[發明專利]一種壓裂系統及支撐劑投加方法

有效

• 申請號: 201811569368.4
• 申請日: 2018-12-21
• 公開（公告）號: CN111350480B
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發明（設計）人: 張希建;陳杭英;張言
• 申請（專利權）人: 浙江帕爾環境科技有限公司
• 主分類號: E21B43/26
• 分類號: E21B43/26;E21B43/267
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司 33100
• 代理人: 劉曉春

本發明提供了一種壓裂系統及支撐劑投加方法，包括對壓裂液提供壓裂所需高壓的壓裂泵、支撐劑投加裝置和高壓壓裂液輸送管道，高壓壓裂液輸送管道和壓裂泵出口相連；所述支撐劑投加裝置包括支撐劑投放容器，所述支撐劑投加裝置設置有支撐劑入口和支撐劑出口，高壓壓裂液輸送管道設置支撐劑投入接口，支撐劑出口和高壓壓裂液輸送管道支撐劑接口自上而下布置，對于同一支撐劑投放容器，其支撐劑進料狀態和投放支撐劑狀態輪替地處在不同時刻。本發明支撐劑在投加過程中主要依靠重力，無高壓泵增壓輸送環節，對設備的損耗小，能顯著提高高壓壓裂泵的使用壽命、提高壓裂作業工作效率。

技術領域

本發明屬于壓裂領域，尤其是涉及壓裂系統、壓裂作業過程中支撐劑的投加裝置及投加方法。

背景技術

在油氣工業的完井操作作業中，常常采用水力壓裂(通常稱作“Fracking”或“Fracing”)以增加巖層中的油氣釋放。通常壓裂系統的工作壓力從35MPa到140MPa。水力壓裂施工過程中，一般由混配車連續配液提供具有一定粘度和攜砂能力的滑溜水和線性膠壓裂液，混砂車將支撐劑(支撐劑包括100目數的粉砂，40～70目數的中砂和30～50目數的粗砂、陶瓷粒)和壓裂液混合均勻形成攜砂液并將攜砂液傳輸給壓裂泵車，作為壓裂施工“心臟”的壓裂泵車通過臺上發動機提供動力將攜砂液由液力端低壓端吸入，經柱塞加壓后由液力端高壓端排出，高壓攜砂液流經地面高壓管匯進入井口，進而到達井底實現人工造縫，實現更多的油氣釋放，同時支撐劑進入人工造縫防止和減少壓裂液減壓時人工造縫閉合。由于支撐劑的存在，使柱塞和配流閥磨損嚴重，20多個小時就需要更換柱塞，使得壓裂泵使用壽命大大縮短，頻繁更換壓裂泵柱塞和配流閥等組件顯著增壓了開采作業成本，也大大降低了壓裂泵的有效工作時間。如何尋找合適的加支撐劑方式和設備，在提高壓裂泵柱塞和配流閥的壽命、降低高壓泵的制造成本，同時保證施工壓力的平穩、保證達到施工工藝要求、完成安全施工，同時達到預期的增產效果成為目前面臨的大問題。

發明內容

本發明首先所要解決的技術問題是提供一種壓裂系統，其系統結構簡單，設備在運行過程中不容易受到支撐劑對其的損耗。為此，本發明采用以下技術方案：

一種壓裂系統，用于油氣井的完井操作作業，包括對壓裂液提供壓裂所需高壓的壓裂泵、支撐劑投加裝置和高壓壓裂液輸送管道，高壓壓裂液輸送管道和壓裂泵出口相連；其特征在于：所述支撐劑投加裝置包括支撐劑投放容器，所述支撐劑投加裝置設置有支撐劑入口和支撐劑出口，高壓壓裂液輸送管道設置支撐劑投入接口，支撐劑出口和高壓壓裂液輸送管道支撐劑接口自上而下布置，所述支撐劑投放容器的進料側和出料側均被配置有閥門裝置，以使支撐劑投放容器處于支撐劑進料狀態和投放支撐劑狀態，并能對于同一支撐劑投放容器，使其支撐劑進料狀態和投放支撐劑狀態輪替地處在不同時刻。

在采用上述技術方案的基礎上，本發明還可采用以下進一步的技術方案：

所述支撐劑投加裝置通過支撐劑投出連接管路呈支路供料的形式連接到壓裂系統的高壓壓裂液輸送管道的支撐劑投入接口；所述支撐劑出口同時也作為與高壓壓裂液輸送管道連通的流通口。采用本發明的這種支路連接方式投加支撐劑，只需要與壓裂作業流量相適配的支撐劑通過支撐劑投加裝置進入高壓壓裂液系統，同時只需要理論上與支撐劑相等體積的高壓壓裂液通過支撐劑投加裝置排出高壓壓裂液系統，概況地說本發明本質上是用來完成固體支撐劑與高壓液體等體積交換的裝置，這樣的技術方案，一方面使支撐劑投加裝置體積緊湊，進一步地為支撐劑主要依靠重力、單向地從上到下、間歇、可停留地進入高壓壓裂液創造便利的條件，其中支路連接是本發明向高壓壓裂系統單向投加支撐劑的重要便利條件，其中間歇、可停留是為避免支撐劑與支撐劑投加裝置的閥門或閥門裝置干涉、磨損的重要便利條件。

所述支撐劑投放容器設置有連通口，所述連通口通過高壓連接管道和高壓壓裂液輸送管道連接并設置有閥門，以在支撐劑投放容器處于進料狀態時關閉連通口，在支撐劑投放容器處于投放支撐劑狀態時，先于支撐劑出口打開。