[發明專利]一種礦用多功能模塊化二氧化碳泡沫壓裂試驗方法

有效

• 申請號: 201711137977.8
• 申請日: 2017-11-16
• 公開（公告）號: CN107942000B
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發明（設計）人: 王俊峰;周春山;唐一博;劉碩
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00;E21B43/26;E21B43/267
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 江淑蘭

本發明涉及一種礦用多功能模塊化二氧化碳泡沫壓裂試驗方法，屬于煤層壓裂模擬試驗方法技術領域，解決壓裂液性質測試及壓裂模擬的技術問題，按如下步驟依次進行：a、啟動氣源站，將驅動氣體通入增壓泵中；b、高壓液態二氧化碳與高壓壓裂液混合后壓入恒溫高壓泡沫液性質測試模塊；c、高壓二氧化碳泡沫壓裂液經恒溫高壓泡沫液性質測試模塊后壓入支撐劑混合模塊，高壓二氧化碳泡沫壓裂液與支撐劑混合模塊內填加的支撐劑充分混合；d、帶有支撐劑的高壓二氧化碳泡沫壓裂液通過管道壓入煤層壓裂模擬模塊。本發明對深入研究適用于煤礦的二氧化碳泡沫液的配方改進及性能考察、支撐劑的選用以及二氧化碳泡沫壓裂液對于煤層增透的作用意義重大。

技術領域

本發明屬于煤層壓裂模擬試驗方法技術領域，具體涉及一種礦用多功能模塊化二氧化碳泡沫壓裂試驗方法、模塊化試驗系統及其試驗裝置。

背景技術

目前，煤礦重特大事故中，瓦斯事故仍然為主要事故，因此，瓦斯治理是當前煤礦安全工作的首要任務，在井下進行開采煤層本層的瓦斯抽采，對于防止瓦斯事故發生，保障礦井安全生產尤為重要。

對于低透氣性煤層而言，采用常規的鉆孔布置方式及參數預抽煤層瓦斯時，往往達不到所要求的抽放效果。為此，需要采用強化抽采瓦斯方法，人為強迫溝通煤層內的原有裂隙網絡或產生新的裂隙網絡，使煤體的透氣性增加。目前，我國強化抽采瓦斯方法主要有保護層開采技術、水利沖孔技術、地面水力壓裂技術、水力割縫技術、深孔預裂爆破技術等。

CO₂泡沫壓裂作為一種新的壓裂技術在石油行業得到廣泛應用。CO₂泡沫壓裂的優點是水基壓裂液用量少，對地層和裂縫傷害小，泡沫質量高，氣泡呈連續相、粘度高、攜砂性能好。CO₂泡沫壓裂中加入支撐劑可以隨著壓裂液進入到壓裂生產的縫隙中，防止壓裂造縫結束后裂縫由于地壓等原因使得裂縫重新閉合。支撐劑可以進一步提高壓裂液造縫增透效果。

現將CO₂泡沫壓裂技術引入煤層壓裂增透中，需要有針對性地調整壓裂液配方及配比，研制適用于煤層的二氧化碳泡沫壓裂液及支撐劑，并通過試驗進行煤層模擬壓裂，根據壓裂增透效果來評價壓裂液優劣。故急需研制一整套在高溫高壓環境下的二氧化碳泡沫性質評價裝置、支撐劑混合裝置、煤層壓裂模擬裝置及其多功能模塊化二氧化碳泡沫壓裂試驗的方法，對煤層壓裂試驗進行研究。

發明內容

本發明克服現有技術存在的不足，解決CO₂泡沫壓裂液性質測試及煤層壓裂模擬的技術問題，旨在提供一種快速、高效、直觀地進行無支撐劑壓裂液壓裂、壓裂前后透氣性測試（壓裂效果評價）、加入支撐劑壓裂、高溫高壓泡沫性質測試等多種功能的礦用多功能模塊化二氧化碳泡沫壓裂試驗方法。

本發明通過如下技術方案予以實現。

一種礦用多功能模塊化二氧化碳泡沫壓裂試驗方法，按如下步驟依次進行：

a、氣源站的出氣口與增壓泵的進氣口連通，液態二氧化碳儲罐的出液口和壓裂液儲罐的出液口分別與增壓泵的進液口連通，兩個增壓泵的出液口經三通連接管與恒溫高壓泡沫液性質測試模塊的進液口連通，恒溫高壓泡沫液性質測試模塊的出液口與支撐劑混合模塊的進液口連通，支撐劑混合模塊的出液口與煤層壓裂模擬模塊的進液口連通；啟動氣源站，將驅動氣體通入增壓泵中；

b、液態二氧化碳儲罐中的液態二氧化碳和壓裂液儲罐中的壓裂液分別經增壓泵增壓，高壓液態二氧化碳與高壓壓裂液經三通連接管混合后形成二氧化碳泡沫壓裂液，高壓二氧化碳泡沫壓裂液壓入恒溫高壓泡沫液性質測試模塊，調整恒溫高壓泡沫液性質測試模塊中的水浴環境，觀察測試泡沫液在不同水浴環境中的外觀狀態及半衰期；

c、高壓二氧化碳泡沫壓裂液經恒溫高壓泡沫液性質測試模塊后壓入支撐劑混合模塊，高壓二氧化碳泡沫壓裂液與支撐劑混合模塊內填加的支撐劑充分混合；