CN109630895A - 钻井压裂连续油管施工增压连续供液切换系统及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种钻井压裂连续油管施工增压连续供液切换系统及使用方法，包括多个依次连通的腔体，相邻两个腔体之间设有用于控制开关的自动阀；所述每个腔体上设有一个以上的进液组件和出液组件；所述每个腔体上设有氮气增压装置。本发明提供的多个腔体组合系统，满足供液时多组不同液体（粘度不同、进液流速不同），需要添加添加剂等进行混合供液行为，进行分组供液组合供液等多种方式进行自动组合与自动拆分。

Description

钻井压裂连续油管施工增压连续供液切换系统及使用方法

技术领域

本发明涉及钻井，压裂，连续油管，供液技术领域，特别涉及到多种液体组合、分离；满足远距离上水不稳定；多组供液体系汇聚平稳供液；供液压力补偿的系统及方法。

背景技术

随着以页岩气为代表的非常规油气的开发，水平井、大液量、大排量体积压裂日益成为非常规油气开发的主要方式，钻井过程中，水平井钻井过程或压井堵漏固井洗井等过程中满足多种液体进行混合与切换、需要独立通道、需要进行清罐才能供液的情况无法多系统混合供液，无法满足连续状态下进行液体切换或者快速组合，在多液体连续作业情况下不同上水情况导致多个供液体系供液压力不稳定导致高压泵走空等情况的发生。

在压裂过程中，工作液由液灌流入压裂泵过程中，多种工作液在液灌中无法混合或流入多组不同压裂泵进行压裂作业工程，尚无一种自动化装置将其组合使用，此设备可以满足多种情况下的使用；同时可以满足不同区域灌区的工作液经过此装置汇入相同或者不同的压裂泵，并且可以防止高供液模式下的供液不足走空泵的情况发生，从而降低砂堵的风险。

连续油管施工中，频繁切换工作液、进行液体组合，要求在不变排量状态下进行施工作业，而切换过程中不可避免的地存在供液不足导致压力波动，此设备不仅可以满足液体自由组合与切换，而且还可以满足连续油管由于液位差而导致的供液不足，也避免切换液体而形成的抽吸波动。

现阶段相关施工作业过程中，由于不同施工需求而进行管线蝶阀等把供液设备的简单摆放组合，其工作强度大、准备时间长，一次准备完毕后如发现无法满足需要进行重新准备摆放液灌连接流程等作业，现在没有一种可以多重组合使用的自动化装置提供给作业单位使用，且遇到多种不同液体体系过程中进行压力补偿后达到平衡的供液能力。

发明内容

本发明旨在提供一种钻井压裂连续油管施工增压连续供液切换系统及使用方法，以解决现有技术的不足。

本发明采用的技术方案为：钻井压裂连续油管施工增压连续供液切换系统，其特征在于：包括多个依次连通的腔体，相邻两个腔体之间设有用于控制开关的自动阀；所述每个腔体上设有一个以上的进液组件和出液组件；所述每个腔体上设有氮气增压装置。

根据本发明所述的钻井压裂连续油管施工增压连续供液切换系统，所述氮气增压装置包括与腔体连通的进气管，进气管另一端连接有氮气瓶。

根据本发明所述的钻井压裂连续油管施工增压连续供液切换系统，所述氮气瓶上配置有压力表。

根据本发明所述的钻井压裂连续油管施工增压连续供液切换系统，所述每个腔体上配置有压力计。

根据本发明所述的钻井压裂连续油管施工增压连续供液切换系统及使用方法，所述每个腔体两端均开设有连接口，每个腔体在连接口处设有与自动阀连接的法兰。

根据本发明所述的钻井压裂连续油管施工增压连续供液切换系统，所述多个腔体为三个。

根据本发明所述的钻井压裂连续油管施工增压连续供液切换系统，所述进液组件和出液组件均为两套；每个进液组件均包括与腔体连通的进液管，进液管上设有控制阀；每个出液组件均包括与腔体连通的出液管，出液管上设有控制阀。

根据本发明所述的钻井压裂连续油管施工增压连续供液切换系统的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：将上述作为钻井压裂连续油管施工增压连续供液切换系统与高压泵连接装置；

S2：根据需要打开或关闭多个腔体之间的自动阀，使多个腔体形成独立腔体，或者使独立腔体变成多个单个腔体使用；

S3：打开腔体上控制阀，进液管流入液体，出液管流出液体。

根据本发明所述的钻井压裂连续油管施工增压连续供液切换系统的使用方法，其特征在于，还包括如下步骤：

S4：观察压力计，检测腔体内压力计度数；

S5：然后调整氮气补偿装置压力计度数，对腔体内压力突然降低氮气补偿装置进行工作。

根据本发明所述的钻井压裂连续油管施工增压连续供液切换系统的使用方法，其特征在于，还包括如下步骤：

S6：多个腔体单独供液时，其腔体内压力不同，打开每个腔体上氮气补偿装置进行压力补偿，形成大闭环压力体系使得压力平稳。

本发明的有益效果是：

（1）本发明提供的多个腔体组合系统，满足供液时多组不同液体（粘度不同、进液流速不同），需要添加添加剂等进行混合供液行为，进行分组供液组合供液等多种方式进行自动组合与自动拆分。

（2）本发明提供的氮气补偿装置，其特点在当供液腔体内形成压力不平衡状态时，其氮气补偿装置可以由负压原理其体积膨胀之后对腔体内进行自动增压，当系统恢复压力正常后氮气补偿装置恢复原始状态。

（3）本发明提供的压力补偿与自由组合体系，可以满足没有专用供液设备情况下的常规供液需求，组合简便使用稳定。

（4）本发明提供的该系统使用方法，可以满足压裂施工过程中由于供液不足、液体粘度、流速等形成的供液压力波动造成砂堵，压裂泵走空等情况，可以满足连续油管作业过程中没有专用供液泵或供液过程中走空等情况导致卡钻等情况，钻井过程压井，洗井等特殊作业工程中满足其多种液体组合切换，泥浆泵更加平稳。

附图说明

图1是本发明实施例提供的钻井压裂连续油管施工增压连续供液切换系统的结构示意图；

图中，101-腔体，102-法兰，103-压力计，104-进液组件，105-氮气补偿装置及106-出液组件。

图2是三个腔体组成的钻井压裂连续油管施工增压连续供液切换系统的结构示意图；

图中，2、7、12-压力计，3、4、8、9、13、14-进液组件，17、18、21、22、25、26-出液组件，5、10、15-氮气补偿装置，6、11-自动阀，27-腔体甲，28-腔体乙及29-腔体丙。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进一步详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，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发明和简化描述，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或者以特定的方位 构造和操作，因此其不能理解为对本发明的限制。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。

在本发明的描述中，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；当然的，还可以是机械连接，也可以是电连接；另外的，还可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，或者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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

如图1所示，本发明提供了一种钻井压裂连续油管施工增压连续供液切换系统，包括多个依次连通的腔体101，相邻两个腔体101之间设有用于控制开关的自动阀107；所述每个腔体101上设有一个以上的进液组件104和出液组件106；所述每个腔体101上设有氮气增压装置105。

多个组合腔体系统可以按照需要同时实现多个或1个腔体101使用，按照所需液体种类及添加剂需求进行串联连接或并联连接；

其在串联状态下，打开相邻腔体101之间的自动阀107，多种工作液或一种工作液通过腔体进行混合排出；其次，可以满足作业需要进出口流速即进液通道数量大于出液通道数量；如进液量流速小通过腔体上压力计进行监测后使用氮气瓶内产生负压对腔体内进行增压，保证其供液正常。

其在并联状态下，每个腔体101进入的是单一工作液或混合液，其可以分成两组:其第一组在为多个独立的单个腔体101进行独立工作液传输，可以使不同工作液分别进入腔体101内并独立排出同时可以满足单需求排出排量，即进液通道数量大于出液通道数量；其第二组为多个串联腔体101在中间某段进行并联后，其特点在于多种液体预先混合后根据需要进行排出。

在多组串联或者并联状态下，每个腔体101上的氮气增压装置105进行增压，使得腔体101内多个供液体系不能平衡状态下，使用多组氮气增压装置105进行增压，保证整个供液系统内循环压力总是满足供出液体压力需要，减少由于上水不足产生的抽空现象。

氮气增压装置105包括与腔体101连通的进气管，进气管另一端连接有氮气瓶；所述氮气瓶上配置有压力表。

每个腔体101上配置有压力计103；所述每个腔体101两端均开设有连接口，每个腔体在连接口处设有与自动阀107连接的法兰102；所述多个腔体101为三个。单个腔体101上有独立压力计103可以检测此时腔体内的供液压力；并且单个腔体101上装有氮气瓶与压力表根据负压原理，如果腔体101内压力低于设定压力氮气进行压力补偿，保证这个系统内供液压力的平衡。

腔体101连接自动阀107，是由自动阀107两端连接两个独立腔体101后组成；另外其腔体101另一端仍然连接自动阀107可单独形成腔体或组合腔体使用。

腔体101连接的自动阀107由远控系统组成，由控制柜、控制管线控制阀体的开关工作，满足切换工程的全自动化与无缝操作。

串联状态中的多个腔体并联后仍然有独立串联形成单独供液腔体，满足部分状态下的液体混合与施工排量；反之并联状态下可以形成部分串联混合模式作业，其特点在于混合状态保证施工排量。

进液组件104和出液组件106均为两套；每个进液组件104均包括与腔体连通的进液管，进液管上设有控制阀；每个出液组件106均包括与腔体连通的出液管，出液管上设有控制阀。每个腔体的进液管为2个，既能满足同时供液或单独供液施工过程排量，又能满足主液体口进液过程中辅助进液口进入添加剂等其他液体；每个腔体101的出液管为2个，满足施工排量另外一个为备用出液口；进出液管其连接方式为法兰或丝扣连接；一个腔体可以同时进出两种不同液体；同时排出一种液体并在排出过程中存在另外一个排出口作为备用或者串联后增加排出口数量从而增加排量。

该系统的优点为：该系统可以根据工作液需求进行液体组合使用，根据腔体空间，进出口开关状态以及流量不同进行液体浓度调整；组合使用过程中满足连接多组进液液体形成缓冲空间后进行排出，即进液组件排量满足不了排出排量时，可以使用连接多个进液组件104后在腔体内形成缓冲储液后单个腔体出液组件106进行排出供液。在进出过程中，由于进口与出口流量的差值，在其腔体内混合无需搅拌通过流量差即可进行混合；另外一种方法使用腔体上氮气增压补偿装置105进行对腔体内进行增压，使得整个腔内压力始终高于大气压力，使得排出压力液体压力始终高于大气压力提高排出供液能力。

本钻井压裂连续油管施工增压连续供液切换系统可以为多个腔体连接，其根据需要进行多组串联或者并联，可以单个使用，可以超过三个甚至更多使用，图纸中只记载3个腔体，但不限定为3个腔体，还可以串联并联更多组根据实际需要。

钻井压裂连续油管施工增压连续供液切换系统的使用方法，包括如下步骤：

1、将上述作为钻井压裂连续油管施工增压连续供液切换系统与高压泵连接装置，该系统还可以连接于供液灌与上水泵之间，可以连接于供多组上水泵与高压泵之间，可以连接于供多组上水泵与其他液灌或者增压泵之间，可由现场技术人员自由组合。

2、根据需要打开或关闭多个腔体之间的自动阀7，使多个腔体形成独立腔体1，或者使独立腔体1变成多个单个腔体使用。

3、打开腔体上控制阀，进液管流入液体，出液管流出液体。

4、观察压力计103，检测腔体内压力计度数。

5、然后调整氮气罐上的压力表度数，对腔体101内压力突然降低氮气补偿装置进行工作。

6、多个腔体单独供液时，其腔体101内压力不同，打开每个腔体101上的氮气补偿装置105进行压力补偿，形成大闭环压力体系使得压力平稳。

实施例2

在多个腔体为3个组成的钻井压裂连续油管施工增压连续供液切换系统的具体工作过程，如图2所示：腔体甲27、腔体乙28与腔体丙29进行独立作业状态下（列举状态为自动阀全部关闭使得每个腔体进行独立作业，其腔体甲内可供一种或两种液体，腔体乙或丙另外供液或不作业）腔体甲27工作液进行供液，进液组件3、4打开进入一种工作液或另外一种工作液（也可以开启一个进液组件）；其出液组件26、25开启（可以单独关闭），腔体压力计2压力为腔体内压力，氮气补偿装置5（由氮气瓶与氮气压力表组成）调节氮气压力表与压力计2一致，如果压力计2压力降低，氮气补偿装置5进行增压补偿，至此完成一套作业流程与方法。

组成两个或者多个独立连接系统串联组成新系统其根据图2所示：腔体甲27、腔体乙28、腔体丙29进行串联（包括更多串联状态下），自动阀6、11打开，从而形成一个大腔体通道，其进液组件3、4、8、9、13、14，分别可以进入一种或者多种工作液在腔体内混合，其如果进液体系不一样或者粘度不一致根据压力计2、7、12压力，设置氮气增压装置5、10、15设置压力值，可以使得多个氮气补偿装置进行压力补偿，并达到统一压力系统从出液组件17、18、22、21、25、26根据需要进行开启或者关闭分别可以排除一种液体满足多组高压泵进行供液作业。

组成两个或者多个独立连接系统并联组成新系统其根据图2所示：腔体甲27与腔体乙28进行并联，其腔体丙29与腔体乙28串联，即腔体甲与腔体乙连接的自动阀6关闭，腔体乙与腔体丙连接的自动阀11开启，使乙丙两个腔体形成独立通道，其进液组件3、4、8、9、13、14可以根据需要进行开启或者关闭，分别可以进入一种或者多种工作液在腔体内混合，其如果进液体系不一样或者粘度不一致根据压力计2、7、12压力，设置氮气增压装置5、10、15进行压力设置，可以使得多个氮气补偿装置进行压力补偿，并达到统一压力系统从出液组件17、18、22、21、25、26根据需要进行开启或者关闭分别可以排除一种液体满足多组高压泵进行供液作业。

最后应说明的是：以上各实施例仅仅为本发明的较优实施例用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，当更不是限制本发明的专利范围；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围；另外，将本发明的技术方案直接或间接的运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.钻井压裂连续油管施工增压连续供液切换系统，其特征在于：包括多个依次连通的腔体，相邻两个腔体之间设有用于控制开关的自动阀；所述每个腔体上设有一个以上的进液组件和出液组件；所述每个腔体上设有氮气增压装置。

2.根据权利要求1所述的钻井压裂连续油管施工增压连续供液切换系统，其特征在于：所述氮气增压装置包括与腔体连通的进气管，进气管另一端连接有氮气瓶。

3.根据权利要求2所述的钻井压裂连续油管施工增压连续供液切换系统，其特征在于：所述氮气瓶上配置有压力表。

4.根据权利要求1所述的钻井压裂连续油管施工增压连续供液切换系统，其特征在于：所述每个腔体上配置有压力计。

5.根据权利要求1所述的钻井压裂连续油管施工增压连续供液切换系统，其特征在于：所述每个腔体两端均开设有连接口，每个腔体在连接口处设有与自动阀连接的法兰。

6.根据权利要求5所述的钻井压裂连续油管施工增压连续供液切换系统，其特征在于：所述多个腔体为三个。

7.根据权利要求1所述的钻井压裂连续油管施工增压连续供液切换系统，其特征在于：所述进液组件和出液组件均为两套；每个进液组件均包括与腔体连通的进液管，进液管上设有控制阀；每个出液组件均包括与腔体连通的出液管，出液管上设有控制阀。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的钻井压裂连续油管施工增压连续供液切换系统的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：将上述作为钻井压裂连续油管施工增压连续供液切换系统与高压泵连接装置；

S2：根据需要打开或关闭多个腔体之间的自动阀，使多个腔体形成独立腔体，或者使独立腔体变成多个单个腔体使用；

S3：打开腔体上控制阀，进液管流入液体，出液管流出液体。

9.根据权利要求8所述的钻井压裂连续油管施工增压连续供液切换系统的使用方法，其特征在于，还包括如下步骤：

S4：观察压力计，检测腔体内压力计度数；

S5：然后调整氮气补偿装置压力计度数，对腔体内压力突然降低氮气补偿装置进行工作。

10.根据权利要求9所述的钻井压裂连续油管施工增压连续供液切换系统的使用方法，其特征在于，还包括如下步骤：

S6：多个腔体单独供液时，其腔体内压力不同，打开每个腔体上氮气补偿装置进行压力补偿，形成大闭环压力体系使得压力平稳。