一種超臨界二氧化碳、氮氣、水力復合壓裂系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及頁巖氣的采集與氣體回收技術領域，具體涉及超臨界二氧化碳、氮氣、水力復合壓裂系統。
【背景技術】
[0002]目前油田采氣采用臨界二氧化碳壓裂，臨界二氧化碳壓裂轉換為氣態的過程極短，體積急劇膨脹，容易產生事故，在鉆井壓裂作業時需要采用專門的井控裝備，同時礦場施工需要嚴格控制溫度、壓力，對設施要求較高，增加了現場施工作業的成本。由于頁巖高含粘土，粘土礦物遇水水化膨脹，容易堵死壓開的裂縫。同時，水力壓裂耗水量較大，對資源、對環境都是一個不小的壓力。泡沫壓裂中的氣相具有動能和勢能，而常規壓裂液體系只具有動能而沒有勢能，因而常規壓裂液施工安全;同時，泡沫壓裂液施工時的施工摩阻較常規壓裂高20%_50%，再加之若在井筒內形成部分泡沫，則液柱壓力也將降低，必將增加施工栗注壓力和施工風險；同時，液態氣體的儲存和運輸也有一定的不安全因素。
【實用新型內容】:
[0003]為了解決上述技術問題，本實用新型提出超臨界二氧化碳、氮氣、水力復合壓裂系統，本新型采用三種壓裂方式有效結合在一起，互補劣勢;環境污染小，采出的液體以及氣體都可以二次循環利用;工藝流程簡單，過程損耗物料較少;可以根據不同壓裂液的黏度的時效性差異，判斷合理注入壓裂液的時機是否已達到最佳效果。
[0004]本實用新型的技術方案是:該超臨界二氧化碳、氮氣、水力復合壓裂系統包括N2罐，C02罐，C02罐的出口端通過管線依次連接有加熱器、增壓栗、攪拌調黏器，攪拌調黏器的出口端有管線連接到井筒，N2罐的出口端與加熱器的入口端通過管線連接，N2罐入口端與C02罐入口端之間的管線上依次安裝有控制閥A、空氣分離器、控制閥B，增壓栗的另一個入口端通過管線依次連接有水基壓裂液罐、液體分離器、頁巖氣分離器、空氣壓縮機、冷卻器，冷卻器的出口端與空氣分離器的入口端連通，液體分離器的另一個入口端通過管線連通有固體分離器、卸壓栗。
[0005]上述方案中攪拌調黏器的出口端的管線上混砂栗。仏罐出口端與加熱器入口端之間的管線上安裝有控制閥C，0)2罐出口端與加熱器入口端之間的管線上安裝有控制閥D，加熱器與增壓栗之間的管線上安裝有控制閥E，增壓栗與攪拌調黏器之間的管線上安裝有控制閥F，攪拌調黏器的入口端與出口端之間的管線上安裝有控制閥G，混砂栗出口端的管線上安裝有控制閥H，水基壓裂液罐與液體分離器之間的管線上安裝有控制閥K，增壓栗與水基壓裂液罐之間的管線上安裝有控制閥L。
[0006]本實用新型具有如下有益效果:本實用新型鑒于傳統的水力壓裂的局限性，主要設計超臨界二氧化碳、氮氣壓裂液壓裂及水力壓裂“三合一”的一整套壓裂系統進行壓裂。并針對頁巖氣層制定出一套合理的壓裂工藝。與傳統單一的水力壓裂技術而言，采用超臨界二氧化碳壓裂、氮氣泡沫壓裂液壓裂及水力壓裂“三合一”的方式對頁巖氣藏進行壓裂，有利于頁巖氣產量的提高。并分析在何種情況下，采用何種壓裂方式最為適宜，產氣量高，壓裂液的循環利用率高。同時，根據不同壓裂液的黏度的時效性差異，判斷合理注入壓裂液的時機是否已達到最佳效果。
【附圖說明】
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[0007]附圖1是本實用新型的結構示意圖。
[0008]圖中:1-控制閥A;2-控制閥B;3-控制閥C;4_控制閥D;5_控制閥E;6_控制閥G;7-控制閥F;8-控制閥H;9-控制閥K;10-控制閥L; 11_C02罐；12-加熱器；13-增壓栗；14-攪拌調黏器；15-混砂栗；16-粘度檢測器；17-卸壓栗；18-固體分離器；19-水基壓裂液罐;20-液體分離器;21-頁巖氣分離器;22-空氣壓縮機;23-冷卻器;24-空氣分離器;25-N2罐。
【具體實施方式】
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[0009]下面結合附圖對本實用新型作進一步說明:
[0010]由圖1所示，該超臨界二氧化碳、氮氣、水力復合壓裂系統:包括犯罐25，0)2罐11，C02罐11的出口端通過管線依次連接有加熱器12、增壓栗13、攪拌調黏器14，攪拌調黏器14的出口端有管線連接到井筒，所述加熱器12將C02加熱至臨界溫度點，通過增壓栗13和攪拌調黏器14，以及結合混砂栗15將處于超臨界狀態下的C02注入到地層中。N2罐25的出口端與加熱器12的入口端通過管線連接，N2罐25入口端與⑶2罐11入口端之間的管線上依次安裝有控制閥A1、空氣分離器24、控制閥B2，所述空氣分離器24將由冷卻器23輸送過來的氣體，分離出犯和0)2，完成整個循環結構。增壓栗13的另一個入口端通過管線依次連接有水基壓裂液罐19、液體分離器20、頁巖氣分離器21、空氣壓縮機22、冷卻器23，其中空氣壓縮機22取料簡單，無污染。所述頁巖氣分離器21將經由卸壓栗17、固體分離器18以及液體分離器20處理過的地層氣體進一步分離出頁巖氣。所述水基壓裂液罐19將由液體分離器20和外來水共同組成的混合物，加入放膨劑，通過增壓栗13二次利用，進入地層。所述空氣壓縮機22將空氣以及由頁巖氣分離器21分離出的氣體共同壓縮，以備再次循環使用。冷卻器23的出口端與空氣分離器24的入口端連通，液體分離器20的另一個入口端通過管線連通有固體分離器18、卸壓栗17。
[0011]攪拌調黏器14的出口端的管線上連接有混砂栗15。吧罐25出口端與加熱器12入口端之間的管線上安裝有控制閥C3，⑶2罐11出口端與加熱器12入口端之間的管線上安裝有控制閥D4，加熱器12與增壓栗13之間的管線上安裝有控制閥E5，增壓栗13與攪拌調黏器14之間的管線上安裝有控制閥F7，攪拌調黏器14的入口端與出口端之間的管線上安裝有控制閥G6，混砂栗15出口端的管線上安裝有控制閥H8，水基壓裂液罐19與液體分離器20之間的管線上安裝有控制閥K9，增壓栗13與水基壓裂液罐19之間的管線上安裝有控制閥L10.
[0012]循環壓裂系統I，將⑶2罐11與加熱器12連接處的控制閥D4、加熱器12與增壓栗13連接處的控制閥E5打開，液態二氧化碳沿管線進入加熱器12將其加熱至31.1°C-120°C，隨后進入增壓栗13加壓到7.4MPa以上，形成超臨界二氧化碳后打開控制閥F7進入攪拌調黏器14進行攪拌，同時打開混砂栗15控制閥H8注入支撐劑，沿管線進入井筒中的套管，從而達到壓裂地點。增壓栗13也是壓裂提供壓裂壓力。壓裂完成后的返排液首先進入卸壓栗17適當降低井筒內的壓力，目的是讓返排液中的超臨界二氧化碳壓裂液進行汽化，形成氣體的二氧化碳。但卸壓速度不能過快，否