[發明專利]液氮壓裂裝置及其使用方法

在審

• 申請號: 201910107524.3
• 申請日: 2019-02-02
• 公開（公告）號: CN109779595A
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發明（設計）人: 張廣清;李兆星;趙波
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京)
• 主分類號: E21B43/26
• 分類號: E21B43/26
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 陳燁;李輝

1.一種液氮壓裂裝置，其特征在于，包括：用于將氣體壓強轉換為液氮壓強的壓強轉換容器，能與所述壓強轉換容器相連通的供壓系統和供液氮系統；

所述壓強轉換容器具有相對密閉的腔體，所述腔體上設置有用于連通所述供壓系統的第一端口、用于連通所述供液氮系統的第二端口；所述腔體上還設置有用于向待壓試件輸出帶壓液氮的第一開口；所述第一開口連接有第一控制閥；

所述供壓系統能夠向所述壓強轉換容器提供預定氣壓；

所述供液氮系統具有存儲有液氮的帶壓容器，所述帶壓容器具有出口端，所述出口端設置有第二控制閥，打開所述第二控制閥，所述帶壓容器內的液氮能流入所述壓強轉換容器的腔體內。

2.如權利要求1所述的液氮壓裂裝置，其特征在于，所述供壓系統包括：通過第一耐壓管依次連通的空氣壓縮機、第一儲氣罐、氣體增壓泵、第二儲氣罐，所述第一儲氣罐的容積大于所述第二儲氣罐的容積。

3.如權利要求2所述的液氮壓裂裝置，其特征在于，所述空氣壓縮機與所述第一儲氣罐之間、所述第一儲氣罐與所述氣體增壓泵之間、所述氣體增壓泵與所述第二儲氣罐之間、所述第二儲氣罐與所述第一端口之間的第一耐壓管上設置有第三控制閥。

4.如權利要求3所述的液氮壓裂裝置，其特征在于，所述壓強轉換容器上還設置有用于和外界相連通的第二開口，所述第二開口上設置有第四控制閥；所述第二開口的高度高于所述第一開口的高度。

5.如權利要求4所述的液氮壓裂裝置，其特征在于，還包括用于檢測所述第一儲氣罐內氣壓的壓強檢測件，以及與所述壓強檢測件電性連接的控制器，所述控制器內存儲有所述第一儲氣罐的容積和所述第二儲氣罐的容積。

6.如權利要求2所述的液氮壓裂裝置，其特征在于，所述供液氮系統與所述壓強轉換容器之間，以及所述壓強轉容器與所述待壓試件之間設置有第二耐壓管，所述第二耐壓管能承受-196攝氏度的溫度和30兆帕壓強，所述第一耐壓管能承受30兆帕壓強；所述待壓試件與所述第二耐壓管連接的位置設置有密封膠。

7.一種基于權利要求1至6任一所述的液氮壓裂裝置的使用方法，其特征在于，包括：

打開所述空氣壓縮機，將空氣壓縮進所述第一儲氣罐內；

將所述第一儲氣罐的氣體送入所述氣體增壓泵內，通過所述氣體增壓泵對送入的氣體進行二次增壓后，導入所述第二儲氣罐內；

連通所述供液氮系統與所述壓強轉換容器，自所述供液氮系統中提供的液氮流入所述壓強轉換容器中；在所述壓強轉換容器中注入預定液氮后，關閉所述第二控制閥；

連通所述第二儲氣罐與所述壓強轉換容器，打開所述第一控制閥，所述第二儲氣罐的帶壓氣體進入所述壓強轉換容器中將液氮壓入待壓試件內部。

8.如權利要求7所述的液氮壓裂裝置的使用方法，其特征在于，還包括：檢測所述供壓系統的密閉性。

9.如權利要求8所述的液氮壓裂裝置的使用方法，其特征在于，在所述關閉所述第二控制閥的步驟前，所述方法還包括：

判斷所述第二開口處是否有液氮流出，在判斷出有液氮流出后，執行關閉所述第二控制閥的步驟。

10.如權利要求9所述的液氮壓裂裝置的使用方法，其特征在于，在所述連通所述供液氮系統與所述壓強轉換容器的步驟前，所述方法還包括：

接收所述供壓系統的目標輸出壓強和所述第一儲氣罐內的當前氣體壓強，根據所述第一儲氣罐與所述第二儲氣罐的容積比以及所述目標輸出壓強確定所述第一儲氣罐內的當前氣體壓強達到目標值；

在所述第一儲氣罐內的當前氣體壓強達到目標值后，執行所述連通所述供液氮系統與所述壓強轉換容器的步驟。