在液压压裂中利用集成压力交换歧管的系统和方法技术方案

一种系统包括集成歧管系统，集成歧管系统包括多个等压压力交换器(IPX)，每个IPX包括低压第一流体入口、高压第二流体入口、高压第一流体出口以及低压第二流体出口。集成歧管系统包括：低压第一流体歧管，低压第一流体歧管联接至每个低压第一流体入口，并构造为将低压第一流体提供至每个低压第一流体入口；高压第二流体歧管，高压第二流体歧管联接至每个高压第二流体入口，并构造为将高压第二流体提供至每个高压第二流体入口；高压第一流体歧管，高压第一流体歧管联接至每个高压第一流体出口，并构造为将高压第一流体排出；以及低压第二流体歧管，低压第二流体歧管联接至每个低压第二流体出口，并构造为将低压第二流体排出。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在液压压裂中利用集成压力交换歧管的系统和方法
技术介绍
这部分意在为读者介绍可能与以下所描述和/或限定的本主题的各方面相关的技术的各方面。相信此讨论有助于为读者提供背景信息以便于更好理解本主题的各方面。因此，应理解，这些陈述应以此而非作为对现有技术的认可来阅读。本文中公开的主题涉及流体处理，更具体地涉及用于使用等压压力交换器(IPX)进行流体处理的系统和方法。在从陆地提取烃类的过程中可使用各种流体。例如，液压压裂可指通过受压液体压裂岩石，受压液体可指压裂流体。在液压压裂中使用压裂流体可增加来自特定储层的烃类产量。典型地，压裂流体可通过高压、大容量泵以非常高的压力被引入烃类储层的井眼。遗憾的是，由于压裂流体的特性和/或压裂流体的特定成分，这些泵可经历加速的磨损和腐蚀，从而可能增加操作泵的成本和/或减小液压压裂作业的效率。附图说明当参考附图阅读以下的详细描述时，会更好地理解本主题的各种特征、方面和优点，各附图中相同字符代表相同的部分，其中：图1是旋转等压压力交换器(IPX)的实施例的立体分解图；图2是在第一作业位置的旋转IPX的实施例的立体分解图；图3是在第二作业位置的旋转IPX的实施例的立体分解图；图4是在第三作业位置的旋转IPX的实施例的立体分解图；图5是在第四作业位置的旋转IPX的实施例的立体分解图；图6是集成歧管系统的实施例的原理框图，该系统具有可用于液压压裂作业中的多个旋转IPX；图7是集成歧管系统的实施例的原理框图，该系统具有可用于液压压裂作业中的多个旋转IPX以及水和压裂流体歧管；图8是集成歧管系统的实施例的原理框图，该系统具有可用于液压压裂作业中的多个旋转IPX和水歧管；图9是集成歧管系统的实施例的侧视图，该系统具有安装在拖车上的多个旋转IPX；图10是集成歧管系统的实施例的原理框图，该系统具有可用于液压压裂作业(例如，将至少一部分排出的低压水返回至混合器)中的多个旋转IPX；图11是集成歧管系统的实施例的原理框图，该系统具有可用于液压压裂作业(例如，将一部分排出的低压水再加压以在井中使用)中的多个旋转IPX。具体实施方式下面将描述本主题的一个或多个具体实施例。所描述的这些实施例仅为本主题的示例。此外，在提供这些示例性实施例的精确描述的努力中，可能不在说明书中描述实际实施方式的所有特征。应理解，就像任何工程或设计项目那样，在任何这样的实际实施方式的开发中，必须制定大量的具体实施决策，以达到开发者的具体目标，诸如符合在不同实施中可能有变化的、相关系统和相关商业的限制。此外，应理解，这种开发工作可能是复杂且耗时的，但对于能从本专利技术中受益的本领域技术人员却是设计、制作和加工的常规任务。在引入本主题的各实施例的元件时，术语“一”、“一个”、“这个”和“所述”意在表示有一个或多个元件。术语“包括”、“包含”和“具有”意在为包含性的并表示可能有除所列元件外的附加元件。如以下具体论述的，所公开的实施例总体涉及旋转设备，且具体地涉及等压压力交换器(IPX)。例如，IPX可处理各种流体，某些流体可比其它流体更有黏性和/或更具磨蚀性。例如，IPX可处理多相(例如，具有至少两相，其中，一相是空间中的一个区域，在整个该区域中，材料的所有物理特性是基本相同的)流体流，诸如载有颗粒的液体流。这种流体的示例包括但不限于在液压压裂中使用的压裂流体。压裂流体可包括混合有化学物质和液压压裂支撑剂小颗粒的水，液压压裂支撑剂诸如是砂或氧化铝。IPX可包括多个腔室，其中，液体的两个容积的压力可如下详细描述地那样均衡。在某些实施例中，液体的两个容积的压力可能不完全均衡。因而，IPX可能不但等压地运行，而且可能基本等压地运行(例如，其中，各压力在彼此的约百分之+/-1、2、3、4、5、6、7、8、9或10之内均衡)。在特定的实施例中，第一流体的第一压力可能大于第二流体的第二压力。例如，第一压力可大于第二压力约130MPa至160MPa、115MPa至180MPa或100MPa至200MPa。因而，IPX可能用于将压力从第一流体传递至第二流体。在特定情况下，可能期望的是在诸如压裂流体之类的黏性和/或磨蚀性流体的情况下使用IPX。特别地，可使用IPX或多个IPX而不是其它设备来处理这些流体，其它设备诸如是其它液压压裂作业中用于将压裂流体注入烃类储层的高压、大容量泵。当用于泵送压裂流体时，可能是正排量泵的这些高压、大容量泵可能经历快速的磨损和腐蚀，从而导致短的寿命和高的维护成本。与之相对，IPX的各部件可能对于压裂流体的作用更耐久。因而，在特定实施例中，高压、大容量泵可能用于对较不黏和/或较不磨蚀性的流体，诸如水(例如，具有单相)进行加压，这样的流体随后被IPX用来将压力传递至压裂流体。换言之，本实施例中的高压、大容量泵不处理对于压裂流体的泵送。相比于处理压裂流体的其他方法，这种实施例的使用可能提供各种优势。例如，这种实施例可能有助于延长高压、大容量泵的寿命和/或减少高压、大容量泵的运行成本。通过减少与高压、大容量泵相关的、可能代价非常相当大的停机时间，总体的烃类生产率可能通过增加高压泵的寿命而增加。在特定实施例中，集成歧管系统(例如，集成压力交换歧管)可包括多个IPX和用于处理压裂流体和/或水的一个或多个管系歧管，这些歧管可轻易地与高压、大容量泵和与液压压裂作业相关的其它设备集成。特别地，集成歧管系统的这些实施例可能包括多个连接件，以形成与现有的管系、软管和/或其它设备的接口。集成歧管系统的这些实施例可能具有相对小的占地面积，从而减小对可能已经是拥堵的液压压裂作业而言任何附加的拥堵。此外，集成歧管系统可能有助于简化液压压裂作业的操作。特别地，通过在单个拖车上放置多个部件，诸如多个IPX和歧管，可能减小与将集成歧管系统处理并连接至液压压裂作业的其它部件相关的复杂性。换言之，与集成歧管系统的各部件相关的拖车或滑车数量可减少至单个拖车。因而，使用所公开的实施例可能增加液压压裂作业的烃类生产率，同时还减少与这些作业相关的成本。图1是旋转IPX20的实施例的分解图，旋转IPX20可能被修改用于诸如压裂流体之类的黏性的和/或磨蚀性的流体。如本文中使用的，等压压力交换器(IPX)可被总体限定为这样一种装置，该装置在高压入口流与低压入口流之间以大于约50％、60％、70％或80％的效率传递流体压力而不必使用离心技术。在本文中，高压指大于低压的压力。IPX的低压入口流可被加压并以高压(例如，以大于低压入口流压力的压力)离开IPX，且高压入口流可被降压并以低压(例如，以小于高压入口流压力的压力)离开IPX。此外，IPX可在各流体之间存在或不存在流体分离件的情况下，通过高压流体直接施加力来加压低压流体而运行。可用于IPX的流体分离件的示例包括但不限于活塞、囊体、隔膜等。在特定实施例中，等压压力交换器可为旋转装置。如以下相对于图1－5详细描述的，诸如由加利福尼亚州圣莱安德罗的能量回收股份有限公司制造的那些旋转等压压力交换器(IPX)20由于有效的阀动作在装置内部经由转子相对于端盖的相对运动实现而可不具有任何单独的阀。旋转IPX可能设计成借助内部活塞运行，以隔离各流体并传递压力，而几乎不混合各入口流体流。往复运动的IPX可能包括在气缸中前后运动的活塞，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种系统，包括：集成歧管系统，包括：多个等压压力交换器(IPX)，其中，所述多个IPX中的每个IPX包括构造为接纳低压第一流体的低压第一流体入口、构造为接纳高压第二流体的高压第二流体入口、构造为排出高压第一流体的高压第一流体出口以及构造为排出低压第二流体的低压第二流体出口；低压第一流体歧管，所述低压第一流体歧管联接至所述多个IPX的每个所述低压第一流体入口，并构造为将所述低压第一流体提供至所述多个IPX的每个所述低压第一流体入口；高压第二流体歧管，所述高压第二流体歧管联接至所述多个IPX的每个所述高压第二流体入口，并构造为将所述高压第二流体提供至所述多个IPX的每个所述高压第二流体入口；高压第一流体歧管，所述高压第一流体歧管联接至所述多个IPX的每个所述高压第一流体出口，并构造为将来自所述集成歧管系统的所述高压第一流体排出；以及低压第二流体歧管，所述低压第二流体歧管联接至所述多个IPX的每个所述低压第二流体出口，并构造为将来自所述集成歧管系统的所述低压第二流体排出。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.30 US 62/030,816;2015.07.13 US 14/797,9531.一种系统，包括：集成歧管系统，包括：多个等压压力交换器(IPX)，其中，所述多个IPX中的每个IPX包括构造为接纳低压第一流体的低压第一流体入口、构造为接纳高压第二流体的高压第二流体入口、构造为排出高压第一流体的高压第一流体出口以及构造为排出低压第二流体的低压第二流体出口；低压第一流体歧管，所述低压第一流体歧管联接至所述多个IPX的每个所述低压第一流体入口，并构造为将所述低压第一流体提供至所述多个IPX的每个所述低压第一流体入口；高压第二流体歧管，所述高压第二流体歧管联接至所述多个IPX的每个所述高压第二流体入口，并构造为将所述高压第二流体提供至所述多个IPX的每个所述高压第二流体入口；高压第一流体歧管，所述高压第一流体歧管联接至所述多个IPX的每个所述高压第一流体出口，并构造为将来自所述集成歧管系统的所述高压第一流体排出；以及低压第二流体歧管，所述低压第二流体歧管联接至所述多个IPX的每个所述低压第二流体出口，并构造为将来自所述集成歧管系统的所述低压第二流体排出。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一流体包括至少两相，所述第二流体包括单相。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一流体包括第一液相和固相，所述第二流体包括第二液相。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第一流体包括具有支撑剂的压裂流体，所述第二流体包括水、油、酸和胶凝剂中的一个或多个，且所述第二流体没有支撑剂。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述多个等压压力交换器构造为利用所述高压第二流体来增加所述低压第一流体的压力。6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，包括联接至所述高压第二流体歧管的多个泵，其中，所述多个泵构造为接纳所述低压第二流体，增加所述低压第二流体的压力，使之成为所述高压第二流体，并将所述高压第二流体提供至所述高压第二流体歧管。7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述多个泵构造为与所述第一流体隔离。8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述集成歧管系统包括入口第二流体歧管，所述入口第二流体歧管联接至第二流体泵并构造为将所述低压第二流体提供至所述多个泵。9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，包括移动运输单元，且所述集成歧管系统设置在所述移动运输单元上，且所述移动运输单元构造为将所述集成歧管系统运输至不同的位置。10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一流体包括具有支撑剂的压裂流体，且所述系统包括联接至所述低压第一流体歧管并构造为产生所述压裂流体的混合器，且其中，所述混合器联接至流体导管，所述流体导管构造为将从所述低压第二流体歧管排出的所述低压第二流体的至少一部分转向至所述混合器。11.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，包括联接至所述低压第二流体歧管的流体导管，其中，所述流体导管构造为将从所述低压第二流体歧管排出的所述低压第二流体的至少一部分转向至至少一个泵，且其中，所述至少一个泵构造为增加所述低压第二流体的压力，使之成为再加压的高压第二流体，并将所述再加压的高压第二流体提供至从所述高压第一流体歧管排出的所述高压第一流体中。12.一种系统，包括：所安装的集成歧管系统，包括：多个等压压力交换器(IPX)，其中，所述多个IPX中的每个...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·盖伊，F·格哈斯立普，J·G·马丁，A·R·霍夫曼，
申请(专利权)人：能量回收股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US