Устройство и способ подачи нефтепромыслового материала

Устройство и способ подачи нефтепромыслового материала

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[01] В данном разделе изложена только информация по предпосылкам создания настоящего изобретения, а не обзор состояния известного уровня техники. Варианты осуществления устройства и способа изобретения относятся, в общем, к системам и способам подачи нефтепромысловых материалов в скважину на нефтяном месторождении.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[02] В данном разделе изложена только информация по предпосылкам создания настоящего изобретения, а не обзор состояния известного уровня техники.

[03] Добыча нефти и газа из подземных пластов связана с множеством проблем. Одной такой проблемой является отсутствие проницаемости в некоторых пластах. Часто нефтегазоносные пласты, которые могут содержать большие количества нефти или газа, не обеспечивают необходимого темпа добычи вследствие низкой проницаемости, обуславливающей низкий приток требуемых углеводородов. Для увеличения притока можно выполнять обработку приствольной зоны для интенсификации притока. Одним видом такой обработки приствольной зоны для интенсификации притока является гидравлический разрыв пласта. Гидравлический разрыв пласта является способом, в котором создают увеличение проницаемости пласта подземного углеводород коллектора, увеличивая приток углеводородов из коллектора. Текучую среду гидроразрыва пласта закачивают под очень высоким давлением, например, превышающим 10000 фунт/дюйм² (69 МПа), для разрыва пласта с созданием увеличенных проходов для притока углеводородов.

[04] Хотя поданное высокое давление может создать трещины в пласте, сброс давления обратно до нормального давления в стволе скважины часто обуславливает закрытие трещин аналогичное закрытию трещины, раскрытой деревянным клином и закрывающейся после удаления клина. Такое закрытие трещин в коллекторе, произведенных гидравлическим разрывом пласта, является весьма нежелательным.

[05] Для предотвращения закрытия трещин в пласте, когда гидравлическое давление снижается, в текучую среду гидроразрыва пласта можно добавлять проппант, такой как песок или другие твердые частицы, заполняющие трещины в пласте, так что, по завершении гидроразрыва пласта, когда высокое давление сбрасывают, трещины остаются открытыми, тем самым, обеспечивая возможность прохода углеводородов с увеличенным притоком через произведенные трещины в ствол скважины.

[06] Для закачки текучей среды гидроразрыва пласта в скважину в крупных операциях на нефтепромыслах, в общем, используют различные поршневые насосы прямого вытеснения или другие насосы, подающие текучую среду.

[07] Поршневой насос прямого вытеснения может представлять собой весьма большой блок оборудования с соответствующим двигателем, трансмиссией, коленчатым валом и другими частями, работающий с мощностью в диапазоне около 200-4000 лс. Коленчатый вал перемещает большой плунжер к камере в насосе и от нее, резко создавая высокое или низкое давление в ней. Это делает поршневой насос прямого вытеснения подходящим для приложения высокого давления. Гидравлический разрыв пласта подземной породы, например, часто возникает при давлениях в диапазоне 10000-20,000 фунт/дюйм² (69-138 МПа) или выше.

[08] При использовании нефтепромысловых насосов может требоваться регулярный мониторинг и техобслуживание насосов для обеспечения безотказной работы в течение нужного времени и увеличения кпд работы. Насос, как любое промышленное оборудование, подвержен естественному износу, который может влиять на продолжительность безотказной работы или кпд. Это может являться весьма важным для насосов при крупномасштабной эксплуатации нефтепромысла, поскольку их часто используют на производственных площадках и эксплуатируют в режиме близком к круглосуточному и могут эксплуатировать в весьма тяжелых условиях работы. Например, в случае применения для гидравлического разрыва пласта, поршневой насос прямого вытеснения могут использовать на производственных площадках и эксплуатировать шесть - двенадцать часов в день более недели, создавая чрезвычайно высокие давления. Износ компонентов насоса во время такой эксплуатации может иметь различные формы.

[09] Абразивный износ возникает, когда частицы в текучей среде воздействуют на открытые поверхности механизмов и передают часть своей кинетической энергии на открытые воздействию поверхности. При достаточно высокой кинетической энергии воздействующих частиц создается значительное растягивающее остаточное напряжение в открытой воздействию поверхности в области воздействия. Повторяющиеся воздействия обуславливают накопление растягивающего напряжения в массиве материала, что может придавать хрупкость открытой воздействию поверхности и приводить к образованию трещин, соединению трещин и общим существенным потерям.

[10] В частности, внутренние уплотнения клапанов насоса подвержены отказам, особенно в случае, если абразивный нефтепромысловый материал, применяемый для гидроразрыва пласта, направляют для прохода через насос. Данные внутренние уплотнения клапана могут быть выполнены из конформного материала для обеспечения надлежащего уплотнения. Вместе с тем конформность уплотнения может делать его подверженным повреждению абразивными нефтепромысловыми материалами, перекачиваемыми через запорную арматуру. Дополнительно, другие компоненты насоса могут быть подвержены износу абразивными материалами, перекачиваемыми через насос. Такое повреждение компонентов насоса может существенно влиять на управление выходной мощностью насоса и в итоге даже снижать производительность насоса.

[11] Предпринимаются попытки для предотвращения повреждения насоса перекачиваемыми абразивными материалами. Данные попытки включают в себя ввод абразивных материалов, таких как проппант, в местах ниже по потоку от гидрокоробки и других особо уязвимых компонентов нефтепромысловых насосов. Например, как подробно описано в патенте США № 3,560,053, выдан Ortloff, абразивную суспензию под давлением можно вводить в нефтепромысловую текучую среду после выхода текучей среды из нефтепромыслового насоса. В данном способе нефтепромысловый насос можно избавить от воздействия потенциально повреждающей абразивной суспензии.

[12] Однако, способ, описанный выше, связан с добавлением значительного количества оборудования на нефтепромысел. Часто данное оборудование может требовать своего собственного мониторинга и техобслуживания вследствие воздействия абразивной суспензии. Например, смешивающее оборудование вместе с оборудованием нагнетания давления, включающим в себя чувствительную запорную арматуру, может потребоваться в дополнение к основным нефтепромысловым насосам, описанным выше. Таким образом, при устранении воздействия на насосы абразивных материалов, другой комплект сложного оборудования находится под воздействием таких материалов.

[13] Поскольку текучую среду гидроразрыва пласта перекачивают под чрезвычайно высоким давлением, на проппанте, включенном в состав текучей среды гидроразрыва пласта, можно создавать покрытие для увеличения его долговечности и использования в условиях высокого давления и для минимизирования обратного притока из нефтяных и газовых скважин с гидравлическим разрывом пласта с расклиниванием проппантом. Покрытие проппанта хорошо известно в технике. В патенте США № 5,597,784, выдан Sinclair et al, описан способ выполнения покрытия проппанта в смоле. Покрытие на проппант обычно наносят в заводских условиях или на площадке, удаленной от площадки скважины, и транспортируют на площадку скважины после нанесения покрытия.

[14] Транспортирование проппанта с покрытием на площадку скважин означает, что выбор возможного материала покрытия проппанта ограничен типами покрытий, не испытывающими повреждений в процессе транспортировки. Также, когда проппант принимают на площадке скважины и перекачивают насосами высокого давления, имеется риск повреждения проппанта в технологическом оборудовании.

[15] В дополнение к покрытиям текучая среда обработки приствольной зоны для интенсификации притока часто дополняется добавками, содействующими обработке приствольной зоны для интенсификации притока или операциям расклинивания. Такие добавки включают в себя смазки, понизители вязкости, понизители трения, замедлители сшивки, волокно, химикаты взрывчатых веществ, связующие вещества и клеящие составы. Необходимо смешивание данных добавок с проппантом перед вводом в поток высокого давления гидравлической обработки приствольной зоны для интенсификации притока.

[16] Из вышеизложенного должно быть ясно, что существует необходимость создания системы перекачки абразивной суспензии, не создающей износа при эксплуатации нефтепромысловых насосов или компонентов насосов.

[17] Из вышеизложенного должно быть ясно, что существует необходимость создания механизма нанесения покрытия на проппант, обеспечивающего улучшенное управление технологическим процессом нанесения покрытия на проппант. Из вышеизложенного должно быть ясно, что также существует необходимость создания механизма ввода проппанта и соответствующих добавок, как смеси, не требующего перекачки такой смеси через насосы высокого давления, используемые для создания гидравлического давления, используемого в обработке для интенсификации притока углеводородных коллекторов.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[18] Раскрыт механизм подачи нефтепромыслового материала и способ его действия. Механизм обеспечивает высокоэффективный подход для ввода жестких материалов в поток текучей среды высокого давления, исключая перекачку нефтепромыслового материала через насосное оборудование, подверженное абразивному износу от таких материалов. Механизм включает в себя емкость измельченных твердых частиц и сосуд высокого давления. Сосуд высокого давления включает в себя первое впускное отверстие жидкости, сообщающееся с первой линией высокого давления и содержащее первый клапан, впускное отверстие для измельченных твердых частиц, соединенное с емкостью для измельченных твердых частиц и размещенное, по существу, в верхней части сосуда высокого давления и содержащее второй клапан, выполненный с возможностью избирательной изоляции сосуда высокого давления от емкости для измельченных твердых частиц, и первое выпускное отверстие, сообщающееся текучей средой с второй линией высокого давления и содержащее третий клапан.

[19] Механизм подачи нефтепромыслового материала может выполнять ввод суспензии твердых частиц в линию высокого давления, изолируя сосуд высокого давления от линии высокого давления, вводя, в условиях низкого давления, измельченные твердые частицы в сосуд высокого давления через впускное отверстие для измельченных твердых частиц, создавая поток чистой текучей среды высокого давления в сосуд высокого давления, и выпуская поток суспензии высокого давления из сосуда высокого давления в линию высокого давления.

[20] В варианте осуществления способ действия, по меньшей мере, одного сосуда высокого давления для закачки суспензии твердых частиц в линию высокого давления, содержит первый рабочий цикл, содержащий изоляцию, по меньшей мере, одного сосуда высокого давления от линии высокого давления и ввод измельченных твердых частиц в сосуд высокого давления через впускное отверстие для измельченных твердых частиц, и второй рабочий цикл, содержащий создание потока высокого давления в сосуд высокого давления, и создание потока суспензии высокого давления из сосуда высокого давления в линию высокого давления. Способ дополнительно содержит действие, по меньшей мере, одного сосуда высокого давления во втором рабочем цикле для создания гетерогенного потока суспензии в линию высокого давления. Альтернативно, указанное действие содержит попеременное действие, по меньшей мере, одного сосуда высокого давления в первом рабочем цикле и втором рабочем цикле. Альтернативно, текучая среда в линии высокого давления и поток суспензии высокого давления имеют отличающиеся свойства. Альтернативно, суспензия твердых частиц содержит, по меньшей мере, одно из проппанта, покрытия проппанта, и заполняющего материала. Альтернативно, линия высокого давления содержит, по существу, чистую текучую среду обработки. Альтернативно, по меньшей мере, один сосуд высокого давления содержит, по меньшей мере, два сосуда высокого давления. Способ может дополнительно содержать действие сосуда высокого давления в первом рабочем цикле и действие другого сосуда высокого давления во втором рабочем цикле. Способ может дополнительно содержать переключение первого сосуда высокого давления с первого рабочего цикла на второй рабочий цикл и переключение второго сосуда высокого давления со второго рабочего цикла на первый рабочий цикл, и синхронизацию переключения таким образом, что, по меньшей мере, два сосуда высокого давления действуют во втором рабочем цикле одновременно. По меньшей мере, два сосуда высокого давления могут являться, по меньшей мере, четырьмя сосудами высокого давления, организованными в, по меньшей мере, две фазированные пары, при этом, по меньшей мере, одна пара сосудов высокого давления переключается между первым и вторым рабочими циклами в момент времени, отличном от момента времени, когда, по меньшей мере, одна другая пара переключается между первым и вторым рабочими циклами. Альтернативно, второй рабочий цикл дополнительно содержит уравнивание давления сосуда высокого давления и линии высокого давления увеличением давления в сосуде высокого давления перед подачей потока чистой текучей среды высокого давления в сосуд высокого давления.

[21] В варианте осуществления способ действия, по меньшей мере, одного сосуда высокого давления для закачки суспензии твердых частиц в линию высокого давления, содержащую, по существу чистую текучую среду обработки, содержит первый рабочий цикл, содержащий изоляцию, по меньшей мере, одного сосуда высокого давления от линии высокого давления, и ввод в условиях низкого давления, измельченных твердых частиц в сосуд высокого давления через впускное отверстие для измельченных твердых частиц, и второй рабочий цикл, содержащий создание потока высокого давления в сосуд высокого давления, и создание потока суспензии высокого давления из сосуда высокого давления в линию высокого давления. Способ дополнительно содержит действие, по меньшей мере, одного сосуда высокого давления во втором рабочем цикле на заданном интервале времени для создания гетерогенного потока суспензии в линии высокого давления.

[22] Альтернативно, заданный интервал времени содержит действие, по меньшей мере, одного сосуда высокого давления во втором рабочем цикле на отрезке времени заданной продолжительности. Заданная продолжительность может составлять от около одной секунды до около двух минут. Альтернативно, способ дополнительно содержит остановку второго рабочего цикла на время второй заданной продолжительности. Вторая заданная продолжительность времени может составлять от около одной секунды до около двух минут. Первый заданный интервал времени может составлять от около одной секунды до около двух минут, и второй заданный интервал времени может составлять от около одной секунды до около двух минут. Линия высокого давления может подавать текучую среду обработки в ствол скважины во втором заданном интервале времени.

[23] Альтернативно, заданный интервал времени содержит действие, по меньшей мере, одного сосуда высокого давления во втором рабочем цикле первой заданной продолжительности времени и действие, по меньшей мере, одного сосуда высокого давления в первом рабочем цикле второй заданной продолжительности времени. Альтернативно, действие содержит действие, по меньшей мере, одного сосуда высокого давления для получения суспензии на заданном интервале времени заданной плотности в линии высокого давления. Заданная плотность может составлять от около 0,1 фунтов проппанта на галлон до около 16,0 фунтов проппанта на галлон (12-1920 кг/м³). Альтернативно, второй рабочий цикл содержит создание давления сосуда высокого давления, незначительно превышающего давление линии высокого давления, с образованием при этом потока суспензии высокого давления из сосуда высокого давления в линию высокого давления.

[24] В варианте осуществления способ гидроразрыва подземного пласта, пройденного стволом скважины, с использованием, по меньшей мере, одного сосуда высокого давления для закачки суспензии твердых частиц в линию высокого давления, содержащую, по существу чистую текучую среду обработки, содержит изоляцию, по меньшей мере, одного сосуда высокого давления от линии высокого давления, ввод в условиях низкого давления измельченных твердых частиц в сосуд высокого давления через впускное отверстие для образования из измельченных твердых частиц суспензии, имеющей заданные свойства, отличающиеся от свойств текучей среды обработки, создание потока высокого давления в сосуд высокого давления, создание потока суспензии высокого давления из сосуда высокого давления в линию высокого давления для закачки суспензии в линию высокого давления на заданном интервале времени для создания гетерогенного потока суспензии в линии высокого давления, и направление линии высокого давления в ствол скважин для выполнения гидроразрыва пласта в стволе скважины.

[25] В варианте осуществления способ действия, по меньшей мере, двух сосудов высокого давления для закачки суспензии твердых частиц в линию высокого давления, содержит первый рабочий цикл, содержащий изоляцию сосуда высокого давления от линии высокого давления и ввод в условиях низкого давления измельченных твердых частиц в сосуд высокого давления через впускное отверстие для измельченных твердых частиц, и второй рабочий цикл, содержащий создание потока высокого давления в сосуд высокого давления и создание потока суспензии высокого давления из сосуда высокого давления в линию высокого давления. Способ дополнительно содержит действие, по меньшей мере, одного сосуда высокого давления в первом рабочем цикле и одновременное действие, по меньшей мере, одного сосуда высокого давления во втором рабочем цикле, и синхронизацию переключения первого сосуда высокого давления с первого на второй рабочий цикл и переключения второго сосуда высокого давления со второго рабочего цикла на первый рабочий цикл так, что, по меньшей мере, один, по меньшей мере, из двух сосудов высокого давления действует во втором рабочем цикле в любой момент времени. Альтернативно, способ дополнительно содержит переключение первого сосуда высокого давления с первого рабочего цикла на второй рабочий цикл и переключение второго сосуда высокого давления со второго рабочего цикла на первый рабочий цикл и синхронизацию переключения так, что, по меньшей мере, два сосуда высокого давления действуют во втором рабочем цикле одновременно. Альтернативно, по меньшей мере, два сосуда высокого давления являются, по меньшей мере, четырьмя сосудами высокого давления, организованными, как независимые пары. По меньшей мере, два сосуда высокого давления могут являться, по меньшей мере, четырьмя сосудами высокого давления, организованными, по меньшей мере, в две фазированные пары, при этом, по меньшей мере, одна пара сосудов высокого давления переключается между первым и вторым рабочими циклами в момент времени, отличающийся от момента времени переключения, по меньшей мере, одной другой пары между первым и вторым рабочими циклами. Альтернативно, по меньшей мере, два сосуда высокого давления являются, по меньшей мере, тремя сосудами высокого давления (пронумерованными по порядку от 1 до n, при этом, n общее число сосудов высокого давления), при этом, синхронизация содержит создание таких циклов для сосудов высокого давления, что когда сосуд_{i mod n+2} высокого давления переходит со второго рабочего цикла на первый рабочий цикл и сосуд_{i mod n+1} высокого давления переходит с первого рабочего цикла на второй рабочий цикл. Альтернативно, первый рабочий цикл дополнительно содержит возврат слива избытка текучей среды, созданного вводом измельченных твердых частиц из сосуда высокого давления в сосуд чистой текучей среды.

[26] Альтернативно, создание содержит отвод чистой текучей среды из линии высокого давления выше по потоку от места, в котором поток суспензии высокого давления из сосуда высокого давления вводят в линию высокого давления. Альтернативно, второй рабочий цикл дополнительно содержит уравнивание давления сосуда высокого давления и линии высокого давления увеличением давления в сосуде высокого давления перед подачей потока чистой текучей среды высокого давления в сосуд высокого давления. Уравнивание может содержать действие устройства мультипликатора давления, соединенного с сосудом высокого давления. Альтернативно, ввод содержит обеспечение падения измельченных твердых частиц под действием силы тяжести из емкости измельченных твердых частиц в сосуд высокого давления. Ввод может дополнительно содержать дозирование измельченных твердых частиц, вводимых в сосуд высокого давления через запорную арматуру питателя. Альтернативно, первый рабочий цикл дополнительно содержит подачу измельченных твердых частиц в сосуд высокого давления вращающимся винтом подачи, размещенным внутри сосуда высокого давления. Альтернативно, первый рабочий цикл дополнительно содержит смешивание измельченных твердых частиц с чистой текучей средой перед вводом измельченных твердых частиц в сосуд высокого давления, и ввод содержит перекачку смеси измельченных твердых частицы и чистой текучей среды в сосуд высокого давления с использованием насоса низкого давления. Альтернативно, второй рабочий цикл содержит создание небольшого превышения давления сосуда высокого давления над давлением линии высокого давления с получением, при этом, потока суспензии высокого давления из сосуда высокого давления в линию высокого давления.

[27] Альтернативно, поток чистой текучей среды высокого давления вводят в сосуд высокого давления в месте, по существу, вблизи верха сосуда высокого давления. Альтернативно, способ дополнительно содержит сброс давления в сосуде высокого давления и линии подачи слива избытка из сосуда высокого давления в сосуд чистой текучей среды уменьшением давления в сосуде высокого давления перед открытием клапана, обеспечивающего слив потока избытка чистой текучей среды из сосуда высокого давления. Сброс давления может содержать действие устройства уменьшения давления, соединенного с сосудом высокого давления, уменьшающего давление в сосуде высокого давления. Альтернативно, способ дополнительно содержит откачку текучей среды из сосуда высокого давления в сосуд чистой текучей среды перед вводом измельченных твердых частиц в сосуд высокого давления. Альтернативно, ввод дополнительно содержит изоляцию сосуда высокого давления от емкости измельченных твердых частиц, размещенной над сосудом высокого давления с использованием обратного клапана. Альтернативно, сосуд высокого давления содержит, по меньшей мере, одну трубу, ориентированную так, что не обеспечивается перемещение силой тяжести твердых частиц из впускного отверстия к выпускному отверстию, соединенному с линией высокого давления. Альтернативно, способ дополнительно содержит создание превышения давления сосуда высокого давления над давлением линии высокого давления, достаточного для отвода существенной части потока линии высокого давления с проходом через сосуд высокого давления, при этом, с созданием потока суспензии высокого давления из сосуда высокого давления в линию высокого давления.

[28] В варианте осуществления устройство смешивания и подачи материала в поток текучей среды высокого давления содержит емкость измельченных твердых частиц и сосуд высокого давления, содержащий первое впускное отверстие жидкости, сообщающееся с первой линией высокого давления и содержащее первый клапан, впускное отверстие для измельченных твердых частиц, соединенное с емкостью измельченных твердых частиц и размещенное, по существу в верхней части сосуда высокого давления и содержащее второй клапан, выполненный с возможностью избирательной изоляции сосуда высокого давления от емкости измельченных твердых частиц, и первое выпускное отверстие, сообщающееся со второй линией высокого давления и содержащее третий клапан. Альтернативно, емкость измельченных твердых частиц является одним из следующего воронкообразным раструбом, бункером и засыпной воронкой. Альтернативно, второй клапан, размещенный между сосудом высокого давления и емкостью измельченных твердых частиц является задвижкой высокого давления, выполненной с возможностью избирательно обеспечивать путь входа измельченных твердых частиц в сосуд высокого давления.

[29] Альтернативно, устройство дополнительно содержит клапан питателя, размещенный под выходным отверстием на дне емкости измельченных твердых частиц, которым можно дозировать измельченные твердые частицы вводимые в сосуд высокого давления. Второй клапан, который может быть соединен между сосудом высокого давления и емкостью измельченных твердых частиц является обратным клапаном, и при этом, сосуд высокого давления содержит седло клапана на внутренней поверхности сосуда высокого давления, размещенное на впускном отверстии измельченных твердых частиц, при этом, положительный перепад давления между внутренним объемом сосуда высокого давления и емкостью измельченных твердых частиц обеспечивает установку тарелки клапана на седло клапана. Второй клапан может быть подсоединен между сосудом высокого давления и емкостью измельченных твердых частиц и содержать линейный исполнительный механизм, соединенный с тарелкой клапана, при этом смещение линейного исполнительного механизма открывает клапан, обеспечивая проход измельченных твердых частиц из емкости измельченных твердых частиц в сосуд высокого давления. Альтернативно, третий клапан, подсоединенный между сосудом высокого давления и второй линией высокого давления, содержит подпружиненный обратный клапан, и внешняя часть сосуда высокого давления содержит седло клапана, размещенное на первом выпускном отверстии, при этом положительный перепад давления между внутренним объемом сосуда высокого давления и второй линией высокого давления, обеспечивает открытие третьего клапана, при этом пружина обеспечивает установку тарелки третьего клапана на седло клапана, когда давление в сосуде высокого давления, по существу, равно или меньше давления второй линии высокого давления. Альтернативно, третий клапан, подсоединенный между сосудом высокого давления и второй линией высокого давления, содержит линейный исполнительный механизм, выполненный с возможностью избирательного открытия и закрытия клапана, при этом внешняя часть сосуда высокого давления содержит седло клапана, размещенное на первом выпускном отверстии, отрицательный перепад давления между внутренним объемом сосуда высокого давления и второй линией высокого давления обеспечивает установку тарелки третьего клапана на седло клапана, и линейный исполнительный механизм может обеспечить отход тарелки третьего клапана от седла с открытием третьего клапана.

[30] Альтернативно, первая линия высокого давления соединена со второй линией высокого давления выше по потоку от штуцера, расположенного между первой линией высокого давления и первым выпускным отверстием, при этом штуцер выполнен с возможностью уменьшения давления второй линии высокого давления выше давления первой линии высокого давления. Альтернативно, устройство дополнительно содержит сливное отверстие, размещенное в верхней части сосуда высокого давления, при этом создан механизм удаления текучей среды в сосуде высокого давления, вытесненного измельченными твердыми частицами введенными в сосуд высокого давления. Альтернативно, устройство дополнительно содержит сливную линию, подсоединенную между первым выпускным отверстием и третьим клапаном и через боковое соединение на соединении между первым выпускным отверстием и третьим клапаном со всасывающим насосом, соединенным с сосудом чистой текучей среды, при этом часть текучей среды в сосуде высокого давления может всасываться из сосуда высокого давления всасывающим насосом в сосуд чистой текучей среды перед вводом конкретных твердых частицы в сосуд высокого давления, при этом предотвращая возникновение условия для слива избытка. Альтернативно, сосуд высокого давления дополнительно содержит цилиндрическую стенку, содержащую первое впускное отверстие жидкости и сливное отверстие, встроенные в цилиндрическую стенку. Альтернативно, сосуд высокого давления является длинной горизонтально ориентированной трубчатой емкостью. Устройство может дополнительно содержать внутренний винт подачи, выполненный с возможностью транспортировки измельченных твердых частиц от места вблизи впускного отверстия измельченных твердых частицы к месту вблизи первого выпускного отверстия. Альтернативно, сосуд высокого давления является длинной горизонтально ориентированной трубой под давлением, при этом емкость измельченных твердых частиц дополнительно содержит впускное отверстие чистой текучей среды, устройство дополнительно содержит насос суспензии низкого давления, подсоединенный между емкостью измельченных твердых частиц и сосудом высокого давления и выполненный с возможностью перекачки суспензии, полученной в емкости измельченных твердых частиц, в сосуд высокого давления.

[31] В варианте осуществления устройство смешивания и подачи материала в поток высокого давления текучей среды содержит сосуд высокого давления содержащий впускное отверстие для измельченных твердых частиц, размещенное, по существу, в верхней части сосуда высокого давления, первое впускное отверстие жидкости, сообщающееся с первой линией высокого давления и сосудом высокого давления и содержащее первый клапан, и первое выпускное отверстие, сообщающееся с сосудом высокого давления и второй линией высокого давления и содержащее третий клапан. Альтернативно, устройство дополнительно содержит второе впускное отверстие жидкости, сообщающееся с, по меньшей мере, одним источником добавки и сосудом высокого давления и содержащее второй клапан. Альтернативно, устройство дополнительно содержит емкость измельченных твердых частиц, соединенную с впускным отверстием измельченных твердых частиц. Емкость измельченных твердых частиц может являться одним из следующего: воронкообразный раструб, бункер и засыпная воронка. Устройство может дополнительно содержать клапан, соединенный между сосудом высокого давления и емкостью измельченных твердых частиц и выполненный с возможностью регулирования потока измельченных твердых частиц из емкости измельченных твердых частиц в сосуд высокого давления. Альтернативно, устройство, дополнительно содержит первое насосное оборудование, соединенное с первым впускным отверстием жидкости и способное создавать давление, превышающее давление линии высокого давления. Альтернативно, первая линия высокого давления соединена со второй линией высокого давления выше по потоку от штуцера, расположенного между первой линией высокого давления и первым выпускным отверстием, при этом штуцер выполнен с возможностью уменьшения давления второй линии высокого давления ниже давления первой линии высокого давления.

[32] Альтернативно, устройство дополнительно содержит линию подачи добавки, соединенную с, по меньшей мере, одним источником добавки, и второе впускное отверстие жидкости. Источник добавки может являться источником, содержащим добавку, выбранную из группы включающей покрытие проппанта, понизители вязкости, понизители трения, замедлители сшивки, смазки, волокно, химикаты взрывчатых веществ, связующие вещества, клеящие составы, чистую текучую среду гидроразрыва, ингибитор нерастворимых отложений и их комбинации. Альтернативно, третий клапан является клапаном одностороннего действия, выполненным с возможностью изоляции сосуда высокого давления от второй линии высокого давления и для избирательного обеспечения потока из сосуда высокого давления во вторую линию высокого давления. Альтернативно, устройство дополнительно содержит перекачивающее устройство, соединенное со второй линией высокого давления выше по потоку от первого впускного отверстия жидкости. Альтернативно, сосуд высокого давления является трубчатой емкостью. Альтернативно, устройство дополнительно содержит второе выпускное отверстие, имеющее четвертый клапан и сообщающееся текучей средой с сосудом высокого давления в верхней части сосуда высокого давления. Второе выпускное отверстие может быть соединено с приемным устройством слива. Альтернативно, сосуд высокого давления является горизонтально ориентированной трубчатой емкостью и может дополнительно содержать внутреннний винт подачи, выполненный с возможностью транспортировки измельченных твердых частиц от места вблизи впускного отверстия измельченных твердых частицы к месту вблизи первого выпускного отверстия. Альтернативно, сосуд высокого давления содержит, по меньшей мере, два сосуда высокого давления, соединенных с основной линией высокого давления ниже по потоку от перекачивающего механизма высокого давления. Устройство может дополнительно содержать насосное оборудование, соединенное с, по меньшей мере, двумя сосудами высокого давления и способное избирательно создавать давление, превышающее давление линии высокого давления, по меньшей мере, в двух сосудах высокого давления. Сосуды высокого давления могут быть соединены с отдельными источниками добавки.

[33] В варианте осуществления способ смешивания и подачи материала в поток текучей среды высокого давления содержит ввод твердых частиц в смешивающее устройство, ввод жидкой добавки в смешивающее устройство и смешивание твердых частиц и жидкой добавки, увеличение давления в смешивающем устройстве до давления, превышающего давление линии высокого давления, и открытие клапана между смешивающим устройством и линией высокого давления для выпуска твердых частиц и жидкой добавки в линию высокого давления. Альтернативно, увеличение содержит закрытие запорной арматуры на линиях ввода твердых частиц и ввод жидкой добавки и ввод текучей среды, по существу аналогичной текучей среде, находящейся в линии высокого давления, в смешивающее устройство. Альтернативно, увеличение дополнительно содержит отвод потока из линии высокого давления в устройство увеличения давления, действие устройства уменьшения давления, уменьшающее давление линии высокого давления так, что в точке ниже по потоку от ответвления давление в линии высокого давления становится ниже давления в отведенном потоке, и направление отведенного потока в смешивающее устройство. Альтернативно, ввод содержит увеличение давления в линии подачи жидкой добавки в смешивающее устройство до давления, превышающего давление линии высокого давления. Альтернативно, жидкая добавка является добавкой, выбранной из группы, включающей в себя покрытие проппанта, понизители вязкости, понизители трения, замедлители сшивки, смазки, волокно, химикаты взрывчатых веществ, связующие вещества, клеящие составы, чистая текучая среда гидроразрыва, и их комбинации. Альтернативно, способ дополнительно содержит открытие клапана для отвода слива созданного вводом измельченных твердых частицы или жидкой добавки в приемное устройство слива.

[34] В варианте осуществления способ добавления добавки в поток проппанта на стороне высокого давления устройства обработки приствольной зоны для интенсификации притока содержит действие насосного оборудования для перекачки чистой текучей среды гидроразрыва под необходимым высоким давлением в линию высокого давления, изоляцию сосуда высокого давления, соединенного с линией высокого давления от линии высокого давления, ввод проппанта в сосуд высокого давления, ввод добавки в сосуд высокого давления и