[发明专利]液态二氧化碳增能压裂系统及工艺流程

权利要求书

1.液态二氧化碳增能压裂系统，其特征在于：包括二氧化碳储罐(1)、氮气增压装置(2)、液氮泵车(3)、液氮槽车(4)、循环冷却装置(7)及压裂车(9)，所述的液氮槽车(4)、液氮泵车(3)、氮气增压装置(2)依次通过管线相连，氮气增压装置(2)通过二氧化碳储罐气相管线(5)与二氧化碳储罐(1)连接，二氧化碳储罐(1)通过二氧化碳储罐液相管线(6)与循环冷却装置(7)连接，所述循环冷却装置(7)通过压裂车上水管线(8)与压裂车(9)连接。

2.根据权利要求1所述的液态二氧化碳增能压裂系统，其特征在于：所述压裂车(9)上设置有高压管线(10)。

3.根据权利要求2所述的液态二氧化碳增能压裂系统，其特征在于：所述高压管线(10)通过循环冷却装置回水管线(12)与循环冷却装置(7)相连，使循环冷却装置(7)与压裂车(9)之间建立循环回路。

4.根据权利要求3所述的液态二氧化碳增能压裂系统，其特征在于：所述高压管线(10)连接于井口(11)上。

5.根据权利要求1所述的液态二氧化碳增能压裂系统，其特征在于：所述氮气增压装置(2)、二氧化碳储罐(1)、循环冷却装置(7)分别与远程控制柜连接。

6.根据权利要求1所述的液态二氧化碳增能压裂系统，其特征在于：所述循环冷却装置(7)包括罐体(7.5)，罐体(7.5)的左右两端均设置有液位计(7.2)，罐体(7.5)顶部设置有压力传感器(7.4)、气相管线(7.9)，罐体(7.5)内部下方设置有隔板(7.7)，隔板(7.7)设置有可开合的人行通道，隔板(7.7)上部设置有滤网(7.8)；罐体(7.5)底部隔板(7.7)两侧均设置有余液排放口，所述两个余液排放口合并为一条余液排放管线(7.10)；

罐体(7.5)左边底部的前后位置对称设置有液体进口(7.11)，罐体(7.5)右边底部的前后位置对称设置有液体出口(7.12)，罐体(7.5)的正下方设置有“口”字形液相管线(7.6)，所述液体进口(7.11)、液体出口(7.12)均与“口”字形液相管线(7.6)连通，所述“口”字形液相管线的左边设置有进液口(7.1)，右边设置有出液口(7.3)。

7.根据权利要求1所述的液态二氧化碳增能压裂系统，其特征在于：所述氮气增压装置(2)包括管路a和管路b，所述管路a和管路b上下对称设置，且管路a和管路b上均依次设置有高压入口(2.1)、高压管路球阀(2.3)、减压阀(2.3)、低压管路球阀(2.4)，管路a和管路b的出口汇集于同一条出口管路(2.5)上，所述出口管路(2.5)上设置有流量计(2.6)、压力传感器Ⅲ(2.7)、低压出口球阀(2.8)及手动排气阀Ⅱ(2.9)，所述高压入口(2.1)连接于液氮泵车(3)上，出口管路(2.5)与二氧化碳储罐气相管线(5)相连通。

8.根据权利要求7所述的液态二氧化碳干法加砂压裂系统，其特征在于：所述减压阀(2.3)为定压式减压阀，减压阀(2.3)前端为高压管汇区A，减压阀(2.3)后端为低压管汇区B，所述高压管汇区A内的管路a和管路b之间通过高压管路连通阀(2.10)连通；所述的低压管汇区B内的管路a和管路b之间通过低压管路连通阀(2.11)连通。

9.根据权利要求1所述的液态二氧化碳干法加砂压裂系统，其特征在于：所述二氧化碳储罐(1)设置有多个，多个二氧化碳储罐(1)并列设置；每个二氧化碳储罐(1)上均设置有储罐压力传感器、储罐液位传感器、储罐液位计；各个二氧化碳储罐(1)分别通过二氧化碳储罐气相管线(5)与氮气增压装置(2)相连，各个二氧化碳储罐(1)分别通过二氧化碳储罐液相管线(6)与循环冷却装置(7)连接，且所述二氧化碳储罐液相管线(6)上设置有储罐液相排放阀。

10.液态二氧化碳增能压裂工艺流程，其特征在于，包括如下步骤：

1)系统充压、充液

关闭井口(11)阀门，切换二氧化碳储罐(1)的气相、液相阀门，将二氧化碳储罐(1)的气相导入循环冷却装置(7)、压裂车(9)泵头及所有液相管线，待系统压裂平衡后，切换二氧化碳储罐(1)气相、液相阀门，将二氧化碳储罐(1)的液相导入循环冷却装置(7)，适当开启循环冷却装置(7)的气相排放阀进行集中排气，对循环冷却装置(7)及液相管线充液，充液完毕后，关闭循环冷却装置(7)的气相排放阀；

2)循环冷泵

关闭与循环冷却装置(7)连通的二氧化碳储罐液相管线(6)的阀门，循环冷却装置(7)与压裂车(9)之间建立循环回路，开启压裂车(9)在低档位运转，进行循环冷泵；

3)泵注

冷泵完毕后，停泵，关闭循环冷却装置回水管线(12)上的阀门，打开与循环冷却装置(7)连通的二氧化碳储罐液相管线(6)的阀门，打开井口(11)阀门，开启液氮泵车(3)，氮气增压装置(2)为二氧化碳储罐(1)的气相供给氮气，开泵进行液态二氧化碳前置液泵注；

4)排液泄压

施工完毕后，关闭井口(11)阀门，关闭二氧化碳储罐(1)液相阀门，连通氮气增压装置(2)与循环冷却装置(7)的气相，利用氮气对循环冷却装置(7)进行保压，打开循环冷却装置(7)的余液排放阀进行液态二氧化碳的集中排放，直至系统压力降至零，待压裂装备离场后，再对二氧化碳储罐(1)余液进行排放。