[發(fā)明專利]支撐劑混合和計(jì)量系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201280025779.1
• 申請(qǐng)日: 2012-05-25
• 公開（公告）號(hào): CN103562486A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: H·N-P·范;M·洛佩茲;L·科基約
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 普拉德研究及開發(fā)股份有限公司
• 主分類號(hào): E21B21/06
• 分類號(hào): E21B21/06;G01F11/00
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司 72002
• 代理人: 周家新;蔡洪貴

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求在2011年5月27日提交的序列號(hào)為61/490,698的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容被并入本文作為參考。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開總體上涉及將支撐劑混合和計(jì)量到要注入到井眼中的壓裂液中的系統(tǒng)、方法和/或器械。

背景技術(shù)

本文做出的聲明僅僅提供涉及本公開的信息，且可能不構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)，而且可能例示說明本發(fā)明的一些實(shí)施例。

在水力壓裂中，壓裂液被注入井眼中，穿透地層且在壓力下迫使該壓裂液將巖層或巖石破裂和壓裂。支撐劑被放置在壓裂液中，且從而被放置在裂縫之內(nèi)形成支撐劑充填層，以防止當(dāng)壓力被排放時(shí)裂縫閉合，從而提供了改進(jìn)的可采流體、即石油、天然氣、或者水的流量。水力壓裂處理的成功涉及裂縫傳導(dǎo)率，其是流體從地層通過支撐劑充填層的流動(dòng)能力。換句話說，支撐劑充填層或基體可以具有相對(duì)于地層的高滲透性，從而流體以低阻力流動(dòng)至井眼。通過在裂縫之內(nèi)的支撐劑與非支撐劑的材料的分布而增加裂縫之內(nèi)的孔隙度，從而增加支撐劑基體的滲透性。

與構(gòu)建連續(xù)的支撐劑充填層不同，一些用于水力壓裂傳導(dǎo)率的方法是在裂縫中構(gòu)建支撐劑團(tuán)塊。這些方法可以交替裝載支撐劑的壓裂液的階段和沒有支撐劑的壓裂液的階段，用以在裂縫中產(chǎn)生支撐劑團(tuán)塊以及位于它們之間的開啟通道來使地層流體流動(dòng)。因此，壓裂處理導(dǎo)致裂縫中的不均勻的支撐劑放置（HPP）和“房和柱式”結(jié)構(gòu)，而不是均勻的支撐劑放置以及整合的支撐劑充填層。在每一個(gè)HPP階段沉積在裂縫中的支撐劑的量通過改變流體傳送特性（例如粘度和彈性；支撐劑密度、直徑以及濃度；以及壓裂液注入速率）來調(diào)整。

基于裂縫幾何特征的支撐劑放置技術(shù)已經(jīng)開發(fā)用于傳統(tǒng)的支撐劑充填層操作期間。但是，在HPP中的支撐劑放置是受到相當(dāng)大的挑戰(zhàn)，且在HPP操作中該技術(shù)仍在尋找用以改進(jìn)支撐劑放置技術(shù)的方法。

在注射壓裂液之前，支撐劑和壓裂液的其它組分可以混合。用于使現(xiàn)有的混合設(shè)備能夠執(zhí)行HPP和滑溜水壓壓裂操作的技術(shù)的目前狀態(tài)依賴于基于在重力供給系統(tǒng)中支撐劑計(jì)量閘開啟的百分比的自動(dòng)支撐劑濃度控制的使用。基于比重計(jì)反饋的自動(dòng)支撐劑濃度的控制是最普遍使用的用于在常規(guī)的壓裂作業(yè)中支撐劑計(jì)量的模式，但是由于過度慢的比重計(jì)反應(yīng)時(shí)間，不能用在特定的應(yīng)用中。此外，在現(xiàn)有混合設(shè)備中的目前的閘設(shè)計(jì)在閘開啟百分比方面通常具有不規(guī)則的計(jì)量孔口幾何形狀，其不允許高度精度和保持一致的支撐劑流量控制。用于最優(yōu)性能的保持一致的、良好表現(xiàn)的計(jì)量孔口幾何形狀，從而達(dá)到保持一致的、良好表現(xiàn)的支撐劑計(jì)量的方法是所期望的。

很多支撐劑添加系統(tǒng)使用一個(gè)或多個(gè)螺旋鉆，用以提供支撐劑或支撐劑與流體、例如滑溜水、凝膠或碳?xì)浠衔锏幕旌衔铩Ｔ谶@些系統(tǒng)中，支撐劑可以從通常稱為支撐劑加料斗或接收器的油田材料儲(chǔ)蓄器遞送至壓裂液、泵、或混合器中。螺旋鉆對(duì)進(jìn)入流體液流或混合器的支撐劑體積和速率進(jìn)行計(jì)量。螺旋鉆可以通過計(jì)算已知數(shù)量的支撐劑來計(jì)量支撐劑，螺旋鉆可以以給定的螺旋鉆速度（以轉(zhuǎn)數(shù)每分鐘（rpm）表示）來移動(dòng)。因此，在螺旋鉆系統(tǒng)中，包括支撐劑的壓裂液的密度可基于螺旋鉆操作時(shí)所處的rpm和在支撐劑的添加之前確定的壓裂液的密度確定。為了調(diào)節(jié)螺旋鉆能夠提供足夠的支撐劑體積至混合器或流體液流，螺旋鉆系統(tǒng)可能需要較大的面積。

螺旋鉆供給支撐劑添加系統(tǒng)的一個(gè)替換方案是使用重力供給支撐劑添加系統(tǒng)。重力供給支撐劑添加系統(tǒng)可以通過自由降落的重力將支撐劑傳送至混合器中，從而添加至壓裂液中。當(dāng)支撐劑通過孔口重力自由降落時(shí)，在重力供給系統(tǒng)中支撐劑體積的計(jì)量可以通過確定支撐劑通過已知尺寸的孔口（通常稱為計(jì)量閘）的流動(dòng)速率來計(jì)算。重力供給系統(tǒng)也可以使用加壓用以幫助將支撐劑傳送至流體液流或混合器中。重力供給系統(tǒng)中的加壓方法可以包括給支撐劑容器加壓經(jīng)受重力供給或利用文丘里效應(yīng)，其中較小直徑的管道連接至較大直徑的管道用以從支撐劑容器吸取支撐劑進(jìn)入混合器或流體液流中。由于重力供給系統(tǒng)可以不使用螺旋鉆，它們可能需要較小的面積。

重力供給支撐劑添加系統(tǒng)可以基于孔口的已知尺寸而使用自動(dòng)支撐劑濃度控制。通過基于在重力供給支撐劑添加系統(tǒng)中計(jì)量閘開啟百分比使用自動(dòng)支撐劑濃度控制，混合設(shè)備已經(jīng)適用于滑溜水壓裂工作。這個(gè)自動(dòng)支撐劑濃度控制可以稱為閘百分比模式下的自動(dòng)-濃度（Auto-Concentration?in?Gate?Percentage?Mode）。自動(dòng)支撐劑濃度控制可以基于比重計(jì)反饋；但是，由于比重計(jì)無法區(qū)別滑溜水壓裂通常的低支撐劑密度泥漿的密度與基流載體自身的密度，比重計(jì)反饋對(duì)于滑溜水應(yīng)用可能不是有效的控制機(jī)理。

發(fā)明內(nèi)容