壓裂的現(xiàn)場施工工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及油氣田的壓裂技術(shù)，特別涉及非常規(guī)CO2壓裂的現(xiàn)場施工工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]壓裂是地層增產(chǎn)改造的主要手段，而油田除常規(guī)壓裂外，還有CO2增能壓裂、CO2泡沫壓裂、純CO2壓裂等非常規(guī)CO2壓裂增產(chǎn)措施。非常規(guī)CO2壓裂與常規(guī)壓裂相比較，具有以下優(yōu)點(diǎn):
常規(guī)壓裂以水基壓裂液為主，由于壓裂液的表面張力大，壓后反排困難，或不能完全反排，對(duì)地層傷害大。而CO2壓裂降低了壓裂液的表面張力，還為壓后工作液返排提供了氣體驅(qū)替作用，有助于壓裂液的迅速反排并且對(duì)地層的傷害較少。
[0003]常規(guī)壓裂的水基壓裂液在地層中濾失較大，嚴(yán)重影響壓裂液的工作效率。而0)2壓裂能較好的控制液體濾失，提高壓裂液效率。
[0004]常規(guī)壓裂的水基壓裂液用量多，在地層中濾失較大，壓后反排困難，對(duì)地層傷害大。而CO2壓裂減少了水基壓裂液的用液量。
[0005]常規(guī)壓裂的水基壓裂液中，為了延時(shí)交聯(lián)，通過添加強(qiáng)堿性的化工料，將壓裂液的PH值調(diào)整到9-11左右。而CO2壓裂中，CO2與水反應(yīng)產(chǎn)生碳酸，有效地降低了系統(tǒng)的總pH值，降低了壓裂液對(duì)基質(zhì)的傷害。
[0006]由于非常規(guī)CO2壓裂技術(shù)存在低溫、高壓等特性，所以其工藝流程也就不同于常規(guī)壓裂。目前國內(nèi)外油田市場對(duì)于CO2增能壓裂、CO2泡沫壓裂、純CO2壓裂的應(yīng)用在逐步增多。
[0007]CO2壓裂工藝既是是一種清潔的壓裂，又是一種高風(fēng)險(xiǎn)的壓裂工藝，它的風(fēng)險(xiǎn)是由CO2的物理特性所決定的:C02在-56.6°C和0.53IMpa (絕對(duì))的條件下，氣相、液相、固態(tài)三種形態(tài)同時(shí)存在，在低于0.531Mpa(絕對(duì))CO2以固體(干冰)或是氣體的形態(tài)存在，高于30.6°C和7.5Mpa (絕對(duì))時(shí)，它將以氣體的形態(tài)存在。進(jìn)行CO2壓裂時(shí)，存在CO2結(jié)干冰的風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而可能發(fā)生干冰膨脹爆炸。嚴(yán)重影響CO2壓裂的安全高效生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為了克服采用CO2壓裂工藝存在的高風(fēng)險(xiǎn)，本發(fā)明提供一種非常規(guī)CO2壓裂的現(xiàn)場施工工藝，能夠安全高效的完成CO2壓裂，同時(shí)將CO2壓裂的風(fēng)險(xiǎn)降到可控范圍內(nèi)。
[0009]本發(fā)明通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
一種非常規(guī)CO2壓裂的現(xiàn)場施工工藝，包括以下步驟:
(1)主壓裂車的準(zhǔn)備:上水室、大泵泵腔的清潔；
(2)CO2增壓泵車與CO2儲(chǔ)罐、主壓裂車的連接:利用鋼絲軟管將CO2儲(chǔ)罐、主壓裂車分別與CO2增壓泵車進(jìn)行連接；
(3)高壓管線的連接:利用CO2高壓管線、各種閥門及高壓三通進(jìn)行各主壓裂車到井口的連接； (4)試壓:試壓:利用液氮泵車對(duì)連接好的CO2高壓管線試壓，至壓裂施工設(shè)計(jì)要求的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值；
(5)清掃高壓管線:利用氣相CO2清掃高壓管線，吹干高壓管線內(nèi)的水汽；
(6)循環(huán)冷泵:利用液相CO2循環(huán)至各主壓裂車的上水室及大泵，使整體結(jié)霜、地面管線結(jié)霜。
[0010](7) CO2壓裂施工:開啟CO2增壓泵車的增壓泵，關(guān)閉CO2增壓泵車上的回流閥門，保持液相CO2排出壓力大于吸入壓力20pis，為各主壓裂車通入液相CO2,儀表車根據(jù)施工設(shè)計(jì)，逐步給各主壓裂車掛檔，達(dá)到壓裂施工設(shè)計(jì)的排量，通過開關(guān)CO2增壓泵車上氣液分離罐的三個(gè)球閥來控制氣液分離罐內(nèi)的液相CO2液面。
[0011](8)放壓:施工結(jié)束后，逐步放出液相CO2，放壓至零。
[0012]其中，步驟(I)主壓裂車的準(zhǔn)備，具體包括以下內(nèi)容:
提前一天清洗各主壓裂車的上水室、大泵泵腔，去除砂子雜物，同時(shí)吹干水分并擦拭；然后更換凡爾膠皮、凡爾頭及凡爾座，大、小上水室之間更換為由壬連接，清洗并檫干大上水室的放液口，涂抹黃油，加裝厚膠皮墊子并砸緊；最后在小上水室的頂部安裝一個(gè)直徑為3/4"的球閥。
[0013]步驟(2) CO2增壓泵車與CO2儲(chǔ)罐、主壓裂車的連接是通過以下方法實(shí)現(xiàn)的:
液相CO2儲(chǔ)存于CO2儲(chǔ)罐中，CO2儲(chǔ)罐的液相閥門通過CO2液相鋼絲軟管與CO2增壓泵車吸入管匯的液相接口連接，CO2儲(chǔ)罐的氣相閥門通過CO2氣相鋼絲軟管與CO2增壓泵車吸入管匯的氣相接口連接，CO2增壓泵車的排出管匯通過CO2液相鋼絲軟管分別與各主壓裂車的上液口連接。
[0014]在步驟(3 )高壓管線的連接之前，將高壓管線閥件的密封橡膠墊圈全部取出，浸泡在-20 #柴油中，清潔高壓管線與閥件的絲扣，并用-20 #柴油沖洗，然后進(jìn)行安裝，采用由壬圈連接，并砸緊。
[0015]步驟(3)高壓管線的連接的連接方式如下:
高壓管線從井口開始連接，通過法蘭與彎頭連接3" X 3" X 3"歧管三通，歧管三通一路與常規(guī)水基壓裂液的壓裂車高壓排出端連接，另一路依次連接單流閥、手輪旋塞、3" X2"X3" T型三通，T型三通的2" 口連接旋塞閥，另一路依次連接直管線和3" X3" X3"歧管三通，此歧管三通的另兩路連接順序相同，為依次連接單流閥、旋塞閥、3" X2" X3"T型三通至各主壓裂車高壓管線的出液口上，此處T型三通的2" 口均連接旋塞閥。
[0016]步驟(4)試壓需關(guān)閉井口閥門，將任意一個(gè)3" Χ2" Χ3" T型三通的2" 口旋塞閥卸掉，和液氮泵車連接，利用液氮泵車對(duì)整個(gè)CO2高壓管線系統(tǒng)試壓，試壓至壓裂施工設(shè)計(jì)所要求的標(biāo)準(zhǔn)，不允許有刺漏，試壓合格后打開高壓管線上余下的所有旋塞閥放壓，并關(guān)閉手輪旋塞閥，再斷開與液氮泵車連接的管線，并安裝上旋塞閥。
[0017]步驟(5)清掃高壓管線是通過以下過程實(shí)現(xiàn)的:
開啟所有設(shè)備與車輛，打開CO2增壓泵車吸入管匯、排出管匯連接管線的閥門，開啟與CO2儲(chǔ)罐連接的氣相閥門，用氣相CO2給所有連接的高低壓管線、CO2增壓泵車的氣液分離罐備壓，壓力大于0.53IMpa ;然后逐一開啟各主壓裂車小上水室上的3/4"球閥，使低壓管線內(nèi)的水汽通過球閥隨氣相C02排出，逐一開啟高壓管線上的旋塞閥，清掃高壓管線。
[0018]步驟(6)循環(huán)冷泵是在清掃高壓管線完成后，關(guān)閉3/4"球閥、3"手輪旋塞閥及所有的2"旋塞閥，打開與CO2儲(chǔ)罐連接的液相CO2閥門，再關(guān)閉氣相CO2閥門，打開CO2增壓泵車上氣液分離罐的三個(gè)液位閥，待液相CO2的液位升至液位閥上后，啟動(dòng)CO2增壓泵。然后逐步開啟各壓裂車后安裝在T型三通上的2"旋塞閥，形成循環(huán)通道，給一臺(tái)主壓裂車掛檔，逐步提高發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速至變矩器鎖定，控制壓力在1Mpa以內(nèi)；待此車運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)后，按相同要求再開啟另一臺(tái)主壓裂車；循環(huán)至主壓裂車的上水室及大泵，使之整體結(jié)霜，地面高壓管線結(jié)霜。
[0019]步驟(8)放壓需要先關(guān)閉井口閘門，打開與CO2儲(chǔ)罐連接的氣相CO2閥門，再關(guān)閉液相CO2閥門，通過3/4"球閥、及所有的2"旋塞閥，逐步放出液相CO2，放壓過程中管線內(nèi)的壓力大于0.53IMpa ;待所有的管線內(nèi)沒有液相CO2后，關(guān)閉氣相CO2閥門，打開所有閥門放壓至零，然后拆卸所有高低壓管線閥件，并保養(yǎng)入庫存放。
[0020]對(duì)于CO2增能壓裂和CO2泡沫壓裂，在循環(huán)冷泵的同時(shí)，關(guān)閉3"手輪旋塞閥，將與連接常規(guī)水基壓裂液體的主壓裂車排空、試壓、低替、座封，座封后以低排量維持座封壓裂進(jìn)行泵注，循環(huán)冷泵完成后，CO2 —路的所有主壓裂車停泵，快速關(guān)閉所有2"旋塞閥、快速開啟3"手輪旋塞閥，再把連接CO2 —路的所有主壓裂車逐一掛檔、提轉(zhuǎn)速至變矩器鎖定，然后將與常規(guī)水基壓裂液連接的壓裂車和CO2 —端的主壓裂車按設(shè)計(jì)提夠排量，開始CO2壓裂施工作業(yè)。
[0021 ] 本發(fā)明采用CO2增壓泵車實(shí)現(xiàn)CO2氣液分離，控制排出壓力，形成一套完整的CO2壓裂施工工藝流程。由于液體CO2易結(jié)成干冰，液體CO2的氣化后的膨脹率是1:556，嚴(yán)格控制CO2的壓力> 0.7Mpa (絕對(duì))，使其