CN110159240A - 一种煤层气开采压裂设备 - Google Patents

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    • E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/25—Methods for stimulating production
    • E21B43/26—Methods for stimulating production by forming crevices or fractures

Abstract

本发明公开了一种煤层气开采压裂设备，本发明设置专门的增压混合机构，增压混合机构可以实现对高压水与砂粒供给机构供给的砂粒进行充分混合并增压，并通过压裂管进行喷射出，这样，可以使得砂粒不经过高压泵进行喷射，可以有效的防止砂粒对高压泵叶片的损坏等问题，同时，本发明的砂粒在进入增压混合机构内前，利用润滑剂进行混合，防止砂粒的尖锐刃出现损坏而降低对煤层裂隙的切割作用，提高压裂增裂效果；本发明的过滤座的设置，可以防止砂粒进入活塞端，防止对活塞端的损坏，同时，还可以保证压力的增大以及砂粒与高压水的混合作用。

Description

一种煤层气开采压裂设备
技术领域
本发明涉及煤层气开采技术领域，具体是一种煤层气开采压裂设备。
背景技术
压裂工艺中使用的压裂设备，压裂泵是提高煤气产量的主要设备之一，压裂泵能够将压裂液运输到井底，致使井底的岩石裂开从而提高煤气渗透率，增加煤气在地层下方的快速流动以提高产油率。随着人们对煤气使用的要求提高，压裂泵也向着大功率、高压、大排量、输出介质多样化、多功能发展。
传统的压裂设备一般采用压裂泵进行高压水直接压裂，这种压裂方式，对于初始压裂具有一定的效果，但是，随着压裂的进行，需要不断的增大压力，这就导致压力泵体积很大，对此，为了提高压裂孔隙的运行，有时需要结合掺杂有砂粒的水力喷砂进行压裂一段时间，再利用普通的水压裂，二者相互结合，可以对煤层的裂隙进行切割，并逐步增大裂隙。但是，砂粒在泵送时，如果直接采用高压泵，由于高压泵的压力很大，这些砂粒很容易对高压泵的叶片产生损坏，影响高压泵的寿命，而且，大型的高压泵成本很高，严重影响经济效益。
因此，本发明提供了一种煤层气开采压裂设备，以解决上述背景技术中提出的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种煤层气开采压裂设备，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种煤层气开采压裂设备，包括稳压泵、高压水压裂供给设备、增压混合机构、砂粒供给机构和压裂管，其中，所述稳压泵的输入端与所述高压水压裂供给设备的输出端连接，其特征在于，所述稳压泵的输出端连接至所述增压混合机构的进料管上，所述增压混合机构还采用供砂管连接设置有所述砂粒供给机构，所述增压混合机构的排料管的端部连接至所述压裂管，所述压裂管伸入煤层的压裂钻孔中；
所述增压混合机构实现对所述高压水与砂粒供给机构供给的砂粒进行充分混合并增压，以便通过所述压裂管进行喷射出。
进一步，作为优选，所述砂粒为石英砂、陶粒或者碳化硅颗粒，所述砂粒的形状为具有棱角的多边形结构。
进一步，作为优选，所述增压混合机构包括增压缸体，所述增压缸体上表面连接有上盖，且增压缸体下表面连接有下盖，所述上盖与所述增压缸体之间采用螺母连接，所述下盖的中心穿设连接有活塞杆，所述下盖的下端延伸设置有对活塞杆起到密封作用的活塞杆密封，所述增压缸体两侧分别设置所述进料管和排料管，且增压缸体内部设置有活塞组件，所述进料管一端设置吸入单向阀，所述排料管一端设置排出单向阀。
进一步，作为优选，所述活塞杆采用增压往复驱动机构驱动运动。
进一步，作为优选，所述活塞组件包括活塞、缓冲密封、过滤座、滚珠和过滤压孔，所述增压缸体内位于所述活塞上方设置有过滤座，且活塞下方设置有缓冲密封，所述活塞下端面侧表面嵌入有滚珠，所述过滤座表面开设有多个过滤压孔，且过滤压孔的直径小于最小的所述砂粒的大小，以便不允许所述砂粒进入所述过滤座的下方空间内。
进一步，作为优选，所述缓冲密封为圆环状，且缓冲密封的外径等于增压缸体的内径。
进一步，作为优选，所述进料管内径至少为排料管的内径的二倍。
进一步，作为优选，所述高压水压裂供给设备采用高压水泵进行供给，所述砂粒供给机构采用高压水泵进行供给，且所述砂粒供给机构是将混有砂粒的混合润滑液进行泵送。
进一步，作为优选，所述增压往复驱动机构采用增压液压缸或者电机连杆机构进行驱动。
进一步，作为优选，所述压裂管的伸入压裂钻孔的内端部分上沿着其长度方向设置有多个朝向径向外侧布置的压裂喷射孔，且所述压裂管与煤层的压裂钻孔的外部内壁之间还采用封堵结构进行封堵设置。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明设置专门的增压混合机构，增压混合机构可以实现对高压水与砂粒供给机构供给的砂粒进行充分混合并增压，并通过压裂管进行喷射出，这样，可以使得砂粒不经过高压泵进行喷射，可以有效的防止砂粒对高压泵叶片的损坏等问题，同时，本发明的砂粒在进入增压混合机构内前，利用润滑剂进行混合，防止砂粒的尖锐刃出现损坏而降低对煤层裂隙的切割作用，提高压裂增裂效果；
2、本发明的过滤座的设置，可以防止砂粒进入活塞端，防止对活塞端的损坏，同时，还可以保证压力的增大以及砂粒与高压水的混合作用；
3、本发明通过在活塞侧面嵌入滚珠，此时活塞与增压缸体形成的封闭空间内，活塞与增压缸体之间由滑动摩擦转变为滚动摩擦，减少了活塞受到的摩擦力，降低了其局部生热，通过设置缓冲密封，使得活塞移动至缓冲密封时，能够受到缓冲密封的弹力向反方向移动，从而减小动力端的负荷，该设计结构简单，易于推向市场。
附图说明
图1为一种煤层气开采压裂设备的结构示意图；
图2为一种煤层气开采压裂设备的平面结构示意图。
具体实施方式
请参阅图1～2，本发明实施例中，一种煤层气开采压裂设备，包括稳压泵18、高压水压裂供给设备、增压混合机构、砂粒供给机构和压裂管20，其中，所述稳压泵的输入端与所述高压水压裂供给设备的输出端连接，其特征在于，所述稳压泵18的输出端连接至所述增压混合机构的进料管4上，所述增压混合机构还采用供砂管19连接设置有所述砂粒供给机构，所述增压混合机构的排料管11的端部连接至所述压裂管20，所述压裂管20伸入煤层的压裂钻孔中；所述增压混合机构实现对所述高压水与砂粒供给机构供给的砂粒进行充分混合并增压，以便通过所述压裂管进行喷射出。
在本实施例中，所述砂粒为石英砂、陶粒或者碳化硅颗粒，所述砂粒的形状为具有棱角的多边形结构，这样，可以有效的提高对煤层裂缝的切割作用。
作为较佳的实施例，所述增压混合机构包括增压缸体10，所述增压缸体10上表面连接有上盖16，且增压缸体10下表面连接有下盖9，所述上盖16与所述增压缸体之间采用螺母1连接，所述下盖9的中心穿设连接有活塞杆7，所述下盖的下端延伸设置有对活塞杆7起到密封作用的活塞杆密封8，所述增压缸体10两侧分别设置所述进料管4和排料管11，且增压缸体10内部设置有活塞组件15，所述进料管4一端设置吸入单向阀3，所述排料管11一端设置排出单向阀2。
其中，所述活塞杆采用增压往复驱动机构驱动运动，所述增压往复驱动机构采用增压液压缸或者电机连杆机构进行驱动。
在本发明中，所述活塞组件15包括活塞5、缓冲密封6、过滤座13、滚珠12和过滤压孔14，所述增压缸体内位于所述活塞5上方设置有过滤座13，且活塞5下方设置有缓冲密封6，所述活塞5下端面侧表面嵌入有滚珠12，所述过滤座13表面开设有多个过滤压孔14，且过滤压孔的直径小于最小的所述砂粒的大小，以便不允许所述砂粒进入所述过滤座的下方空间内。
所述缓冲密封6为圆环状，且缓冲密封6的外径等于增压缸体10的内径。所述进料管4内径至少为排料管11的内径的二倍。所述高压水压裂供给设备采用高压水泵进行供给，所述砂粒供给机构采用高压水泵进行供给，且所述砂粒供给机构是将混有砂粒的混合润滑液进行泵送。所述压裂管的伸入压裂钻孔的内端部分上沿着其长度方向设置有多个朝向径向外侧布置的压裂喷射孔，且所述压裂管与煤层的压裂钻孔的外部内壁之间还采用封堵结构进行封堵设置。
本发明的工作原理是：首先，将该压裂设备放置在煤层的压裂孔旁边，高压水压裂供给设备与稳压泵连通，将稳压泵与增压混合机构缸体上的进料管4连通，并将增压混合机构缸体上的排料管连接至压裂管，将压裂管伸入压裂钻孔中，并对压裂管进行封堵施工，将砂粒供给机构与增压混合机构缸体上的供砂管19连接，开启高压水压裂供给设备，对钻孔进行压裂处理，处理一段时间后，再开启砂粒供给机构，并开启增压混合机构的活塞杆的驱动机构，对其进行增压混合，进行水力砂粒压裂一段时间，再进行高压水压裂，依次间歇循环进行。
以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种煤层气开采压裂设备，包括稳压泵(18)、高压水压裂供给设备、增压混合机构、砂粒供给机构和压裂管(20)，其中，所述稳压泵的输入端与所述高压水压裂供给设备的输出端连接，其特征在于，所述稳压泵(18)的输出端连接至所述增压混合机构的进料管(4)上，所述增压混合机构还采用供砂管(19)连接设置有所述砂粒供给机构，所述增压混合机构的排料管(11)的端部连接至所述压裂管(20)，所述压裂管(20)伸入煤层的压裂钻孔中；
所述增压混合机构实现对所述高压水与砂粒供给机构供给的砂粒进行充分混合并增压，以便通过所述压裂管进行喷射出。
2.根据权利要求1所述的一种煤层气开采压裂设备，其特征在于，所述砂粒为石英砂、陶粒或者碳化硅颗粒，所述砂粒的形状为具有棱角的多边形结构。
3.根据权利要求1所述的一种煤层气开采压裂设备，其特征在于，所述增压混合机构包括增压缸体(10)，所述增压缸体(10)上表面连接有上盖(16)，且增压缸体(10)下表面连接有下盖(9)，所述上盖(16)与所述增压缸体之间采用螺母(1)连接，所述下盖(9)的中心穿设连接有活塞杆(7)，所述下盖的下端延伸设置有对活塞杆(7)起到密封作用的活塞杆密封(8)，所述增压缸体(10)两侧分别设置所述进料管(4)和排料管(11)，且增压缸体(10)内部设置有活塞组件(15)，所述进料管(4)一端设置吸入单向阀(3)，所述排料管(11)一端设置排出单向阀(2)。
4.根据权利要求3所述的一种煤层气开采压裂设备，其特征在于，所述活塞杆采用增压往复驱动机构驱动运动。
5.根据权利要求4所述的一种煤层气开采压裂设备，其特征在于，所述活塞组件(15)包括活塞(5)、缓冲密封(6)、过滤座(13)、滚珠(12)和过滤压孔(14)，所述增压缸体内位于所述活塞(5)上方设置有过滤座(13)，且活塞(5)下方设置有缓冲密封(6)，所述活塞(5)下端面侧表面嵌入有滚珠(12)，所述过滤座(13)表面开设有多个过滤压孔(14)，且过滤压孔的直径小于最小的所述砂粒的大小，以便不允许所述砂粒进入所述过滤座的下方空间内。
6.根据权利要求5所述的一种煤层气开采压裂设备，其特征在于，所述缓冲密封(6)为圆环状，且缓冲密封(6)的外径等于增压缸体(10)的内径。
7.根据权利要求5所述的一种煤层气开采压裂设备，其特征在于，所述进料管(4)内径至少为排料管(11)的内径的二倍。
8.根据权利要求1所述的一种煤层气开采压裂设备，其特征在于，所述高压水压裂供给设备采用高压水泵进行供给，所述砂粒供给机构采用高压水泵进行供给，且所述砂粒供给机构是将混有砂粒的混合润滑液进行泵送。
9.根据权利要求1所述的一种煤层气开采压裂设备，其特征在于，所述增压往复驱动机构采用增压液压缸或者电机连杆机构进行驱动。
10.根据权利要求1所述的一种煤层气开采压裂设备，其特征在于，所述压裂管的伸入压裂钻孔的内端部分上沿着其长度方向设置有多个朝向径向外侧布置的压裂喷射孔，且所述压裂管与煤层的压裂钻孔的外部内壁之间还采用封堵结构进行封堵设置。
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