Использование ионизированного флюида при гидравлическом разрыве пласта

Использование ионизированного флюида при гидравлическом разрыве пласта

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Ссылка на родственные заявки

Настоящая заявка является частичным продолжением заявки на выдачу патента США №14/095346, поданной 3 декабря 2013 г., которая является заявкой, продолжающей заявку на патент США №13/832759, поданной 15 марта 2013 г., которая является частичным продолжением заявки на выдачу патента США №13/594497, поданной 24 августа 2012 г., испрашивающей приоритет в соответствии с предварительной заявкой на патент США №61/676628, поданной 27 июля 2012 г. Согласно настоящей заявке испрашивается приоритет в соответствии с перечисленными выше заявками, а также испрашивается приоритет на разделенную заявку на патент США №13/753310, поданную 29 января 2013 г.

Предпосылки к созданию изобретения

Гидравлический разрыв пласта (ГРП) в нефтяных скважинах начали применять в конце 1940-х гг. как средство стимуляции в попытке продлить период рентабельной эксплуатации истощающихся нефтяных скважин. В те времена большинство нефтяных скважин бурили вертикально. Размещение кумулятивных зарядов взрывчатых веществ (ВВ) в тонкостенном корпусе было ограничено размещением этих зарядов взрывчатого вещества в заранее заданных продуктивных углеводородных пластах, преимущественно в песчаных толщах. Кумулятивные заряды ВВ взрывали с тем, чтобы вызвать образование в этих пластах разрывов или каналов. Для стимуляции скважины в ствол скважины закачивали под давлением смесь воды и песка.

Такой способ стимуляции скважин применяют в вертикально пробуренных скважинах до настоящего времени. Так было до тех пор, пока компания Mitchell Energy в середине 1990-х гг. не начала использовать две новые технологии, которые изменили способ рентабельной разработки нетрадиционных углеводородсодержащих сланцев. Первая из новых использованных технологий - разработка управляемых и контролируемых технологий бурения, при которых было возможно изменение направления бурового долота, продвигающегося в вертикальном направлении, и его вращение в горизонтальном направлении. Такой поворот можно было выполнить с достаточно небольшим радиусом изгиба, а затем буровое долото могло продолжить бурение в сланцевой формации на значительное расстояние в горизонтальном направлении.

Вторая технология, которая была необходима, включала в себя разработку насосов высокого давления для ГРП, которые могли бы обеспечивать давление воды на поверхности в диапазоне от 9000 до 10000 фунтов на квадратный дюйм. Ответом была разработка насосов для ГРП, которые могли обеспечить достижение такого уровня давлений при нагнетании. Обе технологии имеют важное значение для рентабельного извлечения углеводородных газов и жидкостей из твердых и мягких сланцевых формаций. В настоящее время компании добывают газообразные и жидкие углеводороды и для контроля роста микроорганизмов используют в основном химические вещества. Микроорганизмы в конечном счете могут мигрировать в водоносные горизонты с питьевой водой.

В настоящее время для уничтожения микроорганизмов, находящихся в водной смеси, обычно используют (изначально или в пласте) либо химические, либо другие типы биоцидов, так что газообразные и жидкие углеводороды, заключенные в матрице толщи нефтенасыщенных сланцев, могут легко передвигаться по каналам и разрывам, высвобождаемые обратным потоком водной смеси. Каналы, созданные в процессе ГРП, следует поддерживать открытыми при помощи проппантов, которые изначально вводят вместе с закачиваемой водной смесью в разрывы на участках ГРП (в интервалах ГРП). Если не уничтожить микроорганизмы, они будут быстро размножаться, и если останутся в разрывах, они будут расти и снижать или полностью блокировать поток углеводородов через эти разрывы. Другая существенная проблема, связанная с типом микроорганизмов, состоит в возможном присутствии штамма микробов, способных разыскивать и усваивать всю свободную серу или серосодержащие соединения, производя в итоге сероводород, который следует удалять изо всех потоков добываемого газа, поскольку он является очень опасным и канцерогенным веществом. Во избежание подобных проблем все эти типы микроорганизмов необходимо уничтожать.

Помимо возможного размножения микроорганизмов и блокирования потока углеводородного продукта, проблемой при закачке водного раствора может быть присутствие растворенных твердых веществ. Они могут откладываться в тех же каналах притока и разрывах (трещинах) в виде осадка или налета. Отложение такого налета в этих каналах также снижает или блокирует поток углеводородов к поверхности. Во избежание подобных ситуаций в современной отраслевой практике пытаются добиться коагуляции растворенных твердых веществ и прикрепления их ко взвешенным или другим коллоидным частицам, присутствующим в водном растворе с тем, чтобы удалить их до закачки в скважину; однако такие попытки эффективны лишь отчасти. См., например, Denny, Dennis, (март 2012 г.) Влияние жидкости ГРП на сланцы и внедрение проппанта. JPT. стр. 59-61. Kealser, Vic. (апрель 2012 г.). Мониторинг месторождения в реальном времени для оптимизации контроля над микробами. JPT. стр. 30, 32-33. Lowry, Jeff, et al. (декабрь 2011 г.). Применение экологически безопасных сланцевых технологий в испытательной скважине Хейнсвилл. World Oil. стр. 39-40, 42. Rassenfoss, Stephen, (апрель 2012 г.). Компании стремятся лучше изучить сланцевые скважины. JPT. стр. 44-48. Ditoro, Lori К. (2011 г.). Сланцы формации Хейнсвилл. Upstream Pumping Solutions, стр. 31-33. Walser, Doug. (2011 г.). Чем отличается ГРП в сланцах формации Хейнсвилл? Upstream Pumping Solutions, стр. 34-36. Denney, Dennis, (март 2012 г.). Влияние стимуляции на добычу из сланцев формации Хейнсвилл: исследования в масштабе нефтегазоносного комплекса. JPT. стр. 62-66. Denney, Dennis, (январь 2011 г.). Применения технологии. JPT. стр. 20, 22, 26. Все перечисленные выше работы полностью включены в настоящую заявку посредством ссылки.

В последние годы в нефтяной отрасли делали попытки разработать ряд способов решения этих проблем. Использование ультрафиолетового света в сочетании с уменьшенным объемом химических биоцидов для уничтожения переносимых водой микроорганизмов оказалось эффективным лишь отчасти. То же самое относится и к попыткам уничтожать микроорганизмы с использованием звуковых волн сверхвысоких частот. Однако для эффективного уничтожения переносимых водой микроорганизмов в обеих этих системах недостаточно интенсивности и силы, поскольку они оказывают лишь слабое однократное воздействие и практически не имеют остаточной эффективности. В обеих системах для эффективного уничтожения переносимых водой и находящихся в воде микроорганизмов требуются химические биоциды. Некоторые компании используют в качестве биоцидов низкочастотные или маломощные генераторы электромагнитных волн; однако доказано, что и их эффективность очень незначительна.

Поэтому цель дальнейших примеров состоит в том, чтобы практично и удовлетворительно решить некоторые важные экологические проблемы, имеющие значение для всей отрасли. Цели дальнейших примеров состоят в том, чтобы исключить необходимость использования скважин для закачки в пласт соленой воды, отказаться от использования токсичных химических веществ в качестве биоцидов для уничтожения микроорганизмов или предотвращения образования осадка и восстановления всей воды обратного притока или пластовой воды для повторного использования в последующих работах ГРП. Примеры изобретения представляют собой технически обоснованные и экономически эффективные решения множества вопросов безопасности населения, которые волновали отрасль в связи с гидравлическим разрывом пласта.

Краткое изложение примеров предлагаемого изобретения

Преимущества разных примеров настоящего изобретения включают в себя необходимость в сокращении (или исключении) утилизации минерализованной воды, поскольку практически все растворенные соли коагулируют и превращаются во взвешенные частицы, которые отделяют и объединяют с извлекаемым проппантом и мелкодисперсным материалом для включения в материал, который загружают для спекания путем пиролиза во вращающуюся печь для обжига. Аналогичным образом, примеры предлагаемого изобретения исключают необходимость в химических биоцидах, поскольку сверхвысокочастотный генератор электромагнитных волн высокой интенсивности с регулируемой частотой уничтожает присутствующие в воде микроорганизмы перед тем, как воду закачивают в формацию. Электромагнитные волны также предотвращают осаждение налета; таким образом исключают необходимость добавлять ингибиторы образования отложений в водную смесь для ГРП. В результате практически всю воду обратного потока при ГРП повторно используют со всеми оставшимися в ней твердыми материалами, прошедшими переработку и преобразование в частицы проппанта соответствующей формы и размера для последующего использования в операциях ГРП. Кроме того, поскольку летучие органические соединения сгорают и испаряются, нет необходимости в утилизации осадка или других типов твердых отходов.

В соответствии с одной особенностью изобретения предлагается система для использования при операциях ГРП в скважинах, включающая в себя: первый сепаратор с пульпой на входе и пульпой и водой на выходе; второй сепаратор с пульпой из первого сепаратора на входе и с пульпой, содержащей меньшее количество воды на выходе; печь для обжига с пульпой со второго сепаратора на входе и с продуктом на выходе; охладитель со шлаком на входе, выходящим из печи для обжига; дробилка с охлажденным шлаком из охладителя на входе; измельчитель с раздробленным в дробилке материалом на входе; первый сетчатый фильтр с измельченным в измельчителе материалом на входе, размеры ячеек сетки в нем определяют верхнюю границу размера частиц проппанта; второй сетчатый фильтр с материалом, вышедшим с первого фильтра, и размером ячеек, который определяет нижнюю границу размера частиц проппанта. По меньшей мере в одном примере система дополнительно включает в себя бункер для хранения проппанта, расположенный между первым и вторым сетчатыми фильтрами. В некоторых примерах система также включает в себя смеситель, на вход которого поступает проппант из бункера. В более конкретном примере первый сепаратор дает на выходе воду, и далее система включает в себя: емкость для воды, которая расположена так, что в нее поступает вода из первого сепаратора, коагулятор с выходом на вход смесителя, и по меньшей мере один насос для ГРП, в который поступает, по меньшей мере, проппант и вода из смесителя, и в котором насос для ГРП выдает поток воды для работ по гидравлическому разрыву пласта.

В соответствии с еще одним примером настоящего изобретения предлагается способ подготовки проппанта конкретного размера из пульпы, отделенной на выходе из скважины после ГРП; этот способ включает в себя: отделение воды от пульпы с получением потока пульпы и потока жидкости; смешивание потока пульпы с твердыми частицами с получением загружаемого материала; спекание материала проппанта с загружаемым материалом; охлаждение спекшегося материала проппанта; измельчение спекшегося материала проппанта; сортировка измельченного материала в соответствии с определенным размером; смешивание с загружаемым материалом измельченного материала, не соответствующего определенному размеру частиц. В некоторых примерах настоящего изобретения способ также включает в себя отделение пульпы от потока флюида, добываемого на УВ скважине, при этом пластовый флюид содержит воду и пульпу; при этом пульпу разделяют по меньшей мере на два потока, один из которых практически содержит жидкий поток воды, а второй содержит пульпу. Примеры допустимых средств отделения пульпы от потока флюида, добываемого из УВ скважины, включают в себя традиционный трехфазный сепаратор.

По меньшей мере в одном примере смешивание включает в себя: загрузку потока твердого материала в печь для обжига и загрузку твердых частиц в печь для обжига, при этом загрузка твердых частиц изменяет вязкость шлакообразующего материала, а шлакообразующий материал содержит поток твердых частиц и загружаемых твердых частиц. Еще в одном примере загрузка в печь для обжига твердых частиц зависит от вязкости шлакообразующего материала в печи для обжига, при этом когда шлакообразующий материал слишком вязкий для равномерного течения в печи для обжига, загрузку твердых частиц увеличивают. В некоторых примерах загрузку твердых частиц уменьшают, когда вязкость шлакообразующего материала настолько низкая, что скорость потока через печь для обжига слишком высока для спекания материала проппанта.

Еще в одном примере быстрое охлаждение включает в себя орошение спекшегося материала проппанта струей жидкости, при этом измельчение включает в себя: дробление охлажденного материала проппанта и перемалывание раздробленного материала проппанта.

Еще в одном примере сортировка включает в себя просеивание через сетчатый фильтр и/или разделение по весу.

В некоторых примерах спекание включает в себя нагревание шлакообразующего материала, при этом летучие компоненты из шлакообразующего материала выходят в газообразном виде, а материал проппанта в шлакообразующем материале спекается. В некоторых подобных примерах измеряют скорость течения спекаемого материала на выходе из печи для обжига, и на основе этих измерений регулируют нагрев в печи для обжига.

В другом примере настоящего изобретения способ также включает в себя отделение пульпы от потока флюида, добытого из УВ скважины, при этом добываемый флюид содержит воду и твердые вещества; при этом упомянутое разделение пульпы дает по меньшей мере два потока, один из которых практически содержит жидкий поток воды, а второй содержит пульпу. По меньшей мере в одном из подобных примеров этот способ также включает в себя воздействие электромагнитного импульса на практически жидкий поток воды, при этом проппант смешивают с практически жидким потоком воды до или после воздействия.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения предлагается система подготовки ряда проппантов с конкретными размерами частиц из пульпы, полученной на выходе из скважины после ГРП; эта система включает в себя: средство для отделения воды из пульпы с получением потока пульпы и потока жидкости; средство смешивания потока пульпы с твердыми частицами с получением загружаемого материала; средство спекания материала проппанта с загружаемым материалом; средство охлаждения спекшегося материала проппанта; средство измельчения спекшегося материала проппанта; средство сортировки измельченного материала по определенному размеру; средство смешивания измельченного материала, не соответствующего определенному размеру частиц, с загружаемым материалом. По меньшей мере в одном примере средство для смешивания измельченного материала, не соответствующего определенному размеру частиц, включает в себя средство для спекания.

Пример средства для сепарирования включает в себя емкость для двухфазной сепарации с воронкой в нижней части и желобом, идущим на вход шнекового транспортера. Емкость для двухфазной сепарации использует принцип установки осаждения под действием силы тяжести (с перегородками или без них). Альтернативу установке осаждения под действием силы тяжести составляет сосуд давления из системы гидроциклона, направляющий пульпу к загрузочной воронке при помощи шнекового транспортера.

В другом примере средство для смешивания потока пульпы с твердыми частицами включает в себя: средство для загрузки потока твердого материала в печь для обжига и средство для загрузки твердых частиц в печь для обжига, при этом загрузка твердых частиц изменяет вязкость шлакообразующего материала и шлакообразующий материал содержит поток пульпы и загружаемые твердые частицы. Один из примеров полезных средств для загрузки потока пульпы в печь для обжига включает в себя: шнековый транспортер от средства сепарации к загрузочной воронке печи для обжига. По мере перемещения потока пульпы к воронке при помощи шнекового транспортера отделяют больше воды. Альтернативами являются лента скребкового конвейера, система ковшового конвейера и другие, известные специалистам в данной области техники. Конкретные примеры полезных средств для загрузки песка в печь для обжига включают в себя: элеваторную ленту с ковшами и регулируемым приводом, подающую твердые частицы (например, песок) из бункера, в котором находится указанный песок. Регулируемый привод позволяет изменять количество песка в зависимости от температуры, которую измеряют на выходе из печи для обжига. Эта температура связана с вязкостью. Например, если температура колеблется вокруг некоторой заданной величины приблизительно равной 2200 F, при снижении температуры подачу песка будут увеличивать. При повышении температуры ее будут снижать. В более конкретном примере при колебаниях в пределах 5% изменений не будет, тогда как колебания более 5% повлекут увеличение или уменьшение количества песка в зависимости от конкретной печи для обжига, подачи твердого материала проппанта и других условий, известных специалистам в данной области техники. Другие примеры средств для загрузки включают ленточный конвейер или ковшовый конвейер и другие аналоги, известные специалистам в данной области техники.

Еще в одном примере средство для охлаждения включает в себя средство для распыления спекшегося материала проппанта со струей жидкости которая была сепарирована от пульпы (например, при помощи распылительного сопла и/или водяного экрана). Другой вариант охлаждения этого материала - воздушное охлаждение. По меньшей мере в одном примере смесь горячих твердых материалов из печи для обжига помещают на движущуюся перфорированную стальную ленту конвейера, которая проходит над водосборным резервуаром. Вода воздействует на смесь, пока та находится на ленте.

Еще в одном примере средство для измельчения включает в себя: средство дробления охлажденного материала проппанта и средство перемалывания раздробленного материала проппанта. В одном из таких примеров средство для дробления включает в себя дробилку со следующими техническими данными: эксцентричная конусная дробилка с возможностью изменять пространство дробления и получать материал разных размеров. К альтернативным дробилкам относят: щековые дробилки, валиковые дробилки, шаровые дробилки и другие аналоги, известные специалистам в данной области техники. В некоторых примерах дробилка доводит затвердевшую спекшуюся смесь до фрагментов размерами примерно от до дюйма.

В некоторых примерах средство для перемалывания включает в себя мельницу одного из следующих типов: стержневая мельница, шаровая мельница, мельница самоизмельчения (бесшаровая), валковая мельница и другие аналоги, известные специалистам в данной области техники. По меньшей мере в некоторых таких примерах раздробленный материал перемещают конвейером и подают в узел смешивания/размола, где уменьшают размер материала; по меньшей мере в одном примере 98-99% материала проходит через сетку №30 с зазорами приблизительно 590 микрон; прошедший материал по размеру и прочности аналогичен мелкому остроугольному песку.

В некоторых примерах средство для сортировки включает в себя сортировочную установку (грохот) по меньшей мере с одним сетчатым фильтром. Пример подходящей сортировочной установки - вибросито/виброгрохот. Если материал проходит через сетчатый фильтр, его относят к «требуемому» размеру. Если он слишком мелкий, он проваливается на линию для материала недостаточного размера и его загружают обратно на вход загрузочной воронки печи для обжига. Если он слишком крупный, он отделяется на линию с материалом избыточного размера и поступает обратно на вход загрузочной воронки печи для обжига. По меньшей мере в одном примере потоки слишком крупного и слишком мелкого материала объединяют до загрузки в печь для обжига. Другие допустимые средства для сортировки представляют собой неподвижные сетчатые фильтры, вращающиеся сетчатые фильтры, а также средства для разделения по весу (например, циклонный сепаратор, через который проходит измельченный материал) и/или разделения по удельным весам в жидком растворе. Примеры допустимых циклонных сепараторов известны специалистам в данной области техники. К другим допустимым средствам для сепарации относят сепараторы по удельному весу в жидком растворе. Подходящие системы сепараторов этого типа известны специалистам в данной области техники.

В другом примере средство для спекания включает в себя средство для нагревания шлакообразующего материала, при этом летучие компоненты из шлакообразующего материала выходят в газообразном виде, и материал проппанта спекается в шлакообразующий материал. Один пример такого средства для нагревания шлакообразующего материала включает в себя вращающуюся шлаковую печь для обжига, наклонную вращающуюся печь для обжига и горизонтальную печь для обжига с возможностью прямого и косвенного (отраженным пламенем) нагрева. Альтернативные средства для спекания материала проппанта в загружаемый материал включают в себя: бесшлаковую печь для обжига, вертикальную печь (например, печь Герресхофа, многоподовая вертикальная печь компании Pacific), горизонтальную печь для спекания с цепной колосниковой решеткой и другие аналоги, известные специалистам в данной области техники. В некоторых примерах операции обжига в печи включают в себя загрузку материала пульпы в печь для обжига и добавление проппанта для начала процесса совместного спекания материала пульпы и проппанта в массу сыпучего агломерата. По мере того, как смесь перемещается вниз к выпускному отверстию печи для обжига температура смеси повышается за счет тепла, которое создает горелка печи для обжига. В то же время вязкость этой смеси снижается по мере повышения температуры. В это же время органические вещества, которые переносятся в этой смеси, сгорают, испаряются и попадают в вентиляционную трубу, покидая движущуюся смесь твердых материалов. Вязкость этой движущейся смеси регулируют повышением или понижением тепла, выделяемого горелкой печи для обжига, либо путем добавления к смеси большего или меньшего количества проппанта, или обоими способами.

Некоторые примеры настоящего изобретения также включают в себя средство для измерения скорости потока спекшегося материала, выходящего из печи для обжига. Примеры средств для измерения потока спекшегося материала на выходе из печи для обжига включают в себя температурный датчик, передающий сигналы. Специалистам в данной области техники известны другие аналогичные средства. Средство для регулировки нагрева в печи для обжига, основанное на измерении (температуры), предложены в других вариантах осуществления. Примеры средств регулировки нагрева в печи для обжига, основанных на измерениях, включают в себя: изменение потока проппанта на входе в печь для обжига на основании измерений температуры и изменение скорости потока топлива к горелке печи для обжига для повышения или уменьшения количества тепла, которое выделяется в печи для обжига.

Как упоминалось выше, отделение пульпы от потока из скважины дает по меньшей мере два потока, причем по меньшей мере один из двух потоков практически представляет собой жидкий поток воды. В еще более подробном примере предлагается средство для воздействия электромагнитным импульсом практически на жидкий поток воды. По меньшей мере один пример средства для воздействия электромагнитным импульсом на практически жидкий поток воды раскрыт в патенте США №6,063,267, который полностью включен в настоящее описание посредством ссылки. Альтернативы приспособлению, описанному в настоящем патенте для использования в разных примерах настоящего изобретения, включают в себя традиционные биоциды/коагуляторы (химические, электрические и механические), что очевидно специалистам в данной области техники.

По меньшей мере в одном примере конкретный воздействующий импульс имеет следующие характеристики: переменный, сверхвысокой частоты в диапазоне приблизительно от 10 до 80 кГц. Другие импульсы, которые имеют достаточную частоту, чтобы уничтожать микроорганизмы, присутствующие в воде, и вызвать коагуляцию растворенных твердых веществ, известны специалистам в данной области техники и могут зависеть от конкретных свойств воды в конкретной скважине. Как правило, импульс будет разрушать клетки микроорганизмов.

Еще в одном примере настоящего изобретения предлагается средство для смешивания проппанта с практически жидким потоком воды (для смешивания либо до, либо после воздействия). Примеры средств для смешивания проппанта с водой включают в себя смеситель, известный специалистам в данной области техники (например, сетчатый фильтр или открытая емкость с решеткой). В некоторых примерах в смеситель добавляют реагенты, уменьшающие поверхностное натяжение, а также другие компоненты, известные специалистам в данной области техники. Затем смесь поступает на средство, которое повышает давление смеси (например, насос для ГРП или «усилитель», известный специалистам в данной области техники), и смесь под давлением закачивают в скважину.

В других примерах проппант конкретного размера изготавливают из попутной и/или возвратной воды, а также из других источников, используя комбинацию печи для обжига, дробилки, измельчителя и сетчатых фильтров для получения проппанта разных размеров; специалистам в данной области техники будет понятно, что это востребовано при работах ГРП. См., например, работу Mining Engineering, "Industrial Materials", стр. 59-61, June 2012 (www.miningengineering magazine.com), которая включена в настоящий документ посредством ссылки. Разные размеры получают путем регулирования используемых измельчителей и сетчатых фильтров.

Еще в одном примере предложен способ обработки воды после ГРП в УВ скважинах (это и вода обратного потока, и «попутная» вода), который включает в себя: отделение твердых веществ от воды после ГРП, при этом получают поток воды со взвешенными частицами твердых веществ; разделение потока воды на некоторое количество потоков воды; генерирование положительного заряда в некотором количестве потоков воды, при этом получают некоторое количество потоков положительно заряженной воды; смешивание некоторого количества потоков положительно заряженной воды после упомянутого создания заряда. Еще в одном примере этот способ также включает в себя мониторинг уровня поверхности раздела вода-нефть и управление уровнем поверхности раздела вода-нефть в сепараторе.

В более конкретном примере этот способ дополнительно включает в себя снижение скорости потока в некотором количестве потоков воды с тем, чтобы она была ниже, чем скорость потока воды со взвешенными частицами твердых веществ. Снижение скорости потока позволяет увеличить время воздействия положительного заряда. Это увеличивает величину положительного заряда в воде, что считают полезным для уничтожения микробов в воде и обеспечения остаточного положительного заряда на период времени, когда воду закачивают в формации, из которых предполагают добывать углеводороды. Считается, что положительный заряд воды в формации благоприятен для уменьшения разных структур в формации, которые являются помехой потоку.

Еще в одном конкретном примере способ создания положительного заряда в потоках воды включает в себя обработку потоком электромагнитной энергии каждого из некоторого количества потоков воды.

Еще в одном примере большинство взвешенных частиц твердых веществ имеет размеры меньше 100 микрон. В некоторых подобных примерах практически все взвешенные частицы твердых веществ имеют размеры меньше 100 микрон. В более ограниченном числе примеров большинство взвешенных частиц твердых веществ имеет размеры меньше 10 микрон. В еще более ограниченном числе примеров практически все взвешенные частицы твердых веществ имеют размеры меньше 10 микрон. Уменьшение размера взвешенных частиц твердых веществ позволяет пропускать воду через приспособления, которые пригодны для создания положительного заряда в воде при разумных затратах, например, путем использования труб из нержавеющей стали в случае взвешенных частиц размерами приблизительно 100 микрон и из более мягких материалов (например, ПВХ) в случае частиц размерами 10 и менее микрон.

В некоторых примерах разделение включает в себя двухступенчатую сепарацию. По меньшей мере в одном примере двухступенчатая сепарация включают в себя: прохождение воды после ГРП через трехфазный сепаратор, на выходе которого получают воду, в воду после трехфазного сепаратора пропускают через двухфазный сепаратор. По меньшей мере в одном таком способе трехфазный сепаратор включает в себя разделение на четыре вещества, в том числе: пульпа, вода с содержанием взвешенных твердых частиц, углеводородная жидкость, углеводородный газ.

В соответствии с другим примером настоящего изобретения предлагается система для обработки воды после ГРП в УВ скважинах, система включает в себя: средство для отделения твердых веществ от воды после ГРП, при этом получают поток воды со взвешенными частицами твердых веществ; средство для разделения потока воды на некоторое количество потоков воды; средство для создания положительного заряда в некотором количестве потоков воды, при этом получают некоторое количество потоков положительно заряженной воды; средство для смешивания некоторого количества потоков положительно заряженной воды.

По меньшей мере в одной из таких систем средство для разделения включает в себя трехфазный сепаратор с разделением на четыре вещества. Например, в более конкретном примере средство для разделения дополнительно включает в себя второй двухфазный сепаратор, этот двухфазный сепаратор включает в себя вход для потока воды из трехфазного газонефтяного сепаратора и выход для потока воды со взвешенными частицами твердых веществ. Еще в одном примере также предлагается следующее: средство для мониторинга уровня поверхности раздела вода-нефть и средство для управления уровнем поверхности раздела вода-нефть в первом и втором сепараторе. В одном таком примере средство для мониторинга включает в себя индикатор уровня поверхности раздела вода-нефть и датчик регулировочного клапана (например, каскадная система регулирования).

В некоторых примерах средство для разделения потока воды на некоторое количество потоков воды включает в себя манифольд со входным отверстием для подачи потока воды со взвешенными частицами твердых веществ и некоторое количество выходных отверстий, каждое из которых имеет площадь поперечного сечения, меньшую чем площадь поперечного сечения на входе в манифольд; при этом сумма площадей поперечного сечения выходных отверстий больше, чем площадь поперечного сечения входных отверстий, так что скорость потока, выходящего из манифольда, ниже скорости потока, поступающего в манифольд. По меньшей мере в одном примере манифольд включает в себя манифольд 1:12 (например, с диаметром поперечного сечения выходных отверстий 4 дюйма и большим диаметром поперечного сечения входных отверстий). В другом примере средство для разделения потока воды на некоторое количество потоков воды включает в себя автоцистерну для воды с некоторым количеством отсеков, каждый отсек расположен так, что принимает часть потока воды.

В другом примере средство для создания положительного заряда включает в себя средство для обработки каждого из некоторого количества потоков воды потоком электромагнитной энергии. По меньшей мере в одном таком примере средство для обработки каждого из некоторого количества потоков воды потоком электромагнитной энергии включает в себя трубу и по меньшей мере одну электрическую катушку, которая практически соосна с трубой. В некоторых таких примерах труба состоит из практически непроводящего материала. В некоторых таких примерах труба состоит из нержавеющей стали. В различных примерах используется схема коммутации колебательного тока, соединенная с катушкой. В некоторых таких примерах схема коммутации колебательного тока работает в двухполупериодном режиме с частотой от 10 до 80 кГц.

В другом примере средство для смешивания включает в себя манифольд со входными отверстиями для некоторого количества потоков положительно заряженной воды и выходным отверстием. В одном таком примере средство для смешивания дополнительно включает в себя смеситель воды и проппанта для ГРП. В различных примерах большинство взвешенных частиц твердого вещества имеют размеры менее 100 микрон. В некоторых таких примерах практически все взвешенные частицы твердых веществ имеют размеры меньше 100 микрон. В более ограниченном числе примеров большинство взвешенных частиц твердых веществ имеет размеры меньше 10 микрон. В еще более ограниченном числе примеров практически все взвешенные частицы твердых веществ имеют размеры меньше 10 микрон.

В более конкретном примере средство для разделения включает в себя двухступенчатый сепаратор. В одном таком примере двухступенчатый сепаратор включает в себя: трехфазный сепаратор с выходным отверстием для воды, которое соединено со входом двухфазного сепаратора. Еще в одном примере трехфазный сепаратор включает в себя разделение на четыре вещества, в том числе: пульпа, вода с содержанием взвешенных твердых частиц, углеводородная жидкость, углеводородный газ.

В другом примере настоящего изобретения предлагается система для обработки воды из скважин после ГРП; эта система включает в себя: многофазный сепаратор; манифольд, входное отверстие которого соединено с выходным отверстием многофазного сепаратора, и который имеет несколько выходных отверстий; некоторое количество труб, на каждую из которых навита катушка, причем каждая труба имеет входной конец, соединенный с выходным отверстием манифольда, и выходной конец; смешивающий манифольд, входные отверстия которого соединены с выходными концами некоторого количества труб.

По меньшей мере в одной такой системе также предлагается смеситель проппанта и воды, который соединен с выходом объединяющего смешивающего манифольда.

По меньшей мере в одной из таких систем многофазный сепаратор включает в себя многоступенчатый сепаратор. В более конкретном примере многоступенчатый сепаратор включает в себя двухступенчатый сепаратор, в котором: первая ступень двухступенчатого сепаратора включает в себя трехфазный сепаратор, а вторая ступень двухступенчатого сепаратора включает в себя двухфазный сепаратор. В еще более конкретном примере трехфазный сепаратор включает в себя сепаратор с разделением на четыре вещества с системой управления уровнем поверхности раздела вода-нефть.

Еще в одном примере настоящего изобретения предлагается способ управления уровнем поверхности раздела вода-жидкий УВ в трехфазном сепараторе; этот метод включает в себя: установление уровня поверхности раздела вода-жидкий УВ в трехфазном сепараторе; измерение уровня поверхности раздела вода-жидкий УВ в трехфазном сепараторе, результатом чего является сигнал об измерении уровня поверхности раздела вода-жидкий УВ; сопоставление сигнала об измеренном уровне поверхности раздела вода-жидкий УВ с заданной величиной, результатом чего является сигнал о результате сопоставления; снижение поступления возвратной воды или попутной воды в трехфазный сепаратор для воды из скважины после ГРП, когда сигнал от сопоставления указывает на то, что уровень поверхности раздела вода-жидкий УВ находится выше установленной величины; увеличение поступления воды обратного потока или попутной воды в трехфазный сепаратор для воды из скважины после ГРП, когда сигнал от сопоставления указывает на то, что уровень поверхности раздела вода-жидкий УВ находится ниже установленной величины, при этом увеличенный поток содержит воду из УВ скважины после ГРП и добавочную воду из емкости для хранения или пруда-накопителя.

В другом примере этот способ также включает в себя: снижение потока, который выходит из трехфазного сепаратора с той же скоростью, сбалансированной с потоком по мере уменьшения его поступления в трехфазный