[發(fā)明專利]液氮脈動(dòng)壓裂系統(tǒng)以及壓裂方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110068295.6
• 申請日: 2021-01-19
• 公開（公告）號: CN112878972B
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 武曉光;黃中偉;鄒文超;李根生;曾濺輝;宋先知;楊睿月;溫海濤;顧霄洋
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油大學(xué)(北京)
• 主分類號: E21B43/26
• 分類號: E21B43/26
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 李雅琪;周達(dá)

1.一種液氮脈動(dòng)壓裂系統(tǒng)，其特征在于，所述壓裂系統(tǒng)包括：

用于產(chǎn)生液氮和氮?dú)獾闹频b置；所述制氮裝置包括沿空氣的流動(dòng)方向依序排布設(shè)置的空氣壓縮機(jī)、多級空氣過濾器、冷凍干燥機(jī)、膜組、氮?dú)庠鰤簷C(jī)和高壓冷凝器；

脈動(dòng)發(fā)生裝置，與所述制氮裝置相連且用于產(chǎn)生液氮脈動(dòng)壓力；所述脈動(dòng)發(fā)生裝置包括：用于存儲(chǔ)所述制氮裝置產(chǎn)生液氮的自增壓液氮存儲(chǔ)罐，所述自增壓液氮存儲(chǔ)罐設(shè)置有第三壓力表；用于產(chǎn)生脈動(dòng)壓力的柱塞泵，所述柱塞泵與所述自增壓液氮存儲(chǔ)罐相連通；設(shè)置在所述柱塞泵與所述自增壓液氮存儲(chǔ)罐之間的第八閥門；用于調(diào)節(jié)所述柱塞泵的工作參數(shù)的第一調(diào)速電機(jī)；設(shè)置在所述第一調(diào)速電機(jī)下游的第四壓力表；

氮?dú)庑罘e裝置，與所述制氮裝置相連且用于存儲(chǔ)氮?dú)猓?/p>

磨料添加裝置，用于輸出磨料粒子且與所述氮?dú)庑罘e裝置相連；所述磨料分支管路上設(shè)置有混砂容器，在第一流道上，所述混砂容器與所述脈動(dòng)發(fā)生裝置之間設(shè)置有第四閥門；所述磨料添加裝置還包括：盛裝有磨料粒子的磨料容器；設(shè)置在所述磨料容器中的螺旋絞龍輸送機(jī)構(gòu)；用于控制所述螺旋絞龍輸送機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)速的第二調(diào)速電機(jī)；混砂容器與脈動(dòng)加壓裝置和磨料容器相連通，從而通過第一調(diào)速電機(jī)和第二調(diào)速電機(jī)進(jìn)行脈動(dòng)加砂，對裂縫進(jìn)行支撐；

壓裂作業(yè)管柱，包括：套管；位于所述套管內(nèi)部的隔熱壓裂管柱；設(shè)置在所述隔熱壓裂管柱內(nèi)的脈沖控制機(jī)構(gòu)，用于控制對儲(chǔ)層進(jìn)行的液氮脈動(dòng)，液氮脈動(dòng)壓力通過柱塞泵和脈沖控制機(jī)構(gòu)共同作用產(chǎn)生，形成對儲(chǔ)層的脈動(dòng)交變載荷；位于所述隔熱壓裂管柱內(nèi)部的波紋管，所述波紋管與所述隔熱壓裂管柱之間形成第一環(huán)空；位于所述波紋管出口的滑套解鎖機(jī)構(gòu)；

所述脈動(dòng)發(fā)生裝置與所述波紋管之間設(shè)置有第一流道，所述第一流道上設(shè)置有第一閥門，所述磨料添加裝置與所述第一流道之間通過磨料分支管路連通，所述磨料分支管路上設(shè)置有第二閥門；所述第一環(huán)空與所述氮?dú)庑罘e裝置之間設(shè)置有第二流道，所述第二流道上設(shè)置有第三閥門。

2.如權(quán)利要求1所述的液氮脈動(dòng)壓裂系統(tǒng)，其特征在于，所述隔熱壓裂管柱與所述套管之間形成第二環(huán)空，所述第二流道上設(shè)置有注氣分支管路，所述第二環(huán)空與所述注氣分支管路相連通，所述注氣分支管路上設(shè)置有第五閥門。

3.如權(quán)利要求2所述的液氮脈動(dòng)壓裂系統(tǒng)，其特征在于，所述氮?dú)庑罘e裝置包括：用于儲(chǔ)存所述制氮裝置產(chǎn)生氮?dú)獾牡獨(dú)馄?，所述氮?dú)馄可显O(shè)置有第一壓力表；用于為所述氮?dú)庠鰤旱臍怏w增壓泵；設(shè)置在所述氣體增壓泵與所述氮?dú)馄恐g的第六閥門；用于蓄積氮?dú)獾牡獨(dú)庑顗浩?，所述氮?dú)庑顗浩可显O(shè)置有第二壓力表，所述氮?dú)庑顗浩颗c所述磨料添加裝置相連；設(shè)置在所述氮?dú)庑顗浩颗c所述氣體增壓泵之間的第七閥門。

4.如權(quán)利要求2所述的液氮脈動(dòng)壓裂系統(tǒng)，其特征在于，所述壓裂系統(tǒng)還包括與所述第一環(huán)空和所述第二環(huán)空相連的反排回收裝置，所述反排回收裝置包括：排水箱；用于控制所述排水箱與所述第一環(huán)空通斷的第九閥門；用于控制所述排水箱與所述第二環(huán)空通斷的第十閥門；與所述排水箱相連的多級過濾器，所述多級過濾器與所述制氮裝置通過回流支路相連。

5.如權(quán)利要求1所述的液氮脈動(dòng)壓裂系統(tǒng)，其特征在于，所述隔熱壓裂管柱包括內(nèi)壁和外壁，所述內(nèi)壁與所述外壁之間形成夾層環(huán)空；所述壓裂系統(tǒng)還包括：與所述夾層環(huán)空相連的真空泵，用于對所述夾層環(huán)空抽真空，所述真空泵與所述夾層環(huán)空之間設(shè)置有第十一閥門。