[发明专利]一种页岩油气用高特征值泡沫压裂液形成装置及其应用

说明书

本发明公开了一种页岩油气用高特征值泡沫压裂液形成装置及其应用。所述形成装置包括泡沫压裂液与支撑剂混合器、高特征值泡沫发生器、变径混合震荡器和螺杆混合振荡器；泡沫压裂液与支撑剂混合器的入口端设有泡沫压裂液与支撑剂注入管和第一进气管，出口端连接泡沫压裂液排出管；高特征值泡沫发生器的入口端设有泡沫压裂液注入管和第二进气管，出口端连接特高特征值泡沫排出管；特高特征值泡沫排出管与泡沫压裂液排出管相连通；泡沫压裂液排出管依次与变径混合震荡器、螺杆混合振荡器和变径混合震荡器相连通。本发明泡沫压裂液形成装置可以产生超低含水的携带高特征值的泡沫压裂液，可以满足丘陵、山区和沙漠等缺水及生态环境脆弱地区的页岩气油开发的需求。

技术领域

本发明涉及一种页岩油气用高特征值泡沫压裂液形成装置及其应用，属于页岩油气开采技术领域和压裂增产装备领域。

背景技术

非常规油气资源是当前全球开发利用的热点能源，以页岩油、页岩气为代表的非常规油气藏存在储层致密、渗流阻力高和应力敏感等问题。其先天发育不足的特征决定了实施压裂改造是实现工业化开采的重要途径。水力压裂技术在世界范围内得到广泛应用，但是常规水力压裂存在耗水量大、反排不彻底、滤失量高及伤害地层的问题。泡沫压裂液因具有携砂性强、反排彻底和对地层伤害小等优点，已被用于页岩油、页岩气储层的开发。高特征值泡沫压裂技术作为泡沫压裂技术的一种，在减少或解决常规压裂存在的难题方面具有更加突出的优势。高特征值泡沫压裂液体系具备低储层伤害、高反排的特点，同时由于液相含量低，可以实现超低耗水量压裂。

高特征值泡沫压裂技术的一个关键是产生致密均匀较高特征值(气体约占泡沫体积的80％～95％)的泡沫，即气体含量高，液膜较薄，泡沫致密均匀。传统的泡沫压裂液发生装置均主要是针对常规特征值(约为50％～80％)的泡沫压裂液体系。与常规泡沫压裂液体系中球状气泡不同，高特征值泡沫由多面体气泡构成，分割多面体的单元为薄液膜，而大量薄液膜的形成需要更加充分的混合和搅拌。然而，当前泡沫压裂液发生装置还主要针对常规泡沫体系，面临着难以产生均匀稳定的高特征值泡沫的问题，容易导致压裂液粘度低、携砂能力差。由于高特征值泡沫的气相含量高，现有装置难以克服泡沫发生过程中的气窜、段塞流现象，这些现象发生在压裂液中容易诱发脱砂和砂堵事故。此外，压裂过程中泡沫需要携带支撑剂，而含支撑剂泡沫的生成装置不仅需要抵抗住颗粒强烈的冲击和磨蚀作用，而且还需要考虑装置自身解除颗粒堵塞的问题，目前的泡沫压裂液形成装置尚无法同时解决这些工程问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种页岩油气用高特征值泡沫压裂液形成装置及其应用，该泡沫压裂液形成装置克服了现有装置难以形成高特征值泡沫，泡沫稳定性差，携砂能力不足的问题，避免了因高特征值泡沫超低含水而产生的气窜、气体段塞和砂堵问题。本装置可以产生均匀的高特征值泡沫压裂液，同时可以实现超低耗水，进而能够适用于山地、丘陵、沙漠等缺水地区的页岩油气压裂作业。

本发明所提供的页岩油气用高特征值泡沫压裂液形成装置，包括泡沫压裂液与支撑剂混合器、高特征值泡沫发生器、变径混合震荡器和螺杆混合振荡器；

所述泡沫压裂液与支撑剂混合器的入口端设有泡沫压裂液与支撑剂注入管和第一进气管，出口端连接泡沫压裂液排出管；

所述高特征值泡沫发生器的入口端设有泡沫压裂液注入管和第二进气管，出口端连接特高特征值泡沫排出管；

所述特高特征值泡沫排出管与所述泡沫压裂液排出管相连通；

所述泡沫压裂液排出管依次与所述变径混合震荡器、所述螺杆混合振荡器和所述变径混合震荡器相连通，所述变径混合震荡器的排出管与高特征值泡沫排出管相连通。

上述的泡沫压裂液形成装置中，所述泡沫压裂液与支撑剂混合器的入口端与出口端之间设有至少一组混合器；

所述混合器为并联的小螺旋管路和大螺旋管路；