一种CO2压裂用远程控制高压卸荷系统及使用方法与流程

本发明属于油气田勘探开发技术领域，具体涉及一种CO₂压裂用远程控制高压卸荷系统及使用方法，适用于油气井CO₂压裂施工作业。

背景技术：

随着CO₂压裂工艺的不断发展，施工规模和频次也逐步增多，各种风险因素也随之增加。其中CO₂压裂施工的关键环节循环冷泵以及压后管汇内放压都需要施工人员进入高压及高浓度CO₂环境中进行管阀件操作，为施工人员的健康安全造成了极大的隐患。

(3)CO₂远程控制卸荷系统通过将循环冷泵过程中需要操作的旋塞阀进行重新设计，配套相应的远程控制系统以及专用放压装置，有效的解决了压裂准备过程中地面操作人员进入高压及超高浓度CO₂环境进行各种高压管阀件开关及倒换工作时所面临的安全风险，同时还能够顺利的完成循环冷泵及压后放压等工作。

技术实现要素：

为了解决现有技术中施工人员进入高压及高浓度CO₂环境中进行管阀件操作存在的安全隐患问题，本发明的其中一目的在于提出一种CO₂压裂用远程控制高压卸荷系统，使地面管汇操作人员远离高压区，确保人员健康安全，同时大幅提高压裂准备循环冷泵效果。本发明的另一目的,提供一种CO₂压裂用远程控制高压卸荷系统的使用方法.

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案予以实现。

一种CO₂压裂用远程控制高压卸荷系统，包括一单向阀,所述单向阀的出口连接一压裂主管线，入口连接与一旋塞阀；所述旋塞阀连通一T型直角三通的一个端口，所述T型直角三通的另外两个端口分别连接一远程控制高压卸荷旋塞阀和CO₂压裂泵车；所述远程控制高压卸荷旋塞阀连接一通径放压堵头和一旋塞阀执行器，所述旋塞阀执行器通过两线缆分别连接压裂车电瓶和本地仪表控制箱。

优选的，所述远程控制高压卸荷旋塞阀包括一上接口、一下接口以及一侧面阀芯旋转部；所述上端口连接所述通径放压堵头，所述下接口连接T型直角三通，所述侧面阀芯旋转部连接所述旋塞阀执行器。

优选的，所述旋塞阀执行器设有电源与信号控制接口，所述电源与信号控制接口电性连接一电源电和一信号控制线缆，所述电源电缆连接至一压裂车电瓶，所述信号控制线缆连接至一本地仪表控制箱，所述本地仪表控制箱设置在仪表车上。

优选的，所述旋塞阀执行器的电源电缆与信号控制电缆为多芯屏蔽电缆。

优选的，所述本地仪表控制箱同时连接多个旋塞阀执行器，可对远程控制高压卸荷旋塞阀的开关进行控制并指示旋塞阀执行器的当前开关状态。

优选的，所述旋塞阀执行器的工作电压为24V直流，电机功率70W，额定电流7.8A。

优选的，所述远程控制高压卸荷旋塞阀与直角T型三通、通径放压堵头均通过由壬连接。

优选的，所述压裂主管线与所述单向阀之间，所述单向阀与所述旋塞阀之间均通过由壬连接。

本发明的另一目的，提供一种CO₂压裂用远程控制高压卸荷系统的使用方法，包括以下步骤，

循环冷泵操作步骤，将CO₂槽车的气相通过CO₂增压泵撬给所有连接的高低压管线以及压裂车的上水室备压，完成备压后，用放置在仪表车上的本地仪表控制箱远程控制打开CO₂压裂泵车后安装的远程控制高压卸荷旋塞阀，直至该远程控制高压卸荷旋塞阀的出口为液态CO₂且排量稳定，逐步给CO₂压裂泵车挂挡，控制系统压力10MPa以内，观察所有CO₂压裂车液力端、上水室、高压管线全部结霜，CO₂压裂泵车停泵，使用本地仪表控制箱迅速远程控制关闭CO₂压裂泵车后安装的远程控制高压卸荷旋塞阀，至此，循环冷泵工作结束；

压后放压操作步骤，使用本地仪表控制箱逐个远程控制打开CO₂压裂泵车后安装的远程控制高压卸荷旋塞阀，逐步放出液态CO₂，放压过程中，确保压力大于1.0Mpa，待所有的放压出口没有液态CO₂后，关闭开CO₂槽车的气相阀门，打开所有2号旋塞阀放压至零。

本发明的有益效果：本发明远程控制系统通过对循环冷泵过程中需要人工操作的旋塞阀重新设计，为旋塞阀配备旋塞阀执行器、本地仪表控制箱，构建远程控制系统得以远程进行操作，施工人员无需进入高压及高浓度CO₂环境进行各种高压管阀件开关及倒换工作，避免施工人员进入危险施工区域的情况发生，同时，因系统响应灵敏可靠，保证了前期准备的效果，提高了施工质量。

附图说明

图1为本发明其中一实施例中CO₂压裂用远程控制高压卸荷系统结构示意图；

图2为本发明的远程控制高压卸荷旋塞阀结构示意图；

图3为本发明的CO₂压裂用远程控制高压卸荷系统电器连接框图；

图中：1-远程控制高压卸荷旋塞阀；2-通径放压堵头；3-T型直角三通；4-旋塞阀；5-单流阀；6-CO2压裂泵车；7-本地仪表控制箱；8-仪表车；9-电源电缆；10-信号控制电缆；11-压裂主管线；201-旋塞阀执行器；202-上接口；203-下接口；204-电源与信号控制接口；205-压裂车电瓶；206-侧面阀芯旋转部。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

实施例1

如图1至图3所示，本发明实施例提供的一种CO₂压裂用远程控制高压卸荷系统，包括一单向阀5,所述单向阀5的出口连接一压裂主管线11，入口连接与一旋塞阀4；所述旋塞阀4连通一T型直角三通3的一个端口，所述T型直角三通3的另外两个端口分别连接一远程控制高压卸荷旋塞阀1和CO₂压裂泵车6；所述远程控制高压卸荷旋塞阀1连接一通径放压堵头2和一旋塞阀执行器201，所述旋塞阀执行器201通过两线缆分别连接压裂车电瓶205和本地仪表控制箱7。

本发明的工作原理是：由于本发明的旋塞阀4通过旋塞阀执行器201连接了压裂车电瓶205和本地仪表控制箱7，当需要操作开关各个高压阀件时，施工人员仅需在本地仪表控制箱7上操作即可，无需暴露在高压及超高浓度CO₂环境当中，杜绝了人员进入危险环境的风险。

实施例2

在实施例1的基础上，如图2所示，所述远程控制高压卸荷旋塞阀1包括一上接口202、一下接口203以及一侧面阀芯旋转部206；所述上端口202连接所述通径放压堵头2，所述下接口203连接T型直角三通3，所述侧面阀芯旋转部206连接所述旋塞阀执行器201。该远程控制高压卸荷旋塞阀1是一种通过旋转90度使阀塞上的通道口与阀体上的通道口相同或分开，实现开启或关闭的一种阀门，用以提供简便、可靠的过压保护，而且外部设定压力调整简便。

实施例3

在实施例1的基础上，如图2所示，所述旋塞阀执行器201设有电源与信号控制接口204，所述电源与信号控制接口204电性连接一电源电缆9和一信号控制线缆10，所述电源电缆9连接至一压裂车电瓶205上，所述信号控制线缆10连接至一本地仪表控制箱7，所述本地仪表控制箱7设置在仪表车8上。

所述本地仪表控制箱7同时连接多个旋塞阀执行器201，可对远程控制高压卸荷旋塞阀1的开关进行控制并指示旋塞阀执行器201的当前开关状态。

该旋塞阀执行器201可选用扬州凯德斯生产的型号为DCL-EX40的电动执行器，该电动执行器通过与所述远程控制高压卸荷旋塞阀1配合使用，构成自动化控制系统。

所述旋塞阀执行器201的电源电缆9与信号控制电缆10为多芯屏蔽电缆，长度为50米。多芯屏蔽线缆载流量大,增加额定电流,且柔韧性好,有助于远程控制信号的稳定。

所述旋塞阀执行器201的工作电压为24V直流，电机功率70W，额定电流7.8A，方便与现有的器件匹配。所述旋塞阀执行器201的标准时间/力矩为15S/200Nm，可选标准时间/力矩为60S/400Nm。

实施例4

在实施例1的基础上，所述压裂主管线11与所述单向阀5之间，所述单向阀5与所述旋塞阀4之间均通过由壬连接，由壬扣型为FIG1502，F*M，承压15000Psi。采用由壬连接拆卸方便，便于检修。

所述远程控制高压卸荷旋塞阀1与直角T型三通3、通径放压堵头2均通过由壬连接，由壬扣型为FIG1502，F*M，承压15000Psi，采用由壬连接拆卸方便，便于检修。

实施例5

了解决现有技术中施工人员进入高压及高浓度CO2环境中进行管阀件操作存在的安全隐患问题，本发明的目的在于提出一种CO2压裂用远程控制高压卸荷系统的使用方法。

其中，在施工准备过程中先通过将旋塞阀执行器201的电源电缆9与控制电缆10从接口电源与信号控制接口204引出，电源电缆9连接至压裂车电瓶205，信号控制电缆10连接本地仪表控制箱7，本地仪表控制箱7放置在仪表车8上。

该使用方法具体包括以下步骤：

循环冷泵操作步骤，将CO₂槽车的气相通过CO₂增压泵撬给所有连接的高低压管线以及压裂车的上水室备压，完成备压后，用放置在仪表车8上的本地仪表控制箱7远程控制打开CO₂压裂泵车6后安装的远程控制高压卸荷旋塞阀1，直至该远程控制高压卸荷旋塞阀1的出口为液态CO₂且排量稳定，逐步给CO₂压裂泵车6挂挡，控制系统压力10MPa以内，观察所有CO₂压裂车液力端、上水室、高压管线全部结霜，CO₂压裂泵车6停泵，使用本地仪表控制箱7迅速远程控制关闭CO₂压裂泵车6后安装的远程控制高压卸荷旋塞阀1，至此，循环冷泵工作结束；

压后放压操作步骤，使用本地仪表控制箱7逐个远程控制打开CO₂压裂泵车6后安装的远程控制高压卸荷旋塞阀1，逐步放出液态CO₂，放压过程中，确保压力大于1.0Mpa，待所有的放压出口没有液态CO₂后，关闭开CO₂槽车的气相阀门，打开所有2号(即图3中的2#)旋塞阀放压至零。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。