压裂系统和使用方法

文档序号:9221295阅读:486来源:国知局
压裂系统和使用方法
【技术领域】
[0001]在本文中公开的实施例大体涉及一种将流体混合物输送入井筒中和输出CO2的取回/回收的设备和方法。
【背景技术】
[0002]公知为水压裂或仅为压裂的水力压裂是一种用来释放石油、天然气或其他物质以用于从地下储集岩层提取的技术。井筒被钻入储集岩层中,并且泵压工作液体,这导致压裂并允许释放从这些地下天然储集层产生的受困的物质。现有的井口压裂系统利用如下工序,在该工序中,产生压裂流体和支撑剂(例如,沙)的浆液并然后将其在高压下泵入井中。当使用水基压裂流体时,称为水压裂的工艺,支撑剂、水和适当的化学制品可在大气压力下混合并然后泵压直至用于注入井中的更高压力。但是,如果水以外的流体(例如,液体CO2或液体丙烷)被用作压裂流体,那么这些流体必须遍及水力压裂系统被保持在充分的压力下,以避免非期望的蒸发。作为结果,这些流体与支撑剂、化学制品等的掺混也必须在流体被保持在充分尚压下时完成。
[0003]CO2压裂,无水压裂技术,避免了与水压裂相关的许多环境问题,例如由顶侧流体溢出引起的土壤污染和清洁的饮用水源的使用。此外,烃生产可通过对岩层和支撑剂充填层的减小的损坏而得到改善,但若干因素仍限制商业应用。这些因素例如包括:0)2的成本、CO2的可获得性、CO 2的外飘和有效的支撑剂传输。作为压裂流体的CO2必须在井位处作为超临界流体注入。典型地,CO2压裂操作规定CO 2被从在现场储存的外部源输送,且在压力下与支撑剂掺混。现有的CO2压裂工艺利用加压支撑剂掺混和所需的支撑剂的量的储存,以在压力下完成单个压裂阶段以支撑掺混,这限制了支撑剂和0)2储存能力二者。在井的清洗和回流期间,0)2通常排出/外飘至大气。
[0004]能够在适当高的压力下将蒸发的压裂流体(诸如CO2)与支撑剂掺混的已知加压掺混器利用加压的支撑剂储存容器布置来将支撑剂供给和计量到加压压裂流体中。这些已知的基于活底料斗(lock hopper)的加压掺混器需要在给出的压裂阶段利用支撑剂的预装填。使用的加压支撑剂储存容器通常具有在大约20-40吨支撑剂(例如,沙)的范围内的容量。支撑剂储存容器系统的有限体积容量允许有限量的支撑剂与0)2压裂流体掺混。此夕卜,这些已知的加压掺混器需要非期望地长的经过的时间,以对它们重新装填支撑剂以用于下一个压裂阶段。在一些情况下,一些加压掺混器操作需要掺混器单元离开原地移动至另一位置,以用于重新装填支撑剂,还需要非期望地长的时间并潜在地增加了与压裂操作相关的货车运输。在许多情况下,有限的容量需要专用的补给和场上(或场外)支撑剂处理装备与基于支撑剂储存容器的加压掺混器一起使用。
[0005]作为在压力下的支撑剂的有限容量的结果,CO2/支撑剂浆液的输出流的注射速率和体积是有限的,因为掺混器操作必须周期地停止,以允许支撑剂储存的重新填充和/或0)2的供应。操作中的该停止导致损耗的人-时(man-hour),或在井场上的更大数目的掺混器,它们中的任一者均增大成本。
[0006]由此,存在对改善的CO2压裂系统和用于对井筒中输送压裂流体的方法的需要,该方法将允许本质上不限量的支撑剂和压裂流体的掺混和泵压,以形成流体混合物。输送不限量的能力将允许系统的连续操作,允许压裂计划基于储集层刺激要求而不强加装备约束,并且因此整体提供更有效的系统。

【发明内容】

[0007]现有技术的这些和其他缺点由本公开解决,其提供了包括CO2系统的用于输送流体混合物的设备。
[0008]根据实施例,提供了一种用于输送流体混合物的设备,其包括:加压支撑剂供给组件、压裂流体储存容器、增稠剂储存容器、混合设备、高压泵组件、取回系统和分离室。加压支撑剂供给组件包括:支撑剂储存容器,其构造为在其中包含处于环境压力的支撑剂材料;和泵组件,其联接至支撑剂储存容器。泵组件构造为输出处于或高于压裂流体掺混压力的支撑剂输出流,其中,压裂流体掺混压力大于环境压力。压裂流体储存容器构造为在其中包含压裂流体并输出处于或高于压裂流体掺混压力的压裂流体输出流。增稠剂储存容器构造为在其中包含增稠剂。增稠剂储存容器与压裂流体输出流流体地连通。混合设备联接至加压支撑剂供给组件和压裂流体储存容器。混合设备与支撑剂输出流和压裂流体输出流流体地连通。混合设备构造为在其中混合支撑剂输出流、压裂流体输出流和增稠剂,并输出处于或高于压裂流体掺混压力的支撑剂和增稠的压裂流体的增稠的流体混合物。高压泵组件联接至混合室并且构造为在注射压力下将其中的增稠的流体混合物输送至下游构件,其中,注射压力大于压裂流体掺混压力。取回系统构造为从以下中的一个或更多个接收输出流:来自下游构件的排放流、井回流流、排出的输出流或外部源。分离室与取回系统和压裂流体储存容器流体地连通。
[0009]根据另一实施例,提供了一种用于输送流体混合物的设备,其包括:加压支撑剂供给组件、CO2压裂流体储存容器、增稠剂储存容器、混合设备、高压泵组件、CO2取回系统和0)2分离室。加压支撑剂供给组件包括:支撑剂储存容器,其构造为在其中包含处于环境压力的支撑剂材料;和泵组件,其联接至支撑剂储存容器。泵组件构造为接收支撑剂材料的连续供应并输出处于或高于压裂流体掺混压力的连续的支撑剂输出流,其中,压裂流体掺混压力大于环境压力。0)2压裂流体储存容器构造为在其中包含CO2压裂流体并输出处于或高于压裂流体掺混压力的CO2压裂流体输出流。增稠剂储存容器构造为在其中包含增稠剂。增稠剂储存容器与0)2压裂流体输出流流体地连通。混合设备联接至加压支撑剂供给组件和CO2压裂流体储存容器。混合设备与支撑剂输出流和CO 2压裂流体输出流流体地连通。混合设备构造为接收和混合支撑剂输出流的连续供应和压裂流体输出流的连续供应,并输出处于或高于压裂流体掺混压力的支撑剂和增稠的CO2压裂流体的增稠的流体混合物。高压泵组件联接至混合室并且构造为在注射压力下将其中的增稠的流体混合物输送至下游构件,其中,注射压力大于压裂流体掺混压力。CO2取回系统构造为从以下中的一个或更多个接收CO2输出流:来自下游构件的排放流、井回流流、排出的CO2流或外部源。CO2分离室与CO2取回系统和CO 2压裂流体储存容器流体地连通。
[0010]根据又一实施例,提供了一种输送流体混合物的方法,包括:将处于环境压力的支撑剂材料的输入提供至支撑剂储存容器;将处于或高于压裂流体掺混压力的压裂流体的输入提供至压裂流体储存容器;将处于环境压力的支撑剂输出流从支撑剂储存容器输入泵组件中,其中,支撑剂输出流的压力增大至压裂掺混压力或高于其;在混合设备中混合支撑剂输出流、压裂流体输出流和增稠剂,并输出处于或高于压裂流体掺混压力的增稠的流体混合物的流体混合物;在高压泵中增大输出的增稠流体混合物的压力;对一个或更多个下游构件输送高压增稠的流体混合物;从以下中的一个或更多个取回CO2:该一个或更多个下游构件的排放流、该一个或更多个下游部件的CO2排出流、井回流流、或外部CO 2源;分离和提纯取回的co2,以输出提纯且液化的0)2;和将提纯且液化CO 2输送到压裂流体储存容器。支撑剂储存容器构造为输出处于环境压力的支撑剂输出流;将处于或高于压裂流体掺混压力的压裂流体的输入提供至压裂流体储存容器。压裂流体储存容器构造为输出处于或高于压裂流体掺混压力的压裂流体输出流。
[0011]本公开的其他目的和优点将在参考附图阅读下列详细说明和所附权利要求之后变得显而易见。
【附图说明】
[0012]当参照附图阅读下列详细描述时,本发明的上述和其他特征、方面和优点将变得更好理解,其中遍及附图,相同的特征代表相同的部分,在附图中:
图1是根据实施例构造的包括0)2取回的用于输送流体混合物的设备的示意图;
图2是根据另一实施例的包括0)2取回的用于输送流体混合物的设备的示意图;
图3是用于取回和再次使用来自井回流流的CO2的设备的一部分的示意图;
图4是根据实施
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