центробежное смесительное устройство, способ центробежного смешивания и центробежная смесительная система

Формула изобретения

1. Центробежное смесительное устройство, содержащее всасывающий центробежный насос, способный принимать входную текучую среду и обеспечивать давление всасывания в диапазоне от около 1 до около 5 фунтов на квадратный дюйм для существенной минимизации гейзерного эффекта на входе для расклинивающего агента, смеситель, способный принимать входную текучую среду, подаваемую посредством всасывающего центробежного насоса, и смешивать ее с расклинивающим агентом, поступающим из входа для расклинивающего агента, причем смеситель выполнен существенно оптимизированным для смешивания, и откачивающий центробежный насос, способный принимать из смесителя входную текучую среду, смешанную с расклинивающим агентом, и откачивать ее из смесителя в скважину, причем откачивающий центробежный насос выполнен существенно оптимизированным для откачки.

2. Устройство по п.1, дополнительно содержащее датчик скорости, способный измерять скорость рабочего колеса смесителя, датчик давления, способный измерять давление на выходе смесителя, регулятор скорости/давления, способный принимать информацию о скорости рабочего колеса, измеренной датчиком скорости, и информацию о давлении на выходе смесителя, измеренном датчиком давления, гидравлический блок управления смесителя, способный управляться регулятором скорости/давления, гидравлический насос смесителя, управляемый гидравлическим блоком управления смесителя, и гидравлический двигатель смесителя, способный взаимодействовать с гидравлическим насосом смесителя для приведения в действие, по меньшей мере, одного рабочего колеса смесителя.

3. Устройство по п.1, дополнительно содержащее датчик давления всасывания, способный измерять давление всасывания входной текучей среды, обеспечиваемое посредством всасывающего центробежного насоса, регулятор давления всасывания, способный принимать информацию о давлении всасывания, измеренном датчиком давления всасывания, гидравлический блок управления всасыванием, способный управляться регулятором давления всасывания, гидравлический насос всасывания, управляемый гидравлическим блоком управления всасыванием, и гидравлический двигатель всасывания, способный взаимодействовать с гидравлическим насосом всасывания для приведения в действие, по меньшей мере, одного рабочего колеса всасывающего центробежного насоса.

4. Устройство по п.1, дополнительно содержащее датчик давления откачки, способный измерять давление откачки входной текучей среды, смешанной с расклинивающим агентом, из смесителя, обеспечиваемое посредством откачивающего центробежного насоса, регулятор давления откачки, способный принимать информацию о давлении откачки, измеренном датчиком давления откачки, гидравлический блок управления откачкой, управляемый регулятором давления откачки, гидравлический насос откачки, управляемый гидравлическим блоком управления откачкой, и гидравлический двигатель откачки, способный взаимодействовать с гидравлическим насосом откачки для приведения в действие, по меньшей мере, одного рабочего колеса откачивающего центробежного насоса.

5. Устройство по п.1, в котором смеситель способен обеспечивать дополнительное давление, превышающее давление всасывания, обеспечиваемое посредством всасывающего центробежного насоса, на величину в диапазоне от около 1 до около 10 фунтов на квадратный дюйм.

6. Устройство по п.1, в котором смеситель выполнен с возможностью существенной минимизации скорости износа в смесителе.

7. Устройство по п.1, в котором смеситель выполнен с возможностью существенной минимизации пара, испускаемого из летучих жидкостей вследствие понижения давления.

8. Устройство по п.1, в котором смеситель выполнен с возможностью существенной минимизации требуемой мощности вследствие его существенной оптимизации для смешивания.

9. Устройство по п.2, дополнительно содержащее датчик давления всасывания, способный измерять давление всасывания входной текучей среды, обеспечиваемое посредством всасывающего центробежного насоса, регулятор давления всасывания, способный принимать информацию о давлении всасывания, измеренном датчиком давления всасывания, гидравлический блок управления всасыванием, управляемый регулятором давления всасывания, гидравлический насос всасывания, управляемый гидравлическим блоком управления всасыванием, гидравлический двигатель всасывания, способный взаимодействовать с гидравлическим насосом всасывания для приведения в действие, по меньшей мере, одного рабочего колеса всасывающего центробежного насоса, датчик давления откачки, способный измерять давление откачки входной текучей среды, смешанной с расклинивающим агентом, из смесителя, обеспечиваемое посредством откачивающего центробежного насоса, регулятор давления откачки, способный принимать информацию о давлении откачки, измеренном датчиком давления откачки, гидравлический блок управления откачкой, управляемый регулятором давления откачки, гидравлический насос откачки, управляемый гидравлическим блоком управления откачкой, и гидравлический двигатель откачки, способный взаимодействовать с гидравлическим насосом откачки для приведения в действие, по меньшей мере, одного рабочего колеса откачивающего центробежного насоса, причем смеситель, выполненный существенно оптимизированным для смешивания, выполнен с возможностью существенной минимизации скорости износа в смесителе, существенной минимизации пара, испускаемого из летучих жидкостей вследствие понижения давления, и существенной минимизации требуемой мощности вследствие его существенной оптимизации для смешивания.

10. Способ центробежного смешивания текучей среды и расклинивающего наполнителя, содержащий следующие этапы:

создание давления всасывания в диапазоне от около 1 до около 5 фунтов на квадратный дюйм для существенной минимизации гейзерного эффекта на входе для расклинивающего агента с использованием всасывающего центробежного насоса, принимающего входную текучую среду;

прием входной текучей среды, подаваемой посредством всасывающего центробежного насоса, и ее смешивание с расклинивающим агентом, поступающим из входа для расклинивающего агента, с использованием смесителя, выполненного существенно оптимизированным для смешивания;

прием входной текучей среды, смешанной с расклинивающим агентом, из смесителя, и ее откачка из смесителя в скважину с использованием откачивающего центробежного насоса, выполненного существенно оптимизированным для откачки.

11. Способ по п.10, дополнительно содержащий следующие этапы:

измерение скорости рабочего колеса смесителя с использованием датчика скорости;

измерение давления на выходе смесителя с использованием датчика давления;

прием информации о скорости рабочего колеса, измеренной датчиком скорости, и информации о давлении на выходе смесителя, измеренном датчиком давления, с использованием регулятора скорости/давления;

управление гидравлическим блоком управления смесителя с использованием регулятора скорости/давления;

управление гидравлическим насосом смесителя с использованием гидравлического блока управления смесителя;

приведение в действие, по меньшей мере, одного рабочего колеса смесителя с использованием гидравлического двигателя смесителя, взаимодействующего с гидравлическим насосом смесителя.

12. Способ по п.10, дополнительно содержащий следующие этапы:

измерение давления всасывания входной текучей среды, обеспечиваемого посредством всасывающего центробежного насоса, с использованием датчика давления всасывания;

прием информации о давлении всасывания, измеренном датчиком давления всасывания, с использованием регулятора давления всасывания;

управление гидравлическим блоком управления всасыванием с использованием регулятора давления всасывания;

управление гидравлическим насосом всасывания с использованием гидравлического блока управления всасыванием; и

приведение в действие, по меньшей мере, одного рабочего колеса всасывающего центробежного насоса с использованием гидравлического двигателя всасывания, взаимодействующего с гидравлическим насосом всасывания.

13. Способ по п.10, дополнительно содержащий следующие этапы:

измерение давления откачки входной текучей среды, смешанной с расклинивающим агентом, из смесителя, обеспечиваемое посредством откачивающего центробежного насоса, с использованием датчика давления откачки;

прием информации о давлении откачки, измеренном датчиком давления откачки, с использованием регулятора давления откачки;

управление гидравлическим блоком управления откачкой с использованием регулятора давления откачки;

управление гидравлическим насосом откачки с использованием гидравлического блока управления откачкой;

приведение в действие, по меньшей мере, одного рабочего колеса откачивающего центробежного насоса с использованием гидравлического двигателя откачки, взаимодействующего с гидравлическим насосом откачки.

14. Способ по п.10, в котором прием входной текучей среды, подаваемой посредством всасывающего центробежного насоса, и смешивание входной текучей среды с расклинивающим агентом, поступающим от входа для расклинивающего агента, с использованием смесителя дополнительно включает использование смесителя для создания дополнительного давления, превышающего давление всасывания, обеспечиваемого посредством всасывающего центробежного насоса, на величину в диапазоне от около 1 до около 10 фунтов на квадратный дюйм.

15. Способ по п.10, в котором используют смеситель, выполненный с возможностью существенной минимизации скорости износа в смесителе.

16. Способ по п.10, в котором используют смеситель, выполненный с возможностью существенной минимизации пара, испускаемого из летучих жидкостей вследствие понижения давления.

17. Способ по п.10, в котором используют смеситель, выполненный с возможностью существенной минимизации требуемой мощности вследствие его существенной оптимизации для смешивания.

18. Способ по п.11, дополнительно содержащий следующие этапы:

измерение давления всасывания входной текучей среды, обеспечиваемого посредством всасывающего центробежного насоса, с использованием датчика давления всасывания;

прием информации о давлении всасывания, измеренном датчиком давления всасывания, с использованием регулятора давления всасывания;

управление гидравлическим блоком управления всасыванием с использованием регулятора давления всасывания;

управление гидравлическим насосом всасывания с использованием гидравлического блока управления всасыванием;

приведение в действие, по меньшей мере, одного рабочего колеса всасывающего центробежного насоса с использованием гидравлического двигателя всасывания, взаимодействующего с гидравлическим насосом всасывания;

измерение давления откачки входной текучей среды, смешанной с расклинивающим агентом, из смесителя, обеспечиваемого посредством откачивающего центробежного насоса, с использованием датчика давления откачки;

прием информации о давлении откачки, измеренном датчиком давления откачки, с использованием регулятора давления откачки;

управление гидравлическим блоком управления откачкой с использованием регулятора давления откачки;

управление гидравлическим насосом откачки с использованием гидравлического блока управления откачкой; и

приведение в действие, по меньшей мере, одного рабочего колеса откачивающего центробежного насоса с использованием гидравлического двигателя откачки, взаимодействующего с гидравлическим насосом откачки, причем смеситель дополнительно выполнен с возможностью существенной минимизации скорости износа в смесителе, существенной минимизации пара, испускаемого из летучих жидкостей вследствие понижения давления, и существенной минимизации требуемой мощности вследствие его существенной оптимизации для смешивания.

19. Система, применимая при стимулирующем смешивании для по меньшей мере одной из текучих сред, смесей и суспензий, используемых в операциях по обслуживанию скважин, содержащая всасывающий центробежный насос, способный принимать входную текучую среду и обеспечивать давление всасывания в диапазоне от около 1 до около 5 фунтов на квадратный дюйм для существенной минимизации гейзерного эффекта на входе для расклинивающего агента, смеситель, способный принимать входную текучую среду, подаваемую посредством всасывающего центробежного насоса, и смешивать ее с расклинивающим агентом, поступающим из входа для расклинивающего агента, причем смеситель выполнен существенно оптимизированным для смешивания, откачивающий центробежный насос, способный принимать из смесителя входную текучую среду, смешанную с расклинивающим агентом, и откачивать ее из смесителя в скважину, причем откачивающий центробежный насос выполнен существенно оптимизированным для откачки, и по меньшей мере один скважинный насос, способный принимать из смесителя входную текучую среду, смешанную с расклинивающим агентом, откачиваемую в скважину посредством откачивающего центробежного насоса.

20. Система по п.19, дополнительно содержащая датчик скорости для измерения скорости рабочего колеса смесителя, датчик давления для измерения давления на выходе смесителя, регулятор скорости/давления, способный принимать информацию о скорости рабочего колеса, измеренной датчиком скорости, и информацию о давлении на выходе смесителя, измеренном датчиком давления, гидравлический блок управления смесителя, управляемый регулятором скорости/давления, гидравлический насос смесителя, управляемый гидравлическим блоком управления смесителя, и гидравлический двигатель смесителя, способный взаимодействовать с гидравлическим насосом смесителя для приведения в действие, по меньшей мере, одного рабочего колеса смесителя.

21. Система по п.19, дополнительно содержащая датчик давления всасывания для измерения давления всасывания входной текучей среды, обеспечиваемого посредством всасывающего центробежного насоса, регулятор давления всасывания, способный принимать информацию о давлении всасывания, измеренном датчиком давления всасывания, гидравлический блок управления всасыванием, управляемый регулятором давления всасывания, гидравлический насос всасывания, управляемый гидравлическим блоком управления всасыванием, и гидравлический двигатель всасывания, способный взаимодействовать с гидравлическим насосом всасывания для приведения в действие, по меньшей мере, одного рабочего колеса всасывающего центробежного насоса.

22. Система по п.19, дополнительно содержащая датчик давления откачки для измерения давления откачки входной текучей среды, смешанной с расклинивающим агентом, из смесителя, обеспечиваемое посредством откачивающего центробежного насоса, регулятор давления откачки, способный принимать информацию о давлении откачки, измеренном датчиком давления откачки, гидравлический блок управления откачкой, управляемый регулятором давления откачки, гидравлический насос откачки, управляемый гидравлическим блоком управления откачкой, и гидравлический двигатель откачки, способный взаимодействовать с гидравлическим насосом откачки для приведения в действие, по меньшей мере, одного рабочего колеса откачивающего центробежного насоса.

23. Система по п.19, в которой смеситель способен обеспечивать дополнительное давление, превышающее давление всасывания, обеспечиваемого посредством всасывающего центробежного насоса, на величину в диапазоне от около 1 до около 10 фунтов на квадратный дюйм.

24. Система по п.19, в которой смеситель выполнен с возможностью существенной минимизации скорости износа в смесителе.

25. Система по п.19, в котором смеситель выполнен с возможностью существенной минимизации пара, испускаемого из летучих жидкостей вследствие понижения давления.

26. Система по п.19, в котором смеситель выполнен с возможностью существенной минимизации требуемой мощности вследствие его существенной оптимизации для смешивания.

27. Система по п.20, дополнительно содержащая датчик давления всасывания для измерения давления всасывания входной текучей среды, обеспечиваемого посредством всасывающего центробежного насоса, регулятор давления всасывания, способный принимать информацию о давлении всасывания, измеренном датчиком давления всасывания, гидравлический блок управления всасыванием, управляемый регулятором давления всасывания, гидравлический насос всасывания, управляемый гидравлическим блоком управления всасыванием, гидравлический двигатель всасывания, способный взаимодействовать с гидравлическим насосом всасывания для приведения в действие, по меньшей мере, одного рабочего колеса всасывающего центробежного насоса, датчик давления откачки, способный измерять давление откачки входной текучей среды, смешанной с расклинивающим агентом, из смесителя, обеспечиваемое посредством откачивающего центробежного насоса, регулятор давления откачки, способный принимать информацию о давлении откачки, измеренном датчиком давления откачки, гидравлический блок управления откачкой, управляемый регулятором давления откачки, гидравлический насос откачки, управляемый гидравлическим блоком управления откачкой, и гидравлический двигатель откачки, способный взаимодействовать с гидравлическим насосом откачки для приведения в действие, по меньшей мере, одного рабочего колеса откачивающего центробежного насоса, причем смеситель, выполненный существенно оптимизированным для смешивания, выполнен с возможностью существенной минимизации скорости износа в смесителе, существенной минимизации пара, испускаемого из летучих жидкостей вследствие понижения давления, и существенной минимизации требуемой мощности вследствие его существенной оптимизации для смешивания.

Описание изобретения к патенту

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к операциям по обслуживанию скважин вообще и, в частности, к устройствам, системам и способам, применимым при стимулирующем смешивании для текучих сред, смесей и/или суспензий, используемых в операциях по обслуживанию скважин.

Традиционные смесители являются смесителями с баком с открытым верхом, как показано на фиг.1, или центробежными смесителями, как показано на фиг.2 и 3, например, используемыми на коронных смесителях, или смесителями с программируемой оптимальной плотностью. Фиг.1а и 1b схематично иллюстрируют традиционный смеситель 100 с системой 180 со смесительным баком с открытым верхом. Текучие среды вводятся через вход 105, втягиваются посредством всасывающего центробежного насоса 110 и затем отправляются через выход 115 к клапану 130 уровня бака системы 180 со смесительным баком с открытым верхом. Фиг.1b схематично иллюстрирует систему 180 со смесительным баком с открытым верхом традиционного смесителя 100, показанного на фиг.1а. Датчик 112 давления, прикрепленный к выходу 115, как обозначено номером 125, измеряет давление на выходе 115. Датчик 112 давления отправляет информацию об измеренном давлении регулятору 114 давления. Регулятор 114 давления сравнивает измеренное давление с заданным значением давления, обозначенным номером 114а, и отправляет управляющую информацию о погрешности давления гидравлическому блоку 116 управления. Гидравлический блок 116 управления отправляет гидравлическую управляющую информацию гидравлическому насосу 118. Гидравлический насос 118 отправляет гидравлическую жидкость в гидравлический двигатель 120. Гидравлический двигатель 120 приводит в действие всасывающий центробежный насос 110 на основе давления, измеренного датчиком давления 112, управляемый посредством регулятора давления 114 и/или гидравлического блока 116 управления.

Как показано на фиг.1а и 1b, клапан 130 уровня бака принимает входную текучую среду из выхода 115 всасывающего центробежного насоса 110 и отправляет текучую среду в бак 140 с открытым верхом, как обозначено номером 135. Датчик 142 уровня измеряет уровень смеси текучей среды и/или смеси текучей среды и расклинивающего агента в баке 140 с открытым верхом. Датчик 142 уровня отправляет информацию об измеренном уровне регулятору 144 уровня. Регулятор 144 уровня сравнивает измеренный уровень с заданным значением уровня, обозначенным номером 144а, и отправляет выходные данные регулятора уровня как заданное значение положения регулятору 136 положения. Регулятор 136 положения сравнивает заданное значение положения с положением привода 132 от датчика 134 положения и отправляет управляющую информацию положения пропорциональному клапану 138. Если погрешность положения будет отрицательна, то пропорциональный клапан 138 отведет гидравлическую жидкость через линию 138а к приводу 132, который соединен с клапаном 130 уровня бака и вращает его. Это вращение увеличит отверстие клапана 130 уровня бака. Если погрешность положения будет положительна, то пропорциональный клапан 138 отведет гидравлическую жидкость через линию 138b к приводу 132, который соединен с клапаном 130 уровня бака и вращает его. Это вращение уменьшит отверстие клапана 130 уровня бака.

Расклинивающий агент вводится в бак 140 через шнек 140а расклинивающего агента, как обозначено номером 117. Скорость шнека 140а расклинивающего агента измеряется датчиком 140b скорости. Датчик 140b скорости отправляет информацию об измеренной скорости регулятору 140f скорости. Регулятор 140f скорости сравнивает измеренную скорость с заданным значением скорости от калькулятора 140g заданного значения скорости. Калькулятор 140g заданного значения скорости принимает информацию о потоке от расходомера 115а (фиг.1а), а также информацию из заданного значения концентрации расклинивающего агента, обозначенного номером 140h, для вычисления заданного значения скорости, отправленного регулятору 140f скорости, как обозначено номером 115с. Регулятор 140f скорости вычисляет погрешность между заданным значением скорости от калькулятора 140g заданного значения скорости и датчиком 140b скорости. На основе погрешности регулятор 140f скорости отправляет управляющую информацию скорости гидравлическому блоку 140е управления. Гидравлический блок 140е управления отправляет гидравлическую управляющую информацию гидравлическому насосу 140d. Гидравлический насос 140d подает гидравлическую жидкость в гидравлический двигатель 140с. Гидравлический двигатель 140 с приводит в движение шнек 140а расклинивающего агента на основе вычисленной скорости от калькулятора 140g заданного значения скорости.

Регулятор 146 перемешивания принимает входную информацию из заданного значения расклинивающего агента, как обозначено номерами 140h и 119, и от расходомера 165а откачки (фиг.1а и 1b), как обозначено номером 165b. Регулятор 146 перемешивания вычисляет необходимое перемешивание и отправляет управляющую информацию о скорости пропорциональному клапану 148. Пропорциональный клапан 148 отправляет гидравлическую управляющую информацию гидравлическому насосу 150. Гидравлический насос 150 подает гидравлическую жидкость в гидравлический двигатель 152. Гидравлический двигатель 152 приводит в действие мешалку 154. Мешалка 154 встряхивает бак 140 с открытым верхом, смешивая расклинивающий агент, введенный через шнек 140а расклинивающего агента, с текучей средой, втекающей в бак 140 с открытым верхом через клапан 130 уровня бака, как обозначено номером 135. Полученная смесь текучей среды и расклинивающего агента вытекает из бака 140 с открытым верхом через выход 155 в откачивающий центробежный насос 160 (фиг.1а и 1b). Полученная смесь текучей среды и расклинивающего агента вытекает из откачивающего центробежного насоса 160 в скважинные насосы (не показаны) через расходомер 165а откачки и выход 165.

Датчик 162 давления измеряет давление на выходе 165, как обозначено номером 175. Датчик 162 давления отправляет информацию об измеренном давлении регулятору 164 давления. Регулятор 164 давления сравнивает измеренное давление с заданным значением давления, как обозначено номером 164а, и отправляет управляющую информацию о погрешности давления гидравлическому блоку 166 управления. Гидравлический блок 166 управления отправляет гидравлическую управляющую информацию гидравлическому насосу 168. Гидравлический насос 168 подает гидравлическую жидкость в гидравлический двигатель 170. Гидравлический двигатель 170 приводит в движение откачивающий центробежный насос 160 на основе давления, измеренного датчиком 162 давления, управляемый регулятором 164 давления.

Система 180 со смесительным баком с открытым верхом должна иметь очень надежную систему уровня бака для предотвращения либо переполнения бака 140 с открытым верхом либо опустошения бака 140 с открытым верхом во время нормальной работы. В то же самое время уровень бака должен поддерживать относительно постоянную скорость входного потока, измеряемую расходомером 115а, для поддержания постоянной концентрации расклинивающего агента. Скорость потока расклинивающего агента пропорциональна скорости входного потока, определяемого клапаном 130 уровня бака. Однако хорошее регулирование уровня заполнения бака и постоянная скорость входного потока являются противоречащими требованиями. Поэтому следует избегать постоянной скорости входного потока для предотвращения опустошения бака 140 с открытым верхом или переполнения бака 140 с открытым верхом.

Изменения уровня заполнения бака также вызывают изменения постоянной времени для бака 140 с открытым верхом, что, в свою очередь, заставляет изменяться концентрацию расклинивающего агента. Если объемные характеристики клапана 130 уровня бака и шнека 140а расклинивающего агента не будут в точности одинаковыми, концентрация входного расклинивающего агента будет изменяться всякий раз, когда изменяется скорость входного потока. Изменения уровня заполнения бака также заставляют изменяться давление всасывания на откачивающем центробежном насосе 160. Если давление всасывания на откачивающем центробежном насосе 160 будет слишком низким, то откачивающий центробежный насос 160 прекратит всасывание, и скважинные насосы (не показаны) будут испытывать кавитацию. Кроме того, если в баке 140 с открытым верхом перемешивание будет слишком сильным, то в текучую среду будет вмешано слишком много воздуха, тем самым будет вызвано сокращение давления нагнетания и возможное прекращение всасывания откачивающего центробежного насоса 160. Однако слишком низкая скорость перемешивания приводит к нестабильным концентрациям расклинивающего агента из-за выпадения расклинивающего агента в осадок из суспензии. В дополнение к изменениям концентрации расклинивающего агента, если клапан 130 уровня бака 130 и жидкие, и сухие добавки (не показаны) не имеют одинаковых временных характеристик, также будут присутствовать изменения в концентрации жидких и сухих добавок из-за изменений скорости входного потока в бак 140 с открытым верхом.

Скорость входного потока в систему 180 со смесительным баком с открытым верхом также будет изменяться из-за изменений давления во всасывающем центробежном насосе 110 на традиционном смесителе 100. Имеется много различных видов потенциальных неисправностей в традиционном смесителе 100 с системой 180 со смесительным баком с открытым верхом, которые происходят прежде всего из-за проблем в системе 180 со смесительным баком с открытым верхом.

Фиг.2 и 3 схематично иллюстрируют традиционный смеситель 200 с системой 260 с центробежным насосом для смешивания/откачки. Текучие среды вводятся через вход 205, втягиваются посредством всасывающего центробежного насоса 210 и затем подаются через выход 215 к системе 260 с центробежным насосом для смешивания/откачки. Система 260 с центробежным насосом для смешивания/откачки принимает расклинивающий агент, например, песок, из запаса 270 расклинивающего агента и смешивает расклинивающий агент, принятый из запаса 270 расклинивающего агента, с текучими средами, отправленными через выход 215 от всасывающего центробежного насоса 210.

Как показано более подробно на фиг.3, датчик 312 давления, присоединенный к выходу 215, как обозначено номером 325, измеряет давление, присутствующее на выходе 215. Датчик 312 давления отправляет информацию об измеренном давлении регулятору 314 давления. Регулятор 314 давления сравнивает измеренное давление с заданным значением давления, как обозначено номером 314а, и отправляет управляющую информацию о погрешности давления гидравлическому блоку 316 управления. Гидравлический блок 316 управления отправляет гидравлическую управляющую информацию гидравлическому насосу 318. Гидравлический насос 318 подает гидравлическую жидкость в гидравлический двигатель 320. Гидравлический двигатель 320 приводит в движение всасывающий центробежный насос 210 на основе давления, измеренного датчиком 312 давления, управляемый регулятором 314 давления и/или гидравлическим блоком 316 управления.

Аналогично датчик 362 давления, присоединенный к выходу 265, как обозначено номером 375, измеряет давление на выходе 265. Датчик 362 давления отправляет информацию об измеренном давлении регулятору 364 давления. Регулятор 364 давления сравнивает измеренное давление с заданным значением давления, как обозначено номером 364а, и отправляет управляющую информацию о погрешности давления гидравлическому блоку 366 управления. Гидравлический блок 366 управления отправляет гидравлическую управляющую информацию гидравлическому насосу 368. Гидравлический насос 368 подает гидравлическую жидкость в гидравлический двигатель 370. Гидравлический двигатель 370 приводит в движение систему 260 с центробежным насосом для смешивания/откачки на основе давления, измеренного датчиком 362 давления, управляемым регулятором 364 давления и/или гидравлическим блоком 366 управления. Расклинивающий агент может быть введен в систему 260 с центробежным насосом для смешивания/откачки через вход, как обозначено номером 385.

Традиционный смеситель 200 с системой 260 с центробежным насосом для смешивания/откачки имеет по меньшей мере четыре большие проблемы. Первая проблема возникает, когда система 260 с центробежным насосом для смешивания/откачки завершает работу до системы всасывания. Когда это происходит, система 260 с центробежным насосом для смешивания/откачки больше не действует как запорный клапан центробежного насоса, и всасываемая текучая среда может быть выпущена из входа 270 для расклинивающего агента, что может привести к крупному экологическому загрязнению. Если закачиваются текучие среды на нефтяной основе, также может возникнуть потенциальная пожарная опасность. Вторая проблема возникает из-за испускания большего количества летучих паров вследствие давления, являющегося более низким, чем атмосферное давление, на входе 270 и/или 385 для расклинивающего агента.

Третья проблема возникает из-за использования одного и того же устройства, системы 260 с центробежным насосом для смешивания/откачки, как для смешивания, так и для нагнетания скважинных насосов (не показаны). Предположим, что только 15 фунтов на квадратный дюйм использовались для смешивания в отличие от 60 фунтов на квадратный дюйм для смешивания и обеспечения нагнетания скважинных насосов. Согласно законам подобия для центробежных насосов, известным специалистам в области техники, скорость рабочего колеса должна быть в два раза больше при 60 фунтах на квадратный дюйм по сравнению с 15 фунтами на квадратный дюйм.

Согласно тем же самым законам подобия скорость износа в центробежном насосе будет являться кубической функцией от отношения скоростей рабочих колес. Это означает, что скорость износа в системе 260 с центробежным насосом для смешивания/откачки, работающей при давлении 60 фунтов на квадратный дюйм, будет в 8 раз больше, чем у системы смешивания, работающей при давлении 15 фунтов на квадратный дюйм, поскольку скорость рабочего колеса при 60 фунтах на квадратный дюйм в два раза больше, чем при 15 фунтах на квадратный дюйм, и тогда скорость износа больше в 2³=8 раз. Четвертая проблема заключается в том факте, что этот тип системы 260 с центробежным насосом для смешивания/откачки потребляет чрезмерную мощность, как описано выше в отношении скорости износа, и следовательно, является очень неэффективным. Хороший смеситель является неэффективным насосом, а хороший насос является неэффективным смесителем. Поскольку одно и то же устройство, система 260 с центробежным насосом для смешивания/откачки, используется и для смешивания, и для откачки, общая эффективность серьезным образом ухудшается.

Патент США № 4453829, выданный Althouse, III, патент США № 4614435, выданный McIntire, и патент США № 4671665, выданный McIntire, раскрывают традиционную систему с центробежным насосом для смешивания/откачки с программируемой оптимальной плотностью, которая имела проблемы также вследствие использования одной и той же системы с центробежным насосом для смешивания/откачки с программируемой оптимальной плотностью для всасывающего центробежного насоса. Если любой из всасывающих патрубков и/или шлангов пропускает воздух, то всасывающая сторона этой системы с центробежным насосом для смешивания/откачки с программируемой оптимальной плотностью прекратит всасывание, и система с центробежным насосом для смешивания/откачки с программируемой оптимальной плотностью закупорится расклинивающим агентом и прекратит перекачку.

Патент США № 4808004, выданный McIntire и др., раскрывает улучшенную традиционную систему с центробежным насосом для смешивания/откачки с программируемой оптимальной плотностью, которая использовала отдельный всасывающий центробежный насос для преодоления проблем, связанных с использованием одной и той же системы с центробежным насосом для смешивания/откачки с программируемой оптимальной плотностью для всасывающего центробежного насоса, а также для смешивающего и откачивающего центробежного насоса. Традиционный смеситель 200 с системой 260 с центробежным насосом для смешивания/откачки 260, как описано выше, также имеет отдельный всасывающий центробежный насос 210.

Патент США № 4239396, выданный Arribau и др., патент США № 4460276, выданный Arribau и др., патент США № 4850702, выданный Arribau и др., патент США № 4915505, выданный Arribau и др., и патент США № 6193402, выданный Grimland и др., раскрывают аналогичным образом улучшенную систему центробежного смешивания/откачки, которая использовала отдельный всасывающий центробежный насос для преодоления проблем, связанных с использованием одной и той же системы с центробежным насосом для смешивания/откачки для всасывающего центробежного насоса, а также для смешивающего и откачивающего центробежного насоса. В этих системах давлением откачки управляет давление всасывания. Эти системы с центробежным насосом для смешивания/откачки обеспечивают средство для смешивания расклинивающего агента и обеспечения нагнетания, по меньшей мере на 5 фунтов на квадратный дюйм превышающего давление всасывания, с тем чтобы имелся компромисс между эффективным насосом и эффективным смесителем. Если система с центробежным насосом для смешивания/откачки завершает работу и/или выходит из строя из-за неисправности до завершения работы всасывающего центробежного насоса, то гейзер текучей среды выбрасывается через вход для расклинивающего агента системы с центробежным насосом для смешивания/откачки.

С помощью системы с центробежным насосом для смешивания/откачки, описанной в патенте США № 4915505, выданном Arribau и др., попытались преодолеть проблему гейзера посредством присоединения всасывающего насоса и системы с центробежным насосом для смешивания/откачки к общей линии привода. Однако такая конструкция возвращает проблемы, связанные с традиционными системами с центробежным насосом для смешивания/откачки с программируемой оптимальной плотностью, описанными в патенте США № 4453829, выданном Althouse, III, патенте США № 4614435, выданном McIntire, и патенте США № 4671665, выданном McIntire, в которых, если любой из всасывающих патрубков и/или шлангов пропускает воздух, то всасывающая сторона такой системы с центробежным насосом для смешивания/откачки с программируемой оптимальной плотностью прекращает всасывание, и система с центробежным насосом для смешивания/откачки с программируемой оптимальной плотностью закупоривается расклинивающим агентом и прекращает перекачку.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ.

Согласно изобретению создано центробежное смесительное устройство, содержащее всасывающий центробежный насос, способный принимать входную текучую среду и обеспечивать давление всасывания в диапазоне от около 1 до около 5 фунтов на квадратный дюйм для существенной минимизации гейзерного эффекта на входе для расклинивающего агента, смеситель, способный принимать входную текучую среду, подаваемую посредством всасывающего центробежного насоса, и смешивать ее с расклинивающим агентом, поступающим из входа для расклинивающего агента, причем смеситель выполнен существенно оптимизированным для смешивания, и откачивающий центробежный насос, способный принимать из смесителя входную текучую среду, смешанную с расклинивающим агентом, и откачивать ее из смесителя в скважину, причем откачивающий центробежный насос выполнен существенно оптимизированным для откачки.

Устройство может дополнительно содержать датчик скорости, способный измерять скорость рабочего колеса смесителя, датчик давления, способный измерять давление на выходе смесителя, регулятор скорости/давления, способный принимать информацию о скорости рабочего колеса, измеренной датчиком скорости, и информацию о давлении на выходе смесителя, измеренном датчиком давления, гидравлический блок управления смесителя, способный управляться регулятором скорости/давления, гидравлический насос смесителя, управляемый гидравлическим блоком управления смесителя, и гидравлический двигатель смесителя, способный взаимодействовать с гидравлическим насосом смесителя для приведения в действие, по меньшей мере, одного рабочего колеса смесителя.

Устройство может дополнительно содержать датчик давления всасывания, способный измерять давление всасывания входной текучей среды, обеспечиваемое посредством всасывающего центробежного насоса, регулятор давления всасывания, способный принимать информацию о давлении всасывания, измеренном датчиком давления всасывания, гидравлический блок управления всасыванием, способный управляться регулятором давления всасывания, гидравлический насос всасывания, управляемый гидравлическим блоком управления всасыванием, и гидравлический двигатель всасывания, способный взаимодействовать с гидравлическим насосом всасывания для приведения в действие, по меньшей мере, одного рабочего колеса всасывающего центробежного насоса.

Устройство может дополнительно содержать датчик давления откачки, способный измерять давление откачки входной текучей среды, смешанной с расклинивающим агентом, из смесителя, обеспечиваемое посредством откачивающего центробежного насоса, регулятор давления откачки, способный принимать информацию о давлении откачки, измеренном датчиком давления откачки, гидравлический блок управления откачкой, управляемый регулятором давления откачки, гидравлический насос откачки, управляемый гидравлическим блоком управления откачкой, и гидравлический двигатель откачки, способный взаимодействовать с гидравлическим насосом откачки для приведения в действие, по меньшей мере, одного рабочего колеса откачивающего центробежного насоса.

Смеситель может обеспечивать дополнительное давление, превышающее давление всасывания, обеспечиваемое посредством всасывающего центробежного насоса, на величину в диапазоне от около 1 до около 10 фунтов на квадратный дюйм.

Смеситель может быть выполнен с возможностью существенной минимизации скорости износа в смесителе, с возможностью существенной минимизации пара, испускаемого из летучих жидкостей вследствие понижения давления, с возможностью существенной минимизации требуемой мощности вследствие его существенной оптимизации для смешивания.

Устройство может дополнительно содержать датчик давления всасывания, способный измерять давление всасывания входной текучей среды, обеспечиваемое посредством всасывающего центробежного насоса, регулятор давления всасывания, способный принимать информацию о давлении всасывания, измеренном датчиком давления всасывания, гидравлический блок управления всасыванием, управляемый регулятором давления всасывания, гидравлический насос всасывания, управляемый гидравлическим блоком управления всасыванием, гидравлический двигатель всасывания, способный взаимодействовать с гидравлическим насосом всасывания для приведения в действие, по меньшей мере, одного рабочего колеса всасывающего центробежного насоса, датчик давления откачки, способный измерять давление откачки входной текучей среды, смешанной с расклинивающим агентом, из смесителя, обеспечиваемое посредством откачивающего центробежного насоса, регулятор давления откачки, способный принимать информацию о давлении откачки, измеренном датчиком давления откачки, гидравлический блок управления откачкой, управляемый регулятором давления откачки, гидравлический насос откачки, управляемый гидравлическим блоком управления откачкой, и гидравлический двигатель откачки, способный взаимодействовать с гидравлическим насосом откачки для приведения в действие, по меньшей мере, одного рабочего колеса откачивающего центробежного насоса, причем смеситель, выполненный существенно оптимизированным для смешивания, выполнен с возможностью существенной минимизации скорости износа в смесителе, существенной минимизации пара, испускаемого из летучих жидкостей вследствие понижения давления, и существенной минимизации требуемой мощности вследствие его существенной оптимизации для смешивания.

Согласно изобретению создан способ центробежного смешивания текучей среды и расклинивающего наполнителя, содержащий следующие этапы:

создание давления всасывания в диапазоне от около 1 до около 5 фунтов на квадратный дюйм для существенной минимизации гейзерного эффекта на входе для расклинивающего агента с использованием всасывающего центробежного насоса, принимающего входную текучую среду;

прием входной текучей среды, подаваемой посредством всасывающего центробежного насоса, и ее смешивание с расклинивающим агентом, поступающим из входа для расклинивающего агента, с использованием смесителя, выполненного существенно оптимизированным для смешивания;

прием входной текучей среды, смешанной с расклинивающим агентом, из смесителя, и ее откачка из смесителя в скважину с использованием откачивающего центробежного насоса, выполненного существенно оптимизированным для откачки.

Способ может дополнительно содержать следующие этапы:

измерение скорости рабочего колеса смесителя с использованием датчика скорости;

измерение давления на выходе смесителя с использованием датчика давления;

прием информации о скорости рабочего колеса, измеренной датчиком скорости, и информации о давлении на выходе смесителя,

измеренном датчиком давления, с использованием регулятора скорости/давления/управление гидравлическим блоком управления смесителя с использованием регулятора скорости/давления;

управление гидравлическим насосом смесителя с использованием гидравлического блока управления смесителя;

приведение в действие, по меньшей мере, одного рабочего колеса смесителя с использованием гидравлического двигателя смесителя, взаимодействующего с гидравлическим насосом смесителя.

Способ может дополнительно содержать следующие этапы:

измерение давления всасывания входной текучей среды, обеспечиваемое посредством всасывающего центробежного насоса, с использованием датчика давления всасывания;

прием информации о давлении всасывания, измеренном датчиком давления всасывания, с использованием регулятора давления всасывания;

управление гидравлическим блоком управления всасыванием с использованием регулятора давления всасывания;

управление гидравлическим насосом всасывания с использованием гидравлического блока управления всасыванием; и

приведение в действие, по меньшей мере, одного рабочего колеса всасывающего центробежного насоса с использованием гидравлического двигателя всасывания, взаимодействующего с гидравлическим насосом всасывания.

Способ может дополнительно содержать следующие этапы:

измерение давления откачки входной текучей среды, смешанной с расклинивающим агентом, из смесителя, обеспечиваемое посредством откачивающего центробежного насоса, с использованием датчика давления откачки;

прием информации о давлении откачки, измеренном датчиком давления откачки, с использованием регулятора давления откачки;

управление гидравлическим блоком управления откачкой с использованием регулятора давления откачки;

управление гидравлическим насосом откачки с использованием гидравлического блока управления откачкой;

приведение в действие, по меньшей мере, одного рабочего колеса откачивающего центробежного насоса с использованием гидравлического двигателя откачки, взаимодействующего с гидравлическим насосом откачки.

Прием входной текучей среды, подаваемой посредством всасывающего центробежного насоса, и смешивание входной текучей среды с расклинивающим агентом, поступающим от входа для расклинивающего агента, с использованием смесителя может дополнительно включать использование смесителя для создания дополнительного давления, превышающего давление всасывания, обеспечиваемого посредством всасывающего центробежного насоса, на величину в диапазоне от около 1 до около 10 фунтов на квадратный дюйм.

В способе можно использовать смеситель, выполненный с возможностью существенной минимизации скорости износа в смесителе, с возможностью существенной минимизации пара, испускаемого из летучих жидкостей вследствие понижения давления, с возможностью существенной минимизации требуемой мощности вследствие его существенной оптимизации для смешивания.

Способ может дополнительно содержать следующие этапы:

измерение давления всасывания входной текучей среды, обеспечиваемого посредством всасывающего центробежного насоса, с использованием датчика давления всасывания;

прием информации о давлении всасывания, измеренном датчиком давления всасывания, с использованием регулятора давления всасывания;

управление гидравлическим блоком управления всасыванием с использованием регулятора давления всасывания;

управление гидравлическим насосом всасывания с использованием гидравлического блока управления всасыванием;

приведение в действие, по меньшей мере, одного рабочего колеса всасывающего центробежного насоса с использованием гидравлического двигателя всасывания, взаимодействующего с гидравлическим насосом всасывания;

измерение давления откачки входной текучей среды, смешанной с расклинивающим агентом, из смесителя, обеспечиваемого посредством откачивающего центробежного насоса, с использованием датчика давления откачки;

прием информации о давлении откачки, измеренном датчиком давления откачки, с использованием регулятора давления откачки;

управление гидравлическим блоком управления откачкой с использованием регулятора давления откачки;

управление гидравлическим насосом откачки с использованием гидравлического блока управления откачкой; и

приведение в действие, по меньшей мере, одного рабочего колеса откачивающего центробежного насоса с использованием гидравлического двигателя откачки, взаимодействующего с гидравлическим насосом откачки, причем смеситель дополнительно выполнен с возможностью существенной минимизации скорости износа в смесителе, существенной минимизации пара, испускаемого из летучих жидкостей вследствие понижения давления, и существенной минимизации требуемой мощности вследствие его существенной оптимизации для смешивания.

Согласно изобретению создана также система, применимая при стимулирующем смешивании для по меньшей мере одной из текучих сред, смесей и суспензий, используемых в операциях по обслуживанию скважин, содержащая всасывающий центробежный насос, способный принимать входную текучую среду и обеспечивать давление всасывания в диапазоне от около 1 до около 5 фунтов на квадратный дюйм для существенной минимизации гейзерного эффекта на входе для расклинивающего агента, смеситель, способный принимать входную текучую среду, подаваемую посредством всасывающего центробежного насоса, и смешивать ее с расклинивающим агентом, поступающим из входа для расклинивающего агента, причем смеситель выполнен существенно оптимизированным для смешивания, откачивающий центробежный насос, способный принимать из смесителя входную текучую среду, смешанную с расклинивающим агентом, и откачивать ее из смесителя в скважину, причем откачивающий центробежный насос выполнен существенно оптимизированным для откачки, и по меньшей мере один скважинный насос, способный принимать из смесителя входную текучую среду, смешанную с расклинивающим агентом, откачиваемую в скважину посредством откачивающего центробежного насоса.

Система может дополнительно содержать датчик скорости для измерения скорости рабочего колеса смесителя, датчик давления для измерения давления на выходе смесителя, регулятор скорости/давления, способный принимать информацию о скорости рабочего колеса, измеренной датчиком скорости, и информацию о давлении на выходе смесителя, измеренном датчиком давления, гидравлический блок управления смесителя, управляемый регулятором скорости/давления, гидравлический насос смесителя, управляемый гидравлическим блоком управления смесителя, и гидравлический двигатель смесителя, способный взаимодействовать с гидравлическим насосом смесителя для приведения в действие, по меньшей мере, одного рабочего колеса смесителя.

Система может дополнительно содержать датчик давления всасывания для измерения давления всасывания входной текучей среды, обеспечиваемого посредством всасывающего центробежного насоса, регулятор давления всасывания, способный принимать информацию о давлении всасывания, измеренном датчиком давления всасывания, гидравлический блок управления всасыванием, управляемый регулятором давления всасывания, гидравлический насос всасывания, управляемый гидравлическим блоком управления всасыванием, и гидравлический двигатель всасывания, способный взаимодействовать с гидравлическим насосом всасывания, для приведения в действие, по меньшей мере, одного рабочего колеса всасывающего центробежного насоса.

Система может дополнительно содержать датчик давления откачки для измерения давления откачки входной текучей среды, смешанной с расклинивающим агентом, из смесителя, обеспечиваемого посредством откачивающего центробежного насоса, регулятор давления откачки, способный принимать информацию о давлении откачки, измеренном датчиком давления откачки, гидравлический блок управления откачкой, управляемый регулятором давления откачки, гидравлический насос откачки, управляемый гидравлическим блоком управления откачкой, и гидравлический двигатель откачки, способный взаимодействовать с гидравлическим насосом откачки для приведения в действие, по меньшей мере, одного рабочего колеса откачивающего центробежного насоса.

Смеситель может обеспечивать дополнительное давление, превышающее давление всасывания, обеспечиваемого посредством всасывающего центробежного насоса, на величину в диапазоне от около 1 до около 10 фунтов на квадратный дюйм.

Смеситель может быть выполнен с возможностью существенной минимизации скорости износа в смесителе, с возможностью существенной минимизации пара, испускаемого из летучих жидкостей вследствие понижения давления, с возможностью существенной минимизации требуемой мощности вследствие его существенной оптимизации для смешивания.

Система может дополнительно содержать датчик давления всасывания для измерения давления всасывания входной текучей среды, обеспечиваемого посредством всасывающего центробежного насоса, регулятор давления всасывания, способный принимать информацию о давлении всасывания, измеренном датчиком давления всасывания, гидравлический блок управления всасыванием, управляемый регулятором давления всасывания, гидравлический насос всасывания, управляемый гидравлическим блоком управления всасыванием, гидравлический двигатель всасывания, способный взаимодействовать с гидравлическим насосом всасывания для приведения в действие, по меньшей мере, одного рабочего колеса всасывающего центробежного насоса, датчик давления откачки, способный измерять давление откачки входной текучей среды, смешанной с расклинивающим агентом, из смесителя, обеспечиваемое посредством откачивающего центробежного насоса, регулятор давления откачки, способный принимать информацию о давлении откачки, измеренном датчиком давления откачки, гидравлический блок управления откачкой, управляемый регулятором давления откачки, гидравлический насос откачки, управляемый гидравлическим блоком управления откачкой, и гидравлический двигатель откачки, способный взаимодействовать с гидравлическим насосом откачки для приведения в действие, по меньшей мере, одного рабочего колеса откачивающего центробежного насоса, причем смеситель, выполненный существенно оптимизированным для смешивания, выполнен с возможностью существенной минимизации скорости износа в смесителе, существенной минимизации пара, испускаемого из летучих жидкостей вследствие понижения давления и существенной минимизации требуемой мощности вследствие его существенной оптимизации для смешивания.

Признаки и преимущества настоящего изобретения будут легко понятны специалистам в области техники из нижеследующего описания различных иллюстративных вариантов воплощения.

ЧЕРТЕЖИ

Следующие чертежи являются частью настоящего описания и включены в него для дополнительной демонстрации некоторых аспектов настоящего изобретения. Настоящее изобретение можно лучше понять посредством обращения к одному или нескольким чертежам в сочетании с описанием представленных здесь вариантов воплощения.

Следовательно, более полное понимание настоящего изобретения и его преимуществ можно получить посредством обращения к последующему описанию, рассмотренному вместе с сопровождающими чертежами, в которых самая левая значащая цифра (цифры) в ссылочных номерах обозначает (обозначают) первую фигуру, в которой появляются соответствующие номера для ссылок.

Фиг.1а схематично иллюстрирует традиционный смеситель с системой со смесительным баком с открытым верхом.

Фиг.1b схематично иллюстрирует систему со смесительным баком с открытым верхом традиционного смесителя, показанного на фиг.1а.

Фиг.2 схематично иллюстрирует традиционный смеситель с центробежной системой смешивания.

Фиг.3 схематично изображает более подробный вид традиционного смесителя с центробежной системой смешивания, показанного на фиг.2.

Фиг.4 схематично иллюстрирует устройство, применимое при стимулирующем смешивании для текучих сред, смесей и/или суспензий, используемых в операциях по обслуживанию скважин, в соответствии с различными иллюстративными вариантами воплощения.

Фиг.5 схематично иллюстрирует систему, применимую при стимулирующем смешивании для текучих сред, смесей и/или суспензий, используемых в операциях по обслуживанию скважин, в соответствии с различными иллюстративными вариантами воплощения.

Фиг.6 схематично иллюстрирует способ, применимый при стимулирующем смешивании текучих сред, смесей и/или суспензий, используемых в операциях по обслуживанию скважин, в соответствии с различными иллюстративными вариантами воплощения.

Следует отметить, однако, что приложенные чертежи иллюстрируют только типичные варианты воплощения настоящего изобретения и поэтому не должны рассматриваться как ограничивающие объем настоящего изобретения, поскольку настоящее изобретение может допускать другие равным образом эффективные варианты воплощения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Ниже подробно описываются иллюстративные варианты воплощения настоящего изобретения. Для ясности в данном документе описываются не все признаки фактической реализации. Понятно, что при разработке любого варианта воплощения должны быть выполнены многочисленные решения, зависящие от реализации, для достижения конкретных целей разработчиков, например, согласование с ограничениями, связанными с системой и бизнесом, которые будут отличаться в зависимости от реализации. Кроме того, будет понятно, что такие усилия по разработке могут являться сложными и требующими много времени, но тем не менее они будут являться общепринятой практикой для специалистов в области техники, получающих выгоду от настоящего изобретения.

В различных иллюстративных вариантах, воплощения, как показано, например, на фиг.4 и 5, устройство 400 и система 500, применимые при стимулирующем смешивании для текучих сред, смесей и/или суспензий, используемых в операциях по обслуживанию скважин, могут содержать всасывающий центробежный насос 410, который может принимать входную текучую среду 405 и обеспечивать давление всасывания, настроенное для существенной минимизации гейзерного эффекта на, входе для расклинивающего агента 455, и смеситель 440, который может принимать входную текучую среду 415, подаваемую посредством всасывающего центробежного насоса 410, и смешивать входную текучую среду 415 с расклинивающим агентом 455, смеситель 440 выполнен существенно оптимизированным для смешивания. Устройство 400 и/или система 500 также могут содержать откачивающий центробежный насос 460, который может принимать входную текучую среду 455, смешанную с расклинивающим агентом, от смесителя 440 и откачивать ее из смесителя 440 в скважину, как показано стрелкой 465, откачивающий центробежный насос 460 выполнен существенно оптимизированным для откачки. Система ' 5.00, также включает в себя по меньшей мере один скважинный насос 510, который может принимать от смесителя входную текучую среду, смешанную с расклинивающим агентом, откачиваемую в скважину посредством откачивающего центробежного насоса 460, как показано стрелкой 465.

В различных иллюстративных вариантах воплощения устройство 400 и/или система 500, применяемые при стимулирующем смешивании текучих сред, смесей и/или суспензий, используемых в операциях по обслуживанию скважин, могут дополнительно содержать датчик 442 скорости, который может измерять скорость рабочего колеса смесителя 440, как обозначено стрелкой 435, датчик 442а давления, который может измерять давление на выходе смесителя 440, как обозначено стрелкой 435а, регулятор 444 скорости/давления, который может принимать информацию о скорости рабочего колеса, измеренной датчиком 442 скорости, и давление на выходе смесителя, измеренное датчиком 442а давления, гидравлический блок 446 управления смесителя, которым может управлять регулятор 444 скорости/давления, гидравлический насос 448 смесителя, которым может управлять гидравлический блок 446 управления, и гидравлический двигатель 450 смесителя, который может взаимодействовать с гидравлическим насосом 448 смесителя для приведения в действие, по меньшей мере, одного рабочего колеса 441 (показано пунктиром) смесителя 440. В различных иллюстративных вариантах воплощения, как показано на фиг.5, например, смеситель 440 может иметь множество рабочих колес 441, 541 (показаны пунктиром).

В различных иллюстративных вариантах воплощения устройство 400 и/или- система 500, применимые при стимулирующем смешивании текучих сред, смесей и/или суспензий, используемых в операциях по обслуживанию скважин, могут дополнительно содержать датчик 412 давления всасывания, который может измерять давление всасывания входной текучей среды 415, обеспечиваемое посредством всасывающего центробежного насоса 410, как показано стрелкой 425, регулятор 414 давления всасывания, который может принимать информацию о давлении всасывания, измеренном датчиком 412 давления всасывания, сравнивать измеренное давление всасывания с заданным значением давления всасывания, как обозначено номером 414а, и отправлять управляющую информацию о погрешности давления всасывания гидравлическому блоку 416 управления всасыванием, которым может управлять регулятор 414 давления всасывания, гидравлический насос 418 всасывания, которым может управлять гидравлический блок 416 управления всасыванием, и гидравлический двигатель 420 всасывания, который может взаимодействовать с гидравлическим насосом 418 всасывания для приведения в действие, по меньшей мере, одного рабочего колеса 411 (показано пунктиром) всасывающего центробежного насоса 410. В различных иллюстративных вариантах воплощения, как показано на фиг.5, например, всасывающий центробежный насос 410 может иметь множество рабочих колес 411, 511 (показаны пунктиром).

В различных иллюстративных вариантах воплощения устройство 400 и/или система 500, применимые при стимулирующем смешивании для текучих сред, смесей и/или суспензий, используемых в операциях по обслуживанию скважин, могут дополнительно содержать датчик 462 давления откачки, который может измерять давление откачки, входной текучей среды, смешанной с расклинивающим агентом 465, от смесителя 440, обеспечиваемое посредством откачивающего центробежного насоса 460, как показано стрелкой 475, регулятор 464 давления откачки, который может принимать информацию о давлении откачки, измеренном посредством датчика 462 давления откачки, сравнивать измеренное давление откачки с заданным значением давления откачки, как обозначено номером 464 а, и отправлять управляющую информацию о погрешности давления откачки гидравлическому блоку 466 управления откачкой, которым может управлять регулятор 464 давления откачки, гидравлический насос 468 откачки, которым может управлять гидравлический блок 466 управления откачкой, и гидравлический двигатель 470 откачки, который может взаимодействовать с гидравлическим насосом 468 откачки для приведения в действие, по меньшей мере, одного рабочего колеса 461 (показано пунктиром) откачивающего центробежного насоса 460. В различных иллюстративных вариантах воплощения, как показано на фиг.5, например, откачивающий центробежный насос 460 может иметь множество рабочих колес 461, 561 (показаны пунктиром).

В различных иллюстративных вариантах воплощения устройство 400 и/или система 500, применимые при стимулирующем смешивании для текучих сред, смесей и/или суспензий, используемых в операциях по обслуживанию скважин, могут дополнительно содержать всасывающий центробежный насос 410, который может обеспечивать давление всасывания в диапазоне от приблизительно 1 фунта на квадратный дюйм до приблизительно 5 фунтов на квадратный дюйм. В различных иллюстративных вариантах воплощения устройство 400 и/или система 500 могут дополнительно содержать всасывающий центробежный насос 410, который может обеспечивать давление всасывания в диапазоне от приблизительно 5 фунтов на квадратный дюйм до приблизительно 10 фунтов на квадратный дюйм.

В различных иллюстративных вариантах воплощения устройство 400 и/или система 500, применимые при стимулирующем смешивании для текучих сред, смесей и/или суспензий, используемых в операциях по обслуживанию скважин, могут дополнительно содержать смеситель 440, который может обеспечивать дополнительное давление, превышающее давление всасывания, обеспечиваемое посредством всасывающего центробежного насоса 410, на величину в диапазоне от приблизительно 1 фунта на квадратный дюйм до приблизительно 10 фунтов на квадратный дюйм. В различных иллюстративных вариантах воплощения устройство 400 и/или система 500 могут дополнительно содержать смеситель 440, который может обеспечивать дополнительное давление, являющееся приблизительно на 5 фунтов на квадратный дюйм выше давления всасывания, обеспечиваемого посредством всасывающего центробежного насоса 410.

В различных иллюстративных вариантах воплощения устройство 400 и/или система 500 могут дополнительно содержать смеситель 440, выполненный с возможностью существенно минимизировать скорость износа в смесителе 440. В различных иллюстративных вариантах воплощения устройство 400 и/или система 500 могут дополнительно содержать смеситель 440, выполненный с возможностью существенной минимизации пара, испускаемого из летучих жидкостей вследствие понижения давления. В различных иллюстративных вариантах воплощения устройство 400 и/или система 500 могут дополнительно содержать смеситель 440, выполненный с возможностью существенной минимизации требуемой мощности вследствие его существенной оптимизации для смешивания.

В различных иллюстративных вариантах воплощения устройство 400 и/или система 500, применимые при стимулирующем смешивании для текучих сред, смесей и/или суспензий, используемых в операциях по обслуживанию скважин, могут дополнительно содержать датчик 442 скорости, который может измерять скорость рабочего колеса смесителя 440, как показано стрелкой 435, датчик 442а давления, который может измерять давление на выходе смесителя 440, как обозначено номером 435а, регулятор 444 скорости/давления, который может принимать информацию о скорости рабочего колеса, измеренной датчиком 442 скорости, и давление на выходе смесителя, измеренное датчиком 442а давления, гидравлический блок 446 управления смесителя, которым может управлять регулятор 444 скорости/давления, гидравлический насос 448 смесителя, которым может управлять гидравлический блок 446 управления, и гидравлический двигатель 450 смесителя, который может взаимодействовать с гидравлическим насосом 448 смесителя для приведения в действие, по меньшей мере, одного рабочего колеса 441 (показано пунктиром) смесителя 440. В этих различных иллюстративных вариантах воплощения устройство 400 и/или система 500 могут дополнительно содержать датчик 412 давления всасывания, который может измерять давление всасывания входной текучей среды 415, подаваемой посредством всасывающего центробежного насоса 410, как обозначено номером 425, регулятор 414 давления всасывания, который может принимать информацию о давлении всасывания, измеренном датчиком 412 давления всасывания, сравнивать измеренное давление всасывания с заданным значением давления всасывания, как обозначено номером 414а, и отправлять управляющую информацию о погрешности давления всасывания гидравлическому блоку 416 управления всасыванием, которым может управлять регулятор 414 давления всасывания, гидравлический насос 418 всасывания, которым может управлять гидравлический блок 416 управления всасыванием, и гидравлический двигатель 420 всасывания, который может взаимодействовать с гидравлическим насосом 418 всасывания для приведения в действие, по меньшей мере, одного рабочего колеса 411 (показано пунктиром) всасывающего центробежного насоса 410. В этих различных иллюстративных вариантах воплощения устройство 400 и/или система 500 могут дополнительно содержать датчик 462 давления откачки, который может измерять давление откачки входной текучей среды, смешанной с расклинивающим агентом 465, из смесителя 440, обеспечиваемое посредством откачивающего центробежного насоса 460, как обозначено номером 475, регулятор 464 давления откачки, который может принимать информацию о давлении откачки, измеренном датчиком 462 давления на выходе, сравнивать измеренное давление откачки с заданным значением давления откачки, как обозначено номером 464а, и отправлять управляющую информацию о погрешности давления откачки гидравлическому блоку 466 управления откачкой, которым может управлять регулятор 464 давления откачки, гидравлический насос 468 откачки, которым может управлять гидравлический блок 466 управления откачкой, и гидравлический двигатель 470 откачки, который может взаимодействовать с гидравлическим насосом 468 откачки для приведения в действие, по меньшей мере, одного рабочего колеса 461 (показано пунктиром) откачивающего центробежного насоса 460.

В различных иллюстративных вариантах воплощения, как показано на фиг.6, может быть обеспечен способ 600, применимый при стимулирующем смешивании для текучих сред, смесей и/или суспензий, используемых в операциях по обслуживанию скважин. Способ 600 может содержать этап 610, на котором обеспечивают давление всасывания, настроенное для существенной минимизации гейзерного эффекта на входе для расклинивающего агента, с использованием всасывающего центробежного насоса, принимающего входную текучую среду. Способ 600 может также содержать этап 620, на котором принимают входную текучую среду, подаваемую посредством всасывающего центробежного насоса, и смешивают входную текучую среду с расклинивающим агентом, принятым от входа для расклинивающего агента, с использованием смесителя, выполненного существенно оптимизированным для смешивания. Способ 600 может также содержать этап 630, на котором принимают входную текучую среду, смешанную с расклинивающим агентом, от смесителя и откачивают входную текучую среду, смешанную с расклинивающим агентом, из смесителя в скважину с использованием откачивающего центробежного насоса, выполненного существенно оптимизированным для откачки, как обозначено номером 630.

Например, в различных иллюстративных вариантах воплощения способ 600, применимый при стимулирующем смешивании для текучих сред, смесей и/или суспензий, используемых в операциях по обслуживанию скважин, может включать в себя этап 610, на котором обеспечивают давление всасывания, настроенное для существенной минимизации гейзерного эффекта на входе 455 для расклинивающего агента с использованием всасывающего центробежного насоса 410, принимающего входную текучую среду 405. В различных иллюстративных вариантах воплощения способ 600 может также включать в себя этап 620, на котором принимают входную текучую среду 415, подаваемую посредством всасывающего центробежного насоса, и смешивают ее с расклинивающим агентом 455 с использованием смесителя 440, выполненного существенно оптимизированным для смешивания. В различных иллюстративных вариантах воплощения способ 600 может также включать в себя этап 630, на котором принимают входную текучую среду, смешанную с.расклинивающим агентом 445, от смесителя 440 и откачивают входную текучую среду, смешанную с расклинивающим агентом 445, из смесителя 440 в скважину с использованием. откачивающего центробежного насоса 460, выполненного существенно оптимизированным для откачки.

В различных иллюстративных вариантах воплощения способ 600, применимый при стимулирующем смешивании для текучих сред, смесей и/или суспензий, используемых в операциях по обслуживанию скважин, может дополнительно содержать этапы, на которых измеряют скорость рабочего колеса смесителя 440 с использованием датчика 442 скорости, как показано стрелкой 435, измеряют давление на выходе смесителя 440 с использованием датчика 442а давления, как показано стрелкой 435а, принимают информацию о скорости рабочего колеса, измеренной датчиком 442 скорости, и давление на выходе смесителя, измеренное датчиком 442а давления, с использованием регулятора 444 скорости/давления, управляют гидравлическим блоком 446 управления смесителя с использованием регулятора 444 скорости/давления, управляют гидравлическим насосом 448 смесителя с использованием гидравлического блока 446 управления и приводят в действие, по меньшей мере, одно рабочее колесо 441 (показано пунктиром) смесителя 440 с использованием гидравлического двигателя 450 смесителя, взаимодействующего с гидравлическим насосом 448 смесителя. В различных иллюстративных вариантах воплощения, как показано на фиг.5, например, смеситель 440 может иметь множество рабочих колес 441, 541 (показаны пунктиром).

В различных иллюстративных вариантах воплощения способ 600 может дополнительно содержать этапы, на которых измеряют давление всасывания входной текучей среды 415, обеспечиваемое посредством всасывающего центробежного насоса 410, с использованием датчика 412 давления всасывания, как показано стрелкой 425, принимают информацию о давлении всасывания, измеренном датчиком 412 давления всасывания, с использованием регулятора 414 давления всасывания, управляют гидравлическим блоком 416 управления всасыванием с использованием регулятора 414 давления всасывания, управляют гидравлическим насосом 418 всасывания с использованием гидравлического блока 416 управления всасыванием и приводят в действие, по меньшей мере, одно рабочее колесо 411 (показано пунктиром) всасывающего центробежного насоса 410 с использованием гидравлического двигателя 420 всасывания, взаимодействующего с гидравлическим насосом 418 всасывания. В различных иллюстративных вариантах воплощения, как показано на фиг.5, например, всасывающий центробежный насос 410 может иметь множество рабочих колес 411, 511 (показаны пунктиром).

В различных иллюстративных вариантах воплощения способ 600 может дополнительно содержать этапы, на которых измеряют давление откачки входной текучей среды 465, смешанной с расклинивающим агентом 455, от смесителя 440, обеспечиваемое посредством откачивающего центробежного насоса 460, с использованием датчика 462 давления откачки, как показано стрелкой 475, принимают информацию о давлении откачки, измеренном датчиком 462 давления откачки, с использованием регулятора 464 давления откачки, управляют гидравлическим блоком 466 управления откачкой с использованием регулятора 464 давления откачки, управляют гидравлическим насосом 468 откачки с использованием гидравлического блока 466 управления откачкой и приводят в действие, по меньшей мере, одно рабочее колесо 461 (показано пунктиром) откачивающего центробежного насоса 460 с использованием гидравлического двигателя 470 откачки, взаимодействующего с гидравлическим насосом 468 откачки. В различных иллюстративных вариантах воплощения, как показано на фиг.5, например, откачивающий центробежный насос 460 может иметь множество рабочих колес 461, 561 (показаны пунктиром).

В различных иллюстративных вариантах воплощения способ 600 может дополнительно содержать этап, на котором обеспечивают давление всасывания в диапазоне от приблизительно 1 фунта на квадратный дюйм до приблизительно 5 фунтов на квадратный дюйм. В различных иллюстративных вариантах воплощения способ 600 может дополнительно содержать этап, на котором обеспечивают давление всасывания в диапазоне от приблизительно 5 фунтов на квадратный дюйм до приблизительно 10 фунтов на квадратный дюйм.

В различных иллюстративных вариантах воплощения способ 600 может дополнительно содержать этап, на котором используют смеситель 440 для обеспечения дополнительного давления, превышающего давление всасывания, обеспечиваемое посредством всасывающего центробежного насоса 410, на величину в диапазоне от приблизительно 1 фунта на квадратный дюйм до приблизительно 10 фунтов на квадратный дюйм. В различных иллюстративных вариантах воплощения способ 600 может дополнительно содержать этап, на котором используют смеситель 440 для обеспечения дополнительного давления, являющегося приблизительно на 5 фунтов на квадратный дюйм выше давления всасывания, обеспечиваемого посредством всасывающего центробежного насоса 410.

В различных иллюстративных вариантах воплощения способ 600 может дополнительно содержать этап, на котором используют смеситель 440, выполненный с возможностью существенной минимизации скорости износа в смесителе 440. В различных иллюстративных вариантах воплощения способ 600 может дополнительно содержать этап, на котором используют смеситель 440, выполненный с возможностью существенной минимизации пара, испускаемого из летучих жидкостей вследствие понижения давления. В различных иллюстративных вариантах воплощения способ 600 может дополнительно содержать этап, на котором используют смеситель 440, выполненный с возможностью существенной минимизации требуемой мощности, вследствие его существенной оптимизации для смешивания.

В различных иллюстративных вариантах воплощения способ 600, применимый при стимулирующем смешивании для текучих сред, смесей и/или суспензий, используемых в операциях по обслуживанию скважин, может дополнительно содержать этапы, на которых измеряют скорость рабочего колеса смесителя 440 с использованием датчика 442 скорости, как обозначено номером 435, измеряют давление на выходе смесителя 440 с использованием датчика 442а давления, как показано стрелкой 435а, принимают информацию о скорости рабочего колеса, измеренной датчиком 442 скорости, и давление на выходе смесителя, измеренное датчиком 442а давления, с использованием регулятора 444 скорости/давления, управляют гидравлическим блоком 446 управления смесителя с использованием регулятора 444 скорости/давления, управляют гидравлическим насосом 448 смесителя с использованием гидравлического блока 446 управления и приводят в действие, по меньшей мере, одно рабочее колесо смесителя 440 с использованием гидравлического двигателя смесителя 450, взаимодействующего с гидравлическим насосом 448 смесителя. В этих различных иллюстративных вариантах воплощения способ 600 может дополнительно содержать этапы, на которых измеряют давление всасывания входной текучей среды 415, обеспечиваемое посредством всасывающего центробежного насоса 410, с использованием датчика 412 давления всасывания, как показано стрелкой 425, принимают информацию о давлении всасывания, измеренном датчиком 412 давления всасывания, с использованием регулятора 414 давления всасывания, управляют гидравлическим блоком 416 управления всасыванием с использованием регулятора 414 давления всасывания; управляют гидравлическим насосом 418 всасывания с использованием гидравлического блока 416 управления всасыванием и приводят в действие, по меньшей мере, одно рабочее колесо всасывающего центробежного насоса 410 с использованием гидравлического двигателя 420 всасывания, взаимодействующего с гидравлическим насосом 418 всасывания. В этих различных иллюстративных вариантах воплощения способ 600 может дополнительно содержать этапы, на которых измеряют давление откачки входной текучей среды 465, смешанной с расклинивающим агентом 455, из смесителя 440, обеспечиваемое посредством откачивающего центробежного насоса 460, с использованием датчика 462 давления откачки, как показано стрелкой 475, принимают информацию о давлении откачки, измеренном датчиком 462 давления откачки, с использованием регулятора 464 давления откачки, управляют гидравлическим блоком 466 управления откачкой с использованием регулятора 464 давления откачки, управляют гидравлическим насосом 468 откачки с использованием гидравлического блока 466 управления откачкой и приводят в действие, по меньшей мере, одно рабочее колесо откачивающего центробежного насоса 460 с использованием гидравлического двигателя 470 откачки, взаимодействующего с гидравлическим насосом 468 откачки.

Конкретные варианты воплощения, раскрытые выше, являются только иллюстративными, поскольку настоящее изобретение может быть модифицировано и осуществлено на практике другими, но эквивалентными способами, очевидными для специалистов в области техники, получающих выгоду от изложенной здесь идеи. Кроме того, не предусматриваются никакие ограничения для компонентов конструкции или проекта, показанных здесь, кроме описанных в формуле изобретения ниже. Поэтому очевидно, что раскрытые выше конкретные иллюстративные варианты воплощения могут быть изменены или модифицированы, и все такие изменения рассматриваются в пределах объема и сущности настоящего изобретения. В частности, каждый раскрытый здесь диапазон значений (в виде "от приблизительно a до приблизительно b" или эквивалентно "от приблизительно до b" или эквивалентно "от приблизительно a-b") должен пониматься как ссылка на показательное множество (множество всех подмножеств) соответствующего диапазона значений в смысле Георга Кантора. В соответствии с этим необходимая здесь охрана сформулирована ниже в формуле изобретения.

Таким образом, настоящее изобретение является хорошо адаптированным для достижения упомянутых целей и преимуществ, а также тех, которые являются присущими ему. Хотя специалистами в области техники могут быть внесены многочисленные изменения, такие изменения заключены в пределах сущности этого настоящего изобретения, как определено посредством приложенной формулы изобретения.