本发明提供一种矿场井口CO2注入系统及其注入方法。该系统包括液态CO2储罐、添加剂储罐、第一进料泵、第二进料泵、泡沫发生器、泡沫生成程度检测装置；泡沫发生器设有液态CO2入口、添加剂入口、泡沫出口及将泡沫发生器内外连通的取液监测口；液态CO2储罐由管路经第一进料泵与液态CO2入口相连；添加剂储罐由管路经第二进料泵与添加剂入口相连；泡沫发生器泡沫出口与矿场井口相连；泡沫生成程度检测装置由管路与取液监测口相连；与液态CO2入口、添加剂入口、泡沫出口及取液监测口相连的管路设有阀门。本发明的系统及方法可形成稳定CO2泡沫体系，突破了矿场作业无法明确注入剂成泡状态的技术瓶颈，为CO2泡沫驱和CO2泡沫调剖现场施工提供技术支持。
1.一种矿场井口CO2泡沫注入方法，其是采用矿场井口CO2泡沫注入系统实现的，该方法包括以下步骤：a、混合注入：将液态CO2及添加剂注入泡沫发生器；
b、CO2泡沫体系的制备：液态CO2及添加剂注入泡沫发生器后，将压力调至矿场所需注入压力，关闭与泡沫发生器泡沫出口相连接的管路上的阀门、与泡沫发生器的取液监测口相连的管路上的阀门，停止注入液态CO2及添加剂，混合均匀，得到CO2及添加剂的混合液，对CO2及添加剂的混合液进行加热，得到CO2泡沫体系；
c、密度检测：打开与泡沫发生器的取液监测口相连的管路上的阀门，将所述CO2泡沫体系注入泡沫生成程度检测装置，当泡沫生成程度检测装置中的压力达到矿场所需注入压力时，关闭与泡沫发生器的取液监测口相连的管路上设有的阀门，测量体积固定的含有CO2泡沫体系的泡沫生成程度检测装置的质量，得到体积固定的含有CO2泡沫体系的泡沫生成程度检测装置的质量数据；
将所述体积固定的含有CO2泡沫体系的泡沫生成程度检测装置的质量数据由数据线反馈至远程电脑控制系统，由远程电脑控制系统自动计算出泡沫生成程度检测装置内CO2泡沫体系的密度，进一步得到平均密度；
d、信号反馈：若所述平均密度在预设的CO2泡沫体系稳定成泡密度范围内，开启与泡沫发生器泡沫出口相连接的管路上的阀门，将CO2泡沫体系注入井底实施井下作业；
若平均密度不在预设的CO2泡沫体系稳定成泡密度范围内，需继续步骤e调整气液比后继续进行步骤b；
e、调整气液比：根据所述平均密度的大小适当调整液态CO2及添加剂的流量，以调整液态CO2及添加剂的气液比；
f、复查密度：按照步骤c重新进行密度检测，如果平均密度处于预设的CO2泡沫体系稳定成泡密度范围之内，开启与泡沫发生器泡沫出口相连接的管路上的阀门，将CO2泡沫体系注入井底实施井下作业；如果平均密度不在预设的CO2泡沫体系稳定成泡密度范围之内，则重复步骤e和f至平均密度处于预设的CO2泡沫体系稳定成泡密度范围之内后，以开启与泡沫发生器泡沫出口相连接的管路上的阀门，将CO2泡沫体系注入井底实施井下作业；
其中，所述矿场井口CO2泡沫注入系统包括液态CO2储罐、添加剂储罐、第一进料泵、第二进料泵、泡沫发生器、泡沫生成程度检测装置；
所述泡沫发生器设置有液态CO2入口、添加剂入口、泡沫出口及将泡沫发生器内外连通的取液监测口；
所述液态CO2储罐通过管路经由第一进料泵与所述泡沫发生器的液态CO2入口相连；
所述添加剂储罐通过管路经由第二进料泵与所述泡沫发生器的添加剂入口相连；
所述泡沫生成程度检测装置通过管路与所述取液监测口相连；
与泡沫发生器的液态CO2入口、添加剂入口、泡沫出口及取液监测口相连的管路上设有阀门。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤a中将气液比为1:7-1:12的液态CO2及添加剂注入泡沫发生器。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述添加剂为起泡剂。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤d中若平均密度在预设的CO2泡沫体系稳定成泡密度范围内，阀门开关自动控制系统控制开启与泡沫发生器泡沫出口相连接的管路上的阀门，将CO2泡沫体系注入井底实施井下作业；
若平均密度不在预设的CO2泡沫体系稳定成泡密度范围内，阀门开关自动控制系统控制关闭与泡沫发生器泡沫出口相连接的管路上的阀门，需继续步骤e调整气液比后继续进行步骤b。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，若平均密度在远程电脑控制系统中所设定的CO2泡沫体系稳定成泡密度范围内，所述远程电脑控制系统将根据内部编制程序自动发送“开启”反馈信号，阀门开关自动控制系统根据远程电脑控制系统发送的“开启”反馈信号自动开启与泡沫发生器泡沫出口相连接的管路上的阀门，将CO2泡沫体系注入井底实施井下作业；
若平均密度不在远程电脑控制系统中所设定的CO2泡沫体系稳定成泡密度范围内，所述远程电脑控制系统将根据内部编制程序自动发送“关闭”反馈信号，阀门开关自动控制系统根据远程电脑控制系统发送的“关闭”反馈信号自动关闭与泡沫发生器泡沫出口相连接的管路上的阀门，需继续步骤e调整气液比后继续进行步骤b。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤e中在液态CO2及添加剂的气液比为1:
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤e中通过远程电脑控制系统对阀门开关自动控制系统进行信号指令操控，阀门开关自动控制系统自动调节泡沫发生器液态CO2入口、添加剂入口管路上的电控阀门，当对应流量积算仪显示新增液量满足要求时，阀门开关自动控制系统接收远程电脑控制系统信号指令，阀门受控关闭。
8.根据权利要求1、6-7任一项所述的方法，其特征在于，若平均密度大于预设的CO2泡沫体系稳定成泡密度范围的上限密度，则加大液态CO2的注入量；若平均密度小于预设的CO2泡沫体系稳定成泡密度范围的下限密度，则加大添加剂的注入量，计算累计注入的CO2量、排出的CO2量及排出的添加剂量，确定泡沫发生器内液态CO2及添加剂的气液比，直至平均密度处于预设的CO2泡沫体系稳定成泡密度范围内。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤f中若平均密度在预设的CO2泡沫体系稳定成泡密度范围内，阀门开关自动控制系统控制开启与泡沫发生器泡沫出口相连接的管路上的阀门，将CO2泡沫体系注入井底实施井下作业。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，若平均密度在远程电脑控制系统中所设定的CO2泡沫体系稳定成泡密度范围内，所述远程电脑控制系统将根据内部编制程序自动发送“开启”反馈信号，阀门开关自动控制系统根据远程电脑控制系统发送的“开启”反馈信号自动开启与泡沫发生器泡沫出口相连接的管路上的电控阀门，将CO2泡沫体系注入井底实施井下作业。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述矿场井口CO2泡沫注入系统中，所述泡沫生成程度检测装置为密度检测器。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述矿场井口CO2泡沫注入系统还包括阀门开关自动控制系统；所述阀门为电控阀门，所述阀门开关自动控制系统分别与所述泡沫发生器泡沫出口、液态CO2入口、添加剂入口管路上的电控阀门以及泡沫生成程度检测装置电连接以控制电控阀门的开闭。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述矿场井口CO2泡沫注入系统还包括远程电脑控制系统；所述泡沫生成程度检测装置、远程电脑控制系统与所述阀门开关自动控制系统顺序电连接，阀门开关自动控制系统再分别与所述泡沫发生器泡沫出口、液态CO2入口、添加剂入口管路上的电控阀门电连接以控制电控阀门的开闭。
14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述矿场井口CO2泡沫注入系统还包括第一柱塞泵和第二柱塞泵；
所述液态CO2储罐通过管路经由第一进料泵、第一柱塞泵与所述泡沫发生器的液态CO2入口相连；
所述添加剂储罐通过管路经由第二进料泵、第二柱塞泵与所述泡沫发生器的添加剂入口相连。
15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述矿场井口CO2泡沫注入系统还包括流量积算仪；
该流量积算仪分别位于泡沫发生器的液态CO2入口、添加剂入口、泡沫出口与各自阀门之间的管路上。
16.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述矿场井口CO2泡沫注入系统中，所述取液监测口为1-6个。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，在所述矿场井口CO2泡沫注入系统中，当所述取液监测口为2-6个时，最上面的取液监测口位于所述泡沫发生器内上液面之下5-
20cm，最下面的取液监测口位于泡沫发生器底部之上5-20cm。
18.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，在所述矿场井口CO2泡沫注入系统中，所述取液监测口为3-6个时，相邻的取液监测口的距离相等。
19.根据权利要求16-18任一项所述的方法，其特征在于，在所述矿场井口CO2泡沫注入系统中，所述取液监测口为3个。
20.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述矿场井口CO2泡沫注入系统还包括气态CO2储罐；所述气态CO2储罐通过管路经过冷却装置与所述液态CO2储罐相连。
21.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述矿场井口CO2泡沫注入系统中，所述泡沫发生器还包括压力监测装置、温度控制装置、螺旋搅拌装置。
22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述压力监测装置、温度控制装置由显示器、探头、加热螺线圈及传感线组成；所述加热螺线圈缠绕在探头上部5cm处，加热螺线圈的长度为泡沫发生器长度的四分之一，所述加热螺线圈与电源电连接，通过电加热方式对泡沫发生器内温度进行调节控制，所述探头悬空固定在泡沫发生器内部中段位置，以实时监测泡沫发生器内部的压力及温度；
所述传感线与所述探头相连，所述传感线经由泡沫发生器上部设有的密封孔穿透泡沫发生器，与所述显示器相连。
一种矿场井口CO2泡沫注入系统及其注入方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种矿场井口CO2注入系统及其注入方法，属于油气田开发领域，尤指油气田开发过程中的矿场注入领域。
背景技术
[0002] CO2泡沫作为驱油介质，一方面可极大提高注入流体的视粘度，增加波及体积；另一方面，由于密度小不伤害地层或对地层伤害较小，使其能有效提高油藏开发效果。CO2泡沫驱油在实验室中运行情况很好，表现出能有效改善油层吸水剖面、降低含水率、显著提高注入压力等优点，加之经济上具有较大吸引力，所以CO2泡沫驱是提高石油采收率技术发展的必然趋势。
[0003] 尽管CO2泡沫驱在实验室内取得了成功，在现场试验应用中，却往往达不到室内实验的效果。分析其原因主要是现场缺乏有效检测注入剂成泡状态的成熟工艺，无法保证实际注入井下的驱替剂为稳定的CO2泡沫体系，现场应用中这种与实验室的变化差异导致CO2泡沫体系无法有效发挥作用，影响范围降低，很难对油藏深部的流体流动性产生影响，造成现场施工后有效期短。
[0004] 虽然目前存在地面泡沫发生装置，但尚无有效的成泡程度的检测方法，无法确保井口注入液形成稳定泡沫体系；与此同时还由于缺乏有效的矿场CO2泡沫稳定成泡注入工艺，也制约了CO2泡沫体系在矿场中的应用，严重束缚了CO2泡沫驱技术的研究与发展。
发明内容
[0005] 本发明的一个目的在于提供一种矿场井口CO2注入系统。
[0006] 本发明的另一个目的在于提供一种矿场井口CO2注入方法。
[0007] 为达上述目的，本发明提供了一种矿场井口CO2泡沫注入系统，其包括液态CO2储罐、添加剂储罐、第一进料泵、第二进料泵、泡沫发生器、泡沫生成程度检测装置；
[0008] 所述泡沫发生器设置有液态CO2入口、添加剂入口、泡沫出口及将泡沫发生器 内外连通的取液监测口；
[0009] 所述液态CO2储罐通过管路经由第一进料泵与所述泡沫发生器的液态CO2入口相连；
[0010] 所述添加剂储罐通过管路经由第二进料泵与所述泡沫发生器的添加剂入口相连；
[0011] 所述泡沫发生器的泡沫出口与所述矿场井口相连；
[0012] 所述泡沫生成程度检测装置通过管路与所述取液监测口相连；
[0013] 所述与泡沫发生器的液态CO2入口、添加剂入口、泡沫出口及取液监测口相连的管路上设有阀门。
[0014] 根据本发明所述的系统，优选地，所述泡沫生成程度检测装置为密度检测器。
[0015] 根据本发明所述的系统，优选地，所述系统还包括阀门开关自动控制系统；所述阀门为电控阀门，所述阀门开关自动控制系统分别与所述泡沫发生器泡沫出口、液态CO2入口、添加剂入口管路上的电控阀门以及泡沫生成程度检测装置电连接以控制电控阀门的开闭。
[0016] 根据本发明所述的系统，优选地，所述系统还包括远程电脑控制系统；所述泡沫生成程度检测装置、远程电脑控制系统与所述阀门开关自动控制系统顺序电连接，阀门开关自动控制系统再分别与所述泡沫发生器泡沫出口、液态CO2入口、添加剂入口管路上的电控阀门电连接以控制电控阀门的开闭。
[0017] 根据本发明所述的系统，优选地，所述系统还包括第一柱塞泵和第二柱塞泵；
[0018] 所述液态CO2储罐通过管路经由第一进料泵、第一柱塞泵与所述泡沫发生器的液态CO2入口相连；
[0019] 所述添加剂储罐通过管路经由第二进料泵、第二柱塞泵与所述泡沫发生器的添加剂入口相连。
[0020] 根据本发明所述的系统，优选地，所述系统还包括流量积算仪；
[0021] 所述流量积算仪分别位于泡沫发生器的液态CO2入口、添加剂入口、泡沫出口与各自阀门之间的管路上。
[0022] 根据本发明所述的系统，优选地，所述取液监测口为1-6个，更优选为3个；
[0023] 其中更优选当所述取液监测口为2-6个时，最上面的取液监测口位于所述泡沫发生器内上液面之下5-20cm，最下面的取液监测口位于泡沫发生器底部之上5-20cm；
[0024] 更优选所述取液监测口为3-6个时，相邻的取液监测口的距离相等。
[0025] 在本发明的优选实施例中，泡沫发生器具有3个取液监测口，最上面的取液监测口位于所述泡沫发生器内上液面之下10cm，最下面的取液监测口位于泡沫发生器底部之上10cm，中部监测口位于所述泡沫发生器内液柱正中央。
[0026] 在本发明的优选实施例中，上述泡沫发生装置具有3个取液监测口，相应的具有三个泡沫生成程度检测装置。
[0027] 根据本发明所述的系统，优选地，该系统还包括气态CO2储罐；所述气态CO2储罐通过管路经过冷却装置与所述液态CO2储罐相连。
[0028] 根据本发明所述的系统，上述冷却装置的作用是将气态CO2冷却为液态CO2，在可实现将气态CO2冷却为液态CO2的前提下，该冷却装置可采用CO2冷却领域的常规冷却装置，在本发明的优选实施例中，该冷却装置为液氨冷却装置。
[0029] 根据本发明所述的系统，优选地，所述泡沫发生器还包括压力监测装置、温度控制装置、螺旋搅拌装置；
[0030] 更优选所述压力监测装置、温度控制装置由显示器、探头、加热螺线圈及传感线组成；所述加热螺线圈缠绕在探头上部5cm处，加热螺线圈的长度为泡沫发生器长度的四分之一，所述加热螺线圈与电源电连接，通过电加热方式对泡沫发生器内温度进行调节控制，所述探头悬空固定在泡沫发生器内部中段位置，以实时监测泡沫发生器内部的压力及温度；
[0031] 所述传感线与所述探头相连，所述传感线经由泡沫发生器上部设有的密封孔穿透泡沫发生器，与所述显示器相连。
[0032] 根据本发明所述的系统，其中，所述泡沫发生器为圆柱筒体；该圆柱筒体设置有液态CO2入口、添加剂入口、泡沫出口、及将泡沫发生器内外连通的取液监测口；
[0033] 在所述圆柱筒体的内部设置有搅拌装置；优选所述搅拌装置包括圆柱体及螺旋叶片，所述螺旋叶片设置在圆柱体的外表面；
[0034] 还优选所述搅拌装置的直径为1.5-2.5m；
[0035] 更优选所述螺旋叶片的厚度为1cm，宽度为20cm，螺旋叶片的间距为20-50cm，圆柱体高度为2-4m；
[0036] 优选所述圆柱筒体的高度为2.5-4.5m；直径为2-3m；
[0037] 还优选所述取液监测口采取等间距布设；还优选所述取液监测口为1-6个，更优选为3个；
[0038] 其中更优选当所述取液监测口为2-6个时，最上面的取液监测口位于所述泡沫发生器内上液面之下5-20cm，最下面的取液监测口位于泡沫发生器底部之上5-20cm；
[0039] 更优选所述取液监测口为3-6个时，相邻的取液监测口的距离相等。
[0040] 还优选所述圆柱筒体及搅拌装置由锰钢材质制成；
[0041] 所述泡沫发生器进一步包括压力监测装置、温度控制装置、螺旋搅拌装置；
[0042] 优选所述压力监测装置、温度控制装置由显示器、探头、加热螺线圈及传感线组成；所述加热螺线圈缠绕在探头上部5cm处，加热螺线圈的长度为泡沫发生器长度的四分之一，所述加热螺线圈与电源电连接，通过电加热方式对泡沫发生器内温度进行调节控制，所述探头悬空固定在泡沫发生器内部中段位置，以实时监测泡沫发生器内部的压力及温度；上述压力监测装置、温度控制装置共用显示器、探头；在上述压力监测装置、温度控制装置设置加热螺线圈可以使温度控制装置同时实现加热及监测功能。
[0043] 所述传感线与所述探头相连，所述传感线经由泡沫发生器上部设有的密封孔穿透泡沫发生器，与所述显示器相连。
[0044] 根据本发明所述的系统，所述泡沫发生器的圆柱筒体及搅拌装置由锰钢材质制成，其具有耐高温、耐高压、抗腐蚀等特性。
[0045] 根据本发明所述的系统，所述泡沫发生器的搅拌装置的直径为1.5-2.5m，该直径为搅拌装置的总体直径，包括构成搅拌装置的圆柱体的直径及螺旋叶片的厚度。
[0046] 在本发明所述的系统中，泡沫发生器、泡沫生成程度检测装置、阀门开关自动控制系统、远程电脑控制系统、压力监测装置、温度控制装置、螺旋搅拌装置均为本领域现有技术常规装置。
[0047] 本发明还提供了一种矿场井口CO2泡沫注入方法，其是上述的系统实现的，该方法包括以下步骤：
[0048] a、混合注入：将液态CO2及添加剂注入泡沫发生器；优选将气液比为1:7-1:12的液态CO2及添加剂注入泡沫发生器；优选所述添加剂为起泡剂；
[0049] b、CO2泡沫体系的制备：液态CO2及添加剂注入泡沫发生器后，将压力调至矿场所需注入压力，关闭与泡沫发生器泡沫出口相连接的管路上的阀门、与泡沫发生器的取液监测口相连的管路上的阀门，停止注入液态CO2及添加剂，混合均匀，得到CO2及添加剂的混合液，对CO2及添加剂的混合液进行加热，得到CO2泡沫体系；
[0050] c、密度检测：打开与泡沫发生器的取液监测口相连的管路上的阀门，将所述CO2泡沫体系注入泡沫生成程度检测装置，当泡沫生成程度检测装置中的压力达到矿场所需注入压力时，关闭与泡沫发生器的取液监测口相连的管路上设有的阀门，测量体积固定的含有CO2泡沫体系的泡沫生成程度检测装置的质量，得到体积固定的含有CO2泡沫体系的泡沫生成程度检测装置的质量数据；
[0051] 优选将所述体积固定的含有CO2泡沫体系的泡沫生成程度检测装置的质量数据由数据线反馈至远程电脑控制系统，由远程电脑控制系统自动计算出泡沫生成程度检测装置内CO2泡沫体系的密度，进一步得到平均密度；
[0052] d、信号反馈：若所述平均密度在预设的CO2泡沫体系稳定成泡密度范围内，开启与泡沫发生器泡沫出口相连接的管路上的阀门，将CO2泡沫体系注入井底实施井下作业；
[0053] 其中优选为若平均密度在预设的CO2泡沫体系稳定成泡密度范围内，阀门开关自动控制系统控制开启与泡沫发生器泡沫出口相连接的管路上的阀门，将CO2泡沫体系注入井底实施井下作业；
[0054] 其中更优选为若平均密度在远程电脑控制系统中所设定的CO2泡沫体系稳定成泡密度范围内，所述远程电脑控制系统将根据内部编制程序自动发送“开启”反馈信号，阀门开关自动控制系统根据远程电脑控制系统发送的“开启”反馈信号自动开启与泡沫发生器泡沫出口相连接的管路上的阀门，将CO2泡沫体系注入井底实施井下作业；
[0055] 若平均密度不在预设的CO2泡沫体系稳定成泡密度范围内，需继续步骤e调整气液比后继续进行步骤b；
[0056] 其中优选为若平均密度不在预设的CO2泡沫体系稳定成泡密度范围内，阀门开关自动控制系统控制关闭与泡沫发生器泡沫出口相连接的管路上的阀门，需继续步骤e调整气液比后继续进行步骤b；
[0057] 其中更优选为若平均密度不在远程电脑控制系统中所设定的CO2泡沫体系稳定成泡密度范围内，所述远程电脑控制系统将根据内部编制程序自动发送“关闭”反馈信号，阀门开关自动控制系统根据远程电脑控制系统发送的“关闭”反馈信号自动关闭与泡沫发生器泡沫出口相连接的管路上的阀门，需继续步骤e调整气液比后继续进行步骤b；
[0058] e、调整气液比：根据所述平均密度的大小适当调整液态CO2及添加剂的流量，以调整液态CO2及添加剂的气液比；
[0059] 优选在液态CO2及添加剂的气液比为1:7-1:12内调节液态CO2及添加剂的流量；
[0060] 还优选为通过远程电脑控制系统对阀门开关自动控制系统进行信号指令操控，阀门开关自动控制系统自动调节泡沫发生器液态CO2入口、添加剂入口管路上的电控阀门，当对应流量积算仪显示新增液量满足要求时，阀门开关自动控制系统接收远程电脑控制系统信号指令，阀门受控关闭；
[0061] 更优选为若平均密度大于预设的CO2泡沫体系稳定成泡密度范围的上限密度，则加大液态CO2的注入量；若平均密度小于预设的CO2泡沫体系稳定成泡密度范围的下限密度，则加大添加剂的注入量，计算累计注入的CO2量、排出的CO2量及排出的添加剂量，确定泡沫发生器内液态CO2及添加剂的气液比，直至平均密度处于预设的CO2泡沫体系稳定成泡密度范围内；
[0062] f、复查密度：按照步骤c重新进行密度检测，如果平均密度处于预设的CO2泡沫体系稳定成泡密度范围之内，开启与泡沫发生器泡沫出口相连接的管路上的阀门，将CO2泡沫体系注入井底实施井下作业；如果平均密度不在预设的CO2泡沫体系稳定成泡密度范围之内，则重复步骤e和f至平均密度处于预设的CO2泡沫体系稳定成泡密度范围之内后，以开启与泡沫发生器泡沫出口相连接的管路上的阀门，将CO2泡沫体系注入井底实施井下作业；
[0063] 其中优选为若平均密度在预设的CO2泡沫体系稳定成泡密度范围内，阀门开关自动控制系统控制开启与泡沫发生器泡沫出口相连接的管路上的阀门，将CO2泡沫体系注入井底实施井下作业；
[0064] 其中更优选为若平均密度在远程电脑控制系统中所设定的CO2泡沫体系稳定成泡密度范围内，所述远程电脑控制系统将根据内部编制程序自动发送“开启”反馈信号，阀门开关自动控制系统根据远程电脑控制系统发送的“开启”反馈信号自动开启与泡沫发生器泡沫出口相连接的管路上的电控阀门，将CO2泡沫体系注入井底实施井下作业。
[0065] 根据本发明所述的方法，泡沫生成程度检测装置中的泡沫的密度是通过远程电脑控制系统自动计算得到的，在计算得到上述密度之后，远程电脑控制系统根据事先编好的程序进行判定该密度是否满足CO2泡沫体系稳定成泡密度范围的要求，并自动 向阀门开关自动控制系统反馈开启或关闭信号；
[0066] 当需要调整气液比时，远程电脑控制系统将通过发送信号至阀门开关自动控制系统，根据相应的信号指令相应地调节泡沫发生器液态CO2入口、添加剂入口管路上的电控阀门的开启程度，以达到调节流量的目的，并通过相应的流量积算仪监测增加的注入量，达到要求后，操控阀门关闭。
[0067] 根据本发明所述的矿场井口CO2泡沫注入方法，上述气液比为1:7-1:12是通过以下室内实验获得的，其包括以下步骤：
[0068] 室内实验设计了8组不同气液比泡沫体系驱替实验，气液比分别为1:3、1:5、1:7、1:10、1:12、1:15、1:17、1:20。
[0069] 实验用发泡剂选取FP388自制发泡剂，稳泡剂选取WP125自制稳泡剂，在溶液中加入150mg/L的硫脲作为粘稳剂。模拟地层水的矿化度为11737.7mg/L，实验用岩心为Φ2.5cm×10cm石英砂胶结柱状人造岩心，气测渗透率为10×10-3μm2左右，只饱和水不饱和油，实验温度分别为45℃、75℃、100℃。
[0070] 注入方式：恒压注入CO2气体，同时恒速注入发泡剂溶液。
[0071] 实验方案：在岩心入口端，按气液摩尔比分别为1:3、1:5、1:7、1:10、1:12、1:15、1:17、1:20比例将CO2恒压注入、发泡剂恒速注入，记录岩心出口端生成大量连续泡沫所需时间。
[0072] 由实验结果发现：在不同温度下，同一气液摩尔比持续产生大量稳定泡沫所需时间不同，温度越高，所需时间越长；温度一定的条件下，随着气液摩尔比由1:3变化到1:20，持续产生大量稳定泡沫所需时间呈现出先降低后上升的趋势。总体来看，基本都在气液摩尔比范围为1:7-1:12时，对于45℃、75℃、100℃三种温度条件下，出口端生成大量连续泡沫所需时间均较短，即最易形成泡沫，因此，优选出以下实验中的气液摩尔比范围为1:7-1:12。
[0073] CO2泡沫体系稳定成泡密度范围是通过以下室内实验获得的，其包括以下步骤：
[0074] 将PVT测试仪的筒内温度升至45℃，向PVT筒内注入200摩尔的FP388起泡剂，再按照相应气液比注入2摩尔的CO2。逐渐增加桶内压力，并持续通过摄像头观察筒内泡沫，测定CO2泡沫体系在逐步加压过程中的体积变化规律；压力与体积的关系图如图2所示。
[0075] 实验结果表明：在PVT筒内压力高于13MPa的情况下，PVT筒内停止搅拌后泡 沫体系稳定，且无明显气相或液相析出。
[0076] 结合现场要求的压力界限20MPa，由此该泡沫体系形成稳定泡沫体系的压力范围为13-20MPa。CO2泡沫体系的密度与压力之间的对应关系曲线图，如图2所示，结合图2中的数据，可以确定CO2泡沫体系形成稳定泡沫的密度范围为1.003-1.064g/mL。
[0077] 综上所述，本发明的矿场井口CO2注入系统及其注入方法可通过泡沫生成程度检测装置检测矿场实际泡沫体系的密度，控制注入剂CO2泡沫的平均密度处于稳定成泡的密度范围，从而能有效地确保CO2泡沫形成稳定的泡沫体系并注入到井底，突破了矿场作业中无法明确井口注入剂成泡状态的技术瓶颈，为CO2泡沫驱和CO2泡沫调剖现场施工提供了有力技术支持。
附图说明
[0078] 图1为本发明实施例1泡沫体系气液比优选实验流程示意图；
[0079] 图2为实施例1中在45℃条件下，CO2和FP388发泡剂组成的泡沫体系的压力与体积、压力与密度的关系图；
[0080] 图3为本发明实施例2的矿场井口CO2注入系统工艺流程图；
[0081] 图4为本发明实施例2的矿场井口CO2注入系统中泡沫发生器的结构示意图。
[0082] 主要附图标号说明
[0083] 1恒流泵 2恒压ESCO泵 3活塞容器(表面活性剂) 4活塞容器(CO2) 5压力表 6岩心夹持器 7气液分离器 8湿式流量计 9围压泵 10控制阀 11恒温箱；
[0084] 12气态CO2储罐 13液氨冷却装置 14液态CO2储罐 15第一进料泵 16第一柱塞泵 17第一流量积算仪 18泡沫发生器 19泡沫生成程度检测装置 20阀门开关自动控制系统
21井口 22添加剂储罐；
[0085] 23压力监测装置 24温度控制装置 25泡沫出口 26螺旋搅拌装置 27电源 28添加剂入口 29液态CO2入口 30第二进料泵 31第二柱塞泵 32第二流量积算仪 33第三流量积算仪 34远程电脑控制系统。
具体实施方式
[0086] 以下通过具体实施例详细说明本发明的实施过程和产生的有益效果，旨在帮助阅 读者更好地理解本发明的实质和特点，不作为对本案可实施范围的限定。
[0087] 实施例1
[0088] 室内实验结果是确定现场注入工艺系统参数的基础，因此首先进行室内实验以获得基础数据。
[0089] 1)确定气液比
[0090] 室内实验设计了8组不同气液比泡沫体系驱替实验，气液比分别为1:3、1:5、1:7、1:10、1:12、1:15、1:17、1:20；具体实验流程如图1所示。
[0091] 实验用发泡剂选取FP388自制发泡剂，稳泡剂选取WP125自制稳泡剂，在溶液中加入150mg/L的硫脲作为粘稳剂。模拟地层水矿化度为11737.7mg/L，实验用岩心为Φ2.5cm×-3 210cm石英砂胶结柱状人造岩心，气测渗透率为10×10 μm左右，只饱和水不饱和油，实验温度为45℃、75℃、100℃。
[0092] 注入方式：恒压注入CO2气体，同时恒速注入发泡剂溶液。
[0093] 实验方案：将恒压ESCO泵2连接活塞容器(CO2)4，打开各装置控制阀10，将CO2恒压注入恒温箱11中的岩心夹持器6的入口端，将恒流泵1连接活塞容器(表面活性剂)3，将CO2恒压注入岩心夹持器6的入口端，CO2与发泡剂的气液摩尔比分别为1:3、1:5、1:7、1:10、1:12、1:15、1:17、1:20；采用围压泵9对岩心夹持器6施加稳定围压，由气液分离器7及湿式流量计8检测泡沫形成情况，由压力表5观察记录驱替过程中的压力，记录岩心出口端生成大量连续泡沫所需时间，其实验结果如表1所示。
[0094] 表1
[0095]
[0096] 可以看出：在不同温度下，同一气液摩尔比持续产生大量稳定泡沫所需时间不同，温度越高，所需时间越长；温度一定的条件下，随着气液摩尔比由1:3变化到1:20，持续产生大量稳定泡沫所需时间呈现出先降低后上升的趋势。总体来看，在气液摩尔比为1:7-1:12时，对于45℃、75℃、100℃三种温度条件下，泡沫出口端生成大量连续泡沫所需时间均较短，即最易形成泡沫，因此，优选出以下实验中的注入气液摩尔比范围为1:7-1:12。
[0097] 2)确定CO2泡沫体系稳定成泡密度范围
[0098] 将PVT测试仪(法国ST公司生产，型号为240/1000FV)的筒内温度升至45℃，向PVT筒内注入200摩尔的FP388起泡剂，再按照相应气液比注入2摩尔的CO2。逐渐增加桶内压力，并持续通过摄像头观察筒内泡沫，测定CO2泡沫体系在逐步加压过程中的体积变化规律；压力与体积的关系图如图2所示。
[0099] 实验结果表明：在PVT筒内压力高于13MPa的情况下，PVT筒内停止搅拌后泡沫体系稳定，且无明显气相或液相析出。
[0100] 结合现场要求的压力界限20MPa，由此该泡沫体系形成稳定泡沫的压力范围为13-20MPa。CO2泡沫体系密度与压力对应关系曲线图如图2所示，结合图2可以确定CO2泡沫体系形成稳定泡沫的密度范围为1.003-1.064g/mL。
[0101] 实施例2
[0102] 本实施例提供了一种矿场井口CO2注入系统，该系统包括：气态CO2储罐12、液态CO2储罐14、添加剂储罐22、液氨冷却装置13、第一进料泵15、第一柱塞泵16、泡沫发生器18、泡沫生成程度检测装置19、第一流量积算仪17、阀门开关自动控制系统20、第二进料泵30、第二柱塞泵31、第二流量积算仪32、第三流量积算仪33、远程电脑控制系统34、阀门；矿场井口CO2注入系统工艺流程图如图3所示，矿场井口CO2注入系统中泡沫发生器的结构示意图如图4所示。
[0103] 所述泡沫发生器18设置有液态CO2入口29、添加剂入口28、泡沫出口25及三个将泡沫发生器18内外连通的取液监测口；最上面的取液监测口位于所述泡沫发生器18内上液面之下10cm，最下面的取液监测口位于所述泡沫发生器18底部之上10cm；中部监测口位于所述泡沫发生器18内液柱正中央；
[0104] 所述气态CO2储罐12通过管路经由液氨冷却装置13与液态CO2储罐14相连；
[0105] 所述液态CO2储罐14通过管路经由第一进料泵15、第一柱塞泵16、第一流量 积算仪17与所述泡沫发生器18的液态CO2入口29相连；
[0106] 所述添加剂储罐22通过管路经由进第二料泵30、第二柱塞泵31、第二流量积算仪32与所述泡沫发生器18的添加剂入口28相连；
[0107] 所述泡沫发生器18的泡沫出口25与所述矿场井口21相连；
[0108] 所述泡沫生成程度检测装置19通过管路与所述取液监测口相连；相应地，本实施例中的矿场井口CO2注入系统具有三个泡沫生成程度检测装置19，分别记为A、B、C；
[0109] 所述与泡沫发生器18的液态CO2入口29、添加剂入口28、泡沫出口25及取液监测口相连的管路上设有阀门；上述与泡沫发生器18的液态CO2入口29相连的管路上设有的阀门记为H，与泡沫发生器18的添加剂入口28相连的管路上设有的阀门记为I，与泡沫发生器18的泡沫出口25相连的管路上设有的阀门记为G，泡沫发生器18的取液监测口与泡沫生成程度检测装置A、B、C相连的管路上设有的阀门分别记为D、E、F。
[0110] 第三流量积算仪33位于泡沫发生器18的泡沫出口25与阀门G之间的管路上。
[0111] 所述阀门开关自动控制系统20分别与所述泡沫生成程度检测装置19、泡沫发生器18泡沫出口25、液态CO2入口29、添加剂入口28管路上的阀门I、H、G、相连接。
[0112] 所述远程电脑控制系统34分别与所述泡沫生成程度检测装置19、阀门开关自动控制系统20电连接。
[0113] 所述泡沫发生器还包括压力监测装置23、温度控制装置24、螺旋搅拌装置26；
[0114] 上述压力监测装置23、温度控制装置24由显示器、探头、加热螺线圈及传感线组成；所述加热螺线圈缠绕在探头上部5cm处，加热螺线圈的长度为泡沫发生器长度的四分之一，所述加热螺线圈与电源27电连接，通过电加热方式对泡沫发生器内温度进行调节控制，所述探头悬空固定在泡沫发生器内部中段位置，以实时监测泡沫发生器内部的压力及温度；
[0115] 所述传感线与所述探头相连，所述传感线经由泡沫发生器18上部设有的密封孔穿透泡沫发生器18，与所述显示器相连。
[0116] 实施例3
[0117] 本实施例提供了一种矿场井口CO2注入方法，该方法是通过实施例2提供的矿 场井口CO2注入系统实现的，该方法包括以下步骤：
[0118] 1)混合注入
[0119] 以初始气液比为1:7-1:12，将液态CO2通过第一进料泵15、第一柱塞泵16恒速注入泡沫发生器18内，将FP388起泡剂通过第二进料泵30、第二柱塞泵31恒速注入泡沫发生器18内，其中，液态CO2的流速为5m3/d，FP388起泡剂的流速为13.5m3/d，并分别通过第一流量积算仪17、第二流量积算仪32实时监测二者的注入量；
[0120] 2)加热搅拌
[0121] 将液态CO2及起泡剂注入泡沫发生器18后，泡沫发生器18内部的压力稳定上升至矿场要求注入压力15MPa，此时，关闭泡沫发生器18的泡沫出口25端阀门G，液态CO2及FP388起泡剂注入端的阀门H、I，停止注入。通过泡沫发生器18内部的螺旋搅拌装置26对泡沫发生器18内部的液体开始剧烈搅拌，搅拌过程中泡沫发生器18内壁上的温度控制装置24对CO2与FP388起泡剂的混合液进行加热，发生器内部温度加热至75℃；
[0122] 3)密度检测
[0123] 泡沫发生器18分别设置上中下三个取液监测口，分别通过管路经由阀门D、E、F与泡沫生成程度检测装置A、B、C相连，当A、B、C中的压力达到矿场要求注入压力15MPa时，关闭3
阀门D、E、F，测量体积固定为0.5m的泡沫生成程度检测装置A、B、C的质量，泡沫生成程度检测装置A、B、C的自重均为10kg，检测装置分别测得含有CO2泡沫体系的泡沫生成程度检测装置A、B、C的质量分别为63.3kg、63.5kg、63.4kg，测得数据由数据线反馈至远程电脑控制系统，自动计算出泡沫生成程度检测装置A、B、C中CO2泡沫体系的密度分别为1.066g/mL、
1.071g/mL、1.068g/mL，进一步计算得到三者的平均密度1.068g/mL；
[0124] 4)信号反馈
[0125] 上述计算得到的平均密度为1.068g/mL，其值大于实施例1中得到的CO2泡沫体系稳定成泡密度范围的上限密度1.064g/mL，即远程电脑控制系统34中所设定的CO2泡沫体系稳定成泡密度范围，此时远程电脑控制系统34将根据内部编制程序自动发送“关闭”反馈信号，阀门开关自动控制系统20根据远程电脑控制系统34发送的“关闭”信号自动关闭与泡沫发生器18的泡沫出口25相连接的管路上的阀门G；需调整气液比后继续进行加热搅拌；
[0126] 5)调整气液比
[0127] 根据平均密度的大小适当调整CO2及起泡剂的流量，由于CO2泡沫体系的平均密度1.068g/mL大于实施例1中得到的CO2泡沫体系稳定成泡密度范围的上限密度1.064g/mL，因此应该加大CO2注入量，通过观察第一流量积算仪15、第二流量积算仪32可分别得知液态CO2的累计注入量为0.9m3，起泡剂的累计注入量为2.43m3，泡沫发生器18内的气液比为1:10，根据实际情况在优选出的气液比范围1:7-1:12内适度调节气液流量，确定需注入液态CO2的体积为0.05m3，通过远程电脑控制系统34对阀门开关自动控制系统20进行信号指令操控，阀门开关自动控制系统20自动调节液态CO2入口29的阀门H，当第一流量积算仪17显示新增加的液态CO2的体积为0.05m3时，阀门开关自动控制系统20接收远程电脑控制系统34信号指令，阀门H受控关闭；
[0128] 6)复查密度
[0129] 调整气液比后泡沫发生器18继续进行加热搅拌，然后重新检测泡沫体系的密度，分别计算出泡沫生成程度检测装置A、B、C内的泡沫体系的密度分别为1.054g/mL、1.059g/mL、1.057g/mL，进一步计算得到三者的平均密度为1.056g/mL。该平均密度处于远程电脑控制系统34中所设定的CO2泡沫体系稳定成泡密度范围之内，远程电脑控制系统34将根据内部编制程序自动发送“开启”反馈信号，阀门开关自动控制系统20根据远程电脑控制系统34发送的“开启”反馈信号自动开启与泡沫发生器18的泡沫出口25相连接的管路上的阀门G，将CO2泡沫注入井底实施井下作业。
