушка L2-внешняя намотана поверх катушки L2-внутренней. То, что две катушки L2-внутренняя и L2-внешняя намотаны одна на другую или иным образом тесно связаны друг с другом, дает межвитковую емкость между этими двумя катушками, которая образует всю или часть емкости последовательного резонансного контура, как описано ниже.In addition to the
Представленный на фиг. 20 корпус 918 натрубного узла 912 состоит из цилиндрической оболочки 938 и двух заглушек 940 и 942 с отверстиями. Компоненты цепи переключения проходят через заглушку 940, при этом по меньшей мере некоторые из них смонтированы на радиаторе 944, прикрепленном к заглушке 940 винтами 946. В сборке натрубного узла 912 заглушку 940 сначала надевают на трубу 916 с правого конца трубы, как показано на фиг. 20, до положения на некотором расстоянии от правого конца этой трубы, а затем закрепляют на этой трубе фиксирующими винтами 948. Затем три каркаса катушек 932, 936 и 934 вместе с катушками последовательно надевают на трубу 916 с левого конца этой трубы, пока они не соприкоснутся друг с другом и с заглушкой 940, между каркасами и трубой следует нанести связующее вещество, чтобы закрепить катушки на трубе. Затем на трубу с левого конца надевают втулку 958 до контакта с катушкой L3 и прикрепляют к этой трубе фиксирующими винтами 960. Затем на трубу надевают оболочку 938 и прикрепляют с правой стороны к заглушке 940 при помощи винтов 962. Наконец, заглушку 942 надевают на трубу 916 с левого конца этой трубы, а затем прикрепляют к оболочке 938 при помощи винтов 964 и к трубе при помощи фиксирующих винтов 966.Presented in FIG. 20, the
Базовая электрическая схема для натрубного узла 912 представлена на фиг. 22. Входные клеммы, соединенные с источником 914 электроэнергии, обозначены как 968 и 970. Средство соединения, включающее в себя показанные проводники, соединяет входные клеммы 968 и 970 с катушками и с цепью 972 переключения показанным способом, причем средство соединения включает в себя выключатель 974, который срабатывает при перегреве. Стрелка В указывает направление намотки катушки против часовой стрелки, и в соответствии с этим катушка L3 и катушка L2-внешняя намотаны вокруг трубы 916 по часовой стрелке, а катушки L1 и L2-внутренняя намотаны вокруг трубы против часовой стрелки. Учитывая эти направления намотки и изображенные электрические соединения, понятно, что когда ток ic течет через катушки в направлении, указанном стрелками С, магнитные потоки, проходящие через центр каждой из катушек и, таким образом, через жидкость в трубе, имеют направление, показанное на фиг. 22 стрелками Е, F, G и Н. То есть потоки, проходящие через центры катушек L1, L2-внутренняя и L3, имеют одно направление вдоль трубы, а поток, проходящий через центр катушки L2-внешняя, имеет противоположное направление. В зависимости от конструкции цепи 972 переключения, может быть необходимо или желательно обеспечить местное заземление для цепи 972 переключения, и в этом случае цепь переключения может быть соединена со входными клеммами 968 и 970 через изолирующий трансформатор 976, как показано на фиг. 22.The basic circuitry for the
Электрическая схема, изображенная на фиг. 23, подробно показывает средства соединения и цепь переключения 972, представленные на фиг. 22. На фиг. 23 цепь 972 переключения включает в себя участок 976 цепи питания с напряжением 12 В, участок 978 цепи компаратора, участок 980 цепи таймера, переключатель 982 и участок 984 цепи индикатора.The electrical circuit shown in FIG. 23 shows in detail the connection means and the
Компоненты D2, R5, С5, R6 и Z1 включают в себя участок 976 цепи питания постоянного тока с напряжением 12 В, который снабжает энергией другие компоненты триггерной схемы. Резисторы R1 и R2 и операционный усилитель U1 образуют участок 978 цепи компаратора. Эти резисторы R1 и R2 образуют делитель напряжения, который отправляет сигнал, пропорциональный напряжению переменного тока, который подают на операционный усилитель U1. Конденсатор С1 служит для фильтрации «помех» напряжения, которые могут присутствовать во входном напряжении переменного тока, с тем, чтобы предотвратить скачки напряжения на выходе усилителя U1. Усилитель U1 соединен так, что выдает «низкое» (нулевое) напряжение на линии 986, когда поданное напряжение переменного тока положительно, и выдает «высокое» (+12 В) напряжение, когда напряжение переменного тока отрицательно.Components D2, R5, C5, R6, and Z1 include a 12 V DC
Когда питающее напряжение переменного тока переходит через ноль и начинает становиться положительным, усилитель U1 переключается в режим низкого напряжения. Это запускает микросхему U2 таймера 555 для получения высокого выходного напряжения на контакте 93. Конденсатор С2 и резистор R3 действуют как фильтр верхних частот, чтобы переключающий импульс был кратковременным, а не стационарным. Напряжение на контакте 92 микросхемы U2 остается низким в течение приблизительно половины миллисекунды. Это кратковременное низкое переключающее напряжение поддерживает устойчивое высокое напряжения (+12 В) на контакте 93 микросхемы U2.When the AC supply voltage goes over zero and starts to become positive, the amplifier U1 switches to low voltage mode. This triggers the U2 chip of
Переключатель 982 может принимать разные формы и может быть участком цепи, включающим в себя ряд отдельных компонент, и в любом случае это Т-образный переключатель или триод с первой, второй и третьей клеммами 988, 990 и 992, соответственно, причем третья клемма 992 - это управляющий вывод, а переключение осуществляется так, что при подаче электрических сигналов на управляющий вывод 992 переключатель может находиться в положении между ВКЛ (ON), при котором первая и вторая клеммы замкнуты, и ВЫКЛ (OFF), при котором первая и вторая клеммы разомкнуты друг с другом. В предпочтительном и изображенном на фиг. 23 случае переключатель 982 является полевым МОП-транзистором (Q1). Полевой МОП-транзистор (Q1) проводит ток, то есть замыкает клеммы 988 и 990 друг с другом, как только подаваемый на управляющий вывод 992 сигнал становится положительным в результате того, что входное напряжение переменного тока на входных клеммах 968 и 970 становится положительным. В свою очередь это позволяет создавать ток в катушках L1, L2-внутренней, L2-внешней и L3. Когда истекает время, которое соответствует постоянной времени равной произведению сопротивления R4 и емкости С3, микросхема U2 таймера 555 возвращается к режиму низкого напряжения на контакте 93, переключая полевой МОП-транзистор (Q1) в положение ВЫКЛ. Когда Q1 выключается, весь ток, по-прежнему текущий в катушках, перенаправляется в емкость, присоединенную к клеммам 988 и 990 (Q1). Как видно из фиг. 23, эта емкость складывается из межвитковой емкости Сc и, главным образом, возникает из-за тесной взаимосвязи двух катушек L2-внутренней и L2-внешней. Эта межвитковая емкость сама по себе может быть достаточной для создания полезного последовательного резонансного контура, но если требуется дополнительная емкость, ее можно получить с помощью отдельного дополнительного подстроечного конденсатора (Сt).The
Когда переключатель (Q1) переходит в положение ВЫКЛ или находится в разомкнутом состоянии, любой ток, по-прежнему текущий в катушках, перенаправляется на конденсатор (Сc и/или Ct), и вместе с катушками и источником электроэнергии этот конденсатор образует последовательный резонансный контур, в результате чего ток через катушки принимает вид колебаний и, тем самым, создает переменный поток электромагнитной энергии через жидкость в трубе 916. Настраивая переменный резистор R4, можно регулировать время размыкания переключателя (Q1), чтобы размыкание происходило раньше или позже в каждом рабочем полупериоде входного напряжения переменного тока. Предпочтительно регулировать цепь, начиная с R4 при его максимальном значении сопротивления, и затем медленно регулировать ее в сторону меньшего сопротивления до тех пор, пока не загорится светодиодный индикатор 994 участка 984 цепи индикатора. Это происходит, когда максимальное напряжение, полученное на конденсаторе (Сc и/или Сt) превышает 150 В; при таком напряжении два диода Z2 Зенера могут проводить ток. Диоды Зенера заряжают конденсатор 962 и полученное напряжение включает светодиодный индикатор 994. Когда этот светодиодный индикатор горит, тогда регулировку резистора R4 выполняют в обратном направлении до тех пор, пока не погаснет светодиодный индикатор, при этом переключатель (Q1) генерирует 150-вольтовый колебательный сигнал.When the switch (Q1) switches to the OFF position or is in the open state, any current still flowing in the coils is redirected to the capacitor (C c and / or C t ), and together with the coils and the electric power source, this capacitor forms a series resonant circuit, as a result of which the current through the coils takes the form of oscillations and, thereby, creates an alternating flow of electromagnetic energy through the liquid in the
На фиг. 24 проиллюстрирована работа цепи, изображенной на фиг. 23 в виде форм сигнала, которые возникают во время работы этой цепи. На фиг. 24 форма 996 сигнала совпадает с формой питающего напряжения переменного тока, поданного на входные клеммы 968 и 970, причем напряжение будет переменным - полупериоды 998 положительного напряжения будут сменяться полупериодами 900 отрицательного напряжения. Цепь на фиг. 23 работает в полупериодном режиме с периодами колебаний тока в катушках натрубного узла только в ответ на каждый из положительных полупериодов 998. Форма 902 сигнала представляет периоды размыкания и замыкания переключателя (Q1), здесь следует отметить, что во время каждого положительного полупериода 998 питающего напряжения переключатель (Q1) замкнут во время начальной части полупериода и размыкается задолго до окончания этого полупериода (точное время настраивают путем регулировки резистора R4).In FIG. 24 illustrates the operation of the circuit of FIG. 23 in the form of waveforms that occur during operation of this circuit. In FIG. 24, the
Размыкание и замыкание переключателя (Q1) дает форму 904 сигнала тока, изображенную на фиг. 24; для каждого положительного полупериода питающего напряжения он таков, что ток через катушки увеличивается с нуля во время начальной части полупериода, в это время переключатель (Q1) замкнут, а затем при размыкании переключателя (Q1) ток идет в течение определенного периода времени. Напряжение, которое появляется на катушках натрубного узла соответствует форме 906 волны, изображенной на фиг. 24, причем напряжение при размыкании переключателя (Q1) принимает форму колебательного сигнала с максимальным напряжением, во много раз превышающим напряжение, которое обеспечивает источник 914 электроэнергии.Opening and closing the switch (Q1) gives the
Частоту колебательного тока, образующегося в катушках, и колебательное напряжение, образующееся на катушках, можно изменять путем изменения емкости (Сc и/или Сt), которая возникает на переключателе (Q1); предпочтительно устанавливать частоту в диапазоне от 10 кГц до 80 кГц.The frequency of the vibrational current generated in the coils and the vibrational voltage generated on the coils can be changed by changing the capacitance (C c and / or C t ) that occurs on the switch (Q1); it is preferable to set the frequency in the range from 10 kHz to 80 kHz.
Параметры устройства, изображенного на фиг. 19-24, включая номинальный размер трубы, компоновку катушек (количество витков, диаметр и длина проволоки), емкость подстроечного конденсатора и соответствующее номинальное напряжение источника электроэнергии показаны в таблице на фиг. 28.The parameters of the device shown in FIG. 19-24, including the nominal pipe size, coil arrangement (number of turns, wire diameter and length), the capacitance of the trimmer capacitor, and the corresponding nominal voltage of the power source are shown in the table in FIG. 28.
Как указано выше, цепь переключения, изображенная и описанная в связи с фиг. 22, 23 и 24, это цепь, при работе которой получается один период действия колебательного тока и колебательного напряжения для каждого из чередующихся полупериодов поданного питающего напряжения. Однако при желании цепь переключения может быть рассчитана на работу в двухполупериодном режиме, причем период действия колебательного тока и колебательного напряжения образуется для каждого полупериода питающего напряжения. Как показано на фиг. 25, этого можно добиться, изменив цепь, изображенную на фиг. 22, а именно, добавив вторую цепь 908 переключения, которая идентична первой цепи 972 переключения за исключением противоположного направления тока и противоположного напряжения по сравнению с первой цепью 972. То есть, первая цепь 972, изображенная на фиг. 25, работает как описано выше во время каждого положительного полупериода подаваемого напряжения, а вторая цепь 908 работает так же во время отрицательного полупериода подаваемого напряжения, и в результате количество периодов колебания тока и напряжения за данный период времени удваивается по сравнению количеством периодов за то же время в цепи, изображенной на фиг. 22.As indicated above, the switching circuit depicted and described in connection with FIG. 22, 23 and 24, this is a circuit during operation of which one period of action of the vibrational current and vibrational voltage is obtained for each of the alternating half-periods of the applied supply voltage. However, if desired, the switching circuit can be designed to operate in a half-wave mode, and the period of action of the vibrational current and vibrational voltage is formed for each half-cycle of the supply voltage. As shown in FIG. 25, this can be achieved by changing the circuit shown in FIG. 22, namely, adding a
Как указано выше, количество катушек, использованных в натрубном узле 912, также может изменяться и, если нужно, не выходя за пределы настоящего изобретения, натрубный узел 912 может включать в себя только одну катушку. Фиг. 26 и 27 относятся к такой конструкции; на фиг. 26 изображен натрубный узел с одной катушкой 910, намотанной на каркас 912 и охватывающий трубу 916. На фиг. 27 показана цепь переключения, которую используют с однокатушечным натрубным узлом, изображенным на фиг. 26; в целом она аналогична цепи, изображенной на фиг. 23 за исключением того, что при наличии одной катушки 910, дающей небольшую межвитковую емкость, необходимо использовать подстроечный конденсатор (Сt) на первой и второй клеммах 988 и 990 переключателя (Q1). Кроме того, поскольку средство катушки выполнено из одной катушки 910 и расположено целиком по одну сторону от переключателя (Q1), нет необходимости в изолирующем трансформаторе 976, изображенном на фиг. 23 и обеспечивающем местное заземление для компонент цепи переключения.As indicated above, the number of coils used in the
Еще в одном примере, показанном на фиг. 18, средство для смешивания включает в себя манифольд 186 со входными отверстиями для некоторого количества потоков положительно заряженной воды с нескольких средств для генерирования положительного заряда 184 и выходным отверстием, которое соединено с клапаном 188, направляющим выходящий положительно заряженный поток воды на смеситель для использования в операциях гидравлического разрыва пласта. В различных примерах большинство взвешенных частиц твердого вещества имеют размеры менее 100 микрон. В некоторых таких примерах практически все взвешенные частицы твердых веществ имеют размеры меньше 100 микрон. В более ограниченном числе примеров большинство взвешенных частиц твердых веществ имеет размеры меньше 10 микрон. В еще более ограниченном числе примеров практически все взвешенные частицы твердых веществ имеют размеры меньше 10 микрон.In yet another example shown in FIG. 18, the mixing means includes a manifold 186 with inlets for a number of positively charged water flows from several means for generating a
На фиг. 16 и 17 представлена система управления уровнем поверхности раздела вода-жидкий УВ в трехфазном сепараторе; причем система включает в себя: средство для установления уровня поверхности раздела вода-жидкий УВ в трехфазном сепараторе; средство для измерения уровня поверхности раздела вода-жидкий УВ в трехфазном сепараторе, результатом его срабатывания является сигнал об измерении уровня поверхности раздела вода-жидкий УВ; средство для сопоставления сигнала об измеренном уровне поверхности раздела вода-жидкий УВ с заданной величиной, результатом его срабатывания является сигнал о результате сопоставления; средство для снижения потока на входе в трехфазный сепаратор для воды из скважины после ГРП, если сигнал от сопоставления указывает на то, что уровень поверхности раздела вода-жидкий УВ находится выше установленной величины, и для увеличения поступления воды обратного потока или попутной воды в трехфазный сепаратор для воды из скважины после ГРП, если сигнал от сопоставления указывает на то, что уровень поверхности раздела вода-жидкий УВ находится ниже установленной величины, при этом увеличенный поток содержит воду из УВ скважины после ГРП и добавочную воду.In FIG. 16 and 17 show a system for controlling the level of the water-liquid HC interface in a three-phase separator; moreover, the system includes: means for establishing the level of the water-liquid HC interface in a three-phase separator; means for measuring the level of the water-liquid HC interface in a three-phase separator, the result of its operation is a signal about measuring the level of the water-liquid HC interface; means for comparing the signal about the measured level of the water-liquid HC interface with a given value, the result of its operation is a signal about the result of the comparison; means for reducing the flow at the inlet to the three-phase separator for water from the well after hydraulic fracturing, if the comparison signal indicates that the level of the water-liquid HC interface is higher than the set value, and to increase the flow of return water or associated water into the three-phase separator for water from the well after hydraulic fracturing, if the signal from the comparison indicates that the level of the water-liquid HC interface is below the set value, while the increased flow contains water from the HC after Hydraulic fracturing and additional water.
По меньшей мере в одном примере, лучше всего представленном на фиг. 14А и 14В, средство для установления уровня поверхности раздела вода-жидкий УВ включает в себя перегородку 140 и, в идеале, поверхность раздела нефть-вода устанавливают в нижней части 140b перегородки. Управление при помощи расходомеров и регулировочных клапанов представлено на фиг. 15 и 16.In at least one example, best represented in FIG. 14A and 14B, the means for determining the level of the water-liquid HC interface includes a
На фиг. 17 более детально представлен пример управления уровнем поверхности раздела трехфазного сепаратора с разделением на четыре вещества. Как видно на этой фигуре, входящий в сепаратор поток воды обратного притока измеряют турбинным расходомером (FE-101) / передатчиком (FT-101) и управляют им при помощи клапана-регулятора (FV-101) потока посредством регулятора (FIC-101) потока. Входящий поток добавочной воды измеряют замерной диафрагмой (FE-103) / датчиком (FT-103) перепада давления и управляют им при помощи клапана-регулятора (FV-103) потока посредством регулятора (FIC-103) потока. Выходящий поток воды измеряют замерной диафрагмой (FE-102) / датчиком (FT-102) перепада давления и управляют им при помощи клапана-регулятора (FV-102) потока посредством регулятора (FIC-102) потока. Уровень поверхности раздела нефти и воды в сепараторе измеряют магнитным датчиком (LG-100) уровня и также постоянным датчиком (LT-100) уровня электрической емкости. Оба приспособления для измерения уровня устанавливают на наружной уровнемерной колонке, выполненной из трубы диаметром 2 дюйма. Колонка включает в себя ручные клапаны (HV-1, HV-2, HV-3, HV-4, HV-5, HV-6, HV-9 и HV-10) для технического обслуживания колонки и прикрепленные к ней приборы, как известно специалистам в данной области техники. HV-1 и HV-2 используют для исключения колонки из технологического процесса. HV-3 и HV-4 используют, соответственно, для слива и просушки колонки. HV-5 и HV-6 используют для исключения индикатора уровня из технологического процесса. HV-9 и HV-10 используют для исключения камеры датчика уровня из технологического процесса. Каждый прибор на колонке оборудован клапанами для технического обслуживания. HV-7 и HV-8 являются частью индикатора уровня, и их используют, соответственно, для слива и просушки индикатора уровня. HV-11 является частью камеры датчика уровня, этот клапан используют для слива из этой камеры.In FIG. 17 shows in more detail an example of controlling the level of the interface of a three-phase separator with separation into four substances. As can be seen in this figure, the return flow water flow entering the separator is measured by a turbine flow meter (FE-101) / transmitter (FT-101) and controlled by a flow control valve (FV-101) through a flow regulator (FIC-101) . The incoming flow of additional water is measured by a measuring diaphragm (FE-103) / differential pressure sensor (FT-103) and controlled by a flow control valve (FV-103) through a flow regulator (FIC-103). The outgoing water flow is measured by a measuring diaphragm (FE-102) / differential pressure sensor (FT-102) and controlled by a flow control valve (FV-102) through a flow regulator (FIC-102). The level of the oil-water interface in the separator is measured with a magnetic level sensor (LG-100) and also with a constant level sensor (LT-100) of the electric capacitance level. Both level gauges are mounted on an external level gauge made of a 2-inch diameter pipe. The column includes manual valves (HV-1, HV-2, HV-3, HV-4, HV-5, HV-6, HV-9 and HV-10) for maintenance of the column and devices attached to it, such as known to specialists in this field of technology. HV-1 and HV-2 are used to exclude columns from the process. HV-3 and HV-4 are used, respectively, to drain and dry the column. HV-5 and HV-6 are used to exclude the level indicator from the process. HV-9 and HV-10 are used to exclude the level sensor chamber from the process. Each instrument on the column is equipped with valves for maintenance. HV-7 and HV-8 are part of the level indicator, and they are used, respectively, to drain and dry the level indicator. The HV-11 is part of the level sensor chamber; this valve is used to drain from this chamber.
Уровень поверхности раздела вода-жидкий УВ (также известной как «поверхность раздела нефть-вода») в сепараторе поддерживают при помощи регулятора (LIC-100) уровня со ступенчатым управлением, регулятора (FIC-101) на входе потока воды обратного притока, регулятора (FIC-103) на входе потока добавочной воды и регулятора (FIC-102) потока воды на выходе. Ступенчатое управление осуществляют при помощи регулятора уровня, который посылает дистанционно устанавливаемое заданное значение на соответствующие регуляторы потока и сбрасывает установленные значения для поддержания уровня поверхности раздела.The level of the water-liquid HC interface (also known as the "oil-water interface") in the separator is maintained using a level controller (LIC-100) with step control, a regulator (FIC-101) at the inlet of the return water flow, and a regulator ( FIC-103) at the inlet of the additional water flow and the regulator (FIC-102) of the outlet water flow. Step control is carried out with the help of a level controller, which sends a remotely set setpoint to the corresponding flow controllers and resets the set values to maintain the level of the interface.
Все регуляторы в стационарных условиях поддерживают нормальный уровень жидкости (NLL=50%). Установленные величины на отдельных регуляторах определяют в зависимости от требуемой производительности и размеров сепаратора.All regulators in stationary conditions maintain a normal liquid level (NLL = 50%). The set values on individual controllers are determined depending on the required capacity and size of the separator.
В одном действующем примере по мере повышения уровня поверхности раздела регулятор уровня открывает регулятор выходного потока и при этом прикрывает регулятор входного потока воды обратного притока для поддержания нормального уровня жидкости. Сигнализатор высокого уровня жидкости (HLL=80%) срабатывает по сигналу аналогового передатчика уровня поверхности раздела, что позволяет оператору принять надлежащие меры для восстановления управления уровнем поверхности раздела или условий эксплуатации.In one valid example, as the level of the interface increases, the level regulator opens the outlet flow regulator and at the same time covers the inlet water regulator of the return flow to maintain a normal liquid level. The high-level liquid level switch (HLL = 80%) is triggered by a signal from an analog transmitter of the interface level, which allows the operator to take appropriate measures to restore control of the interface level or operating conditions.
По мере понижения уровня поверхности раздела регулятор уровня прикрывает регулятор выходного потока воды, при этом открывает регулятор входного потока воды обратного притока для поддержания нормального уровня жидкости. Если уровень поверхности раздела снижается до уровня ниже минимального (LLL=10%), эта система переводит регулятор потока добавочной воды на ступенчатое регулирование от регулятора уровня поверхности раздела при помощи программируемого переключателя LX-100.As the level of the interface decreases, the level regulator covers the regulator of the outlet water flow, while opening the regulator of the inlet water flow of the return flow to maintain a normal liquid level. If the interface level drops to below the minimum level (LLL = 10%), this system switches the additional water flow regulator to stepwise regulation from the interface of the interface level using the LX-100 programmable switch.
На фиг. 29 изображена технологическая схема использования примера предлагаемого изобретения в УВ скважине, где ствол скважины 301 с зацементированной обсадной колонной 303 проходит через интервалы 340 ГРП, которые изолированы пакерами 341. Гибкие НКТ 309 спускают в скважину при помощи бурового станка 311 для операций ГРП, известного специалистам в данной области техники. В сланцевом пласте 321 делают отверстия 356. В ходе операций по перфорации и установке цементного моста пакеры 341 помещают в ствол скважины для изоляции разных зон 340 ГРП. Гибкую НКТ 309 спускают в заданные области, где требуется гидравлический разрыв пласта. В этом случае флюид, преимущественно состоящий из воды, прокачивают через ионный генератор 313. Ионный генератор 313 использует для ионизации флюида воздействие электромагнитными полями, описанное в настоящем документе. Этот только что ионизированный флюид 353 при помощи насосов 319 для ГРП закачивают в интервалы 340 ГРП.In FIG. 29 is a flow chart for using an example of the invention in a hydrocarbon well, where a
Ионизированный флюид 353 закачивают в разрывы 351, как показано на фиг. 30. Ионизированный флюид 353 находится под давлением, достаточным для роста и увеличения разрывов 351. Давление ионизированного флюида 353 поддерживают в течение заранее заданного времени. Находясь под давлением, ионизированный флюид 353 взаимодействует со сланцевым пластом 321 (в настоящем примере это слоистый кальцит 350) для создания слоев 352 кристаллов арагонита. В настоящем примере давление в интервале 340 ГРП снижают при помощи гибкой НКТ 309. Процесс гидравлического разрыва пласта может быть разным в зависимости от поставщика услуг и обстановки вокруг скважины. Например, в открытом стволе может быть использована система точечного ГРП, а не система с перфорацией и цементным мостом. Эти разные варианты процессов гидравлического разрыва пласта в сланцевых формациях хорошо известны специалистам в данной области техники.
Во время операций ГРП в сланцевом пласте 321 создают или увеличивают разрывы 351. Эти разрывы могут быть созданы прострелочно-взрывными работами (перфорацией), абразией под высоким давлением или другими способами, известными в данной области техники. Эти разрывы 351, расположенные в интервале 340 ГРП, открывают доступ из ствола 301 скважины к кристаллам слоистого кальцита 350. Когда ромбические кристаллы слоистого кальцита 350 подвергают воздействию ионизированного флюида 353, кристаллическая структура нерастворимых частиц слоистого кальцита 350 преобразуется в слоистый арагонит 352 с линейными кристаллами ромбической формы. Этот слоистый арагонит 352 находится в суспензии.During fracturing operations in the
Ионизированный флюид 353 обладает свойством не выпадать в осадок с образованием корки, поскольку его частицы, вызывающие образование осадка, теперь находятся в суспензии, а не в растворе. При воздействии ионизированного флюида 353 на слоистый кальцит 350 частицы образуются быстрее, чем в отсутствие ионов. Это явление уменьшает размеры частиц, не позволяя им стать настолько большими, чтобы вызвать образование налета или осадка на поверхности разрывов 351, подвергнутых воздействию.
Ионизированный флюид 353 (в настоящем примере это ионизированная вода) также устраняет проблему роста небиологических взвешенных частиц, поскольку оказывает влияние на предотвращение осаждения на поверхности. Кроме того, влияние ионизированной воды препятствует коррозии. Параколлоидные частицы карбоната кальция (CaCO3) заряжаются путем поглощения ионов, при этом они уменьшаются в размерах, становятся нерастворимыми и остаются в суспензии. Они преобразуются во взвешенные кристаллические «зародыши» ромбического арагонита из карбоната кальция и остаются в суспензии.Ionized fluid 353 (in this example, ionized water) also eliminates the growth problem of non-biological suspended particles, as it affects the prevention of deposition on the surface. In addition, the effect of ionized water prevents corrosion. The paracolloid particles of calcium carbonate (CaCO 3 ) are charged by absorption of ions, while they decrease in size, become insoluble and remain in suspension. They are converted into suspended crystalline "nuclei" of rhombic aragonite from calcium carbonate and remain in suspension.
Когда давление ионизированного флюида 353 в разрывах 351 в целевых интервалах 340 ГРП снижают при помощи гибкой НКТ (в настоящем примере), взвешенные частицы 352 карбоната кальция (в настоящем примере кристаллы арагонита) выносятся из разрывов 351 с водой обратного притока или вымываются добываемыми из пласта флюидами.When the pressure of ionized fluid 353 in
Ионизированная вода способна препятствовать накоплению небиологического вещества в разрывах 351. Воду ионизируют воздействием электромагнитных полей с использованием в качестве ионного генератора 313, например, установки компании Dolphin, которая использует периодические низкочастотные колебания, вызывая тем самым электропорацию сигнала и усиление колебаний за счет резонанса. Высокочастотные электромагнитные волны низкой мощности в конечном счете разрывают мембраны или убивают микроорганизмы в ионизируемом флюиде. В результате этих реакций также происходит капсулирование органических остатков. Микроорганизмы не могут размножаться и образуют биопленку, которая закупоривает разрывы 351. В настоящем примере ионизированный флюид, который в основном состоит из воды, образуется в ионном генераторе 313, где на флюид воздействуют электромагнитные поля в двухполупериодном режиме с частотой от восьмидесяти килогерц (80 кГц) до трехсот шестидесяти килогерц (360 кГц). В других примерах осуществления частота может быть выше восьмидесяти килогерц (80 кГц). В настоящем примере частота в триста шестьдесят килогерц (360 кГц) может вызвать колебания во флюиде, который в основном состоит из воды. Другими словами, во флюиде возбуждают собственную частоту. В других флюидах с другой собственной частотой, отличной от воды, может быть возбуждена другая собственная частота. Состав флюида будет определять частоту, на которой ионный генератор должен работать с воздействующими электромагнитными полями. Частота выше восьмидесяти килогерц (80 кГц) в двухполупериодном режиме может иметь предполагаемый эффект ионизации флюида и сведения к минимуму присутствия в этом флюиде биологических организмов.Ionized water can prevent the accumulation of non-biological substances in
Когда избыток положительных ионов, доставляемых водой, попадает в разрыв 351, положительно заряженные ионы оказывают физико-химическое влияние на отложения слоистых кальцитов 350 в сланцах. Эта минерализация изменяет кристаллическую структуру налета, который был отложен в этой матрице. Предпочтительный полиморф карбоната кальция (CaCO3) называется слоистым кальцитом 350 (ромбоэдрический), тогда как другие полиморфы называются арагонитом (ромбический) и валеритом (гексагональный). Ионизация воды посредством импульсной мощности при высоких частотах включает в себя непрерывно изменяющееся наведенное электрическое поле, которое задают определенным низкочастотным сигналом переменного тока и периодическим импульсным сигналом с определенным диапазоном (от средних до низких) частот.When the excess of positive ions delivered by water falls into the
Низкочастотный сигнал переменного тока влияет на способ образования «зародышей» твердого осадка и режим роста кристаллов твердого осадка. Благодаря этому такой рост приводит к образованию осадка, но он образуется не на поверхностях, а в массе раствора, причем источником поверхностей для образования «зародышей» и роста частиц служат микроскопические взвешенные частицы (как органические, так и неорганические). В воде ГРП карбонат кальция - основное твердое кристаллическое вещество, выпадающее в осадок в воде, обычно он является «зародышем» для осадка. При попадании ионизированного флюида 353 в разрывы 351, осадок карбоната кальция включает в себя другие катионы раствора, в том числе магний, кремний, алюминий, железо, и вместе с другими компонентами преобразуется во взвешенные частицы.A low-frequency AC signal affects the method of formation of "nuclei" of solid precipitate and the mode of growth of crystals of solid precipitate. Due to this, such growth leads to the formation of a precipitate, but it does not form on the surfaces, but in the bulk of the solution, and microscopic suspended particles (both organic and inorganic) serve as a source of surfaces for the formation of “nuclei” and particle growth. In hydraulic fracturing water, calcium carbonate is the main solid crystalline substance that precipitates in water; usually it is the “nucleus” for sediment. When ionized
Вместе с образующейся арагонитовой структурой изменения в кинетике образования «зародышей» кристаллов исключают образование поверхностного осадка и помещают кристаллические структуры в суспензию в виде отдельных или коагулировавших частиц. Разность относительных величин электродвижущих сил между более высокими относительно положительными значениями кальция и более низкими значениями для радикалов приводит к переходу осадка в частицы суспензии. Ионизированная вода с положительным зарядом делает возможными эти избирательные изменения на поверхности толщи слоистых кальцитов, на которые в подземных сланцевых формациях воздействуют кумулятивные заряды. Этот эффект одинаков и для твердых и для мягких сланцев.Together with the resulting aragonite structure, changes in the kinetics of the formation of "nuclei" of crystals exclude the formation of a surface precipitate and place the crystalline structures in suspension in the form of separate or coagulated particles. The difference in the relative magnitudes of electromotive forces between higher relatively positive values of calcium and lower values for radicals leads to the transition of the precipitate into suspension particles. A positively charged ionized water makes these selective changes possible on the surface of the stratified calcite, which are affected by cumulative charges in underground shale formations. This effect is the same for both hard and soft shales.
В другом примере слои осадка карбоната кальция физически вскрывают при помощи кумулятивных зарядов, которые взрывают в стволе скважины прежде, чем под давлением закачивать в разрывы 351 воду, несущую положительные ионы. В разрывы 351 под давлением закачивают ионизированный флюид 353, таким образом доставляя положительные ионы к подвергающимся воздействию разрывам 351. Ионизированный флюид 353 оставляют в интервале 340 ГРП на несколько дней. После этого давление ионизированной воды понижают при помощи гибкой НКТ 309, и обратный приток воды и поток попутной воды через ствол скважины выносит из разрывов 351 высвобожденные углеводороды, взвешенные частицы 352, проппант и другие материалы, которые могут предполагать специалисты в данной области техники. Находясь в этих разрывах 351, положительные ионы (в настоящем примере воды) выборочно взаимодействуют со слоистым кальцитом и изменяют его кристаллическую структуру с кальцитовой (ромбоэдрической) на предпочтительную форму взвешенных частиц - полиморфных кристаллов арагонита (ромбическую), которые вода обратного притока выносит из разрывов 351.In another example, the layers of calcium carbonate sediment are physically exposed using cumulative charges that explode in the wellbore before pumping water carrying positive ions into the
Снижение давления послойно удаляет слои корки или твердого осадка, которые показаны здесь как слои взвешенных частиц 352 в разрывах 351, и открывает каналы обеспечивая более высокую скорость переноса газообразных и жидких углеводородов в потоке воды к поверхности. Это послойно снижает забойное давление в трещинах и позволяет достичь изначально более высокой скорости течения углеводородов на более длительное время, чем это было бы возможно при других условиях. Карбонат кальция существует в растворе в виде коллоидных частиц размерами, как правило, в диапазоне 0.01-100 мкм; каждая из частиц имеет общий электрический заряд, известный как зета-потенциал (или электрокинетический или электрохимический потенциал). Величина этого потенциала равна силе, с которой каждая частица отталкивает частицу с таким же зарядом. Эта сила должна быть достаточно большой, чтобы преодолеть силу притяжения частиц при приближении частиц друг к другу настолько, что силы Ван-дер-Ваальса сближают эти частицы или заставляют коагулировать.The pressure reduction removes layers of the crust or solid sediment, which are shown here as layers of suspended
Положительные ионы перемещаются в воде магнитным и электрическим полями и взаимодействуют с результирующей зета-силой, которая возникает в направлении, перпендикулярном к плоскости, образованной векторами магнитного и электрического поля. Это проиллюстрировано на фиг. 31. Эта зета-сила действует на ионы - обуславливающие ток частицы, и замедляет взвешенные частицы. Положительно заряженные частицы будут двигаться в направлении, которое соответствует правилу правой руки, где зета-сила соответствует большому пальцу, а остальные пальцы - электрическому и магнитному полям. Отрицательно заряженные частицы будут двигаться в противоположном направлении.Positive ions move in water by magnetic and electric fields and interact with the resulting zeta-force, which arises in the direction perpendicular to the plane formed by the vectors of the magnetic and electric fields. This is illustrated in FIG. 31. This zeta-force acts on ions - causing the current particles, and slows down suspended particles. The positively charged particles will move in the direction that corresponds to the rule of the right hand, where the zeta force corresponds to the thumb, and the remaining fingers correspond to the electric and magnetic fields. Negatively charged particles will move in the opposite direction.
Результат действия этих зета-сил на ионы в целом состоит в том, что положительно заряженные ионы, например, кальция и магния, и отрицательно заряженные ионы (например, карбонаты и сульфаты) направляются навстречу друг другу с увеличивающейся скоростью. Увеличение скорости приводит к увеличению количества столкновений между частицами, в результате образуется вещество из нерастворимых твердых частиц. После того, как образуется осадок, он служит основой для дальнейшего роста кристаллической структуры или полиморфа арагонита или ромбической структуры, тем самым в суспензии образуются частицы. На фиг. 31 проиллюстрирован зета-принцип и показано воздействие зета-потенциала на взвешенные частицы. На фиг. 31 показано расположение полей и сил.The result of the action of these zeta forces on ions as a whole is that positively charged ions, for example, calcium and magnesium, and negatively charged ions (for example, carbonates and sulfates) are directed towards each other with increasing speed. The increase in speed leads to an increase in the number of collisions between particles, as a result, a substance is formed from insoluble solid particles. After a precipitate forms, it serves as the basis for further growth of the crystalline structure or polymorph of aragonite or rhombic structure, thereby particles are formed in the suspension. In FIG. Figure 31 illustrates the zeta principle and shows the effect of the zeta potential on suspended particles. In FIG. 31 shows the arrangement of fields and forces.
Величина зета-потенциала определяет силу, с которой каждая частица отталкивает частицы с таким же зарядом. Эту величину зета-потенциала используют для того, чтобы преодолеть сближение частиц друг с другом настолько, что силы Ван-дер-Ваальса объединят частицы и будет происходить стабильный рост. Наведенные резонирующие электромагнитные поля, создаваемые импульсными ионными генераторами 313 снижают зета-потенциал, в результате силы Ван-дер-Ваальса способствуют росту частиц.The zeta potential determines the force with which each particle repels particles with the same charge. This value of the zeta potential is used in order to overcome the convergence of the particles with each other so much that the forces of van der Waals will unite the particles and stable growth will occur. Induced resonant electromagnetic fields generated by
На фиг. 31 показано достижение нужного эффекта от зета-потенциала с помощью импульсного сигнала. Зета-потенциал «заставляет» частицы предпочитать один полиморф другому. Этого достигают за счет предотвращения роста одного полиморфа до тех пор, пока другой полиморф не достигнет предела насыщения. Рост кристаллической формы, при котором взвешенные частицы выступают в качестве «зародышей» в объеме раствора, также облегчает внедрение микробов во взвешенный осадок. Этот эффект называется капсулированием.In FIG. 31 shows the achievement of the desired effect of the zeta potential using a pulse signal. The zeta potential “forces” particles to prefer one polymorph to another. This is achieved by preventing the growth of one polymorph until another polymorph reaches the saturation limit. The growth of a crystalline form, in which suspended particles act as “nuclei” in the bulk of the solution, also facilitates the incorporation of microbes into the suspended sediment. This effect is called encapsulation.
Периодический импульсный сигнал от ионного генератора 313 в ионизируемую воду оказывает микрофизическое и химическое влияние на клеточные мембраны, которое называется электропорацией или химическим разрушением или разрывом клеток; это приводит к уничтожению микроорганизмов. Импульсный сигнал использует физический принцип резонансных частот, которые также называют гармоническими частотами или колебательными частотами, для усиления энергии, требуемой для ионизации флюида с использованием относительно низких уровней мощности.A periodic pulse signal from the
Ионизированный флюид 353 также способен предотвращать закупоривание разрывов 351 частицами из-за образования хлопьев. В свою очередь ионизированная вода также уменьшает проблему закупоривания, поскольку препятствует осаждению на поверхности. В результате этих взаимодействий будет увеличиваться скорость потока углеводородов, обусловленная забойным давлением. Это надолго продлит срок эксплуатации УВ скважины и увеличит долю запасов, извлекаемых из данной сланцевой формации. Этот процесс позволяет извлекать большее количество углеводородов с большей скоростью притока; это касается и газов, и жидкостей.
В другом примере описанные выше технологии могут быть использованы для расконсервации скважины. Скважина, которая ранее была перфорирована и в которой был выполнен гидравлический разрыв пласта, может быть расконсервирована для повышения уровня добычи из нее. В этом случае ионизированный флюид 353 может быть закачан в сланцевый слой 321 через гибкую НКТ 309 в ходе обычных операций по расконсервации с ГРП. Перфоратор может быть спущен в скважину для прострела отверстий 356 в новых местах. Для изоляции новых интервалов 340 ГРП могут быть установлены пакеры 341. Затем ионизированный флюид 353, содержащий ионизированную воду и проппанты, может быть закачан в пласт при помощи насосов 319 для ГРП. После этого давление ионизированного флюида 353 повышают, чтобы создать и увеличить разрывы 351, которые образовались около отверстий 356 перфорации. В результате воздействия ионизированного флюида 353 на трещины 351 образуются слои взвешенных частиц 352. После периода поддержания давления в требуемом интервале 340 ГРП, давление будет снижено, в этом случае с использованием гибкой НКТ для охвата одного или более пакеров 341. Снижение давления заставит взвешенные частицы 352 покинуть разрывы 351. Такая работа по расконсервации может увеличить продуктивность уже добывающей скважины и продлить общий срок эксплуатации скважины.In another example, the techniques described above can be used to re-conserve a well. A well that has previously been perforated and in which hydraulic fracturing has been performed can be mothballed to increase production from it. In this case, the ionized
Следует помнить, что ранее описанные примеры осуществления представлены только для примера и не могут рассматриваться как ограничение идеи изобретения никакими конкретными конфигурациями. Специалисты в данной области техники смогут внести изменения в настоящее описание без отступления от сущности и объема настоящего изобретения. Каждый элемент или стадию по любому из пунктов следующей ниже формулы изобретения следует рассматривать как включающий в себя все эквивалентные элементы или стадии. Формула изобретения охватывает настоящее изобретение настолько широко, насколько это возможно в рамках законодательства, в любой формулировке, в какой оно может применяться. Эквиваленты изобретений, описанных в формуле изобретения, также, как предполагается, находятся в рамках формулы изобретения. Все патенты, заявки на патент и другие документы, указанные в настоящем документе, полностью включены в настоящий документ посредством ссылки.It should be remembered that the previously described examples of implementation are presented only as an example and can not be construed as limiting the idea of the invention to any specific configurations. Specialists in the art will be able to make changes to the present description without departing from the essence and scope of the present invention. Each element or step according to any one of the following claims should be construed as including all equivalent elements or steps. The claims cover the present invention as broadly as possible under the law, in any wording in which it can be applied. Equivalents of the inventions described in the claims are also intended to be within the scope of the claims. All patents, patent applications, and other documents referenced herein are hereby incorporated by reference in their entirety.
Claims (16)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/US2014/032238 WO2015147873A1 (en) | 2014-03-28 | 2014-03-28 | Use of ionized fluid in hydraulic fracturing |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2641681C1 true RU2641681C1 (en) | 2018-01-19 |
Family
ID=54196187
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016137829A RU2641681C1 (en) | 2014-03-28 | 2014-03-28 | Use of ionized fluid during hydraulic fracturing of formation |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP3134608A4 (en) |
CN (1) | CN106414896A (en) |
AU (2) | AU2014388273B2 (en) |
CA (1) | CA2941564A1 (en) |
RU (1) | RU2641681C1 (en) |
WO (1) | WO2015147873A1 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108708707B (en) * | 2018-05-25 | 2021-05-14 | 中国石油大学(华东) | Hilly laying method and application of magnetic proppant |
CN111289408B (en) * | 2020-02-25 | 2024-06-18 | 天津大学 | Device and method for laser-assisted identification of particle distribution in hel-shore thin plate |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3603407A (en) * | 1969-12-29 | 1971-09-07 | Wallace Clark | Well drilling apparatus |
RU2066744C1 (en) * | 1993-06-17 | 1996-09-20 | Александр Константинович Шевченко | Method for intensification of oil recovery |
US6063267A (en) * | 1998-07-16 | 2000-05-16 | Clearwater Systems, Llc | Apparatus for treating flowing liquid with electromagnetic flux |
RU2434126C2 (en) * | 2004-10-29 | 2011-11-20 | Хэллибертон Энерджи Сервисиз, Инк. | Procedure for production of fluids from acidulous cemented sections of underground beds |
US20130248455A1 (en) * | 2012-03-26 | 2013-09-26 | Veolia Water Solutions & Technologies Support | Method for Removing Calcium, Barium, Magnesium and Strontium From Frac Flowback |
US20140083857A1 (en) * | 2012-07-27 | 2014-03-27 | MBJ Water Partners | Fracture Water Treatment Method and System |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5273114A (en) * | 1992-06-05 | 1993-12-28 | Shell Oil Company | Gravel pack apparatus and method |
US5722490A (en) * | 1995-12-20 | 1998-03-03 | Ely And Associates, Inc. | Method of completing and hydraulic fracturing of a well |
US6929070B2 (en) * | 2001-12-21 | 2005-08-16 | Schlumberger Technology Corporation | Compositions and methods for treating a subterranean formation |
CN1500738A (en) * | 2002-11-19 | 2004-06-02 | 爱特代理有限公司 | Method and apparatus for sewage treatment |
CN1657435A (en) * | 2005-02-23 | 2005-08-24 | 王宝生 | Electrochemical water treatment method and its device and application |
CA2640359C (en) * | 2006-01-27 | 2012-06-26 | Schlumberger Technology B.V. | Method for hydraulic fracturing of subterranean formation |
US7516785B2 (en) * | 2006-10-13 | 2009-04-14 | Exxonmobil Upstream Research Company | Method of developing subsurface freeze zone |
US8210257B2 (en) * | 2010-03-01 | 2012-07-03 | Halliburton Energy Services Inc. | Fracturing a stress-altered subterranean formation |
CN102311197A (en) * | 2010-06-30 | 2012-01-11 | 马士科技有限公司 | Water treatment system |
EA024675B1 (en) * | 2011-01-17 | 2016-10-31 | Миллениум Стимьюлэйшн Сервисез Лтд. | Fracturing system and method for an underground formation |
US8845906B2 (en) * | 2011-12-23 | 2014-09-30 | Don E. Henley And Associates, Llc | Process for single system electrocoagulation, magnetic, cavitation and flocculation (EMC/F) treatment of water and wastewater |
-
2014
- 2014-03-28 AU AU2014388273A patent/AU2014388273B2/en not_active Ceased
- 2014-03-28 CA CA2941564A patent/CA2941564A1/en not_active Abandoned
- 2014-03-28 EP EP14887277.3A patent/EP3134608A4/en not_active Withdrawn
- 2014-03-28 CN CN201480079262.XA patent/CN106414896A/en active Pending
- 2014-03-28 WO PCT/US2014/032238 patent/WO2015147873A1/en active Application Filing
- 2014-03-28 RU RU2016137829A patent/RU2641681C1/en not_active IP Right Cessation
-
2017
- 2017-11-23 AU AU2017265086A patent/AU2017265086B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3603407A (en) * | 1969-12-29 | 1971-09-07 | Wallace Clark | Well drilling apparatus |
RU2066744C1 (en) * | 1993-06-17 | 1996-09-20 | Александр Константинович Шевченко | Method for intensification of oil recovery |
US6063267A (en) * | 1998-07-16 | 2000-05-16 | Clearwater Systems, Llc | Apparatus for treating flowing liquid with electromagnetic flux |
RU2434126C2 (en) * | 2004-10-29 | 2011-11-20 | Хэллибертон Энерджи Сервисиз, Инк. | Procedure for production of fluids from acidulous cemented sections of underground beds |
US20130248455A1 (en) * | 2012-03-26 | 2013-09-26 | Veolia Water Solutions & Technologies Support | Method for Removing Calcium, Barium, Magnesium and Strontium From Frac Flowback |
US20140083857A1 (en) * | 2012-07-27 | 2014-03-27 | MBJ Water Partners | Fracture Water Treatment Method and System |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
AU2017265086A1 (en) | 2017-12-14 |
CA2941564A1 (en) | 2015-10-01 |
AU2014388273B2 (en) | 2017-08-24 |
EP3134608A1 (en) | 2017-03-01 |
EP3134608A4 (en) | 2017-12-20 |
AU2014388273A1 (en) | 2016-10-27 |
CN106414896A (en) | 2017-02-15 |
AU2017265086B2 (en) | 2019-03-14 |
WO2015147873A1 (en) | 2015-10-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9896918B2 (en) | Use of ionized water in hydraulic fracturing | |
AU2017204735B2 (en) | Fracture water treatment method and system | |
US20200102232A1 (en) | Method and apparatus for conditioning fluids | |
US20110180422A1 (en) | Electrocoagulation treatment process | |
US10364173B2 (en) | Systems and methods for treating oilfield wastewater | |
US20030196816A1 (en) | Method for reduction of scale during oil and gas production and apparatus for practicing same | |
US20120181028A1 (en) | Method and system for servicing a wellbore | |
WO2012000116A1 (en) | Method and apparatus for treatment of fluids | |
CN104919135A (en) | Fracture water treatment method and system | |
US20140158550A1 (en) | Method for Water Treatment Coupling Electrocoagulation and Sonic Energy | |
RU2641681C1 (en) | Use of ionized fluid during hydraulic fracturing of formation | |
US20120181014A1 (en) | Method and system for servicing a wellbore | |
US20080230222A1 (en) | Apparatus and a Method of Fragmenting Hard Particles | |
WO2018094044A1 (en) | Fluid filtration systems and methods | |
RU2392054C1 (en) | Method for softening and disintegration of shallow deposit clay sands | |
RU2725373C2 (en) | Mobile electrohydrodynamic drilling rig |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200329 |