海水輸送在烴相關(guān)工藝中的利用
【專利說明】海水輸送在烴相關(guān)工藝中的利用
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求美國臨時(shí)專利申請?zhí)枮?1/821 792，2013年5月10日提交，題為“Transporting Seawater for Utilizat1n in Hydrocarbon-Related Processes，，的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容被作為參考在此引用。
[0003]本申請要求美國臨時(shí)專利申請?zhí)枮?1/837 921，2013年6月21日提交，題為“Seawater Transportat1n For Utilizat1n In Hydrocarbon-Related ProcessesIncluding Rail Transportat1n”的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容被作為參考在此引用。
[0004]本申請要求美國非臨時(shí)專利申請?zhí)枮?3/972 486，2013年8月21日提交，題為“Transporting Seawater for Utilizat1n in Hydrocarbon-Related Processes，，；和本申請要求美國非臨時(shí)專利申請?zhí)枮?3/972 589，2013年8月21日提交，題為“Transporting Seawater for Utilizat1n in Hydrocarbon-Related ProcessesIncluding Pipeline Transportat1n”的優(yōu)先權(quán)；其每一個(gè)的全部內(nèi)容被作為參考在此引用。
技術(shù)領(lǐng)域
[0005]本發(fā)明一般涉及烴提取工藝，尤其涉及在鉆井和水力壓裂工藝中利用海水的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0006]本部分的陳述僅提供與本發(fā)明相關(guān)的背景信息，并且可以不構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。
[0007]水力壓裂工藝用于，除其它事項(xiàng)外，提取地下油。這些工藝需要顯著量的水進(jìn)行操作。一種單一油或氣井可能需要300-1300萬加侖的水。陸基水力壓裂站點(diǎn)目前都使用當(dāng)?shù)夭少彽牡?，對?dāng)?shù)氐牡叵滤辉斐闪艘环N巨大的、無法支撐的損害。
[0008]目前，重要的鉆井地區(qū)，如得克薩斯州，傾注了不亞于當(dāng)?shù)氐褂昧康陌俜种糜阢@井和水力壓裂作業(yè)中。根據(jù)得克薩斯州水資源開發(fā)局和得克薩斯州鐵路委員會，該州的石油和天然氣監(jiān)管機(jī)構(gòu)，在2011年，得克薩斯州使用的用于石油和天然氣壓裂的水桶數(shù)(約6.32億)比生產(chǎn)的油桶數(shù)(約4.41億)還多。耗水量預(yù)計(jì)將隨著鉆井作業(yè)的發(fā)展而上升。例如，美國能源情報(bào)署預(yù)計(jì)，到2035年，每年生產(chǎn)的210000億立方英尺天然氣中的近80%將來自“非常規(guī)”的來源，如水力壓裂頁巖。此外，這種工藝加重了干旱、脆弱的生態(tài)系統(tǒng)，因?yàn)槊绹蟛糠质唾Y源最豐富的地區(qū)(鷹福特頁巖和二疊紀(jì)盆地)是最干燥的。部分地區(qū)平均每年不到21英寸的降雨。目前，陸基水力壓裂的速度，盡管預(yù)期會增長，但是僅使用淡水是無法維持的。
[0009]水力壓裂工藝，也被稱為“壓裂”，用于釋放包含在地下巖層的烴等物質(zhì)，通過壓裂流體，如淡水的高壓噴射進(jìn)入所述巖層。
[0010]在最近幾年，水力壓裂已被廣泛用于開采以前無法實(shí)現(xiàn)的石油和天然氣的沉積物。截至2010年，全球所有新的石油和天然氣井中的60%，是使用水力壓裂創(chuàng)建的。因?yàn)榇罅恳郧安豢稍L問的石油和天然氣可以使用水力壓裂來提取，因此很可能這種工藝的使用在未來將增加。
[0011]壓裂流體包括水和低濃度的化學(xué)添加劑，這取決于水和被壓裂巖層的特性。例如，壓裂流體可以包含所謂的減阻水添加劑，其適于減少摩擦，允許壓裂流體以較高的速率栗入巖層，如果水單獨(dú)被使用。減阻水添加劑通常占壓裂流體的不到兩成的比例，并且必須針對每種巖層或“開采”進(jìn)行調(diào)整。硼酸鹽和氯化鉀(一種通常用作食鹽替代品的金屬鹵化物鹽)也是常見的壓裂流體添加劑。
[0012]噴射后，一部分壓裂流體返回到表面。這樣返回的流體被稱為“采出水”。采出水，從水力壓裂或石油和天然氣井的正常生產(chǎn)中產(chǎn)生，通常具有較高濃度的鹽、其它化合物、元素和雜質(zhì)。采出水可以被重新用于水力壓裂工藝中，然而只有40-50 %的最初噴射壓裂流體返回到表面。因此，必須不斷加入額外的壓裂流體，即使采出水被再利用。由于它的重鹽度和雜質(zhì)濃度，采出水必須被除去、清洗或重復(fù)使用。大多數(shù)情況下，采出水被重新噴射到處置井或重新噴射到噴射井以用于保持貯存器的壓力。
[0013]水力壓裂已被用來創(chuàng)建海岸油井。例如，大型水力壓裂船舶已被用來在北海、阿拉伯海、位于非洲西海岸和美國墨西哥灣沿岸地區(qū)開井。起初，海岸水力壓裂工藝中使用的壓裂流體包括淡水。但是淡水被證明是一個(gè)重大的限制，因?yàn)樗ㄟ^油輪有限的貨運(yùn)能力進(jìn)行運(yùn)輸。后來海岸水力壓裂工藝開始利用包括海水的壓裂流體。海水被簡單地從周圍海洋收集，處理，然后噴射到壓裂站點(diǎn)，從而避免了在有限的壓裂流體供應(yīng)中生產(chǎn)的瓶頸問題。
[0014]鑒于上述情況，用于從豐富源(例如海洋、咸水湖、咸水源等)輸送海水到水力壓裂站點(diǎn)的系統(tǒng)和方法是必要的。此外，輸送、處理和利用水力壓裂工藝中產(chǎn)生的采出水的系統(tǒng)和方法是必要的。輸送海水和采出水到用于去鹽堿化的資源豐富地區(qū)、更多的水力壓裂站點(diǎn)、存儲地區(qū)、處理地區(qū)的系統(tǒng)和方法是必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]本發(fā)明提供本概述用于介紹一些概念的選擇。這些概念在以下詳細(xì)描述部分被進(jìn)一步地說明。本概述不是旨在確定本發(fā)明主題的關(guān)鍵特征或必要特征，也并非旨在作為一種確定本發(fā)明的主題范圍的幫助。
[0016]通過提供從源頭輸送海水到油田鉆井站點(diǎn)和/或水力壓裂站點(diǎn)的系統(tǒng)和方法，本發(fā)明的各個(gè)方面滿足上述確定的需求。具體而言，在一個(gè)方面，公開了系統(tǒng)和方法，其中，通過管道，海水從海洋的一個(gè)海岸線位置被栗送到內(nèi)陸站點(diǎn)的鉆井和水力壓裂站點(diǎn)，從而提供了一種用于在例如有和天然氣的鉆井、水力壓裂等作業(yè)中使用的一致的、大體積供應(yīng)的海水。
[0017]在一個(gè)方面，一個(gè)大直徑管道起始于一個(gè)提取站，如一個(gè)栗站，位于一個(gè)海水源(例如，美國墨西哥灣)，使海水從海水源被栗送進(jìn)入管道。所述管道內(nèi)陸延伸到鄰近載烴巖層的區(qū)域，如位于阿肯色州西南部、路易斯安那州西北部和德克薩斯州東部的部分地區(qū)的海恩斯維爾頁巖地層。輸送的海水在位于巖層附近的內(nèi)陸站點(diǎn)(如鉆井或水力壓裂站點(diǎn))被接受，然后用于增強(qiáng)或替換內(nèi)陸站點(diǎn)的淡水利用率。即，鉆井“泥”、水力壓裂流體、和/或用于鉆井或水力壓裂工藝的其它流體可以包括來自海水源如美國墨西哥灣的海水，和淡水。另一方面，這些流體包括來自海的海水，且不包括淡水。
[0018]截至2010年，新的石油和天然氣井中的60%使用水密集型水力壓裂工藝建成。采用水力壓裂建成的每一個(gè)新的石油和天然氣井可以使用300-1300萬加侖的淡水，對當(dāng)?shù)氐牡叵滤辉斐闪司薮蟮膲毫?，如奧加拉拉。來自大型供應(yīng)站如墨西哥灣或其它海水源(如海洋、咸水湖、鹽水源等)的海水的使用消除了來自當(dāng)?shù)?、有限地下水位的淡水的使用，從而使石油和天然氣的鉆井、水力壓裂、以及其它相關(guān)工藝能夠繼續(xù)或擴(kuò)大，在不消耗當(dāng)?shù)氐牡叵滤换蛞匝杆贉p少資源為代價(jià)的情況下。
[0019]在一個(gè)方面，現(xiàn)有管道可以適于本發(fā)明的利用。即，海水可通過使用現(xiàn)有管道從墨西哥灣、大西洋、太平洋、或類似的海水體，水庫，或任何其它位置運(yùn)輸?shù)絻?nèi)陸站點(diǎn)(例如，油田鉆井站點(diǎn)、水力壓裂站點(diǎn))。在一些方面中，根據(jù)本發(fā)明的海水運(yùn)輸系統(tǒng)的一部分被構(gòu)造成使得海水源與現(xiàn)有管道互連。輸送管道可以被構(gòu)造成使得它起源于現(xiàn)有管道近端向內(nèi)陸站點(diǎn)的一部分并終止于內(nèi)陸站點(diǎn)。
[0020]在一個(gè)方面，海水運(yùn)輸系統(tǒng)被配置成從海水源輸送海水到水力壓裂站點(diǎn)。這種海水的利用產(chǎn)生具有更高濃度鹽、其它化合物和元素的采出水。采出水必須被再使用或凈化處理。管道的一部分可以被用來輸送采出水到第二站點(diǎn)。第二站點(diǎn)可以是處置場、脫鹽站點(diǎn)、另一個(gè)水力壓裂站點(diǎn)等等。
[0021]在一個(gè)方面，公開了系統(tǒng)和方法，其中，海水從海水的豐富源頭(如海洋)栗送到內(nèi)陸站點(diǎn)，通過海水輸送系統(tǒng)，其包括基于軌道的運(yùn)輸。海水可以被裝載到罐車并通過軌道到達(dá)位于或鄰近內(nèi)陸站點(diǎn)的位置，從而提供一種用于油田鉆井作業(yè)、水力壓裂作業(yè)等的一致的，大體積供應(yīng)的海水。
[0022]包括基于軌道輸送的海水輸送系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)管道以輸送海水。
[0023]在一個(gè)方面，海水輸送系統(tǒng)包括可替代的輸送設(shè)備，其包括但不限于:航空輸送、商用車輛、船舶等。這種輸送設(shè)備可以在海水的豐富源頭和內(nèi)陸站點(diǎn)之間的全部距離或部分距離中運(yùn)載海水。
[0024]本發(fā)明的進(jìn)一步特征和優(yōu)點(diǎn)，以及本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和各個(gè)方面的操作，參考以下附圖進(jìn)行詳細(xì)說明。
【附圖說明】
[0025]結(jié)合附圖，本發(fā)明的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將更清楚，根據(jù)以下給出的詳細(xì)說明部分，其中，相同的參考數(shù)字表示相同或功能相似的元件。
[0026]圖1A及圖1B是發(fā)生水力壓裂和天然氣鉆井的內(nèi)陸站點(diǎn)的示例圖，其可通過本發(fā)明的系統(tǒng)和方法來增強(qiáng)。
[0027]圖2是遍布48個(gè)州的已知的含烴頁巖層的位置描述圖，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面。
[0028]圖3是多個(gè)內(nèi)陸站點(diǎn)和海水輸送系統(tǒng)的位置描述圖，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面。
[0029]圖4是多個(gè)內(nèi)陸站點(diǎn)和海水輸送系統(tǒng)的位置描述圖，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面。
[0030]圖5A及5B分別是德克薩斯州的已知的含烴頁巖層的位置描述圖和德克薩斯州的貨運(yùn)軌道系統(tǒng)，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面。
[0031]圖6是多個(gè)水力壓裂站點(diǎn)和包括軌道的海水輸送系統(tǒng)的位置描述圖，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面。
[0032]圖7是多個(gè)內(nèi)陸站點(diǎn)和包括多個(gè)輸送設(shè)備的海水輸送系統(tǒng)的位置描述圖，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面。
[0033]圖8是在內(nèi)陸站點(diǎn)利用收