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专利号: 2021110514209
申请人: 山东科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 土层或岩石的钻进;采矿
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于二氧化碳相变的自发泡清洁压裂装置,其特征在于:包括配液系统、运输系统、增压泵注系统;

所述配液系统包括冷水机(5)、混合罐(7)、二氧化碳储罐(8),所述冷水机(5)通过管路为换热器(4)提供换热冷水,基液配制罐(1)、真空脱气机(3)、换热器(4)、高压泵(6)通过高压管道(2)依次相连后,再与混合罐(7)的进水端相连,混合罐(7)的进气端通过高压管道(2)与二氧化碳储罐(8)相连,混合罐(7)的出水端通过高压管道(2)连接有排出阀门(9),混合罐(7)内安装有搅拌装置,混合罐(7)上设置有第一加药口;

所述运输系统采用压力罐车,包括泡沫压裂液储罐(14)、液位计(12)、压力表(11)、安全阀门(13)和汽车底盘(15),所述泡沫压裂液储罐(14)安装在汽车底盘(15)上,液位计(12)、压力表(11)、安全阀门(13)设置在泡沫压裂液储罐(14)尾部,泡沫压裂液储罐(14)上设置有进出液口和第二加药口,并在进出液口上安装有操作阀(10);

所述增压泵注系统包括高压阀(16)、增压泵(17)、加热器(19)以及压力管道(18),所述增压泵(17)的进水端与高压阀(16)连接,增压泵(17)的出水端通过压力管道(18)与加热器(19)连接。

2.按照权利要求1所述的基于二氧化碳相变的自发泡清洁压裂装置,其特征在于:所述压力管道(18)外包裹高分子保温材料;所述加热器(19)采用石墨烯发热材料,并且在不锈钢内胆和不锈钢外壳之间采用碳纤维保温材料。

3.按照权利要求1所述的基于二氧化碳相变的自发泡清洁压裂装置,其特征在于:所述二氧化碳储罐(8)采用立式、双层圆筒结构,圆筒之间采用绝热材料并且抽成真空。

4.按照权利要求1所述的基于二氧化碳相变的自发泡清洁压裂装置,其特征在于:所述混合罐(7)上安装有机械压力表、温度监测器,能够实时监测混合罐内的压力及温度。

5.按照权利要求1所述的基于二氧化碳相变的自发泡清洁压裂装置,其特征在于:所述换热器(4)选用板式换热器,并流流动工作。

6.按照权利要求1所述的基于二氧化碳相变的自发泡清洁压裂装置,其特征在于:所述真空脱气机(3)共两套,并联交替工作。

7.一种利用权利要求1—6中任一项所述的基于二氧化碳相变的自发泡清洁压裂装置进行的压裂方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤一、在车间预先进行泡沫压裂基液的配置;

所述配液系统安装在配液车间内,在基液配制罐(1)内进行泡沫压裂基液的配置;泡沫压裂基液的原料比为:0.8‑1%wt十二烷基硫酸钠、0.3‑0.4%wt硼砂、0.2‑0.3%wt柠檬酸水溶液、1‑2%wtKCL,0.1%wt过硫酸铵,余量为水;

步骤二、将配置好的泡沫压裂基液通过高压管道(2)送入真空脱气机(3)进行脱气处理,去除掉泡沫压裂基液中游离的气体;

步骤三、将脱气的泡沫压裂基液送入换热器(4)中,进行降温处理;

步骤四、将低温泡沫压裂基液通过高压泵(6)注入混合罐(7)中,随后开启二氧化碳储罐(8),通过高压管道(2)向泡沫压裂基液内加注液化的二氧化碳,并通过搅拌装置均匀搅拌,二氧化碳注液结束后,通过第一加药口向溶泡沫压裂基液中加入0.8‑1%wt的羟甲基瓜尔胶,并将预制的泡沫压裂液通过进出液口注入压力罐车的泡沫压裂液储罐(14)内,运送至施工现场;

步骤五、增压泵注系统设置在施工现场,将压力管道(18)与加热器(19)连接,加热器(19)置于井筒(20)口处,压力管道(18)的出水端置于井筒(20)内部;

步骤六、将压力罐车的操作阀(10)与增压泵注系统中的高压阀(16)相连,当压裂作业开始时,打开高压阀(16)与增压泵(17),使压力罐车中的泡沫压裂液通过压力管道(18)进入井筒(20)内,同时开启加热器(19);

步骤七、压裂结束后关闭增压泵(17)与加热器(19),开启井筒(20),由于井筒(20)内压力大于泡沫压裂液储罐(14)的内压力,压裂液开始反排至泡沫压裂液储罐(14)内,通过高压阀(16)控制反排速度,同时通过第二加药口加入聚醚硅氧烷有机溶液,以快速消除泡沫。

8.按照权利要求1所述的基于二氧化碳相变的自发泡清洁压裂方法,其特征在于:通过高压管道(2)向泡沫压裂基液内加注的二氧化碳温度为10℃,压力为4.5MPa;或者温度为15℃,压力为5.1MPa。