[發明專利]流量可調的壓裂作業系統

在審

• 申請號: 201410403799.9
• 申請日: 2014-08-15
• 公開（公告）號: CN104196513A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 陳松
• 申請（專利權）人: 武漢嗨拓科技有限公司
• 主分類號: E21B43/267
• 分類號: E21B43/267;F04B49/16
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本發明涉及油氣開采技術，特別涉及一種流量可調的壓裂作業系統。

背景技術

水力壓裂是利用地面高壓泵，通過井筒向油層擠注具有較高粘度的壓裂液。當注入壓裂液的速度超過油層的吸收能力時，則在井底油層上形成很高的壓力，當這種壓力超過井底附近油層巖石的破裂壓力時，油層將被壓開并產生裂縫。這時，繼續不停地向油層擠注壓裂液，裂縫就會繼續向油層內部擴張。為了保持壓開的裂縫處于張開狀態，接著向油層擠入帶有支撐劑(通常石英砂)的攜砂液，攜砂液進入裂縫之后，一方面可以使裂縫繼續向前延伸，另一方面可以支撐已經壓開的裂縫，使其不致于閉合。再接著注入頂替液，將井筒的攜砂液全部頂替進入裂縫，用石英砂將裂縫支撐起來。最后，注入的高粘度壓裂液會自動降解排出井筒之外，在油層中留下一條或多條長、寬、高不等的裂縫，使油層與井筒之間建立起一條新的流體通道。壓裂施工作業是改造油氣藏的重要手段之一，它是增加油氣的流動性，提高油氣采收率的一種行之有效的方法；尤其對于低滲透油氣井，需要借助于壓裂作業才能達到穩產和增產的目的。

壓裂作業系統通常包括多臺壓裂泵組、混砂車、高低壓管匯及儀表車；壓裂泵組是壓裂作業的主要設備，它的作用是向井內注入高壓、大排量的壓裂液，將地層壓開，把支撐劑擠入裂縫；混砂車是的作用是將支撐劑、壓裂基液及其它的添加劑混合得到壓裂液并將壓裂液經低壓管匯供給壓裂泵組；壓裂泵組將壓裂液加壓后經高壓管匯注入井口；儀表車通過各種傳感器對整個壓裂作業進行監控。在壓裂作業過程中，如果始終以統一的速度(即流量)向油氣井注入壓裂液，極有可能導致井內壓力波動過大，引起生產事故或設備損壞等問題，因此，在不同工況/施工階段，需要以不同的速度注入壓裂液。

發明內容

基于上述原因，本發明提出一種流量可調的壓裂作業系統，利用該壓裂作業系統可以根據不同工況及施工階段采取不同的輸出流量，以保證作業安全。

一方面，本發明提出了一種流量可調的壓裂作業系統，包括管匯、混砂車、儀表車及壓裂泵組；所述壓裂泵組設置有汽車底盤、驅動裝置、壓裂泵和散熱裝置，驅動裝置、壓裂泵和散熱裝置均設置在汽車底盤上，驅動裝置通過傳動機構將動力傳遞給壓裂泵，散熱裝置設置在傳動機構的上方；其中，壓裂泵包括動力端和液力端，動力端和液力端通過連接件固定連接，動力端設置有動力端殼體、曲軸和連桿，所述曲軸可轉動地架設在動力端殼體內，驅動裝置的動力經傳動機構傳遞至曲軸進而驅使曲軸轉動；所述液力端設置有液力端殼體、進液口、排液口、柱塞、進液閥組和排液閥組，進液口設置于液力端殼體的底部，排液口設置于液力端殼體的頂部，柱塞可滑動地設置在液力端殼體上；所述連桿一端與曲軸連接，另一端與柱塞連接；所述液力端還設置有調節塞、限位桿和調節旋鈕，所述調節塞設置在與柱塞相對的位置上，并可相對液力端殼體滑動，調節塞另一端設有敞開口，限位桿的第一端插入到敞開口內，限位桿的第二端與調節旋鈕連接；所述第一端上設置有用于限制調節塞位置的限位結構，所述調節塞可在限位桿和液力端殼體限定的范圍內滑動。

在優選地技術方案中，所述調節塞和柱塞同軸設置。

在優選地技術方案中，所述液力端還設置有彈簧，所述彈簧套設在限位桿上，其一端抵靠在調節塞上，另一端抵靠在液力端殼體上。

在優選地技術方案中，所述柱塞由陶瓷材料制成。

在優選地技術方案中，所述驅動裝置為柴油機或電動機。

在優選地技術方案中，所述壓裂作業系統還包括液罐車和運砂車，運砂車用于為混砂車提供石英砂，液罐車用于為混砂車提供壓裂基液。

壓裂泵屬于容積式泵，即通過改變容積來吸入/排出壓裂液，當柱塞向液力端殼體外移動時，液力端內的容積增大，壓裂液從進液口被吸入，當柱塞向液力端殼體內移動時，容積縮小，壓裂液從排液口被排出；在柱塞往復運動過程中，容積改變多少是影響壓裂泵輸出流量的一個重要因素。本發明提出的壓裂作業系統在壓裂泵的液力端上設置有調節塞、限位桿和調節旋鈕，調節塞可以在限位桿和液力端殼體之間的范圍活動，當要縮小或增大調節塞的移動范圍時，可以通過調節旋鈕改變限位桿伸入到液力端殼體內的長度；通過改變調節塞的移動范圍，可以改變壓裂泵在作業過程中的容積變化大小，進而改變壓裂泵的輸出流量。

附圖說明

圖1為本發明具體實施例提供的壓裂作業系統的工作原理圖；

圖2為本發明具體實施例提供的壓裂泵組的機構示意圖；

圖3為本發明具體實施例提供的壓裂泵的結構示意圖；

圖4為圖3所示壓裂泵的液力端的剖視圖。