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专利号: 2019103916436
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种脉动水力压裂压力发生装置,其特征在于,所述压力发生装置包括:恒压单元,脉动单元,压裂液管路,井口装置及井筒,其中:所述恒压单元输出高压压裂液,所述高压压裂液流经所述压裂液管路并通过所述井口装置导入所述井筒;并且所述高压压裂液经由所述压裂液管路与所述脉动单元连通。

2.如权利要求1所述的脉动水力压裂压力发生装置,其特征在于,所述恒压单元包括液罐组,压裂泵组,输砂车,混砂车,仪表车及高压管汇;

其中,所述混砂车的输入端与所述液罐组的输出端及所述输砂车的输出端相连通;所述混砂车的输出端与所述压裂泵组的输入端相连通;并且其中,所述压裂泵组的输出端经由所述高压管汇汇流后与所述压裂液管路相连通;所述混砂车与所述压裂泵组的工作过程由所述仪表车控制。

3.如权利要求1所述的脉动水力压裂压力发生装置,其特征在于,所述脉动单元包括能源装置,脉冲发生器,脉动泵及变压器;

其中,所述能源装置产生具有压力的流体,并将其传输至所述脉动泵,所述脉动泵在所述脉冲发生器的控制下产生脉动流量,并将所述脉动流量传输至所述变压器右侧的低压输入端;并且其中,所述变压器左侧的高压输入端与所述压裂液管路相连通并与高压压裂液接触。

4.如权利要求3所述的脉动水力压裂压力发生装置,其特征在于:

其中,所述脉冲发生器接收压裂液管路的压力反馈信号及所述脉动泵与所述变压器间的流量反馈信号。

5.如权利要求1至4的任一项所述的脉动水力压裂压力发生装置,其特征在于:其中,所述压裂液管路在所述脉动单元的一侧设置有脉动截止阀。

6.如权利要求3所述的脉动水力压裂压力发生装置,其特征在于:

其中,所述脉动单元中,所述能源装置采用油箱及变量泵组合方案,所述脉动泵采用双活塞液缸方案,并且所述脉冲发生器采用PLC电器控制单元与伺服阀组合方案。

7.一种脉动水力压裂压力发生方法,其特征在于,所述方法采用如权利要求1所述的脉动水力压裂压力发生装置,并且包括如下步骤:步骤a),在脉动截止阀关闭的状态下,驱动恒压单元产生高压压裂液,恒压单元中,在仪表车的控制下混砂车将输砂车的支撑剂与液罐组的压裂液混合,并将其导向压裂泵组,高压管汇将压裂泵组输出的高压压裂液汇流并导向压裂液管路,压裂液经由压裂液管路通过井口装置流入井筒,井筒内压力升高;

步骤b),所述井筒内压力到达预定压力后,开启所述脉动截止阀;变量泵运转产生的压力流体流向双活塞液缸的右侧输入端,双活塞液缸右侧的流体经伺服阀返回油箱;

步骤c),由PLC电器控制单元将预定的控制信号,压裂液管路的压力反馈信号及双活塞液缸与变压器间的流量反馈信号实现闭环控制,对伺服阀进行调节,使双活塞液缸产生相应动作,通过双活塞液缸与变压器间的流量脉动传递能量,驱动变压器活塞运动,在压裂液管路中产生所设计的压力脉动频率及振幅;

步骤d),压力波叠加,以达到压裂液压力脉动的目的,并且在压裂施工的后期,已形成裂缝,压裂液将井筒内原有的携砂液推入地下裂缝,以及压裂液的破胶过程,均不需要较大的压力脉动来实现,此时即可按照常规压裂方式进行施工,并关闭脉动截止阀,在恒压下完成。

8.如权利要求7所述的脉动水力压裂压力发生方法,其特征在于:

其中,在所述脉动单元中能源装置采用油箱及变量泵组合方案,所述脉动泵采用双活塞液缸方案,并且所述脉冲发生器采用PLC电器控制单元与伺服阀组合方案。

9.如权利要求8所述的脉动水力压裂压力发生方法,其特征在于:

其中,所述油箱中的流体经变量泵流入双活塞液缸右侧的输入端,双活塞液缸的右侧流体经伺服阀返回油箱,PLC电器控制单元接收压裂液管路的压力反馈信号以及双活塞液缸与变压器间的流量反馈信号,对伺服阀进行控制。

10.如权利要求8所述的脉动水力压裂压力发生方法,其特征在于:

其中,所述双活塞液缸的左侧输出端与变压器的右侧输入端连通,变压器的左侧高压输入端直接与压裂液管路连通并与高压压裂液接触;油箱通过补偿油路经单向阀对双活塞液缸左侧与变压器间的泄漏流体进行补充。