CN104295892A - Co2储液罐增压控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于油气田勘探和开发领域，具体涉及一种CO2储液罐增压控制系统，包括CO2储液罐，通过管线与CO2储液罐输出口相连接的CO2泵车，还包括设于CO2储罐上的CO2计量装置，与CO2储液罐输入口相连的CO2管汇分配阀组，与CO2管汇分配阀组依次连接的第二级减压阀组、第一级减压阀组，与第一级减压阀组相连的；设于CO2储液罐输入口与CO2管汇分配阀组连接管线上设有第一控制闸门，CO2储液罐输出口与CO2泵车的相连管线上设有第二控制闸门；设于CO2储罐增压泵车与第一级减压阀组、第二级减压阀、CO2管汇分配阀组两两之间的三个安全平衡阀。本发明提高了CO2的利用率，降低了CO2干法压裂施工风险。

Description

CO2储液罐增压控制系统
技术领域
本发明属于油气田勘探和开发领域，具体涉及一种CO2储液罐增压控制系统。
背景技术
在CO2干法压裂施工中，CO2储液罐给CO2增压泵车供液态CO2是一个难题，目前，CO2增压泵车液态CO2供给主要靠CO2增压泵车抽吸引CO2储液罐内CO2，此种传统施工方式具有明显的缺点：
 其一、储罐内CO2浪费严重：由于储罐内的CO2主要靠CO2增压泵车抽吸引，当储罐内的CO2量不到总量1/5时，CO2增压泵车无法吸出储罐剩余内的CO2，剩余CO2的无法有效利用，只有白白放掉；
其二、引发工程事故：由于液态二氧化碳摩擦阻力较高，储罐与CO2增压泵车之间的液态C02上液管线连接长短差距较大(5-10m)，多条液态CO2管线内液体流速依然存在差距，靠CO2增压泵车抽吸引易造成CO2增压泵车供液不足，容易引发工程事故；
其三、存在安全隐患：在CO2干法压裂施工，由于各个CO2储液供液能力差异，为防止个别CO2储液罐抽空，需要施工人员不停在在多个CO2储液罐旁观测内罐CO2的量，对施工人员造成很大的安全隐患。
发明内容
为此，为了提高CO2储液罐内CO2的利用率，减少CO2干法压裂施工风险，本发明提供了CO2储液罐增压控制系统，包括CO2储液罐，通过管线与CO2储液罐输出口相连接的CO2泵车，还包括设于CO2储罐上的CO2计量装置，与CO2储液罐输入口相连的CO2管汇分配阀组，与CO2管汇分配阀组依次连接的第二级减压阀组、第一级减压阀组，与第一级减压阀组相连的CO2储罐增压泵车；
所述CO2储液罐输入口与CO2管汇分配阀组连接管线上设有第一控制闸门，所述CO2储液罐输出口与CO2泵车的相连管线上设有第二控制闸门；
    所述CO2储罐增压泵车与第一级减压阀组之间设有第一级安全平衡阀，第一级减压阀组与第二级减压阀组之间设有第二级安全平衡阀，第二级减压阀组与CO2管汇分配阀组之间设有第三级安全平衡阀。
所述CO2储罐增压泵车为液氮泵车。
所述CO2储液罐为单个或多个，最多不超过50个。
所述CO2储液罐的输入压力不超过2.2MPa，温度-30~-40℃，液态CO2输出量为4.0~8.0m3/min。
所述液氮泵车输出压力最大为40MPa，输出排量在标态下不大于207m3/min。
所述第一级减压阀输入压力不高于40MPa，流量不小于150m3/min，输出压力为不高于5MPa，输出流量不小于207m3/min。
所述第二级减压阀输入压力不高于5.0MPa，流量不小于207m3/min，输出压力不高于2.2MPa，流量不小于207m3/min。
所述第一级安全平衡阀开启压力不低于40MPa，第二级安全平衡阀开启压力不低于5.1MPa，第三级出口安全平衡阀开启压力不低于2.3MPa。   
本发明高效、安全的实现CO2干法压裂中CO2储液罐中液态CO2稳定连续的输出到CO2增压泵车，流程简单，运行可靠，设备维护简单，可满足CO2干法压裂施工要求。
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明的流程示意图。
附图标记说明：1、CO2储液罐；2、CO2泵车；3、CO2管汇分配阀组；4、第一级减压阀组；5、第二级减压阀组；6、CO2储罐增压泵车；7、第一控制闸门；8、第二控制闸门；9、第一级安全平衡阀；10、第二级安全平衡阀；11、第三级安全平衡阀；12、CO2计量装置；13、自动控制系统。
具体实施方式
为了提高CO2储液罐内CO2的利用率，减少CO2干法压裂施工风险，本实施例提供了一种如图1所示的CO2储液罐增压控制系统，包括CO2储液罐1，通过管线与CO2储液罐1输出口相连接的CO2泵车2，还包括设于CO2储罐1上的CO2计量装置12，与CO2储液罐1输入口相连的CO2管汇分配阀组3，与CO2管汇分配阀组3依次连接的第二级减压阀组5、第一级减压阀组4，与第一级减压阀组4相连的液氮泵车；
CO2储液罐1输入口与CO2管汇分配阀组3连接管线上设有第一控制闸门7，所述CO2储液罐1输出口与CO2泵车2的相连管线上设有第二控制闸门8；液氮泵车与第一级减压阀组4之间设有第一级安全平衡阀9，第一级减压阀组4与第二级减压阀组5之间设有第二级安全平衡阀10，第二级减压阀组5与CO2管汇分配阀组3之间设有第三级安全平衡阀11。
CO2储液罐1可为单个或多个，最多不超过50个，CO2储液罐1的输入压力不超过2.2MPa，温度-30~-40℃，液态CO2输出量为4.0~8.0m3/min，液氮泵车输出压力最大为40MPa，输出排量在标态下不大于207m3/min；第一级减压阀组4输入压力不高于40MPa，流量不小于150m3/min，输出压力为不高于5MPa，输出流量不小于207m3/min；第二级减压阀组5输入压力不高于5.0MPa，流量不小于207m3/min，输出压力不高于2.2MPa，流量不小于207m3/min；第一级安全平衡阀9开启压力不低于40MPa，第二级安全平衡阀10开启压力不低于5.1MPa，第三级出口安全平衡阀11开启压力不低于2.3MPa。 
在压裂施工时，发动液氮泵车和CO2泵车2、打开第一控制闸门7和第二控制闸门8，同时为了安全考虑，打开第一级安全平衡阀9、第二级安全平衡阀10、第三级安全平衡阀11，液氮泵车输出N2经过第一级减压阀组4及第二级减压阀组5，通过第一控制闸门7，再经过CO2管汇分配阀组3分配后进入相应的CO2储液罐1进行增压，最后通过第二控制闸门8进入CO2泵车2。
当液氮泵车输出压力小于 CO2管汇分配阀组3输出压力时，关闭第一级安全平衡阀9、第二级安全平衡阀10、第三级安全平衡阀11；当液氮泵车输出压力大于CO2管汇分配阀组3输出压力时，对应级别安全平衡阀自动打开，当单个CO2储液罐1内CO2量为5%-10%时，CO2管汇分配阀组3自动关闭这个CO2储液罐1的输入阀门和输出阀门，当整个CO2储液罐内CO2输出量达不到设计输出排量时，停止液氮泵车和CO2泵车2工作，自动关闭第一控制闸门7和第二控制闸门8，停止压裂施工。
本实施例中，CO2计量装置为KYLD53脉冲型雷达物位计，用于测量CO2储液罐中液态CO2的液位高度，通过CO2储液罐的液态CO2的液位高度对应得到CO2的量（体积，m3）和输出流速(m3/min)。
CO2储液罐增压控制工艺具体按照如下的步骤实施：
步骤1，如图1所示开启CO2储液罐增压控制各设备；
步骤2，液氮泵车开始输出N2增压；
步骤3，当某个CO2储液罐1显示CO2量小于5%时， CO2管汇分配阀组3关闭该罐增压阀门，停止给该CO2储液罐1增压；
步骤4，当整个CO2储液罐1内CO2输出排量达不到设计输出排量时，停止增压。
本发明也可以通过自动控制系统13进行自动控制，如图1所示，自动控制系统13集成了液氮泵车的操作(启动,提排量,停止),CO2泵车2的操作(启动,提排量,停止),CO2管汇分配阀组3,第一控制闸门7,第二控制闸门8的阀门操作(开,关)和CO2储液罐计量装置12数据采集传输功能。首先CO2泵车2，CO2管汇分配阀组3，液氮泵车，第一控制闸门7，第二控制闸门8，CO2计量装置12通过架设的无线传输信号联接到自动控制系统13，进行压裂施工时，通过自动控制系统13控制开启相应设备的操作，实现人工远程智能操作。当液氮泵车输出压力小于 CO2管汇分配阀组3输出压力时，各安全平衡阀自动关闭，当液氮泵车输出压力大于CO2管汇分配阀组3输出压力时，相应级别安全平衡阀自动打开，当单个CO2储液罐内CO2量为5%-10%时，CO2管汇分配阀组自动关闭这个罐的输入阀门和输出阀门，当整个CO2储液罐内CO2输出量达不到设计输出排量时，系统自动停止增压。自动控制系统13采用现有的公知技术，这里就不做详细描述。
本发明高效、安全的实现CO2干法压裂中CO2储液罐中液态CO2输出到CO2增压泵车，按照本发明处理CO2储液罐中液态CO2输出到CO2增压泵车，流程简单，运行可靠，设备维护简单，可满足CO2干法压裂施工要求。
本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.CO2储液罐增压控制系统，包括CO2储液罐（1），通过管线与CO2储液罐（1）输出口相连接的CO2泵车（2），其特征在于：还包括设于CO2储罐（1）上的CO2计量装置（12），与CO2储液罐（1）输入口相连的CO2管汇分配阀组（3），与CO2管汇分配阀组（3）依次连接的第二级减压阀组（5）、第一级减压阀组（4），与第一级减压阀组（4）相连的CO2储罐增压泵车（6）；
所述CO2储液罐（1）输入口与CO2管汇分配阀组（3）连接管线上设有第一控制闸门（7），所述CO2储液罐（1）输出口与CO2泵车（2）的相连管线上设有第二控制闸门（8）；
    所述CO2储罐增压泵车（6）与第一级减压阀组（4）之间设有第一级安全平衡阀（9），第一级减压阀组（4）与第二级减压阀组（5）之间设有第二级安全平衡阀（10），第二级减压阀组（5）与CO2管汇分配阀组（3）之间设有第三级安全平衡阀（11）。
2.根据权利要求1所述的CO2储液罐增压控制系统，其特征在于：所述CO2储罐增压泵车（6）为液氮泵车。
3.根据权利要求1所述的CO2储液罐增压控制系统，其特征在于：所述CO2储液罐（1）为单个或多个，最多不超过50个。
4.根据权利要求1所述的CO2储液罐增压控制系统，其特征在于：所述CO2储液罐（1）的输入压力不超过2.2MPa，温度-30~-40℃，液态CO2输入量为4.0~8.0m3/min。
5.根据权利要求2所述的CO2储液罐增压控制系统，其特征在于：所述液氮泵车输出压力最大为40MPa，输出排量在标态下不大于207m3/min。
6.根据权利要求1所述的CO2储液罐增压控制系统，其特征在于：所述第一级减压阀组（4）输入压力不高于40MPa，流量不小于150m3/min，输出压力为不高于5MPa，输出流量不小于207m3/min。
7.根据权利要求1所述的CO2储液罐增压控制系统，其特征在于：所述第二级减压阀组（5）输入压力不高于5.0MPa，流量不小于207m3/min，输出压力不高于2.2MPa，流量不小于207m3/min。
8.根据权利要求1所述的CO2储液罐增压控制系统，其特征在于：所述第一级安全平衡阀（9）开启压力不低于40MPa，第二级安全平衡阀（10）开启压力不低于5.1MPa，第三级出口安全平衡阀（11）开启压力不低于2.3MPa。
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