压裂系统和使用方法_3

文档序号:9221295阅读:来源:国知局
此,为了提供这些实施例的简明描述,可能不进一步描述之前描述的相同的特征和元件。
[0027]更具体地参照图2,示出了大体标记为200的包括CO2取回的用于输送流体混合物的设备。设备200包括加压支撑剂供给组件102,包括:支撑剂储存容器104,其构造为在其中在环境压力下包含支撑剂材料106并输出支撑剂输出流118。泵组件108提供且联接至支撑剂储存容器104。泵组件108包括与支撑剂容器支撑剂输出流118流动连通的支撑剂入口。当在泵组件108内时,支撑剂材料106受到加压。在排泄时,支撑剂材料输出流120在增大的压力下,且更具体而言在处于或高于比环境压力高的压裂掺混压力的压力下输出。
[0028]设备200还包括压裂流体储存容器126,其构造为在其中包含压裂流体131和输出处于或高于压裂流体掺混压力的压裂流体输出流132。加压掺混器或混合设备124联接至加压支撑剂供给组件102以从其接收排泄的支撑剂输出流120,联接至压裂流体储存容器126以从其接收排泄的压裂流体输出流132,且联接至构造为在其中储存增稠剂136的增稠剂储存容器132。与关于图1描述的实施例不同,在该具体实施例中,代替在到达混合设备124之前输入到压裂流体输出流132中,增稠剂136经由入口 202直接输入到混合设备124中。
[0029]混合设备124构造为在其中混合支撑剂输出流120、压裂流体输出流132和增稠剂136,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输出流140。包括多个活塞泵(未显示)的压裂流体增压泵204和高压泵组件142分别串联地联接至混合设备124,并且构造为在注射压力下将其中的高压增稠流体混合物输出流150输送至一个或更多个下游构件148,其中,注射压力大于压裂流体掺混压力。
[0030]设备200还包括用于取回0)2的机构,以便进一步允许设备200的连续操作。更具体而言,0)2取回系统154提供且构造为从以下中的一个或更多个接收CO2输出流156:来自一个或更多个下游构件148的排放流158、排出的0)2流162或外部源164。此外,如关于图3在下面描述的,系统154可构造为在井口 148完成之后,作为对储存容器或外部管线流(如果存在)的CO2输出流来输送井回流流。如在图2中示出的,CO 2取回系统154可构造为与0)2分离和液化系统166流体地连通,或与移动式分离和液化系统成一列,例如,如之前所描述的安装在货车的系统。示出的0)2分离和液化系统166提供CO 2输出流156的提纯和液化。在0)2分离和液化系统166内的处理之后,将CO 2的提纯的输出流168引导至压裂流体储存容器126。在备选实施例中,提纯且液化的CO2可被泵压至在货车等上包含的一个或更多个CO2储存货柜,因而它们可移动至其他井场。
[0031]更具体地参照图3,示出了作为0)2取回系统154的一部分的井回流流CO2取回系统180的实施例。在示出的实施例中,井回流流0)2取回系统180构造为对分离系统184并且之后对液化系统192、储存容器或外部管线流中的一个或更多个(如果存在)输送井回流流182。CO2与烃的井回流和获取在井口 148完成之后发生。CO2将需要与其他气体即(甲烷和其他烃)分离。在CO2的分离之后,其可以以气态形式或液化形式储存,并且储存/运走或输入回CO2管线中(如果存在)。额外的分离的井回流流成分可根据需要类似地处理。
[0032]更具体地,如在图3中所示出的,提供了一种井回流流182,其通常包括烃(液体和/或气体)、气态CO2、水和之前困在地面下的潜在的其他气体。井回流流182与回流流分离系统184流体地连通。井回流流分离系统184构造为将井回流流182分离成废弃物流186、烃流188、和气态0)2流190中的一种或更多种。在实施例中,废弃物流186与管线或储存容器中的一者或更多者流体地连通。在实施例中,烃流188与管线或储存容器中的一者或更多者流体地连通。在实施例中,气态0)2流190与管线、储存容器或CO 2液化系统192中的一者或更多者流体地连通。CCV液化系统192以气态0)2流190的至少一部分的液化的形式提供0)2的处理。更具体而言,CO 2液化系统192构造为液化输入其中的CO 2流,并且输出液化的CO2流动流194。
[0033]在CCV液化系统192内的处理之后,将液化的CO 2流动流194引导至储存容器中的一个或更多个,例如,图1和2的压裂流体储存容器126,或经由货车等运离原地。如之前所指出的,来自井口 148的回流流182和包含在其中的CO2与烃的获取在井口 148的完成之后发生。
[0034]图4是在诸如分别根据在本文中公开的实施例的图1和图2的设备100或200的设备中,包括CO2取回系统的输送流体混合物的方法300的示意框图。通常,方法包括在步骤302处从气态、废弃物流源获取0)2输出流。在步骤304处,将CO 2输送至分离和液化室,以用于0)2的提纯。在实施例中,从备选的源,例如通过采购而获得的CO2的输入可额外地、或备选地在步骤305处输入。接着,在步骤306处,方法包括提供支撑剂材料对支撑剂储存容器的输入,并且提供对压裂流体储存容器的压裂流体,并且更具体而言提纯且液化的CO2的输入。支撑剂材料在环境压力下储存在支撑剂储存容器中。提纯且液化的0)2在处于或高于流体掺混压力的情况下输送到压裂流体储存容器。接着在步骤308中,来自支撑剂储存容器的处于环境压力的支撑剂输出流输入泵组件中。如前所述,泵组件提供支撑剂输出流到压裂掺混压力或高于其的增大。在第一实施例中,如在步骤310处所例示的,支撑剂输出流和压裂流体输出流,并且更具体而言,提纯且液化的CO2被输入至混合设备。在步骤312处,接着将增稠剂添加至混合设备,以增大提纯且液化的0)2的粘度。如之前所描述的,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,并输出增稠的流体混合物,包括处于或高于压裂流体掺混压力的支撑剂的增稠的CO2/支撑剂浆液输出流和增稠的压裂流体(CO2)。
[0035]在备选实施例中,如在步骤314处最佳地示出的,在将压裂流体输送到混合设备之前,将增稠剂引入压裂流体中,并且更具体而言,引入提纯且液化的0)2中。如前所述并在步骤316处例示的,混合设备构造为在其中混合支撑剂输出流、和增稠的压裂流体输出流,并输出增稠的流体混合物,包括处于或高于压裂流体掺混压力的支撑剂的增稠的CO2/支撑剂浆液输出流和增稠的压裂流体(CO2)。
[0036]在步骤318处,接着在高压泵中增大增稠的流体混合物输出流的压力。随后,在步骤320处,将高压增稠的流体混合物输送至一个或更多个下游构件,并且最终可包括输送至井口。
[0037]在操作期间,并且如前所述,在步骤322处,输出来自构件排放流、排出0)2流、井回流流、由外部源提供的0)2等中的一者或更多者的C02。在步骤302处,如由虚线指示的,在工序再次连续地开始时,取回输出的C02。
[0038]公开的设备的商业优点涉及在非常规气体开发中面对的当前问题,和对通过借助于取回气态0)2减少废弃物来降低整体CO2的成本、将化学制品和支撑剂(即,沙)与压裂流体(例如,液体CO2、液体丙烷气体)混合/掺混的需要,压裂流体需要它们始终在适当的压裂流体掺混压力下被包含以避免这些压裂流体的蒸发。此外,由于通过如所描述的0)2取回来提供连续的支撑剂源和压裂流体,故公开的设备的商业优点涉及构造为用于连续操作的系统。由此,公开了使用泵组件输送流体混合物和以可在不受已知的基于活底料斗的途径的总体积限制约束的情况下提供连续的支撑剂流方式将支撑剂直接注射到加压混合设备中,和以可在不受已知的基于压裂流体储存容器的方法的总体积限制约束的情况下提供连续的压裂流体流的方式提供排放、排出、井回流、或类似的输出0)2的取回的设备和方法。
[0039]前面已描述了一种利用到加压混合设备中的支撑剂的直接注射输送流体混合物
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