RU2835795C1 - Hydraulic fracturing system and method (embodiments) - Google Patents
Hydraulic fracturing system and method (embodiments) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2835795C1 RU2835795C1 RU2022132388A RU2022132388A RU2835795C1 RU 2835795 C1 RU2835795 C1 RU 2835795C1 RU 2022132388 A RU2022132388 A RU 2022132388A RU 2022132388 A RU2022132388 A RU 2022132388A RU 2835795 C1 RU2835795 C1 RU 2835795C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fracturing
- mixture
- friction
- low
- centralized facility
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 58
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 218
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 174
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 55
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 38
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 82
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 21
- 229920002401 polyacrylamide Polymers 0.000 claims description 17
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 14
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 14
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims description 12
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 claims description 5
- 239000004927 clay Substances 0.000 claims description 4
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 claims description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 3
- 239000003139 biocide Substances 0.000 claims description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 3
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229940123973 Oxygen scavenger Drugs 0.000 claims description 2
- 230000003115 biocidal effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000002738 chelating agent Substances 0.000 claims description 2
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims description 2
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 claims description 2
- 239000003550 marker Substances 0.000 claims description 2
- 239000002516 radical scavenger Substances 0.000 claims description 2
- 239000002455 scale inhibitor Substances 0.000 claims description 2
- 239000003995 emulsifying agent Substances 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 74
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 18
- 238000002347 injection Methods 0.000 abstract description 9
- 239000007924 injection Substances 0.000 abstract description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 abstract 2
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 abstract 2
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 126
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 65
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 42
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 41
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 34
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 27
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 20
- 230000008569 process Effects 0.000 description 20
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 19
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 19
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 17
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 15
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 13
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 12
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 11
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 11
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 description 10
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 10
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 10
- 238000012384 transportation and delivery Methods 0.000 description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 8
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 8
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 6
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 6
- 230000015654 memory Effects 0.000 description 6
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 5
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 4
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 3
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 3
- 239000003380 propellant Substances 0.000 description 3
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 3
- 230000007723 transport mechanism Effects 0.000 description 3
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 2
- 229920002148 Gellan gum Polymers 0.000 description 2
- 229920002845 Poly(methacrylic acid) Polymers 0.000 description 2
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 description 2
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 2
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 2
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 2
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 description 2
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 2
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 239000000216 gellan gum Substances 0.000 description 2
- 235000010492 gellan gum Nutrition 0.000 description 2
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 2
- 229920001903 high density polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004700 high-density polyethylene Substances 0.000 description 2
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 description 2
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 2
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 2
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 description 2
- 239000004584 polyacrylic acid Substances 0.000 description 2
- 229920000193 polymethacrylate Polymers 0.000 description 2
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 2
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 2
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 description 2
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 description 2
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 2
- 239000000230 xanthan gum Substances 0.000 description 2
- 229920001285 xanthan gum Polymers 0.000 description 2
- 235000010493 xanthan gum Nutrition 0.000 description 2
- 229940082509 xanthan gum Drugs 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 244000007835 Cyamopsis tetragonoloba Species 0.000 description 1
- 244000035744 Hura crepitans Species 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- -1 but not limited to Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000010908 decantation Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000008394 flocculating agent Substances 0.000 description 1
- 239000008398 formation water Substances 0.000 description 1
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 1
- 239000008241 heterogeneous mixture Substances 0.000 description 1
- 238000007373 indentation Methods 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 238000013439 planning Methods 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000011112 process operation Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000003079 shale oil Substances 0.000 description 1
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 1
- 238000012358 sourcing Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 229920003169 water-soluble polymer Polymers 0.000 description 1
Abstract
Description
ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННУЮ ЗАЯВКУCROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATION
[0001] Настоящая заявка испрашивает приоритет и преимущество предварительной заявки на патент США 63/033619, озаглавленной «Distribution of Hydraulic Fracturing Fluids», поданной 2 июня 2020 г., содержание которой полностью включено в настоящий документ посредством ссылки для всех целей.[0001] This application claims the priority and benefit of U.S. Provisional Patent Application No. 63/033,619, entitled “Distribution of Hydraulic Fracturing Fluids,” filed June 2, 2020, the contents of which are incorporated herein by reference in their entirety for all purposes.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИLEVEL OF TECHNOLOGY
[0002] Настоящее изобретение в целом относится к добавлению при низком сдвиговом усилии понижающих трение добавок к источнику воды в центральном местоположении, транспортировку воды с пониженным трением к буровой площадке и введение воды с пониженным трением в коллектор для интенсификации скважины.[0002] The present invention generally relates to adding low shear friction reducing additives to a water source at a central location, transporting the reduced friction water to a well site, and introducing the reduced friction water into a reservoir to stimulate a well.
[0003] Настоящий раздел предназначен для ознакомления читателя с различными аспектами области техники, которые могут относиться к различным аспектам настоящих методов, которые описаны и/или заявлены ниже. Полагают, что настоящее описание полезно для предоставления читателю дополнительной информации, чтобы обеспечить лучшее понимание различных аспектов настоящего изобретения. Соответственно, следует понимать, что эти утверждения должны быть прочитаны в этом свете, а не в качестве принятия любого типа.[0003] This section is intended to familiarize the reader with various aspects of the technical field that may relate to various aspects of the present methods that are described and/or claimed below. It is believed that this description is useful in providing the reader with additional information to provide a better understanding of the various aspects of the present invention. Accordingly, it should be understood that these statements are to be read in this light and not as an acceptance of any kind.
[0004] Сланцевая нефть и сланцевый газ, как правило, являются экономически жизнеспособными только в США и Канаде, где цены на углеводороды являются благоприятными, а масштаб операций обеспечивает возможность распределения постоянных затрат среди максимального количества видов деятельности при одновременной минимизации переменных затрат. В целом, скважины, как правило, проходят три этапа планирования (например, бурение, заканчивание и эксплуатация) в процессе принятия решения оператора. Зачастую, наблюдается ограниченная кооперация и распространение знаний между подразделениями и принимающими решения командами в организации оператора. Например, инженеры по заканчиванию зачастую неэффективно взаимодействуют с командами по эксплуатации и, следовательно, вышестоящим руководителям в организации приходится применять простые меры экономической рационализации, такие как повторное применение попутной воды при гидроразрыве пласта на месторождении.[0004] Shale oil and shale gas are generally only economically viable in the United States and Canada, where hydrocarbon prices are favorable and the scale of operations allows fixed costs to be spread across the maximum number of activities while minimizing variable costs. In general, wells typically go through three planning stages (e.g., drilling, completion, and production) in the operator's decision-making process. Often, there is limited cooperation and knowledge sharing between departments and decision-making teams within the operator's organization. For example, completions engineers often do not communicate effectively with operations teams, and thus senior managers in the organization are forced to implement simple cost-cutting measures such as reusing produced water from hydraulic fracturing in the field.
Как правило, в нефтегазовых скважинах попутно с углеводородами так или иначе добывается вода. Как попутная вода, так и возвращаемая закачиваемая жидкость для гидроразрыва пласта или «обратный приток» (например, обычно 15-50% начального объема возвращается, как правило, постепенно смешиваясь с попутной водой) считаются нефтепромысловыми отходами и, следовательно, подпадают под действие нормативных ограничений в отношении обращения и утилизации. Нефтегазодобывающие предприятия довольно часто заключают контракты на утилизацию и обработку попутной воды со специализированными фирмами, специализирующимися на обработке и утилизации воды (WHD - англ.: water handling and disposal). Во многих случаях попутную воду обрабатывают и закачивают в скважины для утилизации соленой воды (SWD - англ.: saltwater disposal). Это создает довольно много дополнительных затрат для нефтегазодобывающих предприятий. Например, на каждой буровой площадке должно быть оборудование для складирования химических веществ и песка (например, механизмы хранения, такие как резервуары, контейнеры, бункеры и т. д.) и смесительное оборудование, например, для смешивания химических веществ и песка друг с другом. Кроме того, химические вещества и песок необходимо доставлять к буровым площадкам посредством грузовых автомобилей. Относительно транспортировки песка, песок обычно сначала транспортируют от карьера к перевалочному пункту, где загружают грузовые автомобили, и песок отправляют к буровым площадкам. Затем эти грузовые автомобили должны порожняком вернуться на перевалочный пункт, что удваивает расстояние, которое необходимо проходить при каждой доставке. В некоторых регионах на каждую скважину в неделю приходится приблизительно 550 грузовых автомобилей (например, приблизительно 70 грузовых автомобилей в день на скважину). Доставка химических веществ к буровым площадкам осуществляется очень схожим с песком образом, за исключением того, что химические вещества могут поступать с нескольких перевалочных пунктов, при этом на каждом из перевалочных пунктов применяют разные способы транспортировки, такие как транспортные контейнеры на безбортовых платформах, транспортные резервуары и/или специализированные резервуары.Typically, oil and gas wells produce water along with the hydrocarbons. Both produced water and the returned fracturing fluid or "flowback" (e.g. typically 15-50% of the initial volume is returned, usually gradually mixed with the produced water) are considered oilfield waste and are therefore subject to regulatory restrictions on handling and disposal. Oil and gas producers often contract out the disposal and treatment of produced water to specialist water handling and disposal (WHD) firms. In many cases, the produced water is treated and injected into saltwater disposal (SWD) wells. This creates quite a bit of additional cost for the oil and gas producers. For example, each drilling site must have chemical and sand storage equipment (e.g., storage mechanisms such as tanks, containers, bins, etc.) and mixing equipment, such as for mixing chemicals and sand together. In addition, chemicals and sand must be transported to the drilling sites via trucks. With respect to sand transportation, sand is typically first transported from the quarry to a transfer station where trucks are loaded and the sand is transported to the drilling sites. These trucks must then return empty to the transfer station, doubling the distance that must be traveled for each delivery. In some areas, there are approximately 550 trucks per well per week (e.g., approximately 70 trucks per day per well). The delivery of chemicals to drilling sites is very similar to sand, except that chemicals may be delivered from multiple staging points, with each staging point using different transportation methods, such as flatbed shipping containers, shipping tanks, and/or specialized tanks.
Таким образом, было признано, что желательно наличие систем усовершенствованного принятия решений в отношении попутной воды.Thus, it was recognized that improved decision-making systems for produced water were desirable.
Например, в документе US 2018/0187508 A1 раскрыты устройство и способ распределения жидкостей в стволе скважины, в которых используется смесительный узел для получения жидкости для гидроразрыва пласта путем смешивания жидкости (например, воды) с различными добавками, такими как песок (или другой проппант) и химикаты. Смесительный узел может быть предоставлен в удаленном месте, причем предусмотрен по меньшей мере один перекачивающий насос для перекачивания жидкости для гидроразрыва пласта по меньшей мере через один трубопровод по меньшей мере к одной площадке гидроразрыва пласта.For example, document US 2018/0187508 A1 discloses a device and method for distributing fluids in a wellbore, which uses a mixing unit to produce a fracturing fluid by mixing a fluid (e.g., water) with various additives, such as sand (or other proppant) and chemicals. The mixing unit may be provided at a remote location, and at least one transfer pump is provided for pumping the fracturing fluid through at least one pipeline to at least one fracturing site.
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
[0005] Сущность определенных вариантов осуществления изобретения, описанных в настоящем документе, изложена ниже. Следует понимать, что эти аспекты представлены только для того, чтобы кратко ознакомить читателя с сущностью некоторых вариантов осуществления изобретения, и что эти аспекты не ограничивают объем настоящего изобретения.[0005] The essence of certain embodiments of the invention described herein is set forth below. It should be understood that these aspects are presented only to briefly familiarize the reader with the essence of some embodiments of the invention and that these aspects do not limit the scope of the present invention.
[0006] Определенные варианты осуществления настоящего изобретения включают в себя способ, который включает в себя применение систем добавления с низким сдвиговым усилием на централизованном объекте для добавления понижающей трение добавки к жидкости с получением смеси для гидроразрыва пласта с пониженным трением. Способ также включает в себя транспортировку смеси для гидроразрыва пласта с пониженным трением от централизованного объекта к по меньшей мере одной площадке гидроразрыва пласта. Способ дополнительно включает в себя закачку смеси для гидроразрыва пласта с пониженным трением в коллектор для интенсификации по меньшей мере одной скважины на по меньшей мере одной площадке гидроразрыва пласта.[0006] Certain embodiments of the present invention include a method that includes using low-shear addition systems at a centralized facility to add a friction reducing additive to a fluid to produce a low-friction fracturing mixture. The method also includes transporting the low-friction fracturing mixture from the centralized facility to at least one fracturing site. The method further includes pumping the low-friction fracturing mixture into a reservoir to stimulate at least one well at the at least one fracturing site.
[0007] Определенные варианты осуществления настоящего изобретения также включают в себя систему, которая включает в себя систему добавления с низким сдвиговым усилием, расположенную на централизованном объекте и выполненную с возможностью добавления понижающей трение добавки к жидкости с получением смеси для гидроразрыва пласта с пониженным трением. Система также включает в себя по меньшей мере один перекачивающий насос, выполненный с возможностью перекачки смеси для гидроразрыва пласта с пониженным трением через по меньшей мере один трубопровод к по меньшей мере одной площадке гидроразрыва пласта.[0007] Certain embodiments of the present invention also include a system that includes a low-shear addition system located at a centralized facility and configured to add a friction reducing additive to a fluid to produce a low-friction fracturing mixture. The system also includes at least one transfer pump configured to pump the low-friction fracturing mixture through at least one pipeline to at least one fracturing site.
[0008] Определенные варианты осуществления настоящего изобретения также включают в себя способ, который включает в себя добавление понижающей трение добавки к жидкости с получением смеси для гидроразрыва пласта с пониженным трением с помощью системы добавления с низким сдвиговым усилием на централизованном объекте. Система добавления с низким сдвиговым усилием включает в себя по меньшей мере один эжектор, выполненный с возможностью диспергирования понижающей трение добавки в жидкость. Способ также включает в себя транспортировку смеси для гидроразрыва пласта с пониженным трением от централизованного объекта к по меньшей мере одной площадке гидроразрыва пласта. Способ дополнительно включает в себя закачку смеси для гидроразрыва пласта с пониженным трением в коллектор для интенсификации по меньшей мере одной скважины на по меньшей мере одной площадке гидроразрыва пласта.[0008] Certain embodiments of the present invention also include a method that includes adding a friction reducing additive to a fluid to form a low-friction fracturing mixture using a low-shear addition system at a centralized facility. The low-shear addition system includes at least one ejector configured to disperse the friction reducing additive into the fluid. The method also includes transporting the low-friction fracturing mixture from the centralized facility to at least one fracturing site. The method further includes pumping the low-friction fracturing mixture into a reservoir to stimulate at least one well at the at least one fracturing site.
[0009] Могут быть сделаны различные модификации признаков, отмеченных выше, в отношении различных аспектов настоящего изобретения. Дополнительные признаки также могут быть включены в эти различные аспекты. Эти модификации и дополнительные признаки могут существовать по отдельности или в любой комбинации. Например, различные признаки, описываемые ниже в связи с одним или более из проиллюстрированных вариантов осуществления изобретения, могут быть включены в любой из вышеописанных аспектов настоящего изобретения отдельно или в любой комбинации. Сущность изобретения, представленная выше, предназначена для ознакомления читателя с определенными аспектами и контекстами вариантов осуществления изобретения без ограничения заявленным объектом изобретения.[0009] Various modifications of the features noted above may be made with respect to various aspects of the present invention. Additional features may also be included in these various aspects. These modifications and additional features may exist individually or in any combination. For example, various features described below in connection with one or more of the illustrated embodiments of the invention may be included in any of the above-described aspects of the present invention individually or in any combination. The summary of the invention presented above is intended to familiarize the reader with certain aspects and contexts of embodiments of the invention without limiting the claimed subject matter.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВBRIEF DESCRIPTION OF GRAPHIC MATERIALS
[0010] Различные аспекты настоящего изобретения можно лучше понять после прочтения следующего подробного описания и со ссылкой на графические материалы, в которых:[0010] Various aspects of the present invention may be better understood by reading the following detailed description and with reference to the drawings, in which:
[0011] на фиг. 1 представлена буровая площадка с буровой установкой, расположенной над подземным пластом, который включает в себя один или более нефтяных и/или газовых коллекторов;[0011] Fig. 1 shows a drilling site with a drilling rig located above an underground formation that includes one or more oil and/or gas reservoirs;
[0012] на фиг. 2 представлен иллюстративный жизненный цикл попутной воды, вырабатываемой на буровых площадках;[0012] Fig. 2 shows an illustrative life cycle of produced water at drilling sites;
[0013] на фиг. 3 представлено схематическое изображение системы, в которой смесь для гидроразрыва пласта смешивают на месте на площадках гидроразрыва пласта в соответствии с жизненным циклом, показанным на фиг. 2;[0013] Fig. 3 is a schematic illustration of a system in which the fracturing mixture is mixed in situ at fracturing sites in accordance with the life cycle shown in Fig. 2;
[0014] на фиг. 4 представлен новый круговой жизненный цикл попутной воды, вырабатываемой на буровых площадках, в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения;[0014] Fig. 4 illustrates a novel circular life cycle of produced water produced at well sites in accordance with embodiments of the present invention;
[0015] на фиг. 5 представлено схематическое изображение системы в соответствии с новым круговым жизненным циклом, показанным на фиг. 4, в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения;[0015] Fig. 5 is a schematic diagram of a system in accordance with the new circular life cycle shown in Fig. 4, in accordance with embodiments of the present invention;
[0016] на фиг. 6 представлено схематическое изображение различных операционных компонентов централизованного объекта, показанного на фиг. 4 и 5, в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения;[0016] Fig. 6 is a schematic diagram of various operational components of the centralized facility shown in Figs. 4 and 5, in accordance with embodiments of the present invention;
[0017] на фиг. 7 представлено схематическое изображение песчаного карьера, в котором применяется нетрадиционная вода (например, попутная вода или другая непресная вода) в операциях по добыче песка, в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения;[0017] Fig. 7 is a schematic illustration of a sand quarry that utilizes non-conventional water (e.g., produced water or other non-fresh water) in sand mining operations, in accordance with embodiments of the present invention;
[0018] на фиг. 8 концептуально показано, как коллектор разведения технологического оборудования централизованного объекта может разводить химические вещества и песок в получаемой смеси для гидроразрыва пласта в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения;[0018] Fig. 8 is a conceptual illustration of how a dilution manifold of a centralized facility process equipment may dilute chemicals and sand into a resulting fracturing mixture in accordance with embodiments of the present invention;
[0019] на фиг. 9 представлен иллюстративный коллектор разведения, принимающий поток относительно чистой жидкости в первый поточный трубопровод и поток концентрированной жидкости во второй поточный трубопровод, в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения;[0019] Fig. 9 shows an illustrative dilution manifold receiving a flow of relatively pure liquid into a first flow conduit and a flow of concentrated liquid into a second flow conduit, in accordance with embodiments of the present invention;
[0020] на фиг. 10 представлено оборудование обезвоживания технологического оборудования централизованного объекта для обезвоживания пескосодержащего потока для управления плотностью в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения;[0020] Fig. 10 shows dewatering equipment of a process equipment of a centralized facility for dewatering a sand-containing stream for density control in accordance with embodiments of the present invention;
[0021] на фиг. 11 представлена относительно длинная труба, которая может применяться для смешивания песка, химических веществ и/или попутной воды с получением смеси для гидроразрыва пласта, в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения;[0021] Fig. 11 shows a relatively long pipe that can be used to mix sand, chemicals and/or produced water to form a fracturing mixture, in accordance with embodiments of the present invention;
[0022] на фиг. 12 представлен способ, включающий пункт сбора (например, централизованный объект), где материалы (например, песок, химические вещества и/или попутная вода) добавляются вместе в желаемых пропорциях, но не смешиваются друг с другом с помощью традиционных методов активного смешивания, в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения;[0022] Fig. 12 illustrates a method including a collection point (e.g., a centralized facility) where materials (e.g., sand, chemicals, and/or produced water) are added together in desired proportions but not mixed together using conventional active mixing methods, in accordance with embodiments of the present invention;
[0023] на фиг. 13 представлено схематическое изображение централизованного объекта, на котором понижающая трение добавка может добавляться к жидкости с получением смеси для гидроразрыва пласта с пониженным трением с помощью системы добавления с низким сдвиговым усилием, в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения;[0023] Fig. 13 is a schematic illustration of a centralized facility in which a friction reducing additive can be added to a fluid to form a reduced friction fracturing mixture using a low shear addition system, in accordance with embodiments of the present invention;
[0024] на фиг. 14 представлен эжектор, выполненный с возможностью питания самотеком от системы дозирования твердых частиц или другого механизма транспортировки в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения;[0024] Fig. 14 shows an ejector configured to be gravity fed from a solids dosing system or other transport mechanism in accordance with embodiments of the present invention;
[0025] на фиг. 15 показан эжектор, выполненный с возможностью пневматической транспортировки и диспергирования воздуха и твердых частиц в движущую жидкость, в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения;[0025] Fig. 15 shows an ejector configured to pneumatically transport and disperse air and solid particles into a propellant fluid, in accordance with embodiments of the present invention;
[0026] на фиг. 16 представлено схематическое изображение системы управления технологическим процессом в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения;[0026] Fig. 16 is a schematic diagram of a process control system in accordance with embodiments of the present invention;
[0027] на фиг. 17 представлен вид в разрезе трубопровода, который включает наружную трубу и внутреннюю трубу, расположенную концентрически внутри наружной трубы, для транспортировки смеси для гидроразрыва пласта с пониженным трением, в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения;[0027] Fig. 17 is a cross-sectional view of a pipeline that includes an outer pipe and an inner pipe disposed concentrically within the outer pipe for transporting a fracturing mixture with reduced friction, in accordance with embodiments of the present invention;
[0028] на фиг. 18 представлен вид в разрезе трубопровода, который включает наружную трубу и множество внутренних труб, расположенных внутри наружной трубы, для транспортировки смеси для гидроразрыва пласта с пониженным трением, в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения.[0028] Fig. 18 is a cross-sectional view of a pipeline that includes an outer pipe and a plurality of inner pipes located within the outer pipe for transporting a fracturing mixture with reduced friction, in accordance with embodiments of the present invention.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕDETAILED DESCRIPTION
[0029] Ниже будет описан один или более конкретных вариантов осуществления настоящего изобретения. Эти описанные варианты осуществления изобретения приводятся исключительно в качестве примеров методов, раскрытых в настоящем документе. Кроме того, чтобы предоставить краткое описание этих вариантов осуществления изобретения, все признаки фактической реализации изобретения не могут быть раскрыты в данном описании. Следует понимать, что при разработке любой такой фактической реализации, как в любом инженерном проекте или проекте опытно- конструкторских работ, многочисленные характерные для реализации решения должны приниматься для достижения конкретных целей проектировщика, например, для соответствия связанным с системой или производственным ограничениям, которые могут быть различными для каждой реализации. Более того, следует понимать, что такая опытно-конструкторская разработка может быть сложной и потребовать больших затрат времени, но, тем не менее, будет обычной практикой при конструировании, изготовлении и производстве для специалистов в данной области техники, пользующихся преимуществами настоящего изобретения.[0029] One or more specific embodiments of the present invention will now be described. These described embodiments of the invention are provided solely as examples of the techniques disclosed herein. Furthermore, in order to provide a brief description of these embodiments of the invention, all features of an actual implementation of the invention may not be disclosed in this description. It should be understood that in developing any such actual implementation, as in any engineering or development project, numerous implementation-specific decisions must be made to achieve the designer's specific goals, such as to meet system-related or manufacturing constraints that may be different for each implementation. Moreover, it should be understood that such development work may be complex and time-consuming, but will nonetheless be routine design, fabrication, and manufacturing practice for those skilled in the art having the benefit of the present invention.
[0030] При введении элементов различных вариантов осуществления настоящего изобретения формы единственного числа предусматривают существование одного или более таких элементов. Термины «содержащий», «включающий» и «имеющий» являются включающими и предполагают, что кроме перечисленных могут быть дополнительные элементы. Кроме того, следует понимать, что ссылки на «один вариант осуществления» или «вариант осуществления настоящего изобретения» в настоящем раскрытии не должны трактоваться как исключающие существование дополнительных вариантов изложенные осуществления изобретения, которые также включают признаки.[0030] When introducing elements of various embodiments of the present invention, the singular forms "a", "an", and "having" are intended to include one or more such elements. The terms "comprising", "including", and "having" are inclusive and contemplate that there may be additional elements in addition to those listed. Furthermore, it should be understood that references to "one embodiment" or "an embodiment of the present invention" in this disclosure should not be construed as excluding the existence of additional embodiments of the invention set forth that also include the features.
[0031] В контексте настоящего документа термины «соединить», «соединение», «соединенный», «в соединении с» и «соединяющий» означают «в непосредственном соединении с» или «в соединении через один или более элементов»; а термин «комплект» означает «один элемент» или «более одного элемента». Кроме того, термины «сцеплять», «сцепление», «сцепленный», «сцепленные между собой» и «сцепленный с» означают «непосредственно сцепленные между собой» или «сцепленные между собой через один или более элементов». В контексте настоящего документа термины «вверх» и «вниз», «вверх по стволу скважины» и «вглубь скважины», «верхний» и «нижний», «верх» и «низ», а также другие подобные термины, обозначающие положения относительно заданной точки или элемента, применяются для более понятного описания некоторых элементов. Обычно эти термины относятся к опорной точке на поверхности, от которой начинают осуществлять буровые работы, при этом она является обозначающей верх (например, расположенной вверх по стволу скважины или верхней) точкой, а общая глубина вдоль оси бурения является самой нижней (например, уходящей вглубь скважины или верхней) точкой, независимо от того, является ли скважина (например, ствол скважины, буровая скважина) относительно вертикальной, горизонтальной или наклонной поверхности.[0031] As used herein, the terms "connect," "connection," "connected," "in connection with," and "connecting" mean "in direct connection with" or "in connection through one or more elements"; and the term "set" means "one element" or "more than one element." In addition, the terms "link," "linkage," "linked," "linked together," and "linked with" mean "directly linked together" or "linked together through one or more elements." As used herein, the terms "up" and "down," "uphole" and "downhole," "upper" and "lower," "top" and "bottom," and other similar terms denoting positions relative to a given point or element are used to more clearly describe certain elements. Typically, these terms refer to the reference point on the surface from which drilling operations commence, which is the top (e.g., uphole or upper) point, and the total depth along the drilling axis is the lowest (e.g., downhole or upper) point, regardless of whether the borehole (e.g., wellbore, borehole) is relative to a vertical, horizontal, or inclined surface.
[0032] В контексте настоящего документа термин «трещина» следует понимать как один или более разломов или поверхностей разрушения в горной породе. Трещины могут значительно увеличить проницаемость горных пород за счет соединения пор друг с другом, и по этой причине в некоторых коллекторах трещины могут быть вызваны механическим способом для интенсификации потока углеводородов. Некоторые трещины также могут называться естественными трещинами, чтобы отличить их от трещин, образовавшихся в результате интенсификации пласта. Трещины также могут быть сгруппированы в кластеры трещин (или «кластеры перфорации»), где трещины данного кластера трещин (кластера перфорации) соединяются со стволом скважины через один интервал перфорации. В контексте настоящего документа термин «гидроразрыв пласта» относится к процессу и способам разрушения геологического пласта и создания трещины (т. е. горной породы вокруг ствола скважины) путем закачки жидкости при относительно высоких давлениях (например, давлении выше определенного давления смыкания пласта) с целью увеличения добычи из углеводородного коллектора.[0032] As used herein, the term "fracture" shall be understood as one or more faults or fracture surfaces in a rock. Fractures can significantly increase the permeability of rocks by connecting pores to each other, and for this reason, in some reservoirs, fractures may be mechanically induced to enhance hydrocarbon flow. Some fractures may also be referred to as natural fractures to distinguish them from fractures formed as a result of stimulation. Fractures may also be grouped into fracture clusters (or "perforation clusters"), where the fractures of a given fracture cluster (perforation cluster) connect to the wellbore through a single perforation interval. In the context of this document, the term "hydraulic fracturing" refers to the process and methods of breaking a geological formation and creating a fracture (i.e., the rock around a wellbore) by injecting fluid at relatively high pressures (e.g., pressures above a certain closure pressure) in order to increase production from a hydrocarbon reservoir.
[0033] Кроме того, в контексте настоящего документа термины «реальное время», «в реальном времени» или «по существу в реальном времени» могут применяться взаимозаменяемо и служат для описания операций (например, вычислительных операций), которые выполняются без какого-либо воспринимаемого человеком прерывания между операциями. Например, в контексте настоящего документа данные, относящиеся к системам, описанным в настоящем документе, могут собираться, передаваться и/или применяться в управляющих вычислениях «в по существу реальном времени», так что этапы считывания данных, передачи данных и/или обработки данных происходят один раз в секунду, один раз в 0,1 секунды, один раз в 0,01 секунды или даже чаще в ходе операций систем (например, во время работы систем). Кроме того, в контексте настоящего документа термины «автоматический» и «автоматизированный» предназначены для описания операций, которые выполняются или вызываются к выполнению, например, системой управления технологическим процессом (т. е. исключительно системой управления технологическим процессом, без вмешательства человека).[0033] Furthermore, as used herein, the terms "real time," "in real time," or "substantially real time" may be used interchangeably and are used to describe operations (e.g., computing operations) that are performed without any human-perceivable interruption between the operations. For example, as used herein, data related to the systems described herein may be collected, transmitted, and/or applied in control computing "in substantially real time" such that the data reading, data transmission, and/or data processing steps occur once per second, once every 0.1 seconds, once every 0.01 seconds, or even more frequently during the operations of the systems (e.g., during the operation of the systems). Furthermore, as used herein, the terms "automatic" and "automated" are intended to describe operations that are performed or caused to be performed, for example, by a process control system (i.e., solely by the process control system, without human intervention).
[0034] Как правило, в нефтегазовых скважинах попутно с углеводородами так или иначе добывается вода. Как попутная вода, так и возвращаемая закачиваемая жидкость для гидроразрыва пласта или «обратный приток» (например, обычно 15-50% начального объема возвращается, как правило, постепенно смешиваясь с попутной водой) считаются нефтепромысловыми отходами и, следовательно, подпадают под действие нормативных ограничений в отношении обращения и утилизации. На фиг. 1 представлена буровая площадка 10 с буровой установкой 12, расположенной над подземным пластом 14, который включает один или более нефтяных и/или газовых коллекторов 16. Во время работы вышка и подъемное устройство буровой установки 12 могут поднимать и опускать бурильную колонну 18 в ствол 20 скважины 22 и из него для бурения ствола 20 скважины в подземном пласте 14, а также для позиционирования скважинных инструментов в стволе 20 скважины для облегчения операций по заканчиванию и эксплуатации скважины 22. Например, в некоторых операциях жидкость для гидроразрыва пласта (например, смесь для гидроразрыва пласта) может быть введена в скважину 22 через бурильную колонну 18, как показано стрелкой 24, которая может применяться для создания трещин 26 в подземном пласте 14 для облегчения добычи ресурсов нефти и/или газа из скважины 22. Как более подробно описано в настоящем документе, попутная вода и возвращаемая закачиваемая жидкость для гидроразрыва пласта могут быть возвращены на поверхность 28 буровой площадки 10 (например, через кольцевое пространство между бурильной колонной 18 и стволом 20 скважины), как показано стрелкой 30. При определенных обстоятельствах на каждый баррель нефти, добываемый из скважины 22, также добывается приблизительно три барреля пластовой воды (например, воды с относительно высоким содержанием солей).[0034] Typically, oil and gas wells produce water along with the hydrocarbons in one form or another. Both the produced water and the returned fracturing fluid or "flowback" (e.g., typically 15-50% of the initial volume is returned, usually gradually mixing with the produced water) are considered oilfield waste and are therefore subject to regulatory restrictions regarding handling and disposal. In Fig. 1 shows a drilling site 10 with a drilling rig 12 positioned above a subterranean formation 14 that includes one or more oil and/or gas reservoirs 16. During operation, the derrick and hoist of the drilling rig 12 may raise and lower a drill string 18 into and out of a wellbore 20 to drill the wellbore 20 into the subterranean formation 14 and to position downhole tools in the wellbore 20 to facilitate completion and production operations of the well 22. For example, in some operations, a fracturing fluid (e.g., a fracturing mixture) may be introduced into the wellbore 22 through the drill string 18, as shown by arrow 24, which may be used to create fractures 26 in the subterranean formation 14 to facilitate production of oil and/or gas resources from the well 22. As described in more detail herein, the associated water and the returned fracturing fluid may be returned to the surface 28 of the well site 10 (e.g., through the annular space between the drill string 18 and the wellbore 20), as shown by arrow 30. Under certain circumstances, for every barrel of oil produced from the well 22, approximately three barrels of formation water (e.g., water with a relatively high salt content) are also produced.
[0035] Нефтегазодобывающие предприятия довольно часто заключают контракты на утилизацию и обработку попутной воды со специализированными фирмами, специализирующимися на обработке и утилизации воды (WHD - англ.: water handling and disposal). Во многих случаях добываемую воду обрабатывают и закачивают в скважины для утилизации соленой воды (SWD - англ.: saltwater disposal). На фиг. 2 представлен иллюстративный жизненный цикл 32 попутной воды, вырабатываемой на буровых площадках 10. Как показано на фиг. 2, вода добывается попутно с нефтью и газом в одной или более эксплуатационных скважинах 22. Затем каждый пластовый флюид (например, нефть, газ, попутная вода, возвращенная закачиваемая жидкость для гидроразрыва пласта и т. д.) может быть разделен с помощью одного или более сепараторов 34, при этом большую часть попутной нефти и газа направляют в нефте- и газопроводы 36, 38 соответственно, а остальную часть сжигают через факельную трубу 40, а попутную воду направляют во временное хранилище 42 для локальной (например, на буровой площадке 10) обработки и последующего хранения в, например, поверхностном пруду 44. В целом, большую часть попутной воды повторно закачивают в скважины 46 SWD, при этом только небольшую часть применяют для целей гидроразрыва пласта путем закачки в пласт 14 посредством одной или более скважин 48 гидроразрыва пласта.[0035] Oil and gas producing companies often contract out water handling and disposal (WHD) services to specialized water handling and disposal (WHD) firms. In many cases, the produced water is treated and injected into saltwater disposal (SWD) wells. Fig. 2 shows an illustrative life cycle 32 of produced water produced at well sites 10. As shown in Fig. 2, water is produced in association with oil and gas in one or more production wells 22. Each formation fluid (e.g. oil, gas, produced water, returned fracturing fluid, etc.) can then be separated using one or more separators 34, with most of the produced oil and gas being sent to oil and gas pipelines 36, 38, respectively, and the remainder being flared through a flare stack 40, and produced water being sent to a temporary storage 42 for local (e.g. at the drilling site 10) treatment and subsequent storage in, for example, a surface pond 44. In general, most of the produced water is re-injected into the SWD wells 46, with only a small portion being used for fracturing purposes by injecting into the formation 14 via one or more fracturing wells 48.
[0036] Жизненный цикл 32, представленный на фиг. 2, создает довольно много дополнительных затрат для нефтегазодобывающих предприятий. Например, на каждой буровой площадке 10 должно быть оборудование для складирования химических веществ и песка (например, механизмы хранения, такие как резервуары, контейнеры, бункеры и т. д.) и смесительное оборудование, например, для смешивания химических веществ и песка друг с другом. Кроме того, химические вещества и песок необходимо доставлять к буровым площадкам 10 посредством грузовых автомобилей. Относительно транспортировки песка, песок обычно сначала транспортируют от карьера к перевалочному пункту, где загружают грузовые автомобили, и песок отправляют к буровым площадкам 10. Затем эти грузовые автомобили должны порожняком вернуться на перевалочный пункт, что удваивает расстояние, которое необходимо проходить при каждой доставке. В некоторых регионах на каждую скважину 22 в неделю приходится приблизительно 550 грузовых автомобилей (например, приблизительно 70 грузовых автомобилей в день на скважину 22). Доставка химических веществ к буровым площадкам 10 осуществляется очень схожим с песком образом, за исключением того, что химические вещества могут поступать с нескольких перевалочных пунктов, при этом на каждом из перевалочных пунктов применяют разные способы транспортировки, такие как транспортные контейнеры на безбортовых платформах, транспортные резервуары и/или специализированные резервуары.[0036] The life cycle 32 shown in Fig. 2 creates quite a lot of additional costs for oil and gas producing companies. For example, at each drilling site 10 there must be equipment for storing chemicals and sand (e.g., storage mechanisms such as tanks, containers, bins, etc.) and mixing equipment, such as for mixing chemicals and sand together. In addition, the chemicals and sand must be delivered to the drilling sites 10 by trucks. With respect to the transportation of sand, the sand is typically first transported from the quarry to a transfer point, where the trucks are loaded and the sand is sent to the drilling sites 10. These trucks must then return empty to the transfer point, which doubles the distance that must be traveled for each delivery. In some areas, there are approximately 550 trucks per well 22 per week (e.g., approximately 70 trucks per day per well 22). The delivery of chemicals to drilling sites 10 is carried out in a manner very similar to sand, except that the chemicals may be delivered from multiple staging points, with each staging point using different transportation methods, such as flatbed shipping containers, shipping tanks, and/or specialized tanks.
[0037] На фиг. 3 представлено схематическое изображение системы 50, в которой смесь для гидроразрыва пласта смешивают на месте на площадках 52 гидроразрыва пласта в соответствии с жизненным циклом 32, представленным на фиг. 2. Следует понимать, что площадки 52 гидроразрыва пласта, описанные в настоящем документе, могут представлять собой подмножество описанных в настоящем документе буровых площадок 10, с той лишь разницей, что площадки 52 гидроразрыва пласта являются буровыми площадками, которые включают скважины 48 гидроразрыва пласта (и, возможно, эксплуатационные скважины 22), тогда как буровые площадки 10 включают эксплуатационные скважины 22 (и, возможно, скважины 48 гидроразрыва пласта).[0037] Fig. 3 is a schematic illustration of a system 50 in which a fracturing mixture is mixed in situ at fracturing sites 52 in accordance with the life cycle 32 shown in Fig. 2. It should be understood that the fracturing sites 52 described herein may be a subset of the drilling sites 10 described herein, with the only difference being that the fracturing sites 52 are drilling sites that include fracturing wells 48 (and possibly production wells 22), whereas the drilling sites 10 include production wells 22 (and possibly fracturing wells 48).
[0038] Как показано на фиг. 3, на площадках 52 гидроразрыва пласта применяется специальное оборудование для смешивания воды, песка, понизителей трения и других химических веществ (например, средств контроля содержания железа, биоцидов, стабилизаторов глин, поверхностно-активных веществ и т. д.) в определенных соотношениях с получением смеси для гидроразрыва пласта на месте на площадках 52 гидроразрыва пласта. Затем смесь для гидроразрыва пласта транспортируют к оборудованию относительно высокого давления для закачки смеси для гидроразрыва пласта в скважину. Как более подробно описано в настоящем документе, в таких вариантах осуществления химические вещества, применяемые на месте на площадках 52 гидроразрыва пласта, обычно транспортируют по земле с помощью грузовых автомобилей 54 (или безбортовых платформ или любых других контейнеров для химических веществ). Кроме того, песок также транспортируют из песчаных карьеров 56 с помощью грузовых автомобилей 54 (например, аэрожелобы, ящики для песка и т. д.) через пункты 58 распределения песка (например, перевалочные пункты, на некоторых из которых мокрый песок из песчаных карьеров 56 преобразуют в сухой песок до транспортировки) на площадки 52 гидроразрыва пласта. Кроме того, воду часто перекачивают из бассейнов 60 для воды для гидроразрыва пласта и/или из источников 62 пресной воды посредством временных перекачивающих линий к площадкам 52 гидроразрыва пласта, но грузовые автомобили 54 по-прежнему широко применяются в случаях, когда такая инфраструктура или службы не доступны.[0038] As shown in Fig. 3, specialized equipment is used at the fracturing sites 52 to mix water, sand, friction reducers, and other chemicals (e.g., iron controls, biocides, clay stabilizers, surfactants, etc.) in specific ratios to form a fracturing mixture in situ at the fracturing sites 52. The fracturing mixture is then transported to relatively high pressure equipment for pumping the fracturing mixture into a well. As described in more detail herein, in such embodiments, the chemicals applied in situ at the fracturing sites 52 are typically transported over land using trucks 54 (or flatbed trucks or any other chemical containers). In addition, sand is also transported from sand pits 56 via trucks 54 (e.g., air slides, sand boxes, etc.) through sand distribution stations 58 (e.g., transfer stations, at some of which wet sand from sand pits 56 is converted to dry sand prior to transportation) to fracturing pads 52. In addition, water is often pumped from fracturing water basins 60 and/or from fresh water sources 62 via temporary pumping lines to fracturing pads 52, but trucks 54 are still widely used in cases where such infrastructure or services are not available.
[0039] Таким образом, песок доставляют к площадкам 52 гидроразрыва пласта с помощью грузовых автомобилей 54, и песок загружают в бункеры или контейнеры до доставки в специализированные установки, обычно известные как блендеры для смесей для гидроразрыва пласта, с помощью ленточных конвейеров, шнеков и/или самотеком. Кроме того, химические вещества также доставляются к площадкам 52 гидроразрыва пласта с помощью грузовых автомобилей 54, а оттуда к блендерам для смесей для гидроразрыва пласта по мере необходимости. Наконец, блендеры для смесей для гидроразрыва пласта доставляют смесь для гидроразрыва пласта к насосам относительно высокого давления, которые нагнетают смесь для гидроразрыва пласта в пласт. Как показано на фиг. 3, каждый из этих механизмов доставки химических веществ, песка и воды к площадкам 52 гидроразрыва пласта влечет за собой транспортные расходы, а также создает нежелательное загрязнение. Кроме того, потребность в специальном оборудовании для получения смеси для гидроразрыва пласта на месте на площадках 52 гидроразрыва пласта вызывает возникновение еще больших дополнительных затрат.[0039] Thus, sand is delivered to the fracturing sites 52 by trucks 54, and the sand is loaded into bins or containers before being delivered to specialized units, commonly known as fracturing mixture blenders, by belt conveyors, augers and/or gravity feed. In addition, chemicals are also delivered to the fracturing sites 52 by trucks 54, and from there to the fracturing mixture blenders as needed. Finally, the fracturing mixture blenders deliver the fracturing mixture to relatively high pressure pumps that inject the fracturing mixture into the formation. As shown in FIG. 3, each of these mechanisms for delivering chemicals, sand and water to the fracturing sites 52 incurs transportation costs and also creates unwanted pollution. In addition, the need for specialized equipment to produce the fracturing mixture on site at the fracturing sites 52 causes even greater additional costs.
[0040] С целью устранения некоторых из этих дополнительных затрат варианты осуществления, описанные в настоящем документе, включают новый способ, в котором смесь для гидроразрыва пласта (например, полученная с помощью песка, воды, понизителей трения и/или других химических веществ) смешивают на централизованном объекте и доставляют посредством трубопровода или временных перекачивающих линий (таких как перекачивающие рукава, плоскосворачиваемые рукава, полимерные трубы, металлические трубы и т. д.) к площадкам 52 гидроразрыва пласта по мере необходимости. Такое централизованное получение и доставка смеси для гидроразрыва пласта может называться «смесью по запросу» и устраняет все смесительное оборудование, необходимое на площадках 52 гидроразрыва пласта, устраняет сопутствующие перевозки грузовиками, необходимые для транспортировки песка и химических веществ к площадкам 52 гидроразрыва пласта, устраняет определенное локальное хранение на площадках 52 гидроразрыва пласта и устраняет логистику, связанную с получением песка и химических веществ для доставки к площадкам 52 гидроразрыва пласта.[0040] To eliminate some of these additional costs, embodiments described herein include a novel method in which a fracturing mixture (e.g., produced using sand, water, friction reducers, and/or other chemicals) is mixed at a centralized facility and delivered via pipeline or temporary transfer lines (such as transfer hoses, layflat hoses, polymer pipes, metal pipes, etc.) to the fracturing pads 52 as needed. Such centralized receipt and delivery of fracturing mixture may be referred to as "mix on demand" and eliminates all mixing equipment required at the fracturing sites 52, eliminates the associated trucking required to transport sand and chemicals to the fracturing sites 52, eliminates certain on-site storage at the fracturing sites 52, and eliminates the logistics associated with obtaining sand and chemicals for delivery to the fracturing sites 52.
[0041] Например, на фиг. 4 представлен новый круговой жизненный цикл 64 попутной воды, вырабатываемой на буровых площадках 10, как более подробно описано в настоящем документе. Как показано на фиг. 4, вода добывается попутно с нефтью и газом в одной или более эксплуатационных скважинах 22. Затем каждый пластовый флюид (например, нефть, газ, попутная вода, возвращенная закачиваемая жидкость для гидроразрыва пласта и т. д.) может быть разделен с помощью одного или более сепараторов 34, при этом большую часть попутной нефти и газа направляют в нефте- и газопроводы 36, 38 соответственно, а остальную часть сжигают через факельную трубу 40, а попутную воду направляют во временное хранилище 42 для локальной (например, на буровой площадке 10) обработки и последующего хранения в, например, поверхностном пруду 44. Однако в вариантах осуществления, описанных в настоящем документе, по меньшей мере часть попутной воды может быть доставлена (например, посредством одного или более трубопроводов) к централизованному объекту 66, где попутная вода может повторно кондиционироваться в соответствии с определенной спецификацией и применяться для смешивания жидкости/смеси для гидроразрыва пласта, которая затем может быть доставлена (например, посредством одного или более трубопроводов) к одной или более скважин 48 гидроразрыва пласта, где она может быть закачана в пласт 14 для целей гидроразрыва пласта.[0041] For example, Fig. 4 illustrates a new circular life cycle 64 of produced water produced at well sites 10, as described in more detail herein. As shown in Fig. 4, water is produced in association with oil and gas in one or more production wells 22. Each formation fluid (e.g., oil, gas, produced water, returned fracturing fluid, etc.) may then be separated using one or more separators 34, with most of the produced oil and gas being sent to oil and gas pipelines 36, 38, respectively, and the remainder being flared via a flare stack 40, and the produced water being sent to a temporary storage facility 42 for local (e.g., at the well site 10) treatment and subsequent storage in, for example, a surface pond 44. However, in embodiments described herein, at least a portion of the produced water may be delivered (e.g., via one or more pipelines) to a centralized facility 66, where the produced water may be reconditioned according to a certain specification and used for mixing fracturing fluid/mixture, which can then be delivered (e.g. via one or more pipelines) to one or more fracturing wells 48, where it can be injected into the formation 14 for fracturing purposes.
[0042] Хотя централизованный объект 66 изображен как расположенный в относительно непосредственной близости к эксплуатационным скважинам 22 и скважинам 48 гидроразрыва пласта, как более подробно описано в настоящем документе, фактически он может находиться на расстоянии по меньшей мере 0,5 мили от буровых площадок 10 и/или площадок 52 для гидроразрыва пласта, по меньшей мере 1,0 мили от буровых площадок 10 и/или площадок 52 для гидроразрыва пласта, по меньшей мере 2,0 миль от буровых площадок 10 и/или площадок 52 для гидроразрыва пласта, по меньшей мере 5,0 миль от буровых площадок 10 и/или площадок 52 для гидроразрыва пласта, по меньшей мере 10,0 миль от буровых площадок 10 и/или площадок 52 для гидроразрыва пласта или даже дальше от буровых площадок 10 и/или площадок 52 для гидроразрыва пласта. Однако, опять же, в некоторых вариантах осуществления централизованный объект 66 вместо этого может прилегать к (или располагаться в непосредственной близости, например, в пределах 0,1 мили от) одной или более буровых площадок 10 и/или площадок 52 гидроразрыва пласта.[0042] Although the centralized facility 66 is depicted as being located in relatively close proximity to the production wells 22 and the fracturing wells 48, as described in more detail herein, it may in fact be located at least 0.5 miles from the drilling sites 10 and/or fracturing sites 52, at least 1.0 mile from the drilling sites 10 and/or fracturing sites 52, at least 2.0 miles from the drilling sites 10 and/or fracturing sites 52, at least 5.0 miles from the drilling sites 10 and/or fracturing sites 52, at least 10.0 miles from the drilling sites 10 and/or fracturing sites 52, or even further from the drilling sites sites 10 and/or fracturing sites 52. However, again, in some embodiments, the centralized facility 66 may instead be adjacent to (or located in close proximity, such as within 0.1 mile of) one or more drilling sites 10 and/or fracturing sites 52.
[0043] На фиг. 5 представлено схематическое изображение системы 68 (в соответствии с новым круговым жизненным циклом 64, показанным на фиг. 4), в которой централизованный объект 66 принимает попутную воду от одной или более буровых площадок 10 посредством одного или более трубопроводов 70 для попутной воды, принимает мокрый песок от одного или более песчаных карьеров 56 посредством одного или более трубопроводов 72 для мокрого песка, и доставляет смесь для гидроразрыва пласта к одной или более площадкам 52 гидроразрыва пласта (например, каждая из которых имеет одну или более скважин 48 гидроразрыва пласта) посредством одного или более трубопроводов 74 для смеси для гидроразрыва пласта. Как представлено на фиг. 5 и описано более подробно в настоящем документе, централизованный объект 66 может включать в себя, среди прочего, бассейн 76 для оборотной воды (или другое водохранилище) для хранения попутной воды, принимаемой от одной или более буровых площадок 10, и технологическое оборудование 78 (например, (например, смесительное оборудование для песка и химических веществ) для смешивания попутной воды, принимаемой от одной или более буровых площадок 10, песка, принимаемого от одного или более мобильных песчаных карьеров 56, и химических веществ, хранящихся на централизованном объекте 66, в смесь для гидроразрыва пласта, которую доставляют к одной или более площадкам 52 гидроразрыва пласта.[0043] Fig. 5 is a schematic illustration of a system 68 (in accordance with the new circular life cycle 64 shown in Fig. 4) in which a centralized facility 66 receives produced water from one or more well sites 10 via one or more produced water pipelines 70, receives wet sand from one or more sand pits 56 via one or more wet sand pipelines 72, and delivers fracturing mixture to one or more fracturing sites 52 (e.g., each of which has one or more fracturing wells 48) via one or more fracturing mixture pipelines 74. As shown in Fig. 5 and described in more detail herein, the centralized facility 66 may include, among other things, a reclaimed water basin 76 (or other reservoir) for storing produced water received from one or more drilling sites 10, and processing equipment 78 (e.g., (e.g., sand and chemical mixing equipment) for mixing produced water received from one or more drilling sites 10, sand received from one or more mobile sand pits 56, and chemicals stored at the centralized facility 66 into a fracturing mixture that is delivered to one or more fracturing sites 52.
[0044] Варианты осуществления, описанные в настоящем документе, заменяют применение пресной воды в операциях гидроразрыва пласта (например, на площадках 52 гидроразрыва пласта) на подготовленную попутную воду (например, с буровых площадок 10). Как более подробно описано в настоящем документе, в некоторых вариантах осуществления попутная вода может быть сначала подготовлена и кондиционирована для целей гидроразрыва пласта (например, содержание нефти, органического материала, кальция, магния, Fe2, Fe3 и других минералов доводят до желаемых значений) на централизованном объекте 66. Затем подготовленную и кондиционированную воду можно применять для смешивания смеси для гидроразрыва пласта на централизованном объекте 66. Наконец, смесь для гидроразрыва пласта затем может быть распределена посредством одного или более трубопроводов 74 для смеси для гидроразрыва пласта по одной или более площадкам 52 гидроразрыва пласта, где она будет применяться для операций гидроразрыва пласта. Следует отметить, что смесь для гидроразрыва пласта, поступающая к одной или более площадкам 52 гидроразрыва пласта, будет готова к закачиванию в скважину в пласт 14 без необходимости дополнительного смешивания на одной или более площадках 52 гидроразрыва пласта. Соответственно, как показано на фиг. 2 и 3, эксплуатационные скважины 22, сепараторы 34, поверхностный пруд 44, скважины 46 SWD и т. д. более не будут требоваться на площадках 52 гидроразрыва пласта.[0044] Embodiments described herein replace the use of fresh water in hydraulic fracturing operations (e.g., at the hydraulic fracturing sites 52) with treated produced water (e.g., from the well sites 10). As described in more detail herein, in some embodiments, the produced water may first be treated and conditioned for hydraulic fracturing purposes (e.g., the content of oil, organic material, calcium, magnesium, Fe2, Fe3, and other minerals is adjusted to desired values) at a centralized facility 66. The treated and conditioned water may then be used to mix a hydraulic fracturing mixture at the centralized facility 66. Finally, the hydraulic fracturing mixture may then be distributed via one or more hydraulic fracturing mixture pipelines 74 to one or more hydraulic fracturing sites 52, where it will be used for hydraulic fracturing operations. It should be noted that the fracturing mixture supplied to one or more fracturing pads 52 will be ready for injection into the well into the formation 14 without the need for additional mixing at one or more fracturing pads 52. Accordingly, as shown in Figs. 2 and 3, the production wells 22, the separators 34, the surface pond 44, the SWD wells 46, etc. will no longer be required at the fracturing pads 52.
[0045] Как показано на фиг. 5, в некоторых вариантах осуществления мокрый песок (или проппант) будет транспортироваться к централизованному объекту 66 посредством одного или более трубопроводов 72 для мокрого песка. В некоторых вариантах осуществления песок будет смешиваться в конкретном диапазоне концентраций и, при необходимости, разводиться на централизованном объекте 66 (и/или на площадках 52 гидроразрыва пласта) в соответствии с различными требованиями графика закачивания. Таким образом, варианты осуществления, описанные в настоящем документе, устраняют необходимость транспортировки песка с помощью грузовых автомобилей. Как описывалось выше, согласно оценкам, с дорог будет удалено приблизительно 550 грузовых автомобилей на скважину. В дополнение к сокращению количества выбросов парниковых газов, также будет уменьшаться повреждение дорог и будет повышаться безопасность вследствие снижения интенсивности дорожного движения. Кроме того, меньшее загромождение пространства на площадке приведет к повышению безопасности рабочей среды для операций по заканчиванию.[0045] As shown in FIG. 5, in some embodiments, wet sand (or proppant) will be transported to a centralized facility 66 via one or more wet sand pipelines 72. In some embodiments, the sand will be mixed in a specific concentration range and, if necessary, diluted at the centralized facility 66 (and/or at the fracturing pads 52) in accordance with various injection schedule requirements. Thus, the embodiments described herein eliminate the need for transporting sand by truck. As described above, it is estimated that approximately 550 trucks per well will be removed from the roads. In addition to reducing greenhouse gas emissions, road damage will also be reduced and safety will be improved due to reduced traffic volumes. In addition, less clutter on the site will result in a safer working environment for completion operations.
[0046] Кроме того, как более подробно описано в настоящем документе, другие добавки, такие как понизители трения, поверхностно-активные вещества, стабилизаторы глин и т. д., могут быть обработаны и смешаны со смесью для гидроразрыва пласта на централизованном объекте 66. При необходимости концентрацию этих добавок можно регулировать на площадках 52 гидроразрыва пласта в соответствии с изменениями концентрации. Таким образом, варианты осуществления, описанные в настоящем документе, сокращают площади хранения химических веществ на площадках 52 гидроразрыва пласта и позволяют операторам гидроразрыва пласта сосредоточиться на операциях с относительно высоким давлением, повышая безопасность на объекте и одновременно улучшая качество обслуживания.[0046] In addition, as described in more detail herein, other additives such as friction reducers, surfactants, clay stabilizers, etc., can be processed and mixed with the fracturing mixture at the centralized facility 66. If necessary, the concentration of these additives can be adjusted at the fracturing pads 52 in accordance with changes in concentration. Thus, the embodiments described herein reduce the storage areas of chemicals at the fracturing pads 52 and allow fracturing operators to focus on relatively high pressure operations, increasing safety at the site while improving the quality of service.
[0047] Таким образом, система 68, представленная на фиг. 5, и более подробно описанная в настоящем документе, изменяет традиционную логистическую цепочку доставки песка, химических веществ и воды к площадкам гидроразрыва пласта, включая новые способы добычи песка, транспортировки песка посредством трубопроводов, управления плотностью смеси для гидроразрыва пласта и т. д. Как более подробно описано в настоящем документе, варианты осуществления, описанные в настоящем документе, также обеспечивают возможность более эффективного применения оборудования, более стабильного и надежного смешивания жидкости, песка и химических веществ и улучшения экологического следа при аналогичных или более низких затратах. Кроме того, в дополнение к обеспечению возможности устойчивого управления жизненным циклом для попутной воды, варианты осуществления, описанные в настоящем документе, обеспечивают другие экологические преимущества, включающие в себя, помимо прочего, сокращение количества углеродных выбросов на приблизительно 500 тонн на скважину, сокращение количества грузовых автомобилей на дороге на приблизительно 550 грузовых автомобилей на скважину за счет снабжения песком из источника и сокращение количества грузовых автомобилей на дороге на приблизительно 5000 грузовых автомобилей на скважину за счет оптимизированной логистики доставки воды.[0047] Thus, the system 68 shown in Fig. 5 and described in more detail herein changes the traditional logistics chain for delivering sand, chemicals, and water to fracturing sites, including new methods of mining sand, transporting sand via pipelines, managing the density of the fracturing mixture, etc. As described in more detail herein, the embodiments described herein also enable more efficient use of equipment, more consistent and reliable mixing of fluid, sand, and chemicals, and an improved environmental footprint at similar or lower costs. Furthermore, in addition to providing the ability to sustainably manage the life cycle of produced water, the embodiments described herein provide other environmental benefits including, but not limited to, reducing carbon emissions by approximately 500 tons per well, reducing the number of trucks on the road by approximately 550 trucks per well due to source sand supply, and reducing the number of trucks on the road by approximately 5,000 trucks per well due to optimized water delivery logistics.
[0048] На фиг. 6 представлено схематическое изображение различных операционных компонентов централизованного объекта 66, показанного на фиг. 4 и 5. Как представлено на фиг. 6 и более подробно описано в настоящем документе, мокрый песок 80 может быть принят на централизованном объекте 66 от одного или более песчаных карьеров 56, например, посредством одного или более трубопроводов 72 для мокрого песка (однако в других вариантах осуществления песок может добываться рядом с централизованным объектом 66 или относительно близко к нему) и храниться в хранилище 82 песка, таком как бункеры. Кроме того, химические вещества 84 могут приниматься на централизованном объекте 66, например, с помощью грузовых автомобилей, доставляющих химические вещества 84, как более подробно описано в настоящем документе, при этом химические вещества 84 могут храниться в хранилище 86 для химических веществ, таком как резервуары или контейнеры для химических веществ.[0048] Fig. 6 is a schematic illustration of various operational components of the centralized facility 66 shown in Figs. 4 and 5. As shown in Fig. 6 and described in more detail herein, wet sand 80 may be received at the centralized facility 66 from one or more sand quarries 56, such as via one or more wet sand pipelines 72 (however, in other embodiments, the sand may be mined near or relatively close to the centralized facility 66) and stored in a sand storage 82, such as bins. Additionally, chemicals 84 may be received at the centralized facility 66, such as via trucks delivering chemicals 84, as described in more detail herein, and the chemicals 84 may be stored in a chemical storage 86, such as tanks or containers for chemicals.
[0049] Кроме того, попутная вода 88 может приниматься на централизованном объекте 66 от одной или более буровых площадок 10, например, посредством одного или более трубопроводов 70 для попутной воды, и храниться в водохранилище 76, таком как резервуары или бассейн для оборотной воды. Несмотря на то, что в настоящем документе в основном описано применение попутной воды 88, принятой от одной или более буровых площадок 10, в других вариантах осуществления централизованный объект 66 может принимать и применять другой источник воды, включая, помимо прочего, пресную воду, воду, предназначенную для закачки через скважины 46 SWD, воду, подготовленную для применения в оборудовании для гидроразрыва пласта, воду, очищенную от определенных загрязнителей, солоноватую воду, воду с относительно высоким общим содержанием растворенных твердых веществ (TDS) и т. д.[0049] Additionally, produced water 88 may be received at the centralized facility 66 from one or more well sites 10, such as via one or more produced water pipelines 70, and stored in a reservoir 76, such as tanks or a reclaimed water pond. Although the present document primarily describes the use of produced water 88 received from one or more well sites 10, in other embodiments, the centralized facility 66 may receive and use another source of water, including, but not limited to, fresh water, water intended for injection through SWD wells 46, water prepared for use in hydraulic fracturing equipment, water treated to remove certain contaminants, brackish water, water with a relatively high total dissolved solids (TDS) content, etc.
[0050] Как более подробно описано в настоящем документе, централизованный объект 66 может находиться на расстоянии по меньшей мере 0,5 мили от песчаных карьеров 56, буровых площадок 10 и/или площадок 52 гидроразрыва пласта, по меньшей мере 1,0 мили от песчаных карьеров 56, буровых площадок 10 и/или площадок 52 гидроразрыва пласта, по меньшей мере 2,0 миль от песчаных карьеров 56, буровых площадок 10 и/или площадок 52 гидроразрыва пласта, по меньшей мере 5,0 миль от песчаных карьеров 56, буровых площадок 10 и/или площадок 52 гидроразрыва пласта, по меньшей мере 10,0 миль от песчаных карьеров 56, буровых площадок 10 и/или площадок 52 гидроразрыва пласта, или даже дальше от песчаных карьеров 56, буровых площадок 10 и/или площадок 52 гидроразрыва пласта. Однако, опять же, в некоторых вариантах осуществления централизованный объект 66 вместо этого может прилегать к (или располагаться в непосредственной близости, например, в пределах 0,1 мили от) одному или более песчаных карьеров 56, буровых площадок 10 и/или площадок 52 гидроразрыва пласта[0050] As described in more detail herein, the centralized facility 66 may be located at least 0.5 miles from the sand pits 56, drilling sites 10, and/or fracturing sites 52, at least 1.0 mile from the sand pits 56, drilling sites 10, and/or fracturing sites 52, at least 2.0 miles from the sand pits 56, drilling sites 10, and/or fracturing sites 52, at least 5.0 miles from the sand pits 56, drilling sites 10, and/or fracturing sites 52, at least 10.0 miles from the sand pits 56, drilling sites 10, and/or fracturing sites 52, or even further from the sand pits 56, drilling sites 10, and/or fracturing sites 52. However, again, in some embodiments, the centralized facility 66 may instead be adjacent to (or located in close proximity, such as within 0.1 mile of) one or more sand pits 56, drilling sites 10, and/or fracturing sites 52.
[0051] Как более подробно описано в настоящем документе, технологическое оборудование 78 централизованного объекта 66 может обрабатывать песок 80, химические вещества 84 и попутную воду 88 с получением, среди прочего, смеси 90 для гидроразрыва пласта, которая может быть доставлена к одной или более площадкам 52 гидроразрыва пласта от централизованного объекта 66, например, посредством одного или более трубопроводов 74 для смеси для гидроразрыва пласта. Как показано, в некоторых вариантах осуществления часть полученной смеси 90 для гидроразрыва пласта может храниться в хранилище 92 для смеси для гидроразрыва пласта, таком как резервуары для смеси. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления часть воды от технологического оборудования 78 может быть рециркулирована обратно в водохранилище 76, как более подробно описано в настоящем документе.[0051] As described in more detail herein, the processing equipment 78 of the centralized facility 66 may process the sand 80, chemicals 84, and produced water 88 to produce, among other things, a fracturing mixture 90 that may be delivered to one or more fracturing pads 52 from the centralized facility 66, such as via one or more fracturing mixture pipelines 74. As shown, in some embodiments, a portion of the produced fracturing mixture 90 may be stored in a fracturing mixture storage 92, such as a mixture tank. Additionally, in some embodiments, a portion of the water from the processing equipment 78 may be recycled back to the reservoir 76, as described in more detail herein.
[0052] Кроме того, в некоторых вариантах осуществления система 94 управления технологическим процессом может применяться для управления технологическими операциями централизованного объекта 66, как более подробно описано в настоящем документе. Например, в некоторых вариантах осуществления система 94 управления технологическим процессом может отправлять сигналы управления в различное оборудование (например, клапаны, насосы и т. д.) централизованного объекта 66, например, для автоматического управления свойствами (плотностями, химическими концентрациями, расходами, составами воды и т. д.) полученной смеси 90 для гидроразрыва пласта по существу в реальном времени в соответствии с желаемыми заданными значениями на основе параметров песка 80, химических веществ 84 и попутной воды 88, которые могут измеряться с помощью различных датчиков 96, расположенных вокруг централизованного объекта 66. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления система 94 управления технологическим процессом может обеспечивать приведение попутной воды 88 в пределы спецификации воды для гидроразрыва пласта до смешивания попутной воды 88 с песком 80 и химическими веществами 84 с получением смеси 90 для гидроразрыва пласта.[0052] Additionally, in some embodiments, the process control system 94 may be used to control the process operations of the centralized facility 66, as described in more detail herein. For example, in some embodiments, the process control system 94 may send control signals to various equipment (e.g., valves, pumps, etc.) of the centralized facility 66, such as to automatically control the properties (densities, chemical concentrations, flow rates, water compositions, etc.) of the resulting fracturing mixture 90 in substantially real time in accordance with desired setpoints based on parameters of the sand 80, chemicals 84, and produced water 88 that may be measured by various sensors 96 located around the centralized facility 66. Additionally, in some embodiments, the process control system 94 may ensure that the produced water 88 is within the fracturing water specification limits prior to mixing the produced water 88 with the sand 80 and chemicals 84 to form the fracturing mixture 90.
[0053] Кроме того, в некоторых вариантах осуществления для облегчения операций добычи на одном или более песчаных карьерах 56 может применяться попутная вода 88, хранящаяся на централизованном объекте 66, а не пресная вода, которая обычно применяется в традиционных песчаных карьерах. Например, в некоторых вариантах осуществления попутная вода 88 может транспортироваться в один или более песчаных карьеров 56 посредством одного или более трубопроводов 95 для подачи воды. В целом, песок 80 может добываться рядом с обслуживаемым участком. От одного или более песчаных карьеров 56 песок 80 может транспортироваться либо непосредственно к одной или более площадкам 52 гидроразрыва пласта, либо к централизованному объекту 66 для обработки. В целом, относительные географические расположения одного или более песчаных карьеров 56 и одной или более площадок 52 гидроразрыва пласта будет определять наиболее эффективные пункты назначения.[0053] In addition, in some embodiments, produced water 88 stored at a centralized facility 66 may be used to facilitate production operations at one or more sand pits 56, rather than fresh water that is typically used in traditional sand pits. For example, in some embodiments, produced water 88 may be transported to one or more sand pits 56 via one or more water supply pipelines 95. In general, sand 80 may be mined near the service area. From one or more sand pits 56, sand 80 may be transported either directly to one or more fracturing pads 52 or to a centralized facility 66 for processing. In general, the relative geographic locations of one or more sand pits 56 and one or more fracturing pads 52 will determine the most efficient destinations.
[0054] На фиг. 7 представлено схематическое изображение песчаного карьера 56, в котором применяется нетрадиционная вода (например, попутная вода 88 или другая непресная вода) в операциях по добыче песка. Как более подробно описано в настоящем документе, в песчаных карьерах обычно применяется пресная вода для работы карьеров в замкнутой системе, при этом основные потери связаны с влагой, оставшейся в песке при обработке. В традиционных песчаных карьерах обычно применяется пресная вода, поскольку у них обычно нет доступа к попутной воде, а также из-за конкретных спецификаций, обычно получаемых от клиентов. Напротив, варианты осуществления, описанные в настоящем документе, обеспечивают песчаные карьеры 56 (мобильные или стационарные) водой из нетрадиционного источника (например, попутной водой 88 с буровых площадок 10 или площадок 52 гидроразрыва пласта, водой, предназначенной для закачки через скважины 46 SWD), водой, находящейся в процессе повторного применения, и т. д.) и применение источника воды в процессе добычи полезных ископаемых. В вариантах осуществления, описанных в настоящем документе, применяется нетрадиционная вода для промывки песка 80 (например, хранящегося в одном или более карьерных бункерах 98) в промывочной установке 100, а затем выполняется транспортировка песка 80 с помощью воды 88 к приемной площадке (например, площадке 52 гидроразрыва пласта).[0054] Fig. 7 is a schematic illustration of a sand pit 56 that uses non-traditional water (e.g., produced water 88 or other non-fresh water) in sand mining operations. As described in more detail herein, sand pits typically use fresh water to operate the pits in a closed system, with the primary losses associated with moisture remaining in the sand during processing. Traditional sand pits typically use fresh water because they typically do not have access to produced water, and because of specific specifications typically received from customers. In contrast, embodiments described herein provide sand pits 56 (mobile or stationary) with water from an unconventional source (e.g., produced water 88 from drilling sites 10 or hydraulic fracturing sites 52, water intended for injection through SWD wells 46), water in the process of being reused, etc.) and use the water source in the mining process. In embodiments described herein, the unconventional water is used to wash sand 80 (e.g., stored in one or more pit bins 98) in a washing unit 100, and then the sand 80 is transported by the water 88 to a receiving site (e.g., a hydraulic fracturing site 52).
[0055] Существует несколько вариантов песчаного карьера 56, представленного на фиг. 7. Например, в некоторых вариантах осуществления песчаный карьер 56 может быть с замкнутым циклом или с незамкнутым циклом. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления песчаный карьер 56 может представлять собой стационарную установку или мобильную установку. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления промывочная установка 100 может быть расположена отдельно от песчаного карьера 56 или централизованного объекта 66, и ее эксплуатация может осуществляться автономным образом или в комплексе с участком декантации. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления процесс добычи полезных ископаемых, осуществляемый в песчаном карьере 56, может включать промывку песка 80 с помощью промывочной установки 100, транспортировку песка 80 в песчаном карьере 56 в виде смеси (например, проппанта) и/или транспортировку песка 80 непосредственно с песчаного карьера 56.[0055] There are several embodiments of the sand pit 56 shown in Fig. 7. For example, in some embodiments, the sand pit 56 may be a closed loop or an open loop. In addition, in some embodiments, the sand pit 56 may be a fixed installation or a mobile installation. In addition, in some embodiments, the washing unit 100 may be located separately from the sand pit 56 or the centralized facility 66, and its operation may be carried out in an autonomous manner or in combination with the decantation area. In addition, in some embodiments, the mining process carried out in the sand pit 56 may include washing sand 80 using the washing unit 100, transporting sand 80 in the sand pit 56 as a mixture (e.g., proppant) and/or transporting sand 80 directly from the sand pit 56.
[0056] Кроме того, хотя на фиг. 7 показано, что источник воды, применяемый в песчаном карьере 56, представляет собой попутную воду 88 (например, с буровых площадок 10 или площадок 52 гидроразрыва пласта), в других вариантах осуществления он может включать воду, предназначенную для закачки через скважины 46 SWD, воду, подготовленную для применения в оборудовании гидроразрыва пласта, воду, очищенную от определенных загрязнителей, солоноватую воду, воду с относительно высоким общим содержанием растворенных твердых веществ (TDS) и т. д. Кроме того, хотя на фиг. 6 показано, что попутная вода 88 доставляется от централизованного объекта 66, в других вариантах осуществления она вместо этого может быть принята в песчаном карьере 56 непосредственно от одной или более буровых площадок 10 или одной или более площадок 52 гидроразрыва, или может быть принята от перерабатывающей установки. Кроме того, хотя на фиг. 7 показано, что смесь (например, проппант), полученная в песчаном карьере 56, доставляется к площадке 52 гидроразрыва пласта, в других вариантах осуществления она вместо этого может быть доставлена к резервуарам для смеси для гидроразрыва пласта, погрузочно-разгрузочному пункту, оборудованию для гидроразрыва пласта, участку декантации или к другим местам. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления к смеси могут быть добавлены определенные химические вещества, чтобы способствовать транспортировке смеси из песчаного карьера 56.[0056] Additionally, although FIG. 7 shows that the source of water used in the sand pit 56 is produced water 88 (e.g., from the drilling sites 10 or the fracturing sites 52), in other embodiments, it may include water intended for injection through the SWD wells 46, water prepared for use in fracturing equipment, water treated to remove certain contaminants, brackish water, water with a relatively high total dissolved solids (TDS), etc. Additionally, although FIG. 6 shows that the produced water 88 is delivered from the centralized facility 66, in other embodiments, it may instead be received in the sand pit 56 directly from one or more drilling sites 10 or one or more fracturing sites 52, or may be received from a processing facility. Additionally, although FIG. 7 shows that the mixture (e.g., proppant) obtained in the sand pit 56 is delivered to the fracturing site 52, in other embodiments, it may instead be delivered to fracturing mixture tanks, a loading and unloading station, fracturing equipment, a decanting area, or other locations. In addition, in some embodiments, certain chemicals may be added to the mixture to facilitate the transport of the mixture from the sand pit 56.
[0057] Возвращаясь теперь к фиг. 6, как более подробно описано в настоящем документе, технологическое оборудование 78 централизованного объекта 66 может включать в себя различные подсистемы, которые обеспечивают возможность эксплуатации централизованного объекта 66. Например, в некоторых вариантах осуществления различные подсистемы технологического оборудования 78 могут включать в себя, помимо прочего, коллектор разведения для разведения химических веществ 84 и песка 80 в получаемой смеси 90 для гидроразрыва, оборудование для обезвоживания пескосодержащего потока для управления плотностью, относительно длинную трубу для пассивного смешивания песка 80, химических веществ 84 и попутной воды 88, а также систему добавления с низким сдвиговым усилием для добавления понижающих трение добавок. Следует понимать, что любые и все из этих подсистем могут применяться по отдельности или в комбинации с любыми и всеми комбинациями других подсистем. Каждая из этих подсистем будет описана более подробно ниже.[0057] Returning now to Fig. 6, as described in more detail herein, the process equipment 78 of the centralized facility 66 may include various subsystems that enable the operation of the centralized facility 66. For example, in some embodiments, the various subsystems of the process equipment 78 may include, among other things, a dilution manifold for diluting the chemicals 84 and sand 80 into the resulting fracturing mixture 90, equipment for dewatering the sand-containing stream for density control, a relatively long pipe for passively mixing the sand 80, chemicals 84, and produced water 88, and a low-shear addition system for adding friction reducing additives. It should be understood that any and all of these subsystems may be used individually or in combination with any and all combinations of other subsystems. Each of these subsystems will be described in more detail below.
[0058] Например, на фиг. 8 концептуально показано, как коллектор 102 разведения технологического оборудования 78 централизованного объекта 66 может разводить химические вещества 84 и песок 80 в получаемой смеси 90 для гидроразрыва. Как показано на фиг. 8, коллектор 102 разведения выполнен с возможностью автоматического пропорционального распределения двух разных потоков жидкости (например, потока 104 относительно чистой жидкости, не содержащего или содержащего как максимум незначительные количества химических веществ 84 или песка 80, и потока 106 концентрированной жидкости, содержащего относительно большое количество химических веществ 84 и/или песка 80) для достижения конкретных концентраций определенных химических веществ 84 и/или песка 80 в смеси 90 для гидроразрыва пласта на выпуске коллектора 102 разведения.[0058] For example, Fig. 8 conceptually shows how a dilution manifold 102 of the processing equipment 78 of the centralized facility 66 can dilute the chemicals 84 and the sand 80 in the resulting fracturing mixture 90. As shown in Fig. 8, the dilution manifold 102 is configured to automatically proportionally distribute two different fluid streams (e.g., a relatively clean fluid stream 104 that does not contain or contains at most minor amounts of the chemicals 84 or the sand 80, and a concentrated fluid stream 106 that contains a relatively large amount of the chemicals 84 and/or the sand 80) to achieve specific concentrations of certain chemicals 84 and/or the sand 80 in the fracturing mixture 90 at the outlet of the dilution manifold 102.
[0059] На фиг. 9 представлен иллюстративный коллектор 102 разведения, принимающий поток 104 относительно чистой жидкости в первый проточный канал 108 и поток 106 концентрированной жидкости во второй проточный канал 110. Опять же, поток 104 относительно чистой жидкости может не содержать или содержать как максимум незначительные количества (например, менее 5%, менее 3%, менее 1% или даже менее) химических веществ 84 или песка 80, в то время как поток 106 концентрированной жидкости может содержать относительно большие количества (например, более 5%, более 10%, более 15%, более 20% или даже более) химических веществ 84 и/или песка 80.[0059] Fig. 9 shows an exemplary dilution manifold 102 that receives a relatively clean liquid stream 104 into a first flow path 108 and a concentrated liquid stream 106 into a second flow path 110. Again, the relatively clean liquid stream 104 may contain no or at most minor amounts (e.g., less than 5%, less than 3%, less than 1%, or even less) of the chemicals 84 or the sand 80, while the concentrated liquid stream 106 may contain relatively large amounts (e.g., more than 5%, more than 10%, more than 15%, more than 20%, or even more) of the chemicals 84 and/or the sand 80.
[0060] В некоторых вариантах осуществления коллектор 102 разведения может включать в себя соответствующие расходомеры 112, плотномеры 114 и клапаны-регуляторы 116 жидкости в обоих проточных каналах 108, 110 для автоматической регулировки соотношений всасывания потоков 104, 106 жидкости для выпуска потока жидкости (например, смеси 90 для гидроразрыва пласта) с желаемыми концентрациями и плотностями химических веществ 84 и/или песка 80 через выпускной канал 118 коллектора 102 разведения. В частности, хотя это и не показано на фиг. 9, в некоторых вариантах осуществления система 94 управления технологическим процессом (см. фиг. 6) может принимать сигналы от расходомеров 112 и плотномеров 114, относящиеся к расходам и плотностям соответствующих потоков 104, 106 жидкостей, и по меньшей мере частично на основе принятых сигналов, генерировать и отправлять сигналы управления в клапаны-регуляторы 116 жидкости для автоматической регулировки смешивания потоков 104, 106 жидкости для поддержания желаемых соотношений жидкостей для достижения желаемых концентраций и плотностей химических веществ 84 и/или песка 80 в потоке жидкости (например, смеси 90 для гидроразрыва пласта), выпускаемом из выпускного канала 118 коллектора 102 разведения. В целом, коллектор 102 разведения использует турбулентность потоков 104, 106 жидкости внутри выпускного канала 118 для гомогенизации конечной смеси без потребности в эжекторах, смесительных камерах или резервуарах, крыльчатках или других механизмах активного смешивания.[0060] In some embodiments, the dilution manifold 102 may include respective flow meters 112, density meters 114, and fluid control valves 116 in both flow channels 108, 110 to automatically adjust the suction ratios of the fluid streams 104, 106 to discharge a fluid stream (e.g., fracturing mixture 90) with desired concentrations and densities of chemicals 84 and/or sand 80 through the outlet channel 118 of the dilution manifold 102. In particular, although not shown in FIG. 9, in some embodiments, the process control system 94 (see FIG. 6) can receive signals from the flow meters 112 and the densities meters 114 relating to the flow rates and densities of the respective fluid streams 104, 106, and, at least in part based on the received signals, generate and send control signals to the fluid control valves 116 to automatically adjust the mixing of the fluid streams 104, 106 to maintain desired ratios of the fluids to achieve desired concentrations and densities of the chemicals 84 and/or sand 80 in the fluid stream (e.g., the fracturing mixture 90) discharged from the outlet channel 118 of the dilution manifold 102. In general, the dilution manifold 102 utilizes the turbulence of the liquid flows 104, 106 within the outlet channel 118 to homogenize the final mixture without the need for ejectors, mixing chambers or tanks, impellers, or other active mixing mechanisms.
[0061] Кроме того, на фиг. 10 представлено оборудование обезвоживания 120 технологического оборудования 78 централизованного объекта 66 для обезвоживания пескосодержащего потока для управления плотностью. В целом, оборудование 120 обезвоживания принимает первую смесь 122 (например, смесь 90 для гидроразрыва пласта), которая содержит относительно высокую концентрацию проппанта (например, песка 80). Первая смесь 122 пропускается через оборудование 120 обезвоживания для удаления воды (например, сточных воды) 124 из первой смеси 122 с получением второй смеси 126 с повышенной концентрацией проппанта, которая может храниться в хранилище 128 для смеси для гидроразрыва пласта (например, хранилище 92, показанном на фиг. 6) в некоторых вариантах осуществления. Хотя это не показано на фиг. 10, в некоторых вариантах осуществления система 94 управления технологическим процессом (см. фиг. 6) может управлять концентрацией проппанта во второй смеси 126 в соответствии с назначенной уставкой посредством, например, отправки сигналов управления в оборудование 120 обезвоживания.[0061] Also shown in Fig. 10 is a dewatering equipment 120 of the processing equipment 78 of the centralized facility 66 for dewatering a sand-containing stream for density control. In general, the dewatering equipment 120 receives a first mixture 122 (e.g., a fracturing mixture 90) that contains a relatively high concentration of proppant (e.g., sand 80). The first mixture 122 is passed through the dewatering equipment 120 to remove water (e.g., wastewater) 124 from the first mixture 122 to produce a second mixture 126 with an increased concentration of proppant, which can be stored in a storage facility 128 for fracturing mixture (e.g., a storage facility 92 shown in Fig. 6) in some embodiments. Although not shown in Fig. 10, in some embodiments, the process control system 94 (see FIG. 6) may control the proppant concentration in the second mixture 126 in accordance with a designated setpoint by, for example, sending control signals to the dewatering equipment 120.
[0062] Затем, в некоторых вариантах осуществления, вторая смесь 126 может смешиваться с водой (например, сточными водами) 130 посредством смесительного оборудования 132, которое разводит концентрацию второй смеси 126 с получением третьей смеси 134 с другой назначенной уставкой концентрации проппанта, которая может доставляться к месту приемки, такому как площадка 52 гидроразрыва пласта. Как и в случае с другим смесительным оборудованием, описанным в настоящем документе, в некоторых вариантах осуществления смесительное оборудование 132, показанное на фиг. 10, может применять пассивное смешивание второй смеси 126 и воды 130. Опять-таки, хотя это не показано на фиг. 10, в некоторых вариантах осуществления система 94 управления технологическим процессом (см. фиг. 6) может управлять концентрацией проппанта в третьей смеси 134 в соответствии с другой назначенной уставкой посредством, например, отправки сигналов управления в различные клапаны для управления соответствующими расходами второй смеси 126 и воды 130.[0062] Then, in some embodiments, the second mixture 126 may be mixed with water (e.g., wastewater) 130 via mixing equipment 132, which dilutes the concentration of the second mixture 126 to produce a third mixture 134 with a different designated proppant concentration setpoint, which may be delivered to a receiving location, such as a fracturing pad 52. As with other mixing equipment described herein, in some embodiments, the mixing equipment 132 shown in Fig. 10 may employ passive mixing of the second mixture 126 and water 130. Again, although not shown in Fig. 10, in some embodiments, the process control system 94 (see FIG. 6) may control the proppant concentration in the third mixture 134 in accordance with another designated setpoint by, for example, sending control signals to various valves to control the respective flow rates of the second mixture 126 and water 130.
[0063] Кроме того, как показано на фиг. 11, в некоторых вариантах осуществления относительно длинная труба 136 может применяться для смешивания песка 80, химических веществ 84 и/или попутной воды 88 с получением смеси 90 для гидроразрыва пласта, описанной в настоящем документе. Как более подробно описано в настоящем документе, традиционные операции доставки смеси для гидроразрыва пласта включают в себя сдвигание смеси для гидроразрыва пласта с помощью механических средств, таких как центробежные насосы, вихревые мешалки, смесительные ванны и т. д. Напротив, варианты осуществления, описанные в настоящем документе, обеспечивают возможность пассивного смешивания посредством трубы 136 вместо применения активного смешивания. Таким образом, в трубе 136 достигается гомогенная смесь 90 для гидроразрыва пласта, применяемая в операциях гидроразрыва пласта на одной или более площадках 52 гидроразрыва пласта без применения смешивания специализированного смесительного оборудования для смеси.[0063] Additionally, as shown in Fig. 11, in some embodiments, a relatively long pipe 136 may be used to mix sand 80, chemicals 84, and/or produced water 88 to form a fracturing mixture 90 described herein. As described in more detail herein, traditional fracturing mixture delivery operations involve shearing the fracturing mixture using mechanical means such as centrifugal pumps, vortex mixers, mixing tanks, etc. In contrast, embodiments described herein enable passive mixing by means of pipe 136 instead of using active mixing. In this manner, pipe 136 achieves a homogeneous fracturing mixture 90 used in fracturing operations at one or more fracturing sites 52 without using specialized mixing equipment for the mixture.
[0064] Как показано на фиг. 12, способ включает пункт сбора (например, централизованный объект 66, описанный в настоящем документе), где материалы (например, песок 80, химические вещества 84 и/или попутная вода 88) добавляются друг к другу в желаемых пропорциях, но не смешиваются друг с другом с помощью традиционных методов активного смешивания. Вместо этого, после сбора гетерогенная смесь материалов возбуждается, чтобы быть направленной через относительно длинную трубу 136 с помощью центробежного насоса 138. В некоторых вариантах осуществления труба 136 может иметь длину более 0,5 мили, более 1,0 мили, более 2,0 миль, более 5,0 миль, более 10,0 миль или даже еще более. В некоторых вариантах осуществления смесь может возбуждаться множество раз вдоль относительно длинной трубы 136 для обеспечения надлежащего расхода при движении по трубе 136 к одному или более пунктов назначения (например, одной или более площадок 52 гидроразрыва пласта). Полагаясь на сдвиговые усилия в относительно длинной трубе 136 и относительно длительное время движения в трубе 136, смесь 90 для гидроразрыва пласта достигает одного или более пунктов назначения в виде гомогенной смеси материалов. В некоторых вариантах осуществления смесь материалов, протекающая через относительно длинную трубу 136, может протекать со скоростью от приблизительно 4 футов в секунду до приблизительно 16 футов в секунду, со скоростью от приблизительно 6 футов в секунду до приблизительно 12 футов в секунду или со скоростью от приблизительно 8 футов в секунду до приблизительно 10 футов в секунду.[0064] As shown in Fig. 12, the method includes a collection point (e.g., centralized facility 66 described herein) where materials (e.g., sand 80, chemicals 84, and/or produced water 88) are added to each other in desired proportions, but are not mixed together using traditional active mixing methods. Instead, after collection, the heterogeneous mixture of materials is agitated to be directed through a relatively long pipe 136 using a centrifugal pump 138. In some embodiments, the pipe 136 may be greater than 0.5 miles, greater than 1.0 miles, greater than 2.0 miles, greater than 5.0 miles, greater than 10.0 miles, or even longer. In some embodiments, the mixture may be agitated multiple times along the relatively long pipe 136 to ensure proper flow rate as it moves through the pipe 136 to one or more destinations (e.g., one or more fracturing sites 52). Relying on the shear forces in the relatively long pipe 136 and the relatively long travel time in the pipe 136, the fracturing mixture 90 reaches one or more destinations as a homogeneous mixture of materials. In some embodiments, the material mixture flowing through the relatively long pipe 136 can flow at a speed of from about 4 feet per second to about 16 feet per second, at a speed of from about 6 feet per second to about 12 feet per second, or at a speed of from about 8 feet per second to about 10 feet per second.
[0065] Хотя в настоящем документе в основном описано смешивание песка 80, химических веществ 84 и попутной воды 88 с получением смеси 90 для гидроразрыва пласта, в других вариантах осуществления могут смешиваться другие комбинации материалов с помощью методов, описанных в настоящем документе. Например, в некоторых вариантах осуществления смесь 90 для гидроразрыва пласта может состоять только из песка 80 и попутной воды 88, только из химических веществ 84 и попутной воды 88, только из химических веществ 84 и кислот или из любых других возможных комбинаций. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления песок 80, применяемый для получения смеси 90 для гидроразрыва пласта, может представлять собой сухой песок, влажный песок или песок, находящийся в жидкости. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления химические вещества 84, применяемые для получения смеси 90 для гидроразрыва пласта, могут представлять собой сухие химические вещества, жидкие химические вещества или некоторую их комбинацию.[0065] Although the present document primarily describes mixing sand 80, chemicals 84, and produced water 88 to form a fracturing mixture 90, other embodiments may mix other combinations of materials using the methods described herein. For example, in some embodiments, the fracturing mixture 90 may consist of only sand 80 and produced water 88, only chemicals 84 and produced water 88, only chemicals 84 and acids, or any other possible combinations. Additionally, in some embodiments, the sand 80 used to form the fracturing mixture 90 may be dry sand, wet sand, or sand in a liquid. Furthermore, in some embodiments, the chemicals 84 used to form the fracturing mixture 90 may be dry chemicals, liquid chemicals, or some combination thereof.
[0066] Кроме того, хотя в настоящем документе пункт сбора в основном описан как централизованный объект 66, в других вариантах осуществления пункт сбора, на котором начинается получение смеси 90 для гидроразрыва пласта, может вместо этого представлять собой открытый резервуар или закрытый резервуар. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления песок 80, применяемый для получения смеси 90 для гидроразрыва пласта, может приниматься с мобильного песчаного карьера 56 или со стационарного песчаного карьера 56. Кроме того, хотя в настоящем документе пункт назначения в основном описан как одна или более площадок 52 гидроразрыва пласта, в других вариантах осуществления пункт назначения, к которому доставляется смесь 90 для гидроразрыва пласта, может вместо этого представлять собой накопительный резервуар, резервуар с перемешиванием или оборудование, которое закачивает смесь 90 для гидроразрыва пласта в скважину.[0066] Additionally, although the collection point is generally described herein as a centralized facility 66, in other embodiments, the collection point at which the fracturing mixture 90 is started may instead be an open tank or a closed tank. Additionally, in some embodiments, the sand 80 used to produce the fracturing mixture 90 may be received from a mobile sand pit 56 or from a stationary sand pit 56. Additionally, although the destination point is generally described herein as one or more fracturing sites 52, in other embodiments, the destination point to which the fracturing mixture 90 is delivered may instead be a storage tank, a stirred tank, or equipment that pumps the fracturing mixture 90 into a well.
[0067] Кроме того, в некоторых вариантах осуществления относительно длинная труба 136, которая может применяться для обеспечения пассивного смешивания, описанная в настоящем документе, может включать в себя перекачивающий рукав, плоскосворачиваемый рукав, полимерную трубу, металлическую трубу (например, временную или постоянную) или трубу, выполненную из других материалов. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления относительно длинная труба 136 может иметь внутреннюю поверхность, которая является текстурированной (т. е. не гладкой, но имеющей выступы, углубления и т. д.) для облегчения смешивания материалов. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления, смесь 90 для гидроразрыва пласта может распределяться из пункта сбора (например, централизованного объекта 66, в некоторых вариантах осуществления) посредством центробежного насоса, объемного насоса или любого другого подходящего насоса. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления, относительно длинная труба 136 может иметь множество бустерных насосов, расположенных вдоль длины трубы 136, для обеспечения повторного возбуждения смеси для обеспечения возможности ее перекачивания на относительно большое расстояние.[0067] In addition, in some embodiments, the relatively long pipe 136 that can be used to provide the passive mixing described herein can include a transfer hose, a layflat hose, a polymer pipe, a metal pipe (e.g., temporary or permanent), or a pipe made of other materials. In addition, in some embodiments, the relatively long pipe 136 can have an interior surface that is textured (i.e., not smooth, but having ridges, indentations, etc.) to facilitate mixing of materials. In addition, in some embodiments, the fracturing mixture 90 can be distributed from a collection point (e.g., a centralized facility 66, in some embodiments) by means of a centrifugal pump, a positive displacement pump, or any other suitable pump. Additionally, in some embodiments, the relatively long pipe 136 may have a plurality of booster pumps located along the length of the pipe 136 to provide re-excitation of the mixture to enable it to be pumped a relatively long distance.
[0068] В целом, механизмом транспортировки проппанта по существу выступает скорость, которая достигает максимума по мере того, как достигает максимума расход. Ограничение расхода в целом определяется эффективным давлением обработки на поверхности, на которое влияет горное давление, перепад давления на перфорированной поверхности (например, когда перфорирование выступает механизмом контактирования с коллектором из обсаженной скважины), гидростатический вес смеси для гидроразрыва пласта, потери давления на трение в трубах и т. д. Понизители трения могут применяться в качестве технологии, обеспечивающей возможность уменьшения компоненты потерь давления на трение в трубах на величину до 80% по сравнению с базовой жидкостью и/или смесью. Применение понизителей трения может приводить к более высоким скоростям нагнетания в перфорационных отверстиях, что дает большую скорость и более интенсивную транспортировку песка.[0068] In general, the proppant transport mechanism is essentially a velocity that reaches a maximum as the flow rate reaches a maximum. The flow rate limitation is generally determined by the effective surface treatment pressure, which is affected by overburden pressure, the pressure drop across the perforated surface (e.g., when perforating serves as the mechanism for contacting the reservoir from a cased well), the hydrostatic weight of the fracturing mixture, the friction pressure loss in the pipes, etc. Friction reducers can be used as a technology that provides the ability to reduce the friction pressure loss component in the pipes by up to 80% compared to the base fluid and/or mixture. The use of friction reducers can result in higher injection rates in the perforations, which results in higher velocity and more intensive transport of sand.
[0069] Большинство водорастворимых полимеров понижают трение; однако было обнаружено, что анионные полиакриламиды особенно хорошо подходят для гидроразрыва пласта с точки зрения оптимизации затрат и характеристик. Для эффективного выбора и применения анионных полиакриламидов требуется определенный уровень знаний. Однако, в целом, они хорошо понимаются и очень эффективны как в плане затрат, так и в плане характеристик понижения трения на фунт материала. В целом, важно согласовать химию полимеров с соленостью воды, и основной определяющей успеха является толерантность двухвалентных катионов (например, Ca2+, Mg2+, Fe2+, …) по причине их склонности значительно подавлять радиус инерции полимера в растворе вследствие особенностей процесса связывания зарядов концентрированных катионов с зарядами анионов вдоль основной цепи полимера, тем самым уменьшая суммарный отрицательный заряд и иногда сшивая полимер сам с собой. Соответственно, как более подробно описано в настоящем документе, в некоторых вариантах осуществления для выявления свойств жидкости (например, смеси 90 для гидроразрыва пласта) могут применяться датчики, и эти выявленные свойства могут применяться для определения того, какие полимеры следует применять, а также концентраций полимеров.[0069] Most water-soluble polymers reduce friction; however, anionic polyacrylamides have been found to be particularly well suited for hydraulic fracturing applications in terms of cost and performance optimization. A certain level of expertise is required to effectively select and use anionic polyacrylamides. However, in general, they are well understood and very effective in terms of both cost and friction reducing performance per pound of material. In general, it is important to match the polymer chemistry to the water salinity, and the primary determinant of success is the tolerance of divalent cations (e.g., Ca2+, Mg2+, Fe2+, …) due to their tendency to significantly suppress the radius of gyration of the polymer in solution due to the way in which concentrated cation charges bond with anion charges along the polymer backbone, thereby reducing the net negative charge and sometimes crosslinking the polymer with itself. Accordingly, as described in more detail herein, in some embodiments, sensors may be used to detect properties of a fluid (e.g., fracturing mixture 90), and these detected properties may be used to determine which polymers to use, as well as the concentrations of the polymers.
[0070] Также было признано, что более высокомолекулярные полимеры являются более эффективными, в расчете фунт на фунт, в понижении трения, чем более низкомолекулярные полимеры. Полимеры высоко гигроскопичны и широко применяются в проектах регулирования водного режима в нефтегазовой, целлюлозно-бумажной сфере и в сфере водоподготовки в качестве флокулянтов/осветлителей и в растворе в качестве сухих продуктов в водопоглощающих решениях, таких как подгузники. Определенные смешанные наборы понизителей трения имеют углеводородную фазу или носитель, который суспендирует либо стабилизированные посредством поверхностно-активных веществ капли концентрированного полимера (например, до 30% от общей массы), либо взвешенные частицы сухого полиакриламида. Углеводородная фаза предназначена для того, чтобы обеспечивать возможность диспергирования высокогигроскопичного полимера в растворе до гидратации, тем самым избегая образования относительно вязких режимов в технологической линии, где концентрация полимера достаточно высока для того, чтобы локальная вязкость предотвращала диспергирование и гидратацию следующего полимера, поступающего в систему.[0070] It has also been recognized that higher molecular weight polymers are more effective, on a pound for pound basis, in reducing friction than lower molecular weight polymers. The polymers are highly hygroscopic and are widely used in water management projects in the oil and gas, pulp and paper, and water treatment industries as flocculants/clarifiers and in solution as dry products in water-absorbing solutions such as diapers. Certain blended friction reducer packages have a hydrocarbon phase or carrier that suspends either surfactant-stabilized droplets of concentrated polymer (e.g., up to 30% by weight) or suspended particles of dry polyacrylamide. The hydrocarbon phase is designed to allow the highly hygroscopic polymer to be dispersed in solution prior to hydration, thereby avoiding the formation of relatively viscous regimes in the process line where the polymer concentration is high enough that local viscosity prevents dispersion and hydration of the next polymer entering the system.
[0071] Исторически, относительно высокое сдвиговое усилие в точке добавления применялось для обеспечения возможности приготовления однородных смесей, которые являются эффективными при гидроразрыве пласта. Однако недавние усовершенствования в технологии сухих понизителей давления упростили добавление полимеров в условиях с относительно низким сдвиговым усилием без неблагоприятной вязкости при подходящих концентрациях для гидроразрыва пласта, как более подробно описано в настоящем документе. Это обеспечивает возможность экономии затрат на продукты по причине отсутствия углеводородной фазы и поверхностно-активных веществ, а также в сфере логистики путем обеспечения возможности транспортировки сухих добавок, а не жидкостей до места. Эти недавние усовершенствования в свою очередь привели к дополнительному снижению затрат и упрощению посредством централизации приготовления жидкости в точке, где, например, попутная вода 88 собирается и хранится для многих операторов.[0071] Historically, relatively high shear at the point of addition has been used to allow the preparation of homogeneous mixtures that are effective in hydraulic fracturing. However, recent improvements in dry pressure reducer technology have made it easier to add polymers under relatively low shear conditions without unfavorable viscosity at suitable concentrations for hydraulic fracturing, as described in more detail herein. This provides potential cost savings in products due to the absence of a hydrocarbon phase and surfactants, and in logistics by allowing dry additives to be transported to the site rather than liquids. These recent improvements have in turn led to further cost savings and simplification by centralizing liquid preparation at a point where, for example, produced water 88 is collected and stored for many operators.
[0072] Таким образом, варианты осуществления, описанные в настоящем документе, также в целом включают в себя системы и способы, которые облегчают добавление при низком сдвиговом усилии (или даже без сдвигового усилия) понижающих трение добавок к жидкости (например, смеси 90 для гидроразрыва пласта) на централизованном объекте 66, транспортировку жидкости с пониженным трением к буровой площадке 10 (или площадке 52 гидроразрыва пласта) и закачку воды с пониженным трением в коллектор 16 для интенсификации эксплуатационной скважины 22. В контексте настоящего документа термин «низкое сдвиговое усилие» служит для описания относительно низких уровней сдвигового усилия или даже отсутствия сдвигового усилия (например, такого как пассивное смешивание) по сравнению с другими традиционными методами.[0072] Thus, embodiments described herein also generally include systems and methods that facilitate low-shear (or even no-shear) addition of friction reducing additives to a fluid (e.g., fracturing mixture 90) at a centralized facility 66, transport of the low-shear fluid to a wellsite 10 (or fracturing site 52), and injection of low-shear water into a reservoir 16 to stimulate a production well 22. As used herein, the term "low shear" is used to describe relatively low levels of shear or even no shear (e.g., such as passive mixing) compared to other traditional methods.
[0073] На фиг. 13 представлена система 140 добавления с низким сдвиговым усилием технологического оборудования 78 централизованного объекта 66, выполненная с возможностью добавления понижающей трение добавки 142 к жидкости 144 с получением смеси 90 для гидроразрыва пласта, которая может доставляться к одной или более площадкам 52 гидроразрыва пласта. В некоторых вариантах осуществления жидкость 144 может представлять собой попутную воду 88, комбинацию попутной воды 88 и песка 80, комбинацию попутной воды 88, песка 80 и химических веществ 84 или любую другую их комбинацию, как более подробно описано в настоящем документе. Кроме того, хотя в настоящем документе в основном описано применение попутной воды 88, принимаемой от одной или более буровых площадок 10, в других вариантах осуществления для получения смеси 90 для гидроразрыва пласта может применяться другой источник воды, включая, помимо прочего, пресную воду, воду, предназначенную для закачки через скважины 46 SWD, воду, подготовленную для применения в оборудовании для гидроразрыва пласта, воду, очищенную от определенных загрязнителей, солоноватую воду, воду с относительно высоким общим содержанием растворенных твердых веществ (TDS) и т. д. Как более подробно описано в настоящем документе, после получения смеси 90 для гидроразрыва пласта она может транспортироваться от централизованного объекта 66 к одной или более площадкам 52 гидроразрыва пласта, например, посредством одного или более трубопроводов 74 для смеси для гидроразрыва пласта, при этом смесь 90 для гидроразрыва пласта может закачиваться в один или более коллекторов (например, с помощью одного или более насосов 146 гидроразрыва пласта) посредством одной или более скважин 48 гидроразрыва пласта на одной или более площадках 52 гидроразрыва пласта для интенсификации одной или более эксплуатационных скважин 22.[0073] Fig. 13 shows a low-shear addition system 140 of the processing equipment 78 of the centralized facility 66 configured to add a friction reducing additive 142 to a fluid 144 to form a fracturing mixture 90 that can be delivered to one or more fracturing pads 52. In some embodiments, the fluid 144 may be produced water 88, a combination of produced water 88 and sand 80, a combination of produced water 88, sand 80 and chemicals 84, or any other combination thereof, as described in more detail herein. In addition, although the present document primarily describes the use of produced water 88 received from one or more well sites 10, in other embodiments, another source of water may be used to produce the fracturing mixture 90, including, but not limited to, fresh water, water intended for injection through the SWD wells 46, water prepared for use in fracturing equipment, water treated to remove certain contaminants, brackish water, water with a relatively high total dissolved solids (TDS) content, etc. As described in more detail herein, once the fracturing mixture 90 is produced, it may be transported from the centralized facility 66 to one or more fracturing sites 52, such as via one or more fracturing mixture pipelines 74, wherein the fracturing mixture 90 may be injected into one or more reservoirs (e.g., via one or more pumps 146 hydraulic fracturing) through one or more wells 48 hydraulic fracturing at one or more sites 52 hydraulic fracturing to intensify one or more production wells 22.
[0074] В некоторых вариантах осуществления понижающая трение добавка 142 может включать в себя по меньшей мере полиакриламид и/или частично гидролизованный полиакриламид, и/или сшитый полиакриламид, и/или полиметакриламид, и/или частично гидролизованный полиметакриламид, и/или сшитый полиметакриламид, и/или полиакриловую кислоту, и/или полиметакриловую кислоту, и/или полиакрилат, и/или полиметакрилат, и/или карбоксиметилцеллюлозу, и/или поливинилпирролидон, и/или полисахарид (например, такой как ксантановая камедь, геллановая камедь и диутановая камедь), и/или гуар. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления понижающая трение добавка 142 может включать в себя сополимер по меньшей мере полиакриламида и/или частично гидролизованного полиакриламида, и/или сшитого полиакриламида, и/или полиметакриламида, и/или частично гидролизованного полиметакриламида, и/или сшитого полиметакриламида, и/или полиакриловой кислоты, и/или полиметакриловой кислоты, и/или полиакрилата, и/или полиметакрилата, и/или карбоксиметилцеллюлозы, и/или поливинилпирролидона, и/или полисахарида (например, такого как ксантановая камедь, геллановая камедь и диутановая камедь).[0074] In some embodiments, the slip additive 142 may include at least polyacrylamide and/or partially hydrolyzed polyacrylamide and/or cross-linked polyacrylamide and/or polymethacrylamide and/or partially hydrolyzed polymethacrylamide and/or cross-linked polymethacrylamide and/or polyacrylic acid and/or polymethacrylic acid and/or polyacrylate and/or polymethacrylate and/or carboxymethylcellulose and/or polyvinylpyrrolidone and/or a polysaccharide (such as xanthan gum, gellan gum and diutan gum) and/or guar. In addition, in some embodiments, the slip additive 142 may include a copolymer of at least polyacrylamide and/or partially hydrolyzed polyacrylamide and/or cross-linked polyacrylamide and/or polymethacrylamide and/or partially hydrolyzed polymethacrylamide and/or cross-linked polymethacrylamide and/or polyacrylic acid and/or polymethacrylic acid and/or polyacrylate and/or polymethacrylate and/or carboxymethylcellulose and/or polyvinylpyrrolidone and/or a polysaccharide (such as xanthan gum, gellan gum and diutan gum).
[0075] Как представлено на фиг. 13, в некоторых вариантах осуществления один или более перекачивающих насосов 148, находящихся на одной или более буровых площадках 10, могут применяться для перекачки попутной воды 88 из одной или более эксплуатационных скважин 22 посредством одного или более трубопроводов 70 для попутной воды к централизованному объекту 66. Как более подробно описано в настоящем документе, применение попутной воды 88 из одной или более эксплуатационных скважин 22 для получения смеси 90 для гидроразрыва пласта для применения в одной или более скважинах 48 гидроразрыва пласта обеспечивает экономическую и экологическую эффективность, в числе прочих преимуществ. Однако, хотя на фиг. 13 показано и в настоящем документе в основном описано применение попутной воды 88 из одной или более эксплуатационных скважин 22, в других вариантах осуществления вода из других источников воды (например, таких как те, которые описаны в настоящем документе), например находящихся на централизованном объекте 66 или рядом с ним, также может применяться для получения смеси 90 для гидроразрыва пласта, описанной в настоящем документе.[0075] As shown in Fig. 13, in some embodiments, one or more transfer pumps 148 located at one or more well sites 10 may be used to pump produced water 88 from one or more production wells 22 via one or more produced water pipelines 70 to a centralized facility 66. As described in more detail herein, using the produced water 88 from one or more production wells 22 to produce a fracturing mixture 90 for use in one or more fracturing wells 48 provides economic and environmental efficiencies, among other benefits. However, although in Fig. 13 shows and is primarily described herein as using produced water 88 from one or more production wells 22, in other embodiments water from other water sources (such as those described herein), such as those located at or near the centralized facility 66, may also be used to produce the fracturing mixture 90 described herein.
[0076] Как более подробно описано в настоящем документе, система 140 добавления с низким сдвиговым усилием облегчает получение смеси 90 для гидроразрыва пласта с пониженным трением в среде с относительно низким сдвиговым усилием в отличие от традиционных систем, которые включают в себя смесители с относительно высоким сдвиговым усилием, а также применение транспортных единиц для транспортировки жидкостей к буровым площадкам. Могут применяться многие различные виды систем 140 добавления с низким сдвиговым усилием. Например, эжекторы состоят из инструментов, в которые вводится движущая жидкость, и вторичная жидкость приводится в движение (например, для перемешивания жидкостей, для тщательного смешивания двух или более жидкостей, для бестарной транспортировки твердых веществ и т. д.), зачастую под действием эффекта Вентури движущей жидкости. В целом, скорости стремительно согласуются в эжекторах, при этом тесный контакт происходит при относительно низком сдвиговом усилии, но высоком диспергировании. Хотя существует много вариаций, все эжекторы в целом имеют один принцип действия. Эжекторы представляют собой эффективный механизм с низким сдвиговым усилием для подъема посредством воздуха и растворения высоких объемов порошковых твердых веществ в жидкостях (например, смешивания полиакриламидных полимеров в воде, как более подробно описано в настоящем документе). Напротив, другие смесительные системы с низким сдвиговым усилием просто насыпают твердые вещества на жидкую фазу; однако такая практика применима только для твердых веществ, которые легко диспергируются. Однако в некоторых вариантах осуществления полиакриламиды могут гидратироваться с помощью данного механизма при условии медленного добавления в небольших количествах.[0076] As described in more detail herein, the low shear addition system 140 facilitates the production of a fracturing mixture 90 with reduced friction in a relatively low shear environment, as opposed to traditional systems that include relatively high shear mixers and the use of transport units to transport fluids to well sites. Many different types of low shear addition systems 140 can be used. For example, ejectors consist of tools into which a motive fluid is introduced and a secondary fluid is set in motion (e.g., to mix fluids, to thoroughly mix two or more fluids, to bulk transport solids, etc.), often by the Venturi effect of the motive fluid. In general, velocities are rapidly matched in ejectors, with close contact occurring at relatively low shear but high dispersion. Although there are many variations, all ejectors generally have the same operating principle. Ejectors are an effective low-shear mechanism for air-assisted lifting and dissolving high volumes of powdered solids in liquids (e.g., mixing polyacrylamide polymers in water, as described in more detail herein). In contrast, other low-shear mixing systems simply pour solids onto a liquid phase; however, this practice is only applicable to solids that are easily dispersed. However, in some embodiments, polyacrylamides can be hydrated by this mechanism when added slowly in small amounts.
[0077] В некоторых вариантах осуществления система 140 добавления с низким сдвиговым усилием может включать в себя один или более эжекторов, выполненных с возможностью добавления понижающей трение добавки 142 к жидкости 144 с получением смеси 90 для гидроразрыва пласта с пониженным трением в среде с относительно низким сдвиговым усилием. На фиг. 14 и 15 представлены примеры эжекторов 150A, 150B, которые могут применяться в системах 140 добавления с низким сдвиговым усилием для диспергирования твердых веществ в жидкую фазу, как описано в настоящем документе. Питание эжектора 150A, представленного на фиг. 14, осуществляется самотеком посредством системы дозирования твердых веществ или другого транспортировочного механизма. Как представлено на фиг. 14, эжектор 150A выполнен с возможностью приема воздуха и твердых веществ (например, включающих в себя понижающую трение добавку 142) через отверстие 152A в верхней части эжектора 150A. В некоторых вариантах осуществления механизм питания редуктора 150A самотеком может дополняться вакуумом 154A, создаваемым в отверстии 152A эжектора 150A. Как также представлено на фиг. 14, движущая жидкость 144, которая была закачана в эжектор 150A), может вводиться в эжектор 150A посредством канала 156A, который включает в себя сопло 158A, через которое жидкость 144 может протекать таким образом, что понижающая трение добавка 142 диспергируется в жидкости 144 в среде 160A с относительно низким сдвиговым усилием внутри главной камеры 162A эжектора 150A до выхода из эжектора 150A в виде смеси 90 для гидроразрыва пласта с пониженным трением и, в некоторых вариантах осуществления, доставляемой к одной или более буровых площадок 10 и/или одной или более площадок 52 гидроразрыва пласта, например посредством одной или более относительно длинных труб 136, как описано в настоящем документе.[0077] In some embodiments, the low-shear addition system 140 may include one or more ejectors configured to add the friction reducing additive 142 to the fluid 144 to produce the low-friction fracturing mixture 90 in a relatively low-shear environment. FIGS. 14 and 15 illustrate examples of ejectors 150A, 150B that may be used in the low-shear addition systems 140 to disperse solids into the liquid phase as described herein. The ejector 150A shown in FIG. 14 is gravity fed via a solids metering system or other transport mechanism. As shown in FIG. 14, the ejector 150A is configured to receive air and solids (for example, including a friction-reducing additive 142) through an opening 152A in the upper part of the ejector 150A. In some embodiments, the mechanism for feeding the gearbox 150A by gravity can be supplemented by a vacuum 154A created in the opening 152A of the ejector 150A. As also shown in Fig. 14, the propellant fluid 144 that has been pumped into the ejector 150A) may be introduced into the ejector 150A via a passage 156A that includes a nozzle 158A through which the fluid 144 may flow such that the friction reducing additive 142 is dispersed in the fluid 144 in a relatively low shear environment 160A within the main chamber 162A of the ejector 150A before exiting the ejector 150A as a low friction fracturing mixture 90 and, in some embodiments, delivered to one or more drilling sites 10 and/or one or more fracturing sites 52, such as via one or more relatively long pipes 136, as described herein.
[0078] Напротив, эжектор 150B, представленный на фиг. 15, выполнен с возможностью пневматической транспортировки и диспергирования воздуха и твердых веществ (например, включающих в себя понижающую трение добавку 142) в движущую жидкость 144. Например, как представлено на фиг. 15, жидкость 144 может вводиться в эжектор 150B через отверстие 152B в верхней части эжектора 150B. Как также представлено на фиг. 15, эжектор 150B выполнен с возможностью приема воздуха и твердых веществ (например, включающих в себя понижающую трение добавку 142) посредством канала 156B, который включает в себя сопло 158B (например, пистолет для гелеобразных материалов), через которое воздух и твердые вещества могут протекать таким образом, что понижающая трение добавка 142 диспергируется в жидкости 144 в среде 160B с относительно низким сдвиговым усилием внутри главной камеры 162B эжектора 150B до выхода из эжектора 150B в виде смеси 90 для гидроразрыва пласта с пониженным трением и, в некоторых вариантах осуществления, доставляемой к одной или более буровых площадок 10 и/или одной или более площадок 52 гидроразрыва пласта, например посредством одной или более относительно длинных труб 136, как описано в настоящем документе. В некоторых вариантах осуществления пневматическая природа редуктора 150B может дополняться вакуумом 154B, создаваемым в канале 156B эжектора 150B.[0078] In contrast, the ejector 150B shown in Fig. 15 is configured to pneumatically transport and disperse air and solids (e.g., including friction reducing additive 142) into the propellant fluid 144. For example, as shown in Fig. 15, the fluid 144 may be introduced into the ejector 150B through an opening 152B in the upper portion of the ejector 150B. As also shown in Fig. 15, the ejector 150B is configured to receive air and solids (e.g., including a friction reducing additive 142) through a passage 156B that includes a nozzle 158B (e.g., a gel gun) through which the air and solids can flow such that the friction reducing additive 142 is dispersed in a liquid 144 in a relatively low shear environment 160B within a main chamber 162B of the ejector 150B before exiting the ejector 150B as a low-friction fracturing mixture 90 and, in some embodiments, delivered to one or more drilling sites 10 and/or one or more fracturing sites 52, such as through one or more relatively long pipes 136, as described herein. In some embodiments, the pneumatic nature of the reducer 150B may be supplemented by a vacuum 154B created in the channel 156B of the ejector 150B.
[0079] Кроме того, в других вариантах осуществления в системе 140 добавления с низким сдвиговым усилием могут применяться другие виды механизмов добавления при низком сдвиговым усилии (или без сдвигового усилия). Например, в некоторых вариантах осуществления в системе 140 добавления с низким сдвиговым усилием могут применяться механизмы добавления при низком сдвиговом усилии, в которых понижающая трение добавка 142 подается просто самотеком, такие как система со шнековым питанием самотеком, в канал или резервуар, который включает в себя жидкость 144.[0079] In addition, in other embodiments, the low-shear addition system 140 may employ other types of low-shear (or no-shear) addition mechanisms. For example, in some embodiments, the low-shear addition system 140 may employ low-shear addition mechanisms in which the slip additive 142 is simply gravity fed, such as a gravity-fed auger system, into a channel or reservoir that includes the liquid 144.
[0080] Независимо от типа применяемой системы 140 добавления с низким сдвиговым усилием, варианты осуществления, описанные в настоящем документе, облегчают получение жидкости для обработки (например, смеси 90 для гидроразрыва пласта с пониженным трением) для гидроразрыва пласта в относительно больших объемах и/или на непрерывной основе на централизованном объекте 66. Централизованное получение смеси 90 для гидроразрыва пласта с пониженным трением, как описано в настоящем документе, позволяет операторам экономить затраты путем достижения экономии за счет масштабов на проппантах (например, песке 80) и химических веществах 84, устранения ручной транспортировки проппантов и химических веществ 84 на/от одной или более буровых площадок 10 и/или одной или более площадок 52 гидроразрыва пласта, снабжения из источника/выбора химических веществ, смешивания проппантов и/или химических веществ, аренды/владения насосами и системами управления для добавления химических веществ на месте и т. д. Экономия затрат также обеспечивается по причине того, что понижающая трение добавка 142 может добавляться посредством системы 140 добавления с низким сдвиговым усилием с получением смеси 90 для гидроразрыва пласта с пониженным трением, для которой обеспечивается возможность кондиционирования по пути к одной или более буровых площадок 10 и/или одной или более площадок 52 гидроразрыва пласта (например, посредством относительно длинных труб 136, описанных в настоящем документе, в некоторых вариантах осуществления) при низком сдвиговом усилии - мягкая подготовка смеси 90 для гидроразрыва пласта с пониженным трением означает, что медианный молекулярный вес понижающей трение добавки 142 в смеси 90 для гидроразрыва пласта с пониженным трением поддерживается в большей мере, чем в смесителях с относительно высоким сдвиговым усилием, повышая эффективность полимеров на целых 15%. Наконец, в некоторых вариантах осуществления экономия затрат обеспечивается по причине того, что плотность попутной воды 88 выше, чем у пресной воды, и, следовательно, вклад гидростатической компоненты (например, веса смеси 90 для гидроразрыва пласта с пониженным трением) в эффективное давление гидроразыва пласта является более высоким, тем самым обеспечивая возможность экономии на дизельном топливе для питания насосов 146 гидроразрыва пласта, применяемых для гидроразрыва пласта в скважинах 22, и/или приводя к завершению этапов в более короткие сроки.[0080] Regardless of the type of low shear addition system 140 employed, embodiments described herein facilitate the production of a fracturing treatment fluid (e.g., a low friction fracturing mixture 90) in relatively large volumes and/or on a continuous basis at a centralized facility 66. Centralized production of a low friction fracturing mixture 90, as described herein, allows operators to save costs by achieving economies of scale on proppants (e.g., sand 80) and chemicals 84, eliminating manual transportation of proppants and chemicals 84 to/from one or more well sites 10 and/or one or more fracturing sites 52, sourcing/selecting chemicals, mixing proppants and/or chemicals, renting/owning pumps and control systems for on-site chemical addition, etc. The cost savings are also achieved because the friction reducer 142 can be added via the low shear addition system 140 to produce the low friction fracturing mixture 90, which is capable of being conditioned en route to one or more well sites 10 and/or one or more fracturing sites 52 (e.g., via the relatively long pipes 136 described herein, in some embodiments) under low shear - the gentle conditioning of the low friction fracturing mixture 90 means that the median molecular weight of the friction reducer 142 in the low friction fracturing mixture 90 is maintained to a greater extent than in relatively high shear mixers, increasing the efficiency of the polymers by as much as 15%. Finally, in some embodiments, cost savings are achieved due to the fact that the density of the produced water 88 is higher than that of fresh water, and therefore the contribution of the hydrostatic component (e.g., the weight of the low-friction fracturing mixture 90) to the effective fracturing pressure of the formation is higher, thereby providing the possibility of saving on diesel fuel for powering the fracturing pumps 146 used to fracturing the formation in the wells 22, and/or leading to the completion of stages in a shorter time.
[0081] Варианты осуществления, описанные в настоящем документе, обеспечивают операторам буровых площадок возможность приобретения предварительно изготовленной эффективной смеси 90 для гидроразрыва пласта у той же организации, которой они на текущий момент передают их попутную воду 88 для подготовки/утилизации. Однако варианты осуществления, описанные в настоящем документе, обеспечивают дополнительные конкретные преимущества. Например, в некоторых вариантах осуществления попутная вода 88 может передаваться на централизованный объект 66 и там храниться. Операторы скважин 22 могут затем заключить контракт с операторами централизованного объекта 66, чтобы «забронировать» объем готовой к применению смеси 90 для гидроразрыва пласта с пониженным трением на основе предстоящей деятельности по заканчиванию скважин 22. В ответ на это, централизованный объект 66 может приготовить смесь 90 для гидроразрыва пласта с пониженным трением в нужный момент непосредственно перед выпуском смеси 90 для гидроразрыва пласта с пониженным трением. Такая смесь по запросу покидает централизованный объект 66 и прибывает к буровой площадке 10 и/или площадке 52 гидроразрыва пласта в виде эффективной жидкости, которая, например, может поступать в резервуар для хранения или блендер, как описано в настоящем документе, а затем закачиваться в скважину 48 гидроразрыва пласта без необходимости добавления каких-либо химических веществ на буровой площадке 10 и/или площадке 52 гидроразрыва пласта, в некоторых вариантах осуществления.[0081] Embodiments described herein provide well site operators with the ability to purchase pre-formulated effective fracturing mixture 90 from the same entity to which they currently provide their produced water 88 for treatment/disposal. However, embodiments described herein provide additional specific advantages. For example, in some embodiments, the produced water 88 may be transferred to a centralized facility 66 and stored there. Well operators 22 may then contract with the operators of the centralized facility 66 to “reserve” a volume of ready-to-use low friction fracturing mixture 90 based on upcoming well 22 completion activity. In response, the centralized facility 66 may prepare the low friction fracturing mixture 90 at a desired time immediately prior to releasing the low friction fracturing mixture 90. Such a mixture, upon request, leaves the centralized facility 66 and arrives at the well site 10 and/or the fracturing site 52 in the form of an effective liquid, which, for example, can be fed into a storage tank or blender, as described herein, and then pumped into the fracturing well 48 without the need to add any chemicals at the well site 10 and/or the fracturing site 52, in some embodiments.
[0082] Возвращаясь теперь к фиг. 13, как более подробно описано в настоящем документе, могут применяться различные другие комбинации технологического оборудования 78 для обеспечения того, чтобы смесь 90 для гидроразрыва пласта с пониженным трением адаптировалась к конкретным потребностям одной или более скважин 48 гидроразрыва пласта, в которых применяется смесь 90 для гидроразрыва пласта с пониженным трением. Например, в некоторых вариантах осуществления могут применяться различные комбинации технологических линий для транспортировки смеси 90 для гидроразрыва пласта с пониженным трением от централизованного объекта 66 к одной или более буровых площадок 10 посредством одного или более трубопроводов 74 для смеси для гидроразрыва пласта (например, которые могут включать в себя относительно длинные трубы 136, описанные в настоящем документе, в некоторых вариантах осуществления). Например, как представлено на фиг. 13, в некоторых вариантах осуществления один или более перекачивающих насосов 164, расположенных на централизованном объекте 66, могут применяться для перекачивания смеси 90 для гидроразрыва пласта с пониженным трением от централизованного объекта 66 к одной или более буровых площадок 10 и/или одной или более площадок 52 гидроразрыва пласта посредством одного или более трубопроводов 74 для смеси для гидроразрыва пласта. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления один или более бустерных насосов 166, расположенных вдоль одного или более трубопроводов 74 для смеси для гидроразрыва пласта, могут применяться для периодического повышения давления смеси 90 для гидроразрыва пласта с пониженным трением для обеспечения возможности того, чтобы давление смеси 90 для гидроразрыва пласта с пониженным трением оставалось относительно низким, как более подробно описано в настоящем документе. Аналогичным образом, как также представлено на фиг. 13, в некоторых вариантах осуществления один или более перекачивающих насосов 148, расположенных на одной или более буровых площадках 10, могут применяться для перекачивания попутной воды 88 от одной или более буровых площадок 10 к централизованному объекту 66 посредством одного или более трубопроводов 70 для попутной воды.[0082] Returning now to Fig. 13, as described in more detail herein, various other combinations of processing equipment 78 may be used to ensure that the low-friction fracturing mixture 90 is tailored to the specific needs of one or more fracturing wells 48 in which the low-friction fracturing mixture 90 is used. For example, in some embodiments, various combinations of processing lines may be used to transport the low-friction fracturing mixture 90 from the centralized facility 66 to the one or more well sites 10 via one or more fracturing mixture pipelines 74 (e.g., which may include the relatively long pipes 136 described herein in some embodiments). For example, as shown in Fig. 13, in some embodiments, one or more transfer pumps 164 located at the centralized facility 66 may be used to pump the low-friction fracturing mixture 90 from the centralized facility 66 to one or more drilling sites 10 and/or one or more fracturing sites 52 via one or more fracturing mixture conduits 74. Additionally, in some embodiments, one or more booster pumps 166 located along the one or more fracturing mixture conduits 74 may be used to periodically increase the pressure of the low-friction fracturing mixture 90 to allow the pressure of the low-friction fracturing mixture 90 to remain relatively low, as described in more detail herein. Similarly, as also shown in FIG. 13, in some embodiments, one or more transfer pumps 148 located at one or more drilling sites 10 may be used to pump produced water 88 from one or more drilling sites 10 to a centralized facility 66 via one or more produced water pipelines 70.
[0083] Как более подробно описано в настоящем документе, перекачивающие насосы 164 и бустерные насосы 166, которые заставляют смесь 90 для гидроразрыва пласта (и другие жидкости, в некоторых вариантах осуществления) перемещаться от централизованного объекта 66 к одной или более площадкам 52 гидроразрыва пласта, поддерживают давление смеси 90 для гидроразрыва пласта (и других жидкостей) в относительно низком диапазоне от приблизительно 0 фунтов на квадратный дюйм (фунтов/кв. дюйм) до приблизительно 200 фунтов/кв. дюйм, в некоторых вариантах осуществления, по сравнению с относительно высокими диапазонами давления в операциях гидроразрыва пласта на площадках 52 гидроразрыва пласта от приблизительно 1000 фунтов/кв. дюйм до приблизительно 10 000 фунтов/кв. дюйм. Например, в некоторых вариантах осуществления применяемое относительно низкое давление может составлять не более 400 фунтов/кв. дюйм, не более 350 фунтов/кв. дюйм, не более 300 фунтов/кв. дюйм, не более 250 фунтов/кв. дюйм, не более 200 фунтов/кв. дюйм или даже менее.[0083] As described in more detail herein, the transfer pumps 164 and the booster pumps 166 that cause the fracturing mixture 90 (and other fluids, in some embodiments) to move from the centralized facility 66 to one or more fracturing sites 52 maintain the pressure of the fracturing mixture 90 (and other fluids) in a relatively low range of from about 0 pounds per square inch (psi) to about 200 psi, in some embodiments, compared to the relatively high pressure ranges in fracturing operations at the fracturing sites 52 of from about 1,000 psi to about 10,000 psi. For example, in some embodiments, the relatively low pressure applied may be no more than 400 psi. inch, not more than 350 psi, not more than 300 psi, not more than 250 psi, not more than 200 psi or even less.
[0084] Соответственно, центробежные насосы относительно низкого давления могут применяться в качестве перекачивающих насосов 164 и бустерных насосов 166, а перекачивающие рукава, временные плоскосворачиваемые рукава, трубы из полиэтилена высокой плотности (HDPE) (или другие полимерные трубы), полупостоянные или постоянные стальные трубы и другие каналы относительно низкого давления могут применяться в качестве одного или более трубопроводов 74 для смеси для гидроразрыва пласта (например, которые могут включать в себя относительно длинные трубы 136, описанные в настоящем документе). В целом, трубопроводы 74 для смеси для гидроразрыва пласта могут включать в себя любые подходящие перекачивающие линии, достаточно прочные для транспортировки воды и твердых веществ. Аналогично трубопроводам 74 для смеси для гидроразрыва пласта, трубопроводы 72 для мокрого песка, описанные в настоящем документе, также могут включать в себя любые подходящие перекачивающие линии, достаточно прочные для транспортировки воды и твердых веществ.[0084] Accordingly, relatively low pressure centrifugal pumps can be used as the transfer pumps 164 and the booster pumps 166, and transfer hoses, temporary layflat hoses, high density polyethylene (HDPE) pipes (or other polymer pipes), semi-permanent or permanent steel pipes and other relatively low pressure conduits can be used as one or more fracturing mixture conduits 74 (e.g., which can include the relatively long pipes 136 described herein). In general, the fracturing mixture conduits 74 can include any suitable pumping lines that are strong enough to transport water and solids. Similar to the fracturing mixture conduits 74, the wet sand conduits 72 described herein can also include any suitable pumping lines that are strong enough to transport water and solids.
[0085] Кроме того, в некоторых вариантах осуществления может добавляться дополнительная вода (например, вода с непониженным трением) для регулировки состава смеси 90 для гидроразрыва пласта с пониженным трением. Например, в некоторых вариантах осуществления дополнительная вода из других источников воды (например, таких как те, которые описаны в настоящем документе), расположенных на централизованном объекте 66 или рядом с ним, может добавляться к попутной воде 88, принимаемой от одной или более буровых площадок 10, с получением разведенной попутной воды до добавления понижающей трение добавки 142 к попутной воде 88 с помощью системы 140 добавления с низким сдвиговым усилием, при этом понижающая трение добавка 142 может затем добавляться к разведенной попутной воде с получением смеси 90 для гидроразрыва пласта с пониженным трением с помощью системы 140 добавления с низким сдвиговым усилием. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления дополнительная вода из источника воды, расположенного на одной или более площадках 52 гидроразрыва пласта, может добавляться к смеси 90 для гидроразрыва пласта с пониженным трением до закачки смеси 90 для гидроразрыва пласта с пониженным трением в одну или более скважин 48 гидроразрыва пласта. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления дополнительная вода из источника воды, расположенного в промежуточном местоположении вдоль одного или более трубопроводов 74 для смеси для гидроразрыва пласта между централизованным объектом 66 и одной или более площадками 52 гидроразрыва пласта может добавляться к смеси 90 для гидроразрыва пласта с пониженным трением до доставки смеси 90 для гидроразрыва пласта с пониженным трением к одной или более площадкам 52 гидроразрыва пласта. Следует понимать, что любая комбинация этих методов добавления воды может применяться в некоторых вариантах осуществления для регулировки состава смеси 90 для гидроразрыва пласта с пониженным трением. Кроме того, как более подробно описано в настоящем документе, в некоторых вариантах осуществления дополнительная вода, другие добавки и другие жидкости могут доставляться от централизованного объекта 66 к одной или более площадкам 52 гидроразрыва пласта одновременно и могут смешиваться друг с другом на одной или более площадках 52 гидроразрыва пласта до закачки смеси 90 для гидроразрыва пласта с пониженным трением в одну или более скважин 48 гидроразрыва пласта.[0085] Additionally, in some embodiments, additional water (e.g., non-friction-reduced water) may be added to adjust the composition of the fracturing mixture 90 with reduced friction. For example, in some embodiments, additional water from other water sources (e.g., such as those described herein) located at or near the centralized facility 66 may be added to the produced water 88 received from one or more well sites 10 to form a diluted produced water prior to adding the friction additive 142 to the produced water 88 using the low-shear addition system 140, wherein the friction additive 142 may then be added to the diluted produced water to form the fracturing mixture 90 with reduced friction using the low-shear addition system 140. In addition, in some embodiments, additional water from a water source located at one or more fracturing sites 52 may be added to the low-friction fracturing mixture 90 prior to pumping the low-friction fracturing mixture 90 into one or more fracturing wells 48. In addition, in some embodiments, additional water from a water source located at an intermediate location along one or more fracturing mixture pipelines 74 between the centralized facility 66 and the one or more fracturing sites 52 may be added to the low-friction fracturing mixture 90 prior to delivering the low-friction fracturing mixture 90 to the one or more fracturing sites 52. It should be understood that any combination of these methods of adding water can be used in some embodiments to adjust the composition of the low-friction fracturing mixture 90. In addition, as described in more detail herein, in some embodiments, additional water, other additives, and other fluids can be delivered from the centralized facility 66 to one or more fracturing sites 52 simultaneously and can be mixed with each other at one or more fracturing sites 52 before the low-friction fracturing mixture 90 is pumped into one or more fracturing wells 48.
[0086] Кроме того, в некоторых вариантах осуществления одна или более добавок 168 могут добавляться к смеси 90 для гидроразрыва пласта с пониженным трением на централизованном объекте 66 до транспортировки смеси 90 для гидроразрыва пласта с пониженным трением к одной или более площадкам 52 гидроразрыва пласта. В некоторых вариантах осуществления одна или более добавок 168 могут включать в себя по меньшей мере одно из биоцида и/или поверхностно-активного вещества обратного притока, и/или кислоты, и/или стабилизатора глин, и/или маркерного элемента, и/или ингибитора накипи, и/или поглотителя кислорода, и/или поглотителя сероводорода, и/или восстановительного агента, и/или хелатирующего агента, и/или агента контроля железа, и/или антиэмульсационного агента, и/или деэмульгатора, и/или разжижителя, и/или ингибитора коррозии, и/или средства для чистки трубопроводов, и/или гелевой пробки.[0086] Additionally, in some embodiments, one or more additives 168 may be added to the low-friction fracturing mixture 90 at the centralized facility 66 prior to transporting the low-friction fracturing mixture 90 to one or more fracturing sites 52. In some embodiments, one or more additives 168 may include at least one of a biocide and/or a flowback surfactant and/or an acid and/or a clay stabilizer and/or a marker element and/or a scale inhibitor and/or an oxygen scavenger and/or a hydrogen sulfide scavenger and/or a reducing agent and/or a chelating agent and/or an iron control agent and/or an anti-emulsion agent and/or a demulsifier and/or a breaker and/or a corrosion inhibitor and/or a pipeline cleaner and/or a gel plug.
[0087] Кроме того, в некоторых вариантах осуществления смесь 90 для гидроразрыва пласта с пониженным трением может храниться в хранилищах, таких как резервуары, облицованные бассейны и т. д. Например, как представлено на фиг. 7, в некоторых вариантах осуществления смесь 90 для гидроразрыва пласта с пониженным трением может храниться в хранилище (см., например, хранилище 92 на фиг. 6), расположенном на централизованном объекте 66, до транспортировки смеси 90 для гидроразрыва пласта с пониженным трением к одной или более площадкам 52 гидроразрыва пласта. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления смесь 90 для гидроразрыва пласта с пониженным трением может храниться в хранилище, расположенном на одной или более площадках 52 гидроразрыва пласта, после приема смеси 90 для гидроразрыва пласта с пониженным трением от централизованного объекта 66 и до закачки смеси 90 для гидроразрыва пласта с пониженным трением в одну или более скважин 48 гидроразрыва пласта. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления смесь 90 для гидроразрыва пласта с пониженным трением может храниться в промежуточном местоположении вдоль одного или более трубопроводов 74 для смеси для гидроразрыва пласта (например, которые могут включать в себя относительно длинные трубы 136, описанные в настоящем документе) между централизованным объектом 66 и одной или более площадками 52 гидроразрыва пласта. Следует понимать, что в некоторых вариантах осуществления может применяться любая комбинация таких вариантов хранения.[0087] Additionally, in some embodiments, the low friction fracturing mixture 90 may be stored in storage facilities such as tanks, lined basins, etc. For example, as shown in Fig. 7, in some embodiments, the low friction fracturing mixture 90 may be stored in a storage facility (see, for example, storage facility 92 in Fig. 6) located at the centralized facility 66 prior to transporting the low friction fracturing mixture 90 to one or more fracturing sites 52. In addition, in some embodiments, the low-friction fracturing mixture 90 may be stored in a storage facility located at one or more fracturing pads 52 after receiving the low-friction fracturing mixture 90 from the centralized facility 66 and before pumping the low-friction fracturing mixture 90 into one or more fracturing wells 48. In addition, in some embodiments, the low-friction fracturing mixture 90 may be stored at an intermediate location along one or more fracturing mixture pipelines 74 (e.g., which may include the relatively long pipes 136 described herein) between the centralized facility 66 and the one or more fracturing pads 52. It should be understood that in some embodiments, any combination of such storage options may be used.
[0088] Кроме того, в некоторых вариантах осуществления одно или более дополнительных химических веществ и/или проппантов 170 могут добавляться к смеси 90 для гидроразрыва пласта с пониженным трением до закачки смеси 90 для гидроразрыва пласта с пониженным трением в одну или более скважин 48 гидроразрыва пласта. Например, в некоторых вариантах осуществления одно или более химических веществ и/или проппантов 170 могут добавляться к смеси 90 для гидроразрыва пласта с пониженным трением с помощью одного или более блендеров, расположенных на одной или более площадках 52 гидроразрыва пласта, до закачки смеси 90 для гидроразрыва пласта с пониженным трением в одну или более скважин 48 гидроразрыва пласта. Однако в других вариантах осуществления одно или более химических веществ и/или проппантов 170 могут добавляться к смеси 90 для гидроразрыва пласта с пониженным трением с помощью одного или более блендеров, расположенных на площадке, которая является наружной по отношению к одной или более площадкам 52 гидроразрыва пласта (например, включающей в себя централизованный объект 66), до закачки смеси 90 для гидроразрыва пласта с пониженным трением в одну или более скважин 48 гидроразрыва пласта. Следует понимать, что одно или более химических веществ и/или проппантов 170 могут включать в себя любые другие химические вещества и/или проппанты, описанные в настоящем документе.[0088] Additionally, in some embodiments, one or more additional chemicals and/or proppants 170 may be added to the low-friction fracturing mixture 90 prior to pumping the low-friction fracturing mixture 90 into one or more fracturing wells 48. For example, in some embodiments, one or more chemicals and/or proppants 170 may be added to the low-friction fracturing mixture 90 using one or more blenders located at one or more fracturing pads 52 prior to pumping the low-friction fracturing mixture 90 into one or more fracturing wells 48. However, in other embodiments, one or more chemicals and/or proppants 170 may be added to the low-friction fracturing mixture 90 using one or more blenders located at a site that is external to the one or more fracturing pads 52 (e.g., including the centralized facility 66), prior to pumping the low-friction fracturing mixture 90 into one or more fracturing wells 48. It should be understood that the one or more chemicals and/or proppants 170 may include any other chemicals and/or proppants described herein.
[0089] Кроме того, в некоторых вариантах осуществления одна или более систем 94 управления технологическим процессом могут применяться для управления любыми рабочими параметрами централизованного объекта 66 и/или одной или более буровых площадок 10, и/или одной или более площадок 52 гидроразрыва пласта для облегчения получения и доставки смеси 90 для гидроразрыва пласта с пониженным трением к одной или более скважинам 48 гидроразрыва пласта одной или более площадок 52 гидроразрыва пласта, как более подробно описано в настоящем документе. В действительности, в некоторых вариантах осуществления одна или более систем 94 управления технологическим процессом могут применяться для автоматической (например, без вмешательства человека) регулировки любых и всех рабочих параметров централизованного объекта 66 и/или одной или более буровых площадок 10, и/или одной или более площадок 52 гидроразрыва пласта для облегчения получения и доставки смеси 90 для гидроразрыва пласта с пониженным трением к одной или более скважинам 48 гидроразрыва пласта одной или более площадок 52 гидроразрыва пласта, как более подробно описано в настоящем документе.[0089] Additionally, in some embodiments, one or more process control systems 94 may be used to control any operating parameters of the centralized facility 66 and/or one or more drilling sites 10 and/or one or more fracturing sites 52 to facilitate the production and delivery of the low friction fracturing mixture 90 to one or more fracturing wells 48 of the one or more fracturing sites 52, as described in more detail herein. In fact, in some embodiments, one or more process control systems 94 may be used to automatically (e.g., without human intervention) adjust any and all operating parameters of the centralized facility 66 and/or one or more drilling sites 10 and/or one or more fracturing sites 52 to facilitate the production and delivery of the low-friction fracturing mixture 90 to one or more fracturing wells 48 of the one or more fracturing sites 52, as described in more detail herein.
[0090] Например, как представлено на фиг. 7, система 94A управления технологическим процессом может применяться для управления рабочими параметрами технологического оборудования 78, расположенного на централизованном объекте 66, по меньшей мере частично на основе данных измерений в реальном времени, собираемых посредством одного или более датчиков (см., например, датчики 96, представленные на фиг. 6), расположенных вокруг централизованного объекта 66. В некоторых вариантах осуществления рабочие параметры технологического оборудования, расположенного на централизованном объекте 66, управление которыми может осуществляться посредством системы 94A управления технологическим процессом, могут включать в себя, помимо прочего, соотношение смешивания песка 80, химических веществ 84 и попутной воды 88 посредством манипуляций с проточными насосами и/или клапанами централизованного объекта 66, расходы и/или составы понижающей трение добавки 142 и/или жидкости 144, поступающей в систему 140 добавления с низким сдвиговым усилием, посредством манипуляций с проточными насосами и/или клапанами централизованного объекта 66, соотношение смешивания понижающей трение добавки 142 и жидкости 144, поступающей в систему 140 добавления с низким сдвиговым усилием, посредством манипуляций с проточными насосами и/или клапанами централизованного объекта 66, расходы и/или составы одной или более добавок 168, поступающих в смесь 90 для гидроразрыва пласта с пониженным трением, посредством манипуляций с клапанами централизованного объекта 66, расходы смеси 90 для гидроразрыва пласта с пониженным трением, поступающей к одной или более площадкам 52 гидроразрыва пласта, посредством манипуляций с перекачивающими насосами 164 и т. д.[0090] For example, as shown in Fig. 7, the process control system 94A may be used to control the operating parameters of the process equipment 78 located at the centralized facility 66 based at least in part on real-time measurement data collected by one or more sensors (see, for example, the sensors 96 shown in FIG. 6) located around the centralized facility 66. In some embodiments, the operating parameters of the process equipment located at the centralized facility 66 that may be controlled by the process control system 94A may include, but are not limited to, the mixing ratio of the sand 80, chemicals 84, and produced water 88 through manipulation of the flow pumps and/or valves of the centralized facility 66, the flow rates and/or compositions of the friction reducing additive 142 and/or fluid 144 entering the low shear addition system 140 through manipulation of the flow pumps and/or valves of the centralized facility 66, the ratio of mixing the friction reducing additive 142 and the fluid 144 supplied to the low shear addition system 140 by manipulating the flow pumps and/or valves of the centralized facility 66, the flow rates and/or compositions of one or more additives 168 supplied to the low friction fracturing mixture 90 by manipulating the valves of the centralized facility 66, the flow rates of the low friction fracturing mixture 90 supplied to one or more fracturing pads 52 by manipulating the transfer pumps 164, etc.
[0091] В некоторых вариантах осуществления данные измерений в реальном времени, которые могут собираться посредством одного или более датчиков (см., например, датчики 96, представленные на фиг. 6), расположенных вокруг централизованного объекта 66, могут включать в себя, помимо прочего, качество воды (например, pH, электропроводность и т. д.) источников воды на централизованном объекте 66 (например, попутной воды 88, принимаемой от одной или более буровых площадок 10, других источников воды и т. д.), удельную плотность песка 80, химических веществ 84, попутной воды 88 и/или смеси 90 для гидроразрыва пласта с пониженным трением, получаемой на централизованном объекте 66, мутность песка 80, химических веществ 84, попутной воды 88 и/или смеси 90 для гидроразрыва пласта с пониженным трением, получаемой на централизованном объекте 66, составы песка 80, химических веществ 84, попутной воды 88 и/или смеси 90 для гидроразрыва пласта с пониженным трением, получаемой на централизованном объекте 66, понижение трения смеси 90 для гидроразрыва пласта с пониженным трением, получаемой на централизованном объекте 66, по сравнению с водой (например, попутной водой 88, принимаемой от одной или более буровых площадок 10, и/или дополнительной водой из источника воды на централизованном объекте 66) и т. д.[0091] In some embodiments, the real-time measurement data that may be collected by one or more sensors (see, for example, sensors 96 shown in FIG. 6) located around the centralized facility 66 may include, among other things, the water quality (e.g., pH, conductivity, etc.) of the water sources at the centralized facility 66 (e.g., produced water 88 received from one or more well pads 10, other water sources, etc.), the specific gravity of the sand 80, chemicals 84, produced water 88, and/or low-friction fracturing mixture 90 produced at the centralized facility 66, the turbidity of the sand 80, chemicals 84, produced water 88, and/or low-friction fracturing mixture 90 produced at the centralized facility 66, the compositions of the sand 80, chemicals 84, produced water 88 and/or low friction fracturing mixture 90 obtained at the centralized facility 66, reducing the friction of the low friction fracturing mixture 90 obtained at the centralized facility 66 compared to water (e.g. produced water 88 received from one or more drilling sites 10 and/or additional water from a water source at the centralized facility 66), etc.
[0092] Кроме того, как также представлено на фиг. 7, одна или более систем 94B управления технологическим процессом могут применяться для управления рабочими параметрами технологического оборудования, расположенного на одной или более площадках 52 гидроразрыва пласта и/или одной или более буровых площадках 10, по меньшей мере частично на основе данных измерений в реальном времени, собираемых посредством одного или более датчиков, расположенных вокруг одной или более площадок 52 гидроразрыва пласта и/или одной или более буровых площадок 10. Следует понимать, что в вариантах осуществления, в которых буровые площадки 10 также представляют собой площадки 52 гидроразрыва пласта, может применяться только одна система 94B управления технологическим процессом.[0092] Additionally, as also shown in Fig. 7, one or more process control systems 94B may be used to control operating parameters of process equipment located at one or more fracturing sites 52 and/or one or more drilling sites 10, based at least in part on real-time measurement data collected by one or more sensors located around the one or more fracturing sites 52 and/or one or more drilling sites 10. It should be understood that in embodiments in which the drilling sites 10 are also fracturing sites 52, only one process control system 94B may be used.
[0093] В некоторых вариантах осуществления рабочие параметры технологического оборудования, расположенного на одной или более площадках 52 гидроразрыва пласта и/или одной или более буровых площадках 10, управление которыми может осуществляться посредством системы 94B управления технологическим процессом, могут включать в себя, помимо прочего, расходы смеси 90 для гидроразрыва пласта с пониженным трением, доставляемой к одной или более площадкам 52 гидроразрыва пласта, посредством манипуляций с проточными насосами и/или клапанами одной или более площадок 52 гидроразрыва пласта, расходы и/или составы одного или более дополнительных химических веществ/проппантов 170, поступающих в один или более блендеров, посредством манипуляций с клапанами для управления смешиванием одного или более проппантов 170 и смеси 90 для гидроразрыва пласта с пониженным трением, осуществляемым посредством одного или более блендеров, расходы дополнительной воды, поступающей в смесь 90 для гидроразрыва пласта с пониженным трением, посредством манипуляций с клапанами одной или более площадок 52 гидроразрыва пласта, расходы смеси 90 для гидроразрыва пласта с пониженным трением, закачиваемой в одну или более скважин 48 гидроразрыва пласта, посредством манипуляций с одним или более насосами 146 гидроразрыва пласта и/или клапанами одной или более площадок 52 гидроразрыва пласта, расходы попутной воды 88 от одной или более буровых площадок 10, поступающей к централизованному объекту 66, посредством манипуляций с перекачивающими насосами 148A одной или более буровых площадок 10 и т. д.[0093] In some embodiments, operating parameters of the process equipment located at the one or more fracturing sites 52 and/or the one or more well sites 10 that can be controlled by the process control system 94B may include, but are not limited to, flow rates of low friction fracturing mixture 90 delivered to the one or more fracturing sites 52 via manipulation of flow pumps and/or valves of the one or more fracturing sites 52, flow rates and/or compositions of one or more additional chemicals/proppants 170 supplied to one or more blenders via manipulation of valves to control mixing of one or more proppants 170 and low friction fracturing mixture 90 via the one or more blenders, flow rates of additional water supplied to the fracturing mixture 90 formation with reduced friction, by manipulating the valves of one or more fracturing pads 52, the flow rates of the mixture 90 for fracturing the formation with reduced friction, pumped into one or more fracturing wells 48, by manipulating one or more fracturing pumps 146 and/or valves of one or more fracturing pads 52, the flow rates of produced water 88 from one or more drilling pads 10, entering the centralized facility 66, by manipulating the transfer pumps 148A of one or more drilling pads 10, etc.
[0094] В некоторых вариантах осуществления данные измерений в реальном времени, которые могут собираться посредством одного или более датчиков, расположенных вокруг одной или более площадок 52 гидроразрыва пласта и/или одной или более буровых площадок 10, могут включать в себя, помимо прочего, давление обработки пласта и другие рабочие параметры одной или более скважин 22 на одной или более буровых площадках 10, качество воды (например, pH, электропроводность и т. д.) на одной или более буровых площадках 10 (например, попутной воды 88), удельную плотность смеси 90 для гидроразрыва пласта с пониженным трением, мутность смеси 90 для гидроразрыва пласта с пониженным трением, составы смеси 90 для гидроразрыва пласта с пониженным трением и т. д.[0094] In some embodiments, the real-time measurement data that may be collected by one or more sensors located around one or more fracturing sites 52 and/or one or more drilling sites 10 may include, among other things, formation treatment pressure and other operating parameters of one or more wells 22 at one or more drilling sites 10, water quality (e.g., pH, conductivity, etc.) at one or more drilling sites 10 (e.g., produced water 88), specific gravity of low-friction fracturing mixture 90, turbidity of low-friction fracturing mixture 90, compositions of low-friction fracturing mixture 90, etc.
[0095] Кроме того, в некоторых вариантах осуществления системы 94A, 94B управления технологическим процессом могут взаимодействовать друг с другом таким образом, что управление рабочими параметрами технологического оборудования, расположенного на одной или более площадках 52 гидроразрыва пласта и/или одной или более буровых площадках 10, может осуществляться совокупным образом посредством систем 94A, 94B управления технологическим процессом по меньшей мере частично на основе данных измерений в реальном времени, собираемых посредством одного или более датчиков (см, например, датчики 96, представленные на фиг. 6), расположенными вокруг централизованного объекта 66, и/или управление рабочими параметрами технологического оборудования 78, расположенного на централизованном объекте 66, может осуществляться совокупным образом посредством систем 94A, 94B управления технологическим процессом по меньшей мере частично на основе данных измерений в реальном времени, собираемых посредством одного или более датчиков, расположенных вокруг одной или более площадок 52 гидроразрыва пласта и/или одной или более буровых площадок 10. Кроме того, следует понимать, что управление другими рабочими параметрами технологического оборудования 78, расположенного на централизованном объекте 66 и/или одной или более площадках 52 гидроразрыва пласта, и/или одной или более буровых площадках 10, может осуществляться посредством системы 94A управления технологическим процессом и/или системы 94B управления технологическим процессом по меньшей мере частично на основе других данных измерений в реальном времени, собираемых посредством одного или более датчиков (см. например, датчики 96, представленные на фиг.6), расположенных вокруг централизованного объекта 66 и/или одной или более площадок 52 гидроразрыва пласта, и/или одной или более буровых площадок 10. В действительности, управление любыми рабочими параметрами технологического оборудования, расположенного на централизованном объекте 66 и/или одной или более площадках 52 гидроразрыва пласта, и/или одной или более буровых площадках 10, может осуществляться посредством системы 94A управления технологическим процессом и/или системы 94B управления технологическим процессом по меньшей мере частично на основе любых данных измерений в реальном времени, собираемых посредством одного или более датчиков (см. например, датчики 96, представленные на фиг.6), расположенных вокруг централизованного объекта 66 и/или одной или более площадок 52 гидроразрыва пласта, и/или одной или более буровых площадок 10.[0095] Additionally, in some embodiments, the process control systems 94A, 94B may interact with one another such that operating parameters of process equipment located at one or more fracturing sites 52 and/or one or more drilling sites 10 may be controlled in an aggregate manner by the process control systems 94A, 94B based at least in part on real-time measurement data collected by one or more sensors (see, for example, sensors 96 shown in Fig. 6) located around the centralized facility 66, and/or operating parameters of process equipment 78 located at the centralized facility 66 may be controlled in an aggregate manner by the process control systems 94A, 94B based at least in part on real-time measurement data collected by one or more sensors located around the one or more fracturing sites 52. and/or one or more drilling sites 10. In addition, it should be understood that control of other operating parameters of the process equipment 78 located at the centralized facility 66 and/or one or more hydraulic fracturing sites 52 and/or one or more drilling sites 10 can be performed by means of the process control system 94A and/or the process control system 94B based at least in part on other real-time measurement data collected by means of one or more sensors (see for example, sensors 96 shown in Fig. 6) located around the centralized facility 66 and/or one or more hydraulic fracturing sites 52 and/or one or more drilling sites 10. In fact, control of any operating parameters of the process equipment located at the centralized facility 66 and/or one or more hydraulic fracturing sites 52 and/or one or more drilling sites 10 can be performed by means of the process control system 94A and/or the process control system 94B based at least in part on any real-time measurement data collected by means of one or more sensors (see, for example, sensors 96 shown in Fig. 6) located around the centralized facility 66 and/or one or more hydraulic fracturing sites 52 and/or one or more drilling sites 10.
[0096] Как представлено на фиг. 16, в некоторых вариантах[0096] As shown in Fig. 16, in some embodiments
осуществления каждая (или, в альтернативном случае, все вместе) из систем 94 управления технологическим процессом, описанных в настоящем документе, может включать в себя один или более модулей 172 управления технологическим процессом (например, программу исполняемых компьютером инструкций и связанные данные), которые могут быть выполнены с возможностью выполнения различных функций вариантов осуществления, описанных в настоящем документе. В некоторых вариантах осуществления для выполнения этих различных функций модуль 172 управления технологическим процессом исполняется на одном или более процессорах 174 системы (систем) 94 управления технологическим процессом, которые могут быть подключены к одному или более запоминающим носителям 176 системы (систем) 94 управления технологическим процессом. В действительности, в некоторых вариантах осуществления, один или более модулей 172 управления технологическим процессом могут храниться на одном или более запоминающих носителях 176.each (or, alternatively, all) of the process control systems 94 described herein may include one or more process control modules 172 (e.g., a program of computer-executable instructions and associated data) that may be configured to perform the various functions of the embodiments described herein. In some embodiments, to perform these various functions, the process control module 172 is executed on one or more processors 174 of the process control system(s) 94, which may be coupled to one or more storage media 176 of the process control system(s) 94. Indeed, in some embodiments, one or more process control modules 172 may be stored on one or more storage media 176.
[0097] В некоторых вариантах осуществления один или более процессоров 174 может включать в себя микропроцессор, микроконтроллер, процессорный модуль или подсистему, программируемую интегральную схему, программируемую вентильную матрицу, цифровой сигнальный процессор (ЦСП) или другое управляющее или вычислительное устройство. В некоторых вариантах осуществления один или более запоминающих носителей 176 могут быть реализованы в виде одного или более энергонезависимых компьютерочитаемых или машиночитаемых запоминающих носителей. В некоторых вариантах осуществления один или более запоминающих носителей 176 могут включать в себя одну или более различных форм памяти, включающих в себя полупроводниковые запоминающие устройства, такие как динамические или статические запоминающие устройства с произвольной выборкой (ДЗУПВ или СЗУПВ), стираемые и программируемые постоянные запоминающие устройства (ППЗУ), электрически стираемые и программируемые постоянные запоминающие устройства (ЭСППЗУ) и флэш-память; магнитные диски, такие как несъемные, гибкие и съемные диски; другие магнитные носители, включающие в себя ленту; оптические носители, такие как компакт-диски (CD) или цифровые видеодиски (DVD); или другие виды устройств хранения информации. Следует отметить, что исполняемые компьютером инструкции и связанные данные модуля(-лей) 172 управления технологическим процессом могут быть предоставлены на одном компьютерочитаемом или машиночитаемом запоминающем носителе запоминающих носителей 176 или, альтернативно, могут предоставляться на множестве компьютерочитаемых или машиночитаемых запоминающих носителях, распределенных по большой системе, имеющей, возможно, множество узлов. Такой компьютерочитаемый или машиночитаемый запоминающий носитель или носители считаются частью изделия (или изделия промышленного производства), которое может относиться к любому изготовленному единичному компоненту или множеству компонентов. В некоторых вариантах осуществления один или более запоминающих носителей 176 могут либо находиться в машине, выполняющей машиночитаемые инструкции, либо находиться на удаленном объекте, с которого машиночитаемые инструкции могут загружаться по сети для исполнения.[0097] In some embodiments, one or more processors 174 may include a microprocessor, a microcontroller, a processor module or subsystem, a programmable integrated circuit, a programmable gate array, a digital signal processor (DSP), or other control or computing device. In some embodiments, one or more storage media 176 may be implemented as one or more non-volatile computer-readable or machine-readable storage media. In some embodiments, one or more storage media 176 may include one or more different forms of memory, including semiconductor memories such as dynamic or static random access memories (DRAM or SRAM), erasable programmable read-only memories (EPROM), electrically erasable programmable read-only memories (EEPROM), and flash memory; magnetic disks such as fixed, floppy and removable disks; other magnetic media including tape; optical media such as compact discs (CDs) or digital video discs (DVDs); or other types of information storage devices. It should be noted that the computer-executable instructions and associated data of the process control module(s) 172 may be provided on a single computer-readable or machine-readable storage medium of storage media 176 or, alternatively, may be provided on a plurality of computer-readable or machine-readable storage media distributed over a large system, possibly having a plurality of nodes. Such a computer-readable or machine-readable storage medium or media are considered to be part of an article of manufacture (or an article of manufacture), which may refer to any single component manufactured or a plurality of components. In some embodiments, one or more storage media 176 may either be located on a machine executing the machine-readable instructions or located on a remote site from which the machine-readable instructions may be downloaded over a network for execution.
[0098] В некоторых вариантах осуществления процессор(-ы) 174 могут быть подключены к схеме 178 связи системы (систем) 94 управления технологическим процессом для обеспечения системе (системам) 94 управления технологическим процессом возможности осуществления связи с различными датчиками, различным технологическим оборудованием централизованного объекта 66 и/или одной или более площадок 52 гидроразрыва пласта, и/или одной или более буровых площадок 10 (а также другими системами, описанными в настоящем документе) и т. д. с целью управления работой систем, более подробно описанных в настоящем документе. В некоторых вариантах осуществления схема 178 связи может также содействовать системе (системам) 94 управления технологическим процессом в передаче данных в облачное хранилище 180 (или другую проводную и/или беспроводную сеть связи) для, например, архивирования данных или для обеспечения внешних вычислительных систем 182 возможностью доступа к данным и/или удаленного взаимодействия с системой (системами) 94 управления технологическим процессом.[0098] In some embodiments, the processor(s) 174 may be coupled to the communication circuit 178 of the process control system(s) 94 to enable the process control system(s) 94 to communicate with various sensors, various process equipment of the centralized facility 66 and/or one or more fracturing sites 52 and/or one or more drilling sites 10 (as well as other systems described herein), etc., to control the operation of the systems described in more detail herein. In some embodiments, the communication circuit 178 may also assist the process control system(s) 94 in transmitting data to the cloud storage 180 (or other wired and/or wireless communication network) for, for example, archiving data or to enable external computing systems 182 to access data and/or remotely interact with the process control system(s) 94.
[0099] В некоторых вариантах осуществления схема 178 связи может представлять собой, включать в себя или быть реализованной посредством различных типов стандартных интерфейсов, таких как интерфейс Ethernet, универсальная последовательная шина (USB), интерфейс ввода/вывода третьего поколения (3GIO), беспроводной интерфейс, интерфейс сети сотовой связи и/или интерфейс сети спутниковой связи, среди прочего. В некоторых вариантах осуществления схема 178 связи может также включать в себя устройство связи, такое как модем или сетевая интерфейсная плата, для облегчения обмена данными с внешними вычислительными устройствами посредством сети (например, Ethernet-соединение, цифровая абонентская линия (DSL), телефонная линия, коаксиальный кабель, система сотовой телефонной сети, спутник и т. д.).[0099] In some embodiments, the communication circuit 178 may be, include, or be implemented via various types of standard interfaces, such as an Ethernet interface, a universal serial bus (USB), a third generation input/output (3GIO) interface, a wireless interface, a cellular network interface, and/or a satellite network interface, among others. In some embodiments, the communication circuit 178 may also include a communication device, such as a modem or a network interface card, to facilitate data exchange with external computing devices via a network (e.g., an Ethernet connection, a digital subscriber line (DSL), a telephone line, a coaxial cable, a cellular telephone network system, a satellite, etc.).
[00100] В некоторых вариантах осуществления смесь для гидроразрыва пласта с пониженным трением, дополнительная вода, одна или более добавок 168 и другие жидкости могут транспортироваться от централизованного объекта 66 к одной или более площадкам 52 гидроразрыва пласта одновременно посредством одного или более трубопроводов 74 для смеси для гидроразрыва пласта. Например, в некоторых вариантах осуществления один или более трубопроводов 74 для смеси для гидроразрыва пласта могут включать в себя множество трубопроводов 74, расположенных параллельно друг другу, при этом каждый из трубопроводов 74 транспортирует жидкость, отличную от других.[00100] In some embodiments, the low-friction fracturing mixture, additional water, one or more additives 168, and other fluids may be transported from the centralized facility 66 to one or more fracturing sites 52 simultaneously via one or more fracturing mixture conduits 74. For example, in some embodiments, the one or more fracturing mixture conduits 74 may include a plurality of conduits 74 arranged in parallel with one another, wherein each of the conduits 74 transports a different fluid than the others.
[00101] Как представлено на фиг. 17, в некоторых вариантах осуществления один трубопровод 74A может включать в себя наружную трубу 184 с внутренней трубой 186, расположенной концентрически внутри наружной трубы 184. Таким образом, внутренняя часть внутренней трубы 186 образует внутренний объем 188, а кольцевое пространство между наружной трубой 184 и внутренней трубой 186 образует наружный объем 190. В таком варианте осуществления первая жидкость может транспортироваться от централизованного объекта 66 к одной или более площадкам 52 гидроразрыва пласта через внутренний объем 188 трубопровода 74A одновременно со второй жидкостью, транспортируемой от централизованного объекта 66 к одной или более площадкам 52 гидроразрыва пласта через наружный объем 190 трубопровода 74A. Например, в некоторых вариантах осуществления смесь 90 для гидроразрыва пласта с пониженным трением может транспортироваться от централизованного объекта 66 к одной или более площадкам 52 гидроразрыва пласта через внутренний объем 188 трубопровода 74A одновременно дополнительной водой (например, водой с непониженным трением), транспортируемой от централизованного объекта 66 к одной или более площадкам 52 гидроразрыва пласта через наружный объем 190 трубопровода 74A. В других вариантах осуществления дополнительная вода (например, вода с непониженным трением) может транспортироваться от централизованного объекта 66 к одной или более площадкам 52 гидроразрыва пласта через внутренний объем 188 трубопровода 74A одновременно со смесью 90 для гидроразрыва пласта с пониженным трением, транспортируемой от централизованного объекта 66 к одной или более площадкам 52 гидроразрыва пласта через наружный объем 190 трубопровода 74A. В действительности, любые комбинации смеси 90 для гидроразрыва пласта с пониженным трением, дополнительной воды, одной или более добавок 168 и других жидкостей могут транспортироваться от централизованного объекта 66 к одной или более площадкам 52 гидроразрыва пласта через различные объемы 188, 190 трубопровода 74A, представленного на фиг. 17.[00101] As shown in Fig. 17, in some embodiments, a single conduit 74A may include an outer pipe 184 with an inner pipe 186 disposed concentrically within the outer pipe 184. Thus, the interior of the inner pipe 186 forms an inner volume 188, and the annular space between the outer pipe 184 and the inner pipe 186 forms an outer volume 190. In such an embodiment, a first fluid may be transported from the centralized facility 66 to one or more fracturing sites 52 through the inner volume 188 of the conduit 74A simultaneously with a second fluid being transported from the centralized facility 66 to the one or more fracturing sites 52 through the outer volume 190 of the conduit 74A. For example, in some embodiments, the low-friction fracturing mixture 90 may be transported from the centralized facility 66 to the one or more fracturing sites 52 through the internal volume 188 of the conduit 74A concurrently with additional water (e.g., non-friction-reduced water) transported from the centralized facility 66 to the one or more fracturing sites 52 through the external volume 190 of the conduit 74A. In other embodiments, additional water (e.g., non-friction-reduced water) may be transported from the centralized facility 66 to the one or more fracturing sites 52 through the internal volume 188 of the conduit 74A concurrently with the low-friction fracturing mixture 90 transported from the centralized facility 66 to the one or more fracturing sites 52 through the external volume 190 of the conduit 74A. In fact, any combinations of the low friction fracturing mixture 90, additional water, one or more additives 168, and other fluids may be transported from the centralized facility 66 to one or more fracturing sites 52 through various volumes 188, 190 of the pipeline 74A shown in Fig. 17.
[00102] как представлено на фиг. 18, в других вариантах осуществления один трубопровод 74B может включать в себя наружную трубу 184 и множество внутренних труб 186A, 186B, расположенных внутри наружной трубы 184. Таким образом, внутренние части каждой из внутренних труб 186A, 186B образуют соответствующие внутренние объемы 188A, 188B, а кольцевое пространство между наружной трубой 184 и внутренними трубами 186A, 186B образует наружный объем 190. В таком варианте осуществления первая жидкость может транспортироваться от централизованного объекта 66 к одной или более площадкам 52 гидроразрыва пласта через первый внутренний объем 188A трубопровода 74B одновременно со второй жидкостью, транспортируемой от централизованного объекта 66 к одной или более площадкам 52 гидроразрыва пласта через второй внутренний объем 188B трубопровода 74B, одновременно с третьей жидкостью, транспортируемой от централизованного объекта 66 к одной или более площадкам 52 гидроразрыва пласта через наружный объем 190 трубопровода 74B. В частности, любые комбинации смеси 90 для гидроразрыва пласта с пониженным трением, дополнительной воды, одной или более добавок 168 и других жидкостей могут транспортироваться от централизованного объекта 66 к одной или более площадкам 52 гидроразрыва пласта через различные объемы 188, 190 трубопровода 74B, представленного на фиг. 18. Хотя на фиг. 18 трубопровод 74B проиллюстрирован как включающий в себя две внутренние трубы 186A, 186B, в других вариантах осуществления он может включать в себя любое количество (например, две, три, четыре, пять или даже больше) внутренних труб 186.[00102] as shown in Fig. 18, in other embodiments, a single conduit 74B may include an outer pipe 184 and a plurality of inner pipes 186A, 186B located within the outer pipe 184. Thus, the interiors of each of the inner pipes 186A, 186B form respective internal volumes 188A, 188B, and the annular space between the outer pipe 184 and the inner pipes 186A, 186B forms an outer volume 190. In such an embodiment, a first fluid may be transported from the centralized facility 66 to the one or more fracturing sites 52 through the first internal volume 188A of the conduit 74B simultaneously with a second fluid transported from the centralized facility 66 to the one or more fracturing sites 52 through the second internal volume 188B of the conduit 74B simultaneously with a third fluid transported from the centralized facility 66 to one or more fracturing sites 52 through the outer volume 190 of the conduit 74B. In particular, any combinations of the low-friction fracturing mixture 90, additional water, one or more additives 168 and other fluids can be transported from the centralized facility 66 to one or more fracturing sites 52 through various volumes 188, 190 of the conduit 74B shown in Fig. 18. Although in Fig. 18 the conduit 74B is illustrated as including two inner pipes 186A, 186B, in other embodiments it can include any number (e.g., two, three, four, five or even more) of inner pipes 186.
[00103] В некоторых вариантах осуществления различные объемы 188, 190 трубопроводов 74A, 74B, представленных на фиг. 17 и 18, могут применяться для облегчения многонаправленного потока жидкостей через объемы 188, 190. Например, хотя в некоторых вариантах осуществления определенные жидкости могут течь однонаправленным образом от централизованного объекта 66 к одной или более площадкам 52 гидроразрыва пласта в соответствующих объемах 188, 190 трубопроводов 74A, 74B, в других вариантах осуществления первая жидкость может течь от централизованного объекта 66 к одной или более площадкам 52 гидроразрыва пласта через один из объемов 188, 190, тогда как вторая жидкость может течь в противоположном направлении от одной или более площадок 52 гидроразрыва пласта к централизованному объекту 66 в другом из объемов 188, 190. В качестве лишь одного неограничивающего примера в варианте осуществления, в котором площадка 52 гидроразрыва пласта также выступает площадкой 10 эксплуатационной скважины, попутная вода 88 от площадки 52 гидроразрыва пласта может транспортироваться к централизованному объекту 66 через один из объемов 188, 190 трубопровода 74A, 74B, тогда как смесь 90 для гидроразрыва пласта может транспортироваться от централизованного объекта 66 к площадке 52 гидроразрыва пласта через другой из объемов 188, 190 трубопровода 74, 74B.[00103] In some embodiments, the various volumes 188, 190 of the conduits 74A, 74B shown in FIG. 17 and 18, may be employed to facilitate multi-directional flow of fluids through volumes 188, 190. For example, while in some embodiments certain fluids may flow in a unidirectional manner from the centralized facility 66 to one or more fracturing sites 52 in respective volumes 188, 190 of conduits 74A, 74B, in other embodiments a first fluid may flow from the centralized facility 66 to the one or more fracturing sites 52 through one of volumes 188, 190, while a second fluid may flow in the opposite direction from the one or more fracturing sites 52 to the centralized facility 66 in another of volumes 188, 190. As just one non-limiting example, in an embodiment in which the fracturing site 52 also serves as the site 10 of a production well, produced water 88 from the site 52 hydraulic fracturing fluid may be transported to the centralized facility 66 through one of the volumes 188, 190 of the pipeline 74A, 74B, while the mixture 90 for hydraulic fracturing fluid may be transported from the centralized facility 66 to the hydraulic fracturing site 52 through another of the volumes 188, 190 of the pipeline 74, 74B.
[00104] Возвращаясь теперь к фиг. 6, 13 и 16, как более подробно описано в настоящем документе, одна или более систем 94 управления технологическим процессом может быть выполнена с возможностью управления любыми и всеми рабочими параметрами централизованного объекта 66 и/или одной или более буровых площадок 10 и/или одной или более площадок 52 гидроразрыва пласта. Например, в некоторых вариантах осуществления одна или более систем 94 управления технологическим процессом может быть выполнена с возможностью управления расходами множества жидкостей, транспортируемых посредством трубопроводов 74, представленных на фиг. 17 и 18, при этом соотношения смешивания между транспортируемыми в них жидкостями регулируются для достижения желаемого конечного состоянии или конечной концентрации на одной или более площадках 52 гидроразрыва пласта для достижения оптимального понижения трения для конкретных условий эксплуатации одной или более скважин 48 гидроразрыва пласта на одной или более площадках 52 гидроразрыва пласта (например, определяемых посредством одной или более систем 94 управления технологическим процессом на основе данных измерений в реальном времени, собираемых посредством датчиков на централизованном объекте 66 и/или одной или более площадках 52 гидроразрыва пласта, и/или одной или более буровых площадках 10). Например, в некоторых вариантах осуществления, одна или более систем 94 управления технологическим процессом может быть выполнена с возможностью осуществления манипуляций с клапанами, связанными с соответствующими объемами 188, 190 трубопроводов 74, для достижения соответствующих соотношений смешивания между жидкостями, транспортируемыми посредством объемов 188, 190, с получением конечной смеси 90 для гидроразрыва пласта с пониженным трением на основе конкретных условий эксплуатации одной или более скважин 48 гидроразрыва пласта на одной или более площадках 52 гидроразрыва пласта.[00104] Referring now to Figs. 6, 13, and 16, as described in greater detail herein, one or more process control systems 94 may be configured to control any and all operating parameters of the centralized facility 66 and/or one or more drilling sites 10 and/or one or more fracturing sites 52. For example, in some embodiments, one or more process control systems 94 may be configured to control flow rates of a plurality of fluids transported via the conduits 74 shown in Fig. 17 and 18, wherein the mixing ratios between the fluids transported therein are adjusted to achieve a desired final state or final concentration at one or more fracturing sites 52 to achieve optimal friction reduction for specific operating conditions of one or more fracturing wells 48 at one or more fracturing sites 52 (e.g., determined by one or more process control systems 94 based on real-time measurement data collected by sensors at the centralized facility 66 and/or one or more fracturing sites 52 and/or one or more drilling sites 10). For example, in some embodiments, one or more process control systems 94 may be configured to manipulate valves associated with respective volumes 188, 190 of conduits 74 to achieve appropriate mixing ratios between fluids transported via volumes 188, 190 to produce a final fracturing mixture 90 with reduced friction based on specific operating conditions of one or more fracturing wells 48 at one or more fracturing sites 52.
[00105] Аналогичным образом, в некоторых вариантах осуществления одна или более систем 94 управления технологическим процессом может быть выполнена с возможностью выбора конкретной понижающей трение добавки 142 (например, из множества понижающих трение добавок 142) для добавления к воде в системе 140 добавления с низким сдвиговым усилием на централизованном объекте 66 с получением смеси 90 для гидроразрыва пласта с пониженным трением на основе конкретных условий эксплуатации одной или более скважин 48 гидроразрыва пласта на одной или более площадках 52 гидроразрыва пласта. Например, в некоторых вариантах осуществления одна или более систем 94 управления технологическим процессом может анализировать составы жидкости 144, к которой добавляется понижающая трение добавка 142, и, на основе конкретных условий эксплуатации одной или более скважин 48 гидроразрыва пласта на одной или более площадках 52 гидроразрыва пласта, может определять, что конкретная понижающая трение добавка 142 (например, из множества понижающих трение добавок 142) и/или конкретная концентрация понижающей трение добавки 142 может идеально подходить для преобразования жидкости 144 в смесь 90 для гидроразрыва пласта с пониженным трением, которая будет соответствовать конкретным условиям эксплуатации одной или более скважин 48 гидроразрыва пласта на одной или более площадках 52 гидроразрыва пласта. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления выбор конкретной понижающей трение добавки 142 (например, из множества понижающих трение добавок 142) и/или конкретной концентрации понижающей трение добавки 142 может определяться одной или более системами 94 управления технологическим процессом по меньшей мере частично на основе параметров производительности одной или более скважин 22 на одной или более буровых площадках 10, например, которые могут быть выведены посредством одной или более систем 94 управления технологическим процессом исходя из архивированных данных измерений производительности одной или более скважин 22 (например, архивированных в облачном хранилище 180).[00105] Similarly, in some embodiments, one or more process control systems 94 may be configured to select a particular friction reducing additive 142 (e.g., from a plurality of friction reducing additives 142) to add to water in a low-shear addition system 140 at a centralized facility 66 to produce a reduced-friction fracturing mixture 90 based on specific operating conditions of one or more fracturing wells 48 at one or more fracturing sites 52. For example, in some embodiments, one or more process control systems 94 may analyze the compositions of the fluid 144 to which the friction reducing additive 142 is added and, based on the particular operating conditions of the one or more fracturing wells 48 at one or more fracturing sites 52, may determine that a particular friction reducing additive 142 (e.g., from a plurality of friction reducing additives 142) and/or a particular concentration of the friction reducing additive 142 may be ideally suited to convert the fluid 144 into a fracturing mixture 90 with reduced friction that will meet the particular operating conditions of the one or more fracturing wells 48 at one or more fracturing sites 52. In addition, in some embodiments, the selection of a particular friction reducing additive 142 (e.g., from a plurality of friction reducing additives 142) and/or a particular concentration of the friction reducing additive 142 may be determined by one or more process control systems 94 based at least in part on performance parameters of one or more wells 22 at one or more wellsites 10, such as may be derived by one or more process control systems 94 from archived performance measurement data of one or more wells 22 (e.g., archived in cloud storage 180).
[00106] Конкретные варианты осуществления, описанные выше, были представлены в качестве примера, и следует понимать, что эти варианты осуществления могут быть подвержены различным модификациям и могут иметь альтернативные формы. Кроме того, следует понимать, что формула изобретения не предназначена для ограничения конкретными раскрытыми формами, а, скорее, предоставлена для охвата всех модификаций, эквивалентов и альтернатив, соответствующих сущности и объему настоящего изобретения.[00106] The specific embodiments described above have been presented by way of example, and it should be understood that these embodiments may be subject to various modifications and may have alternative forms. Furthermore, it should be understood that the claims are not intended to be limited to the specific forms disclosed, but rather are provided to cover all modifications, equivalents and alternatives that fall within the spirit and scope of the present invention.
Claims (31)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US63/033,619 | 2020-06-02 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2835795C1 true RU2835795C1 (en) | 2025-03-04 |
Family
ID=
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100132949A1 (en) * | 2008-10-21 | 2010-06-03 | Defosse Grant | Process and process line for the preparation of hydraulic fracturing fluid |
| RU2464417C2 (en) * | 2010-12-21 | 2012-10-20 | Шлюмберже Текнолоджи Б.В. | Method of hydraulic fracturing |
| US20120273206A1 (en) * | 2011-04-26 | 2012-11-01 | Clearwater International, Llc | Dry polymer mixing process for forming gelled fluids |
| RU2523316C1 (en) * | 2010-05-18 | 2014-07-20 | Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. | Method of hydraulic breakdown of formation |
| US20170130537A1 (en) * | 2014-07-31 | 2017-05-11 | Halliburton Energy Services, Inc. | Wellbore operations using a multi-tube system |
| RU2659929C1 (en) * | 2013-12-10 | 2018-07-04 | Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. | System and method of processing ground formation by means of the deviation composition |
| US20180187508A1 (en) * | 2015-06-29 | 2018-07-05 | Cameron International Corporation | Apparatus and method for distributing fluids to a wellbore |
| US20200129934A1 (en) * | 2018-10-26 | 2020-04-30 | David O. Trahan | High efficiency powder dispersion and blend system and method for use in well completion operations |
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100132949A1 (en) * | 2008-10-21 | 2010-06-03 | Defosse Grant | Process and process line for the preparation of hydraulic fracturing fluid |
| RU2523316C1 (en) * | 2010-05-18 | 2014-07-20 | Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. | Method of hydraulic breakdown of formation |
| RU2464417C2 (en) * | 2010-12-21 | 2012-10-20 | Шлюмберже Текнолоджи Б.В. | Method of hydraulic fracturing |
| US20120273206A1 (en) * | 2011-04-26 | 2012-11-01 | Clearwater International, Llc | Dry polymer mixing process for forming gelled fluids |
| RU2659929C1 (en) * | 2013-12-10 | 2018-07-04 | Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. | System and method of processing ground formation by means of the deviation composition |
| US20170130537A1 (en) * | 2014-07-31 | 2017-05-11 | Halliburton Energy Services, Inc. | Wellbore operations using a multi-tube system |
| US20180187508A1 (en) * | 2015-06-29 | 2018-07-05 | Cameron International Corporation | Apparatus and method for distributing fluids to a wellbore |
| US20200129934A1 (en) * | 2018-10-26 | 2020-04-30 | David O. Trahan | High efficiency powder dispersion and blend system and method for use in well completion operations |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11959372B2 (en) | Fracturing slurry on demand using produced water | |
| US7730966B2 (en) | High density slurry | |
| US7770665B2 (en) | Use of cuttings tank for in-transit slurrification | |
| US20130233805A1 (en) | Method and Device for In-Line Injection of Flocculent Agent into a Fluid Flow of Mature Fine Tailings | |
| US20080179096A1 (en) | Use of cuttings tank for slurrification on drilling rig | |
| CN104302869A (en) | System and method for delivering treatment fluid | |
| US20150003185A1 (en) | Mobile fracking slurry mixing device | |
| RU2835795C1 (en) | Hydraulic fracturing system and method (embodiments) | |
| RU2840403C1 (en) | Method of producing mixture for hydraulic fracturing at centralized facility (embodiments) | |
| CN1922383B (en) | Systems, tanks and outlets for conveying raw cuttings | |
| US12486751B2 (en) | Distribution of hydraulic fracturing fluids | |
| CN104019366A (en) | Pulp conveying pipeline system with pipeline protection function and pulp conveying method | |
| US20250052142A1 (en) | Distribution of hydraulic fracturing fluids | |
| Barnes et al. | The new reality of hydraulic fracturing: treating produced water is cheaper than using fresh | |
| CN215667425U (en) | Oil field waste water treatment device | |
| US10954433B2 (en) | Methods and systems for preparing proppant slurries | |
| CN105443055B (en) | Marine drilling bank base supports the operating procedure of mud plant's system | |
| Carpenter | Centralized Water-Management Facilities in the Piceance Basin | |
| CN207645363U (en) | Drilling cutting conveying device | |
| Surjaatmadja et al. | High-pressure, high-flow-rate stimulation equipment for shale fracture treatments | |
| CN113716723A (en) | Oil field wastewater treatment device and treatment method | |
| Lobato et al. | Strategies and Methods for Centralized Water Management Facilities in the Piceance Basin | |
| Taylor et al. | Subsurface Disposal of Oil-field Brines in Oklahoma | |
| UA10844U (en) | Method for processing and utilization of drill wastes at construction of oil and gas wells |