本发明属于油气田开发技术领域，具体涉及一种氮气增压装置及其使用方法。
背景技术：
二氧化碳干法加砂压裂技术作为无水压裂技术的一种，对低渗透、低压油气藏具有较好的适用性。较水基压裂技术，该技术能够实现“无水压裂”，消除储层水敏和水锁伤害，提高压裂改造效果；压裂液无残渣，能够保护储层和支撑裂缝(导流能力保留系数大于90％)；实现自主快速返排。可以大幅缩短返排周期；用于页岩气、煤层气压裂可促进吸附天然气的解析。
二氧化碳干法加砂压裂施工过程中，因液态二氧化碳处于临界状态，很容易进行气化，造成压裂车走空泵，供液不连续，施工排量不足，导致压裂时的加砂能力受限，影响压后效果的问题。
技术实现要素：
本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供了一种氮气增压装置及其使用方法，以解决液态二氧化碳从储罐输送到压裂车的过程中因气化而导致压裂车走空泵、施工过程中不连续供液及每台储罐不均衡供液等问题，从而增大施工排量，提高整个施工加砂能力，改善施工效果。
本发明所采用的技术方案如下：
一种氮气增压装置，所述氮气增压装置包括管路a和管路b两条上下对称布置的管路，所述管路a和管路b上均依次设置有高压入口、压力传感器ⅰ、手动排气阀ⅰ、安全阀ⅰ、高压管路球阀、减压阀、安全阀ⅱ、压力传感器ⅱ、电动排气阀、低压管路球阀，管路a和管路b的出口汇集于一条出口管路上。
所述出口管路上从左到右依次设置有流量计、压力传感器ⅲ、低压出口球阀及手动排气阀ⅱ。
所述减压阀前端为高压管汇区a，减压阀后端为低压管汇区b；所述的高压管汇区a内的管路a与管路b之间通过高压管路连通阀连通；所述的低压管汇区b内的管路a与管路b之间通过低压管路连通阀连通。
所述氮气增压装置还包括控制柜，所述压力传感器ⅰ、减压阀、压力传感器ⅱ、电动排气阀、流量计、压力传感器ⅲ分别与控制柜相连。
所述氮气增压装置的入口连接有液氮泵车，液氮泵车上连接有液氮槽车，氮气增压装置的出口连接有二氧化碳储罐。
所述二氧化碳储罐通过储罐气相管线与氮气增压装置出口的出口管路相连通；二氧化碳储罐上设置有储罐压力传感器、储罐液位传感器、储罐液位计；二氧化碳储罐的底部连接有储罐液相管线，储罐液相管线上设置有储罐液相排放阀。
所述二氧化碳储罐设置有多个，多个二氧化碳储罐并列设置。
所述储罐压力传感器、所述储罐液位传感器、所述储罐液相排放阀分别与控制柜相连。
一种氮气增压装置的使用方法，包括如下步骤：先用管线将液氮槽车、液氮泵车、氮气增压装置及二氧化碳储罐依次连接，液氮槽车和液氮泵车将高压氮气通过高压入口接入氮气增压装置，然后高压氮气通过高压管路球阀，并经过减压阀减压为低压，低压氮气经过低压管路球阀、流量计、低压出口球阀进入到二氧化碳储罐，为二氧化碳储罐提供一定压力和排量的低压氮气，使液态二氧化碳处于过临界状态，防止液态二氧化碳气化及压裂车走空泵；所述控制柜根据所述储罐压力传感器、储罐液位传感器的反馈值，自动计算和调节所述储罐液相排放阀的开度，使各个二氧化碳储罐的液位均衡、平稳下降，实现连续、均衡供液。
本发明的有益效果：
1、本发明利用氮气稳定的物理特性给二氧化碳储罐加压，使储罐内临界状态的液态二氧化碳处于过临界状态，防止液态二氧化碳从储罐输送到压裂车的过程中因气化而导致压裂车走空泵。
2、本发明使用氮气驱替储罐内的液态二氧化碳，使压裂车得到持续且稳定的供液。
3、本发明控制每台二氧化碳储罐的出液速度，保证整个施工过程中每台储罐的持续供液。
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明的流程示意图；
图2是本发明的供液流程示意图。
附图标记说明：
1、高压入口；2、压力传感器ⅰ；3、手动排气阀；4、安全阀ⅰ；5、高压管路球阀；6、减压阀；7、安全阀ⅱ；8、压力传感器ⅱ；9、电动排气阀；10、低压管路球阀；11、流量计；12、压力传感器ⅲ；13、低压出口球阀；14、手动排气阀ⅱ；15、出口管路；16、控制柜；17、低压管路连通阀；18、高压管路连通阀；19、液氮槽车；20、液氮泵车；21、氮气增压装置；22、储罐气相管线；23、二氧化碳储罐；24、储罐压力传感器；25、储罐液位传感器；26、储罐液位计；27、储罐液相排放阀；28、储罐液相管线。
a、高压管汇区；b、低压管汇区。
具体实施方式
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种氮气增压装置及工艺方法。
实施例1：
本实施例提供一种氮气增压装置，如图1所示，所述氮气增压装置21包括管路a和管路b两条上下对称布置的管路，所述管路a和管路b上均依次设置有高压入口1、压力传感器ⅰ2、手动排气阀ⅰ3、安全阀ⅰ4、高压管路球阀5、减压阀6、安全阀ⅱ7、压力传感器ⅱ8、电动排气阀9、低压管路球阀10，管路a和管路b的出口汇集于一条出口管路15上。
现场施工中，本发明所设置的两条管路可实现以下目的：1、现场施工中，一条管路可以满足排量的情况下，另一条管路可作为备用；2、现场施工中，排量要求较高时，可同时使用两条管路，以满足施工要求；3、两条管路高低压分别连通，在现场管线连接过程中，可任意接一条或两条高压入口，均可实现一条或两条管路的使用，而不受设备摆放的限制。
高压氮气从高压入口1接入，通过高压管路球阀5，并经过减压阀6减压为低压，低压氮气经过低压管路球阀10，并经出口管路15进入到二氧化碳储罐23，为二氧化碳储罐23提供一定压力和排量的低压氮气，使液态二氧化碳处于过临界状态，防止液态二氧化碳气化及压裂车走空泵；并通过控制柜16调节二氧化碳储罐23上储罐液相排放阀27的开度，使二氧化碳储罐23的液位均衡、平稳下降，实现连续、均衡供液。
实施例2：
在实施例1的基础上，所述出口管路15上从左到右依次设置有流量计11、压力传感器ⅲ12、低压出口球阀13及手动排气阀ⅱ14。
所述减压阀6前端为高压管汇区a，减压阀6后端为低压管汇区b；所述的高压管汇区a内的管路a与管路b之间通过高压管路连通阀18连通；所述的低压管汇区b内的管路a与管路b之间通过低压管路连通阀17连通。所述氮气增压装置21上还安装有控制柜16，所述压力传感器ⅰ2、减压阀6、压力传感器ⅱ8、电动排气阀9、流量计11、压力传感器ⅲ12分别与控制柜16相连。
管路中，减压阀6为定压式减压阀，低压输出压力可根据设定值恒定输出；压力传感器ⅰ2检测高压氮气压力；安全阀ⅰ4为高压区安全阀；安全阀ⅱ7为低压区安全阀；压力传感器ⅱ8检测管路a减压阀6低压出口端压力，压力传感器ⅲ12检测经过流量计11后进入二氧化碳储罐23的低压氮气压力，流量计11检测进入二氧化碳储罐23的低压氮气的排量。
减压阀6前端为高压区a，后端为低压区b，高压氮气从高压入口1接入，高压氮气通过高压管路球阀5，并经过减压阀6减压为低压，低压氮气经过低压管路球阀10、流量计11、低压出口球阀13进入到二氧化碳储罐23，为二氧化碳储罐23提供一定压力和排量的低压氮气，使液态二氧化碳处于过临界状态，防止液态二氧化碳气化及压裂车走空泵；所述控制柜16根据所述储罐压力传感器24、储罐液位传感器25的反馈值，自动计算和调节所述储罐液相排放阀27的开度，使各个所述二氧化碳储罐23的液位均衡、平稳下降，实现连续、均衡供液。
实施例3：
在实施例1的基础上，如图2所示，所述氮气增压装置21的入口连接有液氮泵车20，液氮泵车20上连接有液氮槽车19，氮气增压装置21的出口管路15上连接有二氧化碳储罐23；所述二氧化碳储罐23通过储罐气相管线22与氮气增压装置21出口的出口管路15相连通；二氧化碳储罐23上设置有储罐压力传感器24、储罐液位传感器25、储罐液位计26；二氧化碳储罐23的底部连接有储罐液相管线28，储罐液相管线28上设置有储罐液相排放阀27。
所述二氧化碳储罐23可以设置有多个，多个二氧化碳储罐23并列设置。
所述储罐压力传感器24、所述储罐液位传感器25、所述储罐液相排放阀27分别与控制柜16相连。施工过程中，所述氮气增压装置21将所述液氮槽车19和液氮泵车20提供的高压氮气自动减压成低压氮气，并为所述二氧化碳储罐23的所述储罐气相管线22供气，使液态二氧化碳处于过临界状态，防止液态二氧化碳气化及压裂车走空泵。
所述控制柜采集所有的储罐压力传感器24、储罐液位传感器25、储罐液相排放阀27的信号，并根据储罐压力传感器24、储罐液位传感器25的反馈值，自动计算和调节所述储罐液相排放阀27的开度，使各个所述二氧化碳储罐23的液位均衡、平稳下降，实现连续、均衡供液，提高施工排量及加砂能力，并将采集到的氮气流量、co2储罐压力及液位等参数传送至仪表车。
实施例4：
在上述实施例的基础上，本发明还公开了一种氮气增压装置的使用方法，包括如下步骤：先用管线将液氮槽车19、液氮泵车20、氮气增压装置21及二氧化碳储罐23依次连接，液氮槽车19和液氮泵车20将高压氮气通过高压入口1接入氮气增压装置21，然后高压氮气通过高压管路球阀5，并经过减压阀6减压为低压，低压氮气经过低压管路球阀10、流量计11、低压出口球阀13进入到二氧化碳储罐23，为二氧化碳储罐提供一定压力和排量的低压氮气，使液态二氧化碳处于过临界状态，防止液态二氧化碳气化及压裂车走空泵；所述控制柜16根据所述储罐压力传感器24、储罐液位传感器25的反馈值，自动计算和调节所述储罐液相排放阀27的开度，使各个二氧化碳储罐23的液位均衡、平稳下降，实现连续、均衡供液。
施工结束后，切断进入高压入口1的高压氮气气源，关闭高压管路球阀5、低压出口球阀13，打开手动排气阀ⅰ3排尽高压端氮气压力，打开电动排气阀9排尽低压端氮气压力，打开手动排气阀ⅱ14排尽与二氧化碳储罐23的管线内氮气压力。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围。