裂隙水的处理方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及用于处理来自于烃井的采出水和回流水的系统和方法，其中压裂作业通过使用相分离和在水中产生正电荷而实现。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本申请是于2013年3月15日申请的美国申请13/832,759号的PCT，美国申请13/832,759号是于2012年8月24日申请的美国申请13/594,497号的部分的延续，美国申请13/594,497号请求于2012年7月27日申请的美国临时申请61/676,628号的优先权。本申请也请求于2013年1月29日申请的美国临时申请13/753,310号的优先权。
本专利技术涉及处理用于液压地导致烃井(hydrocarbon well)(例如，深油页岩沉积层)中通道或裂隙(fracture)或裂纹(fissure)的产生的回流和采出水和其他成分的工艺步骤和设备。
技术介绍
在过去的几个世纪中，人们已经尝试了不同的方法以利用和使用天然产生的烃化合物(compound)的内在属性以提升人们的生活方式并且应付许多生存的挑战。在超过两千年的时间里，伊拉克的基尔库克的“燃烧的沙(Burning Sands)”向库尔德人部落提供热量，热量来自于从深层的地质地层向上渗出到地球表面的甲烷气体，这些甲烷气体将被点燃并且连续地燃烧到今天。同样，在宾夕法尼亚州和加利福利亚州的原油的表面渗出物被美籍印度人用于他们在北美的水路上旅游所用的划艇的防水。这仅是人们利用天然气和原油改善他们生活方式的两个早期的示例。Drake于19世纪末在宾夕法尼亚州对浅层原油的成功钻取标示着人们在很大程度上由在发掘、制造和精炼天然产生的气态和液态烃化合物中取得的快速前进所驱动的经济发展的最好时期的开始。它们现在被用于运输燃料、电力生产、润滑剂、石化用品和我们现在每天生活中使用的数以千计的其他产物和应用中。我们现在所称的“石油工业”的起源和发展是有助于世界经济的建立和惊人增长的主要因素和使之成为可能的驱动力。这个经济发展时期被称为“工业革命”。在这个时期，很多新的油田在世界的很多地方被发现，并且由于持续地被发现到21世纪的石油衍生品的很多新的用途，对原油和石油产物的需求的增长以极大地速度增长。整个这个阶段，石油工业找到了许多新的油田或大的沉积层(deposits)或储集层(reservoir)，它们传统地变化了液气化合物的烃的混合物(两者均在全球各个水体的近海和陆地上)。同时，石油工业还发现了大量重烃化合物和轻烃化合物的混合物的存在，它们结构上是非传统的并且材料基质(matrix)非常缠绕以至于包含在其中的烃分子化合物不能够被经济地提取。这些非传统的烃化合物源被落入两个完全不同的类别。第一类是“重”或长链烃分子化合物，比如加拿大的油沙沉积层和加州Bellridge区域、或者Kern河中的重油沉积层、或者委内瑞拉的Orinoco河三角区域的重油带、或者墨西哥的Mayan油，在墨西哥，采出的重油极度粘稠并且在环境温度下处于半固体状态。在这些情况中，倾点或粘度降低是非常重要的。第二类是“轻”或“短链”烃分子化合物，它们被捕获在整个美国和世界上许多其他地区的多个页岩沉积层中。在世界上的一些国家，即西班牙、爱沙尼亚和巴西，有大量的但浅的油页岩沉积层，在那里，这些国家不具有传统原油的大的沉积层或储集层。因此，用于提取页岩油或油母岩质的“强力”方法通过在高温加压蒸馏罐中加热页岩石来实现。这种实践早在19世纪20年代就开始了。提取的油母岩质或页岩油燃料然后在火炉中被燃烧，以起到加热的目的，以及用于柴油或其他内燃机的运输燃料。提取的油母岩质与从传统的原油精炼厂生产的常规等级的汽油或石油具有大致相同的b.t.u.燃料值和燃烧特性。这些国家还不具有所需量的硬通货币或美元以购买国际商品市场上的传统的原油，但它们的确具有大量的页岩石(虽然从这些页岩沉积层提取的页岩油或油母岩质的量少于页岩石自身的重量的百分之四，留下约百分之九十五的页岩石为废料)。热的可凝缩烃化合物在传统的凝缩热交换器单元中被液化，并且变成油母岩质燃料。不能凝缩的烃(主要是甲烷)则被燃烧并且仅被释放到大气中。所有的这些短链或轻的烃化合物被捕获或被密封在油页岩材料基质结构中，并且当被加热时，在压力下，它们从该基质以气相的形式被释放或放出。在美国，在许多地区找到了油页岩石沉积层，并且它们中的大部分都位于地面以下五千至一万英尺的深层沉积层中。早至1920年以前，就有许多尝试以从分层的页岩地层(formation)中开采或提取油母岩质油。虽然页岩油被证明是非常合适的烃产物，但其生产成本远超出了类似产物的市场价格，因此这种情形被证明是不经济的。在那时，额外的发展和投入也没有被论证。所有的这些因素和状况在过去的几年中得到了显著地改变，主要是由于两个具体技术的快速开发和发展。这些具体的技术的第一个是谨慎可控制和可操纵的定向钻探技术，这种技术允许钻机能够在开始竖直地钻探，然后在钻探到预定深度时被控制或操纵以旋转到水平位置。这种钻探可然后在页岩地层中继续水平地钻探井孔一段相当的距离。第二个最重要的技术发展是对旧的工艺的应用，即液压地压裂旧的竖直油井的实践，以增加流动率以及促进对旧的油井的进一步刺激并由此延长正在枯竭的油田的经济寿命。在过去的几年，很多不同的技术被开发并实施，以尝试去延长旧油田和更多的成熟的油田的生产寿命。注水是用于保持正在枯竭的油田中的储集层水池压力的实践，以及注入加压的甲烷气体(当可用并且没有被燃烧)以得到相同的结果。另一种被尝试的技术是使用爆炸物的“成形装药(shaped charges)”，该爆炸物策略性地置于井筒(well casing)中，从而它们能够在井孔中的产油层(pay zone)区域中爆炸，并且这些爆炸的力穿过筒壁并且导致裂隙和裂纹被打开。用于EOR(提高的石油采收率)的这些方法在很多年来都是石油工业的规范。然而，一些石油公司担心使用爆炸物作为延长正在枯竭的油田的生产寿命的方法中的危险，并且，在1940年代后期，开始实践使用高压水和沙的混合物以在产油层区域产生裂隙和裂纹。这种技术被发展以增加油井中的流动率,并且还用于在不使用爆炸物的情况下延长正在枯竭的油井和成熟的油井的生产寿命。在旧的产油层中液压地打开新的通道使得液态和气态的烃在井底压力下自由地向上流动至地面以被收集为原油和汽油产物更容易。也在这个时期，通过使用修井钻机以清理由于沥青或石蜡化合物的堆积而导致的具有限制烃的流动的旧的油井筒的实践被广泛地应用。所有这些类型的激励油井的实践的使用，以及其他提高石油采收率的技术的使用，延续了很长一段时间并且本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于处理来自烃井的烃井裂隙水的方法，所述方法包括：将固体与裂隙水分离，其中导致产生具有悬浮固体的水流；将所述水流分离为多个水流；在所述多个水流中生成正电荷，其中导致产生多个具有正电荷的水流；在所述生成多个具有正电荷的水流后，将所述多个具有正电荷的水流共混。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.08.24 US 13/594,497;2013.01.29 US 13/753,310;1.一种用于处理来自烃井的烃井裂隙水的方法，所述方法包括：
将固体与裂隙水分离，其中导致产生具有悬浮固体的水流；
将所述水流分离为多个水流；
在所述多个水流中生成正电荷，其中导致产生多个具有正电荷的水流；
在所述生成多个具有正电荷的水流后，将所述多个具有正电荷的水流共
混。
2.如权利要求1所述的方法，还包括：
监视油/水界面液位；和
控制分离器中的所述油/水界面液位。
3.如权利要求1所述的方法，还包括减缓所述多个水流中的流动率，
使其低于具有悬浮固体的水流的流动率。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述在水流中生成正电荷包括用电
磁通量处理所述多个水流中的每个。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述悬浮固体的大部分小于约100
微米。
6.如权利要求5所述的方法，其中基本上所有的所述悬浮固体小于约
100微米。
7.如权利要求5所述的方法，其中所述悬浮固体的大部分小于约10微
米。
8.如权利要求7所述的方法，其中基本上所有的所述悬浮固体小于约
10微米。
9.如权利要求1所述的方法，其中所述分离步骤包括二级分离。
10.如权利要求9所述的方法，其中所述二级分离包括：
使所述裂隙水经过三相分离器，其中导致产生从所述三相分离器输出的
水；和
使从所述三相分离器输出的水经过二相分离器。
11.如权利要求10所述的方法，其中所述三相分离器包括四材料分离
器，该四材料分离器包括至少四个输出，所述输出包括：浆料、其中具有悬
浮固体的水、液态烃和气态烃。
12.一种处理来自烃井的烃井裂隙水的系统，所述系统包括：
用于将固体与裂隙水分离的装置，其中导致产生具有悬浮固体的水流；
用于将所述水流分离为多个水流的装置；
用于在所述多个水流中生成正电荷的装置，其中导致产生多个具有正电
荷的水流；和
用于共混所述多个具有正电荷的水流的装置。
13.如权利要求12所述的系统，其中用于分离的所述装置包括三相、
四材料分离器。
14.如权利要求13所述的系统，其中用于分离的所述装置还包括第二
二相分离器，所述二相分离器包括用于接收来自所述三相气油分离器的水流
的输入、和用于具有悬浮固体的水流的输出。
15.如权利要求13所述的系统，还包括：
用于监测油/水界面液位的装置；和
用于控制第一和第二分离器中的油/水界面液位的装置。
16.如权利要求15所述的系统，其中用于监测的所述装置包括油/水界
面液位指示器和控制阀传感器。
17.如权利要求15所述的系统，其中用于控制的所述装置包括级联控
制系统。
18.如权利要求12所述的系统，其中用于将水流分离为多个水流的装
置包括歧管，该歧管具有接收具有悬浮固体的水流的输入端口和多个输出端
口，每个所述输出端口的截面面积小于所述歧管的输入的截面面积；并且
其中所述输出端口的截面面积的和大于所述输入端口的截面面积，由此
离开所述歧管的流动率小于进入所述歧管的流动率。
19.如权利要求18所述的系统，其中所述歧管包括1：12歧管。
20.如权利要求12所述的系统，其中用于将水流分离为多个水流的装
置包括水车，该水车具有多个隔间，每个所述隔间被定位成接收所述水流的
一部分。
21.如权利要求12所述的系统，其中用于生成正电荷的所述装置包括
用电磁通量处理所述多个水流的每个的装置。
22.如权利要求21所述的系统，其中用电磁通量处理所述多个水流的
每个的装置包括：
管；和
至少一个电线圈，该电线圈具有与所述管大致同轴的轴线。
23.如权利要求22所述的系统，其中所述管基本由非导电材料构成。
24.如权利要求22所述的系统，其中所述管基本由不锈钢构成。
25.如权利要求22所述的系统，还包括连接到所述线圈的振铃电流开
关电路。
26.如权利要求25所述的系统，其中所述振铃电流开关电路在全波模
式下运行。
27.如权利要求25所述的系统，其中所述振铃电路具有在约10kHz至
约80kHz之间的频率。
28.如权利要求12所述的系统，其中用于共混的所述装置包括歧管，
该歧管具有用于多个具有正电荷的水流的输入端口和输出端口。
29.如权利要求28所述的系统，其中用于共混的所述装置还包括井压
裂水和支撑剂混合器。
30.如权利要求12所述的系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：JG穆尼斯特里，
申请(专利权)人：美伴家水伙伴公司，
类型：发明
国别省市：美国;US