CN216198026U - 一种二氧化碳增稠压裂系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于压裂改造领域，提供了一种二氧化碳增稠压裂系统，包包括输出系统、压裂液处理系统以及液态CO₂处理系统：所述压裂液处理系统包括：液态CO₂增稠剂原液处理系统以及压裂液增稠系统；本实用新型通过压裂液、液态二氧化碳泵注程序设计，实现了液态二氧化碳的增稠、增稠液态二氧化碳造缝、增稠液态二氧化碳与液体共同携砂，返排过程中液态二氧化碳在储层内发生由液态向气态的相变，把注入的压裂全部顶替出地面，有效减少液体对储层的影响，提高返排率，最大限度保证储层改造效果，提高单井产量。

Description

一种二氧化碳增稠压裂系统

技术领域

本实用新型属于压裂改造领域，尤其涉及一种二氧化碳增稠压裂系统。

背景技术

压裂改造技术是传统的提高采收率、提高单井产量最为直接和有效的方法。石油与天然气行业多年来也进行了大量的现场试验与应用，开发出了各种各样提高压裂改造效果的工艺方法。CO₂压裂工艺是在传统的压裂工艺的基础上，把水基压裂液替换为液态CO₂的一种改造工艺，主要是通过液态CO₂来造缝和携砂，达到储层改造的目的。

中国专利CN110761764A中公开了一种液态二氧化碳压裂方法，该专利是针对干法CO₂压裂工艺进行的优化设计，其所针对的问题没有涉及到CO₂本身性能方面的内容；

中国专利2019100482187(申请号)、CN109736767A(公告号)中涉及了一种超临界二氧化碳压裂增产工艺，该实用新型是一种CO₂纯干法压裂工艺，即压裂过程中仅有液态CO₂，而不涉及到水基压裂液；

中国专利CN108864387B提供了一种二氧化碳干法压裂用减阻剂及其应用，该专利是针对二氧化碳干法压裂开发的一种减阻剂，是液态二氧化碳的优化，没有涉及水基与液态二氧化碳结合的到相关工艺方法。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种二氧化碳增稠压裂系统，旨在解决常规液态二氧化碳无法正常在储层中造缝的问题。

本实用新型是这样实现的，一种二氧化碳增稠压裂系统，包括输出系统、压裂液处理系统以及液态CO₂处理系统：

所述压裂液处理系统包括：液态CO₂增稠剂原液处理系统以及压裂液增稠系统；

液态CO₂增稠剂原液处理系统包括：液态CO₂增稠剂原液罐18、CO₂增稠剂溶液配置罐、水储罐、混砂供液车、液体高压泵车以及压裂液井口注入头；所述液体高压泵车通过常温高压管线与输出系统相连，液体高压泵车通过中压常温管线与混砂供液车相连接，混砂供液车通过低压常温管线与CO₂增稠剂溶液配置罐连接，CO₂增稠剂溶液配置罐通过低压常温管线与液态CO₂增稠剂原液罐连接，增稠剂溶液配置罐通过低压常温管线与水储罐连接，水储罐通过低压常温管线与混砂供液车连接；

所述压裂液增稠系统与混砂供液车相连，液态CO₂处理系统与所述输出系统的一端部相连。

进一步的技术方案，所述输出系统包括：生产套管、伸缩短接、压裂完井油管、安全接头低温高压气密封水力锚、低温高压气密封锚定式封隔器、喷砂嘴、储层裂缝、注入井口、射孔孔眼；所述伸缩短接、安全接头、低温高压气密封水力锚、低温高压气密封锚定式封隔器、喷砂嘴分别与压裂完井油管连接，射孔孔眼设置在生产套管上，所述注入井口安装有压裂液井口注入头，且所述压裂液井口注入头与常温高压管线相连。

进一步的技术方案，所述压裂液增稠系统包括：压裂支撑剂储罐以及压裂液增稠剂原液储罐；压裂支撑剂储罐与支撑剂输送管线相连接，支撑剂输送管线通过与混砂供液车连接，压裂液增稠剂原液储罐通过低压常温管线与混砂供液车连接。

进一步的技术方案，所述液态CO₂处理系统包括：液态二氧化碳储罐、低温管线、二氧化碳增压泵、中压低温管线、液态二氧化碳高压泵车、低温高压管线、液态二氧化碳井口注入头；液态二氧化碳储罐通过低温管线与二氧化碳增压泵相连，二氧化碳增压泵通过中压低温管线与液态二氧化碳高压泵车相连，液态二氧化碳高压泵车通过低温高压管线与液态二氧化碳井口注入头相连，液态二氧化碳井口注入头与注入井口相连。

进一步的技术方案，所述液态二氧化碳井口注入头与通过法兰方式安装在注入井口上，所述压裂液井口注入头与注入井口通过法兰方式相连。

进一步的技术方案，所述伸缩短接、安全接头、低温高压气密封水力锚、低温高压气密封锚定式封隔器、喷砂嘴分别通过螺纹的方式与压裂完井油管相连。

相较于现有技术，本实用新型的有益效果如下：

本实用新型通过压裂液、液态二氧化碳泵注程序设计，实现了液态二氧化碳的增稠、增稠液态二氧化碳造缝、增稠液态二氧化碳与液体共同携砂，返排过程中液态二氧化碳在储层内发生由液态向气态的相变，把注入的压裂全部顶替出地面，有效减少液体对储层的影响，提高返排率，最大限度保证储层改造效果，提高单井产量。

附图说明

图1为本实用新型中的一个实施例中的各系统结构之间连接示意图。

附图标记注释：1液态二氧化碳储罐、2低温管线、3二氧化碳增压泵、4 中压低温管线、5液态二氧化碳高压泵车、6低温高压管线、7液态二氧化碳井口注入头、8压裂液井口注入头、9常温高压管线、10液体高压泵车、11中压常温管线、12混砂供液车、13低压常温管线、14CO2增稠剂溶液配置罐、18 液态CO2增稠原液剂罐、19水储罐、20生产套管、21伸缩短接、22压裂完井油管、23安全接头、24低温高压气密封水力锚、25低温高压气密封锚定式封隔器、26喷砂嘴、27储层裂缝、28注入井口、30压裂液增稠剂原液储罐、31射孔孔眼、32压裂支撑剂储罐、33支撑剂输送管线。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，将结合附图及以下实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

以下结合具体实施例对本实用新型的具体实现进行详细描述。

1)伸缩短接21、安全接头23、低温高压气密封水力锚24、低温高压气密封锚定式封隔器25、喷砂嘴26与压裂完井油管22一起通过修井机械下入井内，低温高压气密封锚定式封隔器25通过旋转压裂完井油管22的方式座封启动，锚定机械与生产套管20内壁相接触并锚定；

密封件贴紧20生产套管内壁，起到密封的作用，低温高压气密封水力锚当油管24内进入高压的压裂液与液态CO₂时启动，与生产套管20内壁相接触并锚定，当低温液态CO₂进入压裂完井油管22后，压裂完井油管22会因为温度的变化而发生收缩，此时伸缩短接21会打开进而伸长来弥补压裂完井油管22 产生的收缩距离，保证管柱的安全；

2)液态CO₂增稠剂原液罐内的CO₂增稠剂原液浓度为80-90％，CO₂增稠剂原液通过低压常温管线13输送至CO₂增稠剂溶液配置罐14，水储罐19通过低压常温管线13输送到CO₂增稠剂溶液配置罐14，CO₂增稠剂原液与水在CO₂增稠剂溶液配置罐14混合，CO₂增稠剂原液浓度稀释至12-17％，CO₂增稠剂溶液配置罐14通过低压常温管线13将稀释后的浓度为12-17％的CO₂增稠剂溶液输送至混砂供液车12，水储罐19通过低压常温管线13将水输送至混砂供液车 12，CO₂增稠剂溶液与水在混砂供液车12混合，此时形成CO₂增稠剂溶液浓度为1-1.5％的CO₂增稠剂溶液；

3)压裂液增稠剂原液储罐30通过低压常温管线13将压裂液增稠剂输送至混砂供液车12，压裂液增稠剂与浓度为1-1.5％的CO₂增稠剂溶液混合，形成压裂液增稠剂浓度为0.4-0.8％的压裂液，压裂液粘度为40-60mPa.S；

4)混砂供液车12将CO₂增稠剂浓度为1-1.5％、压裂液增稠剂浓度为 0.4-0.8％的混合溶液增压至0.5-0.8MPa后，通过中压常温管线11输送给液体高压泵车10，液体高压泵车10将CO₂增稠剂浓度为1-1.5％、压裂液增稠剂浓度为0.4-0.8％的压裂液增压至50-65MPa后，通过常温高压管线9输送至压裂液井口注入头8；

5)液态二氧化碳储罐1内温度为-35--28℃的低温低压液态CO₂通过低温管线2输送至二氧化碳增压泵3，二氧化碳增压泵3将低温液态CO₂增压至 2.4-3.0MPa，液态CO₂温度升高至-20℃，二氧化碳增压泵3将液态CO₂增压后，通过中压低温管线4输送至液态二氧化碳高压泵车5，压力2.4-2.8MPa、温度 -20--16℃的液态CO₂经过液态二氧化碳高压泵车5加压至50-65MPa、温度升高至0℃以上后，经过低温高压管线6输送至液态二氧化碳井口注入头7；

6)步骤4)中的经过处理的压裂液，与步骤5)中的经过液态二氧化碳高压泵车5处理之后的液态CO₂在注入井口28混合，混合过程中液态CO₂从混合溶液中萃取出CO₂增稠剂，液态CO₂粘度从0.3-0.5mPa.S增加至40m-60mPa.S，混合过程中，液态二氧化碳从液态二氧化碳井口注入头7进入注入井口28的排量是压裂液从压裂液井口注入头8进入注入井口28的排量的2.5-3倍；

7)液态CO₂与压裂液的混合液在压裂完井油管22中输送至喷砂嘴26，进入生产套管20中后经过射孔孔眼31进入储层，形成储层裂缝27；

8)压裂支撑剂储罐32通过支撑剂输送管线33把压裂支撑剂输送至混砂供液车12，与液态CO₂、压裂液的混合液相混合，此时的液态CO₂的粘度经过增稠后达到40-60mPa.S，能够有效进行携带压裂支撑剂，压裂支撑剂、压裂液及液态CO₂通过压裂完井油管22输送至喷砂嘴26，进入生产套管20中后经过射孔孔眼31进入储层裂缝27，压裂液与液态CO₂滤失进入储层，支撑剂留在储层裂缝27内，支撑裂缝，使其保持裂缝形态一直处于开启状态。

本实用新型解决问题的技术方案要点：

1.设计液态二氧化碳压增稠压裂工艺及泵注程序方法：压裂工艺分为两个泵注端，第一个是常规液体的泵注端，主要是把压裂液、二氧化碳稠化剂泵送至压裂井口，与液态二氧化碳混合共同通过压裂管柱进入储层，同时泵送携砂液，携带压裂支撑剂进入裂缝。第二个是液态二氧化碳的泵注端，把液态二氧化碳加压泵送至压裂井口，与压裂液及二氧化碳稠化剂混合。混合后液态二氧化碳从压裂液中萃取出稠化剂粘度增加，与压裂液共同进入储层造缝。在加支撑剂阶段，增稠的液态二氧化碳与压裂液共同携带支撑剂进入裂缝。

2.设计适应于低温且耐气爆的增稠液态二氧化碳压裂工艺管柱，满足低温及耐气化二氧化碳侵蚀，同时管柱采用固定结构，防止因为泵注过程中液态二氧化碳相态变化引起的管柱蠕动。

本实用新型通过压裂液、液态二氧化碳泵注程序设计，实现了液态二氧化碳的增稠、增稠液态二氧化碳造缝、增稠液态二氧化碳与液体共同携砂，返排过程中液态二氧化碳在储层内发生由液态向气态的相变，把注入的压裂液全部顶替出地面，有效减少液体对储层的影响，提高返排率，最大限度保证储层改造效果，提高单井产量。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种二氧化碳增稠压裂系统，其特征在于，包括输出系统、压裂液处理系统以及液态CO₂处理系统：

所述压裂液处理系统包括：液态CO₂增稠剂原液处理系统以及压裂液增稠系统；

液态CO₂增稠剂原液处理系统包括：液态CO₂增稠剂原液罐、CO₂增稠剂溶液配置罐、水储罐、混砂供液车、液体高压泵车以及压裂液井口注入头；所述液体高压泵车通过常温高压管线与输出系统相连，液体高压泵车通过中压常温管线与混砂供液车相连接，混砂供液车通过低压常温管线与CO₂增稠剂溶液配置罐连接，CO₂增稠剂溶液配置罐通过低压常温管线与液态CO₂增稠剂原液罐连接，增稠剂溶液配置罐通过低压常温管线与水储罐连接，水储罐通过低压常温管线与混砂供液车连接；

所述压裂液增稠系统与混砂供液车相连，液态CO₂处理系统与所述输出系统的一端部相连。

2.根据权利要求1所述的二氧化碳增稠压裂系统，其特征在于，所述输出系统包括：生产套管、伸缩短接、压裂完井油管、安全接头低温高压气密封水力锚、低温高压气密封锚定式封隔器、喷砂嘴、储层裂缝、注入井口、射孔孔眼；所述伸缩短接、安全接头、低温高压气密封水力锚、低温高压气密封锚定式封隔器、喷砂嘴分别与压裂完井油管连接，射孔孔眼设置在生产套管上，所述注入井口安装有压裂液井口注入头，且所述压裂液井口注入头与常温高压管线相连。

3.根据权利要求1所述的二氧化碳增稠压裂系统，其特征在于，所述压裂液增稠系统包括：压裂支撑剂储罐以及压裂液增稠剂原液储罐；压裂支撑剂储罐与支撑剂输送管线相连接，支撑剂输送管线通过与混砂供液车连接，压裂液增稠剂原液储罐通过低压常温管线与混砂供液车连接。

4.根据权利要求2所述的二氧化碳增稠压裂系统，其特征在于，所述液态CO₂处理系统包括：液态二氧化碳储罐、低温管线、二氧化碳增压泵、中压低温管线、液态二氧化碳高压泵车、低温高压管线、液态二氧化碳井口注入头；液态二氧化碳储罐通过低温管线与二氧化碳增压泵相连，二氧化碳增压泵通过中压低温管线与液态二氧化碳高压泵车相连，液态二氧化碳高压泵车通过低温高压管线与液态二氧化碳井口注入头相连，液态二氧化碳井口注入头与注入井口相连。

5.根据权利要求4所述的二氧化碳增稠压裂系统，其特征在于，所述液态二氧化碳井口注入头与通过法兰方式安装在注入井口上，所述压裂液井口注入头与注入井口通过法兰方式相连。

6.根据权利要求2所述的二氧化碳增稠压裂系统，其特征在于，所述伸缩短接、安全接头、低温高压气密封水力锚、低温高压气密封锚定式封隔器、喷砂嘴分别通过螺纹的方式与压裂完井油管相连。

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