[发明专利]一种油田用气凝胶颗粒强化泡沫发生装置及其应用

说明书

本发明公开了一种油田用气凝胶颗粒强化泡沫发生装置及其应用。所述油田用气凝胶颗粒强化泡沫发生装置包括气凝胶颗粒储集及输送模块、气固混合模块、泡沫生成模块以及泡沫集输与分流模块。其中，气固混合模块和泡沫生成模块可以充分地将气凝胶颗粒分散在泡沫中，生成均匀稳定的气凝胶颗粒强化泡沫，提高泡沫对气凝胶颗粒的裹携能力；环形离心管和分离器能有效制备高质量泡沫，降低耗水量，既能有利于减少水资源的消耗，又可以减轻对水敏性储层的渗透率伤害，还可以降低采出液油水分离的难度；离心出的过量泡沫液可以收集再利用，提高利用率；本发明气凝胶颗粒强化泡沫发生装置可用于特高含水期油藏泡沫调驱剂的制备。

技术领域

本发明涉及一种油田用气凝胶颗粒强化泡沫发生装置及其应用，属于页岩油气、煤层气、致密砂砾岩油气等非常规油气藏压裂装备，以及调剖驱油技术领域。

背景技术

水基泡沫是一种典型的气液两相流体，在油气开发的全过程中均有应用，如泡沫钻井、泡沫压裂、泡沫调剖驱油、泡沫酸化、泡沫冲砂、泡沫诱喷等等。泡沫具有堵大不堵小、堵水不堵油的特点，流度控制能力强，且含液量低，对地层伤害小，是一种具有选择性的清洁流体。然而，泡沫具有天然的不稳定性，存在析液、歧化、聚并和破裂等不稳定现象，泡沫破灭后表观粘度大幅度降低，流动特性发生剧变，流度控制能力和选择性封堵能力丧失，流动行为无法得到有效的控制。

针对油水相在储层中的选择性封堵，疏水亲油型气凝胶颗粒表现出良好的潜力。气凝胶颗粒作为一种新型固体颗粒材料备受关注，具有疏松多孔、比表面积大、密度低、堵水不堵油的特点，是一种具有油水选择性的智能材料。然而，疏水亲油型气凝胶颗粒难以被水相分散并携带进储层，而采用油相分散携带的方式则成本较高。由气液两相组成的泡沫流体兼备亲水亲油相，是一种携带疏水亲油型气凝胶颗粒的优良介质，同时气凝胶颗粒也可以对压裂和调驱用泡沫起到强化作用。在泡沫压裂作业中，泡沫裹携气凝胶颗粒进入裂缝后能够控制压裂液向地层中的渗滤，提高压裂液作业效率并减少压裂液对基质的伤害，且气凝胶颗粒疏水亲油特性不影响后期水力裂缝的导流能力。此外，对于特高含水油藏的泡沫调驱作业，泡沫携带气凝胶颗粒进入储层封堵水窜通道，疏水亲油型气凝胶颗粒可强化油水选择性封堵，提升泡沫流度控制能力，改善调驱效果，即便泡沫破灭后气凝胶颗粒仍可以继续维持堵水不堵油的性能。

泡沫流体的高效生成是保障其顺利实施作业的一个关键。然而，目前尚没有专门针对气凝胶颗粒强化泡沫发生装置的专利及研究报道。传统泡沫发生装置多只考虑气、液两相的充分混合，而如何将低密度、疏水亲油的气凝胶颗粒均匀分散在泡沫中则是需要克服的新问题。与传统泡沫生成方式不同，制备气凝胶颗粒强化泡沫首先需要将气凝胶颗粒持续稳定地输入发生装置；其次，针对气凝胶颗粒、气体、起泡液特殊的三相组成，提供高剪切混合能是生成均匀稳定强化泡沫的必要条件；除此之外，如何调控泡沫对疏水亲油气凝胶固相颗粒的携带能力也是面临的一个难题。这些技术难点对泡沫发生装置提出了更高的要求。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种油田用气凝胶颗粒强化泡沫发生装置，该装置生成的气凝胶颗粒强化泡沫可以控制压裂液向低渗储层的渗滤，降低压裂液对储层基质的伤害；

此外，本发明装置生成的气凝胶颗粒强化泡沫还可以被携带进高渗储层，封堵特高含水期油藏的水窜通道，控制驱替液流度，提高调驱效果，进而提高原油采收率。

本发明所提供的油田用气凝胶颗粒强化泡沫发生装置，包括气凝胶颗粒储集及输送模块、气固混合模块、泡沫生成模块以及泡沫集输与分流模块；

所述气凝胶颗粒储集及输送模块包括连接的气凝胶颗粒储料罐、螺杆进料管和垂直进料管，所述螺杆进料管与所述气凝胶颗粒储料罐的底部连接，所述螺杆进料管的出料端与所述垂直进料管垂直连接；所述垂直进料管与所述气固混合模块连接，从而将气凝胶颗粒从所述气凝胶颗粒储料罐内输送至所述气固混合模块；

所述气固混合模块包括第二CO₂进气管、气固混合管和U型管；