Установка і спосіб безперервного одержання потоку нагрітої води для використання в операції гідророзриву

Номер патенту: 105241

Опубліковано: 25.04.2014

Автор: Хефлі Рансом Марк

Є ще 13 сторінок.

Дивитися все сторінки або завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Спосіб нагрівання води для використання в розриві продуктивного нафтоносного і/або газоносного шару, який включає:

a) забезпечення нагрівальної установки для нагрівання води до температури щонайменше приблизно 4,4 °C;

b) передачу потоку прохолодної або холодної води у змішувач, причому потік прохолодної або холодної води має температуру, яка є нижчою від заданої температури, до якої необхідно нагріти воду,

де змішувач має перший впускний отвір, у який надходить прохолодна або холодна вода з потоку стадії b), і випускний отвір, що забезпечує виведення по суті безперервного потоку суміші прохолодної або холодної і гарячої води,

де змішувач має другий впускний отвір, який забезпечує надходження у змішувач нагрітої води; і

c) додавання нагрітої води з нагрівальної установки стадії а) у змішувач через другий впускний отвір,

де об'єм води на стадії b) є набагато більший від об'єму води на стадії с), де вода надходить по суті безперервно з першого впускного отвору в випускний отвір під час процесу розриву.

2. Спосіб за п. 1, в якому об'єм води, що протікає з нагрівальної установки, менше об'єму води, що протікає в змішувачі.

3. Спосіб за п. 2, в якому об'єм води, що протікає з нагрівальної установки, становить менше половини об'єму води, що протікає в змішувачі.

4. Спосіб за п. 3, в якому об'єм води, що протікає з нагрівальної установки, становить менше 10 відсотків об'єму води, що протікає в змішувачі.

5. Спосіб за п. 1, в якому нагріта вода має температуру від приблизно 4,4 °C до приблизно 93,3 °C.

6. Спосіб за п. 1, в якому суміш прохолодної або холодної води і нагрітої води тече зі швидкістю щонайменше 20 барелів (2400 л/хв) у шарі.

7. Спосіб за п. 6, в якому суміш прохолодної або холодної води і нагрітої води тече зі швидкістю щонайменше 30 барелів (3600 л/хв) у шарі.

8. Спосіб за п. 1, в якому об'єм води, що протікає через змішувач під час операції гідророзриву, є приблизно такий же, як об'єм води, що закачується в свердловину.

9. Спосіб за п. 1, в якому витрата води через змішувач приблизно дорівнює витраті води, що закачується в свердловину.

10. Спосіб розриву продуктивного нафтоносного і/або газоносного шару, який включає:

нагрівання води відповідно до способу за п. 1;

додавання заданого пропанту у воду, що виходить зі змішувача після стадії с); і

передачу води і пропанту у продуктивний нафтоносний і/або газоносний шар.

11. Установка для нагрівання води для використання в розриві продуктивного нафтоносного і/або газоносного шару, яка містить:

a) нагрівальну установку для нагрівання води до температури щонайменше 4,4 °C;

b) джерело води;

c) змішувач, який має перший впускний отвір, у який надходить вода із джерела, і перший випускний отвір, який забезпечує виведення перемішаної води;

d) змішувач, який має другий впускний отвір;

e) перший трубопровід, який забезпечує передачу води з нагрівальної установки у змішувач через другий впускний отвір;

f) резервуар, який забезпечує змішування заданого пропанту з водою, що виводиться зі змішувача;

g) другий трубопровід, який з'єднує змішувач з резервуаром; і

h) третій трубопровід, який передає воду і пропант з резервуара у продуктивний нафтоносний і/або газоносний шар.

12. Установка за п. 11, в якій резервуар забезпечує також можливість змішування з водою хімічних реагентів.

13. Установка за п. 11, в якій змішувач додатково має другий випускний отвір, який розташований у напрямку потоку вище другого впускного отвору і забезпечує виведення води зі змішувача, і додатково містить четвертий трубопровід, який забезпечує передачу води із змішувача у нагрівальну установку через другий випускний отвір.

14. Спосіб нагрівання води для використання в розриві шару, який є принаймні одним з шарів: нафтоносним, газоносним, який включає:

a) забезпечення нагрівальної установки для нагрівання води до температури щонайменше приблизно 4,4 °C;

b) передачу потоку прохолодної або холодної води у змішувач, причому потік прохолодної або холодної води має температуру, яка є нижчою від заданої температури, до якої необхідно нагріти воду,

де змішувач має перший впускний отвір, у який надходить прохолодна або холодна вода з потоку стадії b), і перший випускний отвір, що забезпечує виведення по суті безперервного потоку суміші прохолодної або холодної і нагрітої води,

де змішувач має другий впускний отвір, який забезпечує надходження у змішувач нагрітої води;

c) додавання нагрітої води з нагрівальної установки стадії а) у змішувач через другий впускний отвір,

де об'єм води на стадії b) є набагато більший від об'єму води на стадії с);

d) додавання заданого пропанту у суміш прохолодної або холодної води і нагрітої води, що виходить зі змішувача після стадії с); і

e) передачу суміші прохолодної або холодної води і нагрітої води та пропанту у шар, який є принаймні одним з шарів: нафтоносним, газоносним,

де вода надходить по суті безперервно з першого впускного отвору в перший випускний отвір під час процесу розриву.

15. Спосіб за п. 14, в якому суміш прохолодної або холодної води і нагрітої води тече зі швидкістю щонайменше 20 барелів (2400 л/хв) у шарі.

16. Спосіб за п. 15, в якому суміш прохолодної або холодної води і нагрітої води тече зі швидкістю щонайменше 30 барелів (3600 л/хв) у шарі.

17. Спосіб за п. 14, в якому об'єм води, що протікає через змішувач під час операції гідророзриву, є приблизно такий же, як об'єм води, що закачується в свердловину.

18. Спосіб за п. 14, в якому витрата води через змішувач приблизно дорівнює витраті води, що закачується в свердловину.

19. Спосіб нагрівання води для використання в розриві шару, який є принаймні одним з шарів: нафтоносним, газоносним, який включає:

a) забезпечення нагрівальної установки для нагрівання води до температури щонайменше приблизно 4,4 °C;

b) додавання нагрітої води з нагрівальної установки у змішувач через другий впускний отвір змішувача,

де змішувач має перший впускний отвір, у який надходить прохолодна або холодна вода, і перший випускний отвір, що забезпечує виведення по суті безперервного потоку суміші прохолодної або холодної і нагрітої води, другий впускний отвір змішувача забезпечує надходження нагрітої води у змішувач, де потік прохолодної або холодної води передається до першого впускного отвору змішувача, причому потік прохолодної або холодної води має температуру, яка є нижчою від заданої температури, до якої необхідно нагріти воду;

де об'єм прохолодної або холодної води і нагрітої води є набагато більший від об'єму нагрітої води;

c) додавання заданого пропанту у суміш прохолодної або холодної води і нагрітої води, що виходить зі змішувача; і

d) передачу суміші прохолодної або холодної води і нагрітої води та пропанту у шар, який є принаймні одним з шарів: нафтоносним, газоносним,

де вода надходить по суті безперервно з першого впускного отвору в перший випускний отвір під час процесу розриву.

20. Спосіб за п. 19, в якому суміш прохолодної або холодної води і нагрітої води тече зі швидкістю щонайменше 20 барелів (2400 л/хв) у шарі.

21. Спосіб за п. 20, в якому суміш прохолодної або холодної води і нагрітої води тече зі швидкістю щонайменше 30 барелів (3600 л/хв) у шарі.

22. Спосіб за п. 19, в якому об'єм води, що протікає через змішувач під час операції гідророзриву, є приблизно такий же, як об'єм води, що закачується в свердловину.

23. Спосіб за п. 19, в якому витрата води через змішувач приблизно дорівнює витраті води, що закачується в свердловину.

Текст

Реферат: У заявці описаний спосіб гідророзриву продуктивного нафтоносного шару, який включає пересувну нагрівальну установку, яка містить ємність для води. Спосіб передбачає нагрівання води. Потік холодної води, що має температуру навколишнього середовища, передається із джерела води у змішувач. Змішувач має впускний отвір, через який надходить холодна вода із джерела, і випускний отвір, який забезпечує виведення перемішаних потоків холодної і гарячої води. Після перемішування у змішувачі забезпечується температура води, необхідна для здійснення способу. UA 105241 C2 (12) UA 105241 C2 UA 105241 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Галузь техніки Даний винахід відноситься до установок і до способів безперервного одержання нагрітої води для використання в операціях гідророзриву. Передумови для створення винаходу При видобутку нафти або газу з підземного шару дебіт свердловини може бути незадовільним через низьку проникність або через забивання пор породи шару при бурінні, особливо в шарах із щільними пісками, що мають низьку пористість, або в шарах, що містять сланці. Гідророзрив - це процес, що використовують після завершення буріння, для закінчування свердловини з метою підвищення видобутку з неї вуглеводнів. Гідророзрив створює пористість (тріщини) у результаті розриву порід шарів, що оточують свердловину. Створювані тріщини поліпшують проходження нафти або газу із щільних пісків або сланців у промислову свердловину. Основний спосіб створення тріщин у шарі полягає в закачуванні суміші води, хімічних реагентів і піску в породу або шар. Коли тиск закачуваної суміші досягає достатньої величини, відбувається розтріскування порід шару, у результаті чого підвищується проникність, необхідна для вивільнення вуглеводнів, які містяться в шарі. Гідророзрив зазвичай пов'язаний з нагнітанням текучого середовища у свердловину з досить високою витратою і під тиском, достатнім для подолання міцності на розрив порід шару для створення тріщин, що відходять від свердловини вглиб шару. Патенти US 3,816,151, US 3,938,594 і US 4,137,182 (які включені сюди шляхом посиланням) відносяться до способів гідророзриву з використанням різних робочих рідин. Крім того, сюди включені за посиланням також наступні патентні документи США: 2008/0029267; 5979549; 5586720; 5183029; 5038853; 4518568; 4076628; 2631017; 2486141; 2395258; 2122900; 2065789. Одним з основних компонентів робочої рідини гідророзриву є вода, що містить пропант (і, можливо, хімічні інгредієнти, що підходять), необхідний для забезпечення гідророзриву. Пропант утримує одержані тріщини у відкритому стані і забезпечує пористість для забезпечення надходження вуглеводнів із шару в свердловину. Перед закачуванням рідини гідророзриву в свердловину воду зазвичай нагрівають до потрібної температури (наприклад, у діапазоні від 4,4 °C до 48,9 °C), що залежить від шару і використовуваних хімічних реагентів, наприклад, зазвичай від 18 до 24 °C на родовищі Bakken Shale, розташованому у штатах Півн. Дакота, Монтана і у південній частині Канади, для одержання підходящої хімічної суміші, необхідної для кожної конкретної операції гідророзриву. Крім того, нагрівання води перед змішуванням з хімічними реагентами дозволяє знизити кількість таких реагентів, які можуть бути необхідні для здійснення гідророзриву. Також необхідно відзначити, що зменшена щільність нагрітої води знижує тиск на труби і з'єднання, що зменшує ймовірність механічного ушкодження. У холодну пору року і у північних регіонах температура наявних джерел води зазвичай не перевищує 10 °C і навіть може бути близька до точки замерзання, і така вода не підходить для використання в операціях гідророзриву. Необхідно нагрівати наявну воду до температури, наприклад від 4,4 °C до 48,9 °C, яка підходить для цілей гідророзриву, перш ніж воду і робочі рідини гідророзриву можна буде закачувати в свердловину. Існують добре відомі і широко використовувані способи забезпечення нагрітої води, у яких перед початком операції гідророзриву воду із джерела закачують у відповідні резервуари, і потім вода в кожному з таких резервуарів прокачується через нагрівальний пристрій для підвищення температури в резервуарі до заданої величини, необхідної для перемішування компонентів робочої рідини гідророзриву. Однак, оскільки між нагріванням води (який зазвичай здійснюють у ніч перед днем виконання гідророзриву) проходить певний час, мають місце більші втрати тепла. Кожен резервуар необхідно нагрівати до температури, яка може бути на 5,6-27,8 °C, часто на 11,1-16,7 °C, вище температури, необхідної для здійснення операції гідророзриву. Наприклад, якщо для операції гідророзриву необхідна температури води, що дорівнює 21 °C, то кожен резервуар необхідно нагрівати до температури щонайменше 3248,9 °C. Таке зайве нагрівання води призведе до істотних витрат і втрат тепла. Закачування води в резервуари і використання нагрівальних пристроїв для нагрівання води в резервуарах є широко розповсюдженою практикою в галузі. На фігурі 5 наведена схема, зазвичай використовувана для нагрівання води. Такі послуги на ринку пропонують самі різні компанії. Для цієї мети може використовуватися від 20 до 700 резервуарів; так, наприклад, середня кількість резервуарів на родовищі Marcellus Shale (західна частина штату Нью-Йорка, і далі до півдня в штаті Теннессі) становить 500 резервуарів, причому в типовій операції гідророзриву витрати на один резервуар становлять від $500 до $2000 (доставка, оренда, чищення і вивіз), так що витрати на резервуари становлять істотну частину всіх витрат на виконання гідророзриву. Зазвичай значна частина проблем, пов'язаних з безпекою операцій по виконанню гідророзриву, 1 UA 105241 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 пов'язана з резервуарами для робочої рідини. Необхідно нагрівати резервуари до температури, що помітно перевищує необхідну температуру, у результаті чого відбуваються істотні втрати тепла за час, що проходить між нагріванням і використанням води. Оскільки нагрівання резервуарів зазвичай здійснюють уночі, то таке перевищення може становити, наприклад, 5,627,8 °C. Надлишкове нагрівання буде залежати від місцевих температурних умов. Короткий опис винаходу У даному винаході пропонується установка і спосіб, у яких використовується джерело води, насоси і трубопроводи, здатні забезпечувати безперервну подачу води, наприклад, приблизно до 11900 л/хв, іноді до 17900 л/хв і іноді не більше 3600-6000 л/хв через змішувач або змішувальний колектор і далі в резервуари для рідини розриву шару. При перекачуванні води (зазвичай прохолодної або холодної води) із джерела через змішувальний колектор частина води (наприклад, 830 л/хв) відводиться зі змішувача по трубі і проходить через нагрівальний пристрій. Такий нагрівальний пристрій переважно є пересувною установкою, що може забезпечувати нагрівання меншої кількості води, наприклад, приблизно до 830 л/хв з використанням нагрівача, що забезпечує 23,2 млрд. джоулів при будь-яких погодних умовах, незалежно від температури навколишнього середовища. Нагрівальна установка забезпечує підвищення температури води, що відводять, з витратою 830 л/хв зазвичай до 87,8-93,3 °C і навіть до 116 °C у трубопроводах під тиском. Таке нагрівання переважно здійснюється в безперервному режимі, і нагріта вода направляється по трубопроводу назад у змішувальний колектор і безперервно перемішується з водою, що має температуру навколишнього середовища. При перемішуванні перегрітої води з більш холодною водою її температура підвищується приблизно на 2,8-8,3 °C при витраті приблизно 11900 л/хв безперервного потоку води, що перекачують (на одну нагрівальну установку). При менших витратах, порядку 2400 л/хв температура буде підвищуватися швидше і до більшої величини. Витрата може досягати навіть 17900 л/хв, однак зростання температури води буде меншим. Для одержання більш високої температури може використовуватися кілька нагрівальних установок (2-4 або навіть більше), причому переважно установки працюють у режимі нагрівання безперервного потоку води. Потік нагрітої води переважно закачується в кілька додаткових буферних резервуарів для рідини розриву шару, які можуть використовуватися як буфер між стороною, що забезпечує потік води, і стороною подачі робочої рідини в свердловину для випадків поломки механізмів або інших проблем, які можуть виникнути при виконанні розриву шару. Може бути розроблена нагрівальна система з колектором для нагрівання безперервного потоку води з витратою приблизно до 11900 л/хв або навіть більше. Для забезпечення необхідної (заданої) температури води, використовуваної для здійснення розриву шару, наприклад, у діапазоні від 4,4 до 48,9 °C і часто в діапазоні від 18 до 24 °C або від 21 до 27 °C, витрата води, що подається із джерела, може регулюватися, і може використовуватися кілька змішувальних колекторів і кілька нагрівальних установок. Змішувальний колектор має впускний отвір, через який надходить вода із джерела, і випускний отвір, через який виходить вода, що подається далі в резервуари для рідини розриву шару. Між впускним отвором і випускним отвором у змішувальному колекторі є щонайменше один отвір відбору потоку, до якого приєднаний трубопровід для передачі частини потоку холодної води в нагрівальну установку. У змішувальному колекторі також є отвір повернення гарячої води, який розташований у напрямку потоку нижче отвору відбору потоку, і цей другий отвір, що вказаний також як отвір повернення гарячої води, забезпечує подачу у змішувальний колектор нагрітої води для перемішування з потоком холодної води, у результаті чого забезпечується однорідне підвищення температури води, перш ніж вода надійде в резервуари для рідини розриву шару (або в змішувальні резервуари, якщо резервуари для рідини розриву шару не використовуються). В іншому варіанті перед закачуванням нагрітої води в резервуари для рідини розриву шару (або в змішувальні резервуари, якщо резервуари для рідини розриву шару не використовуються) потік нагрітої води може пропускатися через другий змішувач (змішувальний колектор), і частина нагрітої води відводиться в другу нагрівальну установку для нагрівання води до температури 93,3-116 °C, і одержана перегріта вода може бути повернута у змішувальний колектор для перемішування с безперервно подаваним потоком води з витратою приблизно 11900 л/хв, у результаті чого забезпечується додаткове підвищення температури води на 5,6-8,4 °C. Ця нагріта вода може бути перекачана у додаткові резервуари для рідини розриву шару (якщо вони використовуються) і потім у змішувальні резервуари для змішування з водою хімічних реагентів з наступним закачуванням рідини у свердловину для здійснення гідророзриву шару. При необхідності група послідовно розташованих нагрівальних установок (і 2 UA 105241 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 змішувачів) може бути приєднана в різних точках трубопроводу для безперервного підвищення температури потоку води до необхідного рівня. Змішувальний колектор може мати будь-яку довжину або розмір труби або резервуара, використовуваних у галузі, причому отвір відбору холодної води і отвір повернення гарячої води можуть бути розташовані на змішувальному колекторі на деякій відстані один від одного таким чином, щоб перегріта вода перемішувалася з безперервним потоком води із джерела. Змішувальний колектор або змішувач може бути трубчастою секцією, що має діаметр у діапазоні від 6 дюймів до 15-30 см, наприклад, діаметр 25 см, і довжину приблизно 61-91 см. Діаметр і довжина труби можуть варіюватися залежно від вимог до перекачування води. Отвір відводу холодної води формується трубою меншого діаметра, наприклад, 7,6 см, яка переважно прикріплена до змішувального колектора під кутом (наприклад, під кутом приблизно 45°), у результаті чого змішувальний колектор і труба відводу холодної води формують конфігурацію "у". Для нагрівання води в штаті Оклахома, деякі оператори використовують трубопроводи діаметром 25 см, а інші використовують трубопроводи діаметром 30 см. Для нагрівання води в штаті Пенсільванія, деякі оператори використовують трубопроводи діаметром 25 см, а інші використовують трубопроводи діаметром 10-15 см. В кращих варіантах отвір відводу холодної води сформовано виступаючим твердим напівкруглим носком, який входить у змішувальний колектор, забезпечуючи часткове перекриття проходу для потоку холодної води, у результаті чого частина потоку холодної води відводиться через отвір для відводу води і через трубопровід у нагрівальну установку. Цей виступаючий носок частково перекриває потік води, у результаті чого створюється всмоктування і відвід частини потоку води для передачі в нагрівальну установку. Це часткове перекриття проходу змішувального колектора також створює турбулентність потоку води на отворі відводу холодної води і за цим отвором, що сприяє перемішуванню у точці введення перегрітої води. Носок може бути ввігнутою напівкруглою частиною із твердого металу, що має товщину, наприклад, 0,32 см і висоту 3,81-5,08 см у найвищій точці, що знаходиться урівень із однією стороною змішувального колектора на кінцях півкола носка; однак носок може мати самі різні форми, розміри і розташування у змішувальному колекторі, що забезпечують всмоктування і створюють турбулентність у змішувальному колекторі. Отвір повернення гарячої води у змішувальний колектор, що з'єднується із трубопроводом перегрітої води, переважно розташований у напрямку потоку нижче отвору відбору холодної води в потоці води, що надходить із джерела. Отвір повернення гарячої води для подачі перегрітої води в кращих варіантах має аналогічний носок, що виходить у потік води і який створює додаткову турбулентність потоку, у результатічого поліпшується перемішування перегрітої води з безперервним потоком холодної води і забезпечується підвищення температури холодної води, у міру того як вона проходить по змішувальному колекторі і по трубопроводу в резервуари для рідини розриву шару, що діють як буферні резервуари (або безпосередньо в змішувальні резервуари, якщо резервуари рідини розриву шару, що діють як буферні резервуари, не використовуються). Цей другий носок, розташований на передній стороні або на верхній стороні, у напрямку потоку, забезпечує часткове перекриття потоку холодної води, що поліпшує подачу потоку перегрітої води у змішувальний колектор. В оптимальному варіанті цей другий носок, що примикає до отвору повернення гарячої води, має таку ж форму і такі ж розміри, що і носок отвору відбору холодної води; цей другий носок може також мати самі різні розміри, форму і розташування в змішувальному колекторі, які забезпечують подачу гарячої води і створюють додаткову турбулентність у змішувальному колекторі. Додаткове перемішування гарячої і холодної води відбувається за межами змішувального колектора, у міру того як потік води передається по трубопроводу і заповнює додаткові резервуари для рідини розриву шару (якщо вони використовуються) і потім подається в змішувальні резервуари, далі в насосну установку і у свердловину. Нагріта вода подається у резервуари для рідини розриву шару або у буферні резервуари для тимчасового зберігання або закачується безпосередньо у змішувальні резервуари (буферні резервуари не використовуються). У системі і у способі істотно скорочується кількість резервуарів, що необхідні для рідини розриву шару (або вони навіть взагалі не використовуються). В одному з варіантів описаного способу використовується від шести до дев'яти резервуарів для рідини розриву шару ємністю 59600 л, які використовуються як буфер між стороною, що забезпечує потік води, і стороною подачі робочої рідини у свердловину для випадків поломки механізмів або інших проблем, які можуть виникнути при виконанні розриву шару. Підходящі нагрівальні установки можуть бути придбані на ринку у виробників або можуть бути виготовлені на замовлення. У якості таких виробників можна вказати компанію Rush Sales 3 UA 105241 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Company, м. Одеса, штат Техас (нагрівачі Rush води для розриву шару) і компанію Chandler Manufacturing, Inc., м. Уічито-Фолс, штат Техас (кращі дизельні нагрівальні установки потужністю 23,2 млрд. джоулів і компанія Vita International. Відомі нагрівальні установки, показані на фігурі 5, зазвичай виробляють набагато менше 21,1 млрд. джоулів. Зазначені нагрівальні установки можуть використовуватися у системі і у способі за даним винаходом, однак кращими є більш надійні нагрівальні установки 12 (такі, як установки виробництва Chandler Manufacturing, Inc.), які можуть забезпечувати щонайменше 15,8 млрд. джоулів, а краще 26,4 млрд. джоулів (наприклад 23,2 млрд. джоулів або більше). Трубопроводи, насоси і резервуари для рідини розриву шару пропонуються у галузі багатьма постачальниками і підрядниками. Можуть використовуватися і інші можливі схеми і конфігурації подачі і відводу холодної і гарячої води і трубопроводів у змішувальному трубопроводі, включаючи паралельне закачування холодної і гарячої води і використання вторинного джерела води для нагрівачів, незалежно від води первинного джерела, яка проходить через змішувальний колектор. Спосіб за даним винаходом може включати деякі або усі з нижчезазначених стадій. Ці стадії можуть виконуватися у наступному порядку. 1) Встановлюють потік води із джерела з витратою 2400-17900 л/хв (більш типова витрата в діапазоні від 7200-11900 л/хв по трубопроводу у змішувальний колектор, з якого частина потоку води джерела відбирається для подачі в одну або кілька нагрівальних установок. 2) Перегріту воду повертають у безперервний потік води джерела для забезпечення заданої температури. 3) Нагріту воду (наприклад, 16-48,9 °C, зазвичай 18-27 °C) направляють у змішувальні резервуари для подачі у воду хімічних реагентів і далі в свердловину для здійснення розриву. Можуть використовуватися такі хімічні реагенти, як бентонітова глина і інші хімічні реагенти, використовувані такими операторами розриву шару, як Schlumberger, Halliburton і BJ Services. Зазвичай перед закачуванням води у свердловину до неї додають пропанти (пісок, керамічні бусинки, боксит і т.п.). Пропанти допомагають підтримувати отримані тріщини у відкритому стані. Пропантами можуть бути будь-які матеріали, використовувані такими операторами розриву шару, як Schlumberger, Halliburton і BJ Services. Зазвичай вода може мати меншу температуру, якщо використовуються різні хімічні реагенти. Наприклад, у той час як необхідно використовувати воду з температурою 4,4 °C 48,9 °C у деякому процесі розриву шару на деякому родовищі ("розрив шару з використанням води зі зниженим поверхневим натягом" відноситься до розриву шару, у якому використовується менше хімічних реагентів (або навіть такі реагенти взагалі не використовуються), причому використовується турбулентний потік під підвищеним тиском, і в усіх процесах розриву шару використовуються пропанти, зазвичай можна використати більше пропанта (іноді у два-три рази) при розриві шару з використанням води зі зниженим поверхневим натягом порівняно з випадком розриву з використанням гелю, і в цьому випадку можна використати воду зі зниженою температурою близько 16-48,9 °C ("розрив з використанням гелю" відноситься до процесу розриву, у якому використовується більше хімічних реагентів, гель і пропант). У процесі розриву шару може використовуватися від 3'577'000 до 4'1734'000 л води, хоча може використовуватися від 1'192'000 л до 119'240'000 л (ця підвищена кількість води може відноситись, наприклад, до декількох свердловин). Більш високі температури води іноді дозволяють використати менше хімічних реагентів. У цей час на деяких свердловинах використовується до 453'592 кг піску в якості пропанта у 41'734'000 л води. Після проведення випробувань при знижених температурах було встановлено, що нагрівання води від точки замерзання до приблизно 4,4 °C вимагає більших витрат тепла. Необхідно використовувати більше нагрівальних установок при нагріванні від точки замерзання, або ж можна спочатку здійснити попереднє нагрівання води в цистернах для рідини розриву шару (наприклад, від 3-4 до 50 або 100 цистерн), щоб підняти температуру води від точки замерзання до приблизно 4,4 °C. Можна також додатково здійснювати нагрівання води в самій водоймі для забезпечення підвищення температури води приблизно до 4,4 °C. Крім того, коли джерело води містить лід, найбільш ефективна робота забезпечується при заборі із джерела тільки рідкої води (без льоду). У противному випадку для розтоплювання льоду може витрачатися велика кількість тепла. У кращих варіантах одну або дві нагрівальні установки розташовують біля джерела води, і іншу нагрівальну установку розташовують біля насосного устаткування розриву шару. Виявляється, що відбувається додаткове нагрівання у трубопроводі (як можна припустити, у результаті тертя) порядку 0,6-1,1 °C, коли вода перекачується на відстань порядку 1,61 км. 4 UA 105241 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Короткий опис креслень Для більш повного розуміння характеру, об'єктів і переваг даного винаходу нижче наводиться докладний опис разом із кресленнями, що додаються, на яких однакові номери посилання вказують на однакові елементи. Креслення що додаються, які використовуються для ілюстрації і розкриття винаходу, виконані без дотримання формальних вимог. Фігура 1 - частковий вид у перспективі одного із кращих варіантів здійснення пристрою за даним винаходом; фігура 2 - вид поздовжнього перетину по лінії 2-2 фігури 1; фігура 3 - схематичний вид одного із кращих варіантів установки за даним винаходом, на якому ілюструється здійснення пропонованого способу; фігура 4 - схематичний вид іншого кращого варіанта установки за даним винаходом, на якому ілюструється здійснення пропонованого способу; фігура 5 - схематичний вид відомої системи закачування робочої рідини гідророзриву у нафтову свердловину; фігура 6 - схематичний вид одного із кращих варіантів пристрою за даним винаходом; фігура 7 - схематичний вид альтернативного варіанта системи за даним винаходом; фігура 8 - схематичний вид іншого альтернативного варіанта системи за даним винаходом; фігура 9 - схематичний вид ще одного альтернативного варіанта системи за даним винаходом; фігура 10 - схематичний вид ще одного альтернативного варіанта системи за даним винаходом; фігура 11 - схематичний вид ще одного альтернативного варіанта системи за даним винаходом; фігура 12 - схематичний вид ще одного альтернативного варіанта системи за даним винаходом. Докладний опис винаходу На фігурах 1-4 і 6-12 показані кращі варіанти установки за даним винаходом, зазначені в цілому номером посилання 10 на фігурах 3 і 6. Альтернативні варіанти зазначені номером 110 на фігурі 4, номером 210 на фігурі 7, номером 310 на фігурі 8, номером 410 на фігурі 9, номером 510 на фігурі 10, номером 610 на фігурі 11 і номером 710 на фігурі 12. Джерело 11 води, показане на фігурі 6, може бути водоймищем, озером або іншим джерелом води. Для нагрівання води з метою її використання в операціях гідророзриву шару використовується пересувна нагрівальна установка 12. Такі операції гідророзриву описуються в патенті US 4,137,182, який включений у дану заявку шляхом посилання. До складу пересувної нагрівальної установки 12 входить тягач 13 і причіп 14. На причепі 14 встановлена ємність 15 з підігрівом, яка може бути цистерною або системою труб з водою, що може бути нагріта електричними або іншими нагрівальними елементами, або ж для нагрівання можуть використовуватися пальники, що працюють на пропані або на дизельному паливі (кращий варіант). Вода, яку закачують у нафтову свердловину 16 у процесі операції гідророзриву, нагрівається пересувною нагрівальною установкою 12 і змішується з водою, що надходить із джерела 11 води. Насосна установка 17, яка може включати тягач 13 і причіп 18, накачує в свердловину 16 підготовлену воду (вода плюс заданий хімічний реагент (необов'язковий інгредієнт) і пропант). Вода із джерела 11 надходить по трубопроводу 19 у змішувач 20. Змішувач або змішувальний колектор 20 показаний більш детально на фігурах 1 і 2. У змішувач 20 надходить вода при температурі навколишнього середовища із джерела 11 води і змішується з дуже гарячою водою, яка нагрівається в ємності 15 пересувної нагрівальної установки 12. Докладний пристрій змішувача 20 показаний на фігурах 1 і 2. Змішувач 20 має трубчастий або циліндричний корпус 21, сформований стінкою 22, яка оточує внутрішній прохід 23. Трубчастий корпус 21 має перший впускний отвір 26 на вхідному кінці 24 і перший випускний отвір 27 на вихідному кінці 25. Прохід 23 сполучається з першим вхідним отвором 26 і з першим вихідним отвором 27. Стрілки 28, 29 на фігурі 2 показують напрямок руху потоку води в корпусі 21. Криволінійні стрілки 30 на фігурі 2 показують турбулентний потік, який забезпечує гарне перемішування нагрітої води і води, що має температуру навколишнього середовища. До трубчастого корпусу 21 приєднані дві труби. А саме, труба 31 і труба 32. Труба 31 формує другий випускний отвір і забезпечує виведення води з температурою навколишнього середовища з проходу 23 трубчастого корпусу 21. Труба 32 формує другий впускний отвір, через який нагріта вода подається в прохід 23 трубчастого корпусу 21, і розташована у напрямку потоку нижче від труби 31. При такій схемі з проходу 23 трубчастого корпусу 21 через 5 UA 105241 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 трубу 31 не буде виводитися нагріта вода. У цьому випадку через трубу 31 з проходу 23 трубчастого корпусу 21 буде виводитися тільки вода, що має температуру навколишнього середовища. Цей вихід води при температурі навколишнього середовища із трубчастого корпусу 21 змішувача 20 ілюструється на фігурі 2 стрілками 39. Кожна з труб 31, 32 має внутрішній прохід. Труба 31 має внутрішній прохід 33. Труба 32 має внутрішній прохід 34. Кожна з труб 31, 32 має внутрішній кінець і зовнішній кінець. Труба 31 має внутрішній кінець 35 і зовнішній кінець 36. Труба 32 має внутрішній кінець 37 і зовнішній кінець 38. Внутрішні кінці 35, 37 займають деяке положення всередині проходу 23 трубчастого корпусу 21, як показано на фігурі 2. При цьому текуче середовище з проходу 23 трубчастого корпусу 21 виходить через прохід 33 труби 31. Аналогічним чином, текуче середовище з проходу 34 труби 32 виходить безпосередньо в прохід 23 трубчастого корпусу 21. Стрілки 40 на фігурі 2 показують надходження нагрітої води по трубі 32 у прохід 23 трубчастого корпусу 21. Хоча на фігурі 2 кут між поздовжньою віссю проходу 33 труби 31 і кут між поздовжньою віссю проходу 34 труби 32 і поздовжньою віссю проходу 23 трубчастого корпусу 21 становить приблизно 45°, однак величини цих кутів можуть варіюватися від 0 до 90°, і вони необов'язково повинні бути однаковими. Як можна бачити на фігурі 2, перший впускний отвір 26 знаходиться у напрямку потоку вище другого випускного отвору труби 31, що знаходиться у напрямку потоку вище другого впускного отвору труби 32, яка знаходиться у напрямку потоку вище першого випускного отвору 27. На фігурі 6 показані трубопроводи 41 і 42, які використовуються для передачі води між пересувною нагрівальною установкою 12 і змішувачем 20. У трубопровід 41 надходить вода при температурі навколишнього середовища із труби 31 (другий випускний отвір), яка передається в ємність 15 нагрівальної установки 12. Після того як вода нагріється у ємності 15, вона подається по трубопроводу 42 у трубу 32 (другий впускний отвір) змішувача 20. Необхідно розуміти, що передача текучих середовищ із трубопроводу 41 у ємність 15 нагрівальної установки 12 і потім у трубопровід 42 може бути безперервнимпроцесом. Наприклад, витрата води, що має температуру навколишнього середовища, у трубопроводі 19 може становити приблизно 240017900 л/хв і зазвичай становить приблизно 7200-11900 л/хв. Витрата води в трубопроводах 41 і 42 може становити, наприклад 830 л/хв. Температура перегрітої води у трубопроводі 42 може перевищувати 93,3 °C і 116 °C, якщо у трубопроводі 42 підтримується підвищений тиск. По трубопроводу 43 тепла вода зі змішувальних резервуарів або з підземних резервуарів 46 подається в насосну установку 17 і потім по трубопроводу 44 у свердловину 16 для виконання операцій гідророзриву. Як показано на фігурі 6, можуть додатково використовуватися буферні резервуари 45 у напрямку потоку нижче змішувача 20 і вище змішувальних резервуарів 46. Для досягнення більш високої температури води може використовуватися кілька нагрівальних установок 12, які забезпечують безперервний потік води, як показано на фігурі 4. Потік нагрітої води може бути поданий у буферні резервуари, які можуть використовуватися як буфер між стороною, що забезпечує потік води, і стороною подачі робочої рідини у свердловину для випадків поломки механізмів або інших проблем, які можуть виникнути при виконанні гідророзриву. Як показано на фігурі 4, між двома змішувачами 20 може бути встановлена сполучна секція 47 (пропонується на ринку). Як показано на фігурі 4, потік нагрітої води після перемішування може бути пропущений через другий змішувач або другий змішувальний колектор 20, і частина нагрітої води відводиться у другу нагрівальну установку 12 для нагрівання цієї води, наприклад, до температури, що знаходиться в діапазоні від приблизно 93,3 °C до 116 °C. Ця перегріта вода може бути повернута у змішувальний колектор 20 для змішування з потоком води, у результаті чого забезпечується додаткове підвищення температури води на 5,6-8,4 °C. Потім ця перемішана нагріта вода може бути подана у змішувальні резервуари 46 для перемішування із заданими хімічними реагентами гідророзриву, і після цього одержане робоче текуче середовище може бути закачане у свердловину для виконання гідророзриву. При необхідності до трубопроводу може бути приєднана група послідовно розташованих нагрівальних установок 12 (і змішувачів 20) для безперервного підвищення температури потоку води до необхідного рівня. Змішувачі 20 можуть бути підключені послідовно (як на фігурі 4) або паралельно, або ж може використовуватися поєднання послідовних і паралельних підключень (як показано на фігурах 10 і 12). На схемі, наведеній на фігурі 7 (альтернативна конфігурація), буферні резервуари не використовуються. Змішувальні резервуари 46 можуть використовуватися для перемішування будь-яких необхідних хімічних реагентів і пропанта (або пропантів) з водою, що надходить зі змішувача 20, і готова для використання в операції гідророзриву в свердловині 16. 6 UA 105241 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Відомі нагрівальні установки 112, показані на фігурі 5, зазвичай виробляють набагато менше 21,1 млрд. джоулів. У принципі вони можуть використовуватися в системі і у способі за даним винаходом, однак краще використовувати могутніші нагрівальні установки 12 (такі як установки, що випускає компанія Chandler Manufacturing, Inc., м. Уічито-Фолс, штат Техас), здатні виробляти 23,2 млрд. джоулів або більше. Найкращими є нагрівальні установки, які працюють на дизельному паливі, наприклад, пропоновані компанією Chandler Manufacturing, Inc., у яких вода протікає через ряд металевих змійовиків, що нагріваються шістьома пальниками. Приклад такої нагрівальної установки можна бачити на сайті компанії за адресою www.chandlermfq.com/item.php?pid=34, де вона зазначається як нагрівальна установка для води, використовуваної при гідророзриві, що працює на рідкому паливі (описана в заявці US 2010/0000508). Однак можуть використовуватися і інші нагрівальні установки, здатні швидко нагрівати більші кількості води. Переважними є установки, що працюють на дизельному паливі, оскільки пропан при знижених температурах має тенденцію до зрідження, і його ефективність падає. Переважно одна нагрівальна установка повинна забезпечувати потік 8300-11900 л/хв з підвищенням температури щонайменше приблизно на 8,4 °C. Після проведення випробувань при знижених температурах було встановлено, що нагрівання води від точки замерзання до приблизно 4,4 °C вимагає великих витрат тепла. Необхідно використовувати більше нагрівальних установок 12 при нагріванні від точки замерзання, або ж можна спочатку здійснити попереднє нагрівання води в додаткових цистернах для рідини розриву шару (наприклад, від 3-4 до 50 або 100 цистерн), щоб підняти температуру води від точки замерзання до приблизно 4,4 °C. Також можна додатково нагрівати воду в самому джерелі (наприклад, коли джерело 11 води є невеликим ставком), щоб полегшити підвищення температури води до приблизно 4,4-7,2 °C (у цьому випадку будуть втрати тепла випромінювання з поверхні води, тому нагрівання води вище 4,4-7,2 °C небажане) перед наступним нагріванням з використанням нагрівальної системи за даним винаходом, наприклад, показаної на фігурах 3 і 4. Нагрівання такої водойми може бути здійснене, наприклад, з використанням нагрівача або нагрівачів 12, як показано на фігурах 3 і 4, які прокачують воду водойми через рукава 41 і 42. Крім того, хоча вода зазвичай замерзає при температурі 0 °C, поточна вода або вода з різними добавками може іноді охолоджуватися без замерзання нижче температури 0 °C. Таким чином, іноді у даному винаході обробка води може починатися, коли її температура є нижчою 0 °C. Крім того, іноді у джерелі води може бути лід, однак все-таки вона може бути використана, якщо вода з льодом може протікати через змішувач 20. Однак у кращих варіантах варто виключати потрапляння льоду у впускний отвір, оскільки на розтоплювання льоду може витрачатися велика кількість тепла. Буферні резервуари 45 переважно являють собою вертикальні циліндричні проточні резервуари (аналогічні або ідентичні змішувальним резервуарам 46, показаним на фігурі 6). Активне перемішування, яке відбувається у буферних резервуарах 45, буде корисним, і воно цілком може додати тепла у воду (здається, що перемішування при цьому буде відбуватися краще, так що навіть якщо буферні резервуари не потрібні для буферизації, то може виявитися корисним все-таки використати 2-20 таких резервуарів). Між буферними резервуарами може використовуватися система трубопроводів для вирівнювання тепла. Буферні резервуари 45 можуть мати таку ж форму, що і змішувальні резервуари 46. Переважно потік нагрітої води проходить через буферні резервуари (як показано на схемі фігури 10, змішувальні резервуари 46 діють як буферні резервуари). Буферні резервуари забезпечують буфер на випадок яких-небудь несправностей або інших проблем, що ускладнюють одержання нагрітої води. У таких ситуаціях нагріта вода з буферних резервуарів може бути спрямована у змішувальні резервуари, навіть якщо буферні резервуари не будуть поповнюватися нагрітою водою. Переважно або забезпечується достатня кількість буферних резервуарів, так що не відбувається переривання процесу гідророзриву у випадку несправності або іншої проблеми, що призводить до припинення одержання нагрітої води, або ж забезпечується достатня кількість буферних резервуарів, при якій може здійснюватися впорядковане припинення процесу гідророзриву у випадку несправності або іншої проблеми, що призводить до припинення одержання нагрітої води. Зазвичай буферні резервуари мають ємність порядку 57200-59600 л нагрітої води. Хоча на кресленнях не показані такі пристрої, як клапани, вентилі і насоси, саме собою зрозуміло, що вони використовуються в системі для забезпечення необхідного напрямку потоку води, і фахівцеві в даній галузі техніки буде зрозуміло, у яких місцях системи повинні бути розташовані такі клапани, вентилі і насоси для одержання потрібного потоку води. Трубопроводи для води можуть поєднуватися, і кілька трубопроводів можуть відходити від 7 UA 105241 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 однієї нагрівальної установки. Витрати води можуть становити 11900 л/хв, але можуть бути вище або нижче, і при використанні кращих варіантів пересувних нагрівальних установок за даним винаходом буде забезпечуватися підвищення температури приблизно на 8,4 °C при витраті 11900 л/хв (на одну установку). У цей час нормальна температура води, яку необхідно одержати, становить 21,1-32,2 °C, однак вона може бути і вище зазначеної величини. Перегрів води не потрібен (на відміну від випадку використання нагрівальних резервуарів), оскільки втрати тепла (якщо вони є) при використанні проточного способу нагрівання за даним винаходом зазвичай мінімальні. Технічне обслуговування пересувних нагрівальних установок у даному винаході включає промивання теплообмінників хімічними реагентами (наприклад, соляною кислотою) для підтримки малого часу теплопередачі (інакше можливі відкладення в трубах, які погіршують теплообмін). Можливо, вертикальний круглий резервуар (такий як змішувальний резервуар 46) буде працювати краще для змішування гарячої і холодної води з метою одержання однорідної температури води, використовуваної в операціях гідророзриву. Схема на фігурі 8 аналогічна схемі на фігурі 7, однак, як можна бачити, система 310 на фігурі 8 містить змішувальний резервуар 46 замість колектора 20, показаного на фігурі 7 (будьякий засіб, який може викликати турбулентність, може використовуватися замість колектора 20, показаного на фігурі 1, хоча колектор 20 кращий, оскільки він являє собою порівняно простий і компактний змішувальний пристрій). Вода, що відбирається з джерела 11, проходить по трубопроводу 19 і через перший впускний отвір 56 надходить у змішувальний резервуар 46, з якого деяка частина води відбирається через другий випускний отвір 61 і по трубопроводу 41 подається в пересувну нагрівальну установку 12, потім вода по трубопроводу 42 через другий впускний отвір 62 повертається у змішувальний резервуар 46, і далі через перший випускний отвір 57 по трубопроводу 19 вода подається у змішувальні резервуари 46, які розташовані біля насосної установки 17 гідророзриву. В іншому потоки води циркулюють, як показано на фігурі 7. Передбачається, що більш ефективне перемішування води відбувається в резервуарі 46, коли перший впускний отвір 56 розташований біля дна резервуара 46, перший випускний отвір 57 розташований у самій верхній частині резервуара 46, і другий впускний отвір 62 розташований між ними. Крім того, передбачається, що перемішування буде відбуватися більш ефективно, якщо у якості змішувального резервуара 46 буде використаний вертикальний циліндричний резервуар. Схема на фігурі 9 аналогічна схемі на фігурі 8, однак, як показано на ній, система 410 містить половинний колектор 120 і змішувальний резервуар 46 замість колектора 20, показаного на фігурі 1. Як показано на фігурі 9, вода при температурі джерела 11 води протікає через половинний колектор 120, і деяка частина води відбирається з нього через другий випускний отвір (труба 31) у трубопровід 41 і далі в нагрівальну установку 12, після чого вона по трубопроводу 42 надходить у змішувальний резервуар 46 через другий впускний отвір 62. Нагріта вода, що надходить із трубопроводу 42, перемішується у змішувальному резервуарі з водою, температура якої дорівнює температурі джерела 11 води, що надходить у резервуар 46 через перший впускний отвір 56. Потім вода виходить через перший випускний отвір 57 у трубопровід 19, по якому вона надходить у змішувальні резервуари 46, розташовані біля насосної установки 17 гідророзриву. В іншому потоки води циркулюють, як показано на фігурі 7. На фігурі 10 показана схема системи 510, яка містить три пересувні нагрівальні установки із трьома колекторами 20, причому дві пересувні нагрівальні установки 12 з'єднані паралельно і розташовані біля джерела 11 води, а третя пересувна нагрівальна установка розташована ближче до насосної установки 17 гідророзриву. У схемі використовуються три буферних резервуари 46, з'єднаних послідовно з однією з пересувних нагрівальних установок 12, хоча ці буферні резервуари можуть бути з'єднані послідовно з обома пересувними нагрівальними установками 12, з'єднаними паралельно, або ж вони можуть бути з'єднані послідовно з усіма трьома пересувними нагрівальними установками 12, показаними на фігурі 10. У наведеній схемі може використовуватися тільки один буферний резервуар 46, або буферні резервуари 46 можуть бути відсутні, або ж може використовуватися стільки буферних резервуарів 46, скільки визнає за необхідне оператор, наприклад, може використовуватися від 3-4 до 50-100 змішувальних резервуарів 46 (або навіть більше). Потік води проходить через колектори 20, нагрівальні установки 12 і буферні резервуари 46 аналогічно тому, як це було описано з посиланнями на попередні фігури. На фігурі 11 наведена схема системи 610, яка містить дві пересувні нагрівальні установки 12, з'єднані безпосередньо із джерелом 11 води (ставок), причому вода відбирається зі ставка, 8 UA 105241 C2 5 10 15 20 25 30 нагрівається установками 12 і повертається в ставок. Також використовуються три пересувні нагрівальні установки 12, кожна з яких з'єднана зі своїм змішувальним резервуаром 46, нагріваючи воду, що перебуває в ньому. У наведеній схемі може використовуватися тільки один буферний резервуар 46, або буферні резервуари 46 можуть бути відсутні, або ж може використовуватися стільки буферних резервуарів 46 і з'єднаних з ними пересувних нагрівальних установок 12, скільки визнає за необхідне оператор, наприклад, може використовуватися від 3-4 до 50-100 змішувальних резервуарів 46 (або навіть більше) із з'єднаними з ними пересувними нагрівальними установками 12. Схема на фігурі 12 аналогічна схемі на фігурі 11, однак у системі 710 фігури 12 одна нагрівальна установка нагріває воду не у джерелі 11, а у трубопроводі 19. На фігурі 12 показані три додаткові змішувальні резервуари 46, з'єднані послідовно із трубопроводом 19 і які діють як буферні резервуари. Як і на фігурі 11, у схемі системи 710 також використовуються три пересувні нагрівальні установки 12, кожна з яких з'єднана зі своїм змішувальним резервуаром 46, нагріваючи воду, що знаходиться в ньому. Ці змішувальні резервуари 46 з'єднані послідовно трубопроводом 119, що проходить паралельно трубопроводу 19, і потім з'єднується з ним. У наведеній схемі може використовуватися тільки один буферний резервуар 46, або буферні резервуари 46 можуть бути відсутні, або ж може використовуватися стільки буферних резервуарів 46 і з'єднаних з ними пересувних нагрівальних установок 12, скільки визнає за необхідне оператор, наприклад, може використовуватися від 3-4 до 50-100 змішувальних резервуарів 46 (або навіть більше) із з'єднаними з ними пересувними нагрівальними установками 12. У центрі західної частини штату Північна Дакота знаходиться велике озеро (Сакагавеа). Операції гідророзриву створювали велике навантаження на підземні води. Тепер очікується, що вода буде відбиратися з озера Сакагавеа, і найближчим часом можуть бути отримані відповідні дозволи. Передбачається, що компанії будуть незабаром забирати воду з озера Сакагавеа і закачувати її в термоізольовані резервуари, де буде здійснюватися нагрівання води. Потім вода буде подаватися у термоізольованих автоцистернах до свердловини, на якій виконуються операції гідророзриву. Устаткування за даним винаходом може нагрівати воду, коли вона буде закачуватися з озера в резервуари, а також буде тривати нагрівання води, що вже перебуває в резервуарах. Цей спосіб може використовуватися також і в інших районах. Нижче наведений перелік частин і матеріалів, що підходять для цілей даного винаходу: Перелік частин Номер частини 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 Опис насосна система гідророзриву джерело води пересувна нагрівальна установка тягач причіп ємність нафтова і/або газова свердловина насосне устаткування гідророзриву причіп трубопровід змішувач трубчастий/циліндричний корпус стінка внутрішній прохід кінець впускного отвору кінець випускного отвору впускний отвір випускний отвір стрілка стрілка криволінійна стрілка труба (другий випускний отвір) труба (другий впускний отвір) внутрішній прохід внутрішній прохід внутрішній кінець 9 UA 105241 C2 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 56 57 61 62 110 112 119 120 210 310 410 510 610 710 5 зовнішній кінець внутрішній кінець зовнішній кінець стрілка стрілка трубопровід трубопровід трубопровід трубопровід буферний резервуар змішувальний резервуар, або підземний резервуар, або буферний резервуар сполучна секція впускний отвір (перший) змішувального резервуара 46 випускний отвір (перший) змішувального резервуара 46 другий випускний отвір змішувального резервуара 46 другий впускний отвір змішувального резервуара 46 насосна система гідророзриву пересувна нагрівальна установка попереднього рівня трубопровід половинний колектор насосна система гідророзриву насосна система гідророзриву насосна система гідророзриву насосна система гідророзриву насосна система гідророзриву насосна система гідророзриву Всі величини вимірів, наведені в даному описі, якщо не зазначене інше, наведені для стандартної температури і стандартного тиску, на рівні моря. Варіанти, розглянуті в описі, є всього лише прикладами, і обсяг даного винаходу обмежується тільки формулою, що наведена нижче. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 10 15 20 25 30 1. Спосіб нагрівання води для використання в розриві продуктивного нафтоносного і/або газоносного шару, який включає: a) забезпечення нагрівальної установки для нагрівання води до температури щонайменше приблизно 4,4 °C; b) передачу потоку прохолодної або холодної води у змішувач, причому потік прохолодної або холодної води має температуру, яка є нижчою від заданої температури, до якої необхідно нагріти воду, де змішувач має перший впускний отвір, у який надходить прохолодна або холодна вода з потоку стадії b), і випускний отвір, що забезпечує виведення по суті безперервного потоку суміші прохолодної або холодної і гарячої води, де змішувач має другий впускний отвір, який забезпечує надходження у змішувач нагрітої води; і c) додавання нагрітої води з нагрівальної установки стадії а) у змішувач через другий впускний отвір, де об'єм води на стадії b) є набагато більший від об'єму води на стадії с), де вода надходить по суті безперервно з першого впускного отвору в випускний отвір під час процесу розриву. 2. Спосіб за п. 1, в якому об'єм води, що протікає з нагрівальної установки, менше об'єму води, що протікає в змішувачі. 3. Спосіб за п. 2, в якому об'єм води, що протікає з нагрівальної установки, становить менше половини об'єму води, що протікає в змішувачі. 4. Спосіб за п. 3, в якому об'єм води, що протікає з нагрівальної установки, становить менше 10 відсотків об'єму води, що протікає в змішувачі. 5. Спосіб за п. 1, в якому нагріта вода має температуру від приблизно 4,4 °C до приблизно 93,3 °C. 6. Спосіб за п. 1, в якому суміш прохолодної або холодної води і нагрітої води тече зі швидкістю щонайменше 20 барелів (2400 л/хв) у шарі. 10 UA 105241 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 7. Спосіб за п. 6, в якому суміш прохолодної або холодної води і нагрітої води тече зі швидкістю щонайменше 30 барелів (3600 л/хв) у шарі. 8. Спосіб за п. 1, в якому об'єм води, що протікає через змішувач під час операції гідророзриву, є приблизно такий же, як об'єм води, що закачується в свердловину. 9. Спосіб за п. 1, в якому витрата води через змішувач приблизно дорівнює витраті води, що закачується в свердловину. 10. Спосіб розриву продуктивного нафтоносного і/або газоносного шару, який включає: нагрівання води відповідно до способу за п. 1; додавання заданого пропанту у воду, що виходить зі змішувача після стадії с); і передачу води і пропанту у продуктивний нафтоносний і/або газоносний шар. 11. Установка для нагрівання води для використання в розриві продуктивного нафтоносного і/або газоносного шару, яка містить: a) нагрівальну установку для нагрівання води до температури щонайменше 4,4 °C; b) джерело води; c) змішувач, який має перший впускний отвір, у який надходить вода із джерела, і перший випускний отвір, який забезпечує виведення перемішаної води; d) змішувач, який має другий впускний отвір; e) перший трубопровід, який забезпечує передачу води з нагрівальної установки у змішувач через другий впускний отвір; f) резервуар, який забезпечує змішування заданого пропанту з водою, що виводиться зі змішувача; g) другий трубопровід, який з'єднує змішувач з резервуаром; і h) третій трубопровід, який передає воду і пропант з резервуара у продуктивний нафтоносний і/або газоносний шар. 12. Установка за п. 11, в якій резервуар забезпечує також можливість змішування з водою хімічних реагентів. 13. Установка за п. 11, в якій змішувач додатково має другий випускний отвір, який розташований у напрямку потоку вище другого впускного отвору і забезпечує виведення води зі змішувача, і додатково містить четвертий трубопровід, який забезпечує передачу води із змішувача у нагрівальну установку через другий випускний отвір. 14. Спосіб нагрівання води для використання в розриві шару, який є принаймні одним з шарів: нафтоносним, газоносним, який включає: a) забезпечення нагрівальної установки для нагрівання води до температури щонайменше приблизно 4,4 °C; b) передачу потоку прохолодної або холодної води у змішувач, причому потік прохолодної або холодної води має температуру, яка є нижчою від заданої температури, до якої необхідно нагріти воду, де змішувач має перший впускний отвір, у який надходить прохолодна або холодна вода з потоку стадії b), і перший випускний отвір, що забезпечує виведення по суті безперервного потоку суміші прохолодної або холодної і нагрітої води, де змішувач має другий впускний отвір, який забезпечує надходження у змішувач нагрітої води; c) додавання нагрітої води з нагрівальної установки стадії а) у змішувач через другий впускний отвір, де об'єм води на стадії b) є набагато більший від об'єму води на стадії с); d) додавання заданого пропанту у суміш прохолодної або холодної води і нагрітої води, що виходить зі змішувача після стадії с); і e) передачу суміші прохолодної або холодної води і нагрітої води та пропанту у шар, який є принаймні одним з шарів: нафтоносним, газоносним, де вода надходить по суті безперервно з першого впускного отвору в перший випускний отвір під час процесу розриву. 15. Спосіб за п. 14, в якому суміш прохолодної або холодної води і нагрітої води тече зі швидкістю щонайменше 20 барелів (2400 л/хв) у шарі. 16. Спосіб за п. 15, в якому суміш прохолодної або холодної води і нагрітої води тече зі швидкістю щонайменше 30 барелів (3600 л/хв) у шарі. 17. Спосіб за п. 14, в якому об'єм води, що протікає через змішувач під час операції гідророзриву, є приблизно такий же, як об'єм води, що закачується в свердловину. 18. Спосіб за п. 14, в якому витрата води через змішувач приблизно дорівнює витраті води, що закачується в свердловину. 19. Спосіб нагрівання води для використання в розривішару, який є принаймні одним з шарів: нафтоносним, газоносним, який включає: 11 UA 105241 C2 5 10 15 20 25 a) забезпечення нагрівальної установки для нагрівання води до температури щонайменше приблизно 4,4 °C; b) додавання нагрітої води з нагрівальної установки у змішувач через другий впускний отвір змішувача, де змішувач має перший впускний отвір, у який надходить прохолодна або холодна вода, і перший випускний отвір, що забезпечує виведення по суті безперервного потоку суміші прохолодної або холодної і нагрітої води, другий впускний отвір змішувача забезпечує надходження нагрітої води у змішувач, де потік прохолодної або холодної води передається до першого впускного отвору змішувача, причому потік прохолодної або холодної води має температуру, яка є нижчою від заданої температури, до якої необхідно нагріти воду; де об'єм прохолодної або холодної води і нагрітої води є набагато більший від об'єму нагрітої води; c) додавання заданого пропанту у суміш прохолодної або холодної води і нагрітої води, що виходить зі змішувача; і d) передачу суміші прохолодної або холодної води і нагрітої води та пропанту у шар, який є принаймні одним з шарів: нафтоносним, газоносним, де вода надходить по суті безперервно з першого впускного отвору в перший випускний отвір під час процесу розриву. 20. Спосіб за п. 19, в якому суміш прохолодної або холодної води і нагрітої води тече зі швидкістю щонайменше 20 барелів (2400 л/хв) у шарі. 21. Спосіб за п. 20, в якому суміш прохолодної або холодної води і нагрітої води тече зі швидкістю щонайменше 30 барелів (3600 л/хв) у шарі. 22. Спосіб за п. 19, в якому об'єм води, що протікає через змішувач під час операції гідророзриву, є приблизно такий же, як об'єм води, що закачується в свердловину. 23. Спосіб за п. 19, в якому витрата води через змішувач приблизно дорівнює витраті води, що закачується в свердловину. 12 UA 105241 C2 13 UA 105241 C2 14 UA 105241 C2 15 UA 105241 C2 16 UA 105241 C2 17 UA 105241 C2 18 UA 105241 C2 Комп’ютерна верстка М. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 19

Дивитися

Додаткова інформація

Автори англійською

Hefley, Ransom, Mark

Автори російською

Хэфли Рансом Марк

МПК / Мітки

МПК: E21B 43/26, E21B 43/25

Мітки: води, установка, гідророзриву, потоку, нагрітої, операції, спосіб, безперервного, одержання, використання

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/21-105241-ustanovka-i-sposib-bezperervnogo-oderzhannya-potoku-nagrito-vodi-dlya-vikoristannya-v-operaci-gidrorozrivu.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Установка і спосіб безперервного одержання потоку нагрітої води для використання в операції гідророзриву</a>

Подібні патенти