CN108915663A - 一种带压连续作业的密闭混砂装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种带压连续作业的密闭混砂装置及方法。所述装置的橇座上分别装有一号密闭混砂罐、二号密闭混砂罐、一号螺旋输砂器、一号固液混合器、二号螺旋输砂器、二号固液混合器、进液管汇、出液管汇和加压冷却机构，进液管汇分别与一号基液导入阀和二号基液基液导入阀相连通，出液管汇分别与一号固液导出阀和二号固液导出阀相连通，加压冷却机构通过一号加压冷却阀和二号加压冷却阀分别与一号密闭混砂罐和二号密闭混砂罐相连通。通过控制一号密闭混砂罐和二号密闭混砂罐交替循环工作，实现了该装置长时间连续带压混砂，满足了非常规油气开采中大排量、大砂量的干法CO2加砂压裂作业要求，且密闭性能好，操作简单方便，易于推广。
Description
技术领域
本发明涉及到石油、油气设备技术领域，特别涉及到一种带压连续作业的密闭混砂装置及方法。
背景技术
我国非常规油气资源潜力巨大，将成为重要的接替资源。非常规油气开采条件复杂，水力压裂是目前国内外最常用的储层改造手段，即采用水基压裂液对储层进行压裂改造，但水基压裂液体系存在水资源浪费、返排液污染等问题。为避免上述问题的出现，采用液态CO2替代常规水基压裂液，使用液态CO2作为压裂介质，将支撑剂与通过CO2增压装置增压后的液态CO2混合，然后通过高压压裂泵泵入储层进行压裂。因为，CO2只能在一定压力下保持液体状态，故需要一种用于制备以液态CO2作为基液的压裂液的带压密闭混砂装置。
中国专利文献CN 201310164852及CN 201310165040公开了一种压裂混砂装置，能够保持CO2的液体状态，进而与固体颗粒混合形成压裂液，实现了制备以液态CO2作为基液的压裂液的目的，存在的问题是，该压裂混砂装置因为受密闭储砂罐的影响，只能实现固定砂量的干法CO2加砂压裂作业，不能满足大排量、大砂量的干法CO2加砂压裂作业。
发明内容
本发明的目的在于提供一种以CO2液体为基液压裂液的带压连续作业的密闭混砂装置及方法。
本发明的设计思想为：通过装置中的进液管汇、出液管汇分别与密闭混砂罐相连接，以及加压冷却机构与CO2增压装置相连接，依据流体动力学分析，优化混合管路结构，在管路中形成高速旋流，通过密闭混砂罐上的螺旋输砂器和固液混合器，实现CO2液态基液与固体颗粒的均匀混合。同时，通过控制各个阀门不同时刻的开启和关闭，使一号密闭混砂罐和二号密闭混砂罐交替循环工作，实现该装置长时间带压连续混砂作业。
为实现上述目的，本发明所采用技术方案为：
一种带压连续作业的密闭混砂装置，包括橇座、一号密闭混砂罐、二号密闭混砂罐、进液管汇、出液管汇、加压冷却机构、一号基液导入阀、一号固液导出阀、二号基液导入阀、二号固液导出阀、一号螺旋输砂器、一号固液混合器、二号螺旋输砂器、二号固液混合器、一号加压冷却阀和二号加压冷却阀，所述装置的橇座上分别装有一号密闭混砂罐、二号密闭混砂罐，一号密闭混砂罐上装有一号螺旋输砂器和一号固液混合器，二号密闭混砂罐上装有二号螺旋输砂器和二号固液混合器，橇座的一侧装有进液管汇，进液管汇的导出口分别与一号密闭混砂罐、二号密闭混砂罐的一号基液导入阀和二号基液基液导入阀相连通，进液管汇的导入口与CO2增压机构相连接，橇座的一端分别装有出液管汇和加压冷却机构，出液管汇的导入口分别与一号固液导出阀和二号固液导出阀相连通，加压冷却机构用管线通过一号加压冷却阀和二号加压冷却阀分别与一号密闭混砂罐和二号密闭混砂罐相连通。
所述装置中的一号密闭混砂罐的顶部装有一号进砂阀，其底部装有一号螺旋输砂器，一号螺旋输砂器与一号密闭混砂罐相连通，一号螺旋输砂器的一端装有一号固液混合器，一号固液混合器的两端分别装有一号基液导入阀和一号固液导出阀，一号基液导入阀与进液管汇相连通，一号固液导出阀与出液管汇相连通，二号密闭混砂罐的顶部装有二号进砂阀，其底部装有二号螺旋输砂器，二号螺旋输砂器与二号密闭混砂罐相连通，二号螺旋输砂器的一端装有二号固液混合器，二号固液混合器的两端分别装有二号基液导入阀和二号固液导出阀，二号基液导入阀与进液管汇相连通，二号固液导出阀与出液管汇相连通。
一种带压连续作业的密闭混砂的方法，所述方法按如下步骤进行：
1、设备及管汇的连接：在进行干法CO2加砂压裂作业前，将进液管汇4的导入口与上游的CO2增压装置连接，进液管汇的导出口分别与装在橇座上的一号密闭混砂罐上的一号基液导入阀、二号密封混砂罐上的二号基液导入阀相连接，一号密闭混砂罐上的一号固液导出阀、二号密闭混砂罐上的二号固液导出阀分别与出液管汇导入口相连接，出液管汇的导出口与下游的压裂泵送设备连接；
2、混砂作业：混砂作业前，一号密闭混砂罐通过一号进砂阀将砂粒输入，并通过一号加压冷却阀完成加压冷却工作，混砂作业开始时，开启一号基液导入阀、一号固液导出阀，基液通过进液管汇由一号基液导入阀进入一号固液混合器中，一号螺旋输砂器将一号密闭混砂罐内的固体颗粒输送至一号固液混合器中，基液与固体颗粒在一号固液混合器混合后，经一号固液导出阀排出至出液管汇；在一号密闭混砂罐作业的同时，关闭二号基液导入阀和二号固液导出阀，打开二号密闭混砂罐顶部的二号进砂闸，开始对二号密闭混砂罐进行加砂作业；
3、加压冷却和替换作业：当二号密闭混砂罐的加砂工序完成后，开启二号加压冷却阀，开始对二号密闭混砂罐进行加压冷却，待一号密闭混砂罐内的固体颗粒输送完毕后，二号密闭混砂罐接替一号密闭混砂罐进行混砂作业，同时，一号密闭混砂罐开始循环加砂工序和冷却工序…，依次类推，一号密闭混砂罐和二号密闭混砂罐交替循环进行工作，从而实现带压连续输砂的液态CO2加砂作业。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、该密闭混砂装置，通过控制一号密闭混砂罐和二号密闭混砂罐交替循环工作，可以实现CO2密闭混砂装置长时间连续带压混砂；
2、该装置满足了非常规油气开采中大排量、大砂量的干法CO2加砂压裂作业要求；
3、该装置密闭性能好，操作简单方便，易于推广。
附图说明
图1、带压连续作业的密闭混砂装置主视结构示意图；
图2、带压连续作业的密闭混砂装置俯视结构示意图；
图3、一号闭混砂罐结构示意图；
图4、二号密闭混砂罐结构示意图。
图中：1、橇座，2、一号密闭混砂罐，3、二号密闭混砂罐，4、进液管汇，5、出液管汇，6、加压冷却机构，7、一号基液导入阀，8、一号固液导出阀，9、二号基液导入阀，10、二号固液导出阀，11、一号进砂阀，12、一号螺旋输砂器，13、一号固液混合器，14、二号进砂阀，15、二号螺旋输砂器，16、二号固液混合器，17、一号加压冷却阀，18、二号加压冷却阀。
具体实施方式
下面结合附图和实施例进一步对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。
参见附图1-4，本发明提供的是一种带压连续作业的密闭混砂装置及方法，包括：橇座1、安装在橇座1上的一号密闭混砂罐2、二号密闭混砂罐3、进液管汇4、出液管汇5和加压冷却装置6，其中，一号密闭混砂罐2的基液导入口通过一号基液导入阀7与进液管汇4连通，一号密闭混砂罐2的固液导出口通过一号固液导出阀8与出液管汇5连通，二号密闭混砂罐3的基液导入口通过二号基液导入阀9与进液管汇4连通，二号密闭混砂罐3的固液导出口通过二号固液导出阀10与出液管汇5连通，通过控制各个阀门不同时刻的开启和关闭，一号密闭混砂罐2和二号密闭混砂罐3可交替循环进行工作。
一号密闭混砂罐2为压力容器，在一号密闭混砂罐2的顶部设有进砂闸11，其底部设有输送固体颗粒的一号螺旋输砂器12，以及混合压裂基液和固体颗粒的一号固液混合器13，其中，一号密闭混砂罐2的内腔与一号螺旋输砂器12导通，一号螺旋输砂器12的导出口与一号固液混合器13相连通。
二号密闭混砂罐3也是压力容器，在二号密闭混砂罐3顶部设有二号进砂闸14，底部设有输送固体颗粒的二号螺旋输砂器15，以及混合压裂基液和固体颗粒的二号固液混合器16，其中，二号密闭混砂罐3的内腔与二号螺旋输砂器15导通，二号螺旋输砂器15的导出口与二号固液混合器16相连通。
加压冷却装置6分为二路，一路通过一号加压冷却阀17与一号密闭混砂罐2的内腔导通，另一路通过二号加压冷却阀18与二号密闭混砂罐3的内腔导通，主要作用为对一号密闭混砂罐2和二号密闭混砂罐3的内腔进行加压冷却。
干法CO2加砂压裂作业
1、设备及管汇的连接：在进行干法CO2加砂压裂作业前，将进液管汇4的导入口与上游的CO2增压装置连接，进液管汇4的导出口分别与装在橇座1上的一号密闭混砂罐2上的一号基液导入阀7、二号密封混砂罐3上的二号基液导入阀9相连接，一号密闭混砂罐2上的一号固液导出阀8、二号密闭混砂罐3上的二号固液导出阀10分别与出液管汇5导入口相连接，出液管汇5的导出口与下游的压裂泵送设备连接。
2、混砂作业：混砂作业前，一号密闭混砂罐2通过一号进砂阀11将砂粒输入，并通过一号加压冷却阀17完成加压冷却工作，混砂作业开始时，开启一号基液导入阀7、一号固液导出阀8，基液通过进液管汇4由一号基液导入阀7进入一号固液混合器13中，一号螺旋输砂器12将一号密闭混砂罐2内的固体颗粒输送至一号固液混合器13中，基液与固体颗粒在一号固液混合器13混合后，由一号密闭混砂罐2的一号固液导出阀8排出至出液管汇5；在一号密闭混砂罐2作业的同时，关闭二号基液导入阀9和二号固液导出阀10，打开二号密闭混砂罐3顶部的二号进砂闸14，开始对二号密闭混砂罐3进行加砂；
3、加压冷却和替换作业：当二号密闭混砂罐3的加砂工序完成后，开启二号加压冷却阀18，开始对二号密闭混砂罐3进行加压冷却，待一号密闭混砂罐2内的固体颗粒输送完毕，二号密闭混砂罐3接替一号密闭混砂罐2进行混砂作业，同时，一号密闭混砂罐2开始循环加砂工序和冷却工序…，依次类推，一号密闭混砂罐2和二号密闭混砂罐3交替循环进行工作，从而实现带压连续输砂的液态CO2加砂作业。
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有部件的组合、连接关系及步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。本说明书（包括权利要求、摘要）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
以上所述仅是本发明的非限定实施方式，还可以衍生出大量的实施例，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思和不作出创造性劳动的前提下，还可以做出若干变形和改进的实施例，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种带压连续作业的密闭混砂装置，包括橇座（1）、一号密闭混砂罐（2）、二号密闭混砂罐（3）、进液管汇（4）、出液管汇（5）、加压冷却机构（6）、一号基液导入阀（7）、一号固液导出阀（8）、二号基液导入阀（9）、二号固液导出阀（10）、一号螺旋输砂器（12）、一号固液混合器（13）、二号螺旋输砂器（15）、二号固液混合器（16）、一号加压冷却阀（17）和二号加压冷却阀（18），其特征在于：所述装置的橇座（1）上分别装有一号密闭混砂罐（2）、二号密闭混砂罐（3），一号密闭混砂罐（2）上装有一号螺旋输砂器（12）和一号固液混合器（13），二号密闭混砂罐（3）上装有二号螺旋输砂器（15）和二号固液混合器（16），橇座（1）的一侧装有进液管汇（4），进液管汇（4）的导出口分别与一号密闭混砂罐（2）、二号密闭混砂罐（3）的一号基液导入阀（7）和二号基液导入阀（9）相连通，进液管汇（4）的导入口与CO2增压机构相连接，橇座（1）的一端分别装有出液管汇（5）和加压冷却机构（6），出液管汇（5）的导入口分别与一号固液导出阀（8）和二号固液导出阀（10）相连通，加压冷却机构（6）用管线通过一号加压冷却阀（17）和二号加压冷却阀（18）分别与一号密闭混砂罐（2）和二号密闭混砂罐（3）相连通。
2.根据权利要求1所述的带压连续作业的密闭混砂装置，其特征在于：所述装置中的一号密闭混砂罐（2）的顶部装有一号进砂阀（11），其底部装有一号螺旋输砂器（12），一号螺旋输砂器（12）与一号密闭混砂罐（2）相连通，一号螺旋输砂器（12）的一端装有一号固液混合器（13），一号固液混合器（13）的两端分别装有一号基液导入阀（7）和一号固液导出阀（8），一号基液导入阀（7）与进液管汇（4）相连通，一号固液导出阀（8）与出液管汇（5）相连通，二号密闭混砂罐（3）的顶部装有二号进砂阀（14），其底部装有二号螺旋输砂器（15），二号螺旋输砂器（15）与二号密闭混砂罐（3）相连通，二号螺旋输砂器（15）的一端装有二号固液混合器（16），二号固液混合器（16）的两端分别装有二号基液导入阀（9）和二号固液导出阀（10），二号基液导入阀（9）与进液管汇（4）相连通，二号固液导出阀（10）与出液管汇（5）相连通。
3.一种可带压连续作业的密闭混砂的方法，所述方法按如下步骤进行：
（1）、设备及管汇的连接：在进行干法CO2加砂压裂作业前，将进液管汇（4）的导入口与上游的CO2增压装置连接，进液管汇（4）的导出口分别与装在橇座（1）上的一号密闭混砂罐（2）上的一号基液导入阀（7）、二号密闭混砂罐（3）上的二号基液导入阀（9）相连接，一号密闭混砂罐（2）上的一号固液导出阀（8）、二号密闭混砂罐（3）上的二号固液导出阀（10）分别与出液管汇（5）导入口相连接，出液管汇（5）的导出口与下游的压裂泵送设备连接；
（2）、混砂作业：混砂作业前，一号密闭混砂罐（2）通过一号进砂阀（11）将砂粒输入，并完成加压冷却工作，混砂作业开始时，开启一号基液导入阀（7）、一号固液导出阀（8），基液通过进液管汇（4）由一号基液导入阀（7）进入一号固液混合器（13）中，一号螺旋输砂器（12）将一号密闭混砂罐（2）内的固体颗粒输送至一号固液混合器（13）中，基液与固体颗粒在一号固液混合器（13）混合后，经一号固液导出阀（8）排出至出液管汇（5）；在一号密闭混砂罐（2）作业的同时，关闭二号基液导入阀（9）和二号固液导出阀（10），打开二号密闭混砂罐（3）顶部的二号进砂闸（14），开始对二号密闭混砂罐（3）进行加砂作业；
（3）、加压冷却和替换作业：当二号密闭混砂罐（3）的加砂工序完成后，开启二号加压冷却阀（18），开始对二号密闭混砂罐（3）进行加压冷却，待一号密闭混砂罐（2）内的固体颗粒输送完毕后，二号密闭混砂罐（3）接替一号密闭混砂罐（2）进行混砂作业，同时，一号密闭混砂罐（2）开始循环加砂工序和冷却工序…，依次类推，一号密闭混砂罐（2）和二号密闭混砂罐（3）交替循环进行工作，实现带压连续输砂的液态CO2加砂作业。
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| CN111894543A (zh) * | 2020-07-16 | 2020-11-06 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种液态二氧化碳无水压裂常压加砂方法及装置 |
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