用于修井的设备和方法技术

公开一种掺合器设备，其具有底盘、位于所述底盘上的混合器以及位于所述底盘上的传送泵。所述混合器具有限定出第一混合器入口、第二混合器入口以及混合器出口的混合器外壳。所述第一混合器入口接收液体组分并且所述第二混合器入口接收干组分。所述混合器加压所述外壳内的至少所述液体组分并且在高于流体静压的第一压力下通过所述混合器出口排出所述液体组分。所述传送泵具有限定出泵入口、泵出口的泵外壳，并且不包括被配置用于通过重力供给接收干组分的入口。所述传送泵通过所述泵入口接收所述液体组分、加压所述泵外壳内的所述液体组分并且在高于流体静压的第二压力下通过所述泵出口排出所述液体组分。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于修井的设备和方法
本公开内容大体上涉及将支撑剂混合且计量到待注入到井筒中的压裂流体中的系统、设备或方法。
技术介绍
在石油和天然气行业中，地层(即，“储层”)通常经处理(或“增产”)以增强或恢复井的生产率。通常，在处理操作期间在井场处使用大量井相关的车辆和设备。增产处理操作可以包含(例如)掺合单元、泵机组、歧管拖车、注酸单元、支撑剂运送单元以及用于许多潜在程序的其它类型的设备。通常，每种类型的设备或单元安装在其自身的车辆和拖车上或车辆和拖车组上，并且由专用于该特殊类型的设备的组员操作。井口周围的区域的准备通常由给定项目期望的设备的数目和大小来指定。每一车辆类型和对应组员应在井场处具有足以在井的特定程序期间接近井的空间。在油田操作期间，在等待组员到达以按期望顺序处理特定程序时可在一些操作期间停机。在水力压裂时，压裂流体注入到井筒中、通过地层且迫使压裂流体在压力下使地层或岩石破裂和裂开。支撑剂放置在压裂流体中且因此放置在裂缝内以形成支撑剂充填层来防止在释放压力时裂缝闭合，从而提供可回收流体，即，油、气体或水的改进流动。水力压裂处理的成功涉及能够使流体从地层流过支撑剂充填层的裂缝传导性。换句话说，支撑剂充填层或基质相对于地层可具有高渗透性以使流体以低阻力流动到井筒。支撑剂基质的渗透性可以通过支撑剂和非支撑剂材料在裂缝内的分布而增加以增加裂缝内的孔隙度。在注入压裂流体之前，支撑剂和压裂流体的其它组分可以掺合。水力压裂操作可以在井场处每天掺合和泵送三百万磅或130万千克以上的支撑剂或干组分。支撑剂通常在现场存储在贮仓或其它类型的单元中，所述贮仓或其它类型的单元将支撑剂传递到与掺合单元相关联的料斗中。支撑剂随后从料斗计量到混合器中。干组分(例如，支撑剂)和液体组分(例如，凝胶剂)可以在掺合器中掺合到压裂流体(通常称为浆液)中。例如在第4,453,829号美国专利中描述的掺合器等的掺合器可以具有带有凹入上表面的环形配置的抛动元件。多个直立刀片部件安装在此抛动元件的凹面上且叶轮部件附接到抛动元件的下侧。抛动元件和叶轮被围在外壳内且紧固到通过安装在外壳上方的电机旋转的驱动轴的末端。料斗安装在外壳顶部的入孔上方，用于将沙或其它固体颗粒或干组分引入到外壳中。吸入孔在外壳的底部处，用于将流体或液体组分抽取到外壳中且所得流体-固体混合物通过外壳中的出口端排出。在上述掺合器的操作中，沙流出料斗且通过外壳中的入孔落到旋转抛动元件上。在叶轮和抛动元件以相同速度旋转的情况下，叶轮的涡流作用产生通过吸入孔将液体抽取到壳体中的吸力。在液体被带入壳体中时，液体通过叶轮加压且与在离心作用下从抛动元件向外抛的沙彻底混合。沙-液体混合物随后在压力下通过出口端不断地排出，所述沙石-液体混合物从所述出口端被运载到泵单元中且被注入到井中。例如上述一种掺合器等的一些掺合器可使干组分内的空气夹带在浆液中。例如在第4,614,435号美国专利中描述的一种掺合器等的其它掺合器经设计以将干组分与流体组分混合，而不将空气夹带入所得浆液中。干组分包含在安装在外壳部件的入孔上方的料斗中。料斗的出口端设定在入孔上方以在掺合器上的此点处提供外部排气空间。外壳围住抛动元件和紧固到抛动元件的下侧表面的叶轮部件。叶轮和抛动元件两者紧固到驱动轴的底端，驱动轴通过外壳的入孔向上延伸到使轴旋转的电机。抛动元件具有环形配置以及面朝外壳的顶部的顶侧凹面。抛动元件的下侧表面具有在其中的凹口并且所述凹口限定出抛动元件与叶轮之间的内部排气空间。抛动元件还具有一个或多个内部排气通道，所述内部排气通道从抛动元件与叶轮之间的排气空间向上延伸到抛动元件的顶侧表面。为了获得60PSI至80PSI(每平方英寸的磅数)的期望压力输出，抛动元件和叶轮可以1,200RPM与1,400RPM(每分钟转动圈数)之间的速度旋转。与通过叶轮和抛动元件搅动的支撑剂的摩擦特性结合的高转速会在叶轮和抛动元件构件上引起腐蚀且通常使掺合器磨损，从而迫使频繁的维修和重建。除提供超过流体静压的加压输出的上述掺合器之外，还使用桶式掺合器。桶式掺合器将混合操作与泵送操作分开。桶式混合器将支撑剂和流体传递到含有搅动机构、例如旋转浆式或水平带式混合器的大桶中。干组分和液体组分在流体静压下由于重力而在此桶中发生混合，并且离心泵随后从桶的底部获取流体且在约80PSI的压力下将流体排放到高压压裂泵或连接到泵的歧管拖车。此外，一些掺合器使用离心泵以通过在桶的顶部的旋转抛动元件来将干净的液体组分泵送到封闭的桶中。离心泵使整个桶加压并且抛动元件将干组分引入且混合到液体组分中以形成浆液。浆液随后在外壳中的切向排放点处离开桶。由于离心泵使桶加压，因此桶内的抛动元件不会将能量传递到浆液而超过从离心泵接收到的能量。在用于形成浆液的任何类型的掺合器中，存在由于浆液内的支撑剂的高度摩擦性而经受腐蚀和磨损的构件。另外，一些掺合器还可能在维持到高压泵或歧管的足够排出压力方面存在问题。高压泵可以距掺合器单元相当大的距离位于井场上，有时远离掺合器150英尺以上或45m以上。在掺合器单元与高压泵或歧管之间延伸的软管上产生的压降可以导致在高压泵处的不充分吸入压力条件，由此由于匮乏或空蚀而在高压泵上引起不当磨损。掺合器通常用于将压裂流体的各种组分一起混合在单个掺合器中。在增产工作和固井工作两者中，纤维产品传统上难以按期望浓度来处理和计量。现有纤维计量和传递系统通常出现的可靠性问题包含纤维干扰计量设备且堵塞输送滑槽。因此，单独的纤维到液体组分界面是期望的，其防止堵塞且不受制于当前纤维滑槽的限制性几何结构。
技术实现思路
在本公开内容的一个版本中，描述了一种井增产系统。井增产系统具有至少一个掺合系统、与所述至少一个掺合系统流体连通的歧管以及流体连接到歧管的增产泵。所述至少一个掺合系统具有带有底盘的掺合器设备、位于底盘上的至少一个混合器、位于底盘上的至少一个传送泵以及至少两个流体排出口。混合器具有限定出第一混合器入口、第二混合器入口以及混合器出口的混合器外壳。第一混合器入口接收液体组分并且第二混合器入口接收干组分。混合器加压外壳内的至少液体组分并且在高于流体静压的第一压力下通过混合器出口排出液体组分。所述至少一个传送泵具有限定出用以接收液体组分的泵入口、泵出口的泵外壳，并且不包括用于通过重力供给接收干组分的入口。所述至少一个传送泵接收液体组分、加压外壳内的液体组分并且在高于流体静压的第二压力下通过泵出口排出液体组分。所述至少两个流体排出口包含与混合器出口流体连通的第一排出口以及与泵出口流体连通的第二排出口。歧管具有多个入口和多个出口。歧管经由多个入口中的至少一个连接到所述至少一个掺合器设备的所述至少两个排出口并且经由多个出口中的至少一个流体连接到井筒，以将液体组分引导入井筒中。增产泵具有入口，其流体连接到歧管的所述多个出口中的至少一个以接收液体组分；以及出口，其流体连接到歧管的所述多个入口中的至少一个以在高于第一压力和第二压力的第三压力下将液体组分传送回到歧管。在本公开内容的一个版本中，掺合系统被描述为具有底盘和掺合设备。掺合设备具有位于底盘上的混合器以及位于底盘上的传送泵。所述混合器具有限定出第一混合器入口、第二混合器入口以及混合器出口的混合器外壳。第一混合器入口接收本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种掺合系统，包括：底盘；掺合器设备，所述掺合器设备包括：混合器，其位于所述底盘上，所述混合器具有限定出第一混合器入口、第二混合器入口以及混合器出口的混合器外壳，所述第一混合器入口被配置用于接收液体组分，所述第二混合器入口被配置用于接收干组分，所述混合器被配置用于加压所述外壳内的至少所述液体组分且在高于流体静压的第一压力下通过所述混合器出口排出所述液体组分；以及传送泵，其位于所述底盘上，所述传送泵具有限定出用以接收液体组分的泵入口、泵出口的泵外壳并且不包括被配置用于通过重力供给接收干组分的入口，所述传送泵被配置用于接收所述液体组分、加压所述泵外壳内的所述液体组分且在高于流体静压的第二压力下通过所述泵出口排出所述液体组分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.12.27 US 61/746,2311.一种掺合系统，包括：底盘；掺合器设备，所述掺合器设备包括：混合器，其位于所述底盘上，所述混合器具有限定出第一混合器入口、第二混合器入口以及混合器出口的混合器外壳，所述第一混合器入口被配置用于接收液体组分，所述第二混合器入口被配置用于接收干组分，所述混合器被配置用于加压所述外壳内的至少所述液体组分且在高于流体静压的第一压力下通过所述混合器出口排出所述液体组分；以及传送泵，其位于所述底盘上，所述传送泵具有限定出用以接收液体组分的泵入口、泵出口的泵外壳并且不包括被配置用于通过重力供给接收干组分的入口，所述传送泵被配置用于接收所述液体组分、加压所述泵外壳内的所述液体组分且在高于流体静压的第二压力下通过所述泵出口排出所述液体组分。2.根据权利要求1所述的掺合系统，其中，所述第一压力在45psi至70psi之间。3.根据权利要求1所述的掺合系统，其中，所述第一压力在所述第二压力的10％内。4.根据权利要求1所述的掺合系统，进一步包括：至少一个流体输入口，其与所述第一混合器入口和所述泵入口流体连通；以及至少两个排出口，其包含与所述混合器出口流体连通的第一排出口以及与所述泵出口流体连通的第二排出口。5.根据权利要求4所述的掺合系统，其中，所述至少一个流体输入口包括第一流体输入口和第二流体输入口，并且所述掺合系统进一步包括具有打开位置和闭合位置的阀，其中，所述打开位置将所述第一流体输入口置于与所述第二流体输入口流体连通。6.根据权利要求4所述的掺合系统，其中，所述传送泵是第一传送泵，并且所述掺合系统进一步包括位于所述底盘上的第二传送泵，所述第二传送泵具有限定出用以接收液体组分的泵入口、泵出口的泵外壳并且不包括被配置用于通过重力供给接收干组分的入口，所述第二传送泵的所述泵入口与所述至少一个流体输入口连通，并且所述第二传送泵的所述泵出口与所述第一混合器入口连通。7.根据权利要求4所述的掺合系统，其中，所述混合器是第一混合器，且所述掺合系统进一步包括：第二混合器，其位于所述底盘上，所述第二混合器具有限定出第一混合器入口、第二混合器入口和混合器出口的混合器外壳，所述第一混合器入口被配置用于接收液体组分，所述第二混合器入口被配置用于接收干组分；第一阀，其具有打开位置和闭合位置，其中，所述第一阀的所述打开位置将所述传送泵的所述泵出口置于与所述第二混合器的所述第一混合器入口流体连通；以及第二阀，其具有打开位置和闭合位置，其中，所述第二阀的所述闭合位置阻断所述传送泵的所述泵出口与所述第二排出口之间的流体连通。8.根据权利要求1所述的掺合系统，其中，所述传送泵是第一传送泵并且所述掺合系统进一步包括位于所述底盘上的与所述第一混合器入口流体连通的第二传送泵，所述第二传送泵具有限定出用以接收液体组分的泵入口、与所述第一混合器入口流体连通的泵出口的泵外壳并且不包括被配置用于通过重力供给接收干组分的入口，所述第二传送泵被配置用于接收液体组分、加压所述泵外壳内的所述液体组分并且在高于流体静压的第三压力下通过所述泵出口将所述液体组分排出到所述第一混合器入口。9.一种井增产系统，包括：至少一个掺合系统，所述掺合系统包括：底盘；掺合器设备，所述掺合器设备包括：至少一个混合器，其位于所述底盘上，所述混合器具有限定出第一混合器入口、第二混合器入口以及混合器出口的混合器外壳，所述第一混合器入口被配置用于接收液体组分，所述第二混合器入口被配置用于接收干组分，所述混合器被配置用于加压所述外壳内的至少所述液体组分且在高于流体静压的第一压力下通过所述混合器出口排出所述液体组分；以及至少一个传送泵，其位于所述底盘上，所述传送泵具有限定出用以接收液体组分的泵入口、泵出口的泵外壳并且不包括被配置用于通过重力供给接收干组分的入口，所述传送泵被配置用于接收所述液体组分、加压所述泵外壳内的所述液体组分且在高于流体静压的第二压力下通过所述泵出口排出所述液体组分；至少两个流体排出口，其包含与所述混合器出口流体连通的第一排出口以及与所述泵出口流体连通的第二排出口；歧管，其具有多个入口和多个出口，所述歧管经由所述多个入口中的至少一个连接到所述至少一个掺合器设备的所述至少两个排出口且经由所述多个出口中的至少一个流体连接到井筒，以将所述液体组分引导入所述井筒中；以及增产泵，其具有入口，所述入口流体连接到所述歧管的所述多个出口中的至少一个以接收所述液体组分；以及出口，所述出口流体连接到所述歧管的所述多个入口中的所述至少一个以在高于所述第一压力和所述第二压力的第三压力下将所述液体组分传送回到所述歧管。10.根据权利要求9所述的井增产系统，其中，所述至少一个掺合器设备进一步包括与所述混合器和所述传送泵流体连通的至少一个流体...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·A·霍奇森，S·布拉克，P·U·奈尔，D·伊登，W·T·休伊，D·E·汉斯莱，O·克莱克，
申请(专利权)人：普拉德研究及开发股份有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB