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专利号: 2020112361646
申请人: 东北石油大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 土层或岩石的钻进;采矿
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种水力脉冲压裂装置,其特征在于,包括水力脉冲发生器,水力脉冲发生器包括:驱动机构、活塞(11)及活塞腔(5);

所述活塞(11)将所述活塞腔(5)分隔为流入腔及排出腔;

所述流入腔内置弹簧(7);

所述驱动机构,用于驱动所述活塞(11)在所述活塞腔(5)内进行往复运动;

所述往复运动,用于所述活塞(11)驱使输入的液体从所述流入腔进入所述排出腔及压缩所述液体从所述排出腔输出交替进行以产生脉冲压力;

并用于所述活塞(11)压缩所述弹簧(7)与释放所述弹簧(7)交替进行以不断产生弹性蓄能并释放所述弹性蓄能;

释放的所述弹性蓄能,用于增强所述脉冲压力;

所述活塞(11)上设置第一单流阀(8),所述第一单流阀(8)的流向为从所述流入腔到所述排出腔;

所述排出腔的侧壁设置第二单流阀(9),所述第二单流阀(9)的流向为从所述排出腔到所述活塞腔(5)外部;

所述驱动机构,包括叶轮(1);所述叶轮(1)与滑杆机构(4)连接;所述滑杆机构(4)与所述活塞(11)连接;所述液体驱动所述叶轮(1)转动以带动所述滑杆机构(4)驱使所述活塞(11)进行所述往复运动;

所述活塞腔(5)上方连接油管(15),所述油管(15)用于输入压裂液;

所述油管(15)设置偏心进液口(12);叶轮(1)的数量为两个,对应叶轮(1)的数量,偏心进液口(12)的数量也选用两个,用于增强所述叶轮(1)的转动速度以提高所述往复运动的速度;

当高压压裂液从油管(15)进入时,压裂液冲击促使叶轮(1)转动,叶轮(1)转动带动活塞(11)交替进行活塞上行和活塞下行:当叶轮(1)通过滑杆机构(4)带动活塞(11)在活塞腔(5)内上行时,由于压裂液向下的冲击力可使活塞(11)上的第一单流阀(8)向下打开,活塞腔(5)上的第二单流阀(9)则处于关闭状态,活塞(11)向上运动压缩弹簧(7),使得弹簧(7)进行弹性蓄能,即将压裂液的动能转化为弹簧(7)的弹性势能;此时压裂液从活塞(11)上的第一单流阀(8)进入,活塞腔(5)内活塞(11)的上方流入腔内充满液体;

当叶轮(1)通过滑杆机构(4)带动活塞(11)在活塞腔(5)内下行时,由于活塞腔(5)内活塞(11)下方的排出腔内的压裂液对活塞(11)有向上的冲击力而使第一单流阀(8)关闭,排出腔下方侧壁上设置的第二单流阀(9)打开,弹簧(7)的弹性势能得以释放,弹性势能则推动活塞(11)快速向下运动,在活塞腔(5)内积蓄较高的压力;此时压裂液从活塞腔(5)的排出腔上的第二单流阀(9)向外喷出,产生脉冲压力;水力脉冲压裂装置的施工方法如下:步骤1,井筒处理:首先使用洗井液反复清洗井筒,防止井筒中杂物压裂时堵塞第一单流阀、第二单流阀或进入地层,污染储层;

步骤2,射孔:洗井结束后,将射孔装置下入到欲压裂层段,按照射孔设计要求对压裂段进行射孔;

步骤3,下压裂管柱、坐封液压封隔器:按设计程序连接油管(15)与液压封隔器(17)和水力脉冲压裂装置(13),将水力脉冲压裂装置(13)下入压裂井段,开启压裂车(18)的地面泵压,坐封液压封隔器(17);并在地面控制压力以及排量以在井底达到合理的脉冲频率;

步骤4,可控式液压封隔器验封完成后,调节地面压力和排量,启动水力脉冲压裂装置产生脉冲流体,同时控制井下脉冲能量产生大小,达到预期“水锤效应”效果;按压裂施工程序进行施工,在地面设置观察口监测压裂缝网(14)的施工效果,达到预定要求后,该段水力脉冲压裂结束;

步骤5,换层压裂:第一层段压裂结束后,解封液压封隔器(17),上提管柱至地面,检查或更换井下装备;泵入桥塞(16)并重复以上操作进行换层压裂;

步骤6,施工结束:压裂完所有层段后,解封液压封隔器(17),上提管柱取出井下装置;

下入钻塞设备钻穿桥塞(16),压裂施工结束。