2撬装化注入装置附图说明" src="/d/file/p/2020/12-21/36a978f4bbe88e407c1160dad99d10c7.gif" />
CO2撬装化注入装置
技术领域
本发明涉及石油开采领域，尤其涉及一种CO2撬装化注入装置。
背景技术
油田开采初期，石油会在自然压力作用下喷出。随着开采不断持续、压力下降，开采量会下降。目前大多采取注水法，向油层注水提高压力，压出石油。采用二氧化碳代替水可显著提高采收率，将二氧化碳注入油田后，通过二氧化碳的超临界抽提、溶胀、降粘等作用，驱出石油，获得比水驱更高的采收率。
发明内容
鉴于背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种CO2撬装化注入装置，其能使用CO2驱采石油，快速移动和安装CO2撬装化注入装置，实现边远区块和边远油井的快速注入，提高采油效率。
为了实现上述目的，本发明提供了一种CO2撬装化注入装置，其包括储罐模块、注入模块、连接管线和调节阀。所述储罐模块包括第一撬座和安装于所述第一撬座的储存罐，所述储存罐用于容纳CO2。所述注入模块包括第二撬座、注入泵、加热器和计量机构，所述注入泵、所述加热器和所述计量机构安装于所述第二撬座。所述连接管线连接所述储存罐、所述注入泵、所述加热器和所述计量机构，并能够连接到油井。所述储存罐中的CO2能够依次流过所述注入泵、所述加热器和所述计量机构并流入所述油井。所述调节阀设置于所述连接管线并用于控制所述连接管线的通断。
在根据一些实施例的CO2撬装化注入装置中，所述连接管线包括：液相出罐管线，连接所述储存罐和所述注入泵；气相回罐管线，连接所述注入泵和所述储存罐；液相回罐管线，连接所述注入泵和所述储存罐；以及液相出口管线，用于连接所述注入泵和所述油井。所述加热器和所述计量机构设置于所述液相出口管线。所述液相出罐管线、所述气相回罐管线、所述液相回罐管线和所述液相出口管线上均设有所述调节阀。
在根据一些实施例的CO2撬装化注入装置中，所述注入模块为多个。所述液相出罐管线包括多个液相出罐支路，所述多个液相出罐支路分别将所述多个注入模块的注入泵连接到所述储存罐。所述气相回罐管线包括多个气相回罐支路，所述多个气相回罐支路分别将所述多个注入模块的注入泵连接到所述储存罐。所述液相回罐管线包括多个液相回罐支路，所述多个液相回罐支路分别将所述多个注入模块的注入泵连接到所述储存罐。所述液相出口管线包括多个液相出口支路，所述多个液相出口支路分别用于将所述多个注入模块的注入泵连接到多个油井；各所述注入模块的加热器和计量机构设置于对应的所述液相出口支路。各液相出罐支路、各气相回罐支路、各液相回罐支路以及各液相出口支路上均设有所述调节阀。
在根据一些实施例的CO2撬装化注入装置中，所述储罐模块的储存罐设置为多个。所述液相出罐管线还包括第一汇流支路和多个第一分流支路，所述第一汇流支路的一端经由所述多个第一分流支路分别与所述多个储存罐连通，所述第一汇流支路的另一端与所述多个液相出罐支路连通。各第一分流支路设有所述调节阀。
在根据一些实施例的CO2撬装化注入装置中，所述液相出口管线还包括第二汇流支路和多个第二分流支路，所述第二汇流支路的一端经由所述多个第二分流支路与所述多个注入模块的注入泵连通，所述第二汇流支路的另一端与所述多个液相出口支路连通。各第二分流支路设有所述调节阀。
在根据一些实施例的CO2撬装化注入装置中，所述液相出罐管线、所述气相回罐管线、所述液相回罐管线和所述液相出口管线上均设有安全阀。
在根据一些实施例的CO2撬装化注入装置中，所述储罐模块还包括与所述储存罐相连的放空管线和设置于所述放空管线的安全阀。
在根据一些实施例的CO2撬装化注入装置中，所述计量机构包括流量计和流量调节阀，所述流量调节阀设置于所述流量计的下游。
在根据一些实施例的CO2撬装化注入装置中，所述储存罐外侧设有聚氨酯泡沫保冷层。
在根据一些实施例的CO2撬装化注入装置中，所述注入模块还包括安装与所述第二撬座的变频柜和变频电机，所述变频电机与所述注入泵相连，所述变频柜用于控制所述变频电机。
本发明的有益效果如下：本申请的CO2撬装化注入装置能够将CO2注入油井并驱采出石油，提高石油的开采率。本申请可以利用回收的CO2驱采石油，而CO2注入油井后，一部分永远的封存在地下，从而实现CO2的地下封存，减少CO2的排放。另外，本申请的储罐模块和注入模块采用撬装式结构，使得CO2注入装置的小型化、模块化，快速移动和安装CO2撬装化注入装置，实现边远区块和边远油井的快速注入，提高采油效率。
附图说明
图1为根据本发明的CO2撬装化注入装置在一实施例中的示意图。
图2为根据本发明的CO2撬装化注入装置在另一实施例中的示意图。
图3为根据本发明的CO2撬装化注入装置在又一实施例中的示意图。
其中，附图标记说明如下：
1储罐模块
11第一撬座
12储存罐
13放空管线
14入料管路
2注入模块
21第二撬座
22注入泵
23加热器
24计量机构
241流量计
242流量调节阀
3连接管线
31液相出罐管线
311液相出罐支路
312第一汇流支路
313第一分流支路
32气相回罐管线
321气相回罐支路
33液相回罐管线
331液相回罐支路
34液相出口管线
341液相出口支路
342第二汇流支路
343第二分流支路
4油井
5安全阀
6a-6n调节阀
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”是指两个以上(包括两个)；除非另有规定或说明，术语“连接”应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，或电连接，或信号连接；“连接”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
本说明书的描述中，需要理解的是，本申请实施例所描述的“上”、“下”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本申请实施例的限定。下面通过具体的实施例并结合附图对本申请做进一步的详细描述。
参照图1，根据一些实施例的CO2撬装化注入装置包括储罐模块1、注入模块2、连接管线3和调节阀。
储罐模块1包括第一撬座11和安装于第一撬座11的储存罐12，储存罐12用于容纳CO2。储存罐12为卧式或立式压力储罐，低温储存。在一些实施例中，储存罐12外侧设有聚氨酯泡沫保冷层，所述保冷层的厚度不低于100mm。储存罐12集成在第一撬座11上，便于安装和移动。CO2主要以液态的形式容纳在储存罐12内，且大致保持在-20℃至-25℃，2.0MPa至2.5MPa。
注入模块2包括第二撬座21、注入泵22、加热器23和计量机构24，注入泵22、加热器23和计量机构24安装于第二撬座21。注入泵22、加热器23和计量机构24整体集成到第二撬座21，从而构成一个整体，便于移动。
连接管线3连接储存罐12、注入泵22、加热器23和计量机构24。连接管线3包括多段管线，且能够将储存罐12、注入泵22、加热器23和计量机构24依次连通。连接管线还能够连接到油井，储存罐12中的CO2能够依次流过注入泵22、加热器23和计量机构24并流入油井4。注入泵22可以将CO2增压至设定压力(一般为10MPa-30MPa)，加热器23用于加热CO2，计量机构24用于测量CO2的流量。在一些实施例中，计量机构24还能够测量CO2在连接管线3内的压力、温度等参数。注入泵22可为隔膜泵。
调节阀设置于连接管线3并用于控制连接管线3的通断。所述调节阀为电动调节阀。
当需要驱采石油时，将本申请的CO2撬装化注入装置移动到油井，利用连接管线3连接储罐模块1的储存罐12以及注入模块2的注入泵22、加热器23和计量机构24，并将连接管线3的一端连接到油井。
连接管线3上的调节阀开启，储存罐12内部的液态的CO2(-20℃，2.0MPa)经由连接管线3进入注入泵22并增压至10MPa～30MPa，然后流入加热器23加热至0℃～10℃，最后经过计量机构24的计量后进入油井。将CO2注入油井后，通过CO2的超临界抽提、溶胀、降粘等作用，驱出石油。
本申请的CO2撬装化注入装置能够将CO2注入油井并驱采出石油，提高石油的开采率。本申请可以利用回收的CO2驱采石油，而CO2注入油井后，一部分永远的封存在地下，从而实现CO2的地下封存，减少CO2的排放。另外，本申请的储罐模块1和注入模块2采用撬装式结构，使得CO2注入装置的小型化、模块化，可实现CO2撬装化注入装置的快速移动和安装，实现边远区块和边远油井的快速注入，提高采油效率。
在一些实施例中，储罐模块1还包括与储存罐12相连的放空管线13和设置于放空管线13的安全阀5。发生紧急情况时，安全阀5打开，放空管线13能够将储存罐12内的液态CO2放空，降低安全风险。安全阀5选用全启式。
在一些实施例中，储罐模块1还包括入料管路14，外部收集的CO2能够经由入料管路14注入到储存罐12内。
在一些实施例中，注入模块2自带变频控制系统，以控制注入泵22的注入速度和压力。例如，注入模块2还包括安装与第二撬座21的变频柜和变频电机，变频电机与注入泵22相连，变频柜用于控制变频电机。变频柜可以根据计量机构24反馈的流量等数据，通过变频电机控制注入泵22，实现注入量的无级调节。
在一些实施例中，计量机构24包括流量计241和流量调节阀242，流量调节阀242设置于流量计241的下游。CO2先进入流量计241计量，然后通过流量调节阀242的调节后直接注入油井的井口。流量计241可为涡轮流量计。
储罐模块1还包括安装于第一撬座11的PLC控制柜，以采集储存罐12的液位、压力、温度等参数，并预留上传接口。注入模块2还包括安装于第二撬座21的PLC控制柜，以采集注入泵运行状态、电参、进出口压力、温度、流量等参数，并预留上传接口。注入模块2还有设紧急停车、压力高联锁停泵开关，具有超压停泵功能。
在一些实施例中，连接管线3包括：液相出罐管线31，连接储存罐12和注入泵22；气相回罐管线32，连接注入泵22和储存罐12；液相回罐管线33，连接注入泵22和储存罐12；以及液相出口管线34，用于连接注入泵22和油井4。加热器23和计量机构24设置于液相出口管线34。液相出罐管线31、气相回罐管线32、液相回罐管线33和液相出口管线34上均设有调节阀。
具体的，参照图1，液相出罐管线31上的调节阀6a打开，储存罐12内部的液态的CO2(-20～-25℃，2.0～2.5MPa)经由液相出罐管线31进入注入泵22。液态的CO2刚进入注入泵22时，由于扩径节流导致少量液态CO2气化；为防止“气锁”，在初始时，气相回罐管线32上的调节阀6b和液相回罐管线33上的调节阀6c打开，而液相出口管线34上的调节阀6d关闭；此时，气化的CO2经由气相回罐管线32和液相出罐管线31重新流回储存罐12。当运行稳定后，调节阀6d先开启25％运行一段时间(例如15min)，再开启50％运行一段时间(例如15min)，然后开启100％运行，同时缓慢关闭调节阀6c。气相回罐管线32上的调节阀6b处于常开状态，以使气化的CO2重新流回储存罐12。
调节阀6d打开后，经过注入泵22增压的CO2(10MPa～30MPa)流入液相出口管线34，并在依次经过加热器23加热、计量机构24的计量后进入油井，进而实现的石油驱采。
在一些实施例中，液相出罐管线31、气相回罐管线32、液相回罐管线33和液相出口管线34上均设有安全阀5。在紧急情况进行，安全阀5能够将液相出罐管线31、气相回罐管线32、液相回罐管线33和液相出口管线34中的CO2放空，降低安全风险。
在一些实施例中，参照图2，注入模块2设置为多个。多个注入模块2可以同时向多个油井注入CO2，提高开采效率和适用性。根据油井的数量，将对应数量的注入模块2连接到储罐模块1即可。
液相出罐管线31包括多个液相出罐支路311，多个液相出罐支路311分别将多个注入模块2的注入泵22连接到储存罐12。气相回罐管线32包括多个气相回罐支路321，多个气相回罐支路321分别将多个注入模块2的注入泵22连接到储存罐12。液相回罐管线33包括多个液相回罐支路331，多个液相回罐支路331分别将多个注入模块2的注入泵22连接到储存罐12。液相出口管线34包括多个液相出口支路341，多个液相出口支路341分别用于将多个注入模块2的注入泵22连接到多个油井4。各注入模块2的加热器23和计量机构24设置于对应的液相出口支路341。在一些实施例中，液相出罐支路311、气相回罐支路321、液相回罐支路331、液相出口支路341和注入模块2的数量相同。
各液相出罐支路311、各气相回罐支路321、各液相回罐支路331以及各液相出口支路341上均设有调节阀。
所示多个注入模块2处于并联状态。参照图2，当需要向一个油井注入CO2时，打开调节阀6a、关闭调节阀6e，或者打开调节阀6e、关闭调节阀6a。当需要向两个油井注入CO2时，同时打开调节阀6a、6e。
在一些实施例中，参照图3，储罐模块1的储存罐12设置为多个。所述多个储存罐12集成到第一撬座11上，以增大CO2的储量。
液相出罐管线31还包括第一汇流支路312和多个第一分流支路313，第一汇流支路312的一端经由多个第一分流支路313分别与多个储存罐12连通，第一汇流支路312的另一端与多个液相出罐支路311连通。各第一分流支路313设有调节阀。
本申请可以根据油井的数量和油井对CO2的需求量，切换不同的工作方式。参照图3，以两个储存罐12和两个注入模块2来举例说明：
I)当油井为一个时，一个储存罐12和一个注入模块2工作；例如，调节阀6a打开，调节阀6b关闭，调节阀6c打开，调节阀6d关闭。
II)当油井为两个时，且对CO2的需求量较低时，一个储存罐12和两个注入模块2工作；例如，调节阀6a打开，调节阀6b关闭，调节阀6c打开，调节阀6d打开。
III)当油井为两个时，且对CO2的需求量较高时，两个储存罐12和两个注入模块2工作；此时，调节阀6a、6b、6c、6d均打开。
IV)当油井为一个时，且油井对CO2的需求量较高时，两个储存罐12和一个注入模块2工作；例如，调节阀6a打开，调节阀6b打开，调节阀6c打开，调节阀6d关闭。
当然，储存罐12和注入模块2并不限定为两个，也可以是三个以上。另外，各储存罐12可以有1-3个接口，各接口用于与对应的一个注入模块2连接。
参照图3，在一些实施例中，液相出口管线34还包括第二汇流支路342和多个第二分流支路343，第二汇流支路342的一端经由多个第二分流支路343与多个注入模块2的注入泵22连通，第二汇流支路342的另一端与多个液相出口支路341连通。第二分流支路343的数量与注入泵22的数量相同。各第二分流支路343设有调节阀。
通过设置第二汇流支路342和多个第二分流支路343，本申请可以根据油井的数量和油井对CO2的使用量，切换不同的工作方式。参照图3，本申请以两个注入模块2和两个油井来举例说明：
I)当油井为一个时，一个注入泵22工作；例如，调节阀6j打开，调节阀6i关闭，调节阀6L打开，调节阀6k关闭。
II)当油井为两个时，且对CO2的需求量较低时，一个注入泵22工作；例如，调节阀6j打开，调节阀6i关闭，调节阀6L打开，调节阀6k打开。
III)当油井为两个时，且对CO2的需求量较高时，两个注入泵22工作；此时，调节阀6i、6j、6L、6k均打开。
IV)当油井为一个时，且油井对CO2的需求量较高时，两个注入泵22工作；例如，调节阀6j打开，调节阀6i打开，调节阀6L打开，调节阀6k关闭。
当然，注入泵22的数量并不限定为两个，也可以是三个以上。
