本发明专利技术提出了一种密闭混砂装置和液态二氧化碳压裂方法，包括罐体，设置在所述罐体内的竖直通道，所述竖直通道的上端伸出罐体的上盖外，并设置有液态二氧化碳进液口；所述竖直通道的侧面设置有携砂液入口；设置在所述罐体下部的下层隔板，下层隔板下部的空间形成出液层，出液层连通所述竖向通道，下层隔板上设置有出液口；设置在所述罐体底端的携砂液输送装置，所述携砂液输送装置连通所述竖直通道；其中，支撑剂通过所述进砂口进入罐体内，液态二氧化碳通过所述液态二氧化碳进液口进入并在所述出液口排到所述罐体内与所述支撑剂融合成携砂液；所述携砂液通过所述携砂液入口进入到所述竖直通道并通过所述携砂液输送装置输出。出。出。
【技术实现步骤摘要】
一种密闭混砂装置和液态二氧化碳压裂方法
[0001]本专利技术涉及一种密闭混砂装置和液态二氧化碳压裂方法，属于石油天然气开发领域。
技术介绍
[0002]液态二氧化碳压裂是以二氧化碳代替常规水力压裂液的一种无水压裂技术，国内外的实践成果表明：该方法对低压、低渗透、强水锁、水敏储层的压裂改造效果十分明显。二氧化碳压裂的主要技术难点是常规压裂所使用的混砂设备无法满足作业需要，需研制专用的密闭混砂设备。因此，密闭混砂装置是液态二氧化碳压裂工艺施工的核心设备。
[0003]现有的混砂设备均未考虑施工前准备过程中的降温问题。现场施工前，需将设备、管路温度降至约-18℃(压力2MPa)方能正常施工，而密闭混砂罐的降温及其消耗二氧化碳，因此其降温性能需要进一步设计。同时，混砂设备底部设计支撑剂运移装置，罐内所有支撑剂载荷几乎全部加载于输送装置，易造成输送装置的过度损耗、降低使用寿命，进而影响设备整体的可靠性。
技术实现思路
[0004]针对现有技术中所存在的上述技术问题，本专利技术提出了一种密闭混砂装置和液态二氧化碳压裂方法，能够解决液态二氧化碳压裂施工过程中出现的夏季施工密闭混砂罐内降温困难、支撑剂输送装置工作负载大磨损大易失效等问题；其延长了液态二氧化碳在罐内的运移路径、增大了热交换面积，进而节省了二氧化碳用量；减小了罐底支撑剂输送装置的工作载荷、延长其使用寿命、提高设备可靠性，为二氧化碳压裂技术的推广提供基础。
[0005]根据本专利技术的一个方面，提出了一种密闭混砂装置，包括：
[0006]罐体，所述罐体的顶部设置有进砂口；
[0007]设置在所述罐体内的竖直通道，所述竖直通道的上端伸出罐体的上盖外，并设置有液态二氧化碳进液口；所述竖直通道的侧面设置有携砂液入口；
[0008]设置在所述罐体下部的下层隔板，所述罐体内位于所述下层隔板下部的空间形成出液层，出液层连通所述竖向通道，下层隔板上设置有出液口；
[0009]设置在所述罐体底端的携砂液输送装置，所述携砂液输送装置连通所述竖直通道；
[0010]其中，支撑剂通过所述进砂口进入罐体内，液态二氧化碳通过所述液态二氧化碳进液口进入并在所述出液口排到所述罐体内与所述支撑剂融合成携砂液；所述携砂液通过所述携砂液入口进入到所述竖直通道并通过所述携砂液输送装置输出。
[0011]本专利技术的进一步改进在于，所述携砂液入口为多个，并且竖直排布在所述竖直通道上；其中，所述携砂液入口能够单独控制关闭和开启。
[0012]本专利技术的进一步改进在于，所述携砂液入口在液态二氧化碳进入所述竖直通道时处于关闭的状态，所述二氧化碳和所述支撑剂混合成携砂液后所述携砂液入口从上到下依
次开启。
[0013]本专利技术的进一步改进在于，所述携砂液入口包括设置在所述竖直通道的侧壁上的携砂液通道，所述携砂液通道的内侧设置有密封环，所述密封环套接在所述竖直通道的内部，并受控制装置控制在所述竖直通道内沿轴向移动以开启所述携砂液通道。
[0014]本专利技术的进一步改进在于，所述出液口的顶部设置有向下弯曲的弧勾。
[0015]本专利技术的进一步改进在于，所述罐体上设置有液位传感器，其能够测量所述罐体内的支撑剂和携砂液的高度。
[0016]本专利技术的进一步改进在于，所述罐体的上端设置有排气阀。
[0017]根据本专利技术的另一个方面，还提出了一种液态二氧化碳压裂方法，使用上述的密闭混砂装置实现，包括：
[0018]从进砂口向罐体内注入一定量的支撑剂；
[0019]之后通过液态二氧化碳进液口注入液体二氧化碳，所述液态二氧化碳通过出液口与支撑剂混合并形成携砂液；
[0020]通过打开所述携砂液入口并启动携砂液输送装置，输送携砂液进行压裂。
[0021]本专利技术的进一步改进在于，所述液体二氧化碳从所述出液口与所述支撑剂混合的过程中，所述液体二氧化碳与所述支撑剂发生热交换，所述液态二氧化碳吸热形成二氧化碳气体从所述排气阀排出，所述支撑剂放热降温到与所述液态二氧化碳相同后热交换完成；
[0022]之后所述液态二氧化碳与所述支撑剂混合成携砂液。
[0023]本专利技术的进一步改进在于，压裂时，所述携砂液入口从上到下依次开启，上层的携砂液入口开启后，所述携砂液通过该层的携砂液入口进入到竖直通道内，所述罐体内的携砂液的液面下降，当所述液面下降到该层携砂液入口的位置时，下一层的携砂液入口开启。
[0024]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
[0025]本专利技术的一种密闭混砂装置，能够解决液态二氧化碳压裂施工过程中出现的夏季施工密闭混砂罐内降温困难、支撑剂输送装置工作负载大磨损大易失效等问题；其延长了液态二氧化碳在罐内的运移路径、增大了热交换面积，进而节省了二氧化碳用量；减小了罐底支撑剂输送装置的工作载荷、延长其使用寿命、提高设备可靠性，为二氧化碳压裂技术的推广提供基础。
[0026]在本专利技术的一种密闭混砂装置众，罐体内的结构增大二氧化碳与支撑剂、罐内壁等高温物体的接触面积及时间，提高热交换效率，减少降温所用的二氧化碳量。压裂施工进入携砂阶段时，由上至下逐级上提密封环开启对应的携砂液通道，避免了罐内所有携砂液重量完全加载于底部的携砂液输送装置，实现了分段加载，降低了携砂液输送装置的磨损、提高其寿命，进而提高设备的可靠性。
[0027]本专利技术的一种密闭混砂装置采用多级携砂液入口的开启，液态二氧化碳的流动形态、路径越发复杂，利于罐内的混砂，因此该设备去除常规混砂罐所需的机械搅拌棒，因去除了旋转部件，整体设备的可靠性进一步提高。
附图说明
[0028]下面将结合附图来对本专利技术的优选实施例进行详细地描述，在图中：
[0029]图1所示为本专利技术的一个实施例的密闭混砂装置的结构示意图；
[0030]图2所示为本专利技术的一个实施例的竖直通道的剖视结构示意图，显示竖直方向的状态；
[0031]图3所示为本专利技术的一个实施例的竖直通道的剖视结构示意图，显示水平方向的状态。
[0032]附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
[0033]在附图中各附图标记的含义如下：1、罐体，2、竖直通道，3、液态二氧化碳进液口，4、出液层，5、出液口，6、泄压阀，7、进砂口，8、携砂液输送装置，9、携砂液入口，10、携砂液通道，11、密封环。
具体实施方式
[0034]为了使本专利技术的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本专利技术的示例性实施例进行进一步详细的说明。显然，所描述的实施例仅是本专利技术的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。并且在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以互相结合。
[0035]图1示意性地显示了根据本专利技术的一个实施例的一种密闭混砂装置，包括罐体1，罐体1为密封的容器，其具有一定的保温能力，并且能够承受较大的压力。罐体1的顶部设置有进砂口7，所述进砂口7用于向罐体1内加入支撑剂。罐体1内设置有竖本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种密闭混砂装置，其特征在于，包括：罐体(1)，所述罐体(1)的顶部设置有进砂口(7)；设置在所述罐体(1)内的竖直通道(2)，所述竖直通道(2)的上端伸出罐体(1)的上盖外，并设置有液态二氧化碳进液口(3)；所述竖直通道(2)的侧面设置有携砂液入口(9)；设置在所述罐体(1)下部的下层隔板(12)，所述罐体(1)内位于所述下层隔板(12)下部的空间形成出液层(4)，所述出液层(4)连通所述竖向通道，下层隔板(12)上设置有出液口(5)；连接在所述罐体(1)底端的携砂液输送装置(8)，所述携砂液输送装置(8)连通所述竖直通道(2)；其中，支撑剂通过所述进砂口(7)进入罐体(1)内，液态二氧化碳通过所述液态二氧化碳进液口(3)进入并在所述出液口(5)排到所述罐体(1)内与所述支撑剂融合成携砂液；所述携砂液通过所述携砂液入口(9)进入到所述竖直通道(2)并通过所述携砂液输送装置(8)输出。2.根据权利要求1所述的密闭混砂装置，其特征在于，所述携砂液入口(9)为多个，并且竖直排布在所述竖直通道(2)上；其中，所述携砂液入口(9)能够单独控制关闭和开启。3.根据权利要求2所述的密闭混砂装置，其特征在于，所述携砂液入口(9)在液态二氧化碳进入所述竖直通道(2)时处于关闭的状态，所述二氧化碳和所述支撑剂混合成携砂液后所述携砂液入口(9)从上到下依次开启。4.根据权利要求3所述的密闭混砂装置，其特征在于，所述携砂液入口(9)包括设置在所述竖直通道(2)的侧壁上的携砂液通道(10)，所述携砂液通道(10)的内侧设置有密封环(11)，所述密封环(11)套接在所述竖直通道(2)的内...
【专利技术属性】
技术研发人员：李小龙，王海波，贺甲元，李凤霞，吴仕强，李亚林，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院，
类型：发明
国别省市：
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