用于传输处理流体的系统和方法

用于传输处理流体的系统和方法
【专利摘要】本申请公开了方法和系统，用于制备准备好泵送的处理流体，将所述准备好泵送的处理流体从掺合设施(202)传输(206)至可操作地耦接至井场的位置(208)，将所述准备好泵送的处理流体提供给泵；以及将所述准备好泵送的处理流体泵送到井眼(208)内。在一些实施例中，所述处理流体是用于在被井眼(208)穿透的地下地层上执行液压压裂操作的压裂流体。
【专利说明】用于传输处理流体的系统和方法

【背景技术】
[0001]本部分的内容仅提供与本发明相关的背景信息，并且可能不构成现有技术。
[0002]在从地下地层开采碳氢化合物时，经常需对井施加多种处理工艺，以提高井的开采期和/或产量。所述处理工艺的例子包括但不限于固井、砾石填充、水力压裂以及酸化。特别地，在低渗透率的地层中，经常压裂含碳氢化合物地层以提供流道。这些流道有助于碳氢化合物移至井眼内，以便可从所述井内采收所述碳氢化合物。
[0003]压裂历来是在当地准备将要被泵送的物料的操作。在此项工作开始之前，流体、支撑剂以及化学制剂的传输全部被完成。经常使用特制的存储设备来处理所述大量物料，例如由Besser制作的砂仓。类似地，为液体使用特制的罐，例如水罐、压裂罐。这些罐典型地是法律上不需要许可证而能够在路上运输的最大可能体积。一旦所有方面准备好，更特制的设备被用于准备凝胶、在支撑剂中混合、给送化学制剂，以及将产生的流体在正压下传输至压裂泵。所有这些特制的井场车辆及单元是昂贵的，并且导致现场很大的场地。
[0004]图1A示出了典型地用于当前陆上压裂操作的井场结构9。支撑剂被容纳于砂拖车10 和 11 中。水罐 12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24 和 25 沿操作地点的一侧设置。漏斗30从砂拖车10、11中接收砂石，并分配入混合器26、28。提供掺合器33、36用于掺合载体介质(例如盐水、增粘流体等)与支撑剂，并且然后传输至歧管31、32。最后混合及掺合的浆液或压裂流体然后被传输至泵车27、29，并在高压下途经处理管线34到达钻机35，然后被泵送至井下。
[0005]参考图1B，示意性地示出了一个传统的压裂操作100。所述操作100包括水罐102和聚合物供应器104。所述水罐是任何基液，例如盐水。所述操作100可以包括精密连续混合器106。在某些实施例中，精密连续混合器106被聚合物于水罐102内完全混合及水合的操作100代替。可以看出，当所述聚合物被预先配料时，所述压裂操作规模的灵活性很小。例如，如果发生早期砂堵，大量的压裂流体就被浪费，并且必须被处置。所述操作100进一步包括操作108，以缓慢搅动及水合所述压裂流体，此操作可以发生于停留容器或合适尺寸的精密连续混合器106中。所述操作100进一步包括与水合流体在例如高速掺合器112混合的支撑剂110，所述掺合器向所述压裂泵提供带有支撑剂的浆液。所述操作100进一步包括操作114，以将所述浆液泵送至井下。
[0006]从操作100中可以看出，在所述地点需要不同的设备，包括水罐、化工车或其他装载聚合物和/或其他添加剂的车辆、连续混合器、支撑剂车辆(砂车、砂仓等)、掺合器(例如POD掺合器)以及各种压裂泵。替代性地，使用设备和时间提前将压裂流体批量混合至水罐中来代替连续混合器，这增加了操作成本，减少了压裂处理的灵活性，并且增加了所述压裂操作的物理场地需求。而且，压裂操作需要大量的水，这导致大量回流流体的产生。所述回流流体的存储、管理及处理是昂贵的，且对环境造成了挑战。
[0007]本申请应对一个或多个与传统压裂操作相关的问题。


【发明内容】

[0008]在某些实施例中，公开了一种方法，其包括制备准备好泵送的压裂流体，将所述准备好泵送的压裂流体传输至可操作地耦接至井场的位置，以及将所述压裂流体泵送至井下以压裂地下地层。所述准备好泵送的压裂流体可以是可直接提供给用于高压传输的泵的流体。随着可以在地层处理操作之前或之中向所述准备好泵送的压裂流体中加入额外的添加剂、液体等，所述准备好泵送的压裂流体可以被进一步调节。所述方法可以进一步包括向正排量泵入口提供所述准备好泵送的压裂流体，并将所述准备好泵送的压裂流体泵送至井眼内。所述方法可以进一步包括在歧管内组合准备好泵送的压裂流体源，向所述准备好泵送的压裂流体增压，和/或在所述正排量泵入口上游提供剪切或滞留时间条件。在某些实施例中，所述方法包括在将所述准备好泵送的压裂流体提供给所述正排量泵入口之前，水合、剪切或调节所述准备好泵送的压裂流体。在某些实施例中，所述方法包括在泵送期间再循环所述正排量泵的泵井侧。在某些实施例中，所述方法包括在泵送期间泵送交替的防漏失处理液(fluid pill)应急泥浆，例如先替换为所述防漏失处理液，然后换回所述准备好泵送的压裂流体。
[0009]在某些实施例中，公开了一种系统，其包括制备在井场使用的准备好泵送的处理流体的区域掺合设施。所述区域掺合设施可以包括散货接收设施，其接收并存储多种颗粒类型，所述多种颗粒类型中的每一种分别具有不同的尺寸形态。所述设施可以包括配料容器以及用于在散货接收设施与配料容器之间转移颗粒类型的散货移动装置。所述设施可以进一步包括从所述配料容器接收配料物料并提供混合的产品流体的混合器，存储所述混合的产品的产品存储器，以及向所述井场传输制备好的流体供使用的运输装置。
[0010]在某些实施例中，所述散货接收设施可以包括设于散货物料搬运器下方的移动接收机，允许散货物料搬运器设于其上的地下接收机，气动接收散货物料的减压接收机，和/或整体接收及存储散货物料搬运器的接收区域。在某些实施例中，所述散货移动装置可以包括利用加热气体的气动系统和/或机械散货转移装置。在某些实施例中，所述配料容器包括配料装置的一部分，其中，所述配料装置包括累加配料测量装置，渐减(decumulative)配料测量装置，和/或尺寸比配料尺寸大的中间容器，其中，所述配料装置包括用于在所述中间容器中累积比配料尺寸大的量并从所述中间容器渐减所述配料尺寸的结构。一个示例性的配料装置可以附加地或替换地包括多个配料容器，每一个接收多个不同的产品形态中的一个，或者每一个接收不同的混合产品形态。
[0011]一个示例性混合装置包括将配料容器可操作地耦接至产品存储器的进料螺杆。所述进料螺杆可以包括混合特征，其中，所述混合特征包括凸片、槽和孔中的至少一种。附加地或替换地，所述混合装置可以包括滚筒混合器、螺条掺合器、双轴桨式混合器、行星混合器、搅拌机、掺合器(例如，POD掺合器)和/或胶质浆料混合器。
[0012]在某些实施例中，产品存储器可以包括具有横截面区域缩小的部分的罐，定位成依靠重力为井场运输装置加料的容器，具有高位罐的容器，可加压存储容器，和/或搅拌装置。在某些实施例中，所述井场运输装置的尺寸响应于所述混合处理流体的密度。一个示例性井场运输装置可以被部署为立筒仓，具有抬高部分的拖车，具有耦接部分的多个拖车，和/或展开的拖车。
[0013]在某些实施例中，公开了一种方法，用于制备准备好泵送的流体。一个示例性方法包括提供载体流体部分，提供包括多个颗粒的不相溶物质部分，使得所述颗粒的填料体积分数(PVF)超过64%，将所述载体流体部分和所述不相溶物质部分混合成处理浆液，以及将所述处理浆液提供给存储容器。所述不相溶物质部分超过所述处理浆液的体积的59%。所述方法可以进一步包括在井场处定位所述存储容器，和/或竖直定位所述存储容器，例如其中所述存储容器是立筒仓。所述方法可以进一步包括将所述存储容器流体耦接至泵入口，以及使用所述处理浆液处理井眼。在某些实施例中，所述方法进一步包括在所述处理浆液内提供用于处理井眼的全部支撑剂量。在某些实施例中的所述示例性方法包括将所述处理浆液传送至运输装置。
[0014]在某些进一步的实施例中，所述方法包括在远离井场的设施处执行下列操作:提供载体流体部分，提供不相溶物质部分，以及混合所述载体流体部分。所述设施包括执行所述提供操作和混合操作中的至少一种的动力装置，并且所述示例性方法进一步包括捕获所述动力装置的二氧化碳排放。一个示例性捕获操作包括通过将所述二氧化碳注入可操作地耦接至所述设施的处置井内来捕获二氧化碳排放。在某些实施例中，所述方法进一步包括在远离井场的设施处捕获和处置处理流体的副产品。在某些进一步的实施例中，所述方法包括通过选择一个相对于井场的环境概貌具有改善的环境概貌的地点，为所述设施选择一个远离井场的地点，其中，所述井场是所述处理浆液预期的处理目标。

【专利附图】

【附图说明】
[0015]当与附图一起考虑时，通过参考下面的详细说明，将会更好地理解这些及其它的特征和优势。
[0016]图1A是传统的压裂操作的设备结构的示意图。
[0017]图1B是传统的压裂操作的示意图。
[0018]图2是根据本申请的一些实施例的处理流体制备系统的示意图。
[0019]图3是根据本申请的一些实施例的处理流体制备设施的示意图。
[0020]图4是根据本申请的一些实施例的用于制备处理流体的试制工厂的示意图。
[0021]图5是根据本申请的一些实施例的在井场使用所述处理流体的示意图。
[0022]图6是根据本申请的一些实施例的处理流体制备系统的示意图。
[0023]图7是根据本申请的一些实施例的处理流体制备系统的另一示意图。
[0024]图8是具有与图2不同配置的处理流体制备系统的示意图。
[0025]图9是具有与图2另一不同配置的处理流体制备系统的示意图。
[0026]图10是根据本申请的一些实施例的用于所述处理流体制备系统的控制单元的示意图。

【具体实施方式】
[0027]为了增进对本发明的原理的理解，现在参考附图中示出的实施例，并使用特定语言来进行描述。然而应该理解，并不因此旨在限制权利要求主题的范围，所述实施例中的任何变更及进一步修改，以及在此示出的与本发明相关的本领域技术人员经常对本申请原理的任何进一步应用，在此是可以预期的。
[0028]下文中的示意性流程描述提供了执行用于为井场制备和传输处理流体或处理流体前体的过程的示例性实施例。示出的操作仅被理解为示例性的，且操作可以被组合或分离，可以增加或移除，以及可以整体或部分地重排，除非在此明确指明不可以如此。所示出的某些操作可以通过执行存储于计算机可读介质上的计算机程序产品的计算机实施，其中，所述计算机程序产品包括指令，使所述计算机执行一个或多个所述操作，或向其他设备发出命令以执行一个或多个所述操作。
[0029]特别地，应该理解，尽管下文详细描述的大部分在油田水力压裂操作的情况下被提供，但是其他的油田操作，例如固井、砾石填充等，也可以利用并从本申请的公开中获益。本领域技术人员在阅读了本申请后易于领会到的所有变型应该被认为是在本申请的范围之内。
[0030]如在此所使用的，术语“处理流体”应该被广义地理解。处理流体包括如本领域技术人员理解的液体、固体、气体及其组合。处理流体可以是本领域技术人员理解的溶液、乳液、浆液或任何其他的形式。在某些实施例中，所述处理流体可以含有载体介质及在其中基本不相溶的物质。所述载体介质可以是在给定条件下基本连续的任何物质。所述载体介质的例子包括但不限于水、碳氢化合物、气、液化气，等。在一些实施例中，所述载体介质可选择地包括稠化剂。所述载体介质的一些非限制性例子包括可水合凝胶(例如瓜尔胶、多糖、黄原胶、羟乙基纤维素，等)、交联可水合凝胶、稠化酸(例如基于凝胶的)、乳化酸(例如油外相或油内相)、赋能流体(例如N2或CO2基泡沫)、粘弹性表面活性剂(VES)稠化液以及包含凝胶化、泡沫化或者以其他方式稠化的油的油基流体。此外，所述载体介质可以是盐水，和/或可以包括盐水。所述基本不相溶的物质可以是任何在给定条件下仅溶解或以其他方式成为所述载体流体的组成部分不超过所述物质不与所述载体介质接触时的重量的10%、有时不超过20%的物质。基本不相溶物质的例子包括但不限于支撑剂、盐、乳化油滴，等。
[0031]如在此所使用的，术语“准备好泵送”应该被广义地理解。在某些实施例中，准备好泵送的处理流体是指所述处理流体被完全准备好，并且不需要进一步处理即可以被泵送至井下。在一些其他实施例中，准备好泵送的处理流体是指所述流体基本上准备好被泵送至井下，除了在泵送前可能需要进一步稀释，或者在所述流体被泵送至井下之前，可能需要添加一种或多种较少的添加剂。在这样的情况中，准备好泵送的处理流体还可以被称为准备好泵送的处理流体前体。在一些进一步的实施例中，准备好泵送的处理流体可以是基本准备好被泵送至井下的流体，除了在泵送前向处理流体应用某些伴随的工艺，例如低速搅拌，在异常冷或热的环境下加热或冷却，等。
[0032]在某些实施例中，准备好泵送的处理流体是高颗粒含量流体，其中，所述载体介质在准备好泵送的处理流体中的体积分数少于所述准备好泵送的处理流体的总体积的60%。换句话说，在这样的实施例中，所述不相溶物质在所述准备好泵送的处理流体中的体积分数等于或多于所述准备好泵送的处理流体的体积的40%。在某些其他实施例中，所述载体介质的体积分数少于所述准备好泵送的处理流体的50 %，而所述不相溶物质占所述准备好泵送的处理流体的50%或更多的体积分数。在某些附加实施例中，所述准备好泵送的处理流体具有小于40%体积分数的所述载体介质，以及等于或多于60%体积分数的所述不相溶物质。在某些进一步实施例中，所述准备好泵送的处理流体具有小于30%体积分数的所述载体介质，以及等于或多于70%体积分数的所述不相溶物质。在某些进一步实施例中，所述准备好泵送的处理流体具有小于20%体积分数的所述载体介质，以及等于或多于80%体积分数的所述不相溶物质。在某些进一步实施例中，所述准备好泵送的处理流体具有小于10%体积分数的所述载体介质，以及等于或多于90%体积分数的所述不相溶物质。
[0033]在一些情况下，所述不相溶物质含有单一粒径或粒径分布(即，单峰分布)。在一些其他情况下，所述不相溶物质含有多种具有不同粒径或粒径分布(即多峰)的颗粒。如在此所使用的，术语“不同的粒径”，“不同的粒径分布”，或者“多峰”或“多峰的”是指所述多种颗粒中的每一种具有独特的体积平均粒径分布(PSD)峰。也即，统计上讲，不同颗粒的所述粒径分布表现为连续概率分布函数中的不同的尖峰(或“峰”)。例如，具有相似变动性的正态分布粒径的两种颗粒的混合物被认为是双峰颗粒混合物，如果它们各自的平均值相差多于它们各自的标准差之和，和/或如果它们各自的平均值相差一个统计上显著量。在某些实施例中，所述不相溶物质含有两种颗粒的双峰混合物；在某些其他实施例中，所述不相溶物质含有三种颗粒的三峰混合物；在某些其他实施例中，所述不相溶物质含有四种颗粒的四峰混合物；在某些其他实施例中，所述不相溶物质含有五种颗粒的五峰混合物。
[0034]在一些实施例中，所述不相溶物质具有64%或更高的填料体积分数(PVF)。如在此所使用的，术语“填料体积分数”或PVF，是指多种尺寸的颗粒的最可能的组成的理论计算。其可以被定义为所述颗粒所占的体积除以所述颗粒及颗粒间的空隙的总体积。在某些其他实施例中，所述不相溶物质具有74%或更高的填料体积分数(PVF)。在某些附加实施例中，所述不相溶物质具有87 %或更高的填料体积分数(PVF).
[0035]如在此所使用的，术语“颗粒”或“微粒”应该被广义地解释。在某些实施例中，所述颗粒或微粒基本上是球形的。在某些实施例中，所述颗粒或微粒并非基本上是球形的。例如，所述颗粒或微粒可以具有大于2、3、4、5或6的长宽比，长宽比定义为颗粒的最长尺度与最短尺度之比。这样的非球形颗粒的例子包括但不限于纤维、薄片、圆盘、棒形、星形等。类似地，在一些实施例中，本申请的所述颗粒或微粒是固体的，例如支撑剂、砂、陶瓷、晶体、盐等；然而，在某些其他实施例中，所述颗粒或微粒可以是液体、气体、泡沫、乳化液滴等。另夕卜，在一些实施例中，本申请的所述颗粒或微粒基本上是稳定的，并且在很长一段时间、温度或压力下不改变形状或形式；在一些其他实施例中，本申请的所述颗粒或微粒是可降解的、可溶解的、可变形的、可熔化的、可升华的或者能够以其他方式改变外形、状态或结构。所有这些变型应该被认为是在本申请的范围之内。
[0036]可以用于本申请的处理流体、载体介质以及颗粒的某些例子示于US7784541、US2011/0005760, US2010/0300688, US7923415、US2012/0000651, US2012/0000641,US2011/0155371中，它们的全部内容被整体包含于本申请中。
[0037]在某些实施例中，准备好泵送的处理流体是压裂流体。在某些实施例中，所述准备好泵送的压裂流体包括用于压裂处理的、成可以直接被传输至所述压裂泵的吸入侧的形式的所有组成部分，包括支撑剂。所述工艺可以进一步包括将所述准备好泵送的压裂流体传输至可操作地耦接至井场的位置的操作，以及将所述准备好泵送的压裂流体直接提供给泵入口的操作。所述工艺可以进一步包括将所述准备好泵送的压裂流体泵送入井眼中以在地下地层中弓I发或传播裂缝的操作。
[0038]术语“支撑剂”如在此所使用的，是指被用于修井和井处理(例如液压压裂操作)中以在所述处理后保持裂缝敞开的颗粒。所述支撑剂可以是天然物料，例如砂粒。其还可以包括人造或特别工程设计的支撑剂，例如树脂涂敷的砂子或如烧结铝矾土的高强度陶瓷材料。在一些实施例中，本申请的支撑剂具有大于2.45g/cc的密度，例如砂子、陶瓷、烧结铝矾土或树脂涂敷的支撑剂。在一些实施例中，本申请的支撑剂具有小于或等于2.45g/cc的密度，例如小于约1.60g/cc,小于约1.50g/cc,小于约1.40g/cc,小于约1.30g/cc,小于约1.20g/cc,小于1.10g/cc或小于1.0Og/cc。在一些实施例中，处理流体中的支撑剂浓度是大约6磅每加仑(PPA)。在一些实施例中，处理流体中的支撑剂浓度是大约12磅每加仑(PPA)。在一些实施例中，处理流体中的支撑剂浓度是大约16磅每加仑(PPA)。在一些实施例中，处理流体中的支撑剂浓度是大约20磅每加仑(PPA)。在一些实施例中，处理流体中的支撑剂浓度是大约24磅每加仑(PPA)。在一些实施例中，处理流体中的支撑剂浓度是大约30磅每加仑(PPA)。在一些实施例中，处理流体中的支撑剂浓度是大约36磅每加仑(PPA)。在一些实施例中，处理流体中的支撑剂浓度是大约40磅每加仑(PPA)。
[0039]在一些实施例中，本申请的油田处理流体在一段时间内基本上是稳定的，以便可在流体的一个或多个属性(例如粘度、密度等)不明显改变的情况下将其运输或以其他方式传输至井场。在某些实施例中，本申请的处理流体在约8小时内基本上是稳定的。在某些实施例中，本申请的处理流体在至少24小时内基本上是稳定的。在一些进一步的实施例中，本申请的处理流体在至少72小时内基本上是稳定的。如在此所使用的，在油田操作环境中术语“基本上是稳定的”的意思是油田流体在制备后处于稳定状态，并且可以容易地用于地下地层进行期望的油田操作。在一些实施例中，术语“基本上是稳定的”是指油田流体的粘度在长时间内改变不超过20%。
[0040]现在参考图2，描绘了根据本申请的一些实施例的区域掺合设施202。所述设施202可以包括装载通道204以及卸载通道206。所述装载通道204可以是公路、轨道、水道、管线或任何其他运输通道，其中，散货产品被传输至所述设施202。所述卸载通道206可以包括任何适合于运输装置(例如，车辆、管线等)接入一个或多个井场208且将装载于设施202处的处理流体和/或处理流体前体传输至所述井场208的运输通道。对于每个装载通道204及卸载通道206，运输通道的类型应该被广义地理解，并且可以包括任何类型的公路通道、轨道通道、驳船或船舶通道、履带车辆通道、管道等。在某些实施例中，所述装载通道204及卸载通道206包括相同的运输通道，和/或位于所述设施202的同一侧。作为一个例子及为了清楚地进行说明，图2中的示范设施202示出了装载通道204和卸载通道206是分别独立的运输通道，并且在相反侧。
[0041]示例性散货物料传输可以包括现场(或附近)开采及加工的物料、卡车物料或轨道车物料。在某些实施例中，所述开采或加工的现场物料的装载和卸载可以使用传统的技术完成。卡车及轨道车传输的物料可以使用倾倒或气动输送来卸载。倾倒下的物料可以被收集并使用螺杆、传送带、空气喷射器或者阀传送至压力罐中实现密相空气传输。在某些实施例中，装置可以如此被提供:在搬运器下方滑动，或者建立于地下，以便所述搬运器可以在装置的顶部移动。气动传输通常在设计上是灵活的，并且需要较少的现场改造。超细粉可以在相对较高的传输速率下被移动。砂的移动与传输运载工具的压力等级以及输送软管的尺寸及长度相关。在某些实施例中，接收容器装备有真空系统以降低容器压力，这可增加搬运器与接收容器之间的压力差，从而可在不增加搬运器压力等级的前提下允许更高的流动速率。
[0042]所述设施202可定位于距一组井场208 —定距离处，有时多于250英里之远，有时多于100英里之远，有时多于50英里之远。这样的区域设施202可以增强散货物料向多个井场的物流传输。在一些其他实施例中，所述设施202可以被定位于所不井场中间的场地。其他示例性设施202可以被定位于单个井场附近——例如，位于远程位置(例如离岸平台)或其附近，位于用于从单一地面位置接入多个井的极板或其附近，等，这将在下文更详细地讨论。附加地或替换地，示例性设施202可以被定位成比用于在所述井场208处理井的处理设备的基础设施渐次地更接近一个或多个井场208。然而另一个示例性设施202被定位成相对于从不同的处理设备的基础设施处理所述井场，减少被用于处理多个井场的设备的总出行距离。然而另一个示例性设施202被定位成减少被用于处理多个井场的设备的总出行距离，其中，所述井场分布于井场位置的多于一个的连续油田中。
[0043]如在此所使用的散货物料包括在用于井眼地层的处理流体中大量使用的任何物料。大量的物料量是根据情况具体定义的。一个示例性的大量包括这样的任何数量的具体物料:所述数量的具体物料足够产生超过向井场208传输处理流体的运输车辆的输送能力的数量的处理流体。在一个例子中，如果向井场运输支撑剂的运砂车容纳38，000磅的支撑齐U，则超过38，000磅的支撑剂的量就是大量。示例性的非限制性散货物料包括:支撑剂、用于处理流体的颗粒、用于具有特定尺寸形态的处理流体的颗粒、胶凝剂、破坏剂、表面活性齐U、处理流体添加剂、处理流体的基液(例如，水、柴油、原油等)、用于生成处理流体的基液的物料(例如，KC1、NaCl、KBr等)以及任何类型的酸。
[0044]参考图3,示意性地描绘了一个示例性设施202。所述示例性设施202包括散货接收设施302，其接收及存储多种颗粒类型。在一个例子中，所述散货接收设施302在装载通道204处从传输运输装置接收散货产品，并将所述散货产品传输至散货存储容器304、306、308、310。所述示例性设施202包括散货接收设施302，每个散货接收设施存储多种颗粒中的一种。在一些实施例中，每一个散货接收设施302存储与其他颗粒具有不同特征的颗粒。在一些实施例中，多个散货接收设施302存储具有重叠特征的颗粒。术语颗粒特征应该被广义地解释。在一些实施例中，其指代粒径形态。在一些实施例中，术语颗粒特征是指颗粒形状、颗粒密度或者颗粒硬度。在一些实施例中，术语颗粒特征的意思是颗粒表面电荷、颗粒润湿性、颗粒聚集特性、颗粒矿物学特性、颗粒组分特点(例如单一组分颗粒或复合颗粒)、具有表面功能组的颗粒、颗粒反应性(例如惰性及活性颗粒)或者颗粒化学特征(例如有机及无机颗粒)。在一些实施例中，术语颗粒特征的意思是上面描述的一个或多个特征的组合。具体地，在一些实施例中，术语颗粒特征是指粒径形态。因此，具有不同颗粒特征的颗粒可以被解释为具有不同尺寸值的颗粒，例如不同的平均粒径、不同的粒径范围、和/或不同的粒径最大和/或最小值、粒径、粒径分布等。
[0045]在某些实施例中，散货接收设施302接收及向设施202的各个存储区域传输化学制剂或流体添加剂。散货接收设施302可以是单个装置，多个装置，和/或多个围绕设施202分布的装置。
[0046]散货接收设施302可以进一步包括移动接收机，其能够被定位于散货物料搬运器(未示出)下方，所述搬运器被定位于装载通道204上。例如，搬运颗粒的卡车或轨道车可以在所述装载通道204上靠近散货接收设施302处停止，并且散货接收设施302包括能够滚出、滑出、旋转出或以其他方式定位于散货物料搬运器下方的接收臂或漏斗。在此可想到任何类型的散货物料及能够定位于所述散货物料搬运器下方的接收装置。
[0047]在一些实施例中，散货接收设施302可以进一步包括允许散货物料搬运器设于其上的地下接收机。在一个例子中，所述装载通道204包括具有舱口、被覆盖洞口、格栅或任何允许散货物料从散货物料搬运器释放穿过而被散货接收设施302接收的其他装置的公路。在某些实施例中，装载通道204包括升高部分，以便于使散货接收设施302具有低于装载通道204水平的接收器。
[0048]在某些实施例中，散货接收设施302可以包括气动传输系统，用于气动地接收散货物料。所示出的设施202包括泵320以及构造于单个系统中的气动管线324，所述气动管线连接所述散货接收设施302以及所述散货存储容器304、306、308、310。所述气动传输系统的结构可以是本领域中能够理解的任何系统，包括每一容器的独立单元、成组或分组单元等。一个示例性散货接收设施302被构造成在从所述散货物料搬运器传输期间减压，和/或在从所述散货物料搬运器传输期间，所述气动传输系统降压所对应的散货存储容器304、306、308、310。所述设施202可以包括气动设备(未示出)来加压所述散货物料搬运器。
[0049]在某些实施例中，散货接收设施302可以包括接收区域(未示出)，以接收并存储整个散货物料搬运器。例如，示例性的装载通道204可以包括轨道，并且所述散货接收设施302可以包括旁轨，该旁轨允许散货物料搬运器被全部接收，并直接被用作在所述设施202处的一个或多个所述散货存储容器304、306、308、310。散货接收设施302可以被构造成整体接收任何类型的散货物料搬运器，以将其用作一个或多个所述散货存储容器304、306、308、310。在某些实施例中，散货物料搬运器的一部分可以直接被接收，以作为一个或多个所述散货存储容器304、306、308、310。
[0050]在一些实施例中，所述设施202可以包括一个或多个配料容器312、314、316。所述配料容器312、314、316(如果存在的话)提供了按合适的比例制备最终产品流体的中间组分。来自散货存储容器304、306、308、310的一种或多种颗粒类型按选定的比例被传输至所配料容器312、314、316。所述散货传输可以是气动的，例如经过气动管线324和/或经过单独的气动系统324。在散货存储容器304、306、308、310的一些实施例中，这些容器可以设有一个以上的卸料口。这些卸料口可以间隔开，以便所讨论的散货物料的坐落角度允许其从所述散货容器中被完全清空。进一步地，可以类似地提供一个以上的散货入口，以允许所述散货物料大致填满所述散货存储容器，而不受所述物料的坐落角度的影响。在进一步参考具有多个卸料口的散货存储容器中，尽管所述坐落角度阻止了从一个卸料口卸载整个容器，但是可以提供控制系统为不同的时段选择不同的卸料口，以允许所述散货容器被卸载。这样的系统可以进一步包含感测装置，以检测一个卸料口由于所述散货物料的坐落角度而达到其卸料限度，从而换到另一个卸料口。在某些实施例中，所述气动系统可以包括加热器322，其加热气动管线324内的空气，特别是对于那些对温度变化不敏感的散货物料，例如支撑剂。所述加热器322可以对向载体介质中加入散货固体可以弓I起载体介质结冰的冰点以下的操作特别有益。
[0051]在一些实施例中，从散货存储容器304、306、308、310向配料容器312、314、316的传输包括机械传输装置。例如，散货存储容器304、306、308、310可以包括具有缩小的横截面区域的部分(例如锥形底容器)。螺杆给料器、气闸、旋转阀、管式拖链输送机或其他机械装置也可以被用于从所述散货存储容器304、306、308、310向所述配料容器312、314、316传输所述散货物料。每个所述配料容器312、314、316可以通过例如各种阀(未示出)能被耦接至一个或多个所述散货存储容器304、306、308、310。相反地，每个所述散货存储容器304、306、308、310可以通过例如各种阀(未示出)被耦接至一个或多个所述配料容器312、314,316ο
[0052]根据所生产的处理流体的类型，一个或多个所述配料容器312、314、316可以被专门或限制用于从一个或多个所述散货存储容器304、306、308、310传输。在一个非限制性例子中，第一配料容器312从第一散货存储容器304接收颗粒，第二配料容器314从第二散货存储容器306接收颗粒，第三配料容器316选择性地从第三和/或第四散货存储容器308、310接收颗粒。在图3中，描绘出的所述散货存储容器304、306、308、310以及配料容器312、314,316的数量是说明性的而非限制性的。提供所述及所描绘的示例性布置仅作为例证以描述所述设施202的灵活性，但是在此也可考虑散货存储容器304、306、308、310及配料容器312、314、316的任何布置方式。
[0053]在一些实施例中，所述设施202可以进一步包括流体容器330以及流体泵332。所述流体容器330及流体泵332可以包含用于给定的处理流体的任何类型的载体介质、化学制剂和/或添加剂。图3仅示出了耦接至各种配料容器312、314、316的单个流体容器330和回路，以及混合装置326 (参见下文)，但是应该理解，可以存在任何数量的流体容器330及回路。在设施202中向各种容器及流的流体添加可以按需要及根据产品流体的流体配方提供。
[0054]在一些实施例中，所述设施202可以进一步包括混合装置326，其从一个或多个所述配料容器312、314、316接收物料，并向产品存储容器328提供混合后的生产流体。所述混合装置326可以是本领域中理解的与处理流体的组分兼容且提供充分混合的任何混合装置。示例性及非限制性混合装置326包括进料螺杆，以及具有除了沿进料螺杆的轴向的流体运动还提供附加流体运动的混合特征的进料螺杆。具有混合特征的示例性进料螺杆可以包括:位于所述进料螺杆的一个或多个螺纹内的凸片、槽和/或孔。其他示例性及非限制性混合装置326包括滚筒混合器、螺条掺合器、行星混合器、搅拌机、掺合器、受控固体比例掺合器(例如，POD掺合器)和/或胶质浆料混合器。另一个示例性混合装置326是双轴衆式混合器。
[0055]所述混合器326，连同与其相关的控制和/或连接硬件，在某些实施例中提供了根据混合规划接收配料产品。所述混合规划可以包括时间规划、空间规划和/或顺序混合说明。例如并且不作限制地，从每一个所述配料容器312、314、316和/或流体容器330提供的产品可以随时间改变，从每一个所述配料容器312、314、316和/或流体容器330提供的产品可以在不同的空间位置被提供给所述混合装置326(如图3中所示)，和/或从每一个所述配料容器312、314、316和/或流体容器330提供的产品可以根据期望的顺序被提供。
[0056]在某些实施例中，混合装置326和/或相关设备对混合装置326处接收的粉末(例如，使用空气垫、震动器、加热器、冷却器等)进行调节。在某些实施例中，所述混合装置326和/或相关设备提供组分扩散。一个示例性组分扩散包括向一个所述配料容器312、314、316预先掺合一些或全部组分(例如提供水合时间)，使用桨式掺合器，经过泵或注孔注射，和/或注入离心泵眼内，与教导系统预掺合。在某些实施例中，所述混合装置326和/或相关的设备提供流体调节，例如提供期望的流体剪切力轨迹(高、低和/或规划的)、不结块、应变、胶体混合和/或摇晃所述流体。在某些实施例中，所述混合装置326和/或相关的设备提供颗粒调节，例如提供充足的流体剪切力以将较大粒径拆分成较小的期望粒径，和/或提供充足的流体剪切力以破坏或阻止结块(例如二氧化硅和碳酸钙之间)。
[0057]在某些实施例中，从配料容器312、314、316添加物料的顺序、添加物料的空间位置和/或添加物料的时间，被选择为管理、最小化或以另外的方式响应于兼容性问题和/或混合效率。例如，添加可以被规划以最小化不兼容组分间的接触时间，和/或在一种或两种物料被加入前加入最小化两种物料间的不兼容效应的一种物料。在某些实施例中，从配料容器312、314、316添加物料的顺序、添加物料的空间位置和/或添加物料的时间，被选择为考虑到将要被混合的组分的物理传输特征。例如，最大的组分可以以慢进给速率在扫过整个装置的位置处被加入混合装置326中。一个非限制性例子包括添加最大组分，在所述最大组分的添加过程中添加所有最小组分，添加中间组分，然后以最大组分的剩余部分作为结束。更进一步的非限制性例子包括顺序添加更大组分，并以添加最大组分作为结束。
[0058]在某些实施例中，混合装置326向存储容器328传输混合产品。在某些实施例中，所述混合装置326将所述混合的产品流体直接传输至运输车辆(未示出)，其然后将混合产品运输至井场208。在一个例子中，产品存储容器328被定位成依靠重力为运输车辆加料。在一些其他实施例中，产品存储容器328被定位于所述卸载通道206上方的方向，进而向运输车辆加料。在某些实施例中，产品存储容器328是可加压的。在某些实施例中，产品存储容器328包括循环泵、搅拌器、泡罩塔泵和/或其他搅动或搅拌装置。
[0059]参考图4，示出了试制工厂400的一个例子。所述试制工厂400可包括多个散货存储容器402。散货物料的示例性存储器包括锥形底容器，其可以易于被从底部排空。在一些情况下，可使用螺旋推运器从所述存储容器的底部拉动物料，并且将物料移动至混合区域。在一些情况下，工厂使用可被加压并气动地传送物料的罐，这允许散货存储器更灵活地选择地点，并且使组合多个存储单元更为可行。在一些情况下，存储系统可以包括用于使用加热的和/或干燥的空气加压并传送产品的设备。这允许产品升至冰点以上，避免了当加入水时在混合系统中的产品结冰。在一些情况下，所述试制工厂400可以包括一个区域，在该区域，在向所述工厂传输散货物料后，散货传输搬运器(例如轨道车)可以停留在此。在这种情况下，搬运器本身可以被用作工厂的存储器，而不需要单独的存储容器。
[0060]试制工厂400可以进一步包括多个配料容器404。每个配料容器404可以被可操作地耦接至称重传感器(未示出)，以便所述配料容器404可以从所述散货存储容器402提供规定数量的每种颗粒。散货物料的配料测量的例子包括累加和/或渐减重量配料操作，这涉及使用安装于称重传感器上的存储装置(或配料器)，其中，通过称重所述配料器可以确定粉末的量。累加方法测量传输至所述配料器的粉末的累积。一旦所述配料器中具有适当的量，停止传输，并且所述粉末可以被供应至混合系统。渐减配料操作使用一个大存储容器，测量粉末从所述容器向外的移动。一个示例性配料测量系统包括比需求稍大的配料器，其中，所述配料器被比需求稍大的重量填满。然后，粉末被提取，并使用渐减进行更精确的测量。
[0061]可替换地或附加地，通过移动产品的直接控制实现配料测量。在某些实施例中，使用校准的给料器(例如，螺杆、皮带、气闸、星形轮或振动给料器)。在某些其他实施例中，使用流测量装置(例如流量计、质量流量计、冲击式颗粒流量计等)。
[0062]流体容器406可以沿配料容器404被提供。如图4所示，所述配料容器404以及所述流体容器406可以被装载于一个升高的拖车上，其可提供向定位于所述升高拖车之下的混合器(未示出)的方便装载或传递。所述配料容器404可以通过螺杆给料器或其他给料装置向混合器提供颗粒，如本领域技术人员可以理解的那样。
[0063]试制工厂400可以进一步包括多个载体介质容器414。所述载体介质容器414可以包含水、盐水以及任何其他合适的载体介质。不同的载体介质容器414可以包含相同类型的液体或不同类型的液体。所述试制工厂400进一步包括多个添加剂容器410。所述添加剂容器410可以包含化学制剂、胶凝剂、酸、抑制剂、破坏剂或任何其他类型的与所述载体介质组合的添加剂。包括添加剂容器410的滑行器可以进一步包括配料桶408。最终的混合产品可以被存储于成品存储器412中。
[0064]所述示例性试制工厂400处的多个单元被表示为装载于滑行器上，并可通过标准公路货车运输。在某些实施例中，整个散货设施202可以由装载于滑行器上的和/或可运输的单元构成。在某些实施例中，部分或全部散货设施202在一个位置被永久地建造。
[0065]集中式设施202和/或试制工厂400的使用，提供了用于井场的处理流体的增强的质量保证及质量控制。所述设施202保证了使用统一的方式和统一的源材料(例如相同的水源)产生所述流体。此外，混合和物料传输设备不被移动或调整，并且设备的各个件不被换下，这避免了例如当各独立的位置分别存在不同类型的掺合器时由于设备可用度产生的零件间变化。进一步地，所述设施202处的所述混合和物料传输设备并不限于相同的用于井场混合和物料传输设备的移动性要求，从而允许更高的设备质量和精度。在某些实施例中，操作设施202或试制工厂400的工作人员例如相对于水力压裂的工作人员组成，随着时间的推移可以同样具有更稳定的组成，从而还最小化由人事导致的变动。
[0066]更进一步地，流体产品的集中布置的位置提供了一个用于精确测试一个或多个流体特征的地理位置。例如，从而单个昂贵测试设备单元可以为设施202或试制工厂400服务的区域测试所有相关的处理流体。此外，任何复杂或耗时的测试工艺可以在设施202或试制工厂400处进行，这避免了在各个井场地点有可供使用的测试人员的旅程成本以及风险。在某些进一步实施例中，由于控制器1002的存在而具有的自动化和控制元件(参见参考图10的描述)提供了改进的处理流体一致性，对于井场位置的每个处理被单独配料或实时生成的处理流体的质量保证(例如前馈流体质量管理)以及质量控制(例如反馈流体质量管理)。
[0067]通过将井场位置与设施202位置解耦，一个示例性集中式设施202和/或试制工厂400提供了改进的系统范围的环境影响。例如，所述设施202和/或试制工厂400可以被提供于环境不敏感的区域(例如工业园区)，从而避免了环境敏感的区域。示例性及非限制性环境敏感包括地区限制、接近限制、噪声问题、频危物种的存在、湿地和/或友善问题。附加地或可替换地，所述设施202和/或试制工厂400可以被提供于能够允许环境管理的区域，例如在单独井场中不能同等获得的碳捕获、流体处置和/或流体处理。
[0068]在某些附加或可替换的实施例中，集中式设施202和/或试制工厂400的使用提供了处理流体生成系统的改进的环境影响。在一个例子中，所述设施202可以与处理设施和/或处置设施同地协作。例如，可以提供碳捕获设施(例如，处置井)来存储来自设施202处的各个动力设备的二氧化碳排放。来自设施202的任何化学制剂或流体废水可以被处理成中和产物和/或存储于处置设施(例如单独的处置井，同一个处置井，和/或所述处置井内的单独的地质区域)中。此外，所述设施202及相关设备不限定为高度移动的，从而相应地可以具有那些被包含于井场移动设备上时不方便或昂贵的增强环境设备(例如除尘器、消声器等)。在其他实施例中，可以使用由增压泵512提供的压力以及简单地使用软管从泵井引回罐503或低压歧管504完成再循环。
[0069]参见图5，示出了通过井口装置520流体耦接至井眼522的用于处理地层524的系统500。系统500可以包括一个或多个井场运输车辆502，其具有一个或多个向低压歧管504提供混合的产品流体的容器503。所述低压歧管504可以流体耦接至压裂泵510的吸入侧508。所述压裂泵510可以包括通过高压管线518流体耦接至井口装置520的高压侧506。所述系统500可以进一步包括在所述低压侧的例如离心泵的循环泵512，以助于低压流体从所述低压歧管504向所述压裂泵510的流动。
[0070]所述系统500可以进一步包括一个或多个设于低压歧管504及位于所述井场运输车辆502上的容器之间的单向阀516。附加地或可替换地，所述系统500可以是包括用于添加凝胶防漏失处理液的装置(例如凝胶防漏失处理液流体源及增压泵)的系统、不含低压歧管504的系统、具有一个或多个专用于传输不含颗粒的溶液的压裂泵(其可以耦接至高压歧管)的系统和/或具有流体罐及流体罐传输压力机构(例如来自流体罐的定向和/或升高，来自所述流体罐的增压泵等的足够的液压压力)的系统。
[0071]井眼522可以是套管井和/或固定至地内的井。可替换地或附加地，所述井眼522可以是裸眼井或以其他方式未结束或未完成的井。如图5中所示，所述井眼522可以是垂直井或水平井。所述地层524可以是油层、页岩气层或含任何操作者感兴趣的其他类型的碳氢化合物或自然资源的地层，或者适合于存储油、气或操作者感兴趣的其他类型的碳氢化合物或自然资源的地层。
[0072]可以由系统500执行的一个示例性工艺可以包括在所述地点无掺合器的情况下执行压裂处理。一个示例性工艺可以进一步包括在所述泵送过程中再循环所述正排量泵的泵井的操作。再循环正排量泵的泵井和/或吸入侧的操作包括操作流体耦接至所述压裂泵的泵井/吸入侧的再循环泵。在某些实施例中，专用泵(未示出)向所述泵井内泵送或从所述泵井内抽取，以进行清扫和/或防止泵井内的砂堵。
[0073]参考图6，一个示例性操作600包括准备好泵送的流体602，所述流体在设施202被制备并通过运输车辆502被运输至所述井场。在操作614中，准备好泵送的流体602此时可以被泵送至井下。相应地，在某些实施例中，在所述位置不存在支撑剂车辆(砂车、砂斗等)和/或掺合器(例如POD掺合器)的情况下，执行压裂操作。在某些实施例中，在所述位置没有提供连续混合器的情况下，执行压裂操作。在某些实施例中，在所述位置没有连续混合器和向罐(包括较大水罐,例如400BBL的罐)内预先配料压裂流体的情况下，执行压裂操作。可以显著地减少井场压裂操作对场地的需要。
[0074]图7示出了压裂操作700，其中，除了图6表示的实施例外，进一步包括一个或多个水罐704。在某些实施例中，所述水罐704可以被用于提供冲洗和/或驱替流体。附加地或可替换地，所述水罐704可以被用于提供稀释水，以在向井下泵送浆液的操作714前，将浓缩的准备好泵送的流体702向下降到设计的颗粒含量和/或密度。在某些实施例中，所述准备好泵送的流体702和/或水罐704被提供有足够的内在压力(例如，通过升高，流体深度，高位罐，等)，从而不需要掺合器或其他增压设备向所述压裂泵供给所述准备好泵送的流体702和/或来自所述水罐704的水。进一步地，在某些实施例中，在所述位置不存在支撑剂车辆(砂车、砂斗等)和/或掺合器(例如POD掺合器)的情况下，执行压裂操作。在某些实施例中，在所述位置没有连续混合器的情况下，执行压裂操作。因此，仍然可以显著地减少井场压裂操作对场地的需要。
[0075]图8示出了图2中的处理流体制备和传输系统200的一种变型。这里，提供系统800，其包括以“轮轴与轮辐”形式的多个兴趣点804以及位于多个兴趣点804、804’中间的一个或多个设施802、802’。所述多个兴趣点可以是井眼、水源、支撑剂源、添加剂源等。一个示例性的定位方式包括地理中心位置、中央位置、最小化多个兴趣点804、804’与对应的设施802、802’之间的总路程时间的位置和/或响应于一个所述位置选择的任何位置。响应于一个所述位置选择的一个示例性位置包括:相对于兴趣点804、804’根据集中化标准选择一个名义上的位置然后重新具体地定位至一个可用的地点，一个预先存在的设施或平整过的区域，社会影响最小化的地点，环境影响最小化的地点，等。在某些实施例中，所述设施802、802’被选择为距多个兴趣点804、804’中的每一个均不大于预定距离，例如距多个井眼804、804’中的每一个均不大于5英里、10英里、15英里或20英里。
[0076]在某些进一步的实施例中，每个兴趣点804、804’与一个或多个设施802、802’相关联。在某些实施例中，设施802、802’是压裂流体配料设施，例如如图2、3和/或4中所示的。在某些实施例中，设施802、802’是构造为容纳压裂流体配料设施的区域，例如如图2、3和/或4中所示的。一个示例性系统800也可以包括压裂流体配料设施，根据当前正被处理的兴趣点804、804’的组(例如井)，所述配料设施从设施802移动至设施802’。
[0077]图9示出了图2中的处理流体制备和传输系统200的另一个变型。这里，提供系统900，其包括定位于单一操作场地(例如定向钻井PAD)的多个井眼904，以及定位于相同操作场地的一个或多个处理流体制备和传输设施902。所述设施902向所述井眼904提供准备好泵送的处理流体。
[0078]在某些实施例中，公开了一种用于制备准备好泵送的流体的方法。一个示例性方法包括:提供载体流体部分；提供包括多个颗粒的不相溶物质部分，以使所述颗粒的填料体积分数(PVF)超过64%;以及将所述载体流体部分与所述不相溶物质部分混合为处理浆液。在某些实施例中，所述不相溶物质部分超过所述处理浆液体积的59%。所述方法包括向存储容器提供所述处理浆液。所述存储容器可以是位于设施202或试制工厂400处的容器。在某些实施例中，所述方法包括在井场定位所述存储容器。在某些实施例中，所述存储容器不流体耦接(流体连通)于井场的井眼。所述存储容器可以能够流体耦接至井场的井目艮，和/或所述存储容器可以是能够运输至所述井场的容器，和/或是被配置为耦接至并将准备好泵送的流体传输至一个运输装置的存储容器。
[0079]在某些实施例中，所述方法包括在井场定位所述存储容器，和/或竖直地定位所述存储容器，例如所述存储容器是立筒仓。一个示例性立筒仓包括连接于所述筒仓上的框架，其能够从运输车辆上部署所述筒仓，并且在处理后重新装载所述筒仓至所述运输车辆。另一个示例性立筒仓是模块化和可堆叠的筒仓，其可以包括用于筒仓的外部框架。另一个示例性立筒仓是可以直接在所述运输车辆上升起的，例如如图5中所示。某些可以用于本申请的立筒仓的例子被描述于美国专利申请公开第2011/0063942号及PCT专利申请公开第TO2009/030020A1号，为了所有的目的在此将它们的全文包含到本申请中。
[0080]在某些实施例中，所述方法包括将存储容器流体耦接至泵吸口，并使用所述处理浆液处理井眼。在某些实施例中，所述方法进一步包括在所述处理浆液中提供用于处理所述井眼的全部支撑剂量。换句话说，在某些实施例中，在所述准备好泵送的处理流体被制备好后，不再向所述处理浆液中添加支撑剂。相应地，在某些实施例中，处理设备省略了支撑剂传输车辆(例如砂车和/或砂斗)和/或掺合器(例如POD掺合器)。
[0081]在某些进一步的实施例中，所述方法包括执行以下操作:在远离井场的设施上，提供载体流体部分，提供所述不相溶物质部分，以及混合所述载体流体部分。所述井场是所述设施待服务的井场中的任何一个，和/或是作为所述处理浆液的处理目标的井场的任何一个。一个示例性设施包括执行所述提供和混合操作中的至少一个的动力装置，并且一个示例性方法进一步包括捕获所述动力装置的排放(例如二氧化碳)。一个示例性捕获操作包括捕获排放且还可包括处置排放。一种处置的例子包括将二氧化碳注入可操作地耦接至所述设施的处置井，但在此也可考虑采用本领域中公知的任何排放捕获操作。在某些实施例中，所述方法进一步包括在远离井场的设施处捕获并且处置处理流体的副产品。所述处理流体的副产品的处置包括任何使所述处理流体的副产品无害的处理操作，和/或直接处置所述处理流体的副产品，例如到处置井内。用于捕获的碳的处置井以及用于所述处理流体的副产品的处置井可以是相同或不同的井，并且在所述处置井内用于处置的地质地层可以是相同或不同的地层。
[0082]在某些进一步的实施例中，一个示例性方法包括通过选择相对于井场的位置概貌具有改善的位置概貌的位置，为远离井场的设施选择位置，其中，所述井场是所述处理浆液期望的处理目标。可以参照任何特殊考虑确定改善的位置概貌。示例性及非限制性的位置考虑包括环境的、地区的、规章的、情势的和/或友善性考虑。例子包括将所述设施设于工业园区，将所述设施设于远离环境敏感区域，将所述设施设于具有或能够具有充足处置的位置，将所述设施设于由附近产权人或当地政府支持的区域，等。
[0083]参考图10，控制单元1000可以被包括于任何上述的处理流体制备和传输系统200,800,900中。控制单元1000可以被构造为与设施202、802、902的任何或全部方面通信和/或控制所述设施202、802、902的任何或全部方面。在某些实施例中，控制单元1000可以被构造为与设施202、802、902和/或试制工厂400的任何或全部方面远程通信和/或远程控制所述设施202、802、902和/或试制工厂400的任何或全部方面。可以通过本领域理解的任何方式实现远程通信和/或控制，至少包括无线、有线、光纤或混合通信网络，和/或通过因特网或基于网络的访问。
[0084]控制单元1000可以包括控制器1002，其构造为功能地执行与所述设施202、802、902通信和/或控制所述设施202、802、902的操作。在某些实施例中，通信的距离超过250英里，但也可以考虑其他任何距离。在某些实施例中，控制器1002形成处理子系统的一部分，所述处理子系统包括具有存储器、处理器和通信硬件的一个或多个计算装置。所述控制器1002可以是单个装置或分布式装置，并且所述控制器的功能可以通过硬件或软件执行。所述控制器1002可以与任何传感器、致动器、输入/输出装置和/或允许所述控制器执行任何所述操作的其他装置通信。
[0085]在某些实施例中，控制器1002可以包括一个或多个构造为功能地执行所述控制器的操作的模块。在某些实施例中，所述控制器包括设施反馈模块1004、处理设计模块1006以及设施控制模块1008。一个示例性的设施反馈模块1004可以解译设施条件，包括温度、压力、致动器位置和/或故障条件、流体条件(例如流体密度、粘度、颗粒体积，等)以及所述设施处的各种物料的供应指示。一个示例性处理设计模块1006可以解译处理规划、流体配方和/或流体制备条件。一个示例性设施控制模块1008可以响应于所述设施条件以及所述处理规划提供设施指令，其中，所述设施处的一个或多个致动器或显示单元响应于所述设施指令。在某些实施例中，所述控制器1002进一步包括设施维护模块1010。一个示例性设施维护模块1010可以响应于所述设施条件和/或处理规划提供设施供应通信和/或设施维护通信。
[0086]在此，包括模块的说明强调了所述控制器的各方面的结构独立性，并示出了所述控制器的一组操作和职责。执行类似总体操作的其他组应该被理解为在本申请的范围之内。可在硬件和/或计算机可读介质上的软件中实现模块，且模块可分布在不同的硬件或软件构件上。进一步地，本文描述的某些操作包括解译一个或多个参数的操作。如在此所使用的，“解译”包括通过本领域公知的任何方法接收值，包括至少从数据链或网络通信接收值，接收能够表征所述值的电子信号(例如，电压、频率、电流或PWM信号)，接收能够表征所述值的软件参数，从计算机可读介质上的存储器位置读取所述值，通过本领域中公知的包括操作员输入的任何方式接收作为运行时间参数的值，和/或接收可以借以计算解译参数的值，和/或参考一个被解译为所述参数值的预设值。
[0087]再参考图10，示出了形成控制单元1000的一部分的示例性控制器1002。所述控制器1002可以包括设施反馈模块1004、处理设计模块1006以及设施控制模块1008。一个示例性设施反馈模块1004解译设施条件1012。示例性及非限制性设施条件包括所述设施处的任何温度(例如，流体的温度、产品的温度、环境温度、任何致动器的温度等)，所述设施的任何压力，任何致动器位置或状态的反馈响应，所述设施处存在的任何物料的量，以及测量的流体条件(例如流体密度、粘度、颗粒体积等)，和/或所述设施处的任何设备的缺省或诊断值。
[0088]所述示例性控制器1002进一步包括处理设计模块1006。所述示例性处理设计模块1006解译处理规划1014。一个示例性处理规划1014包括关于在设施处将要被生产的生产流体的信息。一个示例性处理规划1014可以包括流体类型、流体量、流体组成以及流体特征，例如密度、粘度、颗粒体积等。所述流体类型可以是定量或定性的描述。在某些实施例中的所述控制器1002访问存储信息，以确定被定性描述的流体的配方。在某些实施例中，所述处理规划1014包括多种流体、流体轨迹(例如流体密度或支撑剂密度斜坡)和/或流体序列。
[0089]在某些实施例中，处理规划1014进一步包括流体配方1016。一个示例性及非限制性流体配方1016可以包括要被混合以提供所述准备好泵送的处理流体的成分列表，每个成分的量、混合规划(例如，首先被添加的第一颗粒类型，第二被添加的第二颗粒类型，等)、胶凝规划、破坏剂规划、期望流体密度和粘度等。任何由所述设施可作用的流体配方信息在此被认为是所述处理规划1014和/或流体配方1016的一个潜在方面。附加地或可替换地，所述处理规划1014可以进一步包括流体制备条件1018。示例性及非限制性流体制备条件1018包括流体剪切速率、水合次数、水合温度等。在某些实施例中，所述流体配方1016和所述流体制备条件1018之间的信息可以重叠。
[0090]所述示例性控制器1002可以进一步包括设施控制模块1008。所述设施控制模块1008响应于所述设施条件1012及所述处理规划1014、所述流体配方1016和/或所述流体制备条件1018而提供设施指令1020。在某些实施例中，所述设施指令1020是对设施的致动器的直接指令。附加地或可替换地，所述设施指令1020提供间接引起所述设施处的操作的指示一例如传递至显示装置的通信信息(计算机显示器，打印输出，等)。示例性设施指令1020提供以下行为:根据处理规划1014生成所述流体，根据测量的流体条件(例如流体密度、粘度、颗粒体积等)调节设施操作，和/或提供以下行为:根据所述处理规划1014生产可接受地接近所述流体，例如根据可获得性替代产品，等。
[0091]示例性控制器1002可以进一步包括设施维护模块1010，其响应于设施条件1012和/或处理规划1014(包括流体配方1016和/或流体制备条件1018)提供设施供应通信1022和/或设施维护通信1024。一个例子包括设施处的任何致动器或传感器故障或诊断指示，其可以由所述设施维护模块1010提供，例如作为被传输以将此情况通知维护操作者的设施维护通信1024。在某些实施例中，指示流体成分数量不够或不足的设施条件1012可以作为设施供应通信1022传送。所述设施供应通信1022和设施维护通信1024的用法是示例性且非限制性的。非限制性地，任何对设施的某一方面失去功能、退化、将要耗尽、低于预定阈值和/或未知状态的指示可以被所述设施维护模块1010和/或控制器1002传送。
[0092]虽然本发明已经对多个实施例提供了具体及详细的描述，但其被认为是示例性的且不限于此。仅有某些示例性实施例被示出并描述。本领域技术人员应该理解，在实质不脱离本发明的情况下，在所述示例性实施例中能够有多个变型。相应地，所有这些变型被认为是包含于下面权利要求限定的本发明的范围之内。
[0093]在阅读权利要求时，当使用“一”、“至少一个”或者“至少一个部分”时，并不旨在将所述权利要求限制于仅有一个要素，除非在权利要求中明确表明不是如此。当使用句子“至少一部分”和/或“一部分”时，可以包括一部分和/或全部要素，除非明确表明不是如此。在权利要求中，装置加功能的表述被预期覆盖在此描述的执行所述功能的结构，不仅限于在结构上的等价，还包括等价的结构。例如，尽管钉子和螺钉可能在结构上不等价，因为钉子具有圆柱形表面，以便紧固木质部件，而螺钉具有螺旋形表面，然而在紧固木质部件的环境下，钉子和螺钉可以是等价的结构。 申请人:的明确意图是不援引35U.S.C.§ 112第6段用于对本文的任何权利要求作任何限制，除了权利要求中明确使用了词语“用于…的装置”和相关联的功能。
【权利要求】
1.一种方法，包括: 制备准备好泵送的处理流体； 将所述准备好泵送的处理流体传输至可操作地耦接至井场的位置； 向泵提供所述准备好泵送的处理流体；以及 将所述准备好泵送的处理流体泵送到地下地层中。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述准备好泵送的处理流体在不经过掺合器的情况下被提供至所述泵。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述准备好泵送的处理流体在不经过混合器的情况下被提供至所述泵。
4.如权利要求1所述的方法，进一步包括在泵送过程中再循环所述泵的泵井侧。
5.如权利要求1所述的方法，进一步包括在泵送过程中泵送交替的防漏失处理液。
6.如权利要求1所述的方法，其中，所述处理流体是压裂流体，并且所述方法进一步包括压裂所述地下地层。
7.如权利要求1所述的方法，其中，所述压裂流体包括载体介质及不相溶物质，其中，所述不相溶物质在所述准备好泵送的处理流体中的体积分数是40%或更多。
8.如权利要求7所述的方法，其中，所述不相溶物质在所述准备好泵送的处理流体中的体积分数是50 %或更多。
9.如权利要求8所述的方法，其中，所述不相溶物质在所述准备好泵送的处理流体中的体积分数是60 %或更多。
10.如权利要求9所述的方法，其中，所述不相溶物质在所述准备好泵送的处理流体中的体积分数是70 %或更多。
11.如权利要求10所述的方法，其中，所述不相溶物质在所述准备好泵送的处理流体中的体积分数是80 %或更多。
12.如权利要求1所述的方法，其中，所述不相溶物质包括多个颗粒，使得所述颗粒的填料体积分数(PVF)超过64%。
13.如权利要求12所述的方法，其中，所述颗粒的填料体积分数(PVF)超过74%。
14.如权利要求13所述的方法，其中，所述颗粒的填料体积分数(PVF)超过87%。
15.—种系统,包括: 处理流体制备设施，包括: 多个散货接收设施，每一个被构造为接收并存储一种颗粒类型； 配料容器； 散货移动装置，其在所述散货接收设施与所述配料容器之间传输颗粒； 载体介质容器； 混合器，其从所述配料容器接收配料颗粒，从所述载体介质容器接收载体介质，将所述配料颗粒与所述载体介质混合，并且提供混合的处理流体；以及 产品存储器，其存储所述混合的处理流体；运输装置，其从所述产品存储器接收所述混合的处理流体并将所述混合的处理流体传输至井场；以及泵，其将所述混合的处理流体泵送至井下地下地层中。
16.如权利要求15所述的系统，进一步包括控制单元，其控制所述处理流体制备设施的操作。
17.如权利要求15所述的系统，其中，所述处理流体制备设施距离所述井场大于50英里。
18.如权利要求17所述的系统，其中，所述处理流体制备设施距离所述井场大于250英里。
19.如权利要求15所述的系统，其中，所述处理流体制备设施以轮轴-轮辐的方式位于多个井场中间。
20.如权利要求15所述的系统，其中，所述处理流体制备设施位于适配多个井场的固定物上。
21.如权利要求15所述的系统，其中，所述处理流体是用于压裂地下地层的压裂流体。
22.如权利要求15所述的系统，其中，所述多个散货接收设施中的每一个分别接收具有不同尺寸形态的颗粒。
23.如权利要求15所述的系统，其中，所述处理流体包括载体介质及不相溶物质，其中，所述不相溶物质在所述准备好泵送的处理流体中的体积分数是40%或更多。
24.如权利要求23所述的系统，其中，所述不相溶物质在所述准备好泵送的处理流体中的体积分数是50 %或更多。
25.如权利要求24所述的系统，其中，所述不相溶物质在所述准备好泵送的处理流体中的体积分数是60 %或更多。
26.如权利要求25所述的系统，其中，所述不相溶物质在所述准备好泵送的处理流体中的体积分数是70 %或更多。
27.如权利要求26所述的系统，其中，所述不相溶物质在所述准备好泵送的处理流体中的体积分数是80 %或更多。
28.如权利要求15所述的系统，其中，所述不相溶物质包括多个颗粒，使得所述颗粒的填料体积分数(PVF)超过64%。
29.如权利要求28所述的系统，其中，所述颗粒的填料体积分数(PVF)超过74%。
30.如权利要求29所述的系统，其中，所述颗粒的填料体积分数(PVF)超过87%。
31.一种用于制备准备好泵送的流体的方法，所述方法包括: 提供载体流体部分； 提供不相溶物质部分，其包括多个颗粒，使得所述颗粒的填料体积分数(PVF)超过64% ； 将所述载体流体部分及所述不相溶物质部分混合成处理浆液，其中，所述不相溶物质部分超过所述处理浆液的体积的59% ;以及提供所述处理浆液至存储容器。
32.如权利要求31所述的方法，进一步包括:将存储容器定位在井场处。
33.如权利要求32所述的方法，其中，所述存储容器包括立筒仓，并且所述定位包括竖直地定位所述存储容器。
34.如权利要求31所述的方法，进一步包括:将所述存储容器流体耦接至泵入口，并且使用所述处理浆液处理井眼。
35.如权利要求33所述的方法，其中，使用所述处理浆液处理井眼包括:在所述处理浆液内提供用于处理的全部量的支撑剂。
36.如权利要求31所述的方法，进一步包括:将所述处理浆液传输至运输装置。
37.如权利要求31所述的方法，进一步包括:在远离井场的设施处执行提供载体流体部分，提供不相溶物质部分，以及混合载体流体部分，所述设施包括用于执行所述提供和混合操作中的至少一种的动力装置，所述方法进一步包括捕获所述动力装置的二氧化碳排放。
38.如权利要求36所述的方法，进一步包括:捕获二氧化碳排放并将二氧化碳注入到可操作地耦接至所述设施的处置井内。
39.如权利要求31所述的方法，进一步包括:在远离井场的设施处捕获及处置处理流体的副广品。
40.如权利要求31所述的方法，进一步包括:在远离井场的设施处执行提供载体流体部分，提供不相溶物质部分，以及混合载体流体部分，所述方法进一步包括为所述设施选择相对于井场的环境概貌具有改善的环境概貌的位置，其中，所述井场包括处理衆液期望的处理目标。
【文档编号】E21B43/26GK104271877SQ201380024407
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2013年3月8日 优先权日:2012年3月8日
【发明者】R·沙姆派茵, E·洛伊格莫斯, T·M·列斯科 申请人:普拉德研究及开发股份有限公司