本申請案主張2014年5月12日提交的代理人案號為IS14.8447-US-PSP的名稱為“連續(xù)凝膠混合設(shè)備和方法(Continuous Gel Mixing Apparatus and Method)”的第61/991,685號美國臨時(shí)申請案的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，所述申請案的全部公開內(nèi)容通過引用在此并入本文中。

背景技術(shù)：

包括可水合物質(zhì)和/或與水和/或其它水合流體混合的添加劑的高黏度流體混合物或凝膠被用于壓裂或其它地下井處理操作中。這些高黏度流體混合物在井場處配制成或從較遠(yuǎn)位置運(yùn)輸?shù)骄畧?。水合是可水合物質(zhì)使水合流體成溶劑化物、吸收水合流體和/或以其它方式與水合流體發(fā)生反應(yīng)以產(chǎn)生高黏度流體混合物的過程。可水合物質(zhì)的水合程度可通過在被稱為逗留時(shí)間的過程步驟期間將可水合物質(zhì)維持在水合流體中來增加，例如可在一個(gè)或多個(gè)水合罐中發(fā)生。

水合和相關(guān)聯(lián)的黏度增加在對應(yīng)于水合流體中的可水合物質(zhì)的逗留時(shí)間的時(shí)間跨度上發(fā)生。因此，可水合物質(zhì)的水合速率是水合操作中的要素，且在連續(xù)的水合操作中尤其受關(guān)注，通過所述連續(xù)的水合操作，在井場操作的過程期間在施工現(xiàn)場連續(xù)地產(chǎn)生高黏度流體混合物。為實(shí)現(xiàn)足夠的水合和/或黏度，利用長罐或一系列較大罐來為可水合物質(zhì)提供足夠的容積，且因此，提供在水合流體中的足夠的逗留時(shí)間。此類儲罐被運(yùn)輸?shù)骄畧龌蛟诰畧龈浇＠?，可水合物質(zhì)可在被引入到一系列儲罐中之前與水合流體混合，且隨著流體混合物經(jīng)過所述一系列儲罐，可水合物質(zhì)可水合至足夠的程度。

典型的重力流水合罐不能處理高濃度流體混合物。因此，利用具有較大容積的其它儲罐來將流體混合物充分稀釋至足夠低的黏度，以允許流體混合物經(jīng)過重力流水合罐。具有較大容積的水合罐包括較大占據(jù)面積，難以運(yùn)輸和/或可能并不可運(yùn)輸。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

提供此發(fā)明內(nèi)容以介紹一系列概念，所述概念在下文在具體實(shí)施方式中進(jìn)一步描述。此發(fā)明內(nèi)容既不意圖識別所主張的標(biāo)的物的必需的特征，也不意圖用于幫助限制所主張的標(biāo)的物的范圍。

本發(fā)明介紹一種方法，其包含傳送具有第一濃度的基本上連續(xù)的凝膠流；傳送基本上連續(xù)的含水流體流；以及結(jié)合具有第一濃度的基本上連續(xù)的凝膠流與基本上連續(xù)的含水流體流以形成具有第二濃度的基本上連續(xù)的凝膠流。第二濃度基本上低于第一濃度。所述方法還可包含將具有第二濃度的凝膠用于井壓裂操作中。

本發(fā)明還介紹一種方法，其包含基本上連續(xù)地將可水合物質(zhì)和水合流體供應(yīng)到混合器中；以及基本上連續(xù)地操作混合器以混合可水合物質(zhì)與水合流體以形成第一基本上連續(xù)流。第一基本上連續(xù)流包含凝膠，所述凝膠具有第一濃度的可水合物質(zhì)和第一黏度。所述方法還包含通過封閉的水合器基本上連續(xù)地傳送第一基本上連續(xù)流以形成第二基本上連續(xù)流。第二基本上連續(xù)流包含凝膠，所述凝膠具有第一濃度的可水合物質(zhì)和第二黏度，所述第二黏度基本上大于第一黏度。所述方法還包含基本上連續(xù)地結(jié)合第二基本上連續(xù)流和第三基本上連續(xù)流以形成第四基本上連續(xù)流。第三基本上連續(xù)流基本上包含含水流體。第四基本上連續(xù)流包含凝膠，所述凝膠具有第二濃度的可水合物質(zhì)，所述第二濃度基本上小于第一濃度。所述方法還包含將來自第四基本上連續(xù)流的凝膠用于井壓裂操作中。

本發(fā)明還介紹一種設(shè)備，其包含一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)可操作以形成具有第一可水合物質(zhì)濃度的基本上連續(xù)的凝膠供應(yīng)以用于井壓裂操作中。所述系統(tǒng)包含混合器，其用于接收并混合可水合物質(zhì)與含水流體以形成具有第二可水合物質(zhì)濃度的基本上連續(xù)的凝膠供應(yīng)。第二可水合物質(zhì)濃度基本上高于第一可水合物質(zhì)濃度。所述系統(tǒng)還包含封閉罐，其具有內(nèi)部流動(dòng)路徑，在足以允許具有第二可水合物質(zhì)濃度的基本上連續(xù)的凝膠供應(yīng)的黏度增加至預(yù)定水平的時(shí)間段期間，具有第二可水合物質(zhì)濃度的基本上連續(xù)的凝膠供應(yīng)穿過所述內(nèi)部流動(dòng)路徑。所述系統(tǒng)還包含稀釋器，其可操作以將具有第二可水合物質(zhì)濃度的基本上連續(xù)的黏度增加的凝膠供應(yīng)稀釋至具有第一可水合物質(zhì)濃度的基本上連續(xù)的供應(yīng)凝膠。

本發(fā)明的這些和另外方面在隨后的描述中闡述，和/或可由所述領(lǐng)域的技術(shù)人員通過閱讀本文中的材料和/或?qū)嵺`本文中描述的原理來習(xí)得。本發(fā)明的至少一些方面可經(jīng)由在所附權(quán)利要求書中敘述的方法來實(shí)現(xiàn)。

附圖說明

從結(jié)合附圖閱讀的以下具體實(shí)施方式中理解本發(fā)明。應(yīng)強(qiáng)調(diào)的是，根據(jù)行業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)慣例，各種特征未按比例繪制。事實(shí)上，各種特征的尺寸可為了論述的清晰性而任意增加或減小。

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)方面的方法的實(shí)例實(shí)施方案的至少一部分的流程圖。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)方面的設(shè)備的實(shí)例實(shí)施方案的至少一部分的示意圖。

圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)方面的在圖2中示出的設(shè)備的一部分的實(shí)例實(shí)施方案的展開圖。

圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)方面的在圖2中示出的設(shè)備的一部分的實(shí)例實(shí)施方案的展開圖。

圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)方面的在圖2中示出的設(shè)備的一部分的實(shí)例實(shí)施方案的示意圖。

圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)方面的設(shè)備的實(shí)例實(shí)施方案的至少一部分的示意圖。

圖7是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)方面的方法的實(shí)例實(shí)施方案的至少一部分的流程圖。

圖8是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)方面的在圖2中示出的設(shè)備的實(shí)例實(shí)施方案的透視圖。

圖9是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)方面的在圖8中示出的設(shè)備的一部分的實(shí)例實(shí)施方案的示意圖。

圖10是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)方面的方法的實(shí)例實(shí)施方案的至少一部分的流程圖。

具體實(shí)施方式

應(yīng)理解，以下公開內(nèi)容提供許多不同實(shí)施方案或?qū)嵗?，以用于?shí)施各種實(shí)施方案的不同特征。下文描述部件和布置的特定實(shí)例以簡化本發(fā)明。當(dāng)然，這些特定實(shí)例僅是實(shí)例且并不意圖為限制性的。另外，本發(fā)明可在各種實(shí)例中重復(fù)參考標(biāo)號和/或字母。此重復(fù)是為了簡單性和清晰性，且就其本身而言并不指定所論述的各種實(shí)施方案和/或配置之間的關(guān)系。此外，在隨后的描述中的第一特征形成于第二特征上方或形成于第二特征上可包含第一和第二特征形成為直接接觸的實(shí)施方案，且還可包含另外的特征可形成為插入在第一和第二特征之間使得第一和第二特征不直接接觸的的實(shí)施方案。

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)方面的用于形成流體混合物的方法(10)的實(shí)例實(shí)施方案的至少一部分的示意圖。所得流體混合物在本文中還可被稱為凝膠。

方法(10)包括在混合器內(nèi)以預(yù)定比率混合(15)可水合物質(zhì)與水合流體以形成具有在水合流體內(nèi)的第一濃度的可水合物質(zhì)的流體混合物。之后，在容器內(nèi)水合(20)可水合物質(zhì)，直到達(dá)到預(yù)定黏度或水合程度。水合(20)和相關(guān)聯(lián)的黏度增加在某一時(shí)間段上發(fā)生，在此期間，可水合物質(zhì)在水合流體中。隨后稀釋(25)經(jīng)水合(20)的流體混合物以在水合流體內(nèi)實(shí)現(xiàn)第二濃度的可水合物質(zhì)，使得在稀釋(25)后存在的第二濃度基本上小于在混合(15)和水合(20)后存在的第一濃度。經(jīng)稀釋(25)的流體混合物隨后可被傳送到下游且經(jīng)進(jìn)一步處理，以便形成壓裂液。

因此，方法(10)包含(經(jīng)由混合(15)和水合(20))形成具有基本上固定的或另外預(yù)定的第一濃度的可水合物質(zhì)的濃縮流體混合物，且隨后稀釋(25)所述濃縮流體混合物以形成具有第二較低預(yù)定濃度的可水合物質(zhì)的經(jīng)稀釋流體混合物。第一和第二濃度，以及在第一和第二濃度下的流體混合物的流率，可經(jīng)調(diào)整以滿足下游需求。此外，因?yàn)闈饪s流體混合物包括比經(jīng)稀釋流體混合物更少的體積，所以與在混合器中直接形成經(jīng)稀釋流體混合物的水合過程相比，方法(10)可利用具有相對較小的容積和/或占據(jù)面積的設(shè)備。

可水合物質(zhì)可以是或包括膠凝劑，例如瓜爾膠、聚合物、合成聚合物、半乳甘露聚糖、多醣、纖維素、黏土和/或其組合以及其它實(shí)例，且可以固體顆粒或液體濃縮物的形式被引入到混合器中。水合流體可以是或包括水或含水流體或包括水的溶液以及其它實(shí)例。所得流體混合物可以是或包括在所屬領(lǐng)域中被稱為凝膠或泥漿的混合物。

盡管在本發(fā)明的范圍內(nèi)的方法和設(shè)備描述混合可水合物質(zhì)與水合流體以形成凝膠或泥漿，但應(yīng)理解，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，可水合物質(zhì)可包括各種流變改性物質(zhì)，所述流變改性物質(zhì)與水合或其它流體混合以形成凝膠、泥漿和/或其它經(jīng)流變改性流體，例如可具有較高的低剪切特性，但可以是剪切變稀的?？伤衔镔|(zhì)可進(jìn)一步包括流變改性物質(zhì)，例如聚丙烯酰胺、纖維、納米顆粒、干摩擦減阻劑、二聚和三聚脂肪酸、咪唑啉、酰胺和/或合成聚合物，以及在低剪切速率下提供高黏度的其它實(shí)例物質(zhì)。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)方面的用于經(jīng)由圖1中示出的方法(10)和/或其它方式形成流體混合物的水合系統(tǒng)100的實(shí)例實(shí)施方案的至少一部分的示意圖。水合系統(tǒng)100包括混合器105，其可操作以接收并混合可水合物質(zhì)與水合流體。例如，可水合物質(zhì)可以每約1000磅水合流體約120磅可水合物質(zhì)的比率與水合流體混合,因此形成120磅流體混合物。然而,通過混合器105形成并排出的流體可具有每1000加侖水合流體在約80和約300磅之間的可水合物質(zhì),以及也在本發(fā)明的范圍內(nèi)的其它比率。

混合器105從可水合物質(zhì)(“HM”)源110接收可水合物質(zhì)?？伤衔镔|(zhì)源110可包括筒倉、箱子、料斗和/或可允許可水合物質(zhì)的儲存以便將基本上連續(xù)的可水合物質(zhì)供應(yīng)提供到混合器105的另一容器。可水合物質(zhì)源110的較低部分可具有錐形配置，其端接有閘門或允許可水合物質(zhì)重力供應(yīng)到混合器105中和/或以其它方式基本上連續(xù)地傳遞到所述混合器中的其它出口?？伤衔镔|(zhì)可從另一井場部件連續(xù)地或間歇地被運(yùn)輸?shù)娇伤衔镔|(zhì)源110，例如在可水合物質(zhì)經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)輸送機(jī)從運(yùn)載工具被運(yùn)輸?shù)娇伤衔镔|(zhì)源110的實(shí)施方案中?？伤衔镔|(zhì)還或替代地可從運(yùn)載工具連續(xù)地直接運(yùn)輸?shù)交旌掀?05。

可水合物質(zhì)可被計(jì)量和/或另外經(jīng)由傳遞裝置115被傳遞到混合器105。例如，如果可水合物質(zhì)基本上包括液體，那么傳遞裝置115可包括計(jì)量泵和/或計(jì)量閥，例如可操作以控制將可水合物質(zhì)引入到混合器105中的流率的計(jì)量泵和/或計(jì)量閥。

然而，如果可水合物質(zhì)基本上包括固體顆粒，那么傳遞裝置115可包括體積或質(zhì)量干式計(jì)量裝置，其可操作以控制從可水合物質(zhì)源110供應(yīng)到混合器105的可水合物質(zhì)的體積或質(zhì)量流率。例如，傳遞裝置115可包含計(jì)量給料器、螺旋給料器、螺旋鉆、輸送機(jī)等，且可在可水合物質(zhì)源110與混合器105之間延伸，使得傳遞裝置115的入口大體定位在可水合物質(zhì)源110下方，且出口大體定位在混合器105上方。例如，沿著傳遞裝置115的長度延伸的葉片可操作地與電機(jī)連接，所述電機(jī)可操作以旋轉(zhuǎn)葉片。當(dāng)混合器105在工作時(shí)，旋轉(zhuǎn)的葉片可將可水合物質(zhì)從入口移動(dòng)到出口，由此可將可水合物質(zhì)投入、供應(yīng)或以其它方式引入到混合器105中。

盡管圖2中未描繪，但水合系統(tǒng)100可包括超過一個(gè)可水合物質(zhì)源110和對應(yīng)的傳遞裝置115。例如，水合系統(tǒng)100可包括儲存基本上包括液體的可水合物質(zhì)的第一可水合物質(zhì)源110，和儲存基本上包括固體顆粒的可水合物質(zhì)的第二可水合物質(zhì)源110。在此類實(shí)施方案中，對應(yīng)于第一可水合物質(zhì)源110的傳遞裝置115可包括計(jì)量泵和/或計(jì)量閥，且對應(yīng)于第二可水合物質(zhì)源110的傳遞裝置115可包括容積或質(zhì)量干式計(jì)量裝置。

可水合物質(zhì)源110可包括一個(gè)或多個(gè)力傳感器112，例如稱重傳感器或可操作以產(chǎn)生與質(zhì)量或指示可水合物質(zhì)源110內(nèi)的可水合物質(zhì)的量的參數(shù)有關(guān)的信息的其它傳感器。此信息可用來監(jiān)測可水合物質(zhì)從可水合物質(zhì)源110到混合器105中的實(shí)際傳遞速率，以監(jiān)測傳遞裝置115的準(zhǔn)確性，和/或以控制從可水合物質(zhì)源110和/或傳遞裝置115排出以用于供應(yīng)到混合器105的可水合物質(zhì)的傳遞速率。

水合流體可以從水合流體(“HF”)源120供應(yīng)到混合器105，所述水合流體源例如可包括容器、儲存罐、儲液槽、導(dǎo)管、歧管和/或用于儲存水合流體和/或?qū)⑺狭黧w傳送到混合器105的其它部件。所供應(yīng)的水合流體可經(jīng)由通過葉輪和/或混合器105的其它內(nèi)部部件產(chǎn)生的抽吸力而被吸至混合器105中。抽吸力可足以將水合流體從水合流體源120傳送到混合器105。然而，將水合流體從水合流體源120傳送到混合器105可替代地或還可通過泵(未示出)來促進(jìn)，所述泵例如可操作以對水合流體增壓和/或?qū)⑺狭黧w從水合流體源120移動(dòng)到混合器105。

混合器105可操作以混合可水合物質(zhì)和水合流體，且可操作以對所得流體混合物充分地增壓以將流體混合物泵送通過一個(gè)或多個(gè)第一容器125。圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)方面的混合器105的至少一部分的實(shí)例實(shí)施方案的展開圖。以下描述共同地參考圖2和圖3。

混合器105可包含外殼202、流體入口204以及延伸到外殼202中的添加劑入口206。流體入口204可流體地與水合流體源120連接以用于從其接收水合流體。添加劑入口206通?？砂砑觿┙邮战Y(jié)構(gòu)208，所述添加劑接收結(jié)構(gòu)可以是或包含圓錐體、腔室、碗、料斗等，具有內(nèi)表面209，所述內(nèi)表面經(jīng)配置以經(jīng)由傳遞裝置115從可水合物質(zhì)源110接收可水合物質(zhì)，并將可水合物質(zhì)引導(dǎo)至外殼202中。應(yīng)理解，可水合物質(zhì)可以是干燥的、部分干燥的、結(jié)晶的、流體的或顆粒狀的和/或包裝的物質(zhì)，可能包含泥漿和/或?qū)⒃谒狭黧w內(nèi)分散和/或另外使用混合器105與水合流體混合的其它物質(zhì)。通過添加劑入口206接收的可水合物質(zhì)還可進(jìn)行預(yù)濕，可能形成部分泥漿，以便避免魚眼和/或物質(zhì)堆積。

混合器105可進(jìn)一步包括通過軸212驅(qū)動(dòng)的葉輪/吊環(huán)組合件210。外殼202可界定與入口204、206連通的混合室214，且葉輪/吊環(huán)組合件210可安置在混合室214中。葉輪/吊環(huán)組合件210的旋轉(zhuǎn)可從流體入口204抽吸水合流體，在混合室214內(nèi)將所抽吸的水合流體與供自添加劑入口206的可水合物質(zhì)混合，并將所得混合物泵送通過出口216。出口216可通過一個(gè)或多個(gè)流體導(dǎo)管將流體混合物引導(dǎo)至第一容器125中。

軸212可向上延伸通過入口206并延伸出添加劑接收結(jié)構(gòu)208以用于與電動(dòng)機(jī)和/或其它原動(dòng)機(jī)(未示出)連接。軸212可與葉輪/吊環(huán)組合件210連接，使得軸212的旋轉(zhuǎn)使葉輪/吊環(huán)組合件210在混合室214內(nèi)旋轉(zhuǎn)。

混合器105還可包含圍繞葉輪/定子組合件210安置的定子218。定子218可呈環(huán)形或弓形部分的形式，其實(shí)例細(xì)節(jié)在下文描述。

混合器105可進(jìn)一步包括沖洗管線220，其流體地連接在添加劑接收結(jié)構(gòu)208與混合室214的接近于葉輪/吊環(huán)組合件210的區(qū)域之間。沖洗管線220可從在相對較高壓力的區(qū)域處的混合室214抽取水合流體并將其輸送到添加劑接收結(jié)構(gòu)208的內(nèi)壁，輸送內(nèi)壁可處于減小的(例如，環(huán)境)壓力下。除在相對較高壓力下外，通過沖洗管線220抽取的水合流體可相對較“干凈”(即，相對較低添加劑含量，如下文將描述)，以便預(yù)濕添加劑接收結(jié)構(gòu)208并促進(jìn)避免被供應(yīng)到混合器105中的可水合物質(zhì)的凝集。沖洗管線220可在不利用另外的泵送裝置(除由葉輪/吊環(huán)組合件210提供的泵送外)或另外的水合流體源或來自水合流體源120的管線的情況下提供預(yù)濕流體。除從混合室214抽取水合流體外或替代于從混合室214抽取水合流體，可提供一個(gè)或多個(gè)泵。

外殼202可包括上部外殼部分222和下部外殼部分224。上部外殼部分222和下部外殼部分224的連接可在其間界定混合室214。下部外殼部分224可界定下部混合區(qū)域226，且上部外殼部分222可界定上部混合區(qū)域228(以假象線示出)，所述上部混合區(qū)域可與下部混合區(qū)域226基本上對準(zhǔn)?；旌蠀^(qū)域226、228可一起界定其中可安置有葉輪/吊環(huán)組合件210和定子218的混合室214。下部外殼部分224還可包含內(nèi)部表面230，其界定下部混合區(qū)域226的底部。

上部外殼部分222可與添加劑接收結(jié)構(gòu)208連接，且可提供添加劑入口206。下部外殼部分224可包含流體入口204，所述流體入口可延伸經(jīng)過下部外殼部分224而到達(dá)大體安置在中心的開口232。開口232可被界定于內(nèi)部表面230中。出口216可延伸到與下部混合區(qū)域226連通的開口234。

葉輪/吊環(huán)組合件210可包含吊環(huán)236和葉輪238。吊環(huán)236和葉輪238可相應(yīng)地具有入口面240、242，且相應(yīng)地具有背面244、246。入口面240、242可各自為打開的(如圖所示)或至少部分被護(hù)罩覆蓋(未示出)，所示護(hù)罩可形成在吊環(huán)236和/或葉輪238的徑向內(nèi)部部分中的入口。背面244、246可安置成彼此接近且連接在一起，使得例如，葉輪238和吊環(huán)236可以“背靠背”配置安置。因此，吊環(huán)236的入口面240可面向添加劑入口206，而葉輪238的入口面242可面向流體入口204。因此，葉輪238的入口面242可面向內(nèi)部表面230，且界定在內(nèi)部表面230上的開口232可與葉輪238的徑向中心部分對準(zhǔn)。

吊環(huán)236可基本上界定淺碟形狀，所述淺碟形狀通常具有較平坦(或平坦)中間部分以及弓形或傾斜側(cè)面，所述弓形或傾斜側(cè)面共同地形成入口面240的至少一部分。所述側(cè)面可例如形成為類似于圍繞吊環(huán)236的中間部分延伸的圓環(huán)面或形成為所述圓環(huán)面的一部分。吊環(huán)236還可是碗形的(例如，通常為球體的一部分)。吊環(huán)236包含在入口面240上的六個(gè)吊環(huán)葉片248，但其它數(shù)目的葉片248也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。葉片248可以基本上筆直或彎曲的方式徑向延伸。當(dāng)?shù)醐h(huán)236旋轉(zhuǎn)時(shí)，從入口206接收的可水合物質(zhì)通過與葉片248相互作用而徑向向外推進(jìn)，且如受入口面240的形狀影響而軸向向上推進(jìn)。

盡管在圖3的視圖中未清楚示出，但葉輪238還可包含在入口面242上的一個(gè)或多個(gè)葉片。葉輪238的旋轉(zhuǎn)可通過開口232抽吸水合流體，且隨后軸向向下并徑向向外排出水合流體。因此，相對較高壓力的區(qū)域可在下部外殼部分224與葉輪238之間產(chǎn)生，所述區(qū)域可用于驅(qū)動(dòng)水合流體使其圍繞混合室214并朝向吊環(huán)236。

沖洗管線220可包含在下部外殼部分224中界定的接近于此高壓區(qū)域的開口250。例如，開口250可在內(nèi)部表面230中界定在葉輪238的外部徑向延伸部與入口206的開口232之間的位置處。沖洗管線220可以是或包括例如導(dǎo)管252，其流體地與添加劑接收結(jié)構(gòu)208的入口254連接，使得經(jīng)由導(dǎo)管252將水合流體從開口250輸送到添加劑接收結(jié)構(gòu)208中。作為吊環(huán)236和/或軸212的旋轉(zhuǎn)的結(jié)果，水合流體隨后可沿著添加劑接收結(jié)構(gòu)208的內(nèi)表面209沿著大體螺旋路徑行進(jìn)，直到水合流體通過添加劑入口206行進(jìn)至吊環(huán)236。因此，通過入口254接收的水合流體可大體形成沿著添加劑接收結(jié)構(gòu)208的內(nèi)表面209的流體壁。

在操作期間，壓力梯度可在葉輪238與下部外殼部分224之間產(chǎn)生，其中流體中的壓力從開口232徑向向外增加。與水合流體中的可水合物質(zhì)的濃度有關(guān)的另一梯度也在此區(qū)域中產(chǎn)生，且自可水合物質(zhì)的濃度徑向向外增加。在一些情況下，高壓位差和低濃度可以是所期望的，以便通過沖洗管線220提高相對較干凈的流體流，所述流體流由葉輪/吊環(huán)組合件210推進(jìn)。因此，用于沖洗管線220的開口250可沿著此區(qū)域安置在某一點(diǎn)處，所述點(diǎn)實(shí)現(xiàn)水合流體的壓位差與被接收到?jīng)_洗管線220中的水合流體中的可水合物質(zhì)的濃度之間的最佳折衷。

定子218可形成剪切環(huán)，其在混合室214內(nèi)圍繞葉輪/吊環(huán)組合件210延伸。例如，定子218可大體保持相對于可旋轉(zhuǎn)葉輪/吊環(huán)組合件210靜止，例如經(jīng)由與上部外殼部分222緊固在一起。然而，定子218可替代地由葉輪/吊環(huán)組合件210支撐并可隨其旋轉(zhuǎn)。在任一實(shí)例中，定子218可依靠在吊環(huán)236的入口面240上，或可與其分離。

定子218可包含第一和第二環(huán)形部分256、258，所述環(huán)形部分可一體地形成或形成為連接在一起的離散部件。第一環(huán)形部分256可最小化流阻，且可包含界定相對較寬的狹縫264的護(hù)罩260和立柱262，以便允許流體經(jīng)過所述狹縫的相對較自由的流動(dòng)。相反，第二環(huán)形部分258可最大化流剪切，以便促進(jìn)湍流混合。例如，與第一環(huán)形部分256的立柱262的寬間距相反，第二環(huán)形部分258可包括緊密定位在一起的一系列定子葉片266。因此，與第一環(huán)形部分256的寬狹縫264相反，狹窄的流動(dòng)路徑268可界定在定子葉片266之間。

流動(dòng)路徑268的面積的總和可小于定子葉片266的面積的總和。定子葉片266的總流阻面積與流動(dòng)路徑268的總流允許面積的比值可以是例如約1.5:1。然而，所述比值可在約1:2與約4:1之間變化，包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)的其它實(shí)例。每一定子葉片266的流阻面積可大于每一流動(dòng)路徑268的流允許面積。

定子葉片266可相對于定子218的圓周以各種節(jié)距角安置。例如，定子葉片266的軸向延伸的表面可以是基本上筆直的(例如，基本上平行于定子218的直徑)或傾斜的(例如，以增加剪切力)，而不論是在葉輪/吊環(huán)組合件210的旋轉(zhuǎn)方向上還是與所述旋轉(zhuǎn)方向相反。

在混合操作期間，混合器105可排除在引入到混合室214中的可水合物質(zhì)中捕集的空氣，由此形成并排出濃縮的流體混合物，其基本上無空氣或具有基本上少于引入到混合室214中的空氣的量的空氣。

返回到圖2，混合器105可在進(jìn)入到第一容器125中的壓力下排出流體混合物，在下文中被稱為濃縮的流體混合物。第一容器125可以是或包括連續(xù)流通道或流徑，其用于在足以允許發(fā)生充分水合的時(shí)間段上傳送或傳輸濃縮的流體混合物，使得濃縮的流體混合物可達(dá)到預(yù)定的水合程度和/或黏度。第一容器125可具有先進(jìn)先出工作模式，且可包括圍封具有細(xì)長流徑或空間的容器的器皿型外殼，所述細(xì)長流徑或空間可操作以儲存濃縮的流體混合物并通過其傳送濃縮的流體混合物。第一容器125可以是封閉的容器、儲罐或器皿，例如可允許在第一容器的入口處對濃縮的流體混合物增壓或迫使?jié)饪s的流體混合物通過第一容器125，直到在第一容器125的出口處排出濃縮的流體混合物。

第一容器125可將由混合器產(chǎn)生的排放壓力用作動(dòng)力，例如可至少部分將濃縮的流體混合物或有助于將濃縮的流體混合物移動(dòng)通過第一容器。換句話說，來自混合器105的排放壓力可將黏性的濃縮流體混合物推動(dòng)通過一個(gè)或多個(gè)第一容器125。在實(shí)例實(shí)施方案中，混合器105可使得每1000加侖水合流體具有約160磅或更多可水合物質(zhì)的濃縮流體混合物移動(dòng)通過第一容器125。在較高濃度下在水合流體內(nèi)水合可水合物質(zhì)的能力可加快可水合物質(zhì)的水合速率。例如，由于在第一容器125中處理較高濃度的凝膠，水合速率可增加約10％。例如，水合的速率可在處理每1000加侖的水合流體具有約80磅或更多可水合物質(zhì)的凝膠時(shí)增加。

圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)方面的第一容器125的一部分的實(shí)例實(shí)施方案的展開圖。第一容器125可包括多個(gè)殼體310、320、330、340，所述殼體包含第一殼體310、第二殼體320以及一個(gè)或多個(gè)中間殼體330、340。第一容器125可進(jìn)一步包括第一端口312，其安置在第一殼體310的外壁314上且可操作以接收濃縮的流體混合物；以及第二端口322，其安置在第二殼體320的外壁324上且可操作以排出濃縮的流體混合物。端口312、322可與外壁314、324齊平或從外壁314、324向外延伸，包含其中端口312、322在相對于端口314、324的切向方向上向外延伸的實(shí)施方案。

殼體310、320、330、340可包括單獨(dú)的腔室，濃縮的流體混合物可在足以發(fā)生充分水合的時(shí)間段上行進(jìn)通過所述腔室一段距離。殼體310、320、330、340可共同地處于流體連通，例如可允許經(jīng)由第一端口312將濃縮的流體混合物引入到第一容器125中，隨后通過第一殼體310，通過中間殼體330、340，通過第二殼體320，且隨后通過第二端口322排出。

第一容器125可進(jìn)一步包括連接到第一殼體310的第一板350，以便在濃縮的流體混合物經(jīng)過第一殼體310時(shí)將濃縮的流體混合物約束在第一殼體310內(nèi)。第一板350可通過各種方法連接到第一殼體310，包含可移除緊固件與第一殼體310的凸緣318附接、焊接和/或其它方法，或可與第一殼體310形成為整體。殼體310、320、330、340可通過相同或相似方法彼此連接。例如，殼體310、320、330、340中的每一個(gè)可包括沿著外壁314、324、334、344的頂部和底部延伸的凸緣316、318、326、328、336、338、346、348，例如用于接納帶螺紋的緊固件和/或用于將殼體310、320、330、340彼此固定的其它器件。

殼體310、320、330、340中的每一個(gè)可包括內(nèi)部空間360、370、380、390。每一內(nèi)部空間360、370、380、390可以相應(yīng)地是或界定至少一個(gè)連續(xù)流體流動(dòng)通道或其它通路362、372、382、392，其各自具有大于對應(yīng)的外壁314、324、334、344的外周長度的長度。例如，每一通路362、372、382、392可通過螺旋或其它形狀的壁364界定在對應(yīng)的內(nèi)部空間360、370、380、390內(nèi)。通路362、372、382、392經(jīng)定向或連接使得第一和第二端口312、322處于流體連通。

例如，在水合操作期間，濃縮的流體混合物可被引入到第一端口312中，行進(jìn)通過通路362，并在基本上中心端口366(以假象線示出)處離開或另外從第一殼體310排出。濃縮的流體混合物隨后可在通路382的中心端384處流動(dòng)到第一中間殼體330中，行進(jìn)通過通路382，并通過端口386(以假象線示出)離開第一中間殼體330而進(jìn)入到第二中間殼體340中，所述端口豎直地延伸通過第一中間殼體330。濃縮的流體混合物隨后可行進(jìn)通過通路392，并通過端口396(以假象線示出)離開第二中間殼體340而進(jìn)入到第二殼體320中，所述端口豎直地延伸通過第二中間殼體340。濃縮的流體混合物隨后可流動(dòng)通過通路372并通過第二端口322離開。

盡管圖4示出四個(gè)殼體310、320、330、340，但在本發(fā)明的范圍內(nèi)，第一容器125可包括一個(gè)、兩個(gè)、三個(gè)、五個(gè)或更多個(gè)殼體。盡管圖2和圖4示出單個(gè)第一容器125，但如果例如期望另外的流率和/或較長水合時(shí)間，那么另外的第一容器，例如在兩個(gè)和五個(gè)之間的容器，可并聯(lián)和/或串聯(lián)連接。

此外，當(dāng)利用多個(gè)第一容器125時(shí)，可以檢測到跨越每一第一容器125的壓降并將其用于確定濃縮的流體混合物的濃度、黏度和/或水合程度。當(dāng)利用多個(gè)第一容器125時(shí)，一個(gè)或多個(gè)直列式剪切和/或其它混合裝置可流體地連接在第一容器125的實(shí)例之間，以便增加第一容器125內(nèi)的水合速率。流動(dòng)通過多個(gè)第一容器125的濃縮的流體混合物的濃度還可在每一第一容器125之間分級，例如可允許在水合操作結(jié)束時(shí)對濃縮的流體混合物更加高效的掃除或清除。

在水合系統(tǒng)100的操作期間，濃度段塞可特意地形成于濃縮的流體混合物內(nèi)，使得所述段塞在濃縮的流體混合物行進(jìn)通過第一容器125時(shí)，可在濃縮的流體混合物中產(chǎn)生濃度的跳動(dòng)。從水合系統(tǒng)100的一個(gè)或多個(gè)部件(例如發(fā)動(dòng)機(jī)或電機(jī))排出的熱量還可被傳遞到第一容器125，以便加熱第一容器125內(nèi)的濃縮的流體混合物以加快水合。第一容器125還可用疏凝膠涂層或疏凝膠層實(shí)施，例如可促進(jìn)在第一容器125的內(nèi)部表面上的改進(jìn)的流動(dòng)或減少的積聚。通路362、372、382、392和/或第一容器125的其它部分以及其它流體導(dǎo)管還可通過以足以產(chǎn)生湍流的速度使干凈的流體(例如，水、水合流體)流通而得到清洗?；旌掀?05、泵140、第一流控制裝置145(當(dāng)實(shí)施為計(jì)量泵時(shí))、外部泵和/或其它器件可以用于使干凈流體流通以用于此類清洗。

如圖2中所描繪，在濃縮的流體混合物從第一容器125排出后，濃縮的流體混合物可包括預(yù)定的水合程度和/或黏度且可被傳遞或傳送通過稀釋器130。圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)方面的稀釋器130的實(shí)例實(shí)施方案的示意圖。

稀釋器130可操作以混合或以其它方式結(jié)合濃縮的流體混合物與另外的水合流體或其它含水流體，以稀釋濃縮的流體混合物或以其它方式將濃縮的流體混合物中的可水合物質(zhì)的濃度降低至預(yù)定濃度水平。稀釋器130可以是或包括流體接合點(diǎn)、T型接頭、星型接頭、噴射器、混合閥、直列式混合器和/或可操作以結(jié)合和/或混合兩種或多于兩種流體的另一裝置。稀釋器130可包括第一通道131，其可操作以接收基本上連續(xù)的濃縮的流體混合物供應(yīng)，如由箭頭101指示；第二通道132，且可操作以接收基本上連續(xù)的水合流體供應(yīng)，如由箭頭102指示；以及第三通道133，且可操作以排出基本上連續(xù)的經(jīng)稀釋流體混合物供應(yīng)，如由箭頭103指示。第一通道131可流體地與第一容器125的出口322連接，例如可允許將濃縮的流體混合物傳遞到稀釋器130中。第二通道132可流體地與水合流體源120連接，例如可允許將水合流體傳遞到稀釋器130中。

水合流體可通過泵140傳送到稀釋器130，所述泵可操作以對水合流體增壓和/或?qū)⑺狭黧w從水合流體源120移動(dòng)到稀釋器130。泵140可以是或包括離心泵或可操作以將可水合物質(zhì)從來源120傳遞或以其它方式基本上連續(xù)地移動(dòng)到稀釋器130的另一泵。例如，泵140可以在約零桶每分鐘(BPM)和約150BPM之間變化的流率從來源120移動(dòng)水合流體。然而，水合系統(tǒng)100是可擴(kuò)展的，且泵140可以其它流率操作。

供應(yīng)到稀釋器130的濃縮的流體混合物與水合流體的比值(其確定所得經(jīng)稀釋流體混合物的濃度)可通過調(diào)整可操作以控制進(jìn)入到稀釋器130中的濃縮的流體混合物的流動(dòng)的第一流控制裝置145來調(diào)整，和/或通過調(diào)整可操作以控制進(jìn)入到稀釋器130中的水合流體的流動(dòng)的第二流控制裝置150來調(diào)整。例如，如果經(jīng)稀釋流體混合物的濃度被選定為降低以用于下游，那么經(jīng)稀釋流體混合物的濃度可通過以下操作來降低：經(jīng)由第一流控制裝置145的操作來降低進(jìn)入到稀釋器130中的濃縮的流體混合物的流率，和/或經(jīng)由第二流控制裝置150的操作來增加進(jìn)入到稀釋器130中的水合流體的流率。進(jìn)入到稀釋器130中的濃縮的流體混合物的流率可通過封閉或其它方式減小第一流控制裝置145的流動(dòng)區(qū)域來降低，且進(jìn)入到稀釋器130中的水合流體的流率可通過打開或以其它方式增加第二流控制裝置150的流動(dòng)區(qū)域來增加。類似地，如果經(jīng)稀釋流體混合物的濃度被選定為增壓以用于下游，那么經(jīng)稀釋流體混合物的濃度可通過以下操作來降低：增加進(jìn)入到稀釋器130中的濃縮的流體混合物的流率，和/或降低進(jìn)入到稀釋器130中的水合流體的流率。進(jìn)入到稀釋器130中的濃縮的流體混合物的流率可通過打開或其它方式增加第一流控制裝置145的流動(dòng)區(qū)域來增加，且進(jìn)入到稀釋器130中的水合流體的流率可通過封閉或以其它方式減小第二流控制裝置150的流動(dòng)區(qū)域來降低。第一和第二流控制裝置145、150可包括各種類型的流控制閥，包含針閥、計(jì)量閥、蝶形閥、截止閥，或可操作以控制通過其的流體流的速率的其它閥。

流控制裝置145、150中的每一個(gè)可包括擾流構(gòu)件146、151，例如可以為具有基本上圓形配置的板，且可能具有延伸通過其的中心開口或通路147、152。擾流構(gòu)件146、151可選擇性地相對于通道131、132旋轉(zhuǎn)以選擇性地打開或閉合通道131、132。此旋轉(zhuǎn)可以是經(jīng)由對應(yīng)的螺線管、電機(jī)和/或其它致動(dòng)器(未示出)的操作。

圖5描繪經(jīng)由稀釋器130的第一通道131而被引入到稀釋器130中的濃縮的流體混合物，和經(jīng)由第二通道132而被引入到稀釋器130中的水合流體。然而，濃縮的流體混合物可經(jīng)由第二通道132引入，且水合流體可經(jīng)由第一通道131引入。

除所描繪的流控制閥外或替代于所描繪的流控制閥，第一流控制裝置145可包括計(jì)量泵，其可操作以預(yù)定流率將濃縮的流體混合物從第一容器125傳遞到稀釋器130。計(jì)量泵可以是凸輪泵、齒輪泵、活塞泵或可操作以選定流率移動(dòng)液體的另一容積式泵。

第三流控制裝置155還可安置在稀釋器130的排出端或下游。第三流控制裝置155可操作以增加或降低從稀釋器130排出并被引入到水合系統(tǒng)100的第二容器135中的經(jīng)稀釋流體混合物的輸出速率。應(yīng)注意，流控制裝置145、150、155的結(jié)合可進(jìn)一步可操作以增加或減少第一容器125中的濃縮的流體混合物的逗留時(shí)間，且因此，增加通過第一容器125排出的濃縮的流體混合物的水合程度和黏度。例如，較慢的流率允許濃縮的流體混合物在引入到稀釋器130和/或第二容器135中之前在第一容器125中保留較長的時(shí)間段。

類似于第一和第二流控制裝置145、150，第三流控制裝置155可包括擾流構(gòu)件156，例如可包括具有基本上圓形配置的板，且可能具有延伸通過其的中心開口或通路157。第三擾流構(gòu)件156可選擇性地相對于第三通道133旋轉(zhuǎn)以選擇性地打開和閉合第三通道133，可能以類似于第一和第二擾流構(gòu)件146、151的選擇性旋轉(zhuǎn)的方式。

第一、第二和/或第三擾流構(gòu)件146、151、156和/或第一、第二和/或第三流控制裝置145、150、155的其它特征可進(jìn)一步可操作以擾流或其它方式在濃縮的流體混合物、水合流體和/或經(jīng)稀釋流體混合物的流中產(chǎn)生湍流134。此湍流134可提供混合能量，所述混合能量可有助于用水合流體將濃縮的流體混合物稀釋至預(yù)定濃度的可水合物質(zhì)。

返回到圖2，通過稀釋器130排出的經(jīng)稀釋流體混合物可被傳送到第二容器135，其中經(jīng)稀釋流體混合物的供應(yīng)在被用于井下操作中或用作用于井下操作中的另一流體混合物的成分或一部分之前被儲存。第二容器135還可允許經(jīng)稀釋流體混合物在被排出之前進(jìn)一步水合。第二容器135可以是打開或封閉的容器或儲罐，其包括可操作以接收并容納經(jīng)稀釋流體混合物的一個(gè)或多個(gè)開放空間。然而，如果經(jīng)由第一容器125和/或稀釋器130的一個(gè)或多個(gè)實(shí)例實(shí)現(xiàn)足夠的水合和/或黏度水平，那么第二容器135可省略。在此實(shí)施方案中，經(jīng)稀釋流體混合物可直接被傳送到井下或在被噴射到井下之前用于另一過程。例如，經(jīng)稀釋流體混合物可被傳送到另一混合器，其可操作以混合支撐劑和/或其它固體顆粒物質(zhì)與經(jīng)稀釋流體混合物以形成壓裂液或用于壓裂操作中的另一流體。

第二容器135可包括與第一容器125相同或相似的結(jié)構(gòu)和/或功能，或第二容器135可實(shí)施為另一類型的先進(jìn)先出器皿或儲罐，例如可為經(jīng)稀釋流體混合物提供另外的水合時(shí)間。第二容器135還可包括一個(gè)或多個(gè)液位傳感器137，例如可操作以產(chǎn)生與第二容器135內(nèi)包含的經(jīng)稀釋流體混合物的量有關(guān)的信號或信息。

水合系統(tǒng)100還可包括多個(gè)閥181至186，其可操作以取決于其位置來控制水合流體、濃縮的流體混合物或經(jīng)稀釋流體混合物的流動(dòng)。閥181至186可包括球閥、截止閥、蝶形閥，或可操作以控制通過其的流體流的其它類型的閥。例如，第一閥181可操作以控制流向混合器105的水合流體流，第二閥182可操作以控制進(jìn)入到第一容器125中的濃縮的流體混合物流，且第三閥183可操作以控制進(jìn)入到稀釋器130中的濃縮的流體混合物流。第四閥184可操作以控制流向稀釋器130的水合流體的供應(yīng)，第五閥185可操作以控制從流控制裝置145排出回到第一容器125的濃縮的流體混合物的供應(yīng)，且第六閥186可操作以控制從流控制裝置145排出到泵140的濃縮的流體混合物的供應(yīng)。

也就是說，例如當(dāng)過多的經(jīng)稀釋流體混合物的供應(yīng)存在于第二容器135中時(shí)或?yàn)榱藶闈饪s的流體混合物提供另外的水合時(shí)間，濃縮的流體混合物可經(jīng)由再流通流動(dòng)路徑126再流通經(jīng)過第一容器125，所述再流通流動(dòng)路徑包括一個(gè)或多個(gè)管道、軟管和/或其它流體流導(dǎo)管。因此，可閉合第三閥183并可打開第五閥185以允許濃縮的流體混合物再流通經(jīng)過流動(dòng)路徑126且隨后經(jīng)過第一容器125。在此類再流通操作期間，第一流控制裝置145(在實(shí)施為上文所述的計(jì)量泵時(shí))可操作以將濃縮的流體混合物再流通或其它方式移動(dòng)通過再流通流動(dòng)路徑126和第一容器125。

濃縮的流體混合物還可被重新引導(dǎo)通過重定向流動(dòng)路徑127，其包括一個(gè)或多個(gè)管道、軟管和/或其它流體流導(dǎo)管，例如以用于對在水合流體源120與泵140之間流動(dòng)的水合流體的引導(dǎo)。經(jīng)結(jié)合的水合流體和濃縮的流體混合物可通過泵140同時(shí)地傳遞并混合以稀釋濃縮的流體混合物，且因此形成經(jīng)稀釋流體混合物。因此，可閉合第三閥183以防止?jié)饪s的流體混合物進(jìn)入稀釋器130，且可打開第六閥186以允許濃縮的流體混合物進(jìn)入連接水合流體源120和泵140的流體導(dǎo)管。之后，泵140可如上文所描述或經(jīng)由包括一個(gè)或多個(gè)管道、軟管和/或其它流體流導(dǎo)管的另一流動(dòng)路徑128來將經(jīng)稀釋流體混合物傳遞到第二容器135中。

水合系統(tǒng)100還可包括可操作以測量選定流體的流率的多個(gè)流量計(jì)160、165、170、175。流量計(jì)160可安置在水合流體源120與混合器105之間，例如可便于監(jiān)測被引入到混合器105中的水合流體的流率。流量計(jì)165可安置在水合流體源120與泵140之間，且流量計(jì)175可流體地連接在泵140和稀釋器130之間，使得流量計(jì)165、175中的一個(gè)或兩個(gè)可便于監(jiān)測通過泵140引入到稀釋器130中的水合流體的流率。流量計(jì)170可安置在稀釋器130與第二容器135之間，例如可便于監(jiān)測從稀釋器130排出的經(jīng)稀釋流體混合物的流率。

流量計(jì)160、165、170、175可產(chǎn)生與對應(yīng)的流體流率有關(guān)的信號或信息并將所述信號傳送到控制器410。通過流量計(jì)160、165、170、175產(chǎn)生的信息可被控制器410用作反饋信號，例如可促進(jìn)水合系統(tǒng)100的閉環(huán)控制。例如，所述信息可被用于檢查流控制裝置145、150、155的準(zhǔn)確性和/或調(diào)整對應(yīng)的流體的流率，使得經(jīng)濃縮和稀釋的流體混合物的濃度和流率匹配設(shè)定點(diǎn)值，所述設(shè)定點(diǎn)值可以是預(yù)定的、通過操作人員選定和/或通過控制器410在水合操作期間確定。

圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)方面的控制器410的實(shí)例實(shí)施方案的至少一部分的示意圖，所述控制器與傳遞裝置115、混合器105、泵140、流控制裝置145、150、155、流量計(jì)160、165、170、175、閥181至186、力傳感器112以及液位傳感器137(在下文中被統(tǒng)稱為“水合系統(tǒng)部件”)通信。此類通信可經(jīng)由有線和/或無線通信方式。然而，為理解的清晰性和容易性，此類通信方式為在圖2中描繪，且所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)了解，用于此通信的無數(shù)方式都在本發(fā)明的范圍內(nèi)。

控制器410可操作以執(zhí)行實(shí)例機(jī)器可讀指令以實(shí)施本文中描述的方法和/或過程中的一個(gè)或多個(gè)的至少一部分，和/或?qū)嵤┍疚闹忻枋龅膶?shí)例油田裝置中的一個(gè)或多個(gè)的一部分?？刂破?10可以是或包括例如，一個(gè)或多個(gè)處理器、專用計(jì)算裝置、服務(wù)器、個(gè)人計(jì)算機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理(“PDA”)裝置、智能手機(jī)、網(wǎng)絡(luò)家電和/或其它類型的計(jì)算裝置。

控制器410可包括處理器412，例如通用可編程處理器。處理器412可包括本地存儲器414，且可執(zhí)行存在于本地存儲器414和/或另一存儲器裝置中的經(jīng)編碼指令432。處理器412可執(zhí)行尤其可包含用于實(shí)施本文中描述的方法和/或過程的機(jī)器可讀指令或程序的經(jīng)編碼指令432。處理器412可以是、包括適合于本地應(yīng)用環(huán)境的一個(gè)或多個(gè)各種類型的處理器或通過所述處理器實(shí)施，且可包含以下各項(xiàng)中的一個(gè)或多個(gè)：通用計(jì)算機(jī)、專用計(jì)算機(jī)、微處理器、數(shù)字信號處理器(“DSP”)、場可編程門陣列(“FPGA”)、專用集成電路(“ASIC”)以及基于多核處理器架構(gòu)的處理器，以作為非限制性實(shí)例。當(dāng)然，來自其它族的其它處理器也是適合的。

處理器412可能經(jīng)由總線422和/或其它通信器件與主存儲器通信，所述主存儲器例如可包含易失性存儲器418和非易失性存儲器420。易失性存儲器418可以是、包括以下各項(xiàng)或通過以下各項(xiàng)實(shí)施：隨機(jī)存取存儲器(RAM)、靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器(SRAM)、同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲器(SDRAM)、動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲器(DRAM)、RAMBUS動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲器(RDRAM)和/或其它類型的隨機(jī)存取存儲器裝置。非易失性存儲器420可以是、包括以下各項(xiàng)或通過以下各項(xiàng)實(shí)施：只讀存儲器、閃存存儲器和/或其它類型的存儲器裝置。一個(gè)或多個(gè)存儲器控制器(未示出)可控制對易失性存儲器418和/或非易失性存儲器420的存取。處理器412可進(jìn)一步可操作以使得控制器410接收、收集濃度和流量設(shè)定點(diǎn)和/或通過水合系統(tǒng)部件和/或其它傳感器產(chǎn)生的其它信息和/或?qū)⑵溆涗浀街鞔鎯ζ魃稀?/p>

控制器410還可包括接口電路424。接口電路424可以是、包括各種類型的標(biāo)準(zhǔn)接口或通過各種類型的標(biāo)準(zhǔn)接口實(shí)施，例如以太網(wǎng)接口、通信串行總線(USB)、第三代輸出/輸出(3GIO)接口、無線接口和/或蜂窩接口以及其它實(shí)例。接口電路424還可包括圖形驅(qū)動(dòng)卡。接口電路424還可包括通信裝置，例如調(diào)制解調(diào)器或網(wǎng)絡(luò)接口卡，以便促進(jìn)經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)(例如，經(jīng)由以太網(wǎng)連接、數(shù)字訂戶線(“DSL”)、電話線、同軸電纜、蜂窩電話系統(tǒng)、衛(wèi)星等)與外部計(jì)算裝置交換數(shù)據(jù)。

水合系統(tǒng)部件可經(jīng)由接口電路424與接口電路410連接，例如可以促進(jìn)其間的通信。例如，水合系統(tǒng)部件中的每一個(gè)可包括對應(yīng)的接口電路(未示出)，其可促進(jìn)與控制器410的通信。每一對應(yīng)的接口電路可允許將通過水合系統(tǒng)部件產(chǎn)生的信號或信息發(fā)送到控制器410，以作為用于監(jiān)測水合系統(tǒng)部件中的一個(gè)或多個(gè)或可能的整個(gè)水合系統(tǒng)100的反饋信號。每一對應(yīng)的接口電路可允許通過與水合系統(tǒng)部件中的部件相關(guān)聯(lián)的各種電機(jī)、驅(qū)動(dòng)和/或其它致動(dòng)器(未示出)從控制器410接收控制信號，以控制對應(yīng)的水合系統(tǒng)部件的操作，以便控制整個(gè)水合系統(tǒng)100的操作。

一個(gè)或多個(gè)輸入裝置426還可連接到接口電路424。輸入裝置426可允許操作人員將數(shù)據(jù)和命令輸入到處理器412中，所述數(shù)據(jù)和命令例如可包含對應(yīng)于經(jīng)稀釋流體混合物中的可水合物質(zhì)的預(yù)定濃度的設(shè)定點(diǎn)(下文中被稱為“濃度設(shè)定點(diǎn)”)，和對應(yīng)于通過水合系統(tǒng)100排出的經(jīng)稀釋流體混合物的預(yù)定流率的設(shè)定點(diǎn)(下文中被稱為“流動(dòng)設(shè)定點(diǎn)”)。輸入裝置426可以是、包括以下各項(xiàng)或通過以下各項(xiàng)實(shí)施：鍵盤、鼠標(biāo)、觸摸屏、軌跡板、軌跡球、等電位點(diǎn)和/或語音識別系統(tǒng)，以及其它實(shí)例。一個(gè)或多個(gè)輸出裝置428還可連接到接口電路424，以便顯示濃度和流動(dòng)設(shè)定點(diǎn)以及通過水合系統(tǒng)部件中的一個(gè)或多個(gè)產(chǎn)生的信息。輸出裝置428可以是、包括以下各項(xiàng)或通過以下各項(xiàng)實(shí)施：視覺顯示裝置(例如，液晶顯示器(LCD)或陰極射線管顯示器(CRT)等等)、打印機(jī)和/或揚(yáng)聲器以及其它實(shí)例。

控制器410還可包括一個(gè)或多個(gè)大容量存儲裝置430和/或可拆卸存儲媒體434，例如可以是或包含軟盤驅(qū)動(dòng)、硬盤驅(qū)動(dòng)、壓縮光盤(CD)驅(qū)動(dòng)、數(shù)字通用光盤(DVD)驅(qū)動(dòng)和/或USB和/或其它閃存驅(qū)動(dòng)，以及其它實(shí)例。通過水合系統(tǒng)部件和/或其它傳感器產(chǎn)生的信息可被存儲在一個(gè)或多個(gè)大容量存儲裝置430和/或可拆卸存儲媒體434上。

經(jīng)編碼指令432可存儲在大容量存儲裝置430、易失性存儲器418、非易失性存儲器420、本地存儲器414和/或可拆卸存儲媒體434中。因此，控制器410的部件可根據(jù)硬件(可能實(shí)施于包含集成電路的一個(gè)或多個(gè)芯片中，例如專用集成電路)來實(shí)施，或可實(shí)施為軟件或固件以用于通過一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行。在固件或軟件的情況下，實(shí)施方案可提供為計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包含計(jì)算機(jī)可讀媒體或存儲結(jié)構(gòu)，其實(shí)施其上的計(jì)算機(jī)程序代碼(即，軟件或固件)以用于由處理器412執(zhí)行。

經(jīng)編碼指令432可包含程序指令或計(jì)算機(jī)程序代碼，所述程序指令或計(jì)算機(jī)程序代碼在由處理器412執(zhí)行時(shí)使得水合系統(tǒng)100(或至少其部件)執(zhí)行如本文中描述的任務(wù)。例如，經(jīng)編碼指令432在被執(zhí)行時(shí)，可使得控制器410接收并處理濃度和流量設(shè)定點(diǎn)，且基于所述設(shè)定點(diǎn)，使得水合系統(tǒng)100形成在預(yù)定流量處且具有預(yù)定濃度的經(jīng)稀釋流體混合物。在被執(zhí)行時(shí)，經(jīng)編碼指令432可使得控制器410接收通過水合系統(tǒng)部件產(chǎn)生的信息并將所述信息處理為反饋信號，使得可促進(jìn)水合系統(tǒng)100和/或水合系統(tǒng)部件的閉環(huán)控制。例如，可以處理信息以檢查傳遞裝置115和流控制裝置145、150、155的準(zhǔn)確度，和/或調(diào)整可水合物質(zhì)和對應(yīng)的流體的流率，使得經(jīng)稀釋流體混合物的流率和僅濃縮和稀釋的流體混合物的濃度與流量和濃度設(shè)定點(diǎn)相匹配。盡管在本文中論述流量和濃度設(shè)定點(diǎn)，但應(yīng)理解，控制器410可接收并處理在本發(fā)明的范圍內(nèi)的其它設(shè)定點(diǎn)。控制器410還可監(jiān)測并控制水合系統(tǒng)100的其它參數(shù)和操作，例如可經(jīng)實(shí)施以形成經(jīng)稀釋流體混合物的參數(shù)和操作。

圖7是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)方面的實(shí)例控制過程500的至少一部分的流程圖，所述實(shí)例控制過程存儲為經(jīng)編碼指令432且通過控制器410和/或與水合系統(tǒng)部件相關(guān)聯(lián)的相關(guān)聯(lián)其它控制器執(zhí)行。以下描述共同地參考圖2、圖6和圖7。

過程500可通過水合系統(tǒng)100實(shí)施以基于由操作人員輸出到控制器410中的預(yù)定濃度和流量設(shè)定點(diǎn)而形成經(jīng)稀釋流體混合物。過程500可包括一系列相關(guān)聯(lián)的階段或子過程510、520、530、540、550，其中每一此子過程可采用單獨(dú)的控制環(huán)，例如比例-積分-微分(PID)控制環(huán)。例如，子過程510、520、530、540、550中的一個(gè)或多個(gè)可利用控制環(huán)來實(shí)現(xiàn)期望的輸出或結(jié)果。子過程510、520、530、540、550可以是相關(guān)聯(lián)的，如通過箭頭522、532、542、552所描繪。

子過程510可包括確定濃縮的流體混合物(“CFM”)濃度設(shè)定點(diǎn)和稀釋比。此子過程的輸入可包含經(jīng)稀釋流體混合物(“DFM”)濃度設(shè)定點(diǎn)512(下文中稱為“第一設(shè)定點(diǎn)”)和最大經(jīng)稀釋流體混合物流率設(shè)定點(diǎn)514(下文中稱為“第二設(shè)定點(diǎn)”)，所述第二設(shè)定點(diǎn)可與通過流量計(jì)170產(chǎn)生的信息相比較。第一和第二設(shè)定點(diǎn)512、514可以是預(yù)定或選定參數(shù)，所述參數(shù)特定于將利用水合系統(tǒng)100來執(zhí)行的井場操作，例如水力壓裂操作。第一和第二設(shè)定點(diǎn)512、514可以合適的方式(例如經(jīng)由輸入裝置426)輸出到控制器410中。設(shè)定點(diǎn)512、514可基于與井場操作相關(guān)的其它信息來確定，比如通過水合系統(tǒng)100排出的經(jīng)稀釋流體混合物將被噴射到的地層的特性(例如，大小、位置、內(nèi)容物等)?？刂破?10可基于所輸入的第一和第二設(shè)定點(diǎn)512、514和/或其它輸入來確定并輸出在水合操作期間使用的其它參數(shù)?？刂破?10隨后可將其它參數(shù)傳送到與水合系統(tǒng)部件相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)設(shè)備控制器(未示出)，所述水合系統(tǒng)部件繼而可實(shí)施另外的子過程。

子過程520可包括控制用于將可水合物質(zhì)傳遞到混合器105的傳遞裝置115。子過程520的輸入可包含通過子過程510產(chǎn)生的一個(gè)或多個(gè)輸出(例如，設(shè)定點(diǎn))，連同進(jìn)入到混合器105中的實(shí)際水合流體流率526，如通過流量計(jì)160確定。通過一個(gè)或多個(gè)力傳感器112(例如支撐可水合物質(zhì)源512的稱重傳感器)產(chǎn)生的信號可用于子過程520中以確保將適當(dāng)量的可水合物質(zhì)引入到混合器105中，和/或比較預(yù)期的可水合物質(zhì)的量與引入到混合器105中的實(shí)際的可水合物質(zhì)的量。

子過程530可包括確定經(jīng)稀釋流體混合物流率設(shè)定點(diǎn)，這包含確定濃縮的流體混合物流率設(shè)定點(diǎn)和水合流體流率設(shè)定點(diǎn)(在圖7中指示為“稀釋率設(shè)定點(diǎn)”)。子過程530的輸入可包含通過子過程510產(chǎn)生的輸出中的一個(gè)或多個(gè)，連同如通過流量計(jì)160、165、175所確定的進(jìn)入到稀釋器130中的總水合流體流率534，以及如通過液位傳感器137所確定的第二容器135中的經(jīng)稀釋流體混合物液位536。

子過程540可包括控制進(jìn)入到稀釋器130中的濃縮的流體混合物流率，這可以是第一流控制裝置145的功能。子過程540的輸入可包含通過子過程530產(chǎn)生的濃縮的流體混合物流率設(shè)定點(diǎn)542，連同實(shí)際的濃縮的流體混合物流率544，如通過第一流控制裝置145或流量計(jì)(未示出)確定。

子過程550可包括控制進(jìn)入到稀釋器130中的水合流體流率，以便控制濃縮的流體混合物的稀釋。子過程550的輸入可包含通過子過程530產(chǎn)生的稀釋率設(shè)定點(diǎn)552，連同進(jìn)入到混合器130中的實(shí)際水合流體流率554，如通過流量計(jì)165、175中的一個(gè)或多個(gè)確定。

圖8是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)方面的在圖2中示出的水合系統(tǒng)100的實(shí)例實(shí)施方案的透視圖。水合系統(tǒng)100在圖8中描繪為被實(shí)施為可拆卸地與原動(dòng)機(jī)602連接的移動(dòng)水合系統(tǒng)600。移動(dòng)水合系統(tǒng)600包括移動(dòng)托架603，其具有框架604，以及可旋轉(zhuǎn)地連接到框架604并在地面610上支撐框架604的多個(gè)輪子606。移動(dòng)水合系統(tǒng)600可進(jìn)一步包括與框架604連接的控制室612，其在本領(lǐng)域中被稱為E-house。控制室612可包括一個(gè)或多個(gè)控制器，例如圖2和圖6中示出的控制器410，且這些控制器可操作以監(jiān)測并控制移動(dòng)水合系統(tǒng)600，如上文關(guān)于水合系統(tǒng)100所描述。

移動(dòng)水合系統(tǒng)600進(jìn)一步包括可水合物質(zhì)源110，其實(shí)施為可操作以將可水合物質(zhì)接收在其中的料斗或箱子。可水合物質(zhì)源110通過例如多個(gè)支撐構(gòu)件616連接到框架604。

移動(dòng)水合系統(tǒng)600進(jìn)一步包括混合器105和可水合物質(zhì)傳遞裝置115，例如螺旋給料器和/或可操作以計(jì)量進(jìn)入到混合器105中的可水合物質(zhì)的其它裝置?；旌掀?05與框架604連接并包括可操作以驅(qū)動(dòng)混合器105的電機(jī)621?；旌掀?05可以是或包括如圖3中所描繪的固體-流體混合器105或可操作以混合或摻混水合流體與可水合物質(zhì)的另一混合器。水合流體可從水合流體源120供應(yīng)到混合器105，所述水合流體源在圖8中描繪為被實(shí)施為可操作以經(jīng)由多個(gè)端口624接收水合流體的歧管。端口624中的每一個(gè)可包括閥625，例如可操作以控制水合流體的流動(dòng)的閥。

在可水合物質(zhì)和水合流體在混合器105內(nèi)摻混以形成濃縮的流體混合物之后，可將濃縮的流體混合物傳送到第一容器125的一個(gè)或多個(gè)實(shí)例中并通過所述實(shí)例。第一容器125在圖8中描繪為被實(shí)施為四個(gè)封閉的水合容器(下文中稱為“水合器”)，其各自包括延伸通過其的基本上連續(xù)的流徑，例如圖4中所描繪的實(shí)例實(shí)施方案。因此，每一第一容器125可包括第一和第二端口312、322，所述端口可操作以將濃縮的流體混合物接收到每一第一容器125中或從所述每一第一容器排出濃縮的流體混合物。每一第一容器125可通過例如多個(gè)支撐構(gòu)件632連接到框架604。

在濃縮的流體混合物經(jīng)過每一第一容器125之后，可將濃縮的流體混合物傳送到第二容器135中，所述第二容器在圖8中描繪為被實(shí)施為集水箱。在被引入到第二容器135中之前，可經(jīng)由稀釋器130將另外的水合流體與濃縮的流體混合物結(jié)合或?qū)⒘硗獾乃狭黧w添加到濃縮的流體混合物，所述稀釋器在圖8中描繪為被實(shí)施為三通管道。水合流體可通過泵140從水合流體源120傳遞到稀釋器130，例如通過電機(jī)640驅(qū)動(dòng)的離心泵。水合流體和濃縮的流體混合物可在稀釋器130內(nèi)結(jié)合以形成經(jīng)稀釋流體混合物，如上文所描述，并被傳送到第二容器135中。經(jīng)稀釋流體混合物可經(jīng)由出口642從第二容器135排出，所述出口可用閥644打開和閉合。第二容器135可通過例如多個(gè)支撐構(gòu)件646連接到框架604。

圖9是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)方面的在圖8中示出的移動(dòng)水合設(shè)備600的一部分的實(shí)例實(shí)施方案的示意圖。圖9將可水合物質(zhì)源110描繪為被實(shí)施為包括基本上錐形的料斗部分615，且進(jìn)一步包括活化劑系統(tǒng)650或另外與所述活化劑系統(tǒng)結(jié)合使用?；罨瘎┫到y(tǒng)650包括通過例如多個(gè)結(jié)構(gòu)化構(gòu)件654附接到料斗617和/或可水合物質(zhì)源110的其它部件的內(nèi)部擋板652。擋板652可以是基本上錐形的、凸形的或其它形狀，且可以是基本上實(shí)心的或具有形成篩網(wǎng)的多個(gè)小孔。柔順性膜(未示出)可在圓柱形箱部分614和/或活化劑系統(tǒng)650的其它部分與可水合物質(zhì)源110的錐形料斗部分615之間延伸，以便防止可水合物質(zhì)圍繞可水合物質(zhì)源110的錐形料斗部分615的外側(cè)向上流動(dòng)，和/或以便最小化粉塵產(chǎn)生。箱部分614、料斗617和/或活化劑系統(tǒng)650的其它部件可響應(yīng)于通過振動(dòng)器656產(chǎn)生的離心力而水平地移動(dòng)或振動(dòng)，所述離心力例如可包括其中的不平衡旋轉(zhuǎn)重量。振動(dòng)器656可通過一個(gè)或多個(gè)夾具、帶螺紋緊固件和/或其它器件而連接到箱部分614和/或活化劑系統(tǒng)650的其它部件。在水合操作期間，活化劑系統(tǒng)650可打散從錐形料斗部分615經(jīng)過擋板652移動(dòng)到料斗617的可水合物質(zhì)的塊,如通過箭頭660指示。通過活化劑系統(tǒng)650產(chǎn)生的振動(dòng)或運(yùn)動(dòng)可有助于減緩從可水合物質(zhì)源110供應(yīng)的可水合物質(zhì)的鼠洞形成趨勢。

下文闡述的表1列出移動(dòng)水合系統(tǒng)600的實(shí)例規(guī)格和/或工作參數(shù)。然而，表1僅提供實(shí)例值，且許多其它值也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。

表1

圖10是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)方面的方法(700)的實(shí)例實(shí)施方案的至少一部分的流程圖。方法(700)可利用在圖2至圖9中示出的設(shè)備和/或在本發(fā)明的范圍內(nèi)的其它設(shè)備中的一個(gè)或多個(gè)的至少一部分來執(zhí)行。然而，為了理解的清晰性和容易性，在圖10中描繪的方法(700)的以下描述也通指作為實(shí)例的圖2和圖8。

方法(700)包括傳送(705)具有第一濃度的基本上連續(xù)的凝膠流。如上文所描述，凝膠可以是可水合物質(zhì)和水合流體的混合物。因此，例如，此類傳送(705)可經(jīng)由混合器105的排放器件，例如圖3中示出的出口216，和/或一個(gè)或多個(gè)管道、軟管和/或流體地連接混合器105與第一容器125的一個(gè)或多個(gè)實(shí)例的其它導(dǎo)管(下文統(tǒng)稱為“導(dǎo)管”)。此類傳送(705)還可或替代地通過第一容器125的一個(gè)或多個(gè)實(shí)例，以便允許具有第一濃度的基本上連續(xù)的凝膠流的充分水合。此類傳送(705)還可或替代地經(jīng)由第一容器125(其中利用第一容器125的多個(gè)實(shí)例)的最遠(yuǎn)下游實(shí)例的排放器件，例如圖4中示出的端口322，和/或流體地連接第一容器125的最遠(yuǎn)下游實(shí)例與稀釋器130的一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)管。此類傳送(705)還可或替代地經(jīng)由圖2和圖8中的一個(gè)或兩個(gè)中示出的一個(gè)或多個(gè)其它部件，例如閥182、流控制裝置145、閥183、流動(dòng)路徑126、閥185、流動(dòng)路徑127、閥186、泵140、流控制裝置150和/或其和/或其間的一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)管。

方法(700)還包括傳送(710)基本上連續(xù)的含水流體流。此類傳送(710)可經(jīng)由端口624中的一個(gè)或多個(gè)和/或流體地連接端口624中的一個(gè)或多個(gè)與稀釋器130的一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)管。此類傳送(710)還可或替代地經(jīng)由圖2和圖8中的一個(gè)或兩個(gè)中示出的一個(gè)或多個(gè)其它部件，例如流量計(jì)165、175、閥184、泵140、流控制裝置150和/或其和/或其間的一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)管。

方法(700)還包括結(jié)合(715)具有第一濃度的基本上連續(xù)的凝膠流與基本上連續(xù)的含水流體流以形成具有第二濃度的基本上連續(xù)的凝膠流，其中所述第二濃度基本上低于第一濃度。此類結(jié)合(715)可經(jīng)由稀釋器130和/或在圖2和圖8中的一個(gè)或兩個(gè)中示出的一個(gè)或多個(gè)其它部件和/或?qū)Ч堋?/p>

結(jié)合(715)具有第一濃度的基本上連續(xù)的凝膠流與基本上連續(xù)的含水流體流以形成具有第二濃度的基本上連續(xù)的凝膠流可包括通過改變以下各項(xiàng)中的至少一項(xiàng)來改變第二濃度：具有第一濃度的基本上連續(xù)的凝膠流的第一流率；以及基本上連續(xù)的含水流體流的第二流率。改變第一流率可包括操作一個(gè)或多個(gè)流控制裝置，所述流控制裝置例如可包含流控制裝置145、閥183、閥185和/或閥186中的一個(gè)或多個(gè)。改變第二流率還可包括操作一個(gè)或多個(gè)流控制裝置，所述流控制裝置例如可包含閥184、泵140和/或流控制裝置150中的一個(gè)或多個(gè)。然而，改變第一和第二流率中的至少一個(gè)以降低濃度還可或替代地包括一個(gè)或多個(gè)其它流控制裝置。改變第一和第二流率中的至少一個(gè)以降低濃度可包括降低第一流率，增加第二流率而這兩者。

方法(700)可進(jìn)一步包括，在結(jié)合(715)具有第一濃度的基本上連續(xù)的凝膠流和基本上連續(xù)的含水流體流以形成具有第二濃度的基本上連續(xù)的凝膠流之前，在具有第一濃度的基本上連續(xù)的凝膠流中產(chǎn)生(720)湍流。例如，如果如圖5中所描繪實(shí)施稀釋器130，且具有第一濃度的基本上連續(xù)的凝膠流經(jīng)由通道131被引入到稀釋器130中，那么此湍流可經(jīng)由擾流構(gòu)件146的操作產(chǎn)生(720)。然而，除如圖5中所描繪外的流控制裝置145和/或其它器件的實(shí)施還可或替代地用于在具有第一濃度的基本上連續(xù)的凝膠流中產(chǎn)生(720)湍流。所產(chǎn)生(720)的湍流可有助于所得混合物的混合、稀釋和/或水合。

方法(700)可進(jìn)一步包括，在結(jié)合(715)具有第一濃度的基本上連續(xù)的凝膠流和基本上連續(xù)的含水流體流以形成具有第二濃度的基本上連續(xù)的凝膠流之前，在基本上連續(xù)的含水流體流中產(chǎn)生(725)湍流。例如，如果如圖5中所描繪實(shí)施稀釋器130，且基本上連續(xù)的含水流體流經(jīng)由通道132被引入到稀釋器130中，那么此湍流可經(jīng)由擾流構(gòu)件151的操作產(chǎn)生(725)。然而，除如圖5中所描繪外的流控制裝置150和/或其它器件的實(shí)施還可或替代地用于在基本上連續(xù)的含水流體流中產(chǎn)生(725)湍流。所產(chǎn)生(725)的湍流可有助于所得混合物的混合、稀釋和/或水合。

方法(700)可進(jìn)一步包括混合(730)基本上連續(xù)的可水合物質(zhì)流與基本上連續(xù)的含水流體流以形成所傳送(705)的具有第一濃度的基本上連續(xù)的凝膠流。如上文所描述，此類混合(730)可通過混合器105在以下操作之后執(zhí)行：例如經(jīng)由傳遞裝置115從可水合物質(zhì)源110接收基本上連續(xù)的可水合物質(zhì)供應(yīng)，以及例如從圖8中示出的端口624中的一個(gè)或多個(gè)和/或圖2中示出的水合流體源120接收基本上連續(xù)的含水流體供應(yīng)。

方法(700)可進(jìn)一步包括將具有第二濃度的基本上連續(xù)的凝膠流傳送(735)到儲罐中。例如，儲罐可以是第二容器135的一個(gè)或多個(gè)實(shí)例。此類傳送(735)可經(jīng)由稀釋器130的排放器件(例如圖5中示出的通道133)，流控制裝置155和/或流體地連接在稀釋器130與第二容器135之間的一個(gè)或多個(gè)其它部件或?qū)Ч堋?/p>

方法(700)可進(jìn)一步包括將具有第二濃度的凝膠用于(740)井壓裂操作中。例如，利用(740)具有第二濃度的凝膠可包括混合凝膠與支撐劑物質(zhì)，以及可能的其它添加劑，以形成壓裂液，所述壓裂液例如隨后可被增壓且噴射到井下以用于壓裂地層。此類混合可利用混合器105的另一實(shí)例和/或另一類型的混合器，其可操作以接收基本上連續(xù)的支撐劑物質(zhì)供應(yīng)和/或其它添加劑供應(yīng)以及具有第二濃度的凝膠供應(yīng)，不論凝膠是接收自稀釋器130、第二容器135還是圖2中示出的水合系統(tǒng)100和/或圖8中示出的移動(dòng)水合系統(tǒng)600中的另一部件。

方法(700)可進(jìn)一步包括，在將具有第二濃度的凝膠用于(740)井壓裂操作中之前，在具有第二濃度的基本上連續(xù)的凝膠流中產(chǎn)生(745)湍流。例如，如果如圖5中所描繪實(shí)施稀釋器130，且具有第二濃度的基本上連續(xù)的凝膠流經(jīng)由通道133從稀釋器130被排出，那么此湍流可經(jīng)由擾流構(gòu)件156的操作產(chǎn)生(745)。然而，除如圖5中所描繪外的流控制裝置155和/或其它器件的實(shí)施還可或替代地用于在具有第二濃度的基本上連續(xù)的凝膠流中產(chǎn)生(745)湍流。所產(chǎn)生(745)的湍流可有助于所得混合物的混合、稀釋和/或水合。

方法(700)可進(jìn)一步包括將移動(dòng)托架運(yùn)輸(750)到井場，將在所述井場處執(zhí)行井壓裂操作。例如，所運(yùn)輸(750)的移動(dòng)托架可以是圖8中示出的移動(dòng)水合系統(tǒng)600。因此，所運(yùn)輸(750)的移動(dòng)托架可包括框架604和可旋轉(zhuǎn)地耦接到框架604的多個(gè)輪子606，且可可拆卸地連接到原動(dòng)機(jī)602。如上文所描述，混合器105、共同地形成封閉的水合器的第一容器125的一個(gè)或多個(gè)實(shí)例以及稀釋器130各自耦接到框架604。在此類實(shí)施方案中，稀釋器130還可被稱為結(jié)合器，其可操作用于基本上連續(xù)地結(jié)合基本上連續(xù)的含水流體流和具有第一(較高)濃度的凝膠流以形成具有第二(較低)濃度的基本上連續(xù)的凝膠流。

鑒于本發(fā)明的全部內(nèi)容，包含權(quán)利要求書和圖式，所述領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)容易地認(rèn)識到，本發(fā)明介紹一種方法，其包括：傳送具有第一濃度的基本上連續(xù)的凝膠流；傳送基本上連續(xù)的含水流體流；結(jié)合具有第一濃度的基本上連續(xù)的凝膠流與基本上連續(xù)的含水流體流以形成具有第二濃度的基本上連續(xù)的凝膠流，其中第二濃度基本上低于第一濃度；以及將具有第二濃度的凝膠用于井壓裂操作中。

所述方法進(jìn)一步包括：用混合器混合基本上連續(xù)的可水合物質(zhì)流與基本上連續(xù)的含水流體流，以形成具有第一濃度的凝膠；以及當(dāng)基本上連續(xù)的可水合物質(zhì)流與基本上連續(xù)的含水流體流被混合以形成具有第一濃度的基本上連續(xù)的凝膠流時(shí)，從混合器排出具有第一濃度的凝膠。可水合物質(zhì)可基本上包括瓜爾膠。含水流體可基本上包括水。

所述方法可進(jìn)一步包括，在結(jié)合具有第一濃度的基本上連續(xù)的凝膠流和基本上連續(xù)的含水流體流以形成具有第二濃度的基本上連續(xù)的凝膠流之前，通過水合罐傳送具有第一濃度的基本上連續(xù)的凝膠流，以允許具有第一濃度的基本上連續(xù)的凝膠流達(dá)到預(yù)定黏度。

所述方法可進(jìn)一步包括，在將具有第二濃度的凝膠用于井壓裂操作中之前，將具有第二濃度的基本上連續(xù)的凝膠流傳送到儲罐中。

所述方法可進(jìn)一步包括，在結(jié)合具有第一濃度的基本上連續(xù)的凝膠流和基本上連續(xù)的含水流體流以形成具有第二濃度的基本上連續(xù)的凝膠流之前，在具有第一濃度的基本上連續(xù)的凝膠流中產(chǎn)生湍流。

所述方法可進(jìn)一步包括，在結(jié)合具有第一濃度的基本上連續(xù)的凝膠流和基本上連續(xù)的含水流體流以形成具有第二濃度的基本上連續(xù)的凝膠流之前，在基本上連續(xù)的含水流體流中產(chǎn)生湍流。

所述的方法可進(jìn)一步包括，在將具有第二濃度的凝膠用于井壓裂操作中之前，在具有第二濃度的基本上連續(xù)的凝膠流中產(chǎn)生湍流。

所述的方法可進(jìn)一步包括通過改變以下各項(xiàng)中的至少一項(xiàng)來改變第二濃度：具有第一濃度的基本上連續(xù)的凝膠流的第一流率；以及基本上連續(xù)的含水流體流的第二流率。改變第一和第二流率中的至少一個(gè)可包括操作流控制裝置。流控制裝置可包括閥和/或泵。改變第一和第二流率中的至少一個(gè)可包括以下操作中的至少一個(gè)：降低第一流率以降低第二濃度；以及增加第二流率以降低第二濃度。

本發(fā)明還介紹一種方法，其包括：基本上連續(xù)地將可水合物質(zhì)和水合流體供應(yīng)到混合器中；基本上連續(xù)地操作混合器以混合可水合物質(zhì)與水合流體以形成第一基本上連續(xù)流，其中第一基本上連續(xù)流包括凝膠，所述凝膠具有：第一濃度的可水合物質(zhì)和第一黏度；通過封閉的水合器基本上連續(xù)地傳送第一基本上連續(xù)流以形成第二基本上連續(xù)流，其中第二基本上連續(xù)流包括凝膠，所述凝膠具有：第一濃度的可水合物質(zhì)和第二黏度，其基本上大于第一黏度；基本上連續(xù)地結(jié)合第二基本上連續(xù)流和第三基本上連續(xù)流以形成第四基本上連續(xù)流，其中第三基本上連續(xù)流基本上包括含水流體，并且其中第四基本上連續(xù)流包括具有第二濃度的可水合物質(zhì)的凝膠，所述第二濃度基本上小于第一濃度；以及將來自第四基本上連續(xù)流的凝膠用于井壓裂操作中。

可水合物質(zhì)可基本上包括瓜爾膠。水合流體和含水流體可各自基本上包括水。

基本上連續(xù)地結(jié)合第二和第三基本上連續(xù)流以形成第四基本上連續(xù)流可包括調(diào)整第二和第三基本上連續(xù)流中的至少一者的流率以改變第二濃度。調(diào)整第二和第三基本上連續(xù)流中的至少一者的流率可包括操作流控制閥。調(diào)整第二和第三基本上連續(xù)流中的至少一者的流率可包括調(diào)整相關(guān)聯(lián)的泵的操作。

所述方法可進(jìn)一步包括在將來自第四基本上連續(xù)流的凝膠用于井壓裂操作中之前，將第四基本上連續(xù)流傳送到儲罐中。在此類實(shí)施方案中，用于井壓裂操作中的來自第四基本上連續(xù)流的凝膠可從儲罐獲得。

所述方法可進(jìn)一步包括在結(jié)合第二和第三基本上連續(xù)流之前，在第二基本上連續(xù)流中產(chǎn)生湍流。

所述方法可進(jìn)一步包括在結(jié)合第二和第三基本上連續(xù)流之前，在第三基本上連續(xù)流中產(chǎn)生湍流。

所述方法可進(jìn)一步包括在第四基本上連續(xù)流中產(chǎn)生湍流。

所述方法可進(jìn)一步包括將移動(dòng)托架運(yùn)輸?shù)骄畧?，在所述井場處?zhí)行井壓裂操作。移動(dòng)托架可包括框架和可旋轉(zhuǎn)地耦接到所述框架的多個(gè)輪子。移動(dòng)托架可可拆卸地連接到原動(dòng)機(jī)?；旌掀?、封閉的水合器以及結(jié)合器可耦接到框架。結(jié)合器可操作用于基本上連續(xù)地結(jié)合第二和第三基本上連續(xù)流以形成第四基本上連續(xù)流。

本發(fā)明還介紹一種設(shè)備，其包括：系統(tǒng)，其可操作以形成具有第一可水合物質(zhì)濃度的基本上連續(xù)的凝膠供應(yīng)以用于井壓裂操作中，其中所述系統(tǒng)包括：混合器，其可操作以接收并混合可水合物質(zhì)與含水流體以形成具有第二可水合物質(zhì)濃度的基本上連續(xù)的凝膠供應(yīng)，其中第二可水合物質(zhì)濃度基本上高于第一可水合物質(zhì)濃度；封閉罐，其具有內(nèi)部流動(dòng)路徑，在足以允許具有第二可水合物質(zhì)濃度的基本上連續(xù)的凝膠供應(yīng)的黏度增加至預(yù)定水平的時(shí)間段期間，具有第二可水合物質(zhì)濃度的基本上連續(xù)的凝膠供應(yīng)穿過所述內(nèi)部流動(dòng)路徑；以及稀釋器，其可操作以將具有第二可水合物質(zhì)濃度的基本上連續(xù)的黏度增加的凝膠供應(yīng)稀釋至具有第一可水合物質(zhì)濃度的基本上連續(xù)的供應(yīng)凝膠。

所述系統(tǒng)可進(jìn)一步包括儲罐，其可操作以接收具有第一可水合物質(zhì)濃度的基本上連續(xù)的凝膠供應(yīng)。

所述系統(tǒng)可進(jìn)一步包括以下各項(xiàng)中的至少一項(xiàng)：第一流控制裝置，其可操作以控制流向稀釋器的具有第二可水合物質(zhì)濃度的基本上連續(xù)的黏度增加的凝膠供應(yīng)的第一流率；以及第二流控制裝置，其可操作以控制流向稀釋器的含水流體的第二流率。第一和第二流控制裝置中的至少一個(gè)可包括流控制閥。第一和第二流控制裝置中的至少一個(gè)可安置成與稀釋器相鄰，且可包括可操作以產(chǎn)生經(jīng)過流體流的湍流的擾流構(gòu)件。擾流構(gòu)件可以是具有中心通道的基本上圓形板。擾流構(gòu)件可選擇性地相對于包含經(jīng)過流體流的導(dǎo)管旋轉(zhuǎn)。第一和第二流控制裝置中的至少一個(gè)可包括可操作以計(jì)量流向稀釋器的流量的泵。

所述系統(tǒng)可進(jìn)一步包括：第一泵，其可操作以將含水流體從含水流體源傳遞到混合器；以及第二泵，其可操作以將含水流體從含水流體源傳遞到稀釋器以用于稀釋具有第二可水合物質(zhì)濃度的基本上連續(xù)的黏度增加的凝膠供應(yīng)。

可水合物質(zhì)可基本上包括瓜爾膠?？伤衔镔|(zhì)可包括聚合物、合成聚合物、半乳甘露聚糖、多醣、纖維素、黏土或其組合。含水流體可基本上包括水。

封閉罐可以是具有通道化流動(dòng)路徑的先進(jìn)先出罐?；旌掀骺蛇M(jìn)一步可操作以基本上連續(xù)地對具有第二可水合物質(zhì)濃度的基本上連續(xù)的凝膠供應(yīng)增壓，以使得具有第二可水合物質(zhì)濃度的基本上連續(xù)的凝膠供應(yīng)基本上連續(xù)地穿過通道化流動(dòng)路徑。

稀釋器可包括具有第一通道，其接收具有第二可水合物質(zhì)濃度的基本上連續(xù)的黏度增加的凝膠供應(yīng)；第二通道，其接收基本上連續(xù)的含水流體供應(yīng)；以及第三通道，其引導(dǎo)具有第一可水合物質(zhì)濃度的基本上連續(xù)的凝膠供應(yīng)。稀釋器可以是三通管道。

所述系統(tǒng)可進(jìn)一步包括框架，所述框架操作地與在地面上支撐所述框架的多個(gè)輪子耦接。在此類實(shí)施方案中，混合器、封閉罐以及稀釋器與框架連接?？蚣芸煽刹鹦兜嘏c原動(dòng)機(jī)連接。

前文概述了若干實(shí)施方案的特征，使得所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可更好地理解本發(fā)明的方面。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)了解，它們可容易地將本發(fā)明用作用于設(shè)計(jì)或修改用于實(shí)施與本文中介紹的實(shí)施方案相同的功能和/或?qū)崿F(xiàn)與本文中介紹的實(shí)施方案相同的益處的過程和結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還應(yīng)意識到，此類等效構(gòu)造并不偏離本發(fā)明的精神和范圍，且在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，他們可進(jìn)行各種改變、替換或更改。

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