[發明專利]一種實現脈沖式加砂壓裂的裝置與方法

有效

• 申請號: 201610004881.3
• 申請日: 2016-01-05
• 公開（公告）號: CN105507873B
• 公開（公告）日: 2018-09-07
• 發明（設計）人: 許大星;郭利偉
• 申請（專利權）人: 山東達維石油技術有限公司
• 主分類號: E21B43/267
• 分類號: E21B43/267
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 呂利敏

本發明涉及一種實現脈沖式加砂壓裂的裝置與方法。該裝置包括加料裝置、脈沖輪、混砂液罐和多個加砂桶；所述加料裝置和混砂液罐分別設置在脈沖輪的兩側；所述加砂桶均勻設置在脈沖輪的外緣；脈沖輪連接有驅動電機；所述混砂液罐上設置有入液管和出液管，混砂液罐內設置有攪拌器。該裝置結構簡單，自動化程度高，計量準確，易于操作和控制；可靈活精確地控制支撐劑用量、加法和配比，適用于常規壓裂、通道壓裂的脈沖式加砂。

技術領域

本發明涉及一種實現脈沖式加砂壓裂的裝置與方法，屬于油氣田開發的技術領域。

背景技術

常規壓裂增產施工中采用脈沖式的加砂方式能夠有效地提高壓裂液的攜砂性能，將支撐劑攜帶進入裂縫的深部甚至端部，同時可以增加縫內單位體積的鋪砂濃度以提高支撐劑的抗壓能力，最終顯著地提高充填裂縫的長期導流能力，改善壓裂施工效果，增加壓后產能。基于相關壓裂工藝、壓裂設備的改進，采用脈沖式的加砂方式還可以實現通道壓裂技術，在人工裂縫中形成“柱體”支撐，形成具有高導流能力的通道網絡，增產效果可達到常規壓裂的幾十倍。

中國專利CN103321627A公開了一種實現超高導流能力的壓裂脈沖加砂系統及其工作方法，該壓裂脈沖加砂系統是一種專門針對通道壓裂的脈沖加砂設備，但是該系統設備結構復雜，操作要求和系統維護成本高。

采用一種結構和操作簡單的脈沖式加砂壓裂的裝置，不僅能取得壓裂操作的有益效果，且能降低維護成本，提高工作和生產效率。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種實現脈沖式加砂壓裂的裝置。

本發明還提供一種利用上述裝置進行脈沖式加砂壓裂的方法。

本發明的技術方案如下：

一種實現脈沖式加砂壓裂的裝置，包括加料裝置、脈沖輪、混砂液罐和多個加砂桶；所述加料裝置和混砂液罐分別設置在脈沖輪的兩側；所述加砂桶均勻設置在脈沖輪的外緣；脈沖輪連接有驅動電機；混砂液罐內設置有攪拌器。支撐劑通過加料裝置加入加砂桶內，所述脈沖輪利用水車的循環原理工作，加砂桶在脈沖輪的帶動下順時針旋轉，當盛有支撐劑的加砂桶到達最高點后，支撐劑被瞬間倒入混砂液罐與壓裂液充分混合形成混砂液，經出液口泵入地層，完成一個加砂脈沖，脈沖輪暫停轉動，加砂桶停止向混砂液罐加入支撐劑；向地層單獨泵入壓裂液，完成一個液體脈沖，同時進入下一個加砂脈沖，脈沖輪恢復轉動，再次向混砂液罐加入支撐劑，完成下一次加砂脈沖，由此循環，實現加砂壓裂的操作。

優選的，所述加料裝置包括螺旋輸送器和支撐劑罐。通過螺旋輸送器將支撐劑罐內的支撐劑加入加砂桶內。

進一步優選的，所述螺旋輸送器的輸送高度為0.5～2.5m；所述混砂液罐直徑為0.5～1.5m，高度為0.5～1m；所述加砂桶的尺寸比混砂液罐的尺寸小0.2～0.4m。

優選的，所述液體脈沖的周期為加料裝置向一個加砂桶加滿支撐劑的時間t，所述T＝10～300s。

優選的，所述加砂桶可拆卸的設置在脈沖輪上。

優選的，所述加砂桶的開口方向沿著脈沖輪的轉動方向設置；所述加砂桶的外壁與脈沖輪的外緣相切設置。

優選的，所述混砂液罐為透明混砂液罐；混砂液罐的側壁上設置有刻度。透明混砂液罐可實現隨時觀察液位。

優選的，所述混砂液罐上設置有入液管和出液管，所述入液管上設置有管道泵和壓力表。

一種脈沖式加砂壓裂的方法，包括步驟如下：

(1)計算每個加砂脈沖所需加砂量，其中，s為單位時間壓裂液排量，t為加砂脈沖時間，V砂為每個加砂脈沖所需加砂量；

(2)計算每個加砂桶體積V_桶,根據每個加砂脈沖所需加砂量選則合適體積的加砂桶；