一种液态CO2压裂低压管汇装置及压裂方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种液态CO2压裂低压管汇装置及压裂方法，其CO2罐车、液相汇管、增压泵、密闭混砂车、压裂泵车通过管线和液相阀依次连接组成液相管路，分成两路，一路管线提供携砂液加砂，另一路提供纯液相，且相互独立，可以有效配合处理管线刺漏等突发状况。CO2罐车、液氮泵车、液氮罐车、气相汇管、压裂泵车管通过管线和气相阀依次连接组成气相管路，依据情况随时提供N2，保证供液稳定，避免了结干冰的可能；当某台压裂泵车出现空泵情况时，可以通过开关相应阀，控制CO2液体和N2的供应，实现在线走泵，最终恢复其施工能力；也可以在施工结束后，迅速用N2顶替干净地面所有管线和装备内的CO2，然后进行放压处理，安全且迅速。

A Low Pressure Pipe Sinking Device and Fracturing Method for Liquid CO2 Fracturing

The invention discloses a low pressure manifold device for liquid CO2 fracturing and a fracturing method. Its CO2 tank car, liquid manifold, booster pump, sealed sand mixing truck and fracturing pump truck are connected to form liquid pipeline through pipeline and liquid valve in turn, and are divided into two paths, one of which provides sand-carrying liquid and sand-adding, the other provides pure liquid phase, and is independent of each other, and can effectively cooperate with the treatment of pipeline spills and other bursts. Condition. CO2 tank truck, liquid nitrogen pump truck, liquid nitrogen tank truck, gas confluence pipe and fracturing pump truck pipe are connected by pipeline and gas valve in turn to form a gas pipeline, which can provide N2 at any time according to the situation to ensure the stability of liquid supply and avoid the possibility of dry ice. When a fracturing pump truck has an empty pump situation, the supply of CO2 liquid and N2 can be controlled by switching the corresponding valve to realize on-line pumping and ultimately recovery. It can also replace CO2 in all pipelines and equipment of clean ground with N2 quickly after construction, and then carry out pressure relief treatment, which is safe and rapid.

【技术实现步骤摘要】
一种液态CO2压裂低压管汇装置及压裂方法
本专利技术涉及油气田压裂施工
，具体涉及一种液态CO2压裂低压管汇装置及压裂方法。
技术介绍
液态CO2压裂是以CO2代替常规水力压裂液的一种无水压裂技术，具有很多普通压裂所不具有的优点，因此备受关注。一般常见的液态CO2压裂低压管汇装置的连接方式为：若干CO2罐车并联，然后依次与CO2增压泵车、密闭混砂车相连接，给压裂泵车供液。因液态CO2压裂工作液体具有低温高压的特点，采用这种方式连接的低压管汇装置存在以下问题：(1)随着CO2罐车内CO2的消耗，CO2罐车内空间的体积增加，压力降低，部分CO2蒸发成气体，维持CO2罐车内压力平衡，但当CO2罐车内部分CO2蒸发补充的压力小于CO2罐车内液面降低所造成的压力降时，CO2罐车内和供液管线内压力下降，当压力下降到一定程度时，CO2罐车内和供液管线内存在结干冰的风险，随时可能产生爆炸；(2)在施工后期，CO2罐车内供液液面降低时，罐内会出现施工供液不稳情况，影响施工质量；(3)施工过程中高压区若某台压裂泵车出现空泵，该台压裂泵车直到施工结束，均不能继续使用，影响施工质量，甚至不能继续施工；(4)施工结束后，为了防止结干冰，需要慢速放压，通常需要4-7天后才能拆除管线。综上所述，如何解决低压供液流程，供液液面降低时，供液不稳，易结干冰的问题，以及解决如何保证某台压裂泵车出现空泵情况时，在连续施工情况下，实现在线走泵恢复其施工能力的难题，同时也能实现施工结束后对管线进行快速放压的难题，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种液态CO2压裂低压管汇装置及压裂方法，既能解决易结干冰的风险以及施工后期供液不稳的问题，又能保证在高压区某台压裂泵车出现空泵情况下，可以在连续施工情况下，实现在线走泵恢复其施工能力，同时也能实现施工结束后，在安全的前提下对管线进行快速放压。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种液态CO2压裂低压管汇装置，包括依次连接的CO2罐车、第一液相汇管、增压泵和压裂供液系统；还包括依次连接的液氮罐车、液氮泵车和第一气相汇管，多个所述CO2罐车均连接于所述第一气相汇管。优选的，所述压裂供液系统包括压裂泵车；每台所述压裂泵车的入口均连接于所述第一气相汇管的出口；所述压裂泵车的出口一路连接有放压阀，另一路连接有高压阀。优选的，所述压裂供液系统包括：加砂供液系统和纯液相供液系统；所述加砂供液系统包括依次连接的密闭混砂车、第二液相汇管和加砂的压裂泵车，所述增压泵的出口一路连接所述密闭混砂车的进口；所述纯液相供液系统包括依次连接的第三液相汇管和纯液相的压裂泵车，所述增压泵的出口另一路连接所述第三液相汇管的进口。优选的，所述压裂供液系统中的密闭混砂车是并联连接多台。优选的，所述增压泵为并联连接多台。一种液态CO2压裂方法，采用上述的液态CO2压裂低压管汇装置；在压裂施工的过程中，通过液氮泵车给CO2罐车补充N2使其内压力在预设范围内。优选的，出现压裂泵车空泵时，在连续施工工况下，关闭该空泵压裂泵车，由其它压裂泵车维持继续施工；同时关闭该空泵压裂泵车入口管线上的液相阀和出口的高压阀，打开该空泵压裂泵车入口管线上的气相阀和出口的放压阀，并通过液氮泵车为该空泵压裂泵车补充N2；在用N2顶替干净该空泵压裂泵车内的介质后，关闭对应的气相阀，打开对应的液相阀，使该空泵压裂泵车内充满CO2液体或CO2携砂液介质，关闭对应的放压阀，开启该空泵压裂泵车，打开该空泵压裂泵车的高压阀。优选的，当加砂供液系统或纯液相供液系统出现刺漏时，关闭出现刺漏的系统，由另一路系统继续施工。优选的，在压裂施工后期，关闭井口阀门，打开与液氮泵车相连接的气相阀，再关闭CO2罐车上的液相阀，打开CO2罐车上的气液相连通的旁通阀和与之相连接的气相阀，打开压裂泵车上的放压阀，从CO2罐车出口管线开始用N2逐步驱替管线内的液相CO2，驱替过程中保证管线内的压力大于75.9PSI；待所有管线内充满N2后，关闭液氮泵车上的气相阀停止提供N2，放压至零，施工结束。优选的，在压裂施工前的低压管线平衡及扫线中：关闭所有液相阀，打开CO2罐车与液氮泵车之间所有气相阀，通过液氮泵车提供N2平衡所有CO2罐车的压力，打开CO2罐车上气液相连通的旁通阀，从CO2罐车开始到压裂泵车，依次打开管线上的气相阀，从CO2罐车出口开始扫线直至井口，将管线清扫干净不残留固体颗粒，并充满N2且冷确管线，调整液氮泵车的出口压力，使所有管线的压力保持在预设值以上。从上述的技术方案可以看出，本专利技术提供的液态CO2压裂低压管汇装置及压裂方法，通过气相管路液氮泵车可依据需要随时给每台CO2罐车补充N2，保持每台CO2罐车内部压力恒定，从而保证施工后期CO2罐车液面降低时，仍能保证供液稳定，同时保证CO2液体在CO2罐车或管线内压力不会低于75.9PSI，进而避免干冰的出现；同时如出现单台压裂泵车空泵等突发状况时，在保证继续施工的前提下，迅速给空泵压裂泵车补充N2，顶替完压裂泵车内部CO2液体进行放喷处理，重新走泵后可恢复其施工；也可以在施工结束后，迅速用N2顶替干净地面所有管线和装备内的CO2，在进行放压处理，安全且迅速。液相管线分为两路，一路管线为压裂泵车提供携砂液加砂，一路管线为压裂泵车提供纯液相，且相互独立，可以有效配合处理管线刺漏等突发状况。气相管线通过气相阀控制可以在扫线和放喷阶段提供一定压力的N2，同时也可以依据需要随时给管线和施工设备提供一定压力的N2，防止结干冰情况的发生，保证了施工安全。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的液态CO2压裂低压管汇装置的结构示意图。其中，1为CO2罐车；2为第一液相汇管；3为增压泵；4为密闭混砂车；5为液相阀；6为第一气相汇管；7为气相阀；8为液氮泵车；9为液氮罐车；10为压裂泵车；11为第二液相汇管；12为第三液相汇管；13为第二气相汇管；14为加砂供液系统；15为纯液相供液系统；16为放压阀；17为高压阀。具体实施方式本专利技术公开了液态CO2压裂低压管汇装置及压裂方法，既可解决低压供液流程，供液液面降低时，供液不稳，易结干冰的问题，又可实现高压区某台压裂泵车出现空泵时，在连续施工情况下，实现在线走泵恢复其施工能力，同时也可以在施工结束后对管线进行安全快速放压。下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例提供的液态CO2压裂低压管汇装置，其核心改进点在于，包括依次连接的CO2罐车1、第一液相汇管2、增压泵3和压裂供液系统，用于实现正常的压裂施工作业，其结构可以参照图1所示；还包括依次连接的液氮罐车9、液氮泵车8和第一气相汇管6，多个CO2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种液态CO2压裂低压管汇装置，其特征在于，包括依次连接的CO2罐车(1)、第一液相汇管(2)、增压泵(3)和压裂供液系统；还包括依次连接的液氮罐车(9)、液氮泵车(8)和第一气相汇管(6)，多个所述CO2罐车(1)均连接于所述第一气相汇管(6)。

【技术特征摘要】
1.一种液态CO2压裂低压管汇装置，其特征在于，包括依次连接的CO2罐车(1)、第一液相汇管(2)、增压泵(3)和压裂供液系统；还包括依次连接的液氮罐车(9)、液氮泵车(8)和第一气相汇管(6)，多个所述CO2罐车(1)均连接于所述第一气相汇管(6)。2.根据权利要求1所述的液态CO2压裂低压管汇装置，其特征在于，所述压裂供液系统包括多台压裂泵车(10)；每台所述压裂泵车(10)的入口均连接于所述第一气相汇管(6)的出口；所述压裂泵车(10)的出口一路连接有放压阀(16)，另一路连接有高压阀(17)。3.根据权利要求1所述的液态CO2压裂低压管汇装置，其特征在于，所述压裂供液系统包括：加砂供液系统(14)和纯液相供液系统(15)；所述加砂供液系统(14)包括依次连接的密闭混砂车(4)、第二液相汇管(11)和加砂的压裂泵车(10)，所述增压泵(3)的出口一路连接所述密闭混砂车(4)的进口；所述纯液相供液系统(15)包括依次连接的第三液相汇管(12)和纯液相的压裂泵车(10)，所述增压泵(3)的出口另一路连接所述第三液相汇管(12)的进口。4.根据权利要求1所述的液态CO2压裂低压管汇装置，其特征在于，所述压裂供液系统中的密闭混砂车(4)是并联连接多台。5.根据权利要求1所述的液态CO2压裂低压管汇装置，其特征在于，所述增压泵(3)为并联连接多台。6.一种液态CO2压裂方法，其特征在于，采用如权利要求1-5任意一项所述的液态CO2压裂低压管汇装置；在压裂施工的过程中，通过液氮泵车(8)给CO2罐车(1)补充N2使其内压力在预设范围内。7.根据权利要求6所述的液态CO2压裂方法，其特征在于，出现压裂泵车(10)空泵时，在连续施工工况下，关闭该空泵压裂泵车(10)，由其它压裂泵车(10)维持继续施工；同时关闭该空泵压裂泵车(10)入口管线上...

【专利技术属性】
技术研发人员：于洋，王军民，苑英华，刘祖林，周池明，曹洁，
申请(专利权)人：中石化石油工程技术服务有限公司，中石化中原石油工程有限公司井下特种作业公司，
类型：发明
国别省市：北京,11