用于处理回流合成流的模块化组件及处理该回流合成流的方法与流程

本文所述的实施例大体上涉及模块化处理组件，且更具体地，涉及用于有选择地处理从井口排放的回流成分的方法及系统。

背景技术：

随着石油和天然气生产的全球需求的增长，本行业将继续开采更大挑战性的油气储层，且特别是可能由于低岩层渗透率而认为不经济的储层。目前，称为水力致裂的水力刺激使用基于水的压裂流体来达成，其中加压液体压裂地层。通常，水与支撑剂混合，支撑剂是固体材料(诸如，沙和氧化铝)，且混合物在高压下喷射到井孔中，以在地层内产生小裂缝，诸如气体、石油和卤水的流体可沿小裂缝转移至井孔。水压从井孔除去，且然后，一旦地层达到平衡，则支撑剂的小颗粒保持裂缝打开。当压裂流体经由井孔流回时，流体可由用过的流体、天然气、天然气液体和石油及卤水构成。此外，天然岩层水可流至井孔，且可需要处理或处置。通常称为回流合成流(flowback composition stream)的这些流体可由表面废水处理来管理。

水力压裂可包括潜在的环境问题，包括回流阶段期间产生的大量污染水的处理，以及局部新鲜水供应的增长的需求，特别是在干旱或其它缺水地区。因此，对用于水力压裂的大量清洁水的需求可妨碍在一些场地中的实施。水力压裂还可带来与水敏性储层相关的技术风险。

至少一些已知常规压裂程序已经利用诸如二氧化碳、氮、泡沫和/或液态丙烷的其它流体替代水作为加压流体。尽管这些流体与水相比提供了较高初始生产率和储层烃的最终回收的手段，但可能存在与使用可在环境温度和压力条件下挥发性的这些流体时解决刺激后回流相关联的一些处理挑战。这些挑战包括流速和气体成分的高度可变性。裂后回流速率通常最初很高，且在几天的周期内降低一定数量级。另外，气体成分可显著地变化。例如，对于以二氧化碳刺激的井，回流气体中的二氧化碳的浓度可最初较高，例如，超过90%的量，且在几天的周期内减小一定数量级。适应在使用这些一般是挥发性的流体时的高流速和可变性的常规方法在于将回流气体排到大气，而没有回收程序，至少是在回流操作的头几天内。这些气态形式的这样排出可导致流体的不足利用和/或不利的环境影响。

技术实现要素：

在一方面，提供了一种用于处理来自井口的回流合成流的方法。该方法包括从井口接收回流合成流，回流合成流具有第一流速和第一压力。该方法还包括通过将回流合成流调节至不同于第一压力的第二压力来将第一流速控制成第二流速。该方法还包括将回流合成流排放至分离器。该方法还包括将回流合成流分成第一气流和浓缩流。第一气流调节成第三压力和第三流速。该方法包括将浓缩流排放至脱气器，以及将来自浓缩流的富二氧化碳气体脱气。该方法还包括将富二氧化碳气体压缩成第一气流的第三压力。该方法还包括使富二氧化碳气体与第一气流混合来产生具有第三流速和第三压力的第二气流。该方法还包括将第二气流排放至流动调制器。该方法包括通过将第二气流的第三压力调节至不同于第三压力的第四压力来控制第二气流的第三流速。

在另一方面，提供了一种用于处理来自井口的具有第一流速和第一压力的回流合成流的模块化组件。模块化组件包括联接器组件，其联接到井口上，且具有构造成接收回流合成流的调节阀。调节阀构造成通过将回流合成流调节至不同于第一压力的第二压力来将第一流速控制至第二流速。排放组件流动连通地联接到联接器组件上。排放组件包括分离器，其流动连通地联接到调节阀上且构造成将回流合成流分成第一气流和具有气体、支撑剂、油和水中的至少一者的浓缩流。脱气器流动连通地联接到分离器上，且构造成将来自浓缩流的富二氧化碳气体脱气。流动调制器流动连通地联接到分离器和脱气器上，且构造成混合富二氧化碳气体和第一气流来产生具有第三流速和第三压力的第二气流，且构造成通过将第三压力调节至不同于第三压力的第四压力来控制第三流速。

在又一方面，提供了一种组装用于处理来自井口的回流合成流的模块化组件的方法。该方法包括将联接器组件联接到井口上。联接组件具有调节阀，其构造成接收具有第一流速和第一压力的回流合成流，且通过将回流合成流调节至不同于第一压力的第二压力来将第一流速控制成第二流速。该方法包括联接分离器，其与调节阀流动连通，且构造成将回流合成流分成具有第三压力和第三流速的第一气流与浓缩流。该方法还包括联接脱气器，其与分离器流动连通，且构造成将来自浓缩流的富二氧化碳气体脱气。该方法还包括联接流动调制器，其与分离器和脱气器流动连通，且构造成混合富二氧化碳气体和第一气流来产生具有第三流速和第三压力的第二气流，且构造成通过将第三压力调节至不同于第三压力的第四压力来控制第三流速。

在再一方面，提供了一种用于处理来自井口的回流合成流的方法。该方法包括接收来自井口的回流合成流，回流合成流具有初始流速和初始压力。该方法包括通过将回流合成流调节至小于初始压力的中间压力来将初始流速控制成中间流速。该方法还包括将回流合成流排放至分离器。该方法还包括将回流合成流分成第一气流和具有气体、支撑剂、油和水中的至少一者的浓缩流。该方法包括将浓缩流排至脱气器，以及将来自浓缩流的富二氧化碳气体脱气。该方法包括使富二氧化碳气体与第一气流混合来产生第二气流。该方法还包括将第二气流排至流动调制器。该方法还包括通过将第二气流调制成低于中间压力的最终压力来将第二气流控制成最终流速。

附图说明

在参照附图阅读以下详细描述时，这些及其它特征、方面和优点将变得更好理解，附图中相似的标号表示附图各处相似的部分，在附图中：

图1为联接到具有回流合成流的井孔上的示例性模块化气体回收系统的示意图；

图2为图1中所示的气体回收系统的模块化组件的示意图；

图3为示出处理回流合成流的示例性方法的流程图；

图4为示出组装用于处理回流合成流的模块化组件的示例性方法的流程图；以及

图5为示出处理回流合成流的示例性方法的流程图。

除非另外指出，否则本文提供的附图意在示出本公开内容的实施例的特征。这些特征认作是适用于多种系统，包括本公开内容的一个或更多个实施例。因此，附图不意在包括本文公开的实施例的实施所需的本领域的普通技术人员已知的所有常规特征。

具体实施方式

在以下说明书和权利要求中，将提到一定数目的用语，它们应当限定为具有以下意义。单数形式"一个"、"一种"和"该"包括复数对象，除非上下文清楚地另外指出。"可选的"或"可选地"意思是随后描述的事件或情形可发生或可不发生，且描述包括事件发生的情况，以及该事件不发生的情况。

如本文在说明书和权利要求各处使用的近似语言可用于修饰可允许在不导致其涉及的基本功能的变化的情况下改变的任何数量表达。因此，由诸如"大约"和"大致"的术语或多个用语修饰的值不限于指定的准确值。在至少一些情况中，近似语言可对应于用于测量值的器具的精度。这里和说明书和权利要求各处，范围限制可组合和/或互换，此范围被识别且包括包含在其中的所有子范围，除非上下文或语言另外指出。

本文所述的实施例涉及回收和再使用从井口排放的回流合成流的组分的回收系统和方法。实施例还涉及用于控制回流合成流来便于改善井生产性能的方法、系统和/或设备。实施例描述了在利用用作常规基于水的刺激的备选方案的一般气态的流体的储层刺激之后安全地管理回流中的高体积和可变性的系统和方法。实施例还描述了回收刺激流体来再使用的系统及方法。应当理解的是，本文所述的实施例包括多种类型的井组件，且还理解到，使用二氧化碳气体的描述和附图仅为示例性的。示例性模块化系统提供了回收系统，其循环、储存和/或处置回流合成流的组分。回收系统再获得一定范围的组分来在延长的时间段内和/或可变流速期间高效地操作井组件。

图1为经由井口104联接到井孔102上的回收系统100的侧立面视图。回收系统100设计成配置在包含期望的开采流体110(诸如但不限于石油)的地层108内的井场106上。在示例性实施例中，回收系统100结合非常规地层108(诸如但不限于致密油储层和页岩气储层)使用。作为备选，回收系统100可结合任何地层108使用。井孔102钻取到地层108中，且衬有井管112。井管112包括内侧壁114和外侧壁116，其水平地且/或竖直地定位于地层108内。内侧壁114限定与井口104流动连通的通道118。井管112可按任何定向定位在地层108内，以使回收系统100能够起到如本文所述的作用。此外，井管112可为有壳或无壳的。多个穿孔120穿过井管112而形成，以允许压裂流体122在加压压裂过程期间从通道118流动且流入地层108中。在压裂过程之后，穿孔120允许石油流体110从地层108流动且流入通道118中。此外，通道118构造成接收和引导来自地层108且至井口104的合成的回流合成流124。

在示例性实施例中，压裂流体122包括二氧化碳液体126和多种支撑剂128中的至少一者。作为备选，压裂流体122可包括水，其与二氧化碳液体混合来提供泡沫类的压裂流体。作为备选，压裂流体122可包括使回收系统100能够起到如本文所述的作用的任何类型的流体。此外，回流合成流124包括支撑剂128、二氧化碳气体130、水132、油134、天然气136、天然气液体138和其它副产物(未示出)中的至少一者。天然气液体138可包括常用的烃类参照物，其可作为浓缩液体回收，而天然气136可包括主要地富甲烷的流。通道118构造成接收回流合成流124，且将回流合成流124引导至井口104。回流合成流124包括初始压力，例如，第一压力，其具有大约50磅每平方英寸("psi")到10,000psi的范围。更具体而言，第一压力P1包括从大约500psi到大约5,000psi的范围。此外，井口104处的回流合成流124具有初始流速，例如，具有从大约0.1百万标准立方英尺每天("scfd")到大约300百万scfd的范围的第一流速F1。更具体而言，第一流速F1具有从大约1百万scfd到大约200百万scfd的范围。作为备选，回流合成流124可包括任何压力和流速。

图2为回收系统100的模块化组件140的示意图。回收系统100包括模块化组件140和可除去地流动连通地联接到其上的气体处理器组件142。在示例性实施例中，模块化组件140包括联接器组件144和排放组件146。模块化组件140构造成使得联接器组件144和排放组件146可在场外制造工厂(未示出)处预制，且作为模块化单元输送至井场106来方便且高效地连接至井口104。作为备选，联接器组件144和排放组件146可作为模块化单元预制，且联接到卡车平台(未示出)上，以用于回收系统100在多个不同的井场106处的活动使用。更进一步，作为备选，联接器组件144和排放组件146可运输至井场106作为套件(未示出)，且在井场106处方便地制造成模块化组件140。

在示例性实施例中，气体处理器组件142联接到排放组件146上。在实施例中，气体处理器组件142可作为模块化单元运输至井场106来方便且高效地连接至排放组件146。作为备选，气体处理器组件142可为预制的，且联接到排放组件146上，且作为与排放组件146一起的模块化单元运输。回收系统100还包括流动连通地联接到模块化组件140和气体处理器组件142中的至少一者上的收集器148。在示例性实施例中，收集器148包括罐车150、储存容器152和管线154中的至少一个。收集器148构造成收集压裂后的回流合成流124的组分，以用于如本文所述那样再使用、储存和/或弃置。

联接器组件144包括与井口104和排放组件146流动连通联接的至少一个调节阀156。调节阀156构造成接收来自井口104的回流合成流124。调节阀156进一步构造成提供方便且高效的连接/断开来有选择地适应多种模块化组件140。调节阀156构造成接收来自井口104的回流合成流124。此外，调节阀156构造成通过关于第一压力P1调节中间背压(例如，背压P2)来将第一流速F1调节至中间流速(例如，第二流速F2)。在示例性实施例中，第二压力P2不同于第一压力P1。更具体而言，调节阀156构造成将第一压力P1降低至第二压力P2，以将第一流速F1调节至第二流速F2。在示例性实施例中，第二压力P2包括从大约50psi到大约2000spi的范围。作为备选，第二压力P2可基本同于或大于第一压力P1，且可包括任何压力范围。

第二压力P2的参数可取决于回流合成流124的成分，以及有效且经济地分离排放组件146和气体处理器组件142中选择的各种下游设备中的组分产物所需的第二流速F2。排放组件146和气体处理器组件142的各种设备的尺寸可基于井口106处的预期状态，例如按照流速、气体成分和期望分离成最终产物气体、液体和/或固体流来设计。在井场106处回流期间，可存在回流合成流124的回流速率和气体成分的显著变化。在通常用于将气体与液体流分开的设备(未示出)中，诸如蒸气/液体分离器皿、吸收器、聚结器，设备尺寸确定成与器皿中的气体停留时间成比例。该停留时间可通过划分由穿过器皿的实际气体流速划分的设备尺寸来获得。

在示例性实施例中，当回流合成流124的初始回流摩尔速率很高时，可选择较高值的第二压力P2以便通过减小和/或增大实际气体流速来控制，使得针对目标停留时间设计的可用设备可提供期望的分离。此外，当回流合成流124的回流摩尔速率较低时，通常在回流过程的后期期间，可选择较低值的第二值P2，因为可用的分离设备可能管理较高实际气体流速下的所需分离任务。第二压力P2的值可通过考虑多少气体将在分离期间溶解在液体部分中来限定，因为这将伴有脱气器中的较高气体除去任务，因为回流合成流124的水和油部分中的气体的溶解率将在较高值的第二压力P2下较高。调节阀156构造成在第二压力P2和第二流速F2下引导回流合成流124至排放组件146。调节阀156构造成通过将第一压力P1调节至第二压力P2来将第一流速F1控制成第二流速F2，以便于带来来自井口104且至排放组件146的更稳定的可预测的回流合成流124的流动。在实施例中，第二压力P2包括从大约50psi到大约2000psi的范围。此外，第二流速F2包括从大约0.1百万scfd到大约200百万scfd的范围。作为备选，第二压力P2和第二流速F2可包括使回收系统100能够起到如本文所述的作用的任何范围。

此外，调节阀156构造成管理第二流速F2，使得气体处理器模块142可将回流合成流124有效地分离成期望的最终产物。更具体而言，当回流合成流124预计与初始使用期间一样高时，模块化组件140构造成在给定了井场106处的可用占地面积和其它约束(即，功率、排放调节等)的限制的情况下，经济地获得二氧化碳，而非排放或骤燃(flaring)。

在示例性实施例中，联接器组件144构造成调节待由井场106处的气体回收系统100来处理的回流合成流124的回流速率和/或压力率。在井场106处，存在用于定位与回收系统100相关联的各种设备的可用空间的约束。回收系统100构造成将设备和过程操作状态的大小确定成减小由回收系统100占据的占地面积，同时还降低设置、操作和/或维护的成本。此外，可存在对将气体回收系统100的最终产物远离井场106的处理和输送的约束。如果CO₂产物是经由制冷卡车运输的液体，则CO₂获取的高速率和通过系统100的处理将伴有CO₂产物运输出井场106的高速率。在另一个示例性实施例中，如果天然气产物将排放到收集器148中，例如，管线，则产物排放速率将由管线184的流动能力约束。通过调节第二流速F2，调节阀156构造成控制回流，使得回收系统100最佳地设计且在经济可行的条件下操作，同时允许最终产物从回收系统100排放。此外，回收系统100构造成便于刺激后的二氧化碳回收的配置，其可在占地面积空间可能有限的井口104处达成。

在示例性实施例中，排放组件146包括分离器158、脱气器160、压缩机162和流动调制器164。分离器158与联接器组件144流动连通联接，且构造成从联接器组件144接收回流合成流124。更具体而言，分离器158构造成分离回流合成流124中的气体组分来形成第一气流166(诸如，改性气流)，以及浓缩流165。浓缩气流165包括诸如但不限于支撑剂128(如果有)、水132和油134的浓缩相中的至少一个。分离器158的操作压力可值接近第二压力P2，但例如可由于分离器158的设备中的摩擦压力损失而更低。取决于回流流速，成分和/或期望的分离，分离器158构造成将第一气流166调节成第三压力P3和第三流速F3。在示例性实施例中，第三压力P3不同于第二压力P2，且第三流速F3不同于第二流速F2。更具体而言，例如由于摩擦压力损失而第三压力P3小于第二压力P2。在实施例中，第三压力P3包括从大约50psi到大约2000psi的范围。此外，第三流速F3包括从大约0.1百万scfd到大约200百万scfd的范围。作为备选，第三压力P3和第三流速F3可包括使回收系统100能够起到如本文所述的功能的任何范围。

分离器158经由浓缩流165与脱气器160流动连通联接，且流动连通地联接到流动调制器164上。分离器158构造成朝流动调制器164排放第一气流166，且朝脱气器160排放浓缩流165。分离器158包括气体液体脱离区和/或其它构件，诸如但不限于，聚结器和过滤器，以除去气相中的细液滴；后者可经由聚结器、过滤器和此手段来达成。在脱气器160中，任何溶解的二氧化碳和其它气体都从浓缩相流165除去。在示例性实施例中，在脱气器160中脱气通过降低压力和/或提高浓缩流165的温度来促进。脱气器160中的脱气操作便于形成改性的富二氧化碳气体127，以及支撑剂128、水130和油134中的至少一者从浓缩流165的除去。脱气器160构造成产生支撑剂128、水132和液体油134中的至少一者，其中这些流中的每一个的气体含量足够低，以满足这些流的最终产物规格。脱气器160可包括便于通过压力释放和/或通过温度升高来除去液体油134和水132中的溶解气体的操作状态。

脱气器160流动连通地联接到分离器158上，且构造成接收浓缩流165。在示例性实施例中，脱气器160构造成将来自浓缩流165的富二氧化碳气体127分离或脱气。脱气器160构造成在压力P和流速F下将脱气的富二氧化碳气体127排至压缩机162。在示例性实施例和中，压力P小于第二压力P2，且流速F小于第二流速F2。作为备选，压力P和流速F可分别基本同于或大于第二压力P2和第二流速F2。此外，脱气器160构造成将支撑剂128、水132和油134中的至少一者排至适合的收集器148，例如，卡车150、容器152和管线154。

压缩机162流动连通地联接到脱气器160上，且构造成接收来自脱气器160的富二氧化碳气体127。压缩机162构造成增大脱气的富二氧化碳气体127的压力来便于形成流129。在示例性实施例中，压缩机162构造成将压力P增大至第三压力P3。压缩机162可包括多个压缩机，以增大脱气的富二氧化碳气体127的压力。压缩机162包括气体压缩设备(未示出)，例如，多级压缩，且包括在中间压缩级中的每一个处的压缩的气体和最终的压缩气流的冷却。压缩机162还可包括分离和收集冷却期间形成的任何液体的设备(未示出)。压缩机162构造成朝流动调制器164排放脱气的富二氧化碳气体127，且使富二氧化碳气体127与流出分离器158的第一气流166混合。第一气流166和脱气的富二氧化碳气体127的混合便于形成排放至流动调制器164的第三压力P3和第三流速F3下的第二气流167。第一气流166和富二氧化碳气体127可在进入流动调制器164之前混合且形成第二气流167。作为备选，流动调制器164构造成单独接收第一气流166和富二氧化碳气体127，以用于随后混合来便于形成第二气流167。

流动调制器164流动连通地联接到分离器158和压缩机162上，且构造成接收第二气流167。流动调制器164构造成控制或改变第二气流167的第三流速F3，且通过将第三压力P3调制成不同于第三压力P3的第四压力P4来将第三流速管理成第四流速F4，以形成调制的气流169。第三流速F3控制或调制成第四流速F4可通过将第三压力P3减小成第四压力P4来达成。作为备选，流动调制器164可将第三压力P3增大至第四压力P4。压力P4的特征可通过分离模块142的分离能力来设计。在示例性实施例中，第四流速F4具有从大约10,000实际立方英尺每天到10百万实际立方英尺每天的范围。此外，第四压力P4具有从大约50psi到大约1,500psi的范围内。更具体而言，第四压力P4具有从大约50psi到大约800psi的范围。流动调制器164构造成将第三流速F3调节和/或调制成第四流速F4，且将第三压力P3调节和/或调制成第四压力P4，以便于将更稳定的可预测的调制气流169的流动提供至气体处理器组件142。更具体而言，流动调制器164高效地设计成产生可控制的压力和流速(即，第四压力P4和第四流速F4)，以用于将调制的气流169排放至气体处理器组件142。此外，气体处理器组件142基于调制的气流169的预定和受控的压力和流速来高效地设计。

气体处理器组件142构造成例如仅在第四压力P4和第四流速F4下接收来自流动调制器164的调制气流169。气体处理器组件142包括流动连通联接到流动调制器164上的多个分离模块168。各个分离模块168(例如，分离模块170、分离模块172和分离模块174)可除去地联接到流动调制器164上。尽管示出了三个分离模块170,172和174，但多个分离模块168可包括单个分离模块、少于三个分离模块，或多于三个分离模块，以使气体处理器组件142能够起到如本文所述的作用。

多个分离模块168可除去地联接到流动调制器164上，以提供用于调制的气流169且具体是用于存在于调制的气流169内的二氧化碳气体的模块化回流管理方案。更具体而言，多个分离模块168尺寸确定成适应一定时间内的调制的气流169的不同流速和压力。因此，不同数目的分离模块168可除去地联接到流动调制器164上，且在一定时间内使用来适应一定时间内的井口104的不同操作参数。例如，井口104可在初始操作时间提供回流合成流124的增大的初始流动和/或压力。较高的初始顶侧流动和/或压力可在回流时间内减小。在增大的操作流动和/或压力下，一定数目的分离模块168是有选择地联接的流动调制器164，以适应增大的操作参数。当流速和/或压力在回流时间内降低时，分离模块170,172和174有选择地与排放组件146断开，以适应减小的流动和/或压力。因此，由模块化组件140使用的分离模块170,172和174的数目可在一定时间内有选择地改变。

断开的分离模块170,172和174可保持在井场106处，以用于随后再连接到排放组件146上，且/或用于随后再连接到另一个井口(未示出)上。作为备选，断开的分离模块170,172和174可高效地输送至另一个井场(未示出)来用于随后使用。分离模块170,172和174的模块化便于适应井场106的变化的操作参数；提高井场106的效率；延长井场106的操作寿命；以及降低井场106的维护和/或操作成本。

在示例性实施例中，分离模块170, 172, 174中的至少一个构造成处理和/或分离例如仅在第四压力P4和第四流速F4下的调制的气流169。更具体而言，分离模块170, 172和174中的至少一个构造成处理调制的气流169，以产生净化的二氧化碳流、天然气流和天然气液流中的至少一者。至少一个分离模块170,172和174构造成将天然气136排放至收集器148，诸如但不限于管线154。排放的天然气136可储存和/或用作(但不限于)：骤燃或排出气体；用于发电的燃料源；压缩的天然气产物；和/或销售产品，其可包括经由汇集管线(未示出)分送至气体处理设施(未示出)的气体。此外，分离模块170,172和174中的至少一个构造成将天然气液体138排放至收集器148，诸如但不限于罐车150、容器152和管线154。

在示例性实施例中，分离模块170,172和174中的至少一个构造成将二氧化碳气体处理和/或分离成多个二氧化碳状态200。多个二氧化碳状态200包括但不限于液体二氧化碳、高压二氧化碳气体和低压二氧化碳气体。分离模块170,172和174中的至少一个构造成将多个二氧化碳状态200排至收集器148，诸如但不限于罐车150、容器152和管线154。

图3为示出处理来自井口106(图1中所示)的回流合成流(诸如，回流合成流124(图1中所示))的方法300的流程图。回流合成流124具有第一流速F1和第一压力P1(图1中所示)。方法300包括从井口106接收302回流合成流124。此外，方法300包括通过将回流合成流124调节至不同于第一压力P1的第二压力P2来将第一流速F1控制304成第二流速F2(所有都在图2中示出)。在示例性方法300中，回流合成流124排放306至分离器158(图2中所示)。

分离器将回流合成流124分离308成第一气流166和浓缩流165(所有都在图2中示出)。浓缩流165包括支撑剂128、二氧化碳气体130、水132和油134(所有都在图2中示出)中的至少一者。方法300包括将第一气流166调节310至第三压力P3(所有都在图2中示出)。浓缩流165排放312至脱气器160(图2中所示)。方法300包括使来自浓缩流165的富二氧化碳气体127(图2中所示)脱气314。

方法300包括将富二氧化碳气体127压缩316至第一气流166的第三压力P3。富二氧化碳气体127与第一气流166混合318，以便于形成第二气流167(图2中所示)。方法300包括将第二气流167排放320至流动调制器164(图2中所示)。此外，方法300包括通过将第三压力调制成不同于第三压力P3的第四压力P4(所有都在图2中示出)来将第二气流167的第三流速F3控制322成第四流速F4。

图4为示出组装用于处理来自井口(例如，井口106(图1中所示))的回流合成流(诸如，回流合成流124(图2中所示))的模块化组件(诸如，模块化组件140(图2中所示))的方法400的流程图。方法400包括将联接器组件144联接402到井口106上。联接器组件144包括调节阀156(图1中所示)，其构造成接收具有第一流速F1和第一压力P1的回流合成流124。调节阀156构造成通过将回流合成流124调节至不同于第一压力P1的第二压力P2(所有在图2中示出)来将第一流速F1控制为第二流速F2。

分离器158(图2中所示)流动连通联接到调节阀156上，且构造成将回流合成流124分成第三压力P3和第三流速F3下的第一气流166和浓缩流165(所有在图2中示出)。浓缩流165包括支撑剂128、二氧化碳气体130、水132和油134(所有都在图2中示出)中的至少一者。方法400包括将脱气器160(图2中所示)流动连通联接406到分离器158上。脱气器160构造成使来自浓缩流165的富二氧化碳气体127(图7中所示)脱气。流动调节器164(图2中所示)流动连通联接408到分离器158上。流动调节器构造成通过将第三压力P3调节成不同于第三压力P3的第四压力P4(所有在图2中示出)来控制第三流速F3。

图5为示出处理来自井口106(图1中所示)的回流合成流(诸如，回流合成流124(图1中所示))的方法500的流程图。回流合成流124具有初始流速F1和初始压力P1(所有在图1中示出)。方法500包括从井口106接收502回流合成流124。此外，方法500包括通过将回流合成流124调节至不同于初始压力P1的中间压力P2(所有都在图2中示出)来将初始流速F1控制504成中间流速F2。在示例性方法500中，回流合成流124排放506至分离器158(图2中所示)。

分离器将回流合成流124分离508成第一气流166和浓缩流165(所有都在图2中示出)。浓缩流165包括支撑剂128、二氧化碳气体130、水132和油134(所有都在图2中示出)中的至少一者。浓缩流165排放510至脱气器160(图2中所示)。方法500包括使来自浓缩流165的富二氧化碳气体127(图2中所示)脱气512。富二氧化碳气体127与第一气流166混合518，以便于形成第二气流167(图2中所示)。方法500包括将第二气流167排放520至流动调制器164(图2中所示)。此外，方法500包括通过将第二气流165调节至小于中间压力P2的最终压力P4(所有在图2中示出)来将第二气流167控制522成最终流速F4。

本文所述的示例性实施例提供了结合液体二氧化碳压裂过程使用的模块化气体回收系统。作为压裂流体，液体二氧化碳相比于水刺激提供了优点，诸如但不限于岩层温度下的气化和提高井的生产力。此外，液体二氧化碳作为压裂流体最小化和/或消除了对支持基于水的压裂的操作的水运输、水处理和/或水处置的需要。此外，液体二氧化碳可溶混在液体烃(诸如石油岩层流体)中，以便于减小岩层流的粘性，且容易相分离来提高井的生产力。

本文所述的示例性实施例提供了用于二氧化碳刺激和回流管理的分离过程，其可使用一定范围的设备，诸如但不限于，分离器皿、压缩机、涡轮膨胀器、真空泵、液体泵、选择性气体分离膜片、吸收溶剂、蒸馏塔(脱甲烷塔)、非期望成分(H₂S)的吸着剂、用于气体、液体和固体的脱水(乙二醇塔或吸着剂)储存器皿，和/或固体处理、储存和处置设备。示例性实施例可利用稳健的控制系统(未示出)来整体结合和控制。

本文描述的实施例提供了成本效益合算且可运输的二氧化碳再获取/再循环系统，其便于液体二氧化碳刺激的广泛采用和其它压裂刺激的相当的位移。更具体而言，示例性实施例允许无水刺激；缓解废水处理问题；允许水敏岩层的改善开发；以及允许开发缺水地区中的非常规油气资源。

对于地层(例如，致密油地层)，示例性实施例补偿回流或随后的气体产生中的高初始和/或急剧下降的气体流速和高初始和/或适度下降的二氧化碳浓度，同时提供高油回收和最佳的再使用质量二氧化碳回收。对于页岩气系统，示例性实施例补偿高初始和/或适度下降气体流速和中等初始和/或急剧下降二氧化碳浓度，同时提供汇集管线质量气体和最佳再使用质量二氧化碳回收。在高流速状态期间，例如，如初始回流期间遇到的，可使用若干模块化组件。当流速随回流时间减小时，使用的模块化组件的数目可成比例地减少，且模块化组件可在其它地层场地处再配置。

本文所述的实施例使二氧化碳刺激能够替代水力压裂，且对能源生产者提供了利益，因为二氧化碳刺激已知产生较高的估计的使用回收和较高的生产力。此外，示例性实施例提供了理由来鼓励从来源的局部人为二氧化碳获取，来源诸如但不限于发电站、炼油厂和二氧化碳刺激市场的化学行业，这可减少温室气体排放来作为改善的致密油和/或页岩气开采的次级利益。

本文所述的系统和方法的技术效果包括以下中的至少一者：(a)模块化来自井场的气体回收；(b)回收回流合成流的组分来用于再使用、再循环、储存和/或处置；(c)便于无水刺激；(d)缓解废水处理问题；(e)便于水敏岩层的改善的开发；(f)便于开发缺水地区中的非常规油气资源；以及(g)降低井场处的二氧化碳压力过程的设计、安装、操作、维护和/或替换成本。

本文描述了模块化气体回收组件和用于组装模块化气体回收组件的方法的示例性实施例。方法和系统不限于本文所述的特定实施例，而是，系统的构件和/或方法的步骤可独立于本文所述的其它构件和/或步骤且与它们分开来使用。例如，方法还可与其它制造系统和方法组合使用，且不限于仅利用如本文所述的系统和方法来实施。而是，示例性实施例可连同许多其它流体和/或气体应用实施和使用。

尽管本发明的各种实施例的特定特征可在一些图中示出且在其它图中未示出，但这仅是为了方便。按照本发明的原理，可与任何其它图的任何特征组合来参照和/或提出附图的任何特征。

本书面描述使用了实例来公开实施例(包括最佳模式)，且还使本领域的任何技术人员能够实施实施例，包括制作和使用任何装置或系统，以及执行任何并入的方法。本公开内容的专利范围由权利要求限定，且可包括本领域的技术人员想到的其它实例。如果此类其它实施例具有并非不同于权利要求的书面语言的结构元件，或如果它们包括与权利要求的书面语言无实质差别的等同结构元件，则期望此类其它实例在权利要求的范围内。