[發明專利]二氧化碳增稠加砂一體化方法及裝置

在審

• 申請號: 202110099202.6
• 申請日: 2021-01-25
• 公開（公告）號: CN112727425A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 李晶;李龍;吳南翔;劉賀成;胡豐旭;武林華;趙海濤;韓新宇;柳佳杰
• 申請（專利權）人: 北京百利時能源技術股份有限公司
• 主分類號: E21B43/26
• 分類號: E21B43/26;E21B43/267;B01F13/10
• 代理公司: 北京雙收知識產權代理有限公司 11241
• 代理人: 劉陽

本發明涉及一種二氧化碳增稠加砂一體化方法及裝置。本發明二氧化碳增稠加砂一體化方法包括步驟：加砂器加砂、冷卻器對攜砂液制冷、攜砂液和支撐劑在混砂攪拌罐混合、活塞式固體泵傳送高濃度砂液至攪拌罐、增壓泵泵送液態二氧化碳再通過循環循環噴射器進入二氧化碳攪拌罐、利用旋轉閥控制混合后砂液進入壓裂車。本發明二氧化碳增稠加砂一體化方法及裝置，解決了二氧化碳粘度低、攜砂難和砂比低的問題，降低了二氧化碳加砂過程砂堵風險，實現了二氧化碳壓裂施工中高砂比平穩加砂。

技術領域

本發明屬于油氣開發領域，具體涉及一種可以實現二氧化碳加砂壓裂改造過程中液態二氧化碳增稠和連續加砂的方法。

背景技術

二氧化碳壓裂技術是一種正在不斷完善的壓裂技術，相比于傳統的以水基壓裂液為主的壓裂工藝，二氧化碳壓裂具備儲層污染小、改造強度大和效果周期長等特點，尤其對于高含水或水鎖儲層、黏土礦物易運移或膨脹的儲層、低滲等非常規難以改造的儲層和壓裂液返排困難的儲層，二氧化碳壓裂具有較好的應用效果。自20世紀80年代在北美首次應用以來，已廣泛應用于低滲透、致密砂巖、頁巖油氣等多種類型油氣藏的改造中。隨著國內對非常規油氣資源開發力度的持續加大，二氧化碳壓裂技術在中國各大油田逐步推廣應用。但是，目前國內CO₂壓裂設備與國際先進水平相比有較明顯的差距，尤其CO₂加砂方面存在明顯缺陷。一方面CO₂黏度低，懸砂性能差，施工砂比低，另一方面泵送低溫攜砂液的設備和工藝不夠成熟，這對二氧化碳增稠性能和低溫輸砂能力提出了較高的要求。

CO₂壓裂需要先對混砂車中的支撐劑進行預冷，而支撐劑中含有水分，在低溫下會結冰從而導致支撐劑結塊，進而增加了平穩輸砂的難度，甚至有造成砂堵的風險。早期國內外二氧化碳加砂主要是利用帶壓容器，預先充填液態二氧化碳和支撐劑，然后利用獨立的螺旋系統進行輸送。在進入高壓泵車之前，利用密閉混砂裝置將支撐劑和液態二氧化碳壓裂液混合，帶壓容器里的支撐劑和液態二氧化碳被預冷處理，然后通過獨立的螺旋系統進行輸送。傳統混砂設備多使用臥式或立式混砂罐，不僅攪拌軸轉速低、攪拌軸短、攪拌存在死角，機械零部件易受磨損，維修費用高；而且帶壓容器容積有限，最多容納25噸液態二氧化碳，并且需要較長時間裝載支撐劑。另外，由于液態CO₂黏度低、攜砂性能差，因此存在易沉砂的問題。

CO₂增稠和加砂工藝的落后嚴重制約CO₂壓裂在國內油田的廣泛應用。在二氧化碳加砂過程中，受溫度、壓力影響，相態變化的影響，CO₂增稠和攜砂進入高壓泵車，然后泵送至目標地層難度很大，亟需設計出一種能夠一體化實現增稠加砂的工藝，保證二氧化碳壓裂中實現高砂比加砂，從而提高儲層改造效果，實現對低滲透油氣高效開發。

發明內容

本發明的主要目的是提供一種二氧化碳增稠加砂一體化方法及裝置，解決了二氧化碳黏度低、攜砂難和砂比低的問題，降低二氧化碳加砂過程砂堵風險，實現二氧化碳壓裂施工中高砂比平穩加砂。

本發明二氧化碳增稠加砂一體化方法，首先，采用液體冷卻器控制預冷溫度對攜砂液進行冷卻后泵送至混砂攪拌罐，同時，支撐劑也通過加砂器進入混砂攪拌罐，攜砂液和支撐劑在混砂攪拌罐中進行混合；然后，砂液混合液通過固體活塞泵泵送至二氧化碳與砂液攪拌罐，同時，利用二氧化碳增壓泵將液態二氧化碳泵送至二氧化碳與砂液攪拌罐中，利用循環噴射器和旋轉閥對液態二氧化碳和砂液進行充分混合，最后利用增壓泵車將混合液泵入井筒中。

本發明二氧化碳增稠加砂一體化方法，其中，所述攜砂液采用二氧化碳專用攜砂液，所述攜砂液通過液體制冷設備控制到預冷溫度-35℃，所述攜砂液使用量為液態二氧化碳體積的2％或者小于2％。

本發明二氧化碳增稠加砂一體化方法，其中，所述加砂器的下方裝有關風器，利用關風器高壓旋轉卸料，支撐劑和攜砂液按1:1的輸入速率進入混砂攪拌罐。

本發明二氧化碳增稠加砂一體化方法，其中，所述固體活塞泵采用液壓凡爾式活塞泵。