CN205374191U - 新型实验室水力脉冲发生器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种新型实验室水力脉冲发生器，其具有：储能器，所述储能器上、下面的中心分别开有一个进气孔和进液孔，侧面靠近底部的位置开有一个排液孔；排液管线，所述排液管线一端焊接在储能器排液孔位置，与储能器内部连通；快开阀门，所述快开阀门安装在储能器排液管线上；两根标准管线，所述标准管线有外螺纹；两个标准阀门，所述标准阀门安装在上述标准管线上。一套新型实验室水力脉冲发生器包括一个储能器、一根排液管线、一个快开阀门、两根标准管线和两个标准阀门，其组成一个密闭的储能系统，以高压缩率的气体为水力脉冲提供持续的压力，从而获得稳定的脉冲压力。本实用新型结构简单，操作简洁，满足室内实验要求。

Description

新型实验室水力脉冲发生器

技术领域

本实用新型涉及一种新型实验室水力脉冲发生器，能够弥补水力脉冲在管线中的压力消耗，使得脉冲压力在到达目标区前保持稳定，能够很好的为室内实验提供可靠的水力脉冲压力。

背景技术

水力脉冲压裂是低渗油气藏增产的前沿技术。由于对地下岩层经历水力脉冲作用时，其裂缝扩展规律和扩展机制认识不足，并且现场检测水力压裂裂缝难度较高，因此很难准确了解现场水力压裂的裂缝形态。通过室内水力脉冲压裂实验模拟，能检测模拟水力脉冲压裂的物理过程，并获得直观的裂缝几何形态。因此实验室内需要一种可以产生稳定的高压水力脉冲的装置。本实用新型就是为了在实验室条件下生成稳定的高压水力脉冲而设计的。

为了在实验室条件下形成高压水力脉冲，一般会采取两种方法：一种方法是通过突然增加压裂泵的排量来提高压裂液压力以期达到形成脉冲的效果；另一种方法是将压裂液在一个密封腔体里憋至高压，然后瞬间释放以形成高压脉冲。然而两者都有其缺陷，第一种方法无法实现水力脉冲瞬时高压的效果，其压力的增减总是需要一个过程；第二种方法虽然实现了水力脉冲的瞬时高压效果，但是其产生的高压水力脉冲在实验管线中的衰减剧烈，而且无法通过优化管线来解决该问题。本实用新型针对第二种方法的缺点进行了改进，利用气、液压缩比率的不同，将空气和压裂液同时注入密闭的储能器，通过压缩后气体膨胀率大的特点来保证压裂液形成的高压脉冲可以持续传递到目标区域而不发生明显的压力衰减。本实用新型实现了实验室条件下的水力脉冲的生成与传递的统一。

发明内容

本实用新型提供了一种新型实验室水力脉冲发生器，气体在储能器上部，液体在储能器下部，以高压缩率的气体为水力脉冲提供持续的压力补充，从而保证水力脉冲在管线中的压力稳定。

为此，本实用新型所采用的技术方案是：

一种新型实验室水力脉冲发生器，其具有：储能器，所述储能器上端开有内螺纹中心孔(进气孔)，下端亦开有内螺纹中心孔(进液孔)，侧壁靠近下端位置开有排液孔；排液管线，所述排液管线的一端焊接在储能器排液孔位置，与储能器内部连通；进气管线，所述进气管线一端有外螺纹，该端与储能器上端进气孔配合；进液管线，所述进液管线一端有外螺纹，该端与储能器下端进液孔配合；快开阀门，所述快开阀门为标准件，该快开阀门安装在储能器侧壁上的排液管线上；标准阀门，所述标准阀门共计两个，两个标准阀门分别安装在进气管线和进液管线上。

如上所述新型实验室水力脉冲发生器，其中包括一个储能器，一根排液管线、一个快开阀门，一根进气管线，一根进液管线和两个标准阀门。

如上所述的新型实验室水力脉冲发生器，其中，储能器内空气在上部，液体在下部，且液面高度大于排液孔所在位置高度。

如上所述的新型实验室水力脉冲发生器，其中，储能器为圆柱腔体结构，竖直安放，上下各开有中心孔，上部中心孔进气，下部中心孔进液，侧面靠近底部位置开有排液孔。

如上所述的新型实验室水力脉冲发生器，其中，储能器侧壁的排液管线与储能器采用焊接方式密封连接，排液管线与储能器内部连通。

如上所述的新型实验室水力脉冲发生器，其中，排液管线选取内径相对较大的管线，以减小管线中的摩阻。

如上所述的新型实验室水力脉冲发生器，其中，储能器上端进气孔与进气管线之间通过内外螺纹配合连接，保证储能器与进液管线之间密封。

如上所述的新型实验室水力脉冲发生器，其中，储能器下端进液孔与进液管线之间通过内外螺纹配合连接，保证储能器与进气管线之间密封。

如上所述的新型实验室水力脉冲发生器，其中，利用快开阀门控制水力脉冲释放的时间与频率。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本实用新型利用大压缩比的气体来弥补压裂液在储能器中释放瞬间过快的压力下降，使压裂液在管线中能够保持较高压力，传递较远距离，弥补了水力脉冲在管线中的压力损耗。本实用新型中储能器竖直放置，根据实验室内管线的具体情况，确定储能器中上层气体与下层压裂液的体积比以及快开阀门的开启时间(管线越长，开启时间越长。)

本实用新型克服了传统实验室水力脉冲发生装置产生的水力脉冲压力沿程损耗的缺点，实现了水力脉冲稳定的传递到目标区域的效果，而且设计上结构简单，拆装维护方便，满足室内实验要求。

附图说明

以下附图仅旨在为本实用新型作示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中，

图1为本实用新型的新型实验室水力脉冲发生器的整体效果图；

图2为本实用新型的新型实验室水力脉冲发生器的储能器结构示意图；

图3为本实用新型的新型实验室水力脉冲发生器的储能器A-A剖面示意图；

附图标号说明：

1、进气管线2、进气阀门3、进气孔4、储能器5、进液孔

6、进液阀门7、进液管线8、排液管线9、快开阀门10、排液孔

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。

图1为本实用新型的新型实验室水力脉冲发生器的整体效果图；图2为本实用新型的新型实验室水力脉冲发生器的储能器结构示意图；图3为本实用新型的新型实验室水力脉冲发生器的储能器A-A剖面示意图。

如图1、图2和图3所示，本实用新型提出的新型实验室水力脉冲发生器具有：储能器4，储能器4上端中间开有一个进气孔3，下端中间开有一个进液孔5，储能器4侧面靠近底端位置开有排液孔10，该排液孔10与排液管线8焊接，使排液管线8与储能器4内部连通；所述进气管线1，一端有外螺纹与储能器4上端的进气孔3通过内外螺纹配合连接；所述进液管线7，一端有外螺纹与储能器4下端的进液孔5通过内外螺纹配合连接；所述进气阀门2和进液阀门6，分别安装在进气管线1和进液管线7上；所述排液管线8，一端与储能器4的排液孔10焊接，另一端安装快开阀门9；所述快开阀门9，安装在排液管线8的一端。

所述新型实验室水力脉冲发生器包括一个储能器4、一根进气管线1、一根进液管线7、一根排液管线8、一个快开阀门9和两个标准阀门(进气阀门2、进液阀门6)。其中储能器4中包含气、液两相，气、液的体积比需要根据所需脉冲的压力、外接管线的长度等因素综合分析。

所述新型实验室水力脉冲发生器的基本原理为：利用气、液两相密度不同，使储能器中气体在上部，液体在下部，实现分层；利用气体的压缩率远大于液体，在承受高压后释放的过程中，气体可以为液体提供持续稳定的压力补充。

实施例：

本实施例中，储能器4中的气、液体积比为1∶5。请配合参见图1说明本实用新型的工作流程。

(1)产生一次水力脉冲过程：

首先，关闭快开阀门9并打开进气阀门2和进液阀门6，利用进液管线7将压裂液注入储能器4中，直至压裂液达到储能器4容积的六分之五，停止注液，关闭进液阀门6；利用进气管线1将气体注入储能器4中，直至压力达到1Mpa至1.5Mpa，停止注气，关闭进气阀门2；打开进液阀门6，继续注入压裂液至储能器4中压力达到预期的脉冲压力(如50MPa)，停止注液，关闭进液阀门6；打开快开阀门9，高压水力脉冲从储能器4中经由排液管线8和快开阀门9进入外接管线，储能器4中压裂液减少，压力下降，这时储能器4上部气体相应膨胀同时压力下降很小，高压的气体挤压下部压裂液，使压裂液继续保持50Mpa的压力排出；通过控制快开阀门9的开启时间来改变水力脉冲持续的时间，从而保持水力脉冲在外接管线中的压力稳定。

(2)产生循环水力脉冲过程：

首先，关闭快开阀门9并打开进气阀门2和进液阀门6，利用进液管线7将压裂液注入储能器4中，直至压裂液达到储能器4容积的六分之五，停止注液，关闭进液阀门6；利用进气管线1将气体注入储能器4中，直至压力达到1Mpa至1.5Mpa，停止注气，关闭进气阀门2；打开进液阀门6，继续注入压裂液至储能器4中压力达到预期的脉冲压力(如50MPa)，停止注液，关闭进液阀门6；打开快开阀门9，高压水力脉冲从储能器4中经由排液管线8和快开阀门9进入外接管线，储能器4中压裂液减少，压力下降，这时储能器4上部气体相应膨胀同时压力下降很小，高压的气体挤压下部压裂液，使压裂液继续保持50Mpa的压力排出；通过控制快开阀门9的开启时间来改变水力脉冲持续的时间，从而保持水力脉冲在外接管线中的压力稳定；关闭快开阀门9，打开进液阀门6补充储能器4压力达到50MPa；关闭进液阀门6，打开快开阀门9，水力脉冲再次产生，重复此过程产生循环水力脉冲，通过控制快开阀门9的开启频率来产生不同频率的水力脉冲。

Claims (5)

1.一种新型实验室水力脉冲发生器，其特征在于，所述新型实验室水力脉冲发生器具有：

储能器，所述储能器上端中心位置开有内螺纹进气孔，下端中心位置亦开有内螺纹进液孔，侧壁靠近下端位置开有排液孔；排液管线，所述排液管线一端焊接在储能器的排液孔位置，与储能器内部连通；进气管线，所述进气管线一端有外螺纹，该端与储能器上端进气孔配合；进液管线，所述进液管线一端有外螺纹，该端与储能器下端进液孔配合；快开阀门，所述快开阀门为标准件，该快开阀门安装在储能器侧壁上的排液管线上；标准阀门，所述标准阀门共计两个，两个标准阀门分别安装在进气管线和进液管线上。

2.如权利要求1所述的新型实验室水力脉冲发生器，其特征在于，储能器内气体在上部，液体在下部，且液面高度大于排液孔所在位置高度。

3.如权利要求1所述的新型实验室水力脉冲发生器，其特征在于，储能器为圆柱腔体结构，竖直安放，上下各开有中心孔，上部中心孔进气，下部中心孔进液，侧面靠近底部位置开有排液孔。

4.如权利要求1所述的新型实验室水力脉冲发生器，其特征在于，排液管线内径要够大，且应保持排液管线直线安放。

5.如权利要求1所述的新型实验室水力脉冲发生器，其特征在于，利用快开阀门控制水力脉冲释放的时间与频率。