一种超临界CO2压裂、返排、封存一体化分析的装置及方法与流程

本发明涉及油气田开发工程，尤其涉及一种超临界co2压裂、返排、封存一体化分析的装置及方法。

背景技术：

1、超临界co2流体黏度低、扩散系数高、表面张力接近于零，具有诸多独特的物理和化学性质。利用超临界co2流体进行储层压裂改造，流体中不含水，不会引起储层黏土膨胀，能使储层产生更多微小裂缝，有助于提高压后产量，同时co2能置换吸附在岩石上的ch4，在提高产量和生产速率的同时，可实现co2永久埋存。此外，超临界co2压裂后返排迅速，可大大缩短油气井的非生产时间，提高经济效益。

2、目前超临界co2压裂相关实验研究设备较多，主要用于评价超临界co2压裂中的破裂压力和裂缝延伸规律，但缺乏评价co2压裂施工后，闷井时间、油嘴大小等返排参数变化对储层的改造效果，以及对超临界co2在不同压裂工艺和返排参数条件下的封存效果评价。

3、超临界co2压裂、返排、封存效果的实验评价，是相关工艺决策的重要基础，目前缺乏相关的一体化实验设备及方法。

技术实现思路

1、本发明目的在于提供一种超临界co2压裂、返排、封存一体化分析的装置及方法，填补超临界co2作用评价技术空白。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

2、一种超临界co2压裂、返排、封存一体化分析的装置，所述装置包括，其中，

3、供气模块、回收模块、地层环境模拟模块、数据采集及控制模块，其中，

4、供气模块用于向地层环境模拟模块注用于入n2、ch4或co2；

5、回收模块用于分离和收集地层环境模拟模块流出的n2、ch4、co2；

6、地层环境模拟模块用于模拟真实地层环境，包括模拟地层围压和模拟地层温度；

7、数据采集及控制模块，用于采集地层环境模拟模块中岩心两侧压差数据、实时显示进气压力数据以及基于供气模块和回收模块收集的气体流量数据。

8、进一步地，所述供气模块包括并联的n2气路、ch4气路和co2气路，其中，

9、n2气路包括n2瓶及其气路上对应气体流量计、驱替泵、针型阀；

10、ch4气路包括ch4瓶及其气路上对应气体流量计、驱替泵、针型阀；

11、co2气路包括co2瓶及其气路上对应气体流量计、驱替泵、针型阀。

12、进一步地，地层环境模拟模块包括岩心夹持器、围压泵、烘箱、真空泵、压力计和压差传感器，其中，

13、岩心夹持器、围压泵、压力计和压差传感器均设置在烘箱内部；真空泵设置在设计烘箱外部；

14、岩心夹持器外侧连接围压泵，所述压差传感器设置在岩心夹持器两端，压力计设置在岩心夹持器进气端的气路上；

15、岩心夹持器进气端与供气模块的三条气路连通，出气端与回收模块的气体分离器连通。

16、进一步地，回收模块包括依次连接的气体分离器和回收气路，其中，

17、回收气路包括并联的n2回收气路、ch4回收气路和co2回收气路。

18、进一步地，n2回收气路包括n2回收瓶及其气路上气体流量计；

19、ch4回收气路包括ch4回收瓶及其气路上气体流量计；

20、co2回收气路包括co2回收瓶及其气路上气体流量计。

21、进一步地，数据采集及控制模块包括计算机；

22、所述计算机与差传感器连接，用于采集岩心两侧压差数据；

23、所述计算机与压力计连接，用于实时显示进气压力数据；

24、所述计算机与供气模块、回收模块的气体流量计连接，用于收集的气体会回收气体流量数据。

25、进一步地，所述计算机还用于控制驱替泵、围压泵的工作参数。

26、一种超临界co2压裂、返排、封存一体化分析的方法，所述方法采用所述的装置，所述方法包括，

27、在岩心夹持器中装好岩心，开启烘箱升温至地层温度，开启n2气瓶开关，向地层环境模拟模块中通入n2，并通过数据采集及控制模块计算获取岩心的初始渗透率；

28、关闭n2气瓶开关，开启真空泵，将地层环境模拟模块抽真空后，开启ch4气瓶开关，向岩心中注入饱和ch4气体，通过数据采集及控制模块记录岩心孔隙中的ch4气体体积；

29、关闭ch4气瓶开关，关闭针型阀，开启co2气瓶，将岩心压裂，通过数据采集及控制模块记录注入岩心的co2气体体积；

30、闷井预定时间后，打开岩心后端的针型阀，并通过数据采集及控制模块记录采出的ch4气体和返排出的co2；

31、开启n2气瓶开关，向地层环境模拟模块中通入n2，并通过数据采集及控制模块计算获取岩心的压裂后渗透率；

32、通过数据采集及控制模块通过注入甲烷和采出甲烷的比值、实验前岩心渗透率和实验后岩心渗透率的比值、注入二氧化碳和采出二氧化碳的比值，分析不同条件对超临界co2压裂、返排、封存的影响。

33、进一步地，采出甲烷超过注入甲烷的80％，则证明压裂和返排效果较好；

34、采出甲烷低于注入甲烷的30％，则证明压裂和返排效果不好。

35、进一步地，超临界co2压裂中，根据注入岩心和返排出co2的差值，计算co2的封存量；二氧化碳的封存量高于注入值的50％，则封存效果好；二氧化碳的封存量低于注入值的30％，则封存效果不好。

36、进一步地，当渗透率比值大于150％，压裂改造效果满足预期要求，当渗透率比值低于80％，压裂改造效果不满足预期要求；

37、所述渗透率比值为岩心压裂后的渗透率值除以初始渗透率值。

38、本发明的技术效果和优点：

39、该专利技术为储层相互作用机理、裂缝延伸规律、co2封存量评价等方面进行系统研究，为超临界co2压裂工艺措施决策提供一定技术支持。

40、综上所述，本发明与现有技术相比，实现超临界co2压裂、返排、封存的一体化评价，准确评价不同条件对超临界co2压裂、返排、封存的影响。为储层相互作用机理、裂缝延伸规律、co2封存量评价等方面进行系统研究，为后续工艺措施决策提供一定技术支持，因此该评价方法及装置具有良好的市场需求及前景。

41、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

技术特征：

1.一种超临界co2压裂、返排、封存一体化分析的装置，其特征在于，所述装置包括，供气模块、回收模块、地层环境模拟模块、数据采集及控制模块，其中，

2.根据权利要求1所述的一种超临界co2压裂、返排、封存一体化分析的装置，其特征在于，

3.根据权利要求1或2所述的一种超临界co2压裂、返排、封存一体化分析的装置，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的一种超临界co2压裂、返排、封存一体化分析的装置，其特征在于，

5.根据权利要求4所述的一种超临界co2压裂、返排、封存一体化分析的装置，其特征在于，

6.根据权利要求1所述的一种超临界co2压裂、返排、封存一体化分析的装置，其特征在于，

7.根据权利要求6所述的一种超临界co2压裂、返排、封存一体化分析的装置，其特征在于，

8.一种超临界co2压裂、返排、封存一体化分析的方法，所述方法采用1-7任一项所述的装置，其特征在于，所述方法包括，

9.根据权利要求8所述的一种超临界co2压裂、返排、封存一体化分析的方法，其特征在于，

10.根据权利要求8所述的一种超临界co2压裂、返排、封存一体化分析的方法，其特征在于，

11.根据权利要求8所述的一种超临界co2压裂、返排、封存一体化分析的方法，其特征在于，

技术总结本发明公开了一种超临界CO<subgt;2</subgt;压裂、返排、封存一体化分析的装置及方法，所述装置包括，供气模块用于向地层环境模拟模块注用于入N<subgt;2</subgt;、CH<subgt;4</subgt;或CO<subgt;2</subgt;；回收模块用于分离和收集地层环境模拟模块流出的N<subgt;2</subgt;、CH<subgt;4</subgt;、CO<subgt;2</subgt;；地层环境模拟模块用于模拟真实地层环境，包括模拟地层围压和模拟地层温度；数据采集及控制模块，用于采集地层环境模拟模块中岩心两侧压差数据、实时显示进气压力数据以及基于供气模块和回收模块收集的气体流量数据。本发明为储层相互作用机理、裂缝延伸规律、CO<subgt;2</subgt;封存量评价等方面进行系统研究，为超临界CO<subgt;2</subgt;压裂工艺措施决策提供一定技术支持。技术研发人员：彭欢,张华礼,彭钧亮,韩慧芬,苟兴豪受保护的技术使用者：中国石油天然气股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/26