[發明專利]井下高壓液態CO2

有效

• 申請號: 202010510972.0
• 申請日: 2020-06-05
• 公開（公告）號: CN111734376B
• 公開（公告）日: 2022-12-20
• 發明（設計）人: 文虎;樊世星;程小蛟;劉名陽;翟小偉;張鐸;魏高明;費金彪;王虎
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: E21B43/26
• 分類號: E21B43/26;E21B49/00;G06F30/20;G06F119/14
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 燕肇琪

本發明公開的井下高壓液態CO₂壓裂增透煤巖成套裝備設計方法，包括如下步驟：根據井下高壓液態CO₂壓裂增透煤巖成套裝備組成，確定決定該裝備性能的5個關鍵參數，5個關鍵參數為：液態CO₂柱塞泵出口壓力液態CO₂柱塞泵進液壓力P_in、液態CO₂柱塞泵出口流量液態CO₂柱塞泵回氣壓力P_back及高壓氮氣瓶組氣瓶數量N；依次確定5個關鍵參數值；本發明方法提出了決定該裝備性能的5個關鍵參數及各參數的科學確定方法，解決了現有液態CO₂壓裂增透煤層現場施工缺乏科學依據，難以保證壓裂增透效果的情況。

技術領域

本發明涉及煤層壓裂增透技術領域，具體涉及一種井下高壓液態CO₂壓裂增透煤巖成套裝備設計方法。

背景技術

我國煤層滲透率低、瓦斯壓力高、含量大，原始煤層瓦斯抽采困難。為提高煤層瓦斯抽采率、縮短預抽時間，必須實施人工增透。自20世紀70年代以來，我國諸多礦區先后試驗了多種煤層卸壓增透及瓦斯強化抽采技術，包括水力壓裂、水力割縫、氣壓脈沖致裂、液態CO₂相變爆破、定向聚能爆破、高壓電脈沖可控沖擊波爆破等，并取得了一定的應用效果。然而，相比以上壓裂增透技術，液態CO₂壓裂具有壓裂增透煤巖和相變驅替瓦斯的雙重瓦斯強化抽采作用，是當前低滲透煤層壓裂改造技術的一個研究熱點。特別是在油氣田增產方面，北美、澳洲等國家已開展了大量CO₂壓裂增產工程項目。國內也相繼在延長油田、吉林油田和沁水煤田等地開展了CO₂泡沫壓裂和CO₂干法壓裂，相關的壓裂工藝和裝備也正逐漸走向成熟。然而，現階段液態CO₂壓裂技術的應用主要集中在地面油氣壓裂增產領域，針對井下煤層的壓裂試驗在國內外仍相對較少。相應的，可應用于井下煤層液態CO₂壓裂的相關裝備也相對落后。另外，我國大部分煤礦采用井工開采，井下相對狹窄的空間以及其對機電設備等的防爆要求，在一定程度上也限制了地面裝備在井下的適用性。

因此，本發明設計了一種井下液態CO₂壓裂增透煤巖成套裝備，該裝備主要包括高壓氮氣瓶組、液態CO₂儲罐、防爆控制裝置、液態CO₂柱塞泵以及連接上述裝置的管路與線纜；提出了決定該裝備性能的5個關鍵參數：液態CO₂柱塞泵出口壓力出口流量進液壓力P_in、回氣壓力P_back、高壓氮氣瓶組氣瓶數量N；并建立了各參數的科學確定方法。有效解決了目前液態CO₂壓裂增透煤巖成套裝備在不同煤階和不同煤層賦存條件下，壓裂增透效果難以保證的難題。

發明內容

本發明的目的是提供一種井下高壓液態CO₂壓裂增透煤巖成套裝備設計方法，提出了決定該裝備性能的5個關鍵參數及各參數的科學確定方法，解決了現有液態CO₂壓裂增透煤層現場施工缺乏科學依據，難以保證壓裂增透效果的情況。

本發明所采用的技術方案是：井下高壓液態CO₂壓裂增透煤巖成套裝備設計方法，包括如下步驟：

(1)根據井下高壓液態CO₂壓裂增透煤巖成套裝備組成，確定決定該裝備性能的5個關鍵參數，5個關鍵參數為：液態CO₂柱塞泵出口壓力液態CO₂柱塞泵進液壓力P_in、液態CO₂柱塞泵出口流量液態CO₂柱塞泵回氣壓力P_back及高壓氮氣瓶組氣瓶數量N；依次確定5個關鍵參數值；