非常规CO2压裂的现场施工工艺制造技术

本发明专利技术提供一种非常规CO2压裂的现场施工工艺，包括步骤：（1）压裂车的准备；（2）CO2增压泵车与CO2储罐、主压裂车的连接；（3）高压管线的连接；（4）试压；（5）清扫高压管线；（6）循环冷泵；（7）CO2压裂施工；（8）放压。本发明专利技术可以消除结干冰的风险，同时消除膨胀爆炸风险，保证安全的完成非常规的CO2压裂施工。

【技术实现步骤摘要】
非常规CO2压裂的现场施工工艺
本专利技术涉及油气田的压裂技术，特别涉及非常规CO2压裂的现场施工工艺。
技术介绍
压裂是地层增产改造的主要手段，而油田除常规压裂外，还有CO2增能压裂、CO2泡沫压裂、纯CO2压裂等非常规CO2压裂增产措施。非常规CO2压裂与常规压裂相比较，具有以下优点：常规压裂以水基压裂液为主，由于压裂液的表面张力大，压后反排困难，或不能完全反排，对地层伤害大。而CO2压裂降低了压裂液的表面张力，还为压后工作液返排提供了气体驱替作用，有助于压裂液的迅速反排并且对地层的伤害较少。常规压裂的水基压裂液在地层中滤失较大，严重影响压裂液的工作效率。而CO2压裂能较好的控制液体滤失，提高压裂液效率。常规压裂的水基压裂液用量多，在地层中滤失较大，压后反排困难，对地层伤害大。而CO2压裂减少了水基压裂液的用液量。常规压裂的水基压裂液中，为了延时交联，通过添加强碱性的化工料，将压裂液的PH值调整到9-11左右。而CO2压裂中，CO2与水反应产生碳酸，有效地降低了系统的总pH值，降低了压裂液对基质的伤害。由于非常规CO2压裂技术存在低温、高压等特性，所以其工艺流程也就不同于常规压裂。目前国内外油田市场对于CO2增能压裂、CO2泡沫压裂、纯CO2压裂的应用在逐步增多。CO2压裂工艺既是是一种清洁的压裂，又是一种高风险的压裂工艺，它的风险是由CO2的物理特性所决定的：CO2在-56.6℃和0.531Mpa（绝对）的条件下，气相、液相、固态三种形态同时存在，在低于0.531Mpa(绝对)CO2以固体(干冰)或是气体的形态存在,高于30.6℃和7.5Mpa（绝对）时，它将以气体的形态存在。进行CO2压裂时，存在CO2结干冰的风险，进而可能发生干冰膨胀爆炸。严重影响CO2压裂的安全高效生产。
技术实现思路
为了克服采用CO2压裂工艺存在的高风险，本专利技术提供一种非常规CO2压裂的现场施工工艺，能够安全高效的完成CO2压裂，同时将CO2压裂的风险降到可控范围内。本专利技术通过如下技术方案实现：一种非常规CO2压裂的现场施工工艺，包括以下步骤：（1）主压裂车的准备：上水室、大泵泵腔的清洁；（2）CO2增压泵车与CO2储罐、主压裂车的连接：利用钢丝软管将CO2储罐、主压裂车分别与CO2增压泵车进行连接；（3）高压管线的连接：利用CO2高压管线、各种阀门及高压三通进行各主压裂车到井口的连接；（4）试压：试压：利用液氮泵车对连接好的CO2高压管线试压，至压裂施工设计要求的标准数值；（5）清扫高压管线：利用气相CO2清扫高压管线，吹干高压管线内的水汽；（6）循环冷泵：利用液相CO2循环至各主压裂车的上水室及大泵，使整体结霜、地面管线结霜。（7）CO2压裂施工：开启CO2增压泵车的增压泵，关闭CO2增压泵车上的回流阀门，保持液相CO2排出压力大于吸入压力20pis，为各主压裂车通入液相CO2，仪表车根据施工设计，逐步给各主压裂车挂档，达到压裂施工设计的排量，通过开关CO2增压泵车上气液分离罐的三个球阀来控制气液分离罐内的液相CO2液面。（8）放压：施工结束后，逐步放出液相CO2，放压至零。其中，步骤（1）主压裂车的准备，具体包括以下内容：提前一天清洗各主压裂车的上水室、大泵泵腔，去除砂子杂物，同时吹干水分并擦拭；然后更换凡尔胶皮、凡尔头及凡尔座，大、小上水室之间更换为由壬连接，清洗并檫干大上水室的放液口，涂抹黄油，加装厚胶皮垫子并砸紧；最后在小上水室的顶部安装一个直径为3/4〞的球阀。步骤（2）CO2增压泵车与CO2储罐、主压裂车的连接是通过以下方法实现的：液相CO2储存于CO2储罐中，CO2储罐的液相阀门通过CO2液相钢丝软管与CO2增压泵车吸入管汇的液相接口连接，CO2储罐的气相阀门通过CO2气相钢丝软管与CO2增压泵车吸入管汇的气相接口连接，CO2增压泵车的排出管汇通过CO2液相钢丝软管分别与各主压裂车的上液口连接。在步骤（3）高压管线的连接之前，将高压管线阀件的密封橡胶垫圈全部取出，浸泡在-20﹟柴油中，清洁高压管线与阀件的丝扣，并用-20﹟柴油冲洗，然后进行安装，采用由壬圈连接，并砸紧。步骤（3）高压管线的连接的连接方式如下：高压管线从井口开始连接，通过法兰与弯头连接3〞×3〞×3〞歧管三通，歧管三通一路与常规水基压裂液的压裂车高压排出端连接，另一路依次连接单流阀、手轮旋塞、3〞×2〞×3〞T型三通，T型三通的2〞口连接旋塞阀，另一路依次连接直管线和3〞×3〞×3〞歧管三通，此歧管三通的另两路连接顺序相同，为依次连接单流阀、旋塞阀、3〞×2〞×3〞T型三通至各主压裂车高压管线的出液口上，此处T型三通的2〞口均连接旋塞阀。步骤（4）试压需关闭井口阀门，将任意一个3〞×2〞×3〞T型三通的2〞口旋塞阀卸掉，和液氮泵车连接，利用液氮泵车对整个CO2高压管线系统试压，试压至压裂施工设计所要求的标准，不允许有刺漏，试压合格后打开高压管线上余下的所有旋塞阀放压，并关闭手轮旋塞阀，再断开与液氮泵车连接的管线，并安装上旋塞阀。步骤（5）清扫高压管线是通过以下过程实现的：开启所有设备与车辆，打开CO2增压泵车吸入管汇、排出管汇连接管线的阀门，开启与CO2储罐连接的气相阀门，用气相CO2给所有连接的高低压管线、CO2增压泵车的气液分离罐备压，压力大于0.531Mpa；然后逐一开启各主压裂车小上水室上的3/4〞球阀，使低压管线内的水汽通过球阀随气相CO2排出，逐一开启高压管线上的旋塞阀，清扫高压管线。步骤（6）循环冷泵是在清扫高压管线完成后，关闭3/4〞球阀、3〞手轮旋塞阀及所有的2〞旋塞阀，打开与CO2储罐连接的液相CO2阀门，再关闭气相CO2阀门，打开CO2增压泵车上气液分离罐的三个液位阀，待液相CO2的液位升至液位阀上后，启动CO2增压泵。然后逐步开启各压裂车后安装在T型三通上的2〞旋塞阀，形成循环通道，给一台主压裂车挂档，逐步提高发动机转速至变矩器锁定，控制压力在10Mpa以内；待此车运转平稳后，按相同要求再开启另一台主压裂车；循环至主压裂车的上水室及大泵，使之整体结霜，地面高压管线结霜。步骤（8）放压需要先关闭井口闸门，打开与CO2储罐连接的气相CO2阀门，再关闭液相CO2阀门，通过3/4〞球阀、及所有的2〞旋塞阀，逐步放出液相CO2，放压过程中管线内的压力大于0.531Mpa；待所有的管线内没有液相CO2后，关闭气相CO2阀门，打开所有阀门放压至零，然后拆卸所有高低压管线阀件，并保养入库存放。对于CO2增能压裂和CO2泡沫压裂，在循环冷泵的同时，关闭3〞手轮旋塞阀，将与连接常规水基压裂液体的主压裂车排空、试压、低替、座封，座封后以低排量维持座封压裂进行泵注，循环冷泵完成后，CO2一路的所有主压裂车停泵，快速关闭所有2〞旋塞阀、快速开启3〞手轮旋塞阀，再把连接CO2一路的所有主压裂车逐一挂档、提转速至变矩器锁定，然后将与常规水基压裂液连接的压裂车和CO2一端的主压裂车按设计提够排量，开始CO2压裂施工作业。本专利技术采用CO2增压泵车实现CO2气液分离，控制排出压力，形成一套完整的CO2压裂施工工艺流程。由于液体CO2易结成干冰，液体CO2的气化后的膨胀率是1:556，严格控制CO2的压力＞0.7Mpa（绝对），使其高于CO2的本文档来自技高网...

【技术保护点】
非常规CO2压裂的现场施工工艺，其特征在于，包括以下步骤：（1）主压裂车的准备：上水室、大泵泵腔的清洁；（2）CO2增压泵车与CO2储罐、主压裂车的连接：利用钢丝软管将CO2储罐、主压裂车分别与CO2增压泵车进行连接；（3）高压管线的连接：利用CO2高压管线、各种阀门及高压三通进行各主压裂车到井口的连接；（4）试压：试压：利用液氮泵车对连接好的CO2高压管线试压，至压裂施工设计要求的标准数值；（5）清扫高压管线：利用气相CO2清扫高压管线，吹干高压管线内的水汽；（6）循环冷泵：利用液相CO2循环至各主压裂车的上水室及大泵，使整体结霜、地面管线结霜；（7）CO2压裂施工：开启CO2增压泵车的增压泵，关闭CO2增压泵车上的回流阀门，保持液相CO2排出压力大于吸入压力20pis，为各主压裂车通入液相CO2，仪表车根据施工设计，逐步给各主压裂车挂档，达到压裂施工设计的排量，通过开关CO2增压泵车上气液分离罐的三个球阀来控制气液分离罐内的液相CO2液面；（8）放压：施工结束后，逐步放出液相CO2，放压至零。

【技术特征摘要】
1.非常规CO2压裂的现场施工工艺，其特征在于，包括以下步骤：（1）主压裂车的准备：上水室、大泵泵腔的清洁；（2）CO2增压泵车与CO2储罐、主压裂车的连接：利用钢丝软管将CO2储罐、主压裂车分别与CO2增压泵车进行连接；（3）高压管线的连接：利用CO2高压管线、各种阀门及高压三通进行各主压裂车到井口的连接；（4）试压：试压：利用液氮泵车对连接好的CO2高压管线试压，至压裂施工设计要求的标准数值；（5）清扫高压管线：利用气相CO2清扫高压管线，吹干高压管线内的水汽；（6）循环冷泵：利用液相CO2循环至各主压裂车的上水室及大泵，使整体结霜、地面管线结霜；（7）CO2压裂施工：开启CO2增压泵车的增压泵，关闭CO2增压泵车上的回流阀门，保持液相CO2排出压力大于吸入压力20pis，为各主压裂车通入液相CO2，仪表车根据施工设计，逐步给各主压裂车挂挡，达到压裂施工设计的排量，通过开关CO2增压泵车上气液分离罐的三个球阀来控制气液分离罐内的液相CO2液面；（8）放压：施工结束后，逐步放出液相CO2，放压至零；其中，步骤（1）主压裂车的准备，具体包括以下内容：提前一天清洗各主压裂车的上水室、大泵泵腔，去除砂子杂物，同时吹干水分并擦拭；然后更换凡尔胶皮、凡尔头及凡尔座，大、小上水室之间更换为由壬连接，清洗并擦干大上水室的放液口，涂抹黄油，加装厚胶皮垫子并砸紧；最后在小上水室的顶部安装一个直径为3/4〞的球阀；步骤（2）CO2增压泵车与CO2储罐、主压裂车的连接是通过以下方法实现的：液相CO2储存于CO2储罐中，CO2储罐的液相阀门通过CO2液相钢丝软管与CO2增压泵车吸入管汇的液相接口连接，CO2储罐的气相阀门通过CO2气相钢丝软管与CO2增压泵车吸入管汇的气相接口连接，CO2增压泵车的排出管汇通过CO2液相钢丝软管分别与各主压裂车的上液口连接；在步骤（3）高压管线的连接之前，将高压管线阀件的密封橡胶垫圈全部取出，浸泡在-20﹟柴油中，清洁高压管线与阀件的丝扣，并用-20﹟柴油冲洗，然后进行安装，采用由壬圈连接，并砸紧；步骤（3）高压管线的连接的连接方式如下：高压管线从井口开始连接，通过法兰与弯头连接3〞×3〞×3〞...

【专利技术属性】
技术研发人员：费节高，郭春峰，白明伟，詹勇，韩旭辉，邓斌奇，张铁军，张小平，刘广春，郑松柏，乔晓东，张庆峰，高红平，王美琴，纪冬冬，
申请(专利权)人：中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆井下技术作业公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61