[发明专利]由水力压裂法开采烃流体的方法

说明书

背景技术

1.技术领域

本发明涉及用于由水力压裂法开采和处理流体诸如烃气体和/或液体、以及采出水的方法。

2.相关领域说明

水力压裂技术用于增加或修复流体诸如石油、水或天然气可从地下天然油层中产出的速度。油层通常为多孔砂岩、石灰岩或白云灰岩，但也包括诸如页岩或煤层的油层。

水力压裂通过以如下速率将压裂液泵送入井筒中而形成，所述速率足以使井下压力增加至超过岩石的破裂梯度压力。岩石碎裂并且压裂液继续深入岩石中，从而扩大裂缝。

注入岩石中的流体通常为水、支撑剂和化学添加剂的浆液。此外，还可注入凝胶、泡沫和压缩气体，包括氮气、二氧化碳和空气。各种类型的支撑剂包括硅砂、树脂涂覆的砂、以及人造陶瓷。这些根据所需的渗透性和晶粒强度的类型而不同。可施用化学添加剂以使注入材料适合于特定地质情况，保护井并改善其操作，但注入流体具有大约98-99.5％的水，基于井的类型而略有不同。注入流体的组成有时随压裂工作进行而改变。常常，最初使用酸以冲洗钻孔并清理井筒附近区域。随后，随着压力高于岩石的压裂梯度，将高压压裂液注入井筒中。该压裂液包含水溶性胶凝剂(诸如瓜尔胶)，其增加粘度并将支撑剂有效地递送至地层中。随着压裂过程进行，有时则可将粘度降低剂诸如氧化剂和酶破碎剂加入压裂液中以使胶凝剂灭活并促进返排。支撑剂的目的主要是提供渗透性和永久性填充剂以填充压裂过程中产生的空隙。在该工作结束时，通常在压力下用水(有时与减少摩擦化学品共混)冲刷所述井。

注入流体在一定程度上被回收并通过多种方法来管理，诸如地下注入控制、处理和排放、再循环或暂时储存在凹坑或容器中。虽然化学添加剂的浓度非常低，但是部分地由于从底层中获取的烃和其它物质(例如，硫化氢)，回收的流体可能是有害的。

目前在用的用于处理回收的水力压裂流体的技术来自油田和常规的废水处理技术。系统的设计和部署的单元操作取决于待处理水的要求和进行压裂的地区中的有效法规。已经开发的可商购获得的技术包括：

脱气单元操作，其包括扩容压力分离；

脱油技术，其使用重力分离如脱脂槽，浮选分离工艺，以及有时与油包水乳液破裂剂和水包油乳液破裂剂联合使用的吸油过滤器；

通过以下工艺除去悬浮固体：诸如附聚、沉降、过滤、水力旋流器或离心；

通过以下工艺除去溶解的化学物质：诸如凝聚&絮凝，随后物理分离诸如沉降、过滤、水力旋流器或离心；用化学品或光氧化溶解的物质；吸收或吸附、超滤或纳滤；以及蒸发。

通过消毒化学物质、光和/或过滤除去细菌活性。

发明内容

在一个实施例中，本发明涉及使用水力压裂法开采和处理烃流体的方法。所述方法包括以下步骤：

i)从井中开采流体流，其中所述流体流包含液态或气态烃物质或两者、采出水、悬浮固体、和选自溶解的污染物的任选其它材料、以及前述物质的组合；

ii)将烃物质从流体流中分离以产生包含液态水的第二流体流；

iv)将所述第二流体流引导至第一过滤介质；

v)使基本上所有的所述第二流体流穿过介质以产生渗透物流和滤饼；

vi)重新使用、再循环或处理所述经处理的流体流。

所述介质可对于1微米尺寸或更大颗粒具有30％或更大的效率，和每分钟每平方厘米介质每千帕压力液体2毫升(ml/min/cm²/kPa)的流速。

用所述介质过滤采出水产生滤饼，所述滤饼在介质上游并与所述介质接触，并集中有悬浮固体和其它沉淀颗粒。使滤饼堆积到预定水平并且在达到所述水平之后，将滤饼脱水，与过滤介质分离，并且与过滤介质分开处理。

在本发明的另一个实施例中，采出水包含经历如下过程的源水(如下文“注入水”的定义中所包括的)：

i)将所述源水引导至第二过滤介质；

ii)使基本上所有的源水流过所述第二过滤介质以产生渗透物流和滤饼；

iii)将所述渗透物流注入井中。

所述介质可对于1微米尺寸或更大颗粒具有30％或更大的效率和每分钟每平方厘米介质每千帕压力液体2毫升(ml/min/cm²/kPa)的流速。用介质过滤采出水产生滤饼，所述滤饼在介质上游并与介质接触，并集中有悬浮固体和其它沉淀颗粒并且使滤饼堆积到预定水平，并且在达到所述水平之后，将滤饼脱水，与过滤介质分离，并与过滤介质分开处理。