CN117189055B - 可尺度分级与多介质输送的撬装式颗粒注入装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于油田调驱领域，本发明公开了可尺度分级与多介质输送的撬装式颗粒注入装置及方法，本发明通过设置颗粒筛分模块，能够实现对烟气中颗粒的筛分，并且利用封堵开关将颗粒筛分腔体分隔成多个混合腔室，在不同混合腔室制备不同的复合驱油介质；另外还可将颗粒筛分模块筛分好的颗粒引入多相压裂液制备腔体，在多相压裂液制备腔体制备多相压裂液；同时本申请还设置了高温多相流体制备模块，用于不含固相颗粒的高温流体或常温流体的制备，实现了多功能模块的集成设计，满足不同驱油介质的制备，具有更强的市场竞争力以及更广阔的发展前景。

Description

可尺度分级与多介质输送的撬装式颗粒注入装置及方法

技术领域

本发明属于油田调驱领域，尤其涉及可尺度分级与多介质输送的撬装式颗粒注入装置及方法。

背景技术

针对目前常规油藏开发殆尽，剩余油藏原油粘度以及埋深加大，带来更大开发难度的时代背景。常规水驱以及气驱方式因波及效率低下，洗油效率不理想而无法适用。通过使用新型驱油体系优化注入流体波及效率以及洗油效果，以达到控水稳产的目的，是目前油藏开发现场应用的重点。而目前，各类泡沫、压裂液、冻胶等多种复合驱油流体被广泛应用于各类油藏开发，已形成庞大而全面的技术体系，其中，泡沫流体基于气液两相结构的特点，可通过叠加的贾敏效应实现对储层高渗孔隙的封堵，起到调剖堵水，提升流体波及效率的作用。同时，其内部作为起泡剂的表面活性剂成分可通过润湿反转作用减小驱油流体将原油从孔隙壁面剥离的所需消耗的功，甚至能实现原油乳化，改善驱油流度比，促进原油采收率的提升。后续，又衍生出混合各种颗粒以提升泡沫稳定性及强度的技术思路，是目前较为热门的探索领域。

已有研究验证，微观角度下粒径较小的纳米颗粒可通过桥架以及堆积的形式吸附于泡沫液膜界面处，形成具有一定刚性的保护层，赋予泡沫更强的结构强度。另外，吸附于泡沫液膜处的纳米粒子层还具有降低体系界面张力的效果，气泡的扩张与聚并被限制，从而提升泡沫的稳定性。目前，已开发出的可应用于驱油介质制备以及油藏开发的纳米颗粒包括二氧化硅，三氧化二铝，氧化铁以及粉煤灰等多种。另外，储层压裂液的研发与使用在油藏开发领域也较为普遍，由特殊流体携带进入储层孔隙的固体颗粒可进一步扩充孔隙尺寸或形成新生裂缝，改善储层渗透率，促进原油驱替。现阶段应用于制备压裂液的固相颗粒包括石英砂（二氧化硅）、核桃壳碎粒以及多种金属氧化物。除却上述体系，含固相颗粒的冻胶、聚合物等药剂也在石油开发领域展现适用性，为油藏开发体系后续的发展提供了更多的选择。而现场开发过程中工业废气的产生伴随大量颗粒的出现，这些颗粒粒径分布较广，涵盖微米级以及纳米级多种，主要为铁、铁氧化物、石灰石、煤灰等组成。这些颗粒均可作为纳米颗粒泡沫固相稳泡添加剂以及压裂液固相支撑剂的原料，可转化并应用于现场复合驱油体系的制备与注入，为油藏开发工艺流程的高效环保化提供新的可能。

但是目前，现场油藏开发的传统水驱以及气驱流体注入工艺流程中，单井注入量大，流体消耗量高。传统装置一般由具有单一功能的若干组件模块组成，相关配套设施组件及工艺流程复杂，且占地面积大，若遇到现场外界环境条件复杂的状况，还会伴有配套设备运移困难的问题。另外，这些装置也不具备回收工业废气中的颗粒，并进一步对其筛分利用的可循环式功能，这限制了多相流体介质在现场的制备与应用潜力。同时，其无法在同一模块中实现流体泵入、搅拌制备以及井筒注入工艺流程的一体化实施，也无法应用于多种流体介质的制备与注入，工作效率较为低下。这些缺陷造成了较大的能耗以及运营成本，限制了储层流体介质注入技术在油藏开发现场开发应用领域的进一步发展。因此，需要设计一种新型的可用于现场多种流体介质制备与注入工作的，并具备高精度工业废气颗粒回收以及筛分利用功能的装置，为改进多介质制备技术现场应用情况以及促进油藏高效开发提供基础。

目前，我国相关学者已设计出包含有多种功能的用于现场流体注入驱油的装置以及配套设施，并基于一系列改进措施促进了这些装置的现场工作效果与油藏开发效益的优化。

中国专利文献CN110094190A公开了一种撬装式冻胶分散体软体非均相复合驱油体系井口注入装置和注入方法，该发明基于配备有多个泵的泵吸系统以及泵入系统实现对配样所需各种流体的量的精准控制，配合其搅拌系统，实现多种组分同时混合与注入，满足长时间大规模化的调驱作业需求。然而，该装置不具备对泵入流体内固相颗粒物质的分级筛分功能，无法满足在实施流体筛分的同时，进行流体泵入，搅拌以及地层注入一体化工艺的技术条件，工作效率较低，对所制备流体中固相粒子的规格控制机能较弱，且仍没有避免资源消耗量大的固有问题。

中国专利文献CN110819334A公开了一种撬装式冻胶分散体生产装置及其应用，该发明基于剪切研磨系统与冻胶交联化学反应系统的装置平台，能够实现注入的本体冻胶在中高温油藏的快速交联反应，实现多尺度冻胶分散体的规模化制备，且适用于滩涂、丘陵、海上作业平台等复杂环境的连续生产。然而，该装置仍具有功能模块较为分散化，工作效率较低，运营成本较高的缺陷，也无法适用于其他多种流体介质的制备与注入工作，功能较为单一。

中国专利文献CN216498168U公开了一种用于烟道气分离回收的撬装处理装置，该处理装置具备含有可视窗口的多功能流体制备系统，其内部安装有过滤芯体以及制冷装置，可实现对工业烟气堵塞物的过滤以及降温处理，减少了工业废气对人体与环境的伤害。然而，该装置无法对工业烟气中的固相颗粒实现分级筛分以及回收利用，在推动现场油藏开发工艺流程向更为环保高效的技术层次发展仍有一定的空间。

根据已有研究，目前存在以下技术问题：①现有的用于现场流体介质注入的装置多实行单一化功能模块相互配合的技术结构，且无法进行多种流体介质的制备与注入工作，该体系虽能使工艺流程规范化以及制度化，但实施效率相对较低，能耗较高；②现有的流体注入装置大部分因功能分模块化而具有较为复杂的结构，所占空间较大，运移较为麻烦，难以在复杂的地貌上安装与工作。③现有的用于现场流体介质注入的装置无法进行较高精度的颗粒筛分，流体搅拌一体化的工艺流程，在油藏开发工业环保高效化的发展方面仍有一定的空间。因此，针对现场流体介质注入的装置需要进一步的功能革新，基于上述背景，本申请发明了该可尺度分级与多介质输送的撬装式颗粒注入装置及方法。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明公开一种可尺度分级与多介质输送的撬装式颗粒注入装置和方法，其目的在于对现场工业废烟气中的固体颗粒进行回收利用，并进行分级筛分。后续将分级筛分的各种颗粒与定量的药剂或气体混合搅拌，制备多种复合驱油介质，这些流体介质可分别按不同的工作制度注入目标储层发挥作用，实现现场驱油工艺的高效化，这对于后续的复合流体介质驱油工艺的发展具有重要意义。

发明概述：

针对目前用于现场流体介质注入的装置，因采用功能分模块化的技术思路而具有较为复杂的结构，且所占空间较大，难以在复杂的地貌上安装与工作，能耗大，难以实时运移。另外，现有装置无法进行多种流体介质的制备与注入工作。更重要的是，现有的装置不具备较高精度的多级筛分工业烟气颗粒并进一步回收利用的功能，这限制了现场流体注入以及驱油工艺向更环保高效的的技术层次发展。因此，本发明设计了一种可尺度分级与多介质输送的撬装式颗粒注入装置及方法，其关键在于设备具有内含多个流体介质制备腔室的反应罐，可适用于多种泡沫、压裂液、冻胶以及其他气液流体的制备以及储层注入工作。

此外，反应罐各个流体制备腔室中的颗粒筛分腔室内配备有多级旋转式颗粒筛分系统，可通过干湿结合的筛分方式实现对各种颗粒分尺寸的精准筛选，且其配合内置的搅拌系统，兼具同时进行多种多相复合流体介质的制备工艺的能力，并结合分级式的井筒流体注入系统，实现更为高效规范的流体注入驱油工艺流程。

基于装置流体泵入、颗粒筛分以及搅拌制备与流体注入一体化的工艺技术特点，该发明能够以较以往设备更为高效的工艺流程应用于现场泡沫、压裂液、冻胶等多种驱油介质的制备与注入工作，应用范围广泛。在满足上述技术要求的同时，本装置实现了功能的丰富化以及设备所占空间的精简化，提升了工作效益，减少了设备损耗，适用于更多复杂的现场工况，可为现场油藏开发过程中流体的注入工作的高效化与规范化提供基础，并提供了一种高精度的可行的工业烟气颗粒回收、筛分以及再利用的工艺技术，这对于促进油藏开发效益的优化以及流程的高效环保化具有积极作用。

本发明用以实现其目的的详细的技术方案如下：一种可尺度分级与多介质输送的撬装式颗粒注入装置，包括依次相连的泵吸系统、流体制备系统和流体井口注入系统；

所述流体制备系统包括颗粒筛分模块、多相压裂液制备模块和高温多相流体制备模块；

所述颗粒筛分模块包括颗粒筛分腔体和间隔设置在颗粒筛分腔体内的封堵开关，所述封堵开关将颗粒筛分腔体从上往下分为多个混合腔室，通过控制封堵开关的开合状态，可实现各个混合腔室之间的联通和分隔，每个混合腔室中设置有两个间隔设置的筛网、第一搅拌装置和烘干装置，所述筛网通过旋转装置可围绕颗粒筛分腔体轴线旋转的设置在混合腔室内，所述筛网与颗粒筛分腔体内壁密封设置；通过在每个混合腔室中设置有两个间隔设置的筛网，上下筛网的孔隙尺寸分别对应该混合腔室所筛选的颗粒粒径的最大值与最小值，以确定所需颗粒粒径的范围；利用上述结构分级筛选出不同粒径范围的颗粒，将颗粒划分为微米级以及纳米级等粒径类型，并让颗粒滞留在对应的混合腔室中；

各个混合腔室中的筛网从上往下孔径依次减小，每个混合腔室分别设置有进料口、出料口和外排口，最上方混合腔室的进料口位于筛网上方，所述出料口和外排口位于各混合腔室的两个筛网之间；

所述多相压裂液制备模块包括多相压裂液制备腔体和设置在多相压裂液制备腔体内的第二搅拌装置，所述多相压裂液制备腔体通过管道分别与各个混合腔室的出料口相连；

所述高温多相流体制备模块包括高温多相流体制备腔体和设置在高温多相流体制备腔体内的第三搅拌装置和加热装置；

所述泵吸系统分别与混合腔室的进料口、多相压裂液制备腔体的入口和高温多相流体制备腔体的入口相连，用于向混合腔室、多相压裂液制备腔体或高温多相流体制备腔体注入流体介质制备各类驱油介质；

所述流体井口注入系统分别与混合腔室的出料口、多相压裂液制备腔体的出口和高温多相流体制备腔体的出口相连，用于将颗粒筛分腔体的混合腔室、多相压裂液制备腔体或高温多相流体制备腔体内制备好的驱油介质加压注入。

根据本发明优选的，所述封堵开关包括固定设置在颗粒筛分腔体内壁上的密封环和可升降的设置在颗粒筛分腔体内的密封板。

根据本发明优选的，所述旋转装置包括设置在颗粒筛分腔体上的旋转轴，所述旋转轴通过电机驱动，所述第一搅拌装置包括设置在旋转轴上的搅拌桨。通过将第一搅拌装置和筛网均设置在同一个旋转轴上，能够实现在不同混合腔室内同时制备不同的驱油介质，提高制备效率。

根据本发明优选的，各个混合腔室中，上方的筛网为平面结构，下方的筛网的中间为锥形而周围为平面结构。下方的筛网的中间为锥形而周围为平面结构，能够引导颗粒向周边运动，以便从封堵开关处进入下方的混合腔室。

根据本发明优选的，所述密封板的上表面为锥形结构。将密封板的上表面为锥形结构，避免颗粒在密封板上沉积，影响筛分效率和筛分精度。

根据本发明优选的，所述泵吸系统包括三个分别与颗粒筛分腔体、多相压裂液制备腔体和高温多相流体制备腔体相连的动力泵。将颗粒筛分腔体、多相压裂液制备腔体和高温多相流体制备腔体分别对应一个动力泵，能够同时实现各个腔体的流体制备工作，提高制备效率。

根据本发明优选的，所述流体井口注入系统包括三个分别与颗粒筛分腔体、多相压裂液制备腔体和高温多相流体制备腔体相连的流体注入泵，所述流体注入泵与注入井之间设置有止回阀。将颗粒筛分腔体、多相压裂液制备腔体和高温多相流体制备腔体分别对应一个流体注入泵，能够同时实现各个腔体内驱油介质的注入，提高注入效率。

本发明还公开了一种可尺度分级与多介质输送的撬装式颗粒注入方法，利用上述的可尺度分级与多介质输送的撬装式颗粒注入装置，该方法包括：

步骤1、颗粒筛分

根据目标油藏开发工艺需求，选择合适的各级筛网的规格并安装至颗粒筛分腔体的混合腔室内；

打开各个封堵开关，联通颗粒筛分腔体的混合腔室，通过泵吸系统将定量烟气从最上方混合腔室的进料口泵入颗粒筛分腔体，利用筛网过滤收集烟气中的颗粒；

首先采用干式筛分法对颗粒进行逐级筛分，驱动筛网和第一搅拌装置转动，分级引导不同粒径的颗粒留存在对应的混合腔室或流进其他混合腔室；

待各混合腔室的筛网筛分出不同粒径范围的颗粒后，关闭封堵开关，分隔各个混合腔室，进行后续的湿式筛分；

湿式筛分流程中，利用泵吸系统通过各个混合腔室的进料口注入特定的颗粒筛分悬浮试剂，使特定粒径范围的颗粒悬浮或分散于其中，再配合筛网的旋转运动对颗粒筛分悬浮试剂进行搅拌，后续静置，其中不符合尺寸要求的颗粒将游离于悬浮液中，随悬浮液在后续通过外排口排出混合腔室，而符合要求的颗粒将沉积在对应的混合腔室中；两种筛分法的结合进行有助于提高颗粒分选工作的精度；另外，每一次湿式筛分法进行的环节，注入的用于筛分颗粒的试剂不同，用以分阶段着重筛分出不同粒径范围的颗粒；

使用各个混合腔室内置的烘干装置干燥经过湿式筛分处理沉积在混合腔室中的颗粒，以备后续使用；上述干式筛分和湿式筛分可重复进行，以提高筛分精度；

步骤2、复合驱油介质的制备

在封堵开关闭合的状态下，利用泵吸系统向混合腔室泵入预定量的气体以及药剂溶液，一般先泵入气体再泵入药剂溶液，以防止提前发泡，消耗起泡剂寿命；

开启第一搅拌装置，以规定的速率对注入的流体与颗粒进行旋转搅拌操作，从而在颗粒筛分腔体的各混合腔室中制备出不同种类的复合驱油介质以备用；

利用流体井口注入系统将混合腔室内的复合驱油介质注入目标储层。

根据本发明优选的，还包括：

步骤3、多相压裂液的制备

根据所需颗粒粒径要求，在步骤1的基础上，利用泵吸系统将混合腔室筛分得到的颗粒引入多相压裂液制备腔体，同时利用泵吸系统向多相压裂液制备腔体注入压裂液基液，开启第二搅拌装置，进行多相压裂液的搅拌制备；

利用流体井口注入系统将多相压裂液制备腔体内的多相压裂液注入目标储层。将泵入混合腔室的单相气体或液相流体与筛分后的颗粒引入多相压裂液制备腔体，通过搅拌装置搅拌混合，制备其他种类的流体，后续再导入目标储层。

根据本发明优选的，还包括：

步骤4、不含固相颗粒的高温流体或常温流体的制备

不含固相颗粒的高温流体的制备：利用泵吸系统向高温多相流体制备腔体注入各种流体，利用加热装置将高温多相流体制备腔体的温度调节到预定温度，开启第三搅拌装置，进行流体的搅拌制备；

不含固相颗粒的常温流体的制备：利用泵吸系统向高温多相流体制备腔体注入各种流体，开启第三搅拌装置，进行流体的搅拌制备；

利用流体井口注入系统将高温多相流体制备腔体内的不含固相颗粒的高温流体或常温流体注入目标储层。

与现有技术相比，本发明具有以下有益技术效果：本发明通过设置颗粒筛分模块，能够实现对烟气中颗粒的筛分，并且利用封堵开关将颗粒筛分腔体分隔成多个混合腔室，在不同混合腔室制备不同的复合驱油介质；另外还可将颗粒筛分模块筛分好的颗粒引入多相压裂液制备腔体，在多相压裂液制备腔体制备多相压裂液；同时本申请还设置了高温多相流体制备模块，用于不含固相颗粒的高温流体或常温流体的制备，实现了多功能模块的集成设计，满足不同驱油介质的制备，具有更强的市场竞争力以及更广阔的发展前景。

本发明的装置相比于该领域现有的其他装置，在缩减其所占空间体积的同时实现了更多功能的可行性，可进行更为高效而规范的流体注入以及驱油工作。本发明将流体泵入、颗粒筛分以及多种复合流体介质制备与注入的一体化流程整合为一个工作模块，在模块精简化的同时保证设备的多功能化，工作效率有效提升，能耗以及材耗大幅度降低。

本发明的设备能够进行蒸汽、烟道气、压裂液、冻胶，以及其它多种气液固混合流体的制备与储层注入工作，具有可观的发展前景。

附图说明

图1为本发明所述可尺度分级与多介质输送的撬装式颗粒注入装置的结构示意图；

图2为本发明所述颗粒筛分模块的结构示意图；

图3为本发明所述封堵开关的开关流程示意图；

图中，1泵吸系统、2流体制备系统、3流体井口注入系统、4止回阀、5储罐、6控制系统；

21颗粒筛分模块、22多相压裂液制备模块、23高温多相流体制备模块；

211颗粒筛分腔体、212封堵开关、213混合腔室、214筛网、215第一搅拌装置、216烘干装置、217旋转轴；

2131进料口、2132出料口、2133外排口；

221多相压裂液制备腔体、222第二搅拌装置；

231高温多相流体制备腔体、232第三搅拌装置、233加热装置；

2121密封环、2122密封板、2151搅拌桨；

11动力泵、31流体注入泵、32流量控制模块。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明装置的运作方案进行完整、细致地阐述。

如图1和图2所示，一种可尺度分级与多介质输送的撬装式颗粒注入装置，包括依次相连的泵吸系统1、流体制备系统2和流体井口注入系统3。

所述流体制备系统2包括颗粒筛分模块21、多相压裂液制备模块22和高温多相流体制备模块23。

所述颗粒筛分模块21包括颗粒筛分腔体211和间隔设置在颗粒筛分腔体211内的封堵开关212，所述封堵开关212将颗粒筛分腔体211从上往下分为多个混合腔室213，在本实施例中，设置三个封堵开关212形成三个混合腔室213，其中位于最下方封堵开关212下面空间内的颗粒不满足要求，可在颗粒筛分腔体211底部设置开口排出，每个混合腔室213中设置有两个间隔设置的筛网214、第一搅拌装置215和烘干装置216，所述筛网214通过旋转装置可围绕颗粒筛分腔体211轴线旋转的设置在混合腔室213内，所述筛网214与颗粒筛分腔体211内壁密封设置，具体的，筛网214边缘均由束环耐温耐压密封圈包裹，保证其在后续对颗粒的旋转筛分过程中的同时保持与颗粒筛分腔体211的壁面保持密封性接触，以防止应留存在上方混合腔室213中的颗粒分散至下一级混合腔室213。颗粒筛分模块21的各级筛网214可更换不同的规格，以实现对所需筛分的各级颗粒的尺寸范围的精准调控，可根据不同现场的工艺需求进行不同规格颗粒的筛分以及应用工作。

所述旋转装置包括设置在颗粒筛分腔体211上的旋转轴217，所述旋转轴217与颗粒筛分腔体211同轴设置，所述旋转轴217通过电机驱动，所述第一搅拌装置215包括设置在旋转轴217上的搅拌桨2151。各级筛网214可拆卸的设置在旋转轴217上，通过更换各级筛网，使其具有根据不同目标油藏开发要求进行不同粒径尺寸范围颗粒筛分工作的能力，这对于各类油藏的现场开发应用具有更强的灵活性以及适用性。

各个混合腔室213中，上方的筛网214为平面结构，下方的筛网214的中间为锥形而周围为平面结构。

所述密封板2122的上表面为锥形结构。

各个混合腔室213中的筛网214从上往下孔径依次减小，每个混合腔室213分别设置有进料口2131、出料口2132和外排口2133，最上方混合腔室213的进料口2131位于筛网214上方，其他混合腔室213的进料口2131与筛网214的相对位置不做具体限制，所述出料口2132和外排口2133位于各混合腔室213的两个筛网214之间。

所述多相压裂液制备模块22包括多相压裂液制备腔体221和设置在多相压裂液制备腔体221内的第二搅拌装置222，所述多相压裂液制备腔体221通过管道分别与各个混合腔室213的出料口2132相连。各个管道上均设置有控制阀，利用控制阀将可将各混合腔室213筛分后的颗粒按需求引入多相压裂液制备腔体221。

所述高温多相流体制备模块23包括高温多相流体制备腔体231和设置在高温多相流体制备腔体231内的第三搅拌装置232和加热装置233。高温多相流体制备腔体231不与混合腔室213连接，可进行蒸汽、烟道气，以及其他多种不含固相颗粒的高热单相、多相流体的制备与注入工作，当然，若不使用加热装置233，高温多相流体制备腔体231也可进行冻胶、聚合物等多种常规化学剂的制备工作。

所述泵吸系统1分别与混合腔室213的进料口2131、多相压裂液制备腔体221的入口和高温多相流体制备腔体231的入口相连，用于向混合腔室213、多相压裂液制备腔体221或高温多相流体制备腔体231注入流体介质制备各类驱油介质。

所述流体井口注入系统3分别与混合腔室213的出料口2132、多相压裂液制备腔体221的出口和高温多相流体制备腔体231的出口相连，用于将颗粒筛分腔体211的混合腔室213、多相压裂液制备腔体221或高温多相流体制备腔体231内制备好的驱油介质加压注入。

如图3所示，所述封堵开关212包括固定设置在颗粒筛分腔体211内壁上的密封环2121和可升降的设置在颗粒筛分腔体211内的密封板2122。具体的，在本实施中，密封板2122可上下滑动的设置在旋转轴217上，密封板2122与旋转轴217之间设置有密封结构，能够防止流体以及颗粒通过，可通过在颗粒筛分腔体211内壁上或旋转轴217上设置电动推杆对密封板2122进行升降控制。

所述泵吸系统1包括三个分别与颗粒筛分腔体211、多相压裂液制备腔体221和高温多相流体制备腔体231相连的动力泵11。每个动力泵11分别连接一个储罐5，通过向储罐5内加入所需流体，实现驱油介质快速的制备。所述颗粒筛分腔体211、多相压裂液制备腔体221和高温多相流体制备腔体231与动力泵11之间的管道上设置有控制阀。每个混合腔室213的进料口2131均通过一条单独的管路与动力泵11的出口相连，对应的管路上设置有控制阀，利用控制阀能够控制动力泵11向对应的混合腔室213内注入所需流体。通过控制动力泵11的功率能够控制流体的注入流量。

所述流体井口注入系统3包括三个分别与颗粒筛分腔体211、多相压裂液制备腔体221和高温多相流体制备腔体231相连的流体注入泵31以及用于控制流体注入泵31注入流量的流量控制模块32，所述流体注入泵31与注入井之间设置有止回阀4。所述颗粒筛分腔体211、多相压裂液制备腔体221和高温多相流体制备腔体231与流体注入泵31之间的管道上设置有控制阀。每个混合腔室213的出料口2132均通过一条单独的管路与流体注入泵31的入口相连，对应的管路上设置有控制阀，利用控制阀能够控制对应混合腔室213内驱油介质的注入，利用流量控制模块32控制流体注入泵31的功率能够控制驱油介质的注入流量。上述结构设计使装置可分别对各个流体制备腔室制备的各种驱油介质采用不同的工作制度进行注入作业，工作效率有效提升。颗粒筛分以及流体制备与注入的一体化流程，模块精简化的同时实施多功能化措施，工作效率有效提升，能耗以及材耗大幅度降低。

本申请的可尺度分级与多介质输送的撬装式颗粒注入装置通过控制系统6自动控制。装置的整个工作流程的各项制度参数由控制系统6实时控制，例如控制各个控制阀的启停和开启程度，控制搅拌装置的启停和转速，控制泵吸系统1和流体井口注入系统3的启停以及输送流量等。

本发明基于装置流体泵入、颗粒筛分以及搅拌制备与流体注入一体化的工艺技术特点，以及具有多个流体制备腔体的流体制备系统反应罐的结构，使其不仅可用于进行现场泡沫驱油注入工艺的实施，也可在完成颗粒筛分工作的基础上进行诸如压裂液、冻胶，以及其他多种气液固混合流体的制备与注入工作，应用范围较为广泛。通过调节泵吸系统1、流体制备系统2和流体井口注入系统3的各项工作制度参数，将泵入的流体依次引入流体制备系统2对应的流体制备腔体中，进行颗粒筛分以及多种介质流体的同时制备以及注入工作，一系列流程由控制系统6调节。

一种可尺度分级与多介质输送的撬装式颗粒注入方法，利用上述的可尺度分级与多介质输送的撬装式颗粒注入装置，该方法包括：

步骤1、颗粒筛分

根据目标油藏开发工艺需求，选择合适的各级筛网214的规格并安装至颗粒筛分腔体211的混合腔室213内。

如图3所示，打开各个封堵开关212，联通颗粒筛分腔体211的混合腔室213，通过泵吸系统1将定量烟气从最上方混合腔室213的进料口2131泵入颗粒筛分腔体211，利用筛网214过滤收集烟气中的颗粒，经过过滤后的气体从外排口2133排出。

首先采用干式筛分法对颗粒进行逐级筛分，驱动筛网214和第一搅拌装置215转动，分级引导不同粒径的颗粒留存在对应的混合腔室213或流进其他混合腔室213。

如图3所示，待各混合腔室213的筛网214筛分出不同粒径范围的颗粒后，关闭封堵开关212，分隔各个混合腔室213，进行后续的湿式筛分。

湿式筛分流程中，利用泵吸系统1通过各个混合腔室213的进料口2131注入特定的颗粒筛分悬浮试剂，使特定粒径范围的颗粒悬浮或分散于其中，再配合筛网214的旋转运动对颗粒筛分悬浮试剂进行搅拌，后续静置，其中不符合尺寸要求的颗粒将游离于悬浮液中，随悬浮液在后续通过外排口2133排出混合腔室213，而符合要求的颗粒将沉积在对应的混合腔室213中。颗粒筛分悬浮液主要由表面活性剂构成，表面活性剂分子通过吸附于颗粒表面发挥表面活性作用，通过静电斥力防止颗粒之间的再次聚集，并使它们充分分散。该过程中，基于悬浮液体系与颗粒的密度差异，粒径足够大的符合要求的颗粒将克服悬浮液体系的悬浮力以及表活剂静电斥力，沉积于混合腔室213的下层筛网214上，而粒径较小的不符合该阶段筛分要求的颗粒将依旧悬浮于悬浮液体系中，并与悬浮液一起排出，在悬浮液排出过程中沉积在下层筛网214由于吸附力不会随悬浮液流出，而上层筛网214上方的颗粒由于尺寸限制，会保留在筛网214上方，并且不会影响后续驱油介质的制备。目前可用于制备悬浮液体系的表活剂有多种，包括SDS，SDBS以及AOT等药剂，另外，可用无水乙醇作为悬浮助剂，专用于疏水性颗粒的悬浮分散工作。通过调整悬浮液中表活剂以及分散助剂的浓度，可实现针对不同粒径范围的颗粒的筛分工作的悬浮液体系的制备。

使用各个混合腔室213内置的烘干装置216干燥经过湿式筛分处理沉积在混合腔室213中的颗粒，以备后续使用。其中，蒸发的液体也通过外排口2133排出。

步骤2、复合驱油介质的制备

在封堵开关212闭合的状态下，利用泵吸系统1向混合腔室213泵入预定量的气体以及药剂溶液。所述药剂溶液为起泡剂。

开启第一搅拌装置215，以规定的速率对注入的流体与颗粒进行旋转搅拌操作，从而在颗粒筛分腔体211的各混合腔室213中制备出不同种类的复合驱油介质以备用。颗粒筛分腔体211的各混合腔室213主要用于制备多相泡沫流体。在各混合腔室213中可进行含有不同粒径颗粒以及不同气液配比的3种多相复合泡沫的同时制备。外排口2133处设置有控制阀，当制备过程中外排口2133处于封闭状态。

利用流体井口注入系统3将混合腔室213内的复合驱油介质注入目标储层。在驱油介质制备过程中，各混合腔室213内最上方筛网214上侧的颗粒由于尺寸限制，并不会影响到两个筛网214之间颗粒的使用，即使两个筛网214之间颗粒重新回到最上方筛网214上侧的空间，在驱油介质注入过程中也会随着驱油介质一同排出，而最上方筛网214上侧的颗粒则仍然保留在上侧；另外也可在各混合腔室213内最上方筛网214上侧的空间设置排出口，将不满足要求的颗粒排出，具体方法在此不做赘述；或者是在各混合腔室213内最上方筛网214的下侧再设置一个封堵开关212，保证位于两个封堵开关212之间的颗粒粒径均在筛分范围内。

可尺度分级与多介质输送的撬装式颗粒注入方法还包括：

步骤3、多相压裂液的制备

根据所需颗粒粒径要求，在步骤1的基础上，利用泵吸系统1将混合腔室213筛分得到的颗粒引入多相压裂液制备腔体221，同时利用泵吸系统1向多相压裂液制备腔体221注入压裂液基液，开启第二搅拌装置222，进行多相压裂液的搅拌制备。

利用流体井口注入系统3将多相压裂液制备腔体221内的多相压裂液注入目标储层。

可尺度分级与多介质输送的撬装式颗粒注入方法还包括：

步骤4、不含固相颗粒的高温流体或常温流体的制备

不含固相颗粒的高温流体的制备：利用泵吸系统1向高温多相流体制备腔体231注入各种流体，利用加热装置233将高温多相流体制备腔体231的温度调节到预定温度，开启第三搅拌装置232，进行流体的搅拌制备。

不含固相颗粒的常温流体的制备：利用泵吸系统1向高温多相流体制备腔体231注入各种流体，开启第三搅拌装置232，进行流体的搅拌制备。

利用流体井口注入系统3将高温多相流体制备腔体231内的不含固相颗粒的高温流体或常温流体注入目标储层。

Claims (10)

1.一种可尺度分级与多介质输送的撬装式颗粒注入装置，其特征在于：包括依次相连的泵吸系统（1）、流体制备系统（2）和流体井口注入系统（3）；

所述流体制备系统（2）包括颗粒筛分模块（21）、多相压裂液制备模块（22）和高温多相流体制备模块（23）；

所述颗粒筛分模块（21）包括颗粒筛分腔体（211）和间隔设置在颗粒筛分腔体（211）内的封堵开关（212），所述封堵开关（212）将颗粒筛分腔体（211）从上往下分为多个混合腔室（213），每个混合腔室（213）中设置有两个间隔设置的筛网（214）、第一搅拌装置（215）和烘干装置（216），所述筛网（214）通过旋转装置可围绕颗粒筛分腔体（211）轴线旋转的设置在混合腔室（213）内，所述筛网（214）与颗粒筛分腔体（211）内壁密封设置；

各个混合腔室（213）中的筛网（214）从上往下孔径依次减小，每个混合腔室（213）分别设置有进料口（2131）、出料口（2132）和外排口（2133），最上方混合腔室（213）的进料口（2131）位于筛网（214）上方，所述出料口（2132）和外排口（2133）位于各混合腔室（213）的两个筛网（214）之间；

所述多相压裂液制备模块（22）包括多相压裂液制备腔体（221）和设置在多相压裂液制备腔体（221）内的第二搅拌装置（222），所述多相压裂液制备腔体（221）通过管道分别与各个混合腔室（213）的出料口（2132）相连；

所述高温多相流体制备模块（23）包括高温多相流体制备腔体（231）和设置在高温多相流体制备腔体（231）内的第三搅拌装置（232）和加热装置（233）；

所述泵吸系统（1）分别与混合腔室（213）的进料口（2131）、多相压裂液制备腔体（221）的入口和高温多相流体制备腔体（231）的入口相连，用于向混合腔室（213）、多相压裂液制备腔体（221）或高温多相流体制备腔体（231）注入流体介质制备各类驱油介质；

所述流体井口注入系统（3）分别与混合腔室（213）的出料口（2132）、多相压裂液制备腔体（221）的出口和高温多相流体制备腔体（231）的出口相连，用于将颗粒筛分腔体（211）的混合腔室（213）、多相压裂液制备腔体（221）或高温多相流体制备腔体（231）内制备好的驱油介质加压注入。

2.根据权利要求1所述的可尺度分级与多介质输送的撬装式颗粒注入装置，其特征在于：所述封堵开关（212）包括固定设置在颗粒筛分腔体（211）内壁上的密封环（2121）和可升降的设置在颗粒筛分腔体（211）内的密封板（2122）。

3.根据权利要求1所述的可尺度分级与多介质输送的撬装式颗粒注入装置，其特征在于：所述旋转装置包括设置在颗粒筛分腔体（211）上的旋转轴（217），所述旋转轴（217）通过电机驱动，所述第一搅拌装置（215）包括设置在旋转轴（217）上的搅拌桨（2151）。

4.根据权利要求1所述的可尺度分级与多介质输送的撬装式颗粒注入装置，其特征在于：各个混合腔室（213）中，上方的筛网（214）为平面结构，下方的筛网（214）的中间为锥形而周围为平面结构。

5.根据权利要求2所述的可尺度分级与多介质输送的撬装式颗粒注入装置，其特征在于：所述密封板（2122）的上表面为锥形结构。

6.根据权利要求1所述的可尺度分级与多介质输送的撬装式颗粒注入装置，其特征在于：所述泵吸系统（1）包括三个分别与颗粒筛分腔体（211）、多相压裂液制备腔体（221）和高温多相流体制备腔体（231）相连的动力泵（11）。

7.根据权利要求1所述的可尺度分级与多介质输送的撬装式颗粒注入装置，其特征在于：所述流体井口注入系统（3）包括三个分别与颗粒筛分腔体（211）、多相压裂液制备腔体（221）和高温多相流体制备腔体（231）相连的流体注入泵（31），所述流体注入泵（31）与注入井之间设置有止回阀（4）。

8.一种可尺度分级与多介质输送的撬装式颗粒注入方法，利用权利要求1~7任一所述的可尺度分级与多介质输送的撬装式颗粒注入装置，其特征在于，该方法包括：

步骤1、颗粒筛分

根据目标油藏开发工艺需求，选择合适的各级筛网（214）的规格并安装至颗粒筛分腔体（211）的混合腔室（213）内；

打开各个封堵开关（212），联通颗粒筛分腔体（211）的混合腔室（213），通过泵吸系统（1）将定量烟气从最上方混合腔室（213）的进料口（2131）泵入颗粒筛分腔体（211），利用筛网（214）过滤收集烟气中的颗粒；

首先采用干式筛分法对颗粒进行逐级筛分，驱动筛网（214）和第一搅拌装置（215）转动，分级引导不同粒径的颗粒留存在对应的混合腔室（213）或流进其他混合腔室（213）；

待各混合腔室（213）的筛网（214）筛分出不同粒径范围的颗粒后，关闭封堵开关（212），分隔各个混合腔室（213），进行后续的湿式筛分；

湿式筛分流程中，利用泵吸系统（1）通过各个混合腔室（213）的进料口（2131）注入特定的颗粒筛分悬浮试剂，使特定粒径范围的颗粒悬浮或分散于其中，再配合筛网（214）的旋转运动对颗粒筛分悬浮试剂进行搅拌，后续静置，其中不符合尺寸要求的颗粒将游离于悬浮液中，随悬浮液在后续通过外排口（2133）排出混合腔室（213），而符合要求的颗粒将沉积在对应的混合腔室（213）中；

使用各个混合腔室（213）内置的烘干装置（216）干燥经过湿式筛分处理沉积在混合腔室（213）中的颗粒，以备后续使用；

步骤2、复合驱油介质的制备

在封堵开关（212）闭合的状态下，利用泵吸系统（1）向混合腔室（213）泵入预定量的气体以及药剂溶液；

开启第一搅拌装置（215），以规定的速率对注入的流体与颗粒进行旋转搅拌操作，从而在颗粒筛分腔体（211）的各混合腔室（213）中制备出不同种类的复合驱油介质以备用；

利用流体井口注入系统（3）将混合腔室（213）内的复合驱油介质注入目标储层。

9.根据权利要求8所述的可尺度分级与多介质输送的撬装式颗粒注入方法，其特征在于，还包括：

步骤3、多相压裂液的制备

根据所需颗粒粒径要求，在步骤1的基础上，利用泵吸系统（1）将混合腔室（213）筛分得到的颗粒引入多相压裂液制备腔体（221），同时利用泵吸系统（1）向多相压裂液制备腔体（221）注入压裂液基液，开启第二搅拌装置（222），进行多相压裂液的搅拌制备；

利用流体井口注入系统（3）将多相压裂液制备腔体（221）内的多相压裂液注入目标储层。

10.根据权利要求8所述的可尺度分级与多介质输送的撬装式颗粒注入方法，其特征在于，还包括：

步骤4、不含固相颗粒的高温流体或常温流体的制备

不含固相颗粒的高温流体的制备：利用泵吸系统（1）向高温多相流体制备腔体（231）注入各种流体，利用加热装置（233）将高温多相流体制备腔体（231）的温度调节到预定温度，开启第三搅拌装置（232），进行流体的搅拌制备；

不含固相颗粒的常温流体的制备：利用泵吸系统（1）向高温多相流体制备腔体（231）注入各种流体，开启第三搅拌装置（232），进行流体的搅拌制备；

利用流体井口注入系统（3）将高温多相流体制备腔体（231）内的不含固相颗粒的高温流体或常温流体注入目标储层。