[发明专利]一种密闭混砂装置和液态二氧化碳压裂方法

说明书

本发明提出了一种密闭混砂装置和液态二氧化碳压裂方法，包括罐体，设置在所述罐体内的竖直通道，所述竖直通道的上端伸出罐体的上盖外，并设置有液态二氧化碳进液口；所述竖直通道的侧面设置有携砂液入口；设置在所述罐体下部的下层隔板，下层隔板下部的空间形成出液层，出液层连通所述竖向通道，下层隔板上设置有出液口；设置在所述罐体底端的携砂液输送装置，所述携砂液输送装置连通所述竖直通道；其中，支撑剂通过所述进砂口进入罐体内，液态二氧化碳通过所述液态二氧化碳进液口进入并在所述出液口排到所述罐体内与所述支撑剂融合成携砂液；所述携砂液通过所述携砂液入口进入到所述竖直通道并通过所述携砂液输送装置输出。

技术领域

本发明涉及一种密闭混砂装置和液态二氧化碳压裂方法，属于石油天然气开发领域。

背景技术

液态二氧化碳压裂是以二氧化碳代替常规水力压裂液的一种无水压裂技术，国内外的实践成果表明：该方法对低压、低渗透、强水锁、水敏储层的压裂改造效果十分明显。二氧化碳压裂的主要技术难点是常规压裂所使用的混砂设备无法满足作业需要，需研制专用的密闭混砂设备。因此，密闭混砂装置是液态二氧化碳压裂工艺施工的核心设备。

现有的混砂设备均未考虑施工前准备过程中的降温问题。现场施工前，需将设备、管路温度降至约-18℃(压力2MPa)方能正常施工，而密闭混砂罐的降温及其消耗二氧化碳，因此其降温性能需要进一步设计。同时，混砂设备底部设计支撑剂运移装置，罐内所有支撑剂载荷几乎全部加载于输送装置，易造成输送装置的过度损耗、降低使用寿命，进而影响设备整体的可靠性。

发明内容

针对现有技术中所存在的上述技术问题，本发明提出了一种密闭混砂装置和液态二氧化碳压裂方法，能够解决液态二氧化碳压裂施工过程中出现的夏季施工密闭混砂罐内降温困难、支撑剂输送装置工作负载大磨损大易失效等问题；其延长了液态二氧化碳在罐内的运移路径、增大了热交换面积，进而节省了二氧化碳用量；减小了罐底支撑剂输送装置的工作载荷、延长其使用寿命、提高设备可靠性，为二氧化碳压裂技术的推广提供基础。

根据本发明的一个方面，提出了一种密闭混砂装置，包括：

罐体，所述罐体的顶部设置有进砂口；

设置在所述罐体内的竖直通道，所述竖直通道的上端伸出罐体的上盖外，并设置有液态二氧化碳进液口；所述竖直通道的侧面设置有携砂液入口；

设置在所述罐体下部的下层隔板，所述罐体内位于所述下层隔板下部的空间形成出液层，出液层连通所述竖直通道，下层隔板上设置有出液口；

设置在所述罐体底端的携砂液输送装置，所述携砂液输送装置连通所述竖直通道；

其中，支撑剂通过所述进砂口进入罐体内，液态二氧化碳通过所述液态二氧化碳进液口进入并在所述出液口排到所述罐体内与所述支撑剂融合成携砂液；所述携砂液通过所述携砂液入口进入到所述竖直通道并通过所述携砂液输送装置输出。

本发明的进一步改进在于，所述携砂液入口为多个，并且竖直排布在所述竖直通道上；其中，所述携砂液入口能够单独控制关闭和开启。

本发明的进一步改进在于，所述携砂液入口在液态二氧化碳进入所述竖直通道时处于关闭的状态，所述二氧化碳和所述支撑剂混合成携砂液后所述携砂液入口从上到下依次开启。

本发明的进一步改进在于，所述携砂液入口包括设置在所述竖直通道的侧壁上的携砂液通道，所述携砂液通道的内侧设置有密封环，所述密封环套接在所述竖直通道的内部，并受控制装置控制在所述竖直通道内沿轴向移动以开启所述携砂液通道。

本发明的进一步改进在于，所述出液口的顶部设置有向下弯曲的弧勾。

本发明的进一步改进在于，所述罐体上设置有液位传感器，其能够测量所述罐体内的支撑剂和携砂液的高度。

本发明的进一步改进在于，所述罐体的上端设置有排气阀。