(57)【要約】  トレーラ(1120)を牽引する単一の牽引車ユニットが提供され、牽引車自体は、クレーンユニット(1146)、コイル管注入ユニット(1144)、及びポンプを制御する複数の液圧モータ(1114)と、コイル管を用いて改修井戸内に気体窒素を注入するのに使用される液体窒素システム(1138)に付随するモータとを駆動する。変形例では、液体窒素システムを、窒素発生器又は圧縮窒素ガスタンクに置換してもよい。変形例では、他の機器と共にトレーラ、スキッド、又はバージ上に搭載され且つ複数の液圧モータを駆動するための別個のエンジンが、単一の牽引車エンジンに置換されてもよい。更に別の実施形態では、単一のエンジンが、沖合施設上の複数の井戸処理システムを駆動する。
2007512453.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
油井及び／又はガス井を処理するための複合システムであって、
単一のトレーラを有し、その上には、
前記単一のトレーラ上に搭載されたポンプ及びモ−タの作動のための主動力を供給するための単一のエンジンと、
井戸処理流体を井戸の中に導入するためのコイル管のリールと、
前記コイル管を掘削孔内に前進させることができるコイル管注入ユニットと、
流体を掘削孔内に圧送するための流体圧送システムと、
液体窒素のタンクと、が設けられ、
前記コイル管注入ユニット、前記流体圧送システム、及び前記液体窒素のタンクの各々は、前記エンジンの作動に応答する、複合システム。
【請求項２】
更に、前記コイル管注入ユニットを持上げたり降下させたりするためのクレーンを有する、請求項１に記載の複合システム。
【請求項３】
前記クレーンは、前記単一のエンジンの作動に応答する、請求項２に記載の複合システム。
【請求項４】
更に、前記コイル管注入ユニットを操作するために前記エンジンによって駆動される第１の液圧ポンプを有する、請求項１に記載の複合システム。
【請求項５】
更に、前記エンジンによって駆動される第２の液圧ポンプと、前記コイル管注入ユニットを持上げたり降下させたりするためのクレーンと、を有し、
前記第２の液圧ポンプは、前記クレーンを操作するためのものである、請求項４に記載の複合システム。
【請求項６】
更に、前記液体窒素のタンクの出口を操作するために前記エンジンによって駆動される第３の液圧ポンプを有する、請求項５に記載の複合システム。
【請求項７】
更に、前記流体圧送システムを操作するために前記エンジンによって駆動される第４の液圧ポンプを有する、請求項６に記載の複合システム。
【請求項８】
油井及び／又はガス井を処理するための複合システムであって、
少なくとも１つのスキッドを有し、その上には、
前記少なくとも１つのスキッド上に搭載されたポンプ及びモ−タの作動のための主動力を供給するための単一のエンジンと、
井戸処理流体を井戸の中に導入するためのコイル管のリールと、
前記コイル管を掘削孔内に前進させることができるコイル管注入ユニットと、
流体を掘削孔内に圧送するための流体圧送システムと、
液体窒素のタンクと、が設けられ、
前記コイル管注入ユニット、前記流体圧送システム、及び前記液体窒素のタンクの各々は、前記エンジンの作動に応答する、複合システム。
【請求項９】
更に、前記コイル管注入ユニットを持上げたり降下させたりするためのクレーンを有する、請求項８に記載の複合システム。
【請求項１０】
前記クレーンは、前記単一のエンジンの作動に応答する、請求項９に記載の複合システム。
【請求項１１】
更に、前記コイル管注入ユニットを操作するために前記エンジンによって駆動される第１の液圧ポンプを有する、請求項８に記載の複合システム。
【請求項１２】
更に、前記エンジンによって駆動される第２の液圧ポンプと、前記コイル管注入ユニットを持上げたり降下させたりするためのクレーンと、を有し、
前記第２の液圧ポンプは、前記クレーンを操作するためのものである、請求項１１に記載の複合システム。
【請求項１３】
更に、前記液体窒素のタンクの出口を操作するために前記エンジンによって駆動される第３の液圧ポンプを有する、請求項１２に記載の複合システム。
【請求項１４】
更に、前記流体圧送システムを操作するために前記エンジンによって駆動される第４の液圧ポンプを有する、請求項１３に記載の複合システム。
【請求項１５】
油井及び／又はガス井を処理するための複合システムであって、
単一のトレーラを有し、その上には、
前記単一トレーラ上に搭載されたポンプ及びモ−タの作動のための主動力を供給するための単一のエンジンと、
井戸処理流体を井戸の中に導入するためのコイル管のリールと、
前記コイル管を掘削孔内に前進させることができるコイル管注入ユニットと、
流体を掘削孔内に圧送するための流体圧送システムと、
気体窒素の供給源と、が設けられ、
前記コイル管注入ユニット、前記流体圧送システム、及び前記気体窒素の供給源の各々は、前記エンジンの作動に応答する、複合システム。
【請求項１６】
更に、前記コイル管注入ユニットを持上げたり降下させたりするためのクレーンを有する、請求項１５に記載の複合システム。
【請求項１７】
前記クレーンは、前記単一のエンジンの作動に応答する、請求項１６に記載の複合システム。
【請求項１８】
前記気体窒素の供給源は、地表の大気から気体窒素を集める機能を有する窒素発生器である、請求項１５に記載の複合システム。
【請求項１９】
前記気体窒素の供給源は、圧縮窒素ガスの少なくとも１つのタンクを含む、請求項１５に記載の複合システム。
【請求項２０】
前記気体窒素の供給源は、圧縮窒素ガスの複数のタンクを含む、請求項１５に記載の複合システム。
【請求項２１】
油井及び／又はガス井を処理するための複合モジュールシステムであって、
動力ユニットスキッドと、作動スキッドと、を有し、
前記動力ユニットスキッドは、単一の主発動機エンジンと、複数の液圧ポンプと、この複数の液圧ポンプのための液圧リザーバと、少なくとも１つの高圧流体ポンプと、少なくとも１つの流体送入ポンプを有し、
前記作動スキッドは、少なくとも１つのテレスコープ式オペレータコンソールと、少なくとも１つのコイル管液圧分配マニホールドと、少なくとも１つの低圧窒素送入ポンプと、少なくとも１つの窒素システム液圧分配マニホールドと、少なくとも１つの高圧窒素注入ポンプと、少なくとも１つの窒素蒸発器と、少なくとも１つの熱交換器とを有する、複合モジュールシステム。
【請求項２２】
前記動力ユニットスキッド及び前記作動スキッドは、単一のスキッド上で組合される、請求項２１に記載の複合モジュールシステム。
【請求項２３】
更に、前記コイル管注入ユニットを持上げたり降下させたりするためのクレーンを有する、請求項２１に記載の複合モジュールシステム。
【請求項２４】
前記クレーンは、前記単一のエンジンの作動に応答する、請求項２３に記載の複合モジュールシステム。
【請求項２５】
油井及び／又はガス井を処理するための複合システムであって、
バージを有し、その上には、
前記バージ上に搭載されたポンプ及びモ−タの作動のための主動力を供給するための単一のエンジンと、
井戸処理流体を井戸の中に導入するためのコイル管のリールと、
前記コイル管を掘削孔内に前進させることができるコイル管注入ユニットと、
流体を掘削孔内に圧送するための流体圧送システムと、
液体窒素のタンクと、が設けられ、
前記コイル管注入ユニット、前記流体圧送システム、及び前記液体窒素のタンクの各々は、前記エンジンの作動に応答する、複合システム。
【請求項２６】
更に、前記コイル管注入ユニットを持上げたり降下させたりするためのクレーンを有する、請求項２５に記載の複合システム。
【請求項２７】
前記クレーンは、前記単一のエンジンの作動に応答する、請求項２６に記載の複合システム。
【請求項２８】
油井及び／又はガス井を処理するための複合システムを単一の主発動機エンジンを使用して作動させる方法であって、
単一エンジンを設け、
コイル管のリールを設け、
コイル管注入ユニットを設け、
前記コイル管注入ユニットを持上げたり降下させたりするためのクレーンを設け、
流体圧送システムを設け、
液体窒素のタンクを設け、
前記液体窒素のタンクが流体的に接続された窒素システムを設け、
前記窒素システムは、少なくとも１つの低圧窒素送入ポンプと、少なくとも１つの窒素システム液圧分配マニホールドと、少なくとも１つの高圧窒素注入ポンプと、少なくとも１つの窒素蒸発器と、少なくとも１つの熱交換器とを有し、
更に、前記単一エンジンを使用して前記コイル管注入ユニット、前記流体圧送システム、及び前記窒素システムに動力を供給する、方法。
【請求項２９】
更に、前記単一エンジンを使用して、前記コイル管注入ユニットを持上げたり降下させたりするための前記クレーンに動力を供給する、請求項２８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には、井戸の生産能力を増大させるために窒素を使用する油井及びガス井の処理に関し、具体的には、窒素をコイル管を通じて処理中の井戸の中に圧送するための全ての機器装備品とそのような機器を作動させるための単一の主発動機動力源とを単一のトレーラ／スキッド複合体上に設けることに関する。
【０００２】
本出願は、「１つの牽引車／トレーラ装置に組み合わせた窒素処理システム及びコイル管システム」という名称の２００２年４月２２日出願の米国特許出願出願番号第１０／１２７，０９２号の第２の一部継続出願である。
【背景技術】
【０００３】
気体窒素を使用して砂及び／又は水、又は他の生産障害物を除去する改修作業を行うことは、当業技術で公知である。従来技術は、上述のような井戸を処理するためのコイル管ユニットと窒素及び流体圧送作業を実行する全ての機器及び装備品とを、単一の主動力源を備えた単一トレーラ又はスキッドユニットに設けることができることを認識していなかった。従来技術は、一般的には、処理中の井戸に対して、２つの牽引車トレーラアセンブリを有し、その１つはコイル管ユニットを有し、その１つは窒素ユニットを有する。これは、牽引車トレーラユニットが２つあるために、２倍の輸送コスト、井戸までのユニットの移動に要する２倍の人員、及びこの業務の実施に要する２倍の人員数を発生させてきた。更に、沖合用途に対しては、従来技術は、典型的には、主機能、コイル管、窒素蒸発／注入、及び流体圧送の各々にそれぞれ専用の別々の動力源を必要とする。
【発明の開示】
【０００４】
本発明の目的は、複合牽引車トレーラユニットを提供することであり、これは、単一の牽引車及び単一のトレーラを利用し、気体窒素を圧送することができる複合牽引車トレーラユニットを用いて井戸を処理する作業を提供するものである。
【０００５】
本発明の更に別の目的は、井戸を処理する業務を提供する単一のトレーラ、スキッド(skid)、又はバージ(barge)を提供することである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
ここで図１を参照すると、ガソリンエンジン又はディーゼルエンジンのいずれかを有する牽引車１０を示しており、これは、図２に示すトレーラ２０の牽引に使用され、また、そのエンジンを使用して図１及び図２にそれぞれ示す牽引車１０及びトレーラ２０の上に配置された全ての構成要素を駆動する。牽引車１０のシャーシ１１は、例えば、「フレイトライナー（Freightliner：登録商標）」である。牽引車１０はまた、液圧タンク１２と、液圧タンクをシャーシに固定するタンク留めユニット１３とを有している。液圧ポンプ１４は、カップリングと、その一端に結合された駆動機構とを有している。カップリング１６は、変速機ケース内に接続され、シャフト機構１７を駆動する。液圧ポンプ１８は、牽引車アセンブリ１０内の多数の液圧ポンプのうちの１つであり、牽引車アセンブリ１９内に様々な液圧ポンプを含んでいる。図２の牽引車２０で示す全ての機構は、牽引車シャーシ１０上に位置する液圧ポンプによって駆動されることを認識すべきである。アセンブリ１５は、牽引車１０内に位置するエンジンによって駆動されるクラッチプーリを含む液圧ポンプである。牽引車ベッド２１は、図２に示すように、牽引車をトレーラに結合するのに使用されるアセンブリ２２を有している。
【０００７】
ここで図２をより詳細に参照すると、極低温窒素タンク３２が、牽引車ベッド２１に機構即ちアセンブリ２２によって結合されたトレーラベッド３０上に搭載されている。当業技術で公知のように、液体窒素は、気体窒素と比較して大幅に小さい容積を有する。窒素は、−３２０°Ｆ（−１９５．６℃）まで冷却すると液体であり、従って、井戸内部に圧送される追加の窒素ガス量を供給するために、液体窒素を井戸現場まで輸送することが遙かに好ましい。また、トレーラベッド３０上には、作業員が電気及び液圧ユニット３６を制御する制御室３４が搭載されている。また、以下でより詳しく説明する窒素システム３８が牽引車ベッド上に設けられ、同様に、圧送された液体窒素を、液体を気化させる温度まで加熱するのに使用される熱交換器４０が、牽引車ベッド上に設けられ、気化させた窒素は、次に井戸の中に圧送される。配管システム４２は、気体窒素がコイル管の一端内に圧送されることを可能にし、それにより、気体窒素がコイル管の他端から圧送されることを可能にする。
【０００８】
同じく以下でより詳しく説明するが、注入ユニット４４は、牽引車ベッドの床上に位置している。処理中の井戸の真上にコイル管注入装置４４を配置するための液圧駆動クレーン４６も、牽引車ベッドの床上に位置している。ホースリール４８及びコイル管リール５０も、牽引車の床上に位置している。コイル管をリールから注入装置内に給送するためのグーズネック５２も、コイル管注入装置４４に隣接して牽引車の床上に位置している。処理中の井戸内にコイル管を配置することを可能にするためのストリッパ５４が、コイル管注入装置４４の下端部に位置している。必要なときに処理中の井戸内の閉止に使用されるＢＯＰユニット５６も、牽引車の床上に位置している。
【０００９】
ここで図３を参照すると、図１及び図２に示した構成要素の一部が、ブロック図内に示されている。液体窒素タンク３２の出口は、液圧ポンプ６４の入口の中に接続され、その出口は、図２に示す熱交換器４０の入口に接続されている。ガソリン動力式又はディーゼル動力式のいずれかとすることができる牽引車エンジン７０は、そのラジエータに接続され且つ高温水を熱交換器４０に供給する高温水ライン７２を有する。熱交換器からの戻りライン７４は、水を熱交換器から牽引車エンジン７０のラジエータ内に戻すものである。液圧ポンプ６４は、−３２０°Ｆ（−１９５．６℃）近くの温度の液体窒素を熱交換器４０の入口内に圧送するように設計される。そのようなポンプは、液体窒素を圧送する産業で一般的に入手可能である。液体窒素が熱交換器４０を通して圧送されるとき、熱交換器４０により、液体窒素を、熱交換器からの排出物が気体窒素である０°Ｆ（−１７．８℃）付近の気化点よりも上昇させる。次いで、ガスライン７６は、必要な場合及び必要な時、気体窒素の一部を弁７８を通して戻りライン８０内に戻し、一部の気体窒素を窒素タンク３２の上部内に戻すことを可能にする。熱交換器４０の出口はまた、コイル管８２に窒素を差し向けたり止めたりするのに必要な数の弁を介して、ボックス８２に示すコイル管の一端に接続される。そのような制御弁の１つが、弁８４として示されている。弁８４は、気体窒素がコイル管８２及び弁７８のいずれにも流れないように気体窒素を遮断すること、又は、気体窒素がコイル管８２又は弁７８の一方又は他方のみの中を流れるようにすることができる三方弁であることが好ましい。
【００１０】
液圧ポンプ９０は、液圧モータ９２に接続され、液圧モータ９２は、必要に応じたチェーンの回転方向によって、処理中の井戸内にコイル管を移動させたり処理中の井戸からコイル管を引出したりすることができる注入装置４４のチェーンを駆動するのに使用される。
【００１１】
別の液圧ポンプ９６は、図２に示すクレーン４６を駆動するモータ９８を駆動する。別の液圧ポンプ１００は、モータ１０２を駆動し、モータ１０２は、必要に応じて、液圧作動を必要とする任意の１つ又は２つ以上のその他の装置を駆動する。
【００１２】
牽引車エンジン７０は、線１０６で示すように液圧ポンプ６４、９０、９６、１００の各々を駆動することを認識すべきである。液圧ポンプ６４、９０、９６、１００は、牽引車エンジン７０に接続され且つ必要に応じてクラッチプーリと共に使用することができる１本又は２本以上のベルトによって駆動されることが好ましい。同様に、牽引車エンジン７０によって駆動される圧縮機ユニット１０８が、駆動ライン１０６から延びており、液体窒素をその望ましい温度に低く保つのを助けている。
【００１３】
牽引車エンジン７０は、明らかに、牽引車上に位置することが望ましく、コイル管、注入装置、及びクレーン、並びに液体窒素タンク３２も、牽引車上に位置することが好ましいが、図３に特定したその他の装置の大部分は、必要に応じて牽引車及び／又はトレーラ上のいずれに置いてもよいことを認識すべきである。本発明の重要な特徴は、図３に示す装置の全てが複合牽引車／トレーラ構成上に位置し、別の牽引車又は別のトレーラのいずれの使用も必要としないということを認識することにある。
【００１４】
ここで図４を参照すると、理由の如何を問わず、生産を停止したか又は少ない量の油又はガスしか生産できない生産油井又はガス井を処理するために本発明によって考えられている方法を説明する、簡略化した概略図が示されている。図１及び図２に示す牽引車トレーラが、井戸１１０の現場に配送され、井戸は、典型的には、スチールケース１１２で覆われ、周囲地層内をペイゾーン(pay zone)１１６まで下方に延びる一連の生産管１１４を有し、ペイゾーンの両側に配置された一対のパッカー(packer)１１８、１２０を有する。そのような井戸では、ケース１１２は、油又はガスがペイゾーンを出て井戸の内部の中に入るのを可能にする複数の孔１２２を有する。生産管１１４は、スクリーン又は他の孔１２４を有し、これは、油又はガスがペイゾーン１１６を出て孔１２２を通過して生産管１１４に流入するのを可能にし、次いで、油又はガスが地表まで移動するのを可能にする。
【００１５】
問題の井戸が、以前に経験した速度での生産を停止させる様々な事項が存在する。ケースの孔及び生産管の孔を通過して流入する砂が、それらの孔を実質的に塞ぎ、生産される油又はガスの量を低減させることがある。砂流入の問題に加えて存在する別の問題は、生産される油又はガスの上に載っていることがある水の存在である。多くのペイゾーンが水を含んでいるので、生産される油又はガスの上に載っている水の重量により、油又はガスは地表まで上昇しないに過ぎない。これらの問題のいずれか１つを克服するには、気体窒素を生産管１１４の中を通して下方に圧送し、砂及び／又は水を一連の生産管１１４から押し出し、それをケースと生産管の間の環状部分を通して押上げることが望ましい。これは、生産パッカー１１８を使用しないこと又は生産パッカー１１８を貫くバイパス弁を設けることによって達成することができ、バイパス弁は、砂及び／又は水が、地表を通過するように環状部分を上って生産されることを可能にし、再度ペイゾーンの生産を問題発生以前の状態に戻すものである。変形例では、バイパス弁を有しないパッカー１１８が、図示のように、ケースで覆われたボーリング孔に残されてもよく、気体窒素が孔の下方のコイル管の端から排出され泡立てられるとき、気体窒素により、砂及び／又は水を生産管自体の中を通して地表まで戻す。
【００１６】
この全てを達成するためには、気体窒素を、牽引車のベッド上に置かれたコイル管リールからコイル管の中に通すことによって、気体窒素を地表から導入することが望ましい。コイル管１３０を一連の生産管１１４の内部に入れるために、コイル管注入装置４４を、クレーンユニット４６によって、生産井戸１１０の上部に設けられた勿論公知の油田装置である「クリスマスツリー」１３０の真上に位置するように移動させる。コイル管１３０は、公知のストリッパを貫いて「クリスマスツリー」１３０内に延び、井戸内のいかなる物質のいかなる漏れも大気中に放出させることなしに、一連の生産管１１４の内部に入る。次に、気体窒素は、通常はコイル管が生産管に押し込まれる時にコイル管１３０の下端から出されてもよいし、必要に応じて、コイル管が井戸内の所定の位置に置かれた後に開通させてもよい。次に、気体窒素を、システムを閉塞させているあらゆる水及び／又は砂を生産管とケースの間の環状部を通過させ、砂及び／又は水をシステムから除去し、それにより、井戸が再び生産的になることを可能にする。注入装置４４をブロック図で示すが、そのような注入装置は、本明細書においてその開示内容が引用により組み込まれている米国特許第５，５６６，７６４号での説明及び図示のように当業技術で公知である。そのような装置は、通常は１つ又は２つの回転チェーンの使用を含み、これは、一方向に回転させてコイル管の保持部を掴み、井戸内でそれを管の中に注入するか、又はモータの回転方向の逆転によって管を井戸から引き出すことができるものである。図３に示すように、液圧ポンプ９０は、例えば上述の米国特許第５，５６６，７６４号に関して説明されるように、１つ又はそれよりも多くのチェーンを注入装置４４の内部で回転させるモータ９２を駆動する。
【００１７】
本発明は、気体窒素を生成するためにトレーラ２０上に示す液体窒素タンク３２の使用を考えているが、本発明はまた、液体窒素の供給源としての図２に示すタンク３２の使用に代えて、利用可能な付加的な供給源が存在するようにも考えていることを認識すべきである。例えば、大気から窒素を抽出し、それによって窒素タンクの輸送コストと窒素タンクの充填コストとを節約することができる図５に示すような窒素発生器を使用することができる。そのような窒素発生器の一部は、図６に示すような膜を使用し、膜は、地表の大気から窒素豊富な空気を連続的に束ハウジング内に圧送することを可能にする。空気は、膜繊維の束の中心に到達し、それは、この時点ではほとんど気体窒素から構成されている。窒素は、束の中心にあるマンドレルに集まる。空気が膜繊維の束を通過する時に、酸素及び他の高速ガスは、膜繊維の壁を通過し、それらが繊維を通過する時にその端部に集められる。酸素及び他の高速ガスは、連続的に集められて束から除去され、従って、処理中の井戸内への注入に使用するのに利用可能な気体窒素が残る。そのような窒素発生器の複数個を積み重ねることにより、増大した流動能力を有する利用可能な容積が得られる。
【００１８】
変形例では、液体窒素又は窒素発生器の態様のいずれかほど好ましくはないが、気体窒素供給源を、図７に示すタンク２００、２０２、２０４、及び２０６のような圧縮窒素ガスの１つ又はそれよりも多くのタンクとすることもできる。
【００１９】
別の実施形態では、主動力ユニットとして単一の牽引車エンジンを使用するのではなく、別々の動力ユニットを使用してシステム全体を駆動することができる。この実施形態では、単一の動力ユニット３００は、それが動力を与える機器と共に単一のトレーラ又はスキッド上に搭載されるのが好ましい（図８を参照）。図８は、図１及び図２に示し且つ本明細書で十分説明した機器と実質的に同様なものを示すものである。しかし、ここでは、機器は、単一のトレーラ、スキッド、又はバージ１１２０上に組み合わされている。機器は、あらゆる種類の車両上で組み合わせることができ、トレーラ、スキッド、又はバージに特に限定されるべきではないことを認識すべきである。更に、好ましくはディーゼル又はガソリンエンジンである動力ユニット３００もまた、単一トレーラ／スキッド１１２０上に搭載される。それに加えて、トレーラ／スキッド１１２０はまた、全体的に１１１４で指示され且つ前に牽引車１０の一部であると説明した液圧ポンプ及び駆動機構を含む。更に、トレーラ／スキッド１１２０は、少なくとも１つの液圧流体タンク１１１２を含むのが好ましい。具体的に示していないが、トレーラ／スキッド１１２０はまた、液圧流体タンク１１１２、液圧ポンプシステム１１１４、及び液圧動力によって駆動される機器間の液圧動力を容易にするためのホース又はパイプのような必要な在来型液圧結合部も含むことを理解すべきである。図１及び図２で指定された要素が、対応する要素番号の前に置かれた数字１１を用いることによって、図８で指定された要素に対応していることを認識すべきである。この実施形態は、単一トレーラ／スキッド１１２０が作業現場で切り離され、牽引車がトレーラ又はスキッドと共に残留する必要がなく、従って、貴重な労力と機器の制限から解放されるように考慮していることを当業者は更に認識すべきである。
【００２０】
このシステムはまた、在来型の流体圧送システム１３７０を含むのが好ましい。図８には具体的に示さないが、流体圧送システム１３７０は、以下に限定されるものではないが、少なくとも１つの高圧流体ポンプ及び少なくとも１つの流体送入ポンプ、並びに関連付属品、結合部品、配管、及びホースなどを含む。流体圧送とは、介入作業のために掘削孔内に導入される場合がある窒素以外の様々な流体のいずれをも意味することを認識すべきである。これらの流体は、液体が好ましいが、スラリの形態としてもよい。これらの流体には、以下に限定されるものではないが、水、発泡剤、界面活性剤、パラフィン溶媒又は抑制剤、ゼリー化剤、酸、及び井戸処理で使用される他の流体が含まれる。
【００２１】
図１３は、図３と同様なブロック図を示すものである。ここでもまた、図１３の要素は、図３の同じ番号に接頭数字「１１」を付けて指定されることに注意すべきである。図１３の説明図は、図１及び図２に示す以上の機器の組合せが、単一の主発動機エンジン３００を追加して単一トレーラ、スキッド、又はバージ１１２０上に全てを組み合わせることができることを理解するのに役立つものである。
【００２２】
沖合用途に使用されるのが好ましい更に別の実施形態では、本明細書で上述したシステムは、一連の別々のスキッドにモジュール化することができる。沖合掘削及び生産ユニットのスペースの制約により、上述の機器の全てを含む単一牽引車／スキッドの配置が妨げられる場合があることを認識すべきである。更に、クレーン、又は液体窒素、窒素発生器及び／又は膜フィルタ（図５及び図６参照）、又は別々の空気タンク（図７参照）の如何を問わず窒素貯蔵タンクのような井戸処理用に必要な機器の一部は、既に沖合ユニット上に存在している場合がある。既に沖合ユニット上に存在するクレーンは、動力提供に利用可能な別のエンジンを有する場合があることを理解すべきである。クレーン、コイル管、コイル管注入ユニット、及び窒素は、全てが別々のスキッド上で又は１つ又はそれよりも多くのスキッド上に組み合わされて現場又は沖合ユニットに持ち込まれている可能性があることを更に理解すべきである。しかし、主動力は、依然として単一エンジンによって供給される（クレーンが別々に供給されて別々の動力源を備える場合は、クレーンは除く）。従って、モジュール式パッケージが必要である。しかし、沖合用途に対する変形実施形態は、全ての必要な機器を配置したバージから成ることが好ましく、更に本明細書で以下に説明する。
【００２３】
モジュール方式の概念は、動力ユニットスキッド４００で構成されるのが好ましいと考えられる（図９参照）。この実施形態、並びに単一トレーラ／スキッド１１２０の実施形態の独自性は、典型的な井戸介入に対する動力需要が変動する方法の理解にあることを認識すべきである。特定の容量パラメータの範囲内で作業し、かつ負荷分担及び動力管理の革新的手段を使用することにより、コイル管ユニット、窒素システム、及び流体ポンプの作動は、全て単一の主発動機動力源から可能である。流体ポンプの動力需要が最高水準にある時には、窒素需要はゼロである。同様に、窒素速度が最大の時には、流体ポンプの必要性はゼロである。これらの需要の各々の中間点が満足され、コイル管ユニット機能を維持するに足る十分な付加的動力が利用可能であることを保証することにより、この実施形態は、井戸介入手順に配備された多数のコイル管注入を実行するために必要な物理的な機器の数を実質的に低減している。
【００２４】
図８のようであるか又は図９〜図１１に示すモジュール方式であるかに関わらず、ユニットの機能は、以下の通りである。好ましくはディーゼル又はガソリンエンジンである主発動機は、燃料を燃やして機械的エネルギを発生させる。このエネルギは、流体／液圧エネルギを作り出すポンプの駆動に使用される。この流体動力は、図１２に示すような一連の制御弁を通じて様々な液圧モータへ向けられる。流体ポンプを除く全ての機能に対する制御装置は、作業員のコンソール内に設けられる。流体ポンプの制御は、ポンプの配置箇所において専用の制御パネルで実施されるのが好ましい。この分離又は独立制御は、井戸内に注入されている流体を観察して井戸からの戻りを監視する専任のポンプ作業員を有する業界で受け入れられている慣習のためである。しかし、流体ポンプの制御は、必要に応じて作業員のコンソール内に統合可能であることを当業者はに認識すべきである。液圧モータは、機械的な作業を実行し、必要な仕事（以下に限定されるものではないが、コイル管の注入及び採掘孔からの抽出、コイル管リールの回転、ガス状態に気化する前の液体窒素圧力の上昇、非窒素流体の採掘孔への圧送、及び他の流体の採掘孔への圧送を含む）を達成する。この液圧エネルギの全ては、機械的作業の実施に使用されるが、廃熱又は廃熱エネルギは、蒸発器での使用に向けられ、窒素が液体から気体に状態変化するための必要エネルギを提供する。
【００２５】
図９〜図１１に示すモジュール式システムの主要構成要素は、以下に限定されるものではないが、テレスコープ式作業員コンソール、ホース貯蔵ラック、遠隔機能ホースリール、高圧窒素注入ポンプ、低圧窒素送入ポンプ、窒素蒸発器、窒素システム液圧分配マニホールド、コイル管液圧分配マニホールド、熱交換器、高圧流体ポンプ、流体送入ポンプ、液圧リザーバ、機能特定液圧ポンプ、及び単一ディーゼルエンジン主発動機を含む。
【００２６】
図９は、全体的に４００で指示する別個の動力ユニットスキッドを示すものである。動力ユニットスキッドは、好ましくはディーゼル又はガソリンエンジンである単一の主発動機エンジン３００を含むのが好ましい。しかし、より効率的な燃料供給源が開発された場合は、主発動機エンジン３００は、好ましくは経済的でありかつエンジンに所要動力を送出させるあらゆる利用可能な燃料供給源によって動力を供給することができることを認識すべきである。動力ユニットスキッド４００は、更に、少なくとも１つの液圧リザーバ３８０、少なくとも１つの高圧流体ポンプ３７０、少なくとも１つの流体送入ポンプ３６０、少なくとも１つのラジエータ４０１、少なくとも１つの液圧流体畜圧タンク、少なくとも１つの圧縮空気タンク４０３、及び図１２に示す様々なシステムに動力を供給する機能特定液圧ポンプ３５０を含むことが好ましい。図１２に示すシステムは、単に例示的であり、指示したシステムに限定されるものではないことを認識すべきである。本発明は、各システムに対する別々のエンジンに代えて、指示したシステムに動力を供給する単一の主発動機エンジンの使用を想定していることを認識すべきである。この前提は、スペースの消費を制限し、並びに機器の実際の個数を削減するという当業技術の必要性に基づくものである。従って、同じ動力ユニットスキッド内への１つ又はそれよりも多くのエンジンの組合せ、モジュラー式スキッド上への追加エンジンの包含、又は追加の動力ユニットスキッドの包含は、本発明の範囲外として解釈されるべきではない。特に、クレーンが油井又はガス井に既に存在し、更に恐らくは他の目的にも使用されている場合には、別個のエンジンがクレーンに動力を供給することができることも認識すべきである。
【００２７】
ラジエータ４０１は、好ましくは、主発動機エンジン３００を冷却するように機能することができることを当業者は認識すべきである。更に、ラジエータ４０１は、それに対する冷却流体と、好ましくは液体窒素の加熱に使用される熱交換器１４０に対する加熱流体とを供給するために、熱交換器１４０（図１１）と流体的に接続される。
【００２８】
更に図９に示すように、動力ユニットスキッド４００は、少なくとも１つの液圧流体畜圧タンク４０２及び少なくとも１つの圧縮空気タンク４０３を含むのが好ましい。液圧流体畜圧タンク４０２は、様々な機能特定液圧ポンプ３５０の液圧流体要求を補足する目的に使用することができる。圧縮空気タンク４０３は、電気式起動が望ましくないモータの起動に使用されるのが好ましい。ある一定の環境、特に沖合リグなどでは、爆発の危険性のために電気式起動が阻止又は妨げられ、従って、ある一定の機器の起動に空気モータを使用することができることを当業者は認識すべきである。
【００２９】
図１０及び図１１は、この実施形態による付加的なモジュラー式スキッドを示すものである。このスキッドは、好ましくは、テレスコープ式作業員コンソール３４、少なくとも１つのコイル管液圧分配マニホールド３７５、少なくとも１つの低圧窒素送入ポンプ３６５、少なくとも１つの窒素システム液圧分配マニホールド３８５、少なくとも１つの高圧窒素注入ポンプ１３３、少なくとも１つの窒素蒸発器３３０、熱交換器１４０、ホース貯蔵ラック３０５、及び遠隔機能のためのホースリール３０６を含む。遠隔機能は、好ましくは、コイル管システム、窒素システム、流体ポンプシステム、及び井戸処理作業の支援に必要なあらゆる他のシステムを含むことを認識すべきである。これらのスキッドは、特定の機器を各スキッド上に備えて説明されるが、機器は、必要な機器を組み込む様々な方法で配置可能であることを認識すべきである。沖合の油又はガス施設にはスペースの制約があるために、個々の設置に対して何らかの適応が必要になる場合があることを認識すべきである。しかし、コイル管システム、窒素システム、及び流体システムを作動させるエネルギを供給する単一の動力ユニットを提供するというこの実施形態の精神は、依然として満足される。
【００３０】
図１２は、井戸を窒素で処理する本発明のこの実施形態によって使用される様々なシステムをブロック図内に示すものである。このブロック図に示すシステムは、単一の主動力源３００を用いて全ての動力を供給することができる。これらのシステムは、動力ユニット３００と共に、好ましくは沖合作動に対してモジュール化してもよいし、単一のトレーラ、スキッド、又はバージなどに組み込んでもよい。
【００３１】
以上の説明により、油井及びガス井処理のための新型複合動力システムが提供されたことが分かる。特定の実施例を説明して開示したが、本出願の発明は、あらゆる同等な構造を含み、かつ含むように意図されているとみなされ、上述したような一般的方法で機能及び作動するように多くの異なる方法で構成することができる。従って、例示する目的で本明細書に詳細に説明した実施形態は、構造、設計、用途、及び方法の異なる多くの変形を当然受けることに注意されたい。本明細書で教示した本発明の概念の範囲に該当する多くの様々で異なる実施形態を実施することができるために、及び法律の説明要件に従って本明細書で詳述した実施形態に多数の修正を行うことができるために、本明細書の詳細は、限定的な意味ではなく例示的に解釈されることは理解されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明によって利用可能な牽引車ユニットの概略正面図である。
【図２】図１に示す牽引車と共に本発明によって利用可能なトレーラユニットの概略正面図である。
【図３】井戸を窒素で処理するために本発明の一実施形態によって使用される様々なシステムのブロック図である。
【図４】本発明によってコイル管ユニットからの窒素を用いて処理される油井又はガス井の概略正面図である。
【図５】液体窒素タンクの代用品として利用可能な３つの窒素発生器の斜視図である。
【図６】大気から気体窒素を抽出する膜技術を使用するユニットの斜視図である。
【図７】圧縮窒素ガスを貯蔵するために使用する複数のタンクの正面図である。
【図８】本発明によって利用可能なトレーラ／スキッドユニットの正面図である。
【図９】主動力スキッドの斜視図である。
【図１０】コンソール及び窒素システムの斜視図である。
【図１１】図１０に示すコンソール及び窒素システムの他の面を示す斜視図である。
【図１２】井戸を窒素で処理するための本発明の好ましいモジュール式の実施形態によって使用される様々なシステムのブロック図である。
【図１３】井戸を窒素で処理するために単一のトレーラ、スキッド、又はバージ上に組合され且つ本発明の実施形態によって使用される様々なシステムのブロック図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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