一种煤矿井下水力加砂压裂系统及压裂方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110005393A(43)申请公布日2019.07.12(21)申请号201910416231.3(74)专利代理机构重庆市前沿专利事务所(普(22)申请日2019.05.16通合伙)50211代理人刘代春(71)申请人重庆市能源投资集团科技有限责任公司(51)Int.Cl.地址400061重庆市南岸区南滨路162号2E21B43/26(2006.01)幢12楼E21B43/267(2006.01)申请人重庆市能源投资集团有限公司重庆科技学院(72)发明人王凯张尚斌郭臣业周东平周俊杰张翠兰刘柯蒋和财刘登峰龚齐森刘军范彦阳谢飞陈兴燚付莹沈大富黄昌文王文春李文树陈朝和何华贾振福权利要求书2页说明书6页附图1页(54)发明名称一种煤矿井下水力加砂压裂系统及压裂方法(57)摘要本发明公开了一种煤矿井下水力加砂压裂系统及压裂方法，压裂系统包括供水系统、配液系统、混砂系统、压裂系统和高压管汇系统；压裂系统由两台压裂泵组并联形成；高压管汇系统包括Y形三通，Y形三通的两个进口通道分别与两台压裂泵组的出口连通；配液系统包括两个配液池。压裂方法基于压裂系统实施，包括由稠化剂、交联剂、防膨剂、破胶剂和水按比配制成压裂液；支撑剂粒径为40～70目，体积密度为1.25g/cm3的陶粒砂；压裂按先清水压裂造缝，后压裂液携砂压裂支撑的顺序进行。本发明的有益效果是，压裂系统结构简单、布局合理，适于井下狭小或狭长空间携砂压裂使用；压裂方法制备的压裂液具有悬砂特性，能够适用于上向钻孔携砂压裂，并具有可直接排放的环保特性。CN110005393ACN110005393A权利要求书1/2页1.一种煤矿井下水力加砂压裂系统，其特征在于，包括供水系统、配液系统、混砂系统、压裂系统和高压管汇系统；所述供水系统具有分别与配液系统和混砂系统连接的管路；所述混砂系统由混砂装置(1)和混砂增压装置(2)组成，混砂装置(1)的液体进口通道通过三通分别与配液系统的出口和供水系统对应供水管路连接，混砂装置(1)的混合液出口端与增压装置(2)的进口端连接，混砂装置(1)具有添加支撑剂的支撑剂添加口；增压装置(2)的出口端与压裂系统连接；所述压裂系统由两台压裂泵组(3)并联形成；所述高压管汇系统包括Y形三通(4)，Y形三通(4)的两个进口通道分别与两台压裂泵组(3)的出口连通；Y形三通(4)的出口通道通过高压直管(9)通入压裂孔(5)；所述配液系统包括两个配液池(6)，每个配液池(6)设有一压裂液供给泵(7)，两个压裂液供给泵(7)的出口通过汇流管道与混砂装置(1)的压裂液进口端连通。2.根据权利要求1所述的水力加砂压裂系统，其特征在于，所述供水系统由压力水管路和抽水管路组成；压力水管路的主管路与所述汇流管道接通，压力水管路的旁路分别与两个所述配液池(6)连通；所述抽水管路一端与汇流管道接通，另一端与清水池接通，抽水管路上设有抽水泵(8)。3.根据权利要求2所述的水力加砂压裂系统，其特征在于，所述清水池建造于井下场地内；所述压力水管路与井下压力供水点连接。4.根据权利要求1所述的水力加砂压裂系统，其特征在于，所述高压直管(9)经过出口管径缩小的变径接头再接入压裂孔(5)。5.根据权利要求1～4中任意一项所述的水力加砂压裂系统，其特征在于，所述高压直管(9)上设有泄压阀(10)。6.一种水力加砂压裂方法，其特征在于，该方法基于权利要求1至5中任一项所述的水力加砂压裂系统实施，包括以下步骤：第一步，压裂准备：包括水力加砂压裂系统布设、压裂液配制、支撑剂备料，以及按先清水后压裂液携砂的压裂方式确定清水用量V清、压裂液用量V压和支撑剂用量V砂；在压裂液配制过程中，压裂液由稠化剂、交联剂、防膨剂、破胶剂和水按以下质量体积比配制并搅拌混合均匀；具体配制比例为每100L水中加稠化剂0.2～0.35g、交联剂0.2～0.35g、防膨剂0.5～2.0g、破胶剂0.05～0.2g；所述支撑剂采用粒径为40～70目，且体积密度为1.25g/cm3的低密度陶粒砂；第二步，清水压裂造缝：采用所述清水用量V清的清水进行压裂造缝，以使储层形成裂缝；第三步，压裂液携砂压裂：采用所述压裂液用量V压的压裂液，并通过加砂装置逐渐使压裂液携砂而进行压裂液携砂压裂，以通过支撑剂阻止压裂缝闭合。7.根据权利要求6所述的水力加砂压裂方法，其特征在于，所述搅拌混合通过压风管向配液池内充气和矿用风煤钻搅拌配合实施。8.根据权利要求6所述的水力加砂压裂方法，其特征在于，所述支撑剂用量V砂按下式计算：2V砂＝πrn/ρ；3式中：V砂-支撑剂用量，单位m；r-设计压裂半径，单位m；2CN110005393A权利要求书2/2页n-铺砂浓度，单位Kg/m2；ρ-支撑剂密