Способы минимизации чрезмерного вытеснения расклинивающего наполнителя при гидравлических разрывах пласта

Способы минимизации чрезмерного вытеснения расклинивающего наполнителя при гидравлических разрывах пласта

Иллюстрации

Показать все

Реферат

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0001] Углеводороды, такие как нефть, конденсат и газ часто добывают из скважин, которые пробурены в формациях, содержащих их. Часто поток углеводородов в скважине может быть низким, по меньшей мере вследствие по сути слабой проницаемости продуктивных пластов или повреждения формации, вызванной бурением и заканчиванием скважины. Для обеспечения необходимого потока углеводородов могут быть выполнены различные виды обработки, такие как гидравлический разрыв или кислотный разрыв.

[0002] Гидравлический разрыв включает закачивание обрабатывающих текучих сред в формацию при высоких давлениях и расходах, так, чтобы формация продуктивного пласта разрушалась и образовывала разрыв (или сеть разрыва). Расклинивающие наполнители могут быть закачаны в обрабатывающие текучие среды после заполнения для удержания разрыва (разрывов) открытым после сброса давления. Гидравлический разрыв (и кислотный разрыв) горизонтальных скважин, а также многослойных формаций часто влечет использование методов отвода, чтобы обеспечить возможность перенаправления разрыва между различными зонами.

[0003] Методы отвода с использованием твердых частиц могут быть основаны на образовании перемычки из частиц отводящего материала за обсадной трубой и образовании пробки за счет аккумулирования остальных частиц в образованной перемычке. При таких обработках, когда искусственно образованная трещина открыта, добавляется риск того, что твердые частицы, используемые для отвода, фактически не будут образовывать перемычку через разрыв. Вместо того такие частицы могут быть вытеснены из областей вблизи ствола скважины, где необходима высокая проницаемость, и в конечном счете утрачены в трещине (чрезмерное вытеснение).

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0004] Сущность изобретения представлена для ознакомления с выбором принципов, которые дополнительно раскрыты в представленном ниже подробном описании. Данная сущность изобретения не предназначена для определения ключевых или существенных признаков заявленного изобретения, а также не предназначена для использования в качестве ограничения объема заявленного изобретения.

[0005] Приведенные формулировки только представляют информацию, относящуюся к настоящему изобретению, и могут описывать некоторые варианты осуществления, иллюстрирующие сущность настоящей заявки.

[0006] В первом аспекте раскрыт способ обработки подземной формации, через которую проходит скважина. Способ включает создание разрыва в подземной формации. Способ также включает закачивание обрабатывающей текучей среды в скважину при давлении текучей среды, равном или большем, чем давление начала образования трещины подземной формации, так что обрабатывающая текучая среда используется для транспортирования заранее определенного количества расклинивающего наполнителя в скважину. Способ дополнительно включает образование пробки в трещине путем введения закупоривающего агента в обрабатывающую текучую среду, перед тем как все заранее определенное количество расклинивающего наполнителя достигает разрыва, без понижения давления текучей среды.

[0007] Во втором аспекте раскрыт способ минимизации чрезмерного вытеснения расклинивающего наполнителя из подземной формации, через которую проходит скважина. Способ включает введение пульпы, включающей некоторое количество расклинивающего наполнителя, в трещину, образованную в подземной формации, и образование пробки путем введения закупоривающего агента в пульпу одновременно с последней долей расклинивающего наполнителя или после нее, без понижения давления текучей среды, используемого для введения объема расклинивающего наполнителя в трещину.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0008] Способ, которым можно достичь цели настоящего изобретения и другие необходимые характеристики, объясняются в следующем описании и прилагаемых чертежах, на которых:

[0009] фиг. 1 показывает схематическое представление системы насосов для выполнения операции гидравлического разрыва на скважине в соответствии с одним или большим количеством вариантов осуществления, описанных в настоящем документе.

[0010] фиг. 2 показывает графическое представление графика давления на поверхности в соответствии с одним или большим количеством вариантов осуществления, описанных в настоящем документе.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

[0011] В последующем описании для обеспечения понимания настоящего изобретения приведено множество деталей. Однако специалист может понять, что настоящее изобретение может быть воплощено без этих деталей, и что возможно выполнение множества вариантов или модификаций описанных вариантов осуществления.

[0012] Вначале следует отметить, что при разработке любого реального варианта осуществления могут быть выполнены многочисленные воплощения - конкретные решения для достижения конкретных целей разработчика, таких как соответствие ограничениям, связанным с системой и связанным с бизнесом, которые будут изменяться от одного воплощения к другому. Кроме того, следует иметь в виду, что такие усилия по разработке могут быть сложными и трудоемкими, но тем не менее являются обычным делом для специалистов в данной области техники, воплощающих преимущества данного изобретения. Кроме того, используемый/раскрытый в настоящем документе состав может также содержать некоторые компоненты, отличающиеся от упомянутых. В сущности изобретения и данном подробном описании каждое численное значение следует рассматривать с учетом изменения посредством термина «примерно» (если оно уже не четко определено), а затем рассмотреть снова, как не измененное, если иное не указано в контексте. Кроме того, в сущности изобретения и данном подробном описании следует понимать, что диапазон, указанный или описанный, как полезный, подходящий и т.п., предназначен, чтобы включать поддержание всех возможных поддиапазонов в диапазоне, по меньшей мере потому, что все точки в пределах диапазона, включая конечные точки, должны рассматриваться как заявленные. Например, «диапазон от 1 до 10» следует рассматривать как указывающий каждое возможное число в континууме между примерно 1 и примерно 10. Кроме того, одна или больше опорных точек в настоящих примерах могут быть объединены вместе, или могут быть объединены и одной из опорных точек в спецификации для создания диапазона и, таким образом, включают все возможные значения или числа в данном диапазоне. Таким образом, даже если конкретные опорные точки в пределах диапазона четко определенны или отдельно упомянуты, или если опорные точки из диапазона не указаны, должно быть понятно, что авторы учитывают и понимают, что любая возможная опорная точка в диапазоне должна рассматриваться как определенная, и что авторы обладают знаниями в отношении всего диапазона, каждой возможной точки и поддиапазона в пределах указанного диапазона.

[0013] Следующие определения представлены для того, чтобы помочь специалистам в данной области техники в понимании подробного описания.

[0014] Когда гидравлический разрыв применятся в углеводородных продуктивных пластах для увеличения объема добычи углеводородов из продуктивного пласта, основной целью обработки скважины является увеличение площади продуктивной поверхности формации. Между увеличенной площадью поверхности и эксплуатационной скважиной должен быть расположен путь для потока с проницаемостью, большей, чем у формации. Для увеличения площади поверхности используется высокое давление, которое разрывает скальную породу. В способах по настоящему изобретению путь высокой проницаемости создается путем минимизации чрезмерного вытеснения расклинивающего наполнителя с помощью создания трещины в подземной формации, введения заранее определенного количества расклинивающего наполнителя в обрабатывающую текучую среду, и последующего введения закупоривающего агента в обрабатывающую текучую среду перед тем, как все заранее определенное количество расклинивающего наполнителя достигнет трещины.

[0015] Способы по настоящему изобретению могут использоваться для обработки по меньшей мере части подземной формации. Термин «обрабатывать» или «обработка» не подразумевает какого-либо конкретного действия с помощью текучей среды. Например, обрабатывающая текучая среда, помещенная или введенная в подземную формацию, может быть, например, жидкостью для гидроразрыва, жидкостью для кислотной обработки (жидкостью для кислотного разрыва, жидкостью для кислотного отвода), жидкостью для воздействия на пласт, жидкостью для борьбы с поступлением песка, раствором для заканчивания скважины, раствором для закрепления стенки ствола скважины, раствором для рекультивации, раствором для цементирования, буровым раствором, жидкостью для гидроразрыва, совмещенного с установкой гравийного фильтра, или раствором для заполнения скважинного фильтра гравием.

[0016] Используемый здесь термин «обрабатывающая текучая среда», относится к какой-либо известной поддающейся перекачиванию и/или текучей среде, используемой в разработке недр, с учетом в сочетании с необходимой функцией и/или необходимой целью. Используемый здесь термин «загуститель» или «закупоривающая текучая среда» представляет собой тип сравнительно малого объема специально подготовленной обрабатывающей текучей среды, помещаемой в ствол скважины или циркулирующей в нем.

[0017] Термин «подземная формация» относится к любой физической формации, залегающей по меньшей мере частично под поверхностью земли.

[0018] Термин «разрыв пласта» относится к процессам и способам разрушения геологической формации и созданию трещины, например, скальной формации, вокруг ствола скважины путем закачивания обрабатывающей текучей среды при очень высоком давлении (давление свыше определенного давления закрытия формации), чтобы увеличить объемы добычи из углеводородного продуктивного пласта или расходы при нагнетании в него. Способы разрыва по настоящему изобретению могут включать образование пробки в разрыве путем введения закупоривающего агента в обрабатывающую текучую среду перед тем, как все заранее определенное количество расклинивающего наполнителя достигнет трещины, без понижения давления текучей среды, или же использование обычных компонентов и технологий, известных в данной отрасли.

[0019] Термин «твердая частица» или «частица» относится к твердому объемному объекту с максимальными размерами, меньшими чем примерно 20 мм, например, меньшими чем примерно 15 мм. Кроме того, используемый здесь термин «твердая частица» или «частица» включает уплотняющие шарики. Термин «размеры» объекта относится к расстоянию между двумя произвольными параллельными плоскостями, каждая из которых касается поверхности объекта по меньшей мере в одной точке. Максимальный размер относится к наибольшему расстоянию, существующему для объекта, между любыми двумя параллельными плоскостями, а минимальный размер относится к наименьшему расстоянию, существующему для объекта, между любыми двумя параллельными плоскостями. В некоторых вариантах осуществления используемые твердые частицы обладают отношением между максимальными и минимальными размерами (характеристическое отношение максимума/минимума частицы), которое равно 5 или меньше, например, 3 или меньше, или находится в диапазоне примерно от 0,01 примерно до 5, например, в диапазоне примерно от 0,2 примерно до 4. Подходящие частицы для использования в способах по настоящему изобретению включают любые известные частицы, подходящие для операции гидроразрыва, такие как описаны, например, в публикации заявки на патент США № 2012/0285692, описание которой в полном объеме включено в настоящий документ посредством ссылки.

[0020] «Скважина» может быть любым типом скважины, включая продуктивную скважину, непродуктивную скважину, нагнетательную скважину, скважину для поглощения промысловых вод, экспериментальную скважину, разведочную глубокую скважину, и другие. Скважины могут быть вертикальными, горизонтальными, отклоненными под некоторым углом между вертикалью и горизонталью и их сочетанием, например, вертикальная скважина с не вертикальным компонентом.

[0021] Термин «реальное время» относится к фактическому времени, в течение которого протекает процесс или событие. Контроль в реальном времени данных относится к прямому контролю данных, например, данных, относящихся к размеру или ориентации трещины, это может обеспечивать меры, например, применение закупоривания, предпринимаемых на основании контроля. Подходящая техника, датчики и методика для контроля данных в подземной формации описаны, например, в патентах США №№ 7302849, и 4802144, описание которых в полном объеме включено в настоящий документ посредством ссылки.

[0022] Способы по настоящему изобретению могут быть применены в любом желаемом варианте скважинного применения (таком как, например, гидравлический разрыв и/или интенсификация) в любой момент жизненного цикла продуктивного пласта, месторождения или нефтепромысла. Термин «месторождение» включает наземные (поверхностные и подповерхностные) применения и применения под морским дном. Термин «нефтепромысел» в используемом контексте включает углеводородные нефтяные и газовые продуктивные пласты и формации или участки формаций, где ожидается наличие углеводородной нефти и газа, но могут дополнительно содержаться другие материалы, такие как вода, соляной раствор или некоторые другие составы.

[0023] Термин «хлопья» относится к особому типу твердых частиц, описанных выше. Хлопья представляют собой твердый объемный объект, имеющий толщину, меньшую, чем его другие размеры, например, его длина и ширина.

[0024] В рамках настоящего изобретения частицы и хлопья могут иметь однородную структуру или могут быть неоднородными, например, пористыми или состоящими из композитных материалов.

[0025] Термин «размер частицы», «размер твердой частицы» или «размер хлопьев» относится к диаметру наименьшей воображаемой описанной сферы, которая включает такую твердую частицу или хлопья.

[0026] Термин «чрезмерное вытеснение» относится к движению расклинивающего наполнителя от области трещины вблизи ствола скважины, где необходима высокая проницаемость, в область, лежащую глубже в трещине, где он уже не обеспечивает поддержку для удержания стенок трещины отделенными в достаточной степени друг от друга. Таким образом, чрезмерное вытеснение ведет к частичной потере проницаемости в области вблизи ствола скважины из-за создания сужения на входе трещины или в худшем случае, из-за создания точки сужения, где стенки трещины входят в прямой контакт друг с другом. Таким образом, приемлемая величина чрезмерного вытеснения является функцией геомеханических свойств скальной породы (модуль упругости, коэффициент Пуассона, предел текучести), так что жесткость скальной породы является достаточной для того, чтобы трещина оставалась открытой в незакрепленной области при воздействии на нее напряжения.

[0027] Термин «образование перемычки» относится к намеренному или случайному закупориванию поровых пространств или путей текучей среды в скальной формации или к созданию сужения в стволе скважины или кольцевом пространстве. Перемычка может быть частичной или полной, и может быть вызвана твердыми веществами (выбуренными твердыми веществами, выбуренной породой, осыпями или металлическими обломками), застревающими вместе в узком месте, или изменениями геометрии ствола скважины.

[0028] Термин «ствол скважины» относится к выбуренной скважине или буровой скважине, включая поверхностную открытую или необсаженную часть скважины.

[0029] Термин «пробка» относится к конструкции, которая блокирует проницаемые зоны для предотвращения потерь текучей среды в этих проницаемых зонах или для защиты этих зон от повреждения. Термин «извлекаемая пробка» относится к временной пробке в трещине. Извлекаемая пробка может быть сделана из разлагающегося материала, такого, что пробка по меньшей мере частично разлагается, распадается, растворяется и/или исчезает с течением времени. Например, примерно от 20% до 100% пробки может исчезнуть, например, примерно от 40% примерно до 80% пробки может разложиться, распасться, раствориться и/или исчезнуть с течением времени. В некоторых вариантах осуществления извлекаемая пробка может быть выполнена из неразлагающегося материала, то есть, позже извлекаемого с помощью механических или других приспособлений.

[0030] В то время как варианты осуществления, описанные в настоящем документе, относятся к обработке скважины, они в равной степени применимы к любым скважинным операциям, где необходимо разделение пластов, например, буровым работам, ремонтным работам и тому подобное. В некоторых вариантах осуществления способы по настоящему изобретению могут включать выполнение обработки отведением с помощью твердых частиц, как только будет установлено, что детали внутрискважинной трещины узкие, с тем, чтобы свести к минимуму возможность потери твердых частиц в пределах больших, широко открытых трещин. В некоторых вариантах осуществления способы по настоящему изобретению могут включать оценку изменений и/или расчет изменений геометрии трещины путем контроля данных от одного или большего количества датчиков, в то время как трещина открыта, выполняя прерывание путем прекращения закачки обрабатывающей текучей среды и введения закупоривающего агента, включая выполнение операции гидроразрыва путем введения обрабатывающей текучей среды в ствол скважины при давлении текучей среды, равном или большем, чем давление начала образования трещины в подземной формации, чтобы вызвать образование трещины в подземной формации. Такие способы описаны в заявке «Способ обработки подземной формации» (Method of Treating a Subterranean Formation), автора Бруно Лекерфа (Bruno Lecerf) и др. (поданной одновременно с настоящей заявкой), описание которой включено в полном объеме в настоящий документ посредством ссылки.

[0031] В некоторых вариантах осуществления для обработки подземной формации может быть выполнена одна или больше операций обработки. Одна или больше операций обработки может включать ряд операций гидравлического разрыва пласта, которые могут включать гидроразрыв части подземной формации, обеспечивая достаточное гидравлическое давление, и/или гидроразрыв одного или больше изолированных участков подземной формации, обеспечивая достаточное гидравлическое давление. Для создания трещины также могут быть использованы другие операции обработки, такие как кислотная обработка формации. В некоторых вариантах осуществления в способах по настоящему изобретению могут быть использованы различные компоненты и методы из известных способов отклонения. Например, способы по настоящему изобретению могут включать использование механических изолирующих устройств, таких как пакеры и пробки ствола скважины, установка мостов-пробок, закачивание уплотняющих шариков, и закачивание пастообразных связанных бензойной кислотой хлопьев и удаляемых и/или разлагаемых твердых частиц, таких как те, которые описаны в заявке на патент США № 2002/0007949, описание которой включено в данное описание в полном объеме посредством ссылки.

[0032] В операции гидравлического разрыва обрабатывающая текучая среда, которая может включать заранее определенное количество расклинивающего наполнителя, может быть закачана в ствол скважины при давлении жидкости, равном или большем, чем давление начала образования трещины в подземной формации. Давлением текучей среды является расход (объем/время), при котором закачивается текучая среда. Термин «давление начала образования трещины» относится к давлению текучей среды, достаточному для начала образования трещины в подземной формации.

[0033] Гидроразрыв подземной формации может включать введение сотен тысяч галлонов жидкости для гидроразрыва в скважину. В некоторых вариантах осуществления для гидравлического разрыва пласта может быть использован насос для гидроразрыва. Насос для гидроразрыва представляет собой высокообъемный насос высокого давления, такой как объемный возвратно-поступательный насос. В вариантах осуществления обрабатывающая текучая среда может быть закачана с помощью насоса для гидроразрыва, таким образом, что жидкость для гидроразрыва может быть закачана в ствол скважины при высоком расходе и давлениях, например, при скорости потока, превышающей примерно 20 баррелей в минуту (баррель/мин) (около 4200 галлонов США в минуту) при давлении, превышающем примерно 2500 фунтов на квадратный дюйм (фунт/кв. дюйм). В некоторых вариантах осуществления расход и давление насоса жидкости для гидроразрыва может быть еще выше, например, он может использоваться при скоростях потока, превышающих примерно 100 баррель/мин, и давлении, превышающем примерно 10000 фунт/кв. дюйм.

[0034] На фиг. 1 показана подходящая система 200 насосов, которая может быть использована в способах по настоящему изобретению для закачивания обрабатывающей текучей среды от поверхности 118 скважины 120 в ствол 122 скважины в ходе нефтепромысловой операции. Например, в некоторых вариантах осуществления операция обработки может быть операцией гидроразрыва, а нагнетаемая обрабатывающая текучая среда представляет собой жидкость для гидроразрыва. Как показано на фиг. 1, система 200 насосов включает множество водяных баков 221, которые питают водой установку 223 для производства геля. Установка 223 для производства геля смешивает воду из баков 221 с гелеобразующим агентом для формирования геля. Затем гель направляется в смеситель 225, в котором происходит смешивание геля с расклинивающим наполнителем, поступающим из питателя 227 расклинивающего наполнителя, для формирования жидкости для гидроразрыва. Гелеобразующий агент увеличивает вязкость жидкости для гидроразрыва и может способствовать образованию суспензии расклинивающего наполнителя в жидкости для гидроразрыва.

[0035] Жидкость для гидроразрыва может затем накачиваться при любом необходимом давлении (например, давление от примерно 10 фунт/кв. дюйм до примерно 200 фунт/кв. дюйм, такое как давление от примерно 20 фунт/кв. дюйм до примерно 100 фунт/кв. дюйм, или давление от примерно 40 фунт/кв. дюйм до примерно 80 фунт/кв. дюйм) от смесителя 225 к множеству плунжерных насосов 201, как показано сплошными линиями 212. При необходимости каждый плунжерный насос 201 в варианте осуществления по фиг. 1 может иметь такую же или аналогичную конфигурацию. В некоторых вариантах осуществления, вместо плунжерных насосов могут быть использованы многоступенчатые центробежные насосы. Как показано на фиг. 1, каждый плунжерный насос 201 может принимать жидкость для гидроразрыва при подходящем давлении (например, давление от примерно 10 фунт/кв. дюйм до примерно 200 фунт/кв. дюйм, такое как давление от примерно 20 фунт/кв. дюйм до примерно 100 фунт/кв. дюйм, или давление от примерно 40 фунт/кв. дюйм до примерно 80 фунт/кв. дюйм) и выпускать ее в общий коллектор 210 (также называемый «метательным прицепом» или «метательной установкой») при высоком давлении (например, давление от примерно 1000 фунт/кв. дюйм до примерно 30000 фунт/кв. дюйм, такое как давление от примерно 3000 фунт/кв. дюйм до примерно 20000 фунт/кв. дюйм или давление от примерно 5000 фунт/кв. дюйм до примерно 10000 фунт/кв. дюйм), как показано пунктирными линиями 214. Метательная установка 210 затем направляет жидкость для гидроразрыва от плунжерных насосов 201 в ствол 122 скважины, как показано сплошной линией 215.

[0036] В некоторых вариантах осуществления оценка давления скважины и расхода, необходимых для создания трещин в стволе скважины могут быть рассчитаны и/или оценены с помощью известных методов, устройств, датчиков и методов, таких, которые описаны в работе «Интенсификация продуктивного пласта, третье издание» (Reservoir Stimulation Third Edition) Майкла Дж Экономайдса и Кеннет Дж Нолти (Michael J. Economides and Kenneth G. Nolte), опубликованной Wiley в 2000 году. На основе известных расчетов и/или методов оценки, может быть определена величина гидравлической мощности в л.с., используемой насосной системой для того, чтобы выполнить операцию гидроразрыва. Например, если предполагается, что давление в скважине и подходящий расход составляет 6000 фунт/кв. дюйм (фунтов на квадратный дюйм) и 68 баррелей в минуту (баррель/мин), соответственно, то система 200 насосов должна была бы подавать 10000 гидравлической мощности в л.с. к жидкости для гидроразрыва (то есть, 6000*68/40,8).

[0037] В некоторых вариантах осуществления первичным двигателем в каждом плунжерном насосе 201 может быть двигатель с максимальным режимом работы 2250 л.с. тормозной мощности, который с учетом потерь (около 3% для плунжерных насосов в операциях гидравлического разрыва пласта), позволяет каждому плунжерному насосу 201 прилагать максимум примерно 2182 л.с. гидравлической мощности к жидкости для гидроразрыва. Поэтому, чтобы подавать 10000 л.с. гидравлической мощности к жидкости для гидроразрыва, система 200 насосов по фиг. 1 должна использовать по меньшей мере пять плунжерных насосов 201.

[0038] Чтобы предотвратить перегрузку трансмиссии между двигателем и напорной стороной каждого плунжерного насоса 201, каждый плунжерный насос 201 может успешно работать при максимальной рабочей мощности. Работа насосов при рабочей мощности также дает возможность управлять скоростью каждого из этих насосов, которые будут работать на повышенной скорости и/или пониженной скорости, чтобы поддерживать по существу постоянную скорость нагнетания в течение определенного периода от примерно 60 секунд до примерно 300 минут), во время которого объем второй текучей среды (такой как, например, вторая текучая среда, содержащая закупоривающий агент) вводится в обрабатывающую текучую среду, закачиваемую в скважину. В некоторых вариантах осуществления скорости насосов могут быть отрегулированы таким образом, чтобы скорость, с которой обрабатывающая текучая среда закачивается в ствол скважины, не колебалась больше чем на ±5% от начального расчетного значения (например, ±3,4 баррель/мин для вышеупомянутых условий, при которых расход составляет 68 баррель/мин), при котором обрабатывающая текучая среда закачивается в ствол скважины, или скорости насосов могут быть отрегулированы таким образом, чтобы скорость, с которой закачивается обрабатывающая текучая среда, не колебалась больше чем на ±1% от начального расчетного значения, при котором обрабатывающая текучая среда закачивается в ствол скважины. В некоторых вариантах осуществления, при необходимости, на период операции гидроразрыва, для управления и/или регулирования всей системы насосов может применяться компьютеризованная система управления.

[0039] В некоторых вариантах осуществления в операции гидроразрыва, где подходящей является гидравлическая мощность 10000 л.с., и, например, на буровой скважине могут использоваться десять плунжерных насосов 201, каждый двигатель насоса может работать при тормозной мощности примерно 1030 л.с. (примерно половина максимума), чтобы подавать к жидкости для гидроразрыва гидравлическую мощность 1000 л.с. по отдельности, и гидравлическую мощность 10000 л.с. вместе. В таких вариантах осуществления, например, если девять из насосов 201 используются для подачи гидравлической мощности (в л.с.) к жидкости для гидроразрыва (и, как будет показано ниже, один из насосов выделен для подачи второй текучей среды с высокой концентрацией закупоривающего агента, такого как текучая среда с высоким содержанием твердых частиц), то каждый из девяти двигателей насосов может работать при тормозной мощности примерно 1145 л.с., чтобы подавать к жидкости для гидроразрыва гидравлическую мощность 10000 л.с., то есть, вплоть до начала добавления второй текучей среды с высокой концентрацией закупоривающего агента (такого как текучая среда с высоким содержанием твердых частиц); и затем каждый двигатель насоса (то есть, всего десяти насосов) может работать при тормозной мощности примерно 1030 л.с. (около половины максимума), чтобы подавать гидравлическую мощность 1000 л.с. по отдельности и гидравлическую мощность 10000 л.с. вместе к обрабатывающей текучей среде (которая будет содержать пробку из второй текучей среды с высокой концентрацией закупоривающего агента, такой как текучая среда с высоким содержанием твердых частиц). Как показано на фиг. 1, на период операции гидроразрыва, для управления и/или регулирования всей системы 200 насосов может применяться компьютеризованная система 229 управления.

[0040] Как было отмечено выше, в некоторых вариантах осуществления текучая среда, закачиваемая с поверхности скважины 118 в ствол 122 скважины, может содержать первую текучую среду, содержащую обрабатывающую текучую среду (как описано выше), которая закачивается одним или большим количеством первых насосов 201 текучей среды, и вторую текучую среду, содержащую закупоривающий агент в несущей текучей среде, которая закачивается одним или большим количеством насосов 201' второй текучей среды. Например, в операции гидроразрыва насосы 201' второй текучей среды могут использоваться для подачи закупоривающего агента в несущую текучую среду. В некоторых вариантах осуществления каждый первый насос 201 текучей среды и каждый второй насос 201' текучей среды может иметь одинаковую или похожую конфигурацию.

[0041] В некоторых вариантах осуществления вторые насосы 201' текучей среды могут принимать поток с высокой концентрацией, включающий в себя закупоривающий агент (такой как текучая среда с высоким содержанием твердых частиц), как описано ниже. Например, в некоторых вариантах осуществления, система 200 насосов включает множество водяных баков 221, которые питают водой установку 223 для производства геля. Установка 223 для производства геля соединяет воду из баков 221 с гелеобразующим агентом и образует гель, который направляется в поплавковый резервуар 231 смешивания/измельчения цемента, где он смешивается с закупоривающим агентом для образования второй текучей среды, в данном случае, второй текучей среды, содержащей заранее определенное количество закупоривающего агента.

[0042] В некоторых вариантах осуществления вторая текучая среда может затем закачиваться при подходящем давлении (например, давление от примерно 10 фунт/кв. дюйм до примерно 200 фунт/кв. дюйм, такое как давление от примерно 20 фунт/кв. дюйм до примерно 100 фунт/кв. дюйм, или давление от примерно 40 фунт/кв. дюйм до примерно 80 фунт/кв. дюйм) из поплавкового резервуара 231 смешивания/измельчения цемента во вторые насосы 201' текучей среды, как показано сплошными линиями 212', и выпускаться вторым насосом 201' текучей среды при высоком давлении (например, давление от примерно 1000 фунт/кв. дюйм до примерно 30000 фунт/кв. дюйм, такое как давление от примерно 3000 фунт/кв. дюйм до примерно 20000 фунт/кв. дюйм, или давление от примерно 5000 фунт/кв. дюйм до примерно 10000 фунт/кв. дюйм) в общий коллектор или метательную установку 210, как показано пунктирными линиями 214'.

[0043] В таких вариантах осуществления обрабатывающая текучая среда, подаваемая в первые насосы текучей среды, может подаваться из множества водяных баков 221, которые питают водой установку 223 для производства геля. Установка 223 для производства геля смешивает воду из баков 221 с гелеобразующим агентом для формирования геля. Затем гель направляется в смеситель 225, в котором происходит смешивание геля с расклинивающим наполнителем, поступающим из питателя 227 расклинивающего наполнителя, для формирования жидкости для гидроразрыва. После того как заранее определенное количество расклинивающего наполнителя (например, количество расклинивающего наполнителя, достаточное для поддержания представляющей интерес трещины) было доставлено в скважину, вода из водяных баков 221 и/или обрабатывающая текучая среда, в которой отсутствует расклинивающий наполнитель, может закачиваться при подходящем давлении (например, давление от примерно 10 фунт/кв. дюйм до примерно 200 фунт/кв. дюйм, например, давление от примерно 20 фунт/кв. дюйм до примерно 100 фунт/кв. дюйм, или давление от примерно 40 фунт/кв. дюйм до примерно 80 фунт/кв. дюйм) непосредственно в первые насосы 201 текучей среды, такие как перекачивающий насос, и выпускаться при высоком давлении к метательной установке 210, как показано пунктирными линиями 214. Метательная установка 210 принимает как первые, так и вторые текучие среды, и направляет их комбинацию в ствол скважины, как показано сплошной линией 215.

[0044] В вариантах осуществления система 200 насосов, показанная на фиг. 1, может использоваться для закачивания закупоривающего агента одновременно с расклинивающим наполнителем или немедленно после него, так что закупоривающий агент может добавляться в наземную линию без понижения производительности насоса. Например, в некоторых вариантах осуществления расход, с которым вводится обрабатывающая текучая среда, не может колебаться более чем на ±5% от начального значения в течение времени (например, в течение периода времени от примерно 10 секунд до примерно 10 минут), когда закупоривающий агент добавляется в наземную линию, или расход, с которым вводится обрабатывающая текучая среда, не может колебаться более чем на ±1% от начального значения в течение времени (например, в течение периода времени примерно от 20 секунд примерно до 5 минут), когда закупоривающий агент добавляется в наземную линию. В некоторых вариантах осуществления закупоривающий агент может также вводиться в скважину при расходе в диапазоне от примерно 20 до примерно 120 баррель/мин, например, от примерно 40 до примерно 80 баррель/мин, или при расходе от примерно 50 до примерно 60 баррель/мин.

[0045] В соответствии с описанными выше условиями, в которых 10 насосов текучей среды (9 первых насосов текучей среды и 1 второй насос текучей среды) используются для подачи обрабатывающей текучей среды в скважину 120, для которого подходит гидравлическая мощность 10000 л.с., и предполагая, что каждый из девяти первых насосов 201 текучей среды и один второй насос 201' текучей среды содержит двигатель с максимальной номинальной тормозной мощностью 2250 л.с., каждый двигатель насоса в каждом первом насосе текучей среды и каждом втором насосе текучей среды 201/201' может работать при тормозной мощности примерно 1030 л.с., когда вторая текучая среда вводится в систему текучей среды, чтобы подавать гидравлическую мощность 10000 л.с. в жидкость для гидроразрыва в течение времени, когда закупоривающий агент добавляется в наземную линию (каждый из девяти насосов может работать при тормозной мощности примерно 1145 л.с. (перед периодом времени, когда закупоривающий агент добавляется в наземную линию, и после него), чтобы подавать гидравлическую мощность 10000 л.с. к жидкости для гидроразрыва).

[0046] В некоторых вариантах осуществления общее количество всех насосов 201 в системе 200 насосов по фиг. 1 может быть уменьшено, если двигатели насосов работают при более высокой тормозной мощности в л.с. Кроме того, на период операции гидроразрыва, для управления и/или регулирования всей системы 200 насосов может применяться компьютеризованная система 229 управления.

[0047] Хотя система 200 насосов по фиг. 1 описана для скважины 120, для которой подходит гидравлическая мощность 10000 кВт, должно быть понятно, что система насосов, которая может быть использована в способе по настоящему изобретению, может подавать любое необходимое количество гидравлической мощности к скважине. Например, различные скважины могут иметь потребность в гидравлической мощности в диапазоне примерно от 1000 кВт примерно до 25000 кВт, или в гидравлической мощности в диапазоне примерно от 2000 кВт примерно до 15000 кВт.

[0048] Хотя на фиг. 1 показана система 200 насосов, имеющая восемь первых насосов 201 текучей среды и один второй насос 201' текучей среды, в некоторых вариантах осуществления система насосов может содержать любое подходящее количество первых насосов текучей среды, и любое подходящее количество вторых насосов 201 текучей среды (таких как, например, в вариантах осуществления, где закачивается последовательность буровых растворов), в зависимости от гидравлической мощности, используемой для выполнения необходимой операции в скважине 120, процента мощности, при которой необходимо запускать двигатели насосов, и количества каждой текучей среды (например, объема пробки относительно количества