[發(fā)明專利]液態(tài)二氧化碳干法加砂壓裂系統(tǒng)及工藝流程

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810281566.4
• 申請日: 2018-04-02
• 公開（公告）號(hào): CN108374655A
• 公開（公告）日: 2018-08-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊延增;章東哲;宋振云;葉文勇;聶俊;鄭維師;劉廣春;韓旭輝;賈建鵬;魏小房;譚歡;姜和
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油集團(tuán)川慶鉆探工程有限公司工程技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): E21B43/26
• 分類號(hào): E21B43/26;E21B43/16
• 代理公司: 西安吉盛專利代理有限責(zé)任公司 61108
• 代理人: 趙嬌

1.液態(tài)二氧化碳干法加砂壓裂系統(tǒng)，其特征在于：至少包括二氧化碳儲(chǔ)罐(1)、氮?dú)庠鰤貉b置(2)、液氮泵車(3)、液氮槽車(4)、循環(huán)冷卻裝置(7)、壓裂車(9)及密閉混砂裝置(14)，所述液氮槽車(4)、液氮泵車(3)、氮?dú)庠鰤貉b置(2)依次通過管線連接，氮?dú)庠鰤貉b置(2)通過二氧化碳儲(chǔ)罐氣相管線(5)與二氧化碳儲(chǔ)罐(1)連接，二氧化碳儲(chǔ)罐(1)通過二氧化碳儲(chǔ)罐液相管線(6)與循環(huán)冷卻裝置(7)連接，循環(huán)冷卻裝置(7)通過密閉混砂裝置進(jìn)液管線(13)與密閉混砂裝置(14)連接，密閉混砂裝置(14)通過壓裂車上水管線(8)與壓裂車(9)連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液態(tài)二氧化碳干法加砂壓裂系統(tǒng)，其特征在于：所述壓裂車(9)上設(shè)置有高壓管線(10)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液態(tài)二氧化碳干法加砂壓裂系統(tǒng)，其特征在于：所述高壓管線(10)通過循環(huán)冷卻裝置回水管線(12)與循環(huán)冷卻裝置(7)相連，使循環(huán)冷卻裝置(7)、密閉混砂裝置(14)與壓裂車(9)之間形成循環(huán)回路。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液態(tài)二氧化碳干法加砂壓裂系統(tǒng)，其特征在于：所述高壓管線(10)的高壓端連接于井口(11)上。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液態(tài)二氧化碳干法加砂壓裂系統(tǒng)，其特征在于：所述氮?dú)庠鰤貉b置(2)、二氧化碳儲(chǔ)罐(1)、循環(huán)冷卻裝置(7)、密閉混砂裝置(14)分別與遠(yuǎn)程控制柜相連。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液態(tài)二氧化碳干法加砂壓裂系統(tǒng)，其特征在于：所述循環(huán)冷卻裝置(7)包括罐體(7.5)，罐體(7.5)的左右兩端均設(shè)置有液位計(jì)(7.2)，罐體(7.5)頂部設(shè)置有壓力傳感器(7.4)、氣相管線(7.9)，罐體(7.5)內(nèi)部下方設(shè)置有隔板(7.7)，隔板(7.7)設(shè)置有可開合的人行通道，隔板(7.7)上部設(shè)置有濾網(wǎng)(7.8)；罐體(7.5)底部隔板(7.7)兩側(cè)均設(shè)置有余液排放口，所述兩個(gè)余液排放口合并為一條余液排放管線(7.10)；

罐體(7.5)左邊底部的前后位置對稱設(shè)置有液體進(jìn)口(7.11)，罐體(7.5)右邊底部的前后位置對稱設(shè)置有液體出口(7.12)，罐體(7.5)的正下方設(shè)置有“口”字形液相管線(7.6)，所述液體進(jìn)口(7.11)、液體出口(7.12)均與“口”字形液相管線(7.6)連通，所述“口”字形液相管線的左邊設(shè)置有進(jìn)液口(7.1)，右邊設(shè)置有出液口(7.3)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液態(tài)二氧化碳干法加砂壓裂系統(tǒng)，其特征在于：所述氮?dú)庠鰤貉b置(2)包括管路a和管路b，所述管路a和管路b上下對稱設(shè)置，且管路a和管路b上均依次設(shè)置有高壓入口(2.1)、高壓管路球閥(2.2)、減壓閥(2.3)、低壓管路球閥(2.4)，管路a和管路b的出口匯集于同一條出口管路(2.5)上，所述出口管路(2.5)上設(shè)置有流量計(jì)(2.6)、壓力傳感器Ⅲ(2.7)、低壓出口球閥(2.8)及手動(dòng)排氣閥Ⅱ(2.9)；所述高壓入口(2.1)連接于液氮泵車(3)上，出口管路(2.5)與二氧化碳儲(chǔ)罐氣相管線(5)相連通。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的液態(tài)二氧化碳干法加砂壓裂系統(tǒng)，其特征在于：所述減壓閥(2.3)前端為高壓管匯區(qū)A，減壓閥(2.3)后端為低壓管匯區(qū)B，所述高壓管匯區(qū)A內(nèi)的管路a和管路b之間通過高壓管路連通閥(2.10)連通；所述的低壓管匯區(qū)B內(nèi)的管路a和管路b之間通過低壓管路連通閥(2.11)連通。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液態(tài)二氧化碳干法加砂壓裂系統(tǒng)，其特征在于：所述二氧化碳儲(chǔ)罐(1)設(shè)置有多個(gè)，多個(gè)二氧化碳儲(chǔ)罐(1)并列設(shè)置；每個(gè)二氧化碳儲(chǔ)罐(1)上均設(shè)置有儲(chǔ)罐壓力傳感器、儲(chǔ)罐液位傳感器、儲(chǔ)罐液位計(jì)；各個(gè)二氧化碳儲(chǔ)罐(1)分別通過二氧化碳儲(chǔ)罐氣相管線(5)與氮?dú)庠鰤貉b置(2)相連，各個(gè)二氧化碳儲(chǔ)罐(1)分別通過二氧化碳儲(chǔ)罐液相管線(6)與循環(huán)冷卻裝置(7)連接，且所述二氧化碳儲(chǔ)罐液相管線(6)上設(shè)置有儲(chǔ)罐液相排放閥。

10.二氧化碳干法加砂壓裂工藝流程，其特征在于，包括如下步驟：

1)系統(tǒng)充壓、充液

關(guān)閉井口閥門，切換二氧化碳儲(chǔ)罐(1)的氣相、液相閥門，將二氧化碳儲(chǔ)罐(1)的氣相導(dǎo)入循環(huán)冷卻裝置(7)、壓裂車(9)泵頭及所有液相管線，待系統(tǒng)壓裂平衡后，切換二氧化碳儲(chǔ)罐(1)氣相、液相閥門，將二氧化碳儲(chǔ)罐(1)的液相導(dǎo)入循環(huán)冷卻裝置(7)，適當(dāng)開啟循環(huán)冷卻裝置(7)的氣相排放閥進(jìn)行排氣，對循環(huán)冷卻裝置(7)及液相管線充液，適當(dāng)開啟密閉混砂裝置(14)氣相排放閥進(jìn)行排氣，對密閉混砂裝置(14)及液相管線充液，充液完畢后，關(guān)閉循環(huán)冷卻裝置(7)、密閉混砂裝置(14)的氣相排放閥；

2)循環(huán)冷泵

關(guān)閉與循環(huán)冷卻裝置(7)連通的二氧化碳儲(chǔ)罐液相管線(6)的閥門，循環(huán)冷卻裝置(7)、密閉混砂裝置(14)與壓裂車(9)之間建立循環(huán)回路，開啟壓裂車(9)在低檔位運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)行循環(huán)冷泵；

3)泵注

冷泵完畢后，停泵，關(guān)閉循環(huán)冷卻裝置回水管線(12)上的閥門，打開與循環(huán)冷卻裝置(7)連通的二氧化碳儲(chǔ)罐液相管線(6)的閥門，打開井口閥門，開啟液氮泵車(3)，氮?dú)庠鰤貉b置(2)為二氧化碳儲(chǔ)罐(1)的氣相供給氮?dú)猓_泵進(jìn)行液態(tài)二氧化碳前置液、攜砂液、頂替液泵注；

4)排液泄壓

施工完畢后，關(guān)閉井口，關(guān)閉二氧化碳儲(chǔ)罐(1)液相閥門，連通氮?dú)庠鰤貉b置(2)與循環(huán)冷卻裝置(7)的氣相，利用氮?dú)鈱ρh(huán)冷卻裝置(7)進(jìn)行保壓，打開循環(huán)冷卻裝置(7)、密閉混砂裝置(14)的余液排放閥進(jìn)行液態(tài)二氧化碳的集中排放，直至系統(tǒng)壓力降至零，待壓裂裝備離場后，再對二氧化碳儲(chǔ)罐(1)余液進(jìn)行排放。