一种双腔旋转式脉冲加砂压裂装置的制作方法

本实用新型属于油气田开发工程压裂技术领域，尤其涉及一种双腔旋转式脉冲加砂压裂装置。

背景技术：

随着我国油气田开发的不断深入，新发现的储量主要以低渗透、特低渗透油气藏为主，低渗透油气藏自然产能低，压裂改造是这类储层经济有效开发的关键技术之一。常规压裂所形成的人工裂缝内支撑剂是连续铺置，但由于支撑剂的破碎和嵌入以及压裂液残渣等污染造成人工裂缝的导流能力远远低于预期值。2010年，斯伦贝谢公司提出脉冲加砂压裂工艺技术，通过携砂液和交联液高频率脉冲式交替注入，实现了支撑剂在裂缝内非均匀铺置，不仅能够有效提高人工裂缝导流能力，同时可以极大地降低施工成本。目前，脉冲加砂压裂工艺在美国、俄罗斯、南美、中东等多个地区应用超过4000井次，取得了良好的改造效果和经济效益。

脉冲加砂压裂工艺在国内起步相对较晚，虽然已经开展了一系列的科研攻关和现场试验，但目前国内脉冲加砂压裂仍然采用传统的混砂车进行供液，无法实现携砂液和交联液交替泵注，与国外脉冲压裂专用混砂车相比存在明显的技术差距，如何实现携砂液和交联液交替泵注是该工艺技术在现场有效实施的关键。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种双腔旋转式脉冲加砂压裂装置，其通过设置有管路控制机构，利用管路控制机构交替控制携砂液与交联液的泵注管路开关和泵注时间，实现交联液和携砂液的交替泵注，达到脉冲加砂压裂的目的。

为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种双腔旋转式脉冲加砂压裂装置，包括双腔混配罐和管路控制机构，所述双腔混配罐上设置有上出液口和下出液口，所述管路控制机构包括控制机构本体和动力转盘，所述控制机构本体的两侧对称设置有第一进液口和第二进液口，所述第一进液口与所述上出液口连通，所述第二进液口与所述下出液口连通；所述控制机构本体的内部设置有内置半圆柱体，所述动力转盘与所述内置半圆柱体之间通过转动轴连接，所述动力转盘用于驱动转动轴转动，从而带动内置半圆柱体在控制机构本体内做旋转运动，以使内置半圆柱体在第一位置和第二位置之间运动，所述第一位置为：内置半圆柱体位于第一进液口的出口处，此时第一进液口关闭，第二进液口开启；所述第二位置为：内置半圆柱体位于第二进液口的出口处，此时第二进液口关闭，第一进液口开启。

进一步地，双腔旋转式脉冲加砂压裂装置还包括出液筒体，所述控制机构本体通过第一管道与所述出液筒体连通，所述第一管道上设置有离心泵。

进一步地，所述出液筒体与压裂地面低压管汇连通。

进一步地，所述双腔混配罐包括携砂液混配罐和交联液混配罐，所述携砂液混配罐位于所述交联液混配罐的顶部，所述携砂液混配罐包括上腔体、上供液筒体和上液填筒体，所述上腔体通过所述上供液筒体与原胶液供液泵的出口连通，所述上腔体通过所述上液填筒体与交联泵的出口连通，所述上腔体上设置有上出液口，所述上出液口与所述第一进液口连通；所述交联液混配罐包括下腔体、下供液筒体和下液填筒体，所述下腔体通过所述下供液筒体与原胶液供液泵的出口连通，所述下腔体通过所述下液填筒体与交联泵的出口连通，所述下腔体上设置有下出液口，所述下出液口与所述第二进液口连通。

进一步地，所述双腔混配罐还包括搅拌机构，所述搅拌机构包括上搅拌桨、下搅拌桨、搅拌轴和搅拌电机，所述上搅拌桨设置于所述上腔体内，所述下搅拌桨设置于所述下腔体内，所述上搅拌桨和下搅拌桨通过所述搅拌轴与所述搅拌电机连接。

进一步地，所述上搅拌桨和下搅拌桨为同轴搅拌桨。

进一步地，双腔旋转式脉冲加砂压裂装置还包括用于输送支撑剂的输砂蛟龙和用于输送纤维辅料的纤维泵，所述输砂蛟龙和纤维泵分别与所述上腔体连通。

进一步地，所述转动轴与所述动力转盘之间为刚性连接，所述转动轴与所述内置半圆柱体之间为刚性连接。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于，所述管路控制机构包括控制机构本体和动力转盘，所述控制机构本体的两侧对称设置有第一进液口和第二进液口，所述第一进液口与所述上出液口连通，所述第二进液口与所述下出液口连通；所述控制机构本体的内部设置有内置半圆柱体，所述动力转盘与所述内置半圆柱体之间通过转动轴连接，所述动力转盘用于驱动转动轴转动，从而带动内置半圆柱体在控制机构本体内旋转运动，以使内置半圆柱体在第一位置和第二位置之间运动，所述第一位置为：内置半圆柱体位于第一进液口的出口处，此时第一进液口关闭，第二进液口开启；所述第二位置为：内置半圆柱体位于第二进液口的出口处，此时第二进液口关闭，第一进液口开启；本实用新型利用管路控制机构交替控制携砂液与交联液的泵注管路开关和泵注时间，实现交联液和携砂液的交替泵注，达到脉冲加砂压裂的目的。本实用新型设计原理简单，操作方便，适用于油气藏开发过程中脉冲加砂压裂施工。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：

图1为本实用新型所述的管路控制机构的结构示意图。

图2为本实用新型所述的双腔混配罐的结构示意图。

图3为图1的a-a方向的结构示意图。

图中：1-上腔体、2-上供液筒体、3-上液填筒体、4-上出液口、5-下腔体、6-下供液筒体、7-下液填筒体、8-下出液口、9-上搅拌桨、10-下搅拌桨、11-搅拌电机、12-控制机构本体、13-转动轴、14-动力转盘、15-内置半圆柱体、16-第一进液口、17-第二进液口、18-离心泵、19-出液筒体。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1-3所示，一种双腔旋转式脉冲加砂压裂装置，包括双腔混配罐和管路控制机构，所述双腔混配罐上设置有上出液口4和下出液口8，所述管路控制机构包括控制机构本体12和动力转盘14，所述控制机构本体12的两侧对称设置有第一进液口16和第二进液口17，所述第一进液口16与所述上出液口4连通，所述第二进液口17与所述下出液口8连通。

具体地，所述控制机构本体12的内部设置有内置半圆柱体15，所述动力转盘14与所述内置半圆柱体15之间通过转动轴13连接，所述动力转盘14用于驱动转动轴13转动，从而带动内置半圆柱体15在控制机构本体12内做旋转运动，以使内置半圆柱体15在第一位置和第二位置之间运动，所述第一位置为：内置半圆柱体15位于第一进液口16的出口处，此时第一进液口16关闭，第二进液口17开启；所述第二位置为：内置半圆柱体15位于第二进液口17的出口处，此时第二进液口17关闭，第一进液口16开启。

具体地，本实施例还包括出液筒体19，所述控制机构本体12通过第一管道与所述出液筒体19连通，所述第一管道上设置有离心泵18，本实施例在离心泵18的作用下实现携砂液和交联液交替泵注。优选地，所述出液筒体19与压裂地面低压管汇连通。

具体地，所述双腔混配罐包括携砂液混配罐和交联液混配罐，所述携砂液混配罐位于所述交联液混配罐的顶部，所述携砂液混配罐包括上腔体1、上供液筒体2和上液填筒体3，所述上腔体1通过所述上供液筒体2与原胶液供液泵的出口连通，所述上腔体1通过所述上液填筒体3与交联泵的出口连通，所述上腔体1上设置有上出液口4，所述上出液口4与所述第一进液口16连通；优选地，原胶液供液泵用于向上腔体1输送原胶液，交联泵用于向上腔体1输送交联液。

具体地，本实施例还包括用于输送支撑剂的输砂蛟龙和用于输送纤维辅料的纤维泵，所述输砂蛟龙和纤维泵分别与所述上腔体1连通。

具体地，所述交联液混配罐包括下腔体5、下供液筒体6和下液填筒体7，所述下腔体5通过所述下供液筒体6与原胶液供液泵的出口连通，所述下腔体5通过所述下液填筒体7与交联泵的出口连通，所述下腔体5上设置有下出液口8，所述下出液口8与所述第二进液口17连通。优选地，原胶液供液泵用于向下腔体5输送原胶液，交联泵用于向下腔体5输送交联液。

具体地，所述双腔混配罐还包括搅拌机构，所述搅拌机构包括上搅拌桨9、下搅拌桨10、搅拌轴和搅拌电机11，所述上搅拌桨9设置于所述上腔体1内，所述下搅拌桨10设置于所述下腔体5内，所述上搅拌桨9和下搅拌桨10通过所述搅拌轴与所述搅拌电机11连接。优选地，所述上搅拌桨9和下搅拌桨10为同轴搅拌桨。优选地，上搅拌桨9用于搅拌携砂液混配罐内的原料，下搅拌桨10用于搅拌交联液混配罐内的原料。

具体地，所述转动轴13与所述动力转盘14之间为刚性连接，所述转动轴13与所述内置半圆柱体15之间为刚性连接。

本实施例的工作原理：

开启搅拌电机11，搅拌电机11带动搅拌轴转动，从而带动上搅拌桨9和下搅拌桨10转动，上搅拌桨9对携砂液混配罐内的原料进行搅拌，下搅拌桨10对交联液混配罐内的原料进行搅拌，从而实现携砂液混配罐和交联液混配罐搅拌混配。

启动动力转盘14，动力转盘14驱动转动轴13旋转，从而带动内置半圆柱体15在控制机构本体12内做旋转运动，以使内置半圆柱体15在第一位置和第二位置之间运动，当内置半圆柱体15位于第一位置时，内置半圆柱体15密封第一进液口16的出口，此时第一进液口16关闭，第二进液口17开启，交联液混配罐内的交联液从第二进液口17进入控制机构本体12内；当内置半圆柱体15位于第二位置时，内置半圆柱体15密封第二进液口17的出口，此时第二进液口17关闭，第一进液口16开启，携砂液混配罐内的携砂液从第一进液口16进入控制机构本体12内，利用内置半圆柱体15的旋转运动，交替控制第一进液口16和第二进液口17的开关，实现携砂液和交联液的交替泵注。

本实施例利用管路控制机构交替控制第一进液口16和第二进液口17的启闭和泵注的时间，实现交联液和携砂液的交替泵注，达到脉冲加砂压裂的目的。本实施例设计原理简单，操作方便，适用于油气藏开发过程中脉冲加砂压裂施工。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。