[发明专利]用于传输处理流体的系统和方法

说明书

背景技术

本部分的内容仅提供与本发明相关的背景信息，并且可能不构成现有技术。

在从地下地层开采碳氢化合物时，经常需对井施加多种处理工艺，以提高井的开采期和/或产量。所述处理工艺的例子包括但不限于固井、砾石填充、水力压裂以及酸化。特别地，在低渗透率的地层中，经常压裂含碳氢化合物地层以提供流道。这些流道有助于碳氢化合物移至井眼内，以便可从所述井内采收所述碳氢化合物。

压裂历来是在当地准备将要被泵送的物料的操作。在此项工作开始之前，流体、支撑剂以及化学制剂的传输全部被完成。经常使用特制的存储设备来处理所述大量物料，例如由Besser制作的砂仓。类似地，为液体使用特制的罐，例如水罐、压裂罐。这些罐典型地是法律上不需要许可证而能够在路上运输的最大可能体积。一旦所有方面准备好，更特制的设备被用于准备凝胶、在支撑剂中混合、给送化学制剂，以及将产生的流体在正压下传输至压裂泵。所有这些特制的井场车辆及单元是昂贵的，并且导致现场很大的场地。

图1A示出了典型地用于当前陆上压裂操作的井场结构9。支撑剂被容纳于砂拖车10和11中。水罐12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24和25沿操作地点的一侧设置。漏斗30从砂拖车10、11中接收砂石，并分配入混合器26、28。提供掺合器33、36用于掺合载体介质(例如盐水、增粘流体等)与支撑剂，并且然后传输至歧管31、32。最后混合及掺合的浆液或压裂流体然后被传输至泵车27、29，并在高压下途经处理管线34到达钻机35，然后被泵送至井下。

参考图1B，示意性地示出了一个传统的压裂操作100。所述操作100包括水罐102和聚合物供应器104。所述水罐是任何基液，例如盐水。所述操作100可以包括精密连续混合器106。在某些实施例中，精密连续混合器106被聚合物于水罐102内完全混合及水合的操作100代替。可以看出，当所述聚合物被预先配料时，所述压裂操作规模的灵活性很小。例如，如果发生早期砂堵，大量的压裂流体就被浪费，并且必须被处置。所述操作100进一步包括操作108，以缓慢搅动及水合所述压裂流体，此操作可以发生于停留容器或合适尺寸的精密连续混合器106中。所述操作100进一步包括与水合流体在例如高速掺合器112混合的支撑剂110，所述掺合器向所述压裂泵提供带有支撑剂的浆液。所述操作100进一步包括操作114，以将所述浆液泵送至井下。

从操作100中可以看出，在所述地点需要不同的设备，包括水罐、化工车或其他装载聚合物和/或其他添加剂的车辆、连续混合器、支撑剂车辆(砂车、砂仓等)、掺合器(例如POD掺合器)以及各种压裂泵。替代性地，使用设备和时间提前将压裂流体批量混合至水罐中来代替连续混合器，这增加了操作成本，减少了压裂处理的灵活性，并且增加了所述压裂操作的物理场地需求。而且，压裂操作需要大量的水，这导致大量回流流体的产生。所述回流流体的存储、管理及处理是昂贵的，且对环境造成了挑战。

本申请应对一个或多个与传统压裂操作相关的问题。

发明内容

在某些实施例中，公开了一种方法，其包括制备准备好泵送的压裂流体，将所述准备好泵送的压裂流体传输至可操作地耦接至井场的位置，以及将所述压裂流体泵送至井下以压裂地下地层。所述准备好泵送的压裂流体可以是可直接提供给用于高压传输的泵的流体。随着可以在地层处理操作之前或之中向所述准备好泵送的压裂流体中加入额外的添加剂、液体等，所述准备好泵送的压裂流体可以被进一步调节。所述方法可以进一步包括向正排量泵入口提供所述准备好泵送的压裂流体，并将所述准备好泵送的压裂流体泵送至井眼内。所述方法可以进一步包括在歧管内组合准备好泵送的压裂流体源，向所述准备好泵送的压裂流体增压，和/或在所述正排量泵入口上游提供剪切或滞留时间条件。在某些实施例中，所述方法包括在将所述准备好泵送的压裂流体提供给所述正排量泵入口之前，水合、剪切或调节所述准备好泵送的压裂流体。在某些实施例中，所述方法包括在泵送期间再循环所述正排量泵的泵井侧。在某些实施例中，所述方法包括在泵送期间泵送交替的防漏失处理液(fluid pill)应急泥浆，例如先替换为所述防漏失处理液，然后换回所述准备好泵送的压裂流体。