则容易导致返排液由于压力不够排不出；随后进入固体分离器18分离，分离出砂之类的固体杂质，分离之后沿管线进入液体分离器20分离，进行化学处理去除杂质，将水抽吸到水基压裂液罐19;剩余的气体进入页岩气分离器21，分离出页岩气，余下气体进入空气压缩机22，进行气体压缩分离，再经过冷却器23进入空气分离器24，打开控制阀A1和控制阀B2，最后分离出来的二氧化碳和氮气分别进入各自的储集罐。
[0013]循环压裂系统Π:用超临界二氧化碳和氮气泡沫压裂液压裂。将％罐25与加热器12连接处的控制阀C3、加热器12与增压栗13连接处的控制阀E5打开，同时上一次循环每个控制阀门照常打开。液态二氧化碳和氮气泡沫压裂液沿管线进入加热器12将其加热至31.1°C_120°C，随后进入增压栗13加压到7.4MPa以上，形成超临界二氧化碳后打开控制阀F7进入搅拌调黏器14进行搅拌，同时打开混砂栗15、控制阀H8注入支撑剂，沿管线进入井筒中的套管，从而达到压裂地点。增压栗13也是为压裂提供压裂压力。
[0014]压裂完成后的返排液首先进入卸压栗适当降低井筒内的压力，目的是让返排液中的超临界二氧化碳和氮气泡沫压裂液进行汽化，形成气体的二氧化碳和氮气。但卸压速度不能过快，否则容易导致返排液由于压力不够排不出；随后进入固体分离器18分离，分离出砂之类的固体杂质，分离之后沿管线进入液体分离器分离20，进行化学处理去除杂质，将水抽吸到水基压裂液罐19;剩余的气体进入页岩气分离器21，分离出页岩气(主要是CH4)，余下气体进入空气压缩机22，进行气体压缩分离，再经过冷却器23进入空气分离器24，最后分离出来的二氧化碳和氮气分别进入各自的储集罐。
[0015]循环压裂系统ΙΠ:只利用水力压裂。首先观察水基压裂液罐19内的压裂液是否符合注入标准，如果不标准需要从另一侧加入外来水;如果符合标准，则先关上控制阀C3、控制阀D4、控制阀E5、控制阀F7，打开控制阀G6、控制阀K9、控制阀L10，水基压裂液加入防膨剂沿管线进入增压栗13，增压栗13增压到压裂压力，同时打开混砂栗15控制阀H8注入支撑剂，沿管线进入井筒中的套管，从而达到压裂地点。增压栗13也是为压裂提供压裂压力。所述水基压裂液可以利用二次用水，节约水源，同时还加有防膨剂。
[0016]压裂完成后的返排液首先进入卸压栗17适当降低井筒内的压力，此次卸压程度要比循环系统Ι、Π要小，因为此次无需使压裂液汽化;采出的页岩气中含有氮气和二氧化碳，沿管线进入固体分离器18分离支撑剂，随后进入液体分离器20，进行化学处理去除杂质，将水抽吸到水基压裂液罐19;而气体则是和循环系统1、循环系统Π—样，剩余的气体进入页岩气分离器21，分离出页岩气(主要是CH4)，余下气体进入空气压缩机22，进行气体压缩分离，再经过冷却器23进入空气分离器24，最后分离出来的二氧化碳和氮气分别进入各自的储集触。
[0017]为了监测地层压裂点处粘度变化值。地层压裂点通过线路边接有粘度检测器16.
[0018]本申请环境污染小，采出的液体以及气体都可以二次循环利用。工艺流程简单，过程损耗物料较少。可以根据不同压裂液的黏度的时效性差异，判断合理注入压裂液的时机是否已达到最佳效果。三种压裂方式有效结合在一起，互补劣势。
[0019]根据超临界二氧化碳、氮气泡沫压裂液的性质和性能，开采前期用超临界二氧化碳压裂，随着压裂液粘度的降低，在中期，当黏度降到50%左右时，就采取氮气泡沫压裂液进行压裂或是采用超临界二氧化碳与氮气二元混合压裂液;在后期由于前两者时效性差，需要采取水力压裂。这样不同的时期有不同的压裂方法跟随，提高了采气量。
【主权项】
1.一种超临界二氧化碳、氮气、水力复合压裂系统:包括N2罐(25)，C02罐(11)，其特征是:C02罐(11)的出口端通过管线依次连接有加热器(12)、增压栗(13)、搅拌调黏器(14)，搅拌调黏器(14)的出口端有管线连接到井筒，N2罐(25)的出口端与加热器(12)的入口端通过管线连接，N2罐(25)入口端与C02罐(11)入口端之间的管线上依次安装有控制阀A( 1)、空气分离器(24)、控制阀B(2)，增压栗(13)的另一个入口端通过管线依次连接有水基压裂液罐(19)、液体分离器(20)、页岩气分离器(21)、空气压缩机(22)、冷却器(23)，冷却器(23)的出口端与空气分离器(24)的入口端连通，液体分离器(20)的另一个入口端通过管线连通有固体分离器(18)、卸压栗(17)。2.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳、氮气、水力复合压裂系统，其特征在于:搅拌调黏器(14)的出口端的管线上混砂栗(15)。3.根据权利要求2所述的超临界二氧化碳、氮气、水力复合压裂系统，其特征在于:N2罐(25)出口端与加热器(12)入口端之间的管线上安装有控制阀C(3)，C02罐(11)出口端与加热器(12)入口端之间的管线上安装有控制阀D(4)，加热器(12)与增压栗(13)之间的管线上安装有控制阀E(5)，增压栗(13)与搅拌调黏器(14)之间的管线上安装有控制阀F(7)，搅拌调黏器(14)的入口端与出口端之间的管线上安装有控制阀G(6)，混砂栗(15)出口端的管线上安装有控制阀H(8)，水基压裂液罐(19)与液体分离器(20)之间的管线上安装有控制阀K(9)，增压栗(13)与水基压裂液罐(19)之间的管线上安装有控制阀L(10)。
【专利摘要】本实用新型提供一种超临界二氧化碳、氮气、水力复合压裂系统。该系统包括N2罐，CO2罐，CO2罐的出口端通过管线依次连接有加热器、增压泵、搅拌调黏器，N2罐的出口端与加热器的入口端通过管线连接，N2罐入口端与CO2罐入口端之间的管线上依次安装有控制阀A、空气分离器、控制阀B，增压泵的另一个入口端通过管线依次连接有水基压裂液罐、液体分离器、页岩气分离器、空气压缩机、冷却器，冷却器的出口端与空气分离器的入口端连通，液体分离器的另一个入口端通过管线连通有固体分离器、卸压泵。本新型三种压裂方式有效结合在一起，互补劣势；环境污染小，采出的液体以及气体都可以二次循环利用；工艺流程简单，过程损耗物料较少。
【IPC分类】E21B43/26, E21B43/267, E21B43/16
【公开号】CN205117321
【申请号】CN201520998367
【发明人】孙建鹏, 于海涛, 秦宇
【申请人】东北石油大学
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2015年12月4日