使用直接支撑剂喷射输送流体的设备及方法
【技术领域】
[0001]本文中公开的实施例大体上涉及将流体混合物输送到井孔中的设备及方法。
【背景技术】
[0002]通常称为水压裂或简单地称为压裂的水力压裂是用于对于来自地下储备岩层的开采物释放石油、天然气或其它物质的技术。井孔钻入储备岩层中，并且泵送处理液体，其引起压裂，并且允许释放由这些地下天然储备产生的捕集物质。当前井孔压裂系统使用其中压裂流体和支撑剂(例如，砂)的浆料产生并且接着在高压下泵送到井中的过程。当使用基于水的压裂流体时，支撑剂、水和适合的化学制品可在环境压力下混合，并且接着泵送成高达较高压力用于喷射到井中。然而，如果除水之外的流体(例如，液态CO2或液态丙烷)用作压裂流体，则这些流体必须遍及液压压裂系统保持在足够压力下，以避免非期望的汽化。结果，这些流体与支撑剂、化学制品等的混合也必须实现，同时流体保持在足够高的压力之下。当前的加压搅拌器出于该目的存在。
[0003]能够使这些汽化的压裂流体与支撑剂在适合的高压下混合的已知加压搅拌器使用加压支撑剂储存容器布置来给送和计量进入加压压裂流体中的支撑剂。这些已知的基于锁定料斗的加压搅拌器需要在给定的压裂阶段期间预先加载有待使用的支撑剂。使用的加压的支撑剂储存容器典型地具有在20到40吨的支撑剂(例如，砂)的范围中的容量。支撑剂储存容器系统的有限体积容量提供了有限量的支撑剂来与压裂流体混合。如果压裂设计需要更多砂，则必须使用多个搅拌器。此外，这些已知的加压搅拌器需要不合乎需要地长的经过时间来使它们再加载支撑剂用于下一个压裂阶段。在一些情况中，一些加压搅拌器操作需要搅拌器单元移离现场至另一个位置用于再加载支撑剂的目的，还需要不合乎需要地长的时间，并且可能增加与压裂操作相关联的卡车交通。在许多情况中，有限容量需要专门的物流和盘上(或离盘)支撑剂处理装备连同基于支撑剂储存容器的加压搅拌器使用。
[0004]因此，存在对一种用于将处理液体输送到井孔中的改进的泵送系统和方法的需要，其将实现基本上无限量的支撑剂和压裂流体的混合和泵送以形成流体混合物。输送无限量的能力将提供加压搅拌器和砂给送装备的连续操作，使得压裂计划能够基于储备刺激要求，而不强加装备约束，并且因此提供了总体上更有效的系统。
【发明内容】
[0005]现有技术的这些及其它不足通过本公开解决，本公开提供了一种使用直接支撑剂喷射来将流体输送至加压搅拌器的设备及方法。
[0006]根据实施例，提供了一种用于输送流体混合物的设备，包括:支撑剂储存容器、固体进料泵组件、压裂流体储存容器、混合设备及高压泵组件。支撑剂储存容器构造成将支撑剂材料容纳在其中，并且输出环境压力下的支撑剂输出流。固体进料泵组件联接于支撑剂储存容器。固体进料泵组件包括与支撑剂储存容器支撑剂输出流流体连通的支撑剂入口。固体进料泵组件构造成输出处于或高于压裂流体混合压力的支撑剂输出流，其中压裂流体混合压力大于环境压力。压裂流体储存容器构造成将压裂流体容纳在其中，并且输出压裂流体混合压力下的压裂流体输出流。混合设备联接于固体进料泵组件。混合设备包括与固体进料泵组件支撑剂输出流流体连通的支撑剂入口，以及与压裂流体输出流流体连通的压裂流体入口。混合设备构造成在其中混合支撑剂输出流和压裂流体输出流，并且输出压裂流体混合压力下的支撑剂和压裂流体的流体混合物。高压泵组件联接于混合室，并且构造成在喷射压力下将其中的流体混合物输送至下游构件，其中喷射压力大于压裂流体混合压力。
[0007]根据另一个实施例，提供了一种用于输送流体混合物的设备，其包括:支撑剂储存容器、固体进料泵组件，其中固体进料泵组件为Posimetric?泵组件、喷射器泵组件或旋转正排量泵组件中的一个、压裂流体储存容器、混合设备以及高压泵组件。支撑剂储存容器构造成将支撑剂材料容纳在其中，并且输出环境压力下的支撑剂输出流。固体进料泵组件联接于支撑剂储存容器，并且包括与支撑剂储存容器支撑剂输出流流体连通的支撑剂入口。固体进料泵组件构造成输出压裂流体混合压力下的支撑剂输出流，其中压裂流体混合压力大于环境压力。压裂流体储存容器构造成将压裂流体容纳在其中，并且输出压裂流体混合压力下的压裂流体输出流。混合设备联接于固体进料泵组件，并且包括与固体进料泵组件支撑剂输出流流体连通的支撑剂入口，以及与压裂流体输出流流体连通的压裂流体入口。混合设备构造成在其中混合支撑剂输出流和压裂流体输出流，并且输出压裂流体混合压力下的支撑剂和压裂流体的流体混合物。高压泵组件联接于混合室，并且构造成在喷射压力下将其中的流体混合物输送至下游构件，其中喷射压力大于压裂流体混合压力。
[0008]根据又一个实施例，提供了一种用于输送流体混合物的方法，包括:将环境压力下的支撑剂材料的输入提供至支撑剂储存容器，支撑剂储存容器构造成输出环境压力下的支撑剂输出流；将压裂流体混合压力下的压裂流体的输入提供至压裂流体储存容器，压裂流体储存容器构造成输出压裂流体混合压力下的压裂流体输出流；将环境压力下的支撑剂输出流从支撑剂储存容器输入到固体进料泵组件中，其中支撑剂输出流的压力增大至压裂混合压力；将压裂流体混合压力下的支撑剂输出流和压裂流体混合压力下的压裂流体输出流输入到混合设备中；在混合设备中混合其中的支撑剂输出流和压裂流体输出流，并且输出压裂流体混合压力下的支撑剂和压裂流体的流体混合物；增大高压泵中的输出流体混合物的压力；以及将高压流体混合物输送至一个或更多个下游构件。
[0009]在参照附图阅读以下详细描述和所附权利要求时，本公开的其它目的和优点将变得显而易见。
【附图说明】
[0010]在参照附图阅读以下详细描述时，本公开的以上及其它特征、方面和优点将变得更好理解，在该附图中，相似标记遍及附图表示相似部分，其中:
图1为根据实施例构造的使用用于将支撑剂直接喷射到加压混合设备的固体进料泵组件来输送流体混合物的设备的示意图；
图2为根据另一个实施例构造的使用用于将支撑剂直接喷射到加压混合设备的Posimetric?泵组件来输送流体混合物的设备的示意图；
图3为根据又一个实施例构造的使用将支撑剂直接喷射到加压混合设备的喷射器泵组件来输送流体混合物的设备的示意图；
图4为根据又一个实施例构造的使用用于将支撑剂直接喷射到加压混合设备的加压旋转正排量泵组件来输送流体混合物的设备的示意图；以及
图5为根据又一个实施例构造的使用至加压混合设备的直接支撑剂喷射来输送流体混合物的方法的示意性框图。
【具体实施方式】
[0011]将仅出于图示目的结合某些实施例描述本公开；然而，将理解的是，本公开的其它目的和优点将通过根据本公开的附图的以下描述变得显而易见。尽管公开了优选实施例，但它们不旨在限制。相反，本文中阐明的大体原理认作是仅示出了本公开的范围，并且还将理解的是，可作出许多变化，而不脱离本公开的范围。
[0012]本公开的优选实施例在附图中示出，其中相似的数字用于表示各个附图的相似和对应的部分。还理解的是，用语如〃顶部〃、〃底部〃、〃向外〃、〃向内〃等是方便的词语，并且将不被看作是限制用语。将注意的是，如本文中使用的用语〃第一"、〃第二 〃等不表示任何顺序、量或重要性，而相反用于将一个元件与另一个区分开。用语〃 一 〃和〃 一个〃不表示量的限制，而相反，表示提到的物品中的至少一个的存在。结合量使用的修饰语"大约"包括规定值，并且具有由上下文指示的意义(例如，包括与特定量的测量结果相关联的误差的程度)。
[0013]如本文中使用的，形成流体混合物的过程包括使流体与粉末或颗粒材料如支撑剂、粉末可溶解或可水合添加剂(水合之前)混合。在连续处理中或在井处理的连续部分中，流体作为流体流处理。
[0014]参照附图，其中，如先前所述，相同的附图标记遍及各个视图表示相同元件，图1以简化框图绘出了根据实施例的设备100的元件，设备100用于输送流体混合物，包括至加压搅拌器或混合设备的直接支撑剂喷射。设备100包括联接于固体进料泵组件104的支撑剂储存容器102。支撑剂储存容器102在固体进料泵组件104的入口端口 106处联接于固体进料泵组件104。更具体而言，支撑剂储存容器102的出口 108构造成与固体进料泵组件104的入口 106流体连通。支撑剂储存容器102构造为传统的非加压储存类型容器，并且包括构造成将支撑剂材料112在环境压力下保持在其中的本体110。支撑剂储存容器102还