液态二氧化碳增能压裂系统及工艺流程技术方案

本发明专利技术公开了一种液态二氧化碳增能压裂系统及工艺流程，所述液态二氧化碳增能压裂系统，包括二氧化碳储罐、氮气增压装置、液氮泵车、液氮槽车、循环冷却装置及压裂车，所述的液氮槽车、液氮泵车、氮气增压装置依次通过管线相连，氮气增压装置通过二氧化碳储罐气相管线与二氧化碳储罐连接，二氧化碳储罐通过二氧化碳储罐液相管线与循环冷却装置连接，所述循环冷却装置通过压裂车上水管线与压裂车连接。所述液态二氧化碳增能压裂工艺流程可实现大排量施工，并实现气态二氧化碳的集中排放及压裂车冷泵过程中能液态二氧化碳的零排放，达到良好的压裂改造效果的同时，实现二氧化碳重复利用、降低施工成本的目的。

Liquid carbon dioxide energy increasing fracturing system and process flow

The invention discloses a liquid carbon dioxide energy increasing fracturing system and process flow, the liquid carbon dioxide energy increasing fracturing system, including carbon dioxide storage tank, nitrogen pressurization device, liquid nitrogen pump car, liquid nitrogen tank car, circulating cooling device and fracturing car, the liquid nitrogen tank car, liquid nitrogen pump car and nitrogen pressurization device in turn. Through the pipeline, the nitrogen pressurization device is connected with the carbon dioxide tank through the gas phase pipeline of the carbon dioxide storage tank. The carbon dioxide storage tank is connected with the circulating cooling device through the liquid phase pipeline of the carbon dioxide storage tank. The circulating cooling device is connected with the fracturing car through the water pipe line of the fracturing car. The liquid carbon dioxide energy increase fracturing process can realize large displacement, and realize the centralized emission of gaseous carbon dioxide and the zero emission of liquid carbon dioxide in the process of cold pump of the fracturing car, and achieve good fracturing effect, and achieve the purpose of reusing carbon dioxide and reducing the cost of construction.

【技术实现步骤摘要】
液态二氧化碳增能压裂系统及工艺流程
本专利技术属于油气田开发
，具体涉及液态二氧化碳增能压裂系统及工艺流程。
技术介绍
二氧化碳压裂是新兴的一种压裂技术，主要方式有二氧化碳增能压裂、二氧化碳干法加砂压裂等，二氧化碳增能压裂通常与水力压裂相结合，先将液态二氧化碳作为前置液通过压裂车泵入目的层后关井，再进行水力加砂压裂，在施工后的压裂液返排过程中利用目的层中二氧化碳将压裂液快速返排，可降低水基压裂液对敏感地层的伤害。二氧化碳干法加砂压裂对低渗透、低压油气藏具有较好的适用性，较水基压裂技术，可消除储层水敏和水锁伤害，提高压裂改造效果；用于页岩气、煤层气压裂可促进吸附天然气的解析。二氧化碳增能压裂方式的实施，通常采用“二氧化碳槽车——二氧化碳增压泵车(或撬装)——压裂车”这样的工艺流程，这种工艺流程中，二氧化碳槽车液相出口尺寸仅为32mm，影响出液速度，进而影响施工排量；如果要求排量越大，需提高压裂车泵冲，但是较高的泵冲会促使抽吸作用加强，管线摩阻增大，再者二氧化碳槽车内液态二氧化碳的气化速度跟不上排量，压力降低较快，无法克服管线摩阻，容易使管线内液态二氧化碳产生气化，造成排量较小甚至压裂车走空泵；压裂车冷泵过程中，液态二氧化碳的浪费较大，噪音也很大。
技术实现思路
为了克服现有技术存在的缺陷，本专利技术提供了液态二氧化碳增能压裂系统及工艺流程，解决了施工排量不足、液态二氧化碳浪费大、噪音大的问题。本专利技术所采用的技术方案如下：液态二氧化碳增能压裂系统，包括二氧化碳储罐、氮气增压装置、液氮泵车、液氮槽车、循环冷却装置及压裂车，所述的液氮槽车、液氮泵车、氮气增压装置依次通过管线相连，氮气增压装置通过二氧化碳储罐气相管线与二氧化碳储罐连接，二氧化碳储罐通过二氧化碳储罐液相管线与循环冷却装置连接，所述循环冷却装置通过压裂车上水管线与压裂车连接。所述压裂车上设置有高压管线。所述高压管线通过循环冷却装置回水管线与循环冷却装置相连，使循环冷却装置与压裂车之间建立循环回路。所述高压管线连接于井口上。所述氮气增压装置、二氧化碳储罐、循环冷却装置分别与远程控制柜连接。所述循环冷却装置包括罐体，罐体的左右两端均设置有液位计，罐体顶部设置有压力传感器、气相管线，罐体内部下方设置有隔板，隔板设置有可开合的人行通道，隔板上部设置有滤网；罐体底部隔板两侧均设置有余液排放口，所述两个余液排放口合并为一条余液排放管线；罐体左边底部的前后位置对称设置有液体进口，罐体右边底部的前后位置对称设置有液体出口，罐体的正下方设置有“口”字形液相管线，所述液体进口、液体出口均与“口”字形液相管线连通，所述“口”字形液相管线的左边设置有进液口，右边设置有出液口。所述氮气增压装置包括管路a和管路b，所述管路a和管路b上下对称设置，且管路a和管路b上均依次设置有高压入口、高压管路球阀、减压阀、低压管路球阀，管路a和管路b的出口汇集于同一条出口管路上，所述出口管路上设置有流量计、压力传感器Ⅲ、低压出口球阀及手动排气阀Ⅱ，所述高压入口连接于液氮泵车上，出口管路与二氧化碳储罐气相管线相连通。所述减压阀为定压式减压阀，减压阀前端为高压管汇区A，减压阀后端为低压管汇区B，所述高压管汇区A内的管路a和管路b之间通过高压管路连通阀连通；所述的低压管汇区B内的管路a和管路b之间通过低压管路连通阀连通。所述二氧化碳储罐设置有多个，多个二氧化碳储罐并列设置；每个二氧化碳储罐上均设置有储罐压力传感器、储罐液位传感器、储罐液位计；各个二氧化碳储罐分别通过二氧化碳储罐气相管线与氮气增压装置相连，各个二氧化碳储罐分别通过二氧化碳储罐液相管线与循环冷却装置连接，且所述二氧化碳储罐液相管线上设置有储罐液相排放阀。液态二氧化碳增能压裂工艺流程，包括如下步骤：1)系统充压、充液关闭井口阀门，切换二氧化碳储罐的气相、液相阀门，将二氧化碳储罐的气相导入循环冷却装置、压裂车泵头及所有液相管线，待系统压裂平衡后，切换二氧化碳储罐气相、液相阀门，将二氧化碳储罐的液相导入循环冷却装置，适当开启循环冷却装置的气相排放阀进行集中排气，对循环冷却装置及液相管线充液，充液完毕后，关闭循环冷却装置的气相排放阀；2)循环冷泵关闭与循环冷却装置连通的二氧化碳储罐液相管线的阀门，循环冷却装置与压裂车之间建立循环回路，开启压裂车在低档位运转，进行循环冷泵；3)泵注冷泵完毕后，停泵，关闭循环冷却装置回水管线上的阀门，打开与循环冷却装置连通的二氧化碳储罐液相管线的阀门，打开井口阀门，开启液氮泵车，氮气增压装置为二氧化碳储罐的气相供给氮气，开泵进行液态二氧化碳前置液泵注；4)排液泄压施工完毕后，关闭井口阀门，关闭二氧化碳储罐液相阀门，连通氮气增压装置与循环冷却装置的气相，利用氮气对循环冷却装置进行保压，打开循环冷却装置的余液排放阀进行液态二氧化碳的集中排放，直至系统压力降至零，待压裂装备离场后，再对二氧化碳储罐余液进行排放。进一步地，所述氮气增压装置、二氧化碳储罐、循环冷却装置、密闭混砂装置均采用远程数据采集、集中控制、记录。本专利技术的有益效果：1、本专利技术解决了液态二氧化碳增能压裂施工排量不足的问题。2、本专利技术可实现压裂车冷泵过程中液态二氧化碳的重复利用，减少用量，提高液态二氧化碳的利用率，降低施工成本。3、本专利技术通过循环冷却装置实现气态二氧化碳的集中排放及液态二氧化碳的零排放，可提高现场施工安全性并大幅降低施工噪音。以下将结合附图对本专利技术做进一步详细说明。附图说明图1是液态二氧化碳增能压裂地面工艺流程示意图；图2是氮气增压装置的结构示意图；图3是循环冷却装置的结构示意图。附图标记说明：1、二氧化碳储罐；2、氮气增压装置；2.1、高压入口；2.2、高压管路球阀；2.3、减压阀；2.4、低压管路球阀；2.5、出口管路；2.6、流量计；2.7、压力传感器Ⅲ；2.8、低压出口球阀；2.9、手动排气阀Ⅱ；2.10、高压管路连通阀；2.11、低压管路连通阀；3、液氮泵车；4、液氮槽车；5、二氧化碳储罐气相管线；6、二氧化碳储罐液相管线、7、循环冷却装置；7.1、进液口；7.2、液位计；7.3、出液口；7.4、压力传感器；7.5、罐体；7.6、“口”字形液相管线；7.7、隔板；7.8、滤网；7.9、气相管线；7.10、余液排放管线；7.11、液体进口；7.12、液体出口；8、压裂车上水管线；9、压裂车；10、高压管线；11、井口。具体实施方式实施例1：如图1所示，液态二氧化碳增能压裂系统，包括液氮槽车4、液氮泵车3、氮气增压装置2、二氧化碳储罐1、循环冷却装置7及压裂车9，所述的液氮槽车4、液氮泵车3、氮气增压装置2依次通过管线相连，氮气增压装置2通过二氧化碳储罐气相管线5与二氧化碳储罐1连接，二氧化碳储罐1通过二氧化碳储罐液相管线6与循环冷却装置7连接，所述循环冷却装置7通过压裂车上水管线8与压裂车9连接。针对二氧化碳增能压裂中存在的因施工排量不足使入井砂量减少，达不到压裂改造效果；小排量、大砂比施工容易形成井底砂堵，造成井下事故，施工停止以及压裂车冷泵过程中，液态二氧化碳的浪费大，噪音大等问题，本专利技术提供了一种液态二氧化碳增能压裂工艺流程，包括如下步骤：1)系统充压、充液关闭井口11阀门，切换二氧化碳储罐1的气相、液相阀门，将二氧化碳本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.液态二氧化碳增能压裂系统，其特征在于：包括二氧化碳储罐(1)、氮气增压装置(2)、液氮泵车(3)、液氮槽车(4)、循环冷却装置(7)及压裂车(9)，所述的液氮槽车(4)、液氮泵车(3)、氮气增压装置(2)依次通过管线相连，氮气增压装置(2)通过二氧化碳储罐气相管线(5)与二氧化碳储罐(1)连接，二氧化碳储罐(1)通过二氧化碳储罐液相管线(6)与循环冷却装置(7)连接，所述循环冷却装置(7)通过压裂车上水管线(8)与压裂车(9)连接。

【技术特征摘要】
1.液态二氧化碳增能压裂系统，其特征在于：包括二氧化碳储罐(1)、氮气增压装置(2)、液氮泵车(3)、液氮槽车(4)、循环冷却装置(7)及压裂车(9)，所述的液氮槽车(4)、液氮泵车(3)、氮气增压装置(2)依次通过管线相连，氮气增压装置(2)通过二氧化碳储罐气相管线(5)与二氧化碳储罐(1)连接，二氧化碳储罐(1)通过二氧化碳储罐液相管线(6)与循环冷却装置(7)连接，所述循环冷却装置(7)通过压裂车上水管线(8)与压裂车(9)连接。2.根据权利要求1所述的液态二氧化碳增能压裂系统，其特征在于：所述压裂车(9)上设置有高压管线(10)。3.根据权利要求2所述的液态二氧化碳增能压裂系统，其特征在于：所述高压管线(10)通过循环冷却装置回水管线(12)与循环冷却装置(7)相连，使循环冷却装置(7)与压裂车(9)之间建立循环回路。4.根据权利要求3所述的液态二氧化碳增能压裂系统，其特征在于：所述高压管线(10)连接于井口(11)上。5.根据权利要求1所述的液态二氧化碳增能压裂系统，其特征在于：所述氮气增压装置(2)、二氧化碳储罐(1)、循环冷却装置(7)分别与远程控制柜连接。6.根据权利要求1所述的液态二氧化碳增能压裂系统，其特征在于：所述循环冷却装置(7)包括罐体(7.5)，罐体(7.5)的左右两端均设置有液位计(7.2)，罐体(7.5)顶部设置有压力传感器(7.4)、气相管线(7.9)，罐体(7.5)内部下方设置有隔板(7.7)，隔板(7.7)设置有可开合的人行通道，隔板(7.7)上部设置有滤网(7.8)；罐体(7.5)底部隔板(7.7)两侧均设置有余液排放口，所述两个余液排放口合并为一条余液排放管线(7.10)；罐体(7.5)左边底部的前后位置对称设置有液体进口(7.11)，罐体(7.5)右边底部的前后位置对称设置有液体出口(7.12)，罐体(7.5)的正下方设置有“口”字形液相管线(7.6)，所述液体进口(7.11)、液体出口(7.12)均与“口”字形液相管线(7.6)连通，所述“口”字形液相管线的左边设置有进液口(7.1)，右边设置有出液口(7.3)。7.根据权利要求1所述的液态二氧化碳增能压裂系统，其特征在于：所述氮气增压装置(2)包括管路a和管路b，所述管路a和管路b上下对称设置，且管路a和管路b上均依次设置有高压入口(2.1)、高压管路球阀(2.3)、减压阀(2.3)、低压管路球阀(2.4)，管路a和管路b的出口汇集于同一条出口管路(2.5)上，所述出口管路(2.5)上设置有流量计(...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨延增，章东哲，宋振云，叶文勇，聂俊，郑维师，刘广春，韩旭辉，贾建鹏，魏小房，谭欢，姜和，
申请(专利权)人：中国石油集团川庆钻探工程有限公司工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：陕西,61