[发明专利]一种二氧化碳快速自动化发泡压裂装备及方法

说明书

本发明公开了一种二氧化碳快速自动化发泡压裂装备，包括运送车、支撑剂储存罐、泡沫反应积累仓、液态氯化氢储存罐、中央控制系统和碳酸氢钠送料仓；泡沫反应积累仓包括右边的泡沫反应区、左边的泡沫积累区，物料压力泵、压力检测器、高压液泵均与中央控制系统通过线路连接。本发明还公开一种二氧化碳快速自动化发泡压裂方法，包括以下步骤：步骤A、将运送车行驶至施工现场；步骤B、打开进料阀门；步骤C、启动中央控制系统；步骤D、通过中央控制系统开启物料压力泵；步骤E、打开压裂阀门；步骤F、开启支撑剂喷射泵；步骤G、中央控制系统调节泡沫泵入流量。具有发泡迅速理想、环保无污染、效率高、装备移动便捷等特点。

技术领域

本发明涉及煤层压裂技术，具体涉及一种二氧化碳快速自动化发泡压裂装备及方法。

背景技术

我国煤层气资源丰富，其储量位居世界第三，但大多数的煤层气藏存在低渗透的特点，使得开采利用率低，如果不采用增产工艺投产，其不具备足够的经济开采价值；为了实现井筒与煤层中的天然裂缝连通，获得更好的开采效果，常规技术采用水力压裂的方式进行煤层压裂，通过提高井筒与煤层天然裂缝的连通性，构建出裂隙网络体系，增加气体解吸速率，实现煤层气的增产，传统水力压裂存在大量消耗水资源以及对地下水二次污染严重的问题。

泡沫压裂技术是新兴的通过气液两相介质实现压裂增透的技术，该技术通过泡沫液体代替水基液体，能够有效降低耗水量，同时泡沫压裂液具有滤失性小、返排快等特点，对水敏性煤层伤害小，更适合于低渗透煤层。但是，泡沫压裂技术现场工艺步骤复杂，提前构建泡沫配制场所以及配制泡沫时需要不断更换罐体，使得施工效率较低；在地面预先制备泡沫时需要进行不停搅拌，发泡速度慢，容易受到周围环境的限制，使其发泡不均、影响其半衰期，而且泡沫制备后在进入井筒的过程中会产生一定损耗，对压裂效果产生影响；无法快速、稳定、均匀发泡，压裂效果不理想，就无法实现煤层气的有效增产。

发明内容

本发明旨在提供一种能高效快速、稳定、均匀发泡的二氧化碳快速自动化发泡压裂装备及方法，解决因为工艺步骤复杂、环境要求高导致施工效率低、发泡不理想从而影响压裂效果的问题。

为此，本发明所采用的技术方案为，一种二氧化碳快速自动化发泡压裂装备，包括运送车，还包括位于运送车车厢且从左往右设置的支撑剂储存罐、泡沫反应积累仓、液态氯化氢储存罐、中央控制系统和位于泡沫反应积累仓上方的碳酸氢钠送料仓，所述碳酸氢钠送料仓包括储存碳酸氢钠的料仓、出料高压管道，料仓顶端设有进料阀门和进气管道，料仓与出料高压管道之间通过物料压力泵连接；所述泡沫反应积累仓包括右边的泡沫反应区、左边的泡沫积累区，泡沫反应区、泡沫积累区通过耐酸隔板隔离，泡沫反应区内安装有旋转喷射管，泡沫反应积累仓右壁上方设有压力检测器，出料高压管道中下段插入旋转喷射管内，旋转喷射管的底部设有延伸至泡沫反应区外的进液端，进液端与液态氯化氢储存罐通过高压管道连接且高压管道上设有高压液泵，旋转喷射管的内腔设有与出料高压管道上的出料口对应的喷头，泡沫积累区的设有泡沫筛板，泡沫积累区底部的出液端与深入煤层井筒内的压裂管连接，支撑剂储存罐安装有支撑剂喷射泵且喷射端延伸至泡沫积累区；物料压力泵、压力检测器、高压液泵均与中央控制系统通过线路连接。

作为上述方案的优选，所述物料压力泵设有数据显示屏，能够显示运行状态数据，受中央控制系统控制，自动增加或减少碳酸氢钠粉末的进入量，方便快捷，省时省力；出料高压管道上的出料口位于管道中下部且沿着管道呈均匀间隔排列，耐酸隔板竖直居中安置于泡沫反应积累仓底部，将泡沫反应积累仓一分为二；耐酸隔板的高度为泡沫反应积累仓高度的2/3，留有供泡沫反应区产生的泡沫从上方跨过耐酸隔板进入泡沫积累区的空隙，采用耐酸隔板将泡沫和混合液有效隔开，结合泡沫轻浮的特性，上方留有足够的空隙容泡沫经过；泡沫积累区底部的出液端与深入煤层井筒内的压裂管连接处设有用于开关的压裂阀门，操作便利。