海水输送在烃相关工艺中的利用.pdf

上传人:罗明 文档编号:8486907 上传时间:2020-07-10 格式:PDF 页数:26 大小:1.26MB
返回 下载 相关 举报
摘要
申请专利号:

CN201480023052.9

申请日:

20140508

公开号:

CN105142683B

公开日:

20170728

当前法律状态:

有效性:

有效

法律详情:

IPC分类号:

A61L2/16

主分类号:

A61L2/16

申请人:

海水技术有限公司

发明人:

布伦特·史密斯

地址:

美国德克萨斯州

优先权:

61/821,792,61/837,921,13/972,589,13/972,550,13/972,486

专利代理机构:

上海申新律师事务所

代理人:

董科

PDF下载: PDF下载
内容摘要

本发明公开了一种用于从海水源到内陆站点输送海水以作为钻井和/或压裂流体加以利用的系统和方法。一个方面,公开了系统和方法,其中,通过一种基于铁路的输送系统,海水从海洋的一个海岸线位置被提取并输送到内陆的钻井和水力压裂站点,从而提供了一种用于在钻井和/或水力压裂作业中使用的一致的、大体积供应的海水。这种系统和方法可以消除本地淡水源的使用,进而消除了钻井和水力压裂地区对当地的地下水位造成的不可持续的负担。

权利要求书

1.一种用于从海水源(204)输送海水到具有内陆油田井筒(302)的内陆油田的流体输送系统(310),其中,输送的发生至少部分通过轨道(502),所述系统包括:(a)提取站(306),定位在海水源(204),配置为收集来自所述海水源(204)的海水;(b)装载站,配置为将收集的海水放置在多个轨道车辆以用于运输;(c)卸载站(602),通过轨道连接到所述装载站,配置为卸载来自所述多个轨道车辆的所述收集的海水;(d)定位在内陆油田井筒(302)的喷射器,配置为在所述多个轨道车辆输送所述收集的海水后接收所述收集的海水,并进一步配置为将海水喷射到内陆油田井筒(302),以用于地下作业;其中,所述海水源(204)是海洋、咸水湖和海中的一种;和其中,所述内陆油田具有至少一个先前利用本地水用于地下作业的附加的井筒。 2.根据权利要求1所述的流体输送系统(310),其特征在于,所述装载站定位在所述提取站(306)附近,并接受直接来自所述提取站(306)的所述收集的海水。 3.根据权利要求1所述的流体输送系统(310),其特征在于,所述卸载站(602)定位在所述内陆油田。 4.根据权利要求1所述的流体输送系统(310),其特征在于,还包括:(e)管道(304),其具有第一管道连接部分和第二管道连接部分,配置成从提取站到内陆油田之间的距离的一部分中,接收和输送所述收集的海水。 5.根据权利要求4所述的流体输送系统(310),其特征在于,所述管道(304),在第一管道连接部分流体连接到所述提取站(306);其中,所述装载站在第二管道连接部分接收来自管道(304)的所述收集的海水。 6.根据权利要求1所述的流体输送系统(310),其特征在于,还包括:(e)至少一个存储容器(106),定位成在所述收集的海水被卸载在卸载站(602)后接收所述收集的海水中的至少一部分,配置为在喷射进所述内陆油田井筒进行地下作业前存储所述收集的海水中的至少一部分。 7.根据权利要求6所述的流体输送系统(310),其特征在于,所述至少一个存储容器(106)被定位在所述内陆油田。 8.根据权利要求1所述的流体输送系统(310),其特征在于,还包括:(e)至少一个混合器(108)被配置用以添加至少一种压裂添加剂到所述收集的海水中,所述至少一个混合器(108)配置为添加至少一种支撑剂到所述收集的海水中;其中,加入所述至少一种压裂添加剂到所述收集的海水,从而形成了一种海水基水力压裂流体;和其中,在喷射所述收集的海水进入所述内陆油田井筒进行地下作业前,再加入所述至少一种压裂添加剂到所述收集的海水中。 9.根据权利要求8所述的流体输送系统(310),其特征在于,所述至少一种压裂添加剂为生物杀灭剂、缓冲剂、腐蚀抑制剂、交联剂、摩擦减速剂、胶凝剂、水垢抑制剂和表面活性剂中的一种。 10.根据权利要求8所述的流体输送系统(310),其特征在于,还包括:(e)至少一个收集的海水传感器,被配置以测量所述收集的海水的至少一个物理性质。 11.根据权利要求10所述的流体输送系统(310),其特征在于,根据由所述至少一个收集的海水传感器测量得到的所述收集的海水的至少一个物理性质,所述混合器(108)进一步被配置以用于添加至少一种处理添加剂到所述收集的海水中。 12.根据权利要求1所述的流体输送系统(310),其特征在于,所述内陆油田井筒(302)是一个钻井和水力压裂站点(110)。 13.根据权利要求12所述的流体输送系统(310),其特征在于,所述钻井和水力压裂站点(110)是一个天然气井。 14.根据权利要求1所述的流体输送系统(310),其特征在于,所述内陆油田被定位在年降雨量低于25英寸的低年降雨量区域。 15.一种用于从海洋(204)输送海水到具有内陆站点井筒(302)的内陆站点的流体输送系统(310),其中,输送的发生至少部分通过轨道(502),所述系统包括:(a)提取站(306),定位在海洋(204),配置为收集来自所述海洋(204)的海水;(b)装载站,配置为将收集的海水放置在多个轨道车辆以用于运输;(c)卸载站(602),通过轨道(502)连接到所述装载站,配置为卸载来自所述多个轨道车辆的所述收集的海水;(d)至少一个存储容器(106),定位成在所述收集的海水被卸载在卸载站(602)后接收所述收集的海水中的至少一部分,以及配置为存储所述收集的海水中的至少一部分;(e)至少一个混合器(108)被配置以添加至少一种压裂添加剂到所述收集的海水中,从而形成了一种海水基水力压裂流体;和(f)定位在内陆站点井筒(302)的喷射器,配置为接收所述海水基水力压裂流体,以及配置为将所述海水基水力压裂流体喷射进入所述内陆站点井筒以进行地下作业;其中,所述内陆站点具有至少一个先前利用本地水用于地下作业的附加的井筒。 16.一种利用海水至少部分通过轨道(502)被输送至内陆油田的方法,所述方法包括:(a)在内陆油田接收海水,所述海水来源于海水源(204),所述海水被输送,至少部分地,通过至少一个轨道车辆从海水源(204)到所述内陆油田,所述内陆油田具有一个内陆油田井筒(302);(b)添加至少一种添加剂到所述海水,从而形成一种海水基流体;和(c)在所述内陆油田井筒(302),喷射所述海水基流体用于地下作业;其中,所述海水源(204)为是海洋、咸水湖和海中的一种;和其中,所述内陆油田具有至少一个先前利用本地水用于地下作业的附加的井筒。 17.根据权利要求16所述的方法,其特征在于,还包括步骤:(d)添加至少一种支撑剂到所述海水基流体。 18.根据权利要求16所述的方法,其特征在于,所述海水基流体是一种水力压裂流体。 19.根据权利要求16所述的方法,其特征在于,所述海水基流体是一种钻井流体。 20.一种形成钻井或水力压裂流体的方法,所述方法包括:(a)从海水源(204)收集海水;(b)从海水源(204)输送所述收集的海水到内陆油田;和(c)在所述内陆油田,提供一定量的来自所述海水源的所述收集的海水到最终用户,用于喷射到内陆油田井筒(302)以进行地下作业;其中,所述海水源(204)为是海洋、海水的海湾、咸水湖和海中的一种;和其中,所述内陆油田具有至少一个先前仅利用本地水源、淡水基流体用于水力压裂的附加的井筒,所述本地水源、淡水基流体不包括采出水。 21.根据权利要求20所述的方法,其特征在于,所述内陆油田被定位在年降雨量低于25英寸的低年降雨量区域。 22.根据权利要求20所述的方法,其特征在于,在有来自所述海水源(204)的剩余的被输送收集的海水的地方,还包括步骤:(d)输送一定量的来自海水源(204)的剩余的被收集的海水到第二内陆油田;和(e)在所述第二内陆油田,提供所述一定量的来自海水源(204)的剩余的被收集的海水到第二最终用户,用于喷射到第二内陆油田井筒。 23.根据权利要求20所述的方法,其特征在于,还包括步骤:(d)测量所述收集的海水的至少一个物理性质。 24.根据权利要求23所述的方法,其特征在于,所述测量发生在所述海水源(204)。 25.根据权利要求23所述的方法,其特征在于,所述测量发生在所述内陆油田。 26.根据权利要求23所述的方法,其特征在于,所述收集的海水的pH水平被测量。 27.根据权利要求23所述的方法,其特征在于,所述收集的海水的总量被测量。 28.根据权利要求23所述的方法,其特征在于,还包括:(e)添加至少一种处理添加剂到所述收集的海水中,根据测量的所述收集的海水的至少一个物理性质。 29.根据权利要求20所述的方法,其特征在于,还包括步骤:(d)添加至少一种压裂添加剂到所述收集的海水中;(e)添加至少一种支撑剂到所述收集的海水中。 30.根据权利要求29所述的方法,其特征在于,所述至少一种压裂添加剂至少为生物杀灭剂、缓冲剂、腐蚀抑制剂、交联剂、摩擦减速剂、胶凝剂、水垢抑制剂和表面活性剂中的一种。 31.根据权利要求20所述的方法,其特征在于,还包括步骤:(d)从所述收集的海水中去除至少一种污染物。 32.根据权利要求31所述的方法,其特征在于,所述至少一种污染物至少为生物物质、塑料碎片、金属、农药、人为制造的化学品、放射性材料中的一种。 33.根据权利要求20所述的方法,其特征在于,所述内陆油田距离所述海水源至少25米。 34.一种在内陆油田利用海水的方法,所述方法包括:(a)在内陆油田接收海水,所述海水从海水源(204)提取,所述海水被输送,至少部分地,通过罐车从海水源(204)到所述内陆油田,所述内陆油田具有一个内陆油田井筒(302);(b)添加至少一种添加剂到所述海水,从而形成一种海水基流体;和(c)喷射所述海水基流体到所述内陆油田井筒(302)以用于地下作业;其中,所述海水源为是海洋、海水的海湾、咸水湖和海中的一种;和其中,所述内陆油田具有至少一个先前仅利用本地水源、淡水基流体用于地下作业的附加的井筒,所述本地水源、淡水基流体不包括采出水。 35.根据权利要求34所述的方法,其特征在于,所述内陆油田被定位在年降雨量低于25英寸的低年降雨量区域。 36.根据权利要求34所述的方法,其特征在于,所述至少一种添加剂选自生物杀灭剂、缓冲剂、腐蚀抑制剂、交联剂、摩擦减速剂、胶凝剂、水垢抑制剂和表面活性剂的组。 37.根据权利要求34所述的方法,其特征在于,还包括步骤:(d)添加至少一种支撑剂到所述海水基流体。 38.一种在具有内陆油田井筒(302)的内陆油田中形成和使用海水基流体的方法,所述方法包括:(a)在内陆油田接收海水,所述海水从海水源(204)提取,所述海水从海洋被输送至少100米到到所述内陆油田;(b)从海水中去除至少一种污染物;(c)测量海水的至少一个物理性质;(d)添加至少一种处理添加剂到所述海水中,根据测量的所述海水的至少一个物理性质;(e)添加至少一种支撑剂到所述海水;(f)添加至少一种添加剂到所述海水,从而形成一种海水基流体;和(g)喷射所述海水基流体到所述内陆油田井筒(302)以用于地下作业;其中,所述内陆油田被定位在年降雨量低于25英寸的低年降雨量区域;其中,所述内陆油田具有至少一个先前仅利用本地水源、淡水基流体用于地下作业的附加的井筒,所述本地水源、淡水基流体不包括采出水。 39.一种输送海水以用于在具有内陆油田井筒(302)的内陆油田中使用的方法,所述方法包括:(a)在装载站接收海水,所述海水从海水源(204)提取;(b)输送所述接收的海水到所述内陆油田,至少部分地以罐车的方式输送;和(c)在卸载站(602)提供一定量的所述接收的海水,其中,所述海水被用在所述内陆油田井筒(302)以进行地下作业;其中,所述海水源(204)为是海洋、咸水湖和海中的一种;和其中,所述内陆油田具有至少一个先前仅利用本地水源、淡水基流体用于地下作业的附加的井筒,所述本地水源、淡水基流体不包括采出水。 40.根据权利要求39所述的方法,其特征在于,所述卸载站(602)位于所述内陆油田,其中,所述内陆油田距离所述海水源(204)至少100米。 41.一种用于从海水源(204)输送海水到具有内陆油田井筒(302)的内陆油田的流体输送系统(310),其中,所述系统包括:泵站(306),定位在海水源(204),配置为收集来自所述海水源(204)的海水;管道(304),其具有第一管道连接部分和第二管道连接部分,在第一管道连接部分被连接到泵站(306)以输送所述收集的海水;和定位在内陆油田井筒的喷射器,在第二管道连接部分被连接到所述管道(304)以接收所述收集的海水,以及配置将海水喷射到内陆油田井筒(302),以用于地下作业;其中,所述海水源(204)是海洋、咸水湖和海中的一种;和其中,所述内陆油田具有至少一个先前利用本地水用于地下作业的附加的井筒。 42.根据权利要求41所述的流体输送系统(310),其特征在于,所述内陆站点被定位在低年降水量区域。 43.根据权利要求41所述的流体输送系统(310),其特征在于,还包括:至少一个存储容器(106),流体连接到所述管道,配置为在喷射到所述内陆油田井筒(302)以进行地下作业之前存储所述收集的海水中的至少一部分。 44.根据权利要求43所述的流体输送系统(310),其特征在于,所述至少一个存储容器(106)被定位在所述内陆油田。 45.根据权利要求41所述的流体输送系统(310),其特征在于,还包括:至少一个混合器(108),被流体连接到所述管道(304),并被配置以添加至少一种压裂添加剂到所述收集的海水中,配置为添加至少一种支撑剂到所述收集的海水中;其中,这种添加进而形成了一种海水基水力压裂流体;和其中,这种添加发生在喷射所述收集的海水进入所述内陆油田井筒(302)进行地下作业前。 46.根据权利要求45所述的流体输送系统(310),其特征在于,所述至少一种压裂添加剂为生物杀灭剂、缓冲剂、腐蚀抑制剂、交联剂、摩擦减速剂、胶凝剂、水垢抑制剂和表面活性剂中的一种。 47.根据权利要求45所述的流体输送系统(310),其特征在于,还包括:所述至少一个收集的海水传感器,被定位为测量所述收集的海水的至少一个物理性质。 48.根据权利要求47所述的流体输送系统(310),其特征在于,根据由所述至少一个收集的海水传感器测量得到的所述收集的海水的至少一个物理性质,所述混合器(108)进一步被配置以用于添加至少一种处理添加剂到所述收集的海水中。 49.根据权利要求41所述的流体输送系统(310),其特征在于,所述内陆油田井筒是钻井和一个水力压裂井筒(112)。 50.根据权利要求49所述的流体输送系统(310),其特征在于,所述钻井和水力压裂井筒(112)是一个天然气井。 51.根据权利要求41所述的流体输送系统(310),其特征在于,所述内陆油田被定位在年降雨量低于25英寸的低年降雨量区域。 52.根据权利要求41所述的流体输送系统(310),其特征在于,所述内陆站点距离所述海水源(204)至少25米。 53.根据权利要求41所述的流体输送系统(310),其特征在于,还包括:海水处理设备,流体连接到所述管道(304),以及配置为去除所述收集的海水中的至少一种污染物。 54.根据权利要求41所述的流体输送系统(310),其特征在于,还包括:收集的海水传感器,被定位成测量所述收集的海水的至少一个物理性质。 55.一种用于从海洋(204)输送海水到具有内陆站点井筒(302)的内陆站点的流体输送系统(310),其中,所述系统包括:泵站(306),定位在海洋(204),配置为从所述海洋(204)中提取海水;管道(304),其具有第一管道连接部分和第二管道连接部分,在第一管道连接部分被连接到泵站(306)以输送所述收集的海水;至少一个存储容器(106),流体连接到所述管道(304),配置为在喷射到所述内陆站点井筒(302)以进行地下作业之前存储所述收集的海水中的至少一部分;至少一个混合器(108),被流体连接到所述管道(304),并被配置以添加至少一种压裂添加剂到所述收集的海水中,配置为添加至少一种支撑剂到所述收集的海水中,从而形成一种海水基水力压裂流体;和定位在内陆站点井筒(302)的喷射器,定位在距离所述海洋(204)至少25米的位置,在第二管道连接部分被连接到所述管道(304)以接收所述海水基水力压裂流体,以及配置为将所述海水基水力压裂流体喷射到内陆站点井筒(302),以用于地下作业;其中,所述内陆站点具有至少一个先前利用本地水用于地下作业的附加的井筒。 56.一种利用海水至少部分通过管道(304)被输送至内陆油田的方法,所述方法包括:(a)在内陆油田接收海水,所述海水从海水源(204)被提取,所述海水通过管道(304)被输送,从距离所述海水源(204)至少一定距离的位置到所述内陆油田,所述内陆油田具有一个内陆油田井筒(302);(b)添加至少一种添加剂到所述海水,从而形成一种海水基流体;和(c)在所述内陆油田井筒,喷射所述海水基流体用于地下作业;其中,所述海水源(204)为是海洋、海水的海湾、咸水湖和海中的一种;和其中,所述内陆油田具有至少一个先前利用本地水用于地下作业的附加的井筒。 57.根据权利要求56所述的方法,其特征在于,还包括步骤:(d)添加至少一种支撑剂所述海水基流体。 58.根据权利要求56所述的方法,其特征在于,所述海水基流体是一种水力压裂流体。 59.根据权利要求56所述的方法,其特征在于,所述海水基流体是一种钻井流体。 60.一种用于从海水源(204)输送海水到具有内陆油田井筒(302)的内陆油田的流体输送系统(310),其中,输送的发生至少部分通过轨道(502),所述系统包括:(a)提取站(306),定位在海水源(204),配置为收集来自所述海水源(204)的海水;(b)装载站,配置为将收集的海水放置在多个轨道车辆以用于运输;(c)卸载站(602),通过轨道连接到所述装载站,配置为卸载来自所述多个轨道车辆的所述收集的海水;和(d)定位在内陆油田井筒(302)的喷射器,配置为在所述多个轨道车辆输送所述收集的海水后接收所述收集的海水,并进一步配置为将海水喷射到内陆油田井筒(302),以用于地下作业;其中,所述海水源(204)是海洋、海水的海湾、咸水湖和海中的一种;和其中,所述内陆油田具有至少一个先前利用本地水用于地下作业的附加的井筒。

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求美国临时专利申请号为61/821 792,2013年5月10日提交,题为“Transporting Seawater for Utilization in Hydrocarbon-Related Processes”的优先权,其全部内容被作为参考在此引用。

本申请要求美国临时专利申请号为61/837 921,2013年6月21日提交,题为“Seawater Transportation For Utilization In Hydrocarbon-Related Processes Including Rail Transportation”的优先权,其全部内容被作为参考在此引用。

本申请要求美国非临时专利申请号为13/972 486,2013年8月21日提交,题为“Transporting Seawater for Utilization in Hydrocarbon-Related Processes”;和本申请要求美国非临时专利申请号为13/972 589,2013年8月21日提交,题为“Transporting Seawater for Utilization in Hydrocarbon-Related Processes Including Pipeline Transportation”的优先权;其每一个的全部内容被作为参考在此引用。

技术领域

本发明一般涉及烃提取工艺,尤其涉及在钻井和水力压裂工艺中利用海水的系统和方法。

背景技术

本部分的陈述仅提供与本发明相关的背景信息,并且可以不构成现有技术。

水力压裂工艺用于,除其它事项外,提取地下油。这些工艺需要显著量的水进行操作。一种单一油或气井可能需要300-1300万加仑的水。陆基水力压裂站点目前都使用当地采购的淡水,对当地的地下水位造成了一种巨大的、无法支撑的损害。

目前,重要的钻井地区,如得克萨斯州,倾注了不亚于当地淡水使用量的百分之十用于钻井和水力压裂作业中。根据得克萨斯州水资源开发局和得克萨斯州铁路委员会,该州的石油和天然气监管机构,在2011年,得克萨斯州使用的用于石油和天然气压裂的水桶数(约6.32亿)比生产的油桶数(约4.41亿)还多。耗水量预计将随着钻井作业的发展而上升。例如,美国能源情报署预计,到2035年,每年生产的210000亿立方英尺天然气中的近80%将来自“非常规”的来源,如水力压裂页岩。此外,这种工艺加重了干旱、脆弱的生态系统,因为美国大部分石油资源最丰富的地区(鹰福特页岩和二叠纪盆地)是最干燥的。部分地区平均每年不到21英寸的降雨。目前,陆基水力压裂的速度,尽管预期会增长,但是仅使用淡水是无法维持的。

水力压裂工艺,也被称为“压裂”,用于释放包含在地下岩层的烃等物质,通过压裂流体,如淡水的高压喷射进入所述岩层。

在最近几年,水力压裂已被广泛用于开采以前无法实现的石油和天然气的沉积物。截至2010年,全球所有新的石油和天然气井中的60%,是使用水力压裂创建的。因为大量以前不可访问的石油和天然气可以使用水力压裂来提取,因此很可能这种工艺的使用在未来将增加。

压裂流体包括水和低浓度的化学添加剂,这取决于水和被压裂岩层的特性。例如,压裂流体可以包含所谓的减阻水添加剂,其适于减少摩擦,允许压裂流体以较高的速率泵入岩层,如果水单独被使用。减阻水添加剂通常占压裂流体的不到两成的比例,并且必须针对每种岩层或“开采”进行调整。硼酸盐和氯化钾(一种通常用作食盐替代品的金属卤化物盐)也是常见的压裂流体添加剂。

喷射后,一部分压裂流体返回到表面。这样返回的流体被称为“采出水”。采出水,从水力压裂或石油和天然气井的正常生产中产生,通常具有较高浓度的盐、其它化合物、元素和杂质。采出水可以被重新用于水力压裂工艺中,然而只有40-50%的最初喷射压裂流体返回到表面。因此,必须不断加入额外的压裂流体,即使采出水被再利用。由于它的重盐度和杂质浓度,采出水必须被除去、清洗或重复使用。大多数情况下,采出水被重新喷射到处置井或重新喷射到喷射井以用于保持贮存器的压力。

水力压裂已被用来创建海岸油井。例如,大型水力压裂船舶已被用来在北海、阿拉伯海、位于非洲西海岸和美国墨西哥湾沿岸地区开井。起初,海岸水力压裂工艺中使用的压裂流体包括淡水。但是淡水被证明是一个重大的限制,因为它通过油轮有限的货运能力进行运输。后来海岸水力压裂工艺开始利用包括海水的压裂流体。海水被简单地从周围海洋收集,处理,然后喷射到压裂站点,从而避免了在有限的压裂流体供应中生产的瓶颈问题。

鉴于上述情况,用于从丰富源(例如海洋、咸水湖、咸水源等)输送海水到水力压裂站点的系统和方法是必要的。此外,输送、处理和利用水力压裂工艺中产生的采出水的系统和方法是必要的。输送海水和采出水到用于去盐碱化的资源丰富地区、更多的水力压裂站点、存储地区、处理地区的系统和方法是必要的。

发明内容

本发明提供本概述用于介绍一些概念的选择。这些概念在以下详细描述部分被进一步地说明。本概述不是旨在确定本发明主题的关键特征或必要特征,也并非旨在作为一种确定本发明的主题范围的帮助。

通过提供从源头输送海水到油田钻井站点和/或水力压裂站点的系统和方法,本发明的各个方面满足上述确定的需求。具体而言,在一个方面,公开了系统和方法,其中,通过管道,海水从海洋的一个海岸线位置被泵送到内陆站点的钻井和水力压裂站点,从而提供了一种用于在例如有和天然气的钻井、水力压裂等作业中使用的一致的、大体积供应的海水。

在一个方面,一个大直径管道起始于一个提取站,如一个泵站,位于一个海水源(例如,美国墨西哥湾),使海水从海水源被泵送进入管道。所述管道内陆延伸到邻近载烃岩层的区域,如位于阿肯色州西南部、路易斯安那州西北部和德克萨斯州东部的部分地区的海恩斯维尔页岩地层。输送的海水在位于岩层附近的内陆站点(如钻井或水力压裂站点)被接受,然后用于增强或替换内陆站点的淡水利用率。即,钻井“泥”、水力压裂流体、和/或用于钻井或水力压裂工艺的其它流体可以包括来自海水源如美国墨西哥湾的海水,和淡水。另一方面,这些流体包括来自海的海水,且不包括淡水。

截至2010年,新的石油和天然气井中的60%使用水密集型水力压裂工艺建成。采用水力压裂建成的每一个新的石油和天然气井可以使用300-1300万加仑的淡水,对当地的地下水位造成了巨大的压力,如奥加拉拉。来自大型供应站如墨西哥湾或其它海水源(如海洋、咸水湖、盐水源等)的海水的使用消除了来自当地、有限地下水位的淡水的使用,从而使石油和天然气的钻井、水力压裂、以及其它相关工艺能够继续或扩大,在不消耗当地的地下水位或以迅速减少资源为代价的情况下。

在一个方面,现有管道可以适于本发明的利用。即,海水可通过使用现有管道从墨西哥湾、大西洋、太平洋、或类似的海水体,水库,或任何其它位置运输到内陆站点(例如,油田钻井站点、水力压裂站点)。在一些方面中,根据本发明的海水运输系统的一部分被构造成使得海水源与现有管道互连。输送管道可以被构造成使得它起源于现有管道近端向内陆站点的一部分并终止于内陆站点。

在一个方面,海水运输系统被配置成从海水源输送海水到水力压裂站点。这种海水的利用产生具有更高浓度盐、其它化合物和元素的采出水。采出水必须被再使用或净化处理。管道的一部分可以被用来输送采出水到第二站点。第二站点可以是处置场、脱盐站点、另一个水力压裂站点等等。

在一个方面,公开了系统和方法,其中,海水从海水的丰富源头(如海洋)泵送到内陆站点,通过海水输送系统,其包括基于轨道的运输。海水可以被装载到罐车并通过轨道到达位于或邻近内陆站点的位置,从而提供一种用于油田钻井作业、水力压裂作业等的一致的,大体积供应的海水。

包括基于轨道输送的海水输送系统可以进一步包括一个或多个管道以输送海水。

在一个方面,海水输送系统包括可替代的输送设备,其包括但不限于:航空输送、商用车辆、船舶等。这种输送设备可以在海水的丰富源头和内陆站点之间的全部距离或部分距离中运载海水。

本发明的进一步特征和优点,以及本发明的结构和各个方面的操作,参考以下附图进行详细说明。

附图说明

结合附图,本发明的特点和优点将更清楚,根据以下给出的详细说明部分,其中,相同的参考数字表示相同或功能相似的元件。

图1A及图1B是发生水力压裂和天然气钻井的内陆站点的示例图,其可通过本发明的系统和方法来增强。

图2是遍布48个州的已知的含烃页岩层的位置描述图,根据本发明的一个方面。

图3是多个内陆站点和海水输送系统的位置描述图,根据本发明的一个方面。

图4是多个内陆站点和海水输送系统的位置描述图,根据本发明的一个方面。

图5A及5B分别是德克萨斯州的已知的含烃页岩层的位置描述图和德克萨斯州的货运轨道系统,根据本发明的一个方面。

图6是多个水力压裂站点和包括轨道的海水输送系统的位置描述图,根据本发明的一个方面。

图7是多个内陆站点和包括多个输送设备的海水输送系统的位置描述图,根据本发明的一个方面。

图8是在内陆站点利用收集的来自海水源的海水,用于钻井或水力压裂作业示例性方法的流程图,根据本发明的一个方面。

图9是在内陆站点利用收集的来自海水源的海水,用于钻井或水力压裂作业示例性方法的流程图,根据本发明的一个方面。

图10是输送收集的来自海水源的接收的海水的示例性方法的流程图,其中,所述接收的海水的目的地是一个内陆站点,根据本发明的一个方面。

具体实施方式

本发明涉及在钻井和压裂流体领域,利用海水扩大或代替利用淡水的系统和方法;后者被用于水力压裂工艺。

本发明各方面提供了用于从海洋源输送海水到内陆站点(例如油田钻井站点、水力压裂站点、油井、天然气井、组合站点等)的系统和方法。具体而言,在一个方面,公开了系统和方法,其中,海水通过管道从位于沿海位置的水体被泵送到内陆钻井和水力压裂站点,从而提供一种用于在钻井和水力压裂作业中使用的一致的、大体积供应的海水。

除非另有说明,对于本发明的目的,“海水”指的是来自含有大量盐的水的源头的水,如海洋、咸水湖、盐水源等。

现在参考图1A和1B,发生水力压裂和天然气钻井的内陆站点的图示100、101,其可通过本发明的系统和方法来增强,被如图示出。

如图示101所示,水力压裂工艺可能发生在包括一个或多个井筒112的内陆站点110处。水力压裂工艺在地下含烃地层102处产生压裂,以释放其中所含的烃。在美国,为了建立新的石油和天然气井以挖掘页岩地层内所含的油和气体,水力压裂越来越多的被应用。页岩地层可能在地表以下8000英尺或更多。

水力压裂工艺通过位于井筒112的压裂流体的高压喷射,释放包含在地下含烃地层102中的烃。压裂流体通常主要包括淡水,其来自当地含水层104。如图1所示,水力压裂利用来自当地含水层104的水。水可被存储在一个或多个存储容器106(被标记,为清楚起见,仅在图1中作为存储容器106)中,直到水(或其它基础流体,如海水,在下面将详细公开)被需要。

一种基础流体,例如来自含水层104的淡水或海水,可以与一种或多种支撑剂和一种或多种添加剂组合以形成压裂流体。在另一个方面,所述基础流体,或基础流体和一种或多种附加元素例如支撑剂(如膨润土)或化学添加剂的某些组合,可以用作一种钻井流体。

支撑剂可以是硅砂、树脂覆膜砂、陶瓷、微粒、和类似物,和用于保持感应水力压裂开放,在压裂工艺进行期间或之后。支撑剂可以被存储在站点的支撑剂存储设施116中。

压裂流体可以包含减阻水添加剂,其适于减少摩擦,允许压裂流体以比单独是使用水时的较高的速率泵入岩层。添加剂根据基础流体和被压裂岩层的特性而变化。减阻水添加剂通常占压裂流体的不到两成的比例,并且必须针对每种岩层或每次“开采”进行调整。硼酸盐和氯化钾,一种通常用作食盐替代品的金属卤化物,也是常见的压裂流体添加剂。由于盐可以用作压裂流体中的添加剂和海岸钻井和水力压裂利用的海水作为基础流体,因此,陆基水力钻井和压裂工艺可以适用于利用海水基压裂流体。

添加剂为生物杀灭剂、缓冲剂、腐蚀抑制剂、交联剂、摩擦减速剂、胶凝剂、水垢抑制剂和表面活性剂中的一种或几种。添加剂可以被存储在内陆站点110的添加剂存储容器114中。

添加剂和支撑剂可以和基础流体组合以形成一种钻井或水力压裂流体,通过一个或多个混合器108(被标记,为清楚起见,仅在图1B中作为混合器108)。混合器108可以被流体连接到存储容器106、添加剂存储容器114、井筒112、高压泵等。

内陆站点110还可以进一步包括基础流体处理设备(在图1A和1B中未示出),例如被配置以从基础流体中去除至少一种污染物的水处理设备(例如,通过过滤器)。在可替代方面中,水处理设备被配置以去除以下中的一种或多种:生物物质、塑料碎片、金属、农药、人为制造的化学品、和放射性材料。

内陆站点110可适于测量基础流体的物理性质(例如化学成分、pH值等),并且根据所述基础流体的所测量的物理性质添加至少一种添加剂。在一个方面,基础流体是海水,海水的pH值可被测量,为了保持海水的pH值在所需范围内,一种酸或碱可以被添加。

内陆站点110可以包括一个或多个喷射器(例如,高压泵),其被配置成以便于钻井或水力压裂所需的高压将钻井流体或水力压裂流体喷射进井筒112中。在一个方面中,井筒112包括喷射器,所述喷射器被流体地连接到存储容器106和混合器108。喷射器可以是一个可移动地定位在井筒112上的高压泵。

淡水可通过私人水井或公共水井从当地的含水层104中提取。在很多重要的钻井和水力压裂地区,10%或更多的当地含水层104被专门用于支持这些活动。多达1300万加仑的源自当地的淡水可能被喷射进入井筒112中,在水力压裂过程中。40-50%的这种水最终作为采出水返回到表面。采出水通常具有较高浓度的盐、其它化合物、元素和杂质。这种水必须被存储(例如,在废物池,如图1所示)、去除、洗净、泵入处置井、或重复使用。通常情况下,采出水最初存储在站点,从而对当地含水层104造成风险。

现在参考图2,描绘遍布48个州的已知的地下含烃页岩地层(例如,页岩地层)的位置图示200,根据本发明的一个方面,被如图示出。

图2示出了多个地下含烃地层102,即页岩地层202(被示出,为清楚起见,如图2中页岩地层202a-d),适用于通过钻井和水力压裂来勘探和开采烃。页岩地层202从陆基钻井站点进入。这些站点往往是重要的内陆,需要使用当地含水层作为钻井和压裂流体。水源204(被示出,为清楚起见,仅在图2中作为水源204a-c),例如墨西哥湾204b、大西洋204c和太平洋204a,可提供适合于在陆基钻井和水力压裂工艺中使用的海水。

现在参考图3和4,分别描述多个内陆站点110和海水输送系统310的位置的图示300和图400,根据本发明的各方面,被如图示出。

内陆站点110可以是陆基钻井和水力压裂站点302(被示出,为清楚起见,仅图3中作为水力压裂站点302a-d)。内陆站点110通常位于页岩地层202以上数百或数千英里的内陆中。

术语“内陆站点”,“钻井和水力压裂站点”或“水力压裂站点”和/或这些术语的复数形式可以贯穿本文被互换使用,以指钻井站点、以及站点、烃提取站点和其中钻井流体、压裂流体、加压流体等被利用的站点。

海水输送系统310,被配置为从源头204传输海水到一个或多个水力压裂站点302。输送系统310可以包括至少一个管道304,其连接位于或邻近源头204的提取站306与位于内陆站点的水力压裂站点302。水力压裂站点302可以位于距离水源204几十或几百英里的位置。钻井和水力压裂站点,如水力压裂站点302,可以包括海水存储容器106(在图3未示出),其存储来自输送系统310的海水。存储在这种海水存储容器106中的海水可用在水力压裂站点302以后的时间,被输送到另一个不邻近管道304的水力压裂站点302,通过另一输送设备(例如,轨道、卡车、航空等),或被其它设施/行业(例如,一个脱盐设备,渔业等)运输或使用。

正如本相关领域技术人员在阅读本文的描述后可以理解的那样,输送系统310可以包括在沟渠发现的附加元件、油管道以及其它基于管道的输送系统。例如,输送系统310可以包括一个初始喷射站、泵站、局部发布站、块阀站、调压站、最后发布站等。输送系统310可以包括支管道304,如图4所示,从而使海水流入到多个位置以用于在多个水力压裂站点302使用。输送系统310可被用来输送来自第一水力压裂站点302的采出水到第二水力压裂站点302。添加剂被引入到采出水中,以使采出水在第二水力压裂站点302作为压裂流体使用。

在一个方面,提取站306位于源头204。在另一个方面,提取站306位于距离源头204一定距离的位置,并被配置成接收海水并传递这样海水进入本发明公开的输送系统的其它部分(例如,包括管道的系统,包含轨道的系统等)。

在一个方面,一个直径48英寸的管道304起始于位于墨西哥湾204的提取站306(例如,一个泵站、泵、水下管道或类似物),从而使海水从墨西哥湾204泵送进入管道304。管道304内地延伸到邻近烃载岩层202的区域,如位于阿肯色州西南部、路易斯安那州西北部和德克萨斯东部以下的海恩斯维尔页岩地层。被输送的海水在位于邻近岩层202的水力压裂站点302被接收,然后被用来增强或替换淡水在钻井工艺、水力压裂工艺和类似物的利用。即,使用的钻井或水力压裂流体可以包括来源于墨西哥湾204的海水和淡水。在另一个方面,这样的流体可以包括来自墨西哥湾204的海水,并且不包括任何淡水。

在一个方面,现有管道可以适于本发明的利用。即,海水可通过使用现有管道从海水源204输送到水力压裂站点302。在一些方面中,根据本发明的海水运输系统310的一部分被构造成使得海水源204与现有管道互连。输送管道可以被构造成使得它起源于现有管道近端向水力压裂站点302的一部分并终止于水力压裂站点302。

在一个方面,海水运输系统310被配置成从海水源204输送海水到水力压裂站点302。这种海水的利用产生具有更高浓度盐、其它化合物和元素的采出水。采出水必须设置为被再使用或清洁。海水运输系统310的额外部分可以被用于输送采出水到第二站点,所述第二站点可以是处置场、存储站点、脱盐站点、渔业、另一个工业操作站点、另一个水力压裂站点等等。

现在参考图5A和5B,分别描述德克萨斯州的已知的含烃页岩地层的位置和德克萨斯州的货运轨道系统的图示501和503,根据本发明的一个方面,被如图示出。

图示501是已知的含烃页岩地层202(被示出,为清楚起见,在图5A中作为页岩地层202a-b)的详细视图。例如,巴尼特页岩地层202a约为5000平方英里,位于得克萨斯州沃思堡以及得克萨斯州的至少17个县的地下。

图示503详细示出了整个德克萨斯州的货运轨道502(被示出,为清楚起见,在图5B中作为轨道502a-c)。通常情况下,轨道502被设计为从航运中心或制造工厂输送物资到人口中心或精加工厂。例如,轨道202可以开始于一个港口504(被示出,为清楚起见,在图5B中作为港口504a-b),诸如加尔维斯顿的港口504a,并延伸到人口中心,如得克萨斯州沃思堡。轨道202包括多个车站,交换机和沿途分支,使得货物沿轨道202被装载和卸载。

港口504可以包括终端切换铁路,如加尔维斯敦铁路,这样便于运输货物到或从港口504的船舶。港口504可以包括特定功能的轨道,这允许发动机和火车在轨道202和公司特定工厂如提取站306之间通过。

如图示503所示,多个轨道502越过图示501所示的页岩地层202。许多车站存在于页岩地层202上。水力压裂站点302(未在图5A和5B中示出)可以位于邻近现有轨道车站的位置。在一个方面,附加的铁路车站可设置在邻近水力压裂站点302的位置。在另一个方面,输送系统可以被构造成从现有轨道车站输送海水到水力压裂站点302(例如,临时的、柔性管道、刚性管道、卡车移动路线等等)。

现在参考图6,描述多个水力压裂站点302和包括轨道502的海水输送系统310的位置的图示600,根据本发明的一个方面,被如图示出。

海水可以从源头204经由海水输送系统310被输送到内陆水力压裂站点302。海水可以被用在水力压裂站点302,以代替来自当地的淡水来促进烃提取。

在一个方面,海水输送系统可包括轨道502,其起源于加尔维斯顿的港口,经过布莱恩、得克萨斯州、韦科、德克萨斯州,并终止于接近得克萨斯州沃思堡,巴尼特页岩地层202上方。轨道502可以接收在加尔维斯顿港口504的海水,并通过罐车运输海水到位于巴尼特页岩地层202的水力压裂站点302,从而提供了用于水力压裂作业的一致的、大体积的海水。

在一个方面,海水从源头204通过提取站306被泵送并被装载到位于装载站的轨道车上(未示出)。装载完成后,轨道车厢被驱动到包括一个轨道车站的卸载站602。在卸载站602,海水被卸载,并在水力压裂站点302被利用。

轨道车可能是罐车或被构造成输送海水的另一种交通工具。轨道502可能起源于港口504或不同的位置。海水可以在源头204和水力压裂站点302之间的大部分距离中采用轨道被输送。如图7所示的另一方面,轨道502输送海水仅仅在源头204和水力压裂站点302之间的一小部分距离中。海水输送系统310可以额外包括至少一个被配置成输送海水的管道304。海水输送系统310可以包括附件元件,其能够使海水进出管道304并从轨道车上装卸。海水在管道304和轨道车或其它输送机构之间可能被转移多次,因为它是从源头204被输送到内陆站点110。

在一个方面,海水输送系统310包括可替代的输送设备,包括但不限于:航空运输、商用车辆、船舶等。这种输送设备可以输送海水,在源头204和内陆水力压裂站点302之间的一部分或整个距离。

现在参考图8,在内陆站点110利用收集的来自海水源204的海水,用于钻井或水力压裂作业的示例性方法800的流程图,根据本发明的一个方面,被如图示出。

方法800可以利用到如下的一些或全部:海水输送系统310、道路、提取站306、管道304。这样的元件可位于如下的一处或多处:海水源204、港口504、轨道502、装载站、卸载站602、内陆站点110、水力压裂站点302、页岩地层202、和类似位置。方法800开始于步骤802,并立即进到步骤804。

在步骤804中,海水从海水源被收集。在一个方面,收集物通过提取站306运输,提取站306即海水泵,设置在位于或靠近海水源204(例如,美国墨西哥湾)的位置。在另一个方面,海水可通过船只或在阅读本文的描述后,对于那些本相关领域技术人员来说显而易见的其它方式来收集。

在步骤806中,收集的海水被输送到内陆站点110。在一个方面,内陆站点110位于距离海水源204大于100米的位置。内陆站点110可以位于低年降雨量区域,如鹰滩页岩或二叠纪盆地。所述收集的海水可使用海水输送系统310来输送。在一个方面中,收集的海水可以通过管道304被输送整个距离的至少一部分。管道304可以包括地上管路、地下管道、临时管道和类似物。在另一个方面,所述收集的海水可以通过轨道车被运输的整个距离的至少一部分。

在步骤808中,至少一个传感器可以被部署以测量所述收集的海水的至少一个物理性质。在一方面,所述传感器可以被部署在提取站306。在另一个方面,一个或多个传感器可以沿着输送系统310被部署。在另一个方面,一个或多个传感器可被部署在内陆站点110。所述传感器可测量体积、温度、化学成分、pH水平、盐度水平、污染物水平和类似物,从而使所述收集的海水被处理和/或利用。

在步骤810中,将至少一种添加剂加入到所述收集的海水中,以保持所述收集的海水的物理性质在所需范围内。添加剂可以包括碱、酸、或在阅读本文的描述后对于那些本相关领域技术人员是显而易见的另外一种材料。步骤810可在例如内陆站点110被进行。

在步骤812中,至少一种污染物被从收集的海水中去除。所述至少一种污染物可以通过基础流体处理设备被去除。在一个方面,这样的设备位于内陆站点110。在另一个方面,这样的设备位于提取站306,从而在所述收集的海水通过例如管道304或轨道车被输送之前去除污染物。

在步骤814中,至少一种压裂添加剂,诸如减阻水添加剂,被添加到所述收集的海水中。

在步骤816中,至少一个支撑剂,例如硅砂,被添加到所述收集的海水中。

步骤814和816转换所述收集的海水成为海水基水力压裂流体。在另一个方面,步骤814和816可以转换所述收集的海水成为钻井流体。

在步骤818中,海水基流体,如海水基水力压裂流体,被喷射进入井筒112,以便于地下作业,例如钻井或水力压裂。方法800然后终止于步骤820。

方法800的部分或全部可以通过,例如海水收集公司、铁路运营商、管道操作工、井筒或钻井站点操作员、钻井流体工程师等,被进行。

正如在阅读本文的描述之后,对于那些本相关领域的技术人员来说是显而易见的那样,方法800可以通过去除、重新排列、增加或取代步骤的方式进行修改。例如,在另一个方面,方法800省略了步骤808、810和812。在另一个方面,方法800省略了步骤814和816。

正如在阅读本文的描述之后,对于那些本相关领域的技术人员来说是显而易见的那样,收集的海水,包括收集的海水的混合物等,在方法800进行期间,可以被存储在,例如存储容器106中。

现在参考图9,在内陆站点110利用收集的来自海水源204的海水,用于钻井或水力压裂作业的示例性方法900的流程图,根据本发明的一个方面,被如图示出。

方法900的一些或全部步骤在内陆站点110进行。在一个方面,内陆站点110操作者进行方法900。方法900开始于步骤902,并立即进到步骤904。

在步骤904中,收集来自海水源204的海水在内陆站点110被接收。海水可以在卸载站通过轨道车被接收。在另一个方面,海水可以通过管道304被接收。在另一个方面,海水通过容器卡车被接收。

在步骤906中,至少一种添加剂,例如pH平衡添加剂、减阻水添加剂或支撑剂,被加入到所述收集的海水中。步骤906可在内陆站点110进行。另一个方面,步骤906可以在提取站306或某些其他位置进行。海水通常具有30至50个百分点的盐度,而淡水具有0至0.5个百分点的盐度。在一个方面,一种添加剂与收集的海水混合以达到所述收集的海水的盐度,或在考虑其盐度时便于收集的海水的使用。

在步骤908中,海水基流体,如海水基水力压裂流体,被喷射进入井筒112,以便于地下操作,例如钻井或水力压裂。方法900然后终止于步骤910。

现在参考图10,输送收集的来自海水源204的接收的海水的示例性方法1000的流程图,其中,所述接收的海水的目的地是一个内陆站点110,根据本发明的一个方面,被如图示出。

方法1000的一些或全部步骤可以通过一个运输公司、散装货船、或类似物被进行。方法1000开始于步骤1002,并立即进到步骤1004。

在步骤1004中,已别收集的来自海水源204的海水被接收。在一个方面,所述收集的海水在位于港口504的装载站被接收,用于装载到多个轨道车。在另一个方面,来自港口海水源的所述收集的海水在位于内陆的装载站被接收。所述收集的海水可以通过另一个输送机构被输送,如管道304。

在步骤1006中,所述收集的海水输送,以便于输送收集的海水到内陆站点110。

在步骤1008中,被运输、收集的海水被提供。在一个方面,这发生在内陆站点110,所述收集的海水被提供给最终用户,例如井筒操作员、钻井操作者、石油和天然气公司或类似物。在另一个方面,所述收集的海水仅仅被输送到达内陆站点110的距离的一部分,因此,所述收集的海水可以被转移到另一个输送机构,以便于输送收集的海水到内陆站点110,用于最终用户的使用。方法1000然后终止于步骤1010。

本发明不应当限于所讨论的特定命名的运输机制。正如本相关领域技术的人员在阅读本文的描述后可以理解的那样,现在已知的和未来开发的可替代的运输机制,可被用来从大量的海水源204输送海水、或其它流体或可作为基质用于压裂流体的物质的组合物,到内陆水力压裂站点302。这样的装置也可以用来输送海水,在部分或整个距离。

虽然本发明的各个方面已经在上面描述,但是应该理解的是,它们已经以举例的方式被提出而不是限制。在不脱离本发明的精神和范围的情况下,形式和细节上的各种变化可以在其中作出,这对于本相关领域的技术人员来说是显而易见的。因此,本发明内容不应当由上述任何示例性的方面所限制,而应当仅根据本申请的权利要求书和它们的等同物所限定。

此外,应该理解的是,强调了本发明的结构、方法、功能和优点的附图,被给出仅用于示例的目的。本发明内容是足够灵活的和可配置的,使得其可以以不同于附图所示的其它方式被实施(例如输送其它流体或物质的组合物到内陆水力压裂站点;并非此处提到的其它输送机构和设备的利用)。正如本相关领域技术人员在阅读本文的描述后可以理解的那样,本发明的系统、方法和计算机程序产品的不同方面的某些特征可以被组合以形成本发明的新的方面。

此外,上述发明概述部分的目的是使美国专利和商标局和不熟悉专利或法律术语或措辞的普通公众和专业科学家、工程师和相关领域从业者,能够从粗略的视察中迅速地确定本技术公开的性质和本质。所述发明概述部分不打算是限制性的,以本发明以任何方式的范围。

海水输送在烃相关工艺中的利用.pdf_第1页
第1页 / 共26页
海水输送在烃相关工艺中的利用.pdf_第2页
第2页 / 共26页
海水输送在烃相关工艺中的利用.pdf_第3页
第3页 / 共26页
点击查看更多>>
资源描述

《海水输送在烃相关工艺中的利用.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《海水输送在烃相关工艺中的利用.pdf(26页珍藏版)》请在专利查询网上搜索。

1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201480023052.9 (22)申请日 2014.05.08 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 105142683 A (43)申请公布日 2015.12.09 (30)优先权数据 61/821,792 2013.05.10 US 61/837,921 2013.06.21 US 13/972,589 2013.08.21 US 13/972,550 2013.08.21 US 13/972,486 2013.08.21 US (85)PCT国际申请进入国家阶。

2、段日 2015.10.22 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/US2014/037322 2014.05.08 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2014/182915 EN 2014.11.13 (73)专利权人 海水技术有限公司 地址 美国德克萨斯州 (72)发明人 布伦特史密斯 (74)专利代理机构 上海申新律师事务所 31272 代理人 董科 (51)Int.Cl. A61L 2/16(2006.01) (56)对比文件 US 2010/0224495 A1,2010.09.09, CN 101057059 A,2007.10.17, CN 102652204 A,2012。

3、.08.29, US 2013/0048575 A1,2013.02.28, 审查员 冯吉 (54)发明名称 海水输送在烃相关工艺中的利用 (57)摘要 本发明公开了一种用于从海水源到内陆站 点输送海水以作为钻井和/或压裂流体加以利用 的系统和方法。 一个方面, 公开了系统和方法, 其 中, 通过一种基于铁路的输送系统, 海水从海洋 的一个海岸线位置被提取并输送到内陆的钻井 和水力压裂站点, 从而提供了一种用于在钻井 和/或水力压裂作业中使用的一致的、 大体积供 应的海水。 这种系统和方法可以消除本地淡水源 的使用, 进而消除了钻井和水力压裂地区对当地 的地下水位造成的不可持续的负担。 权利要。

4、求书6页 说明书10页 附图9页 CN 105142683 B 2017.07.28 CN 105142683 B 1.一种用于从海水源(204)输送海水到具有内陆油田井筒(302)的内陆油田的流体输 送系统(310), 其中, 输送的发生至少部分通过轨道(502), 所述系统包括: (a)提取站(306), 定位在海水源(204), 配置为收集来自所述海水源(204)的海水; (b)装载站, 配置为将收集的海水放置在多个轨道车辆以用于运输; (c)卸载站(602), 通过轨道连接到所述装载站, 配置为卸载来自所述多个轨道车辆的 所述收集的海水; (d)定位在内陆油田井筒(302)的喷射器, 。

5、配置为在所述多个轨道车辆输送所述收集的 海水后接收所述收集的海水, 并进一步配置为将海水喷射到内陆油田井筒(302), 以用于地 下作业; 其中, 所述海水源(204)是海洋、 咸水湖和海中的一种; 和 其中, 所述内陆油田具有至少一个先前利用本地水用于地下作业的附加的井筒。 2.根据权利要求1所述的流体输送系统(310), 其特征在于, 所述装载站定位在所述提 取站(306)附近, 并接受直接来自所述提取站(306)的所述收集的海水。 3.根据权利要求1所述的流体输送系统(310), 其特征在于, 所述卸载站(602)定位在所 述内陆油田。 4.根据权利要求1所述的流体输送系统(310), 。

6、其特征在于, 还包括: (e)管道(304), 其具有第一管道连接部分和第二管道连接部分, 配置成从提取站到内 陆油田之间的距离的一部分中, 接收和输送所述收集的海水。 5.根据权利要求4所述的流体输送系统(310), 其特征在于, 所述管道(304), 在第一管 道连接部分流体连接到所述提取站(306); 其中, 所述装载站在第二管道连接部分接收来自 管道(304)的所述收集的海水。 6.根据权利要求1所述的流体输送系统(310), 其特征在于, 还包括: (e)至少一个存储容器(106), 定位成在所述收集的海水被卸载在卸载站(602)后接收 所述收集的海水中的至少一部分, 配置为在喷射进。

7、所述内陆油田井筒进行地下作业前存储 所述收集的海水中的至少一部分。 7.根据权利要求6所述的流体输送系统(310), 其特征在于, 所述至少一个存储容器 (106)被定位在所述内陆油田。 8.根据权利要求1所述的流体输送系统(310), 其特征在于, 还包括: (e)至少一个混合器(108)被配置用以添加至少一种压裂添加剂到所述收集的海水中, 所述至少一个混合器(108)配置为添加至少一种支撑剂到所述收集的海水中; 其中, 加入所述至少一种压裂添加剂到所述收集的海水, 从而形成了一种海水基水力 压裂流体; 和 其中, 在喷射所述收集的海水进入所述内陆油田井筒进行地下作业前, 再加入所述至 少一。

8、种压裂添加剂到所述收集的海水中。 9.根据权利要求8所述的流体输送系统(310), 其特征在于, 所述至少一种压裂添加剂 为生物杀灭剂、 缓冲剂、 腐蚀抑制剂、 交联剂、 摩擦减速剂、 胶凝剂、 水垢抑制剂和表面活性 剂中的一种。 10.根据权利要求8所述的流体输送系统(310), 其特征在于, 还包括: (e)至少一个收集的海水传感器, 被配置以测量所述收集的海水的至少一个物理性质。 权 利 要 求 书 1/6 页 2 CN 105142683 B 2 11.根据权利要求10所述的流体输送系统(310), 其特征在于, 根据由所述至少一个收 集的海水传感器测量得到的所述收集的海水的至少一个物。

9、理性质, 所述混合器(108)进一 步被配置以用于添加至少一种处理添加剂到所述收集的海水中。 12.根据权利要求1所述的流体输送系统(310), 其特征在于, 所述内陆油田井筒(302) 是一个钻井和水力压裂站点(110)。 13.根据权利要求12所述的流体输送系统(310), 其特征在于, 所述钻井和水力压裂站 点(110)是一个天然气井。 14.根据权利要求1所述的流体输送系统(310), 其特征在于, 所述内陆油田被定位在年 降雨量低于25英寸的低年降雨量区域。 15.一种用于从海洋(204)输送海水到具有内陆站点井筒(302)的内陆站点的流体输送 系统(310), 其中, 输送的发生至。

10、少部分通过轨道(502), 所述系统包括: (a)提取站(306), 定位在海洋(204), 配置为收集来自所述海洋(204)的海水; (b)装载站, 配置为将收集的海水放置在多个轨道车辆以用于运输; (c)卸载站(602), 通过轨道(502)连接到所述装载站, 配置为卸载来自所述多个轨道车 辆的所述收集的海水; (d)至少一个存储容器(106), 定位成在所述收集的海水被卸载在卸载站(602)后接收 所述收集的海水中的至少一部分, 以及配置为存储所述收集的海水中的至少一部分; (e)至少一个混合器(108)被配置以添加至少一种压裂添加剂到所述收集的海水中, 从 而形成了一种海水基水力压裂流。

11、体; 和 (f)定位在内陆站点井筒(302)的喷射器, 配置为接收所述海水基水力压裂流体, 以及 配置为将所述海水基水力压裂流体喷射进入所述内陆站点井筒以进行地下作业; 其中, 所述内陆站点具有至少一个先前利用本地水用于地下作业的附加的井筒。 16.一种利用海水至少部分通过轨道(502)被输送至内陆油田的方法, 所述方法包括: (a)在内陆油田接收海水, 所述海水来源于海水源(204), 所述海水被输送, 至少部分 地, 通过至少一个轨道车辆从海水源(204)到所述内陆油田, 所述内陆油田具有一个内陆油 田井筒(302); (b)添加至少一种添加剂到所述海水, 从而形成一种海水基流体; 和 (。

12、c)在所述内陆油田井筒(302), 喷射所述海水基流体用于地下作业; 其中, 所述海水源(204)为是海洋、 咸水湖和海中的一种; 和 其中, 所述内陆油田具有至少一个先前利用本地水用于地下作业的附加的井筒。 17.根据权利要求16所述的方法, 其特征在于, 还包括步骤: (d)添加至少一种支撑剂到所述海水基流体。 18.根据权利要求16所述的方法, 其特征在于, 所述海水基流体是一种水力压裂流体。 19.根据权利要求16所述的方法, 其特征在于, 所述海水基流体是一种钻井流体。 20.一种形成钻井或水力压裂流体的方法, 所述方法包括: (a)从海水源(204)收集海水; (b)从海水源(20。

13、4)输送所述收集的海水到内陆油田; 和 (c)在所述内陆油田, 提供一定量的来自所述海水源的所述收集的海水到最终用户, 用 于喷射到内陆油田井筒(302)以进行地下作业; 权 利 要 求 书 2/6 页 3 CN 105142683 B 3 其中, 所述海水源(204)为是海洋、 海水的海湾、 咸水湖和海中的一种; 和 其中, 所述内陆油田具有至少一个先前仅利用本地水源、 淡水基流体用于水力压裂的 附加的井筒, 所述本地水源、 淡水基流体不包括采出水。 21.根据权利要求20所述的方法, 其特征在于, 所述内陆油田被定位在年降雨量低于25 英寸的低年降雨量区域。 22.根据权利要求20所述的方。

14、法, 其特征在于, 在有来自所述海水源(204)的剩余的被 输送收集的海水的地方, 还包括步骤: (d)输送一定量的来自海水源(204)的剩余的被收集的海水到第二内陆油田; 和 (e)在所述第二内陆油田, 提供所述一定量的来自海水源(204)的剩余的被收集的海水 到第二最终用户, 用于喷射到第二内陆油田井筒。 23.根据权利要求20所述的方法, 其特征在于, 还包括步骤: (d)测量所述收集的海水的至少一个物理性质。 24.根据权利要求23所述的方法, 其特征在于, 所述测量发生在所述海水源(204)。 25.根据权利要求23所述的方法, 其特征在于, 所述测量发生在所述内陆油田。 26.根据。

15、权利要求23所述的方法, 其特征在于, 所述收集的海水的pH水平被测量。 27.根据权利要求23所述的方法, 其特征在于, 所述收集的海水的总量被测量。 28.根据权利要求23所述的方法, 其特征在于, 还包括: (e)添加至少一种处理添加剂到所述收集的海水中, 根据测量的所述收集的海水的至 少一个物理性质。 29.根据权利要求20所述的方法, 其特征在于, 还包括步骤: (d)添加至少一种压裂添加剂到所述收集的海水中; (e)添加至少一种支撑剂到所述收集的海水中。 30.根据权利要求29所述的方法, 其特征在于, 所述至少一种压裂添加剂至少为生物杀 灭剂、 缓冲剂、 腐蚀抑制剂、 交联剂、 。

16、摩擦减速剂、 胶凝剂、 水垢抑制剂和表面活性剂中的一 种。 31.根据权利要求20所述的方法, 其特征在于, 还包括步骤: (d)从所述收集的海水中去除至少一种污染物。 32.根据权利要求31所述的方法, 其特征在于, 所述至少一种污染物至少为生物物质、 塑料碎片、 金属、 农药、 人为制造的化学品、 放射性材料中的一种。 33.根据权利要求20所述的方法, 其特征在于, 所述内陆油田距离所述海水源至少25 米。 34.一种在内陆油田利用海水的方法, 所述方法包括: (a)在内陆油田接收海水, 所述海水从海水源(204)提取, 所述海水被输送, 至少部分 地, 通过罐车从海水源(204)到所述。

17、内陆油田, 所述内陆油田具有一个内陆油田井筒(302); (b)添加至少一种添加剂到所述海水, 从而形成一种海水基流体; 和 (c)喷射所述海水基流体到所述内陆油田井筒(302)以用于地下作业; 其中, 所述海水源为是海洋、 海水的海湾、 咸水湖和海中的一种; 和 其中, 所述内陆油田具有至少一个先前仅利用本地水源、 淡水基流体用于地下作业的 附加的井筒, 所述本地水源、 淡水基流体不包括采出水。 权 利 要 求 书 3/6 页 4 CN 105142683 B 4 35.根据权利要求34所述的方法, 其特征在于, 所述内陆油田被定位在年降雨量低于25 英寸的低年降雨量区域。 36.根据权利要。

18、求34所述的方法, 其特征在于, 所述至少一种添加剂选自生物杀灭剂、 缓冲剂、 腐蚀抑制剂、 交联剂、 摩擦减速剂、 胶凝剂、 水垢抑制剂和表面活性剂的组。 37.根据权利要求34所述的方法, 其特征在于, 还包括步骤: (d)添加至少一种支撑剂到所述海水基流体。 38.一种在具有内陆油田井筒(302)的内陆油田中形成和使用海水基流体的方法, 所述 方法包括: (a)在内陆油田接收海水, 所述海水从海水源(204)提取, 所述海水从海洋被输送至少 100米到到所述内陆油田; (b)从海水中去除至少一种污染物; (c)测量海水的至少一个物理性质; (d)添加至少一种处理添加剂到所述海水中, 根据。

19、测量的所述海水的至少一个物理性 质; (e)添加至少一种支撑剂到所述海水; (f)添加至少一种添加剂到所述海水, 从而形成一种海水基流体; 和 (g)喷射所述海水基流体到所述内陆油田井筒(302)以用于地下作业; 其中, 所述内陆油田被定位在年降雨量低于25英寸的低年降雨量区域; 其中, 所述内陆油田具有至少一个先前仅利用本地水源、 淡水基流体用于地下作业的 附加的井筒, 所述本地水源、 淡水基流体不包括采出水。 39.一种输送海水以用于在具有内陆油田井筒(302)的内陆油田中使用的方法, 所述方 法包括: (a)在装载站接收海水, 所述海水从海水源(204)提取; (b)输送所述接收的海水到。

20、所述内陆油田, 至少部分地以罐车的方式输送; 和 (c)在卸载站(602)提供一定量的所述接收的海水, 其中, 所述海水被用在所述内陆油 田井筒(302)以进行地下作业; 其中, 所述海水源(204)为是海洋、 咸水湖和海中的一种; 和 其中, 所述内陆油田具有至少一个先前仅利用本地水源、 淡水基流体用于地下作业的 附加的井筒, 所述本地水源、 淡水基流体不包括采出水。 40.根据权利要求39所述的方法, 其特征在于, 所述卸载站(602)位于所述内陆油田, 其 中, 所述内陆油田距离所述海水源(204)至少100米。 41.一种用于从海水源(204)输送海水到具有内陆油田井筒(302)的内陆。

21、油田的流体输 送系统(310), 其中, 所述系统包括: 泵站(306), 定位在海水源(204), 配置为收集来自所述海水源(204)的海水; 管道(304), 其具有第一管道连接部分和第二管道连接部分, 在第一管道连接部分被连 接到泵站(306)以输送所述收集的海水; 和 定位在内陆油田井筒的喷射器, 在第二管道连接部分被连接到所述管道(304)以接收 所述收集的海水, 以及配置将海水喷射到内陆油田井筒(302), 以用于地下作业; 其中, 所述海水源(204)是海洋、 咸水湖和海中的一种; 和 权 利 要 求 书 4/6 页 5 CN 105142683 B 5 其中, 所述内陆油田具有。

22、至少一个先前利用本地水用于地下作业的附加的井筒。 42.根据权利要求41所述的流体输送系统(310), 其特征在于, 所述内陆站点被定位在 低年降水量区域。 43.根据权利要求41所述的流体输送系统(310), 其特征在于, 还包括: 至少一个存储容器(106), 流体连接到所述管道, 配置为在喷射到所述内陆油田井筒 (302)以进行地下作业之前存储所述收集的海水中的至少一部分。 44.根据权利要求43所述的流体输送系统(310), 其特征在于, 所述至少一个存储容器 (106)被定位在所述内陆油田。 45.根据权利要求41所述的流体输送系统(310), 其特征在于, 还包括: 至少一个混合器。

23、(108), 被流体连接到所述管道(304), 并被配置以添加至少一种压裂 添加剂到所述收集的海水中, 配置为添加至少一种支撑剂到所述收集的海水中; 其中, 这种添加进而形成了一种海水基水力压裂流体; 和 其中, 这种添加发生在喷射所述收集的海水进入所述内陆油田井筒(302)进行地下作 业前。 46.根据权利要求45所述的流体输送系统(310), 其特征在于, 所述至少一种压裂添加 剂为生物杀灭剂、 缓冲剂、 腐蚀抑制剂、 交联剂、 摩擦减速剂、 胶凝剂、 水垢抑制剂和表面活 性剂中的一种。 47.根据权利要求45所述的流体输送系统(310), 其特征在于, 还包括: 所述至少一个收集的海水传。

24、感器, 被定位为测量所述收集的海水的至少一个物理性 质。 48.根据权利要求47所述的流体输送系统(310), 其特征在于, 根据由所述至少一个收 集的海水传感器测量得到的所述收集的海水的至少一个物理性质, 所述混合器(108)进一 步被配置以用于添加至少一种处理添加剂到所述收集的海水中。 49.根据权利要求41所述的流体输送系统(310), 其特征在于, 所述内陆油田井筒是钻 井和一个水力压裂井筒(112)。 50.根据权利要求49所述的流体输送系统(310), 其特征在于, 所述钻井和水力压裂井 筒(112)是一个天然气井。 51.根据权利要求41所述的流体输送系统(310), 其特征在于。

25、, 所述内陆油田被定位在 年降雨量低于25英寸的低年降雨量区域。 52.根据权利要求41所述的流体输送系统(310), 其特征在于, 所述内陆站点距离所述 海水源(204)至少25米。 53.根据权利要求41所述的流体输送系统(310), 其特征在于, 还包括: 海水处理设备, 流体连接到所述管道(304), 以及配置为去除所述收集的海水中的至少 一种污染物。 54.根据权利要求41所述的流体输送系统(310), 其特征在于, 还包括: 收集的海水传感器, 被定位成测量所述收集的海水的至少一个物理性质。 55.一种用于从海洋(204)输送海水到具有内陆站点井筒(302)的内陆站点的流体输送 系。

26、统(310), 其中, 所述系统包括: 泵站(306), 定位在海洋(204), 配置为从所述海洋(204)中提取海水; 权 利 要 求 书 5/6 页 6 CN 105142683 B 6 管道(304), 其具有第一管道连接部分和第二管道连接部分, 在第一管道连接部分被连 接到泵站(306)以输送所述收集的海水; 至少一个存储容器(106), 流体连接到所述管道(304), 配置为在喷射到所述内陆站点 井筒(302)以进行地下作业之前存储所述收集的海水中的至少一部分; 至少一个混合器(108), 被流体连接到所述管道(304), 并被配置以添加至少一种压裂 添加剂到所述收集的海水中, 配置。

27、为添加至少一种支撑剂到所述收集的海水中, 从而形成 一种海水基水力压裂流体; 和 定位在内陆站点井筒(302)的喷射器, 定位在距离所述海洋(204)至少25米的位置, 在 第二管道连接部分被连接到所述管道(304)以接收所述海水基水力压裂流体, 以及配置为 将所述海水基水力压裂流体喷射到内陆站点井筒(302), 以用于地下作业; 其中, 所述内陆站点具有至少一个先前利用本地水用于地下作业的附加的井筒。 56.一种利用海水至少部分通过管道(304)被输送至内陆油田的方法, 所述方法包括: (a)在内陆油田接收海水, 所述海水从海水源(204)被提取, 所述海水通过管道(304)被 输送, 从距。

28、离所述海水源(204)至少一定距离的位置到所述内陆油田, 所述内陆油田具有一 个内陆油田井筒(302); (b)添加至少一种添加剂到所述海水, 从而形成一种海水基流体; 和 (c)在所述内陆油田井筒, 喷射所述海水基流体用于地下作业; 其中, 所述海水源(204)为是海洋、 海水的海湾、 咸水湖和海中的一种; 和 其中, 所述内陆油田具有至少一个先前利用本地水用于地下作业的附加的井筒。 57.根据权利要求56所述的方法, 其特征在于, 还包括步骤: (d)添加至少一种支撑剂所述海水基流体。 58.根据权利要求56所述的方法, 其特征在于, 所述海水基流体是一种水力压裂流体。 59.根据权利要求。

29、56所述的方法, 其特征在于, 所述海水基流体是一种钻井流体。 60.一种用于从海水源(204)输送海水到具有内陆油田井筒(302)的内陆油田的流体输 送系统(310), 其中, 输送的发生至少部分通过轨道(502), 所述系统包括: (a)提取站(306), 定位在海水源(204), 配置为收集来自所述海水源(204)的海水; (b)装载站, 配置为将收集的海水放置在多个轨道车辆以用于运输; (c)卸载站(602), 通过轨道连接到所述装载站, 配置为卸载来自所述多个轨道车辆的 所述收集的海水; 和 (d)定位在内陆油田井筒(302)的喷射器, 配置为在所述多个轨道车辆输送所述收集的 海水后。

30、接收所述收集的海水, 并进一步配置为将海水喷射到内陆油田井筒(302), 以用于地 下作业; 其中, 所述海水源(204)是海洋、 海水的海湾、 咸水湖和海中的一种; 和 其中, 所述内陆油田具有至少一个先前利用本地水用于地下作业的附加的井筒。 权 利 要 求 书 6/6 页 7 CN 105142683 B 7 海水输送在烃相关工艺中的利用 0001 相关申请的交叉引用 0002 本申请要求美国临时专利申请号为61/821 792, 2013年5月10日提交, 题为 “Transporting Seawater for Utilization in Hydrocarbon-Related P。

31、rocesses” 的优 先权, 其全部内容被作为参考在此引用。 0003 本申请要求美国临时专利申请号为61/837 921, 2013年6月21日提交, 题为 “Seawater Transportation For Utilization In Hydrocarbon-Related Processes Including Rail Transportation” 的优先权, 其全部内容被作为参考在此引用。 0004 本申请要求美国非临时专利申请号为13/972 486, 2013年8月21日提交, 题为 “Transporting Seawater for Utilization in。

32、 Hydrocarbon-Related Processes” ; 和本 申请要求美国非临时专利申请号为13/972 589, 2013年8月21日提交, 题为 “Transporting Seawater for Utilization in Hydrocarbon-Related Processes Including Pipeline Transportation” 的优先权; 其每一个的全部内容被作为参考在此引用。 技术领域 0005 本发明一般涉及烃提取工艺, 尤其涉及在钻井和水力压裂工艺中利用海水的系统 和方法。 背景技术 0006 本部分的陈述仅提供与本发明相关的背景信息, 并且。

33、可以不构成现有技术。 0007 水力压裂工艺用于, 除其它事项外, 提取地下油。 这些工艺需要显著量的水进行操 作。 一种单一油或气井可能需要300-1300万加仑的水。 陆基水力压裂站点目前都使用当地 采购的淡水, 对当地的地下水位造成了一种巨大的、 无法支撑的损害。 0008 目前, 重要的钻井地区, 如得克萨斯州, 倾注了不亚于当地淡水使用量的百分之十 用于钻井和水力压裂作业中。 根据得克萨斯州水资源开发局和得克萨斯州铁路委员会, 该 州的石油和天然气监管机构, 在2011年, 得克萨斯州使用的用于石油和天然气压裂的水桶 数(约6.32亿)比生产的油桶数(约4.41亿)还多。 耗水量预计。

34、将随着钻井作业的发展而上 升。 例如, 美国能源情报署预计, 到2035年, 每年生产的210000亿立方英尺天然气中的近 80将来自 “非常规” 的来源, 如水力压裂页岩。 此外, 这种工艺加重了干旱、 脆弱的生态系 统, 因为美国大部分石油资源最丰富的地区(鹰福特页岩和二叠纪盆地)是最干燥的。 部分 地区平均每年不到21英寸的降雨。 目前, 陆基水力压裂的速度, 尽管预期会增长, 但是仅使 用淡水是无法维持的。 0009 水力压裂工艺, 也被称为 “压裂” , 用于释放包含在地下岩层的烃等物质, 通过压裂 流体, 如淡水的高压喷射进入所述岩层。 0010 在最近几年, 水力压裂已被广泛用于。

35、开采以前无法实现的石油和天然气的沉积 物。 截至2010年, 全球所有新的石油和天然气井中的60, 是使用水力压裂创建的。 因为大 量以前不可访问的石油和天然气可以使用水力压裂来提取, 因此很可能这种工艺的使用在 说 明 书 1/10 页 8 CN 105142683 B 8 未来将增加。 0011 压裂流体包括水和低浓度的化学添加剂, 这取决于水和被压裂岩层的特性。 例如, 压裂流体可以包含所谓的减阻水添加剂, 其适于减少摩擦, 允许压裂流体以较高的速率泵 入岩层, 如果水单独被使用。 减阻水添加剂通常占压裂流体的不到两成的比例, 并且必须针 对每种岩层或 “开采” 进行调整。 硼酸盐和氯化。

36、钾(一种通常用作食盐替代品的金属卤化物 盐)也是常见的压裂流体添加剂。 0012 喷射后, 一部分压裂流体返回到表面。 这样返回的流体被称为 “采出水” 。 采出水, 从水力压裂或石油和天然气井的正常生产中产生, 通常具有较高浓度的盐、 其它化合物、 元 素和杂质。 采出水可以被重新用于水力压裂工艺中, 然而只有40-50的最初喷射压裂流体 返回到表面。 因此, 必须不断加入额外的压裂流体, 即使采出水被再利用。 由于它的重盐度 和杂质浓度, 采出水必须被除去、 清洗或重复使用。 大多数情况下, 采出水被重新喷射到处 置井或重新喷射到喷射井以用于保持贮存器的压力。 0013 水力压裂已被用来创。

37、建海岸油井。 例如, 大型水力压裂船舶已被用来在北海、 阿拉 伯海、 位于非洲西海岸和美国墨西哥湾沿岸地区开井。 起初, 海岸水力压裂工艺中使用的压 裂流体包括淡水。 但是淡水被证明是一个重大的限制, 因为它通过油轮有限的货运能力进 行运输。 后来海岸水力压裂工艺开始利用包括海水的压裂流体。 海水被简单地从周围海洋 收集, 处理, 然后喷射到压裂站点, 从而避免了在有限的压裂流体供应中生产的瓶颈问题。 0014 鉴于上述情况, 用于从丰富源(例如海洋、 咸水湖、 咸水源等)输送海水到水力压裂 站点的系统和方法是必要的。 此外, 输送、 处理和利用水力压裂工艺中产生的采出水的系统 和方法是必要的。

38、。 输送海水和采出水到用于去盐碱化的资源丰富地区、 更多的水力压裂站 点、 存储地区、 处理地区的系统和方法是必要的。 发明内容 0015 本发明提供本概述用于介绍一些概念的选择。 这些概念在以下详细描述部分被进 一步地说明。 本概述不是旨在确定本发明主题的关键特征或必要特征, 也并非旨在作为一 种确定本发明的主题范围的帮助。 0016 通过提供从源头输送海水到油田钻井站点和/或水力压裂站点的系统和方法, 本 发明的各个方面满足上述确定的需求。 具体而言, 在一个方面, 公开了系统和方法, 其中, 通 过管道, 海水从海洋的一个海岸线位置被泵送到内陆站点的钻井和水力压裂站点, 从而提 供了一种。

39、用于在例如有和天然气的钻井、 水力压裂等作业中使用的一致的、 大体积供应的 海水。 0017 在一个方面, 一个大直径管道起始于一个提取站, 如一个泵站, 位于一个海水源 (例如, 美国墨西哥湾), 使海水从海水源被泵送进入管道。 所述管道内陆延伸到邻近载烃岩 层的区域, 如位于阿肯色州西南部、 路易斯安那州西北部和德克萨斯州东部的部分地区的 海恩斯维尔页岩地层。 输送的海水在位于岩层附近的内陆站点(如钻井或水力压裂站点)被 接受, 然后用于增强或替换内陆站点的淡水利用率。 即, 钻井 “泥” 、 水力压裂流体、 和/或用 于钻井或水力压裂工艺的其它流体可以包括来自海水源如美国墨西哥湾的海水,。

40、 和淡水。 另一方面, 这些流体包括来自海的海水, 且不包括淡水。 0018 截至2010年, 新的石油和天然气井中的60使用水密集型水力压裂工艺建成。 采 说 明 书 2/10 页 9 CN 105142683 B 9 用水力压裂建成的每一个新的石油和天然气井可以使用300-1300万加仑的淡水, 对当地的 地下水位造成了巨大的压力, 如奥加拉拉。 来自大型供应站如墨西哥湾或其它海水源(如海 洋、 咸水湖、 盐水源等)的海水的使用消除了来自当地、 有限地下水位的淡水的使用, 从而使 石油和天然气的钻井、 水力压裂、 以及其它相关工艺能够继续或扩大, 在不消耗当地的地下 水位或以迅速减少资源为。

41、代价的情况下。 0019 在一个方面, 现有管道可以适于本发明的利用。 即, 海水可通过使用现有管道从墨 西哥湾、 大西洋、 太平洋、 或类似的海水体, 水库, 或任何其它位置运输到内陆站点(例如, 油 田钻井站点、 水力压裂站点)。 在一些方面中, 根据本发明的海水运输系统的一部分被构造 成使得海水源与现有管道互连。 输送管道可以被构造成使得它起源于现有管道近端向内陆 站点的一部分并终止于内陆站点。 0020 在一个方面, 海水运输系统被配置成从海水源输送海水到水力压裂站点。 这种海 水的利用产生具有更高浓度盐、 其它化合物和元素的采出水。 采出水必须被再使用或净化 处理。 管道的一部分可以。

42、被用来输送采出水到第二站点。 第二站点可以是处置场、 脱盐站 点、 另一个水力压裂站点等等。 0021 在一个方面, 公开了系统和方法, 其中, 海水从海水的丰富源头(如海洋)泵送到内 陆站点, 通过海水输送系统, 其包括基于轨道的运输。 海水可以被装载到罐车并通过轨道到 达位于或邻近内陆站点的位置, 从而提供一种用于油田钻井作业、 水力压裂作业等的一致 的, 大体积供应的海水。 0022 包括基于轨道输送的海水输送系统可以进一步包括一个或多个管道以输送海水。 0023 在一个方面, 海水输送系统包括可替代的输送设备, 其包括但不限于: 航空输送、 商用车辆、 船舶等。 这种输送设备可以在海水。

43、的丰富源头和内陆站点之间的全部距离或部 分距离中运载海水。 0024 本发明的进一步特征和优点, 以及本发明的结构和各个方面的操作, 参考以下附 图进行详细说明。 附图说明 0025 结合附图, 本发明的特点和优点将更清楚, 根据以下给出的详细说明部分, 其中, 相同的参考数字表示相同或功能相似的元件。 0026 图1A及图1B是发生水力压裂和天然气钻井的内陆站点的示例图, 其可通过本发明 的系统和方法来增强。 0027 图2是遍布48个州的已知的含烃页岩层的位置描述图, 根据本发明的一个方面。 0028 图3是多个内陆站点和海水输送系统的位置描述图, 根据本发明的一个方面。 0029 图4是。

44、多个内陆站点和海水输送系统的位置描述图, 根据本发明的一个方面。 0030 图5A及5B分别是德克萨斯州的已知的含烃页岩层的位置描述图和德克萨斯州的 货运轨道系统, 根据本发明的一个方面。 0031 图6是多个水力压裂站点和包括轨道的海水输送系统的位置描述图, 根据本发明 的一个方面。 0032 图7是多个内陆站点和包括多个输送设备的海水输送系统的位置描述图, 根据本 发明的一个方面。 说 明 书 3/10 页 10 CN 105142683 B 10 0033 图8是在内陆站点利用收集的来自海水源的海水, 用于钻井或水力压裂作业示例 性方法的流程图, 根据本发明的一个方面。 0034 图9是。

45、在内陆站点利用收集的来自海水源的海水, 用于钻井或水力压裂作业示例 性方法的流程图, 根据本发明的一个方面。 0035 图10是输送收集的来自海水源的接收的海水的示例性方法的流程图, 其中, 所述 接收的海水的目的地是一个内陆站点, 根据本发明的一个方面。 具体实施方式 0036 本发明涉及在钻井和压裂流体领域, 利用海水扩大或代替利用淡水的系统和方 法; 后者被用于水力压裂工艺。 0037 本发明各方面提供了用于从海洋源输送海水到内陆站点(例如油田钻井站点、 水 力压裂站点、 油井、 天然气井、 组合站点等)的系统和方法。 具体而言, 在一个方面, 公开了系 统和方法, 其中, 海水通过管道。

46、从位于沿海位置的水体被泵送到内陆钻井和水力压裂站点, 从而提供一种用于在钻井和水力压裂作业中使用的一致的、 大体积供应的海水。 0038 除非另有说明, 对于本发明的目的,“海水” 指的是来自含有大量盐的水的源头的 水, 如海洋、 咸水湖、 盐水源等。 0039 现在参考图1A和1B, 发生水力压裂和天然气钻井的内陆站点的图示100、 101, 其可 通过本发明的系统和方法来增强, 被如图示出。 0040 如图示101所示, 水力压裂工艺可能发生在包括一个或多个井筒112的内陆站点 110处。 水力压裂工艺在地下含烃地层102处产生压裂, 以释放其中所含的烃。 在美国, 为了 建立新的石油和天。

47、然气井以挖掘页岩地层内所含的油和气体, 水力压裂越来越多的被应 用。 页岩地层可能在地表以下8000英尺或更多。 0041 水力压裂工艺通过位于井筒112的压裂流体的高压喷射, 释放包含在地下含烃地 层102中的烃。 压裂流体通常主要包括淡水, 其来自当地含水层104。 如图1所示, 水力压裂利 用来自当地含水层104的水。 水可被存储在一个或多个存储容器106(被标记, 为清楚起见, 仅在图1中作为存储容器106)中, 直到水(或其它基础流体, 如海水, 在下面将详细公开)被 需要。 0042 一种基础流体, 例如来自含水层104的淡水或海水, 可以与一种或多种支撑剂和一 种或多种添加剂组合。

48、以形成压裂流体。 在另一个方面, 所述基础流体, 或基础流体和一种或 多种附加元素例如支撑剂(如膨润土)或化学添加剂的某些组合, 可以用作一种钻井流体。 0043 支撑剂可以是硅砂、 树脂覆膜砂、 陶瓷、 微粒、 和类似物, 和用于保持感应水力压裂 开放, 在压裂工艺进行期间或之后。 支撑剂可以被存储在站点的支撑剂存储设施116中。 0044 压裂流体可以包含减阻水添加剂, 其适于减少摩擦, 允许压裂流体以比单独是使 用水时的较高的速率泵入岩层。 添加剂根据基础流体和被压裂岩层的特性而变化。 减阻水 添加剂通常占压裂流体的不到两成的比例, 并且必须针对每种岩层或每次 “开采” 进行调 整。 硼。

49、酸盐和氯化钾, 一种通常用作食盐替代品的金属卤化物, 也是常见的压裂流体添加 剂。 由于盐可以用作压裂流体中的添加剂和海岸钻井和水力压裂利用的海水作为基础流 体, 因此, 陆基水力钻井和压裂工艺可以适用于利用海水基压裂流体。 0045 添加剂为生物杀灭剂、 缓冲剂、 腐蚀抑制剂、 交联剂、 摩擦减速剂、 胶凝剂、 水垢抑 说 明 书 4/10 页 11 CN 105142683 B 11 制剂和表面活性剂中的一种或几种。 添加剂可以被存储在内陆站点110的添加剂存储容器 114中。 0046 添加剂和支撑剂可以和基础流体组合以形成一种钻井或水力压裂流体, 通过一个 或多个混合器108(被标记, 为清楚起见, 仅在图1B中作为混合器108)。 混合器108可以被流 体连接到存储容器106、 添加剂存储容器114、 井筒112、 高压泵等。 0047 内陆站点110还可以进一步包括基础流体处理设备(在图1A和1B中未示出), 例如 被配置以从基础流体中去除至少一种污染物的水处理设备(例如, 通过过滤器)。 在可替代 方面中, 水处理。

展开阅读全文
相关资源
猜你喜欢
相关搜索

当前位置:首页 > 人类生活必需 > 医学或兽医学;卫生学


copyright@ 2017-2020 zhuanlichaxun.net网站版权所有
经营许可证编号:粤ICP备2021068784号-1