【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及非常规油气开发，具体涉及一种页岩储层超临界二氧化碳压裂改造系统及方法。
技术介绍
1、体积压裂技术是页岩油气藏工业化开发的关键技术之一，当前的页岩体积压裂改造主要依赖于水基压裂液压裂工艺。水基压裂液压裂工艺主要依靠压裂液致裂储层页岩，在储层汇中产生新裂缝并沟通天然裂隙等原生软弱结构面，形成具有高导流能力的裂缝网络系统，使得页岩储层中赋存的游离气和吸附气得以释放，可以大幅提高页岩油气井的初始产量和最终采收率，但水基压裂液压裂工艺对于深埋页岩储层体积压裂改造效果很差，其主要原因是水力压裂改造深埋储层所需要的破裂压力升高，而深埋储层由于地应力升高而造成岩石材料的塑性增强，这就造成水力压裂很难突破储层岩石并形成具有一定高度的主裂缝，很难在储层中形成三维复杂裂缝网络并形成有效的压裂改造体积，储层压裂改造后油气产量提升有限，难以形成规模化经济效益。因此，常规的水基压裂液压裂页岩储层改造工艺方法，不能满足深埋页岩油气藏工业化开发的需求。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于：针对目前常规的水基压裂液压裂页岩储层改造工艺方法，不能满足深埋页岩油气藏工业化开发的需求，提供了一种页岩储层超临界二氧化碳压裂改造系统及方法，采用超临界二氧化碳作为压裂液对储层岩石实施压裂改造，压裂后形成三维复杂裂缝网络，高压注入的液态二氧化碳在深部储层的温度和压力条件下能够确保进入超临界状态，超临界二氧化碳兼有气体和液体的双重特点，其密度接近于液体而粘度近似于气体，可有效降低页岩储层改造的破裂压力并避免水敏
2、本专利技术的技术方案如下：
3、一种页岩储层超临界二氧化碳压裂改造系统，具体包括：
4、二氧化碳供应模块，所述二氧化碳供应模块为超临界二氧化碳压裂改造提供二氧化碳源；
5、气液分离增压模块，所述气液分离增压模块将二氧化碳供应模块输入的二氧化碳进行气液分离，并将液态氧化碳泵入二氧化碳高压泵入模块；
6、二氧化碳高压泵入模块，液态二氧化碳经二氧化碳高压泵入模块提升压力后进入储层，在储层的温度和压力作用下进入超临界状态，使储层岩石致裂而产生复杂裂缝网络并形成油气渗流通道。
7、基本原理与技术：
8、当液态二氧化碳温度超过31℃、压力超过7.38mpa时，即进入超临界状态，超临界二氧化碳流体介于气体和液体之间，兼有气体和液体的双重特点，其密度接近于液体而粘度近似于气体，这使得储层压裂改造所需的破裂压力降低，在缝宽减小的同时提升有效缝高，还可以防止粘土矿物膨胀降低储层基质及裂缝的导流能力，不仅可以有效克服页岩储层所特有的水敏性，而且可有效提升压裂缝网的复杂性。
9、采用超临界二氧化碳压裂工艺时，首先由二氧化碳供应模块提供液态二氧化碳，经过气液分离增压模块输送并供给二氧化碳高压泵入模块以纯净的液态二氧化碳，其次液态二氧化碳经过二氧化碳高压泵入模块提升压力后经由井口进入储层，在储层的温度和压力作用下进入超临界状态，使储层岩石致裂而产生复杂裂缝网络并形成油气渗流通道。
10、进一步地，还包括：管线压力安全模块，所述管线压力安全模块用于确保压裂过程中的管线压力低于管线设计压力值；
11、一旦管线中出现超出设计压力的情况，管线压力安全模块会自动开启泄压过程，直至管线压力低于设计压力值；在压裂过程中，管线压力应确保低于管线设计压力值，一旦管线中出现超出设计压力的情况，则管线压力安全模块会自动开启泄压过程，直至管线压力低于设计压力值。
12、进一步地，所述二氧化碳供应模块包括：
13、二氧化碳槽车，所述二氧化碳槽车内分别储存有气态二氧化碳和液态二氧化碳；所述气态二氧化碳用于压裂前后的管线清洁和干燥，所述液态二氧化碳用于超临界二氧化碳压裂改造；即二氧化碳槽车内部分别储存有气态二氧化碳和液态二氧化碳，可根据实际需求向外输出气态二氧化碳或液态二氧化碳；
14、进一步地，所述气液分离增压模块包括：气液分离器和二氧化碳增压泵组；
15、所述气液分离器用于将二氧化碳槽车输出的液态二氧化碳中夹杂的气态二氧化碳分离，使液态二氧化碳达到纯净状态；优选地，因为即便是由二氧化碳槽车直接输出的液态二氧化碳，其中也会夹杂这少许的二氧化碳气体，因此通过气液分离器过滤掉液态二氧化碳中的气体，使液态二氧化碳进行提纯；
16、所述二氧化碳增压泵组将达到纯净状态的液态二氧化碳进行增压，并输送至二氧化碳高压泵入模块；即所述二氧化碳增压泵组起到一个增压泵送的作用。
17、进一步地，所述二氧化碳高压泵入模块包括：
18、压裂车，所述二氧化碳增压泵组将达到纯净状态的液态二氧化碳输送至压裂车，并由压裂车以设计排量泵出至储层实施压裂改造；具体的，基于压裂车的结构，本领域的技术人员应当知晓，这里不再进行赘述。
19、进一步地，下面给出了该系统的具体连接，以及各组件间和各阀门间之间的位置关系。
20、进一步地，所述气态二氧化碳通过气相管线输出，所述气相管线上设置有用于控制气态二氧化碳输出的第一气相管线球阀；
21、所述气相管线上，且位于第一气相管线球阀后端依次设置有第一气液两相流球阀、第二气液两相流球阀、第一旋塞阀；
22、所述压裂车通过高压管线与井口连通，液态二氧化碳经高压管线从井口进入储层；
23、所述第一旋塞阀通过三通接入高压管线；
24、所述高压管线上且位于三通后端设置有第二旋塞阀和单向阀。
25、进一步地，所述液态二氧化碳通过液相管线输出，所述液相管线上设置有用于控制液态二氧化碳输出的第一液相管线球阀；
26、所述气液分离器设置在液相管线上，且位于第一液相管线球阀后端；
27、所述二氧化碳增压泵组设置在液相管线上，且位于气液分离器后端，所述二氧化碳增压泵与压裂车之间的液相管线上设置有第二液相管线球阀。
28、进一步地，所述管线压力安全模块包括：压差阀、第三液相管线球阀和气相管线泄压阀；
29、所述压差阀用于监测二氧化碳增压泵组输入端和输出端的压差；当压差超过预设值时，压差阀自动开启并泄压；所述第三液相管线球阀设置在压差阀的泄压端，用于手动控制泄压；
30、所述液相管线上，且位于第一气液两相流球阀和第二气液两相流球阀之间通过三通设置有气相泄压支线，所述气相管线泄压阀设置在气相泄压支线上；当压差超过预设值时，气相管线泄压阀自动开启并泄压。
31、进一步地，所述液相管线上，且位于气液分离器和二氧化碳增压泵组之间设置有四通接头；所述液相管线通过四通接头与位于第本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种页岩储层超临界二氧化碳压裂改造系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种页岩储层超临界二氧化碳压裂改造系统，其特征在于，还包括：管线压力安全模块，所述管线压力安全模块用于确保压裂过程中的管线压力低于管线设计压力值；
3.根据权利要求2所述的一种页岩储层超临界二氧化碳压裂改造系统，其特征在于，所述二氧化碳供应模块包括：
4.根据权利要求3所述的一种页岩储层超临界二氧化碳压裂改造系统，其特征在于，所述气液分离增压模块包括：气液分离器和二氧化碳增压泵组；
5.根据权利要求4所述的一种页岩储层超临界二氧化碳压裂改造系统，其特征在于，所述二氧化碳高压泵入模块包括：
6.根据权利要求5所述的一种页岩储层超临界二氧化碳压裂改造系统，其特征在于，所述气态二氧化碳通过气相管线输出，所述气相管线上设置有用于控制气态二氧化碳输出的第一气相管线球阀；
7.根据权利要求6所述的一种页岩储层超临界二氧化碳压裂改造系统，其特征在于，所述液态二氧化碳通过液相管线输出，所述液相管线上设置有用于控制液态二氧化碳输出的第一液相
8.根据权利要求7所述的一种页岩储层超临界二氧化碳压裂改造系统，其特征在于，所述管线压力安全模块包括：压差阀、第三液相管线球阀和气相管线泄压阀；
9.根据权利要求8所述的一种页岩储层超临界二氧化碳压裂改造系统，其特征在于，所述液相管线上，且位于气液分离器和二氧化碳增压泵组之间设置有四通接头；所述液相管线通过四通接头与位于第一气相管线球阀和第一气液两相流球阀之间的气相管线连通，所述四通接头还连接有第一二氧化碳排出支线，所述第一二氧化碳排出支线上设置有用于控制二氧化碳排出的第四液相管线球阀；
10.一种页岩储层超临界二氧化碳压裂改造方法，其特征在于，基于权利要求1-9任意一项所述的一种页岩储层超临界二氧化碳压裂改造系统，包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种页岩储层超临界二氧化碳压裂改造系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种页岩储层超临界二氧化碳压裂改造系统，其特征在于，还包括：管线压力安全模块，所述管线压力安全模块用于确保压裂过程中的管线压力低于管线设计压力值；
3.根据权利要求2所述的一种页岩储层超临界二氧化碳压裂改造系统，其特征在于，所述二氧化碳供应模块包括：
4.根据权利要求3所述的一种页岩储层超临界二氧化碳压裂改造系统，其特征在于，所述气液分离增压模块包括：气液分离器和二氧化碳增压泵组；
5.根据权利要求4所述的一种页岩储层超临界二氧化碳压裂改造系统，其特征在于，所述二氧化碳高压泵入模块包括：
6.根据权利要求5所述的一种页岩储层超临界二氧化碳压裂改造系统，其特征在于，所述气态二氧化碳通过气相管线输出，所述气相管线上设置有用于控制气态二氧化碳输出的第一气相管线球阀；
7.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：曾波，杨学锋，黄浩勇，岳文翰，宋毅，陈娟，荆晨，郭兴午，杨蕾，徐尔斯，宋雯静，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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