[发明专利]用于地下地层的压裂系统和方法

权利要求书

1.一种用于产生增能压裂流体混合物的系统，所述增能压裂流体混合物用于压裂井下地层，所述系统包括：

（a）压裂基础流体源；

（b）基础流体泵，所述基础流体泵流体地联接至所述压裂基础流体源并且能够构造成将基础流体加压至至少地层的压裂压力；

（c）液化天然气（“LNG”）源；

（d）LNG泵组件，所述LNG泵组件流体地联接至所述LNG源，并且所述LNG泵组件包括泵部件和加热器部件，所述泵部件能够构造成将LNG加压至至少所述压裂压力，所述加热器部件能够构造成将已加压的LNG加热至所需的应用温度；以及

（e）压裂流体混合器，所述压裂流体混合器具有流体地联接至所述基础流体泵的第一入口、流体地联接至所述LNG泵组件的第二入口、以及用于联接至井口的出口，并且所述压裂流体混合器用于将所述基础流体与天然气混合以形成用于注入到所述井口中的压裂流体混合物。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述泵部件包括至少一个低温离心泵。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述泵部件包括高压LNG泵，所述高压LNG泵流体地联接至所述至少一个低温泵并且被调定为至少所述地层的压裂压力。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述加热器部件包括至少一个热交换器，所述至少一个热交换器流体地联接至所述泵部件以接收已加压的LNG并且热联接至热源，所述热源能够将所述已加压的LNG加热至至少所需的应用温度。

5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述加热器部件是无焰催化加热器。

6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述无焰催化加热器包括至少一个催化元件和LNG管道，所述至少一个催化元件能够与燃料气体流体地连通并且能够氧化所述燃料气体以生成热，LNG管道与所述催化元件热联接但与所述催化元件流体地分离，并且所述LNG管道用于使LNG从其中流过。

7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述无焰催化加热器包括多个催化元件，所述多个催化元件围绕LNG管道同心地布置，形成用于LNG通过所述无焰催化加热器的单个通道的催化束。

8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述混合器包括主流动管线和弯曲管道，主流动管线包括入口端和出口端，所述弯曲管道在所述入口端和所述出口端之间连接至所述主流动管线并且与所述主流动管线流体连通，所述弯曲管道从所述入口端以锐角延伸，大致线性的流动路径通过所述主流动管线，所述入口端被连接用以接收来自所述基础流体泵的基础流体的流动，并且，所述弯曲管道被连接用以接收来自所述LNG泵组件的天然气的流动。

9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述LNG源包括至少一个LNG罐，并且所述系统还包括气态天然气回流管道，所述气态天然气回流管道流体地联接至所述加热器部件和所述罐，用于将已加压的气态天然气供给至罐以对所述罐进行加压。

10.根据权利要求1所述的系统，还包括点燃器、点燃管线管道、以及减压阀，所述点燃管线管道流体地联接至所述点燃器，所述减压阀将所述点燃管线管道流体地联接至所述罐使得能够将所述罐中的气态天然气排放至所述点燃器。

11.根据权利要求9所述的系统，还包括低温惰性气体源和惰性气体膨胀液化单元，所述惰性气体膨胀液化单元流体地联接至所述低温惰性气体源、并且具有流体地联接至所述罐以接收来自所述罐的气态天然气的入口阀以及联接至所述罐以将LNG传送至所述罐的出口阀，所述惰性气体液化单元构造成允许低温惰性气体在其中蒸发并使气态天然气在其中进行充分地冷却以将其液化成LNG。

12.根据权利要求1所述的系统，其中，所述LNG源包括多个LNG罐、流体地联接至每个罐的罐间蒸气管线管道、以及流体地联接至每个罐的罐间液体管线管道。

13.根据权利要求1所述的系统，其中，所述压裂基础流体源包括压裂液体的供给，以及任选地包括支撑剂和压裂改性化学制剂中的至少一者。

14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述压裂基础流体源包括所述支撑剂和所述压裂改性化学制剂中的至少一者，并且所述系统还包括搅拌器，所述搅拌器在所述混合器上游对所述基础流体与所述支撑剂和所述压裂改性化学制剂中的至少一者进行搅拌。