CN113431541A - 一种脉冲增压装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种脉冲增压装置，包括缸体主体；设置在所述缸体主体上的至少一个活塞缸，所述活塞缸的侧面设置有进液口，所述活塞的端部设置有与所述进液口相连通的出液口；设置在所述活塞缸内的活塞，所述活塞在所述活塞缸内往复移动，从而周期性地打开或关闭所述进液口；以及连接所述活塞的曲柄连杆，所述曲柄连杆带动所述活塞往复移动；其中，所述曲柄连杆驱动所述活塞在活塞缸内往复移动从而周期性地关闭或打开所述进液口，使所述进液口与所述出液口周期性连通或断开。

Description

一种脉冲增压装置

技术领域

本发明涉及一种脉冲增压装置，用于二氧化碳压裂的脉冲增压装置，属于石油天然气开发领域。

背景技术

液态二氧化碳压裂是以二氧化碳代替常规水力压裂液的一种无水压裂技术，国内外的实践成果表明：该方法对低压、低渗透、强水锁、水敏储层的压裂改造效果十分明显。二氧化碳压裂需要专有的密闭设备，目前在现场多使用常规连续增压方式，尚不能实现压力的脉冲变化。目前的井下脉冲装置受限于尺寸工作功率受限，产生的脉冲不易调节，可靠性有较大的提升空间；地面设备结构简单效果有限，且目前设备均不能有效实现多压裂液复合比例的无级调节，作用较为单一，不能完全适用于二氧化碳或二氧化碳复合脉冲压裂工艺中。

发明内容

针对现有技术中所存在的上述技术问题，本发明提出了一种脉冲增压装置，尤其是二氧化碳压裂的脉冲增压装置，双缸体设计实现了二氧化碳与其他压裂液的段塞式复合，增加了二氧化碳压裂工艺的多样性，提高了二氧化碳压裂的改造效果。

根据本发明的一个方面，提出了一种脉冲增压装置，包括：

缸体主体；

设置在所述缸体主体上的至少一个活塞缸，所述活塞缸的侧面设置有进液口，所述活塞的端部设置有与所述进液口相连通的出液口；

设置在所述活塞缸内的活塞，所述活塞在所述活塞缸内往复移动，从而周期性地打开或关闭所述进液口；以及

连接所述活塞的曲柄连杆，所述曲柄连杆带动所述活塞往复移动；

其中，所述曲柄连杆驱动所述活塞在活塞缸内往复移动从而周期性地关闭或打开所述进液口，使所述进液口与所述出液口周期性连通或断开。

本发明的进一步改进在于，所述曲柄连杆包括驱动轮，所述驱动轮上设置有与所述活塞相连的连杆；所述驱动轮旋转时带动所述连杆的一端旋转，所述连杆的另一端随之周期性移动，从而带动所述活塞在所述活塞缸内周期性移动。

本发明的进一步改进在于，所述连杆连接在所述驱动轮上的位置可以调节。

本发明的进一步改进在于，所述活塞缸包括并排设置的第一活塞缸和第二活塞缸，所述第一活塞缸内设置有第一活塞，所述第一活塞缸的所述进液口为第一进液口，所述第一活塞缸的所述出液口为所述第一出液口；

所述第二活塞缸内设置有第二活塞，所述第二活塞缸的所述进液口为第二进液口，所述第二活塞缸的所述出液口为所述第二出液口。

本发明的进一步改进在于，所述第一活塞缸内流通第一流体，所述第一流体通过所述第一进液口进入到所述第一活塞缸内，并通过所述第一出液口从所述第一活塞缸内流出；

所述第二活塞缸内流通第二流体，所述第二流体通过所述第二进液口进入到所述第二活塞缸内，并通过所述第二出液口从所述第二活塞缸内流出。

本发明的进一步改进在于，所述第一活塞连接所述驱动轮的连杆为第一连杆，所述第一活塞连接所述驱动轮的连杆为第一连杆。

本发明的进一步改进在于，所述第一连杆和所述第二连杆连接所述驱动轮的位置相对应。

本发明的进一步改进在于，所述第一连杆和所述第二连杆连接所述驱动轮的位置设置180°的相位差。

本发明的进一步改进在于，所述缸体主体上设置有3个以上数量的活塞缸，每个所述活塞缸内均设置有与所述曲柄连杆相连的活塞。

本发明的进一步改进在于，所述第一流体和所述第二流体中至少有一种为液态二氧化碳。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的一种脉冲增压装置，一方面提高裂缝的复杂性，另一方面使携砂液具备了脉冲加砂的能力，利于形成高导流通道。同时，通过两曲柄连杆相位角差异的选择可实现两种压裂液的不同混合方式，从完全无混合的段塞式到完全混合的同步式，理论上中间可进行无极调节。

附图说明

下面将结合附图来对本发明的优选实施例进行详细地描述，在图中：

图1所示为本发明的一个实施例的脉冲增压装置的结构示意图，显示了第一连杆和第二连杆相对应设置的结构；

图2所示为本发明的一个实施例的脉冲增压装置的结构示意图，显示了第一连杆和第二连杆之间设置180度相位差的结构。

附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

在附图中各附图标记的含义如下：1、缸体主体，2、曲柄连杆，11、第一活塞缸，12、第二活塞缸，13、第一进液口，14、第一出液口，15、第二进液口，16、第二出液口，17、第一活塞，18、第二活塞，21、驱动轮，22、第一连杆，23、第二连杆。

具体实施方式

为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明的示例性实施例进行进一步详细的说明。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。并且在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以互相结合。

图1和图2示意性地显示了根据本发明的一个实施例的一种脉冲增压装置，包括缸体主体1。缸体主体1上设置有至少一个活塞缸，活塞缸为贯通的结构。活塞缸的侧面设置有进液口，前端设置有出液口，进液口和出液口可以相连通，液体通过进液口进入到活塞缸内，在通过活塞的作用将液体从出液口推出。

所述活塞缸内设置有活塞，所述活塞能够在所述活塞缸内往复移动，当活塞伸出时，活塞的侧面与进液口相重合，这时活塞阻挡所述进液口使进液口关闭；当活塞收缩时，活塞移动到活塞缸的后端，活塞离开进液口使进液口打开，这时进液口与出液口相连通。活塞周期性地往复移动使进液口周期性地打开或关闭。所述活塞连接有曲柄连杆2，曲柄连杆2为活塞移动提供驱动力，能够带动活塞往复移动。

在本实施例中，所述曲柄连杆2驱动所述活塞在活塞缸内往复移动从而周期性地关闭或打开所述进液口，使所述进液口与所述出液口周期性连通或断开。

在根据本实施例所述脉冲增压装置中，活塞缸内设置进液口、出液口和活塞，通过活塞运移实现对液流通道的开启、关闭，进而形成压力的脉冲，该方法简单可靠，且通过曲柄连杆2转速控制脉冲频率，可控性强。

在一个实施例中，所述曲柄连杆2包括驱动轮21，驱动轮21可以是多个，通过同一个旋转轴相连，多个驱动轮21同步转动，其数量与活塞的数量相对应，多个活塞分别连接在相应的驱动轮21上；驱动轮21也可以是一个，多个活塞均连接在驱动轮21上。驱动轮21上设置有连杆，连杆的一端连接在驱动轮21上，另一端铰接在活塞上。所述驱动轮21旋转时带动所述连杆的一端旋转，所述连杆的另一端随之周期性移动，从而带动所述活塞在所述活塞缸内周期性移动。

在一个实施例中，所述连杆连接在所述驱动轮21上的位置可以调节。优选地，驱动轮21可以以转轴为轴旋转，从而调整两个驱动轮21的相对状态；也可以是在驱动轮21上设置多个安装的点位，所述连杆选择性地连接在相应的点位上。通过调节连杆在驱动轮21上的角度位置进而调节。

在使用根据本实施例所述的脉冲增压装置时，多个所述连杆与驱动轮21之间的位置可以调节，通过调节可以使连杆同步动作或异步动作，以满足不同的压裂要求。在需要混合式复合压裂时，调节连杆和驱动轮21之间的位置使多个连杆同步动作，则多个活塞缸内的活塞同步伸缩，液体也随之同步流出；在需要段塞式混合时，调节连杆和驱动轮21使异步动作，多个活塞缸内的活塞异步动作，液体周期性分别流出。

在一个实施例中，所述缸体主体1上设置有两个活塞缸，所述活塞缸包括并排设置的第一活塞缸11和第二活塞缸12，活塞的数量与活塞缸的数量相对应，也为两个。所述第一活塞缸11内设置有第一活塞17，所述第一活塞缸11的所述进液口为第一进液口13，所述第一活塞缸11的所述出液口为所述第一出液口14。所述第二活塞缸12内设置有第二活塞18，所述第二活塞缸12的所述进液口为第二进液口，所述第二活塞缸12的所述出液口为所述第二出液口16。

在一个实施例中，所述第一活塞缸11内流通第一流体，所述第一流体通过所述第一进液口13进入到所述第一活塞缸11内，并通过所述第一出液口14从所述第一活塞缸11内流出。所述第二活塞缸12内流通第二流体，所述第二流体通过所述第二进液口15进入到所述第二活塞缸12内，并通过所述第二出液口16从所述第二活塞缸12内流出。在本实施例中，第一流体和第二流体可以是相同的流体，也可以是不同的流体，形成复合压裂液，如第一流体为液态二氧化碳，第二流体为滑溜水。优选地，所述第一流体和所述第二流体至少有一种为液态二氧化碳。

在一个实施例中，所述第一活塞17连接所述驱动轮21的连杆为第一连杆22，所述第二活塞18连接所述驱动轮21的连杆为第二连杆23。所述第一连杆22连接所述驱动轮21上的位置与第二连杆23连接所述驱动轮21上的位置对应，在驱动轮21旋转时，第一连杆22和第二连杆23旋转的位置同步，第一活塞17和第二活塞18同步伸缩；所述第一连杆22连接所述驱动轮21上的位置与第二连杆23连接所述驱动轮21上的位置相差180度，在驱动轮21旋转时，第一连杆22和第二连杆23旋转的位置相反，第一活塞17和第二活塞18分别伸缩。

在一个优选的实施例中，如图1所示，所述第一连杆22和所述第二连杆23连接所述驱动轮21的位置相对应。在本实施例中，第一连杆22和第二连杆23相对应，第一连杆22连接驱动轮21的周向位置和角度与第二连杆23连接驱动轮21的周向位置和角度相同，这时，驱动轮21转动时，第一连杆22和第二连杆23同步转动。

在使用时，第一流体和第二流体为不同类型的流体，如液态二氧化碳与滑溜水，在第一出液口14和第二出液口1615喷出后形成复合压裂液，通过调整曲柄连杆2可改变两缸体出液时机，如两曲柄连杆2设置完全相同，则两缸体同步出液，两种液体完全混合。

在一个优选的实施例中，如图2所示，所述第一连杆22和所述第二连杆23连接所述驱动轮21的位置设置180°的相位差。驱动轮21转动时，第一连杆22带动第一活塞17伸出时，第二连杆23带动第二活塞18收缩；第一连杆22带动第一活塞17收缩时，第二连杆23带动第二活塞18伸出。第一进液口13和第二进液口15打开的时间不同，两者交替开启和关闭，第一流体和第二流体周期性分别流出，这样，形成两种液体段塞式复合。

在一个实施例中，所述缸体主体1上设置有3个以上数量的活塞缸，每个所述活塞缸内均设置有与所述曲柄连杆2相连的活塞。活塞缸的数量可以根据压裂的需要进行调节。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。因此，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和/或修改，根据本发明的实施例作出的变更和/或修改都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种脉冲增压装置，其特征在于，包括：

缸体主体(1)；

设置在所述缸体主体(1)上的至少一个活塞缸，所述活塞缸的侧面设置有进液口，所述活塞的端部设置有与所述进液口相连通的出液口；

设置在所述活塞缸内的活塞，所述活塞在所述活塞缸内往复移动，从而周期性地打开或关闭所述进液口；以及

连接所述活塞的曲柄连杆(2)，所述曲柄连杆(2)带动所述活塞往复移动；

其中，所述曲柄连杆(2)驱动所述活塞在活塞缸内往复移动从而周期性地关闭或打开所述进液口，使所述进液口与所述出液口周期性连通或断开。

2.根据权利要求1所述的脉冲增压装置，其特征在于，所述曲柄连杆(2)包括驱动轮(21)，所述驱动轮(21)上设置有与所述活塞相连的连杆；所述驱动轮(21)旋转时带动所述连杆的一端旋转，所述连杆的另一端随之周期性移动，从而带动所述活塞在所述活塞缸内周期性移动。

3.根据权利要求2所述的脉冲增压装置，其特征在于，所述连杆连接在所述驱动轮(21)上的位置可以调节。

4.根据权利要求2或3所述的脉冲增压装置，其特征在于，所述活塞缸包括并排设置的第一活塞缸(11)和第二活塞缸(12)，所述第一活塞缸(11)内设置有第一活塞(17)，所述第一活塞缸(11)的所述进液口为第一进液口(13)，所述第一活塞缸(11)的所述出液口为所述第一出液口(14)；

所述第二活塞缸(12)内设置有第二活塞(18)，所述第二活塞缸(12)的所述进液口为第二进液口(15)，所述第二活塞缸(12)的所述出液口为所述第二出液口(16)。

5.根据权利要求4所述的脉冲增压装置，其特征在于，所述第一活塞缸(11)内流通第一流体，所述第一流体通过所述第一进液口(13)进入到所述第一活塞缸(11)内，并通过所述第一出液口(14)从所述第一活塞缸(11)内流出；

所述第二活塞缸(12)内流通第二流体，所述第二流体通过所述第二进液口(15)进入到所述第二活塞缸(12)内，并通过所述第二出液口(16)从所述第二活塞缸(12)内流出。

6.根据权利要求5所述的脉冲增压装置，其特征在于，所述第一活塞(17)连接所述驱动轮(21)的连杆为第一连杆(22)，所述第一活塞(17)连接所述驱动轮(21)的连杆为第一连杆(22)。

7.根据权利要求6所述的脉冲增压装置，其特征在于，所述第一连杆(22)和所述第二连杆(23)连接所述驱动轮(21)的位置相对应。

8.根据权利要求6所述的脉冲增压装置，其特征在于，所述第一连杆(22)和所述第二连杆(23)连接所述驱动轮(21)的位置设置180°的相位差。

9.根据权利要求1或2所述的脉冲增压装置，其特征在于，所述缸体主体(1)上设置有3个以上数量的活塞缸，每个所述活塞缸内均设置有与所述曲柄连杆(2)相连的活塞。

10.根据权利要求5所述的脉冲增压装置，其特征在于，所述第一流体和所述第二流体中至少有一种为液态二氧化碳。

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