井下增压器及井下增压压裂工具制造技术

本实用新型专利技术涉及一种井下增压器及采用该井下增压器的井下增压压裂工具，该井下增压器包括壳体，壳体包括自上而下依次布置且内腔导通的活塞缸段和柱塞缸段，活塞缸段内的活塞与柱塞缸段内的柱塞连接构成一上宽下窄的台阶轴结构；壳体内设有向活塞上方输送压裂流体的活塞压缩主流道机构和向活塞下方输送压裂流通的活塞复位主流道机构；壳体上还设有向柱塞缸段内腔中输送压裂流体的流体补充流道机构。通过压裂流体作用于活塞，借由活塞与柱塞的两级增压作用及柱塞的高效增压效果，使压裂流体得到增压，本井下增压器及井下增压压裂工具结构简单，可有效降低能耗，同时由于减少了相关电气设备的使用，有效地保证了设备的安全。

Downhole supercharger and downhole supercharging fracturing tool

The utility model relates to a downhole supercharger and downhole pressure fracturing tool using the underground supercharger, the underground supercharger comprises a shell, shell and cavity are arranged from top to bottom including conducting piston cylinder section and piston cylinder, plunger piston and piston cylinder piston within the cylinder section section with a stepped shaft structure a narrow width; the shell is provided with a piston conveying fracturing fluid into the upper part of the piston is compressed the sprue mechanism and the conveying fracturing circulation to below a piston piston reset sprue mechanism; the casing is also provided with a fluid conveying fracturing fluid into the inner cavity of the plunger cylinder section of flow mechanism. The fracturing fluid acting on the piston by two stage supercharging piston and the plunger and the plunger of the role of the high pressure effect, the fracturing fluid is pressurized, the downhole supercharger and downhole pressure fracturing tool has the advantages of simple structure, can effectively reduce the energy consumption at the same time, due to the reduction of the use of electric equipment, effectively ensure the equipment safety.

【技术实现步骤摘要】
井下增压器及井下增压压裂工具
本技术属于石油天然气开采
，具体涉及一种井下增压器及采用该井下增压器的井下增压压裂工具。
技术介绍
水平井+分段压裂技术，不仅可以用于非常规油气的开发，也可以用于任何常规油气田的增储增产。水力压裂法是指利用地面高压泵，通过井筒向油层挤注具有较高粘度的压裂液，在井底油层上形成很高的压力，当这种压力超过井底附近油气层岩石的破裂压力时，油气层将被压开并产生裂缝；继续不停地向油层挤注压裂液，裂缝继续向油层内部扩张；接着向油层挤入带有支撑剂(石英砂)的携砂液，携砂液进入裂缝之后，一方面可以使裂缝继续向前延伸，另一方面可以支撑已经压开的裂缝，使其不致于闭合；再接着注入顶替液，将井筒的携砂液全部顶替进入裂缝，用石英砂将裂缝支撑起来；最后，注入的高粘度压裂液会自动降解排出井筒之外，在油层中留下一条或多条长、宽、高不等的裂缝，使油层与井筒之间建立起一条新的流体通道，将石油或天然气从岩石缝隙中释放出来，并顺着井筒流到地表的油气开采方法。压裂设备和工具是完成压裂施工的重要部件，能提供高压条件，泵送高压液体，快速均匀搅拌混砂液体。压裂作业井规模大、排量高，对设备工具的要求高，需要动用的设备多。在压裂措施中，仅专用特殊施工车辆就达数十辆之多，泵送装置、管汇和监测设备等则被放置在井场中心，还要将100多个装满水的罐运往井场并放置在井场周围。根据它们在压裂施工中的不同功能，其关键装备主要有压裂车、混砂车、平衡车、仪表车等。压裂车是压裂的主要设备，它的作用是向井内注入高压的压裂液，将地层压开，并把支撑剂挤入裂缝。压裂车主要由运载、动力、传动、泵体、操作面板等五大件组成，压裂泵是压裂车的工作主机，绝大多数压裂车装备的压裂泵为卧式三缸单作用柱塞泵。现场施工时对压裂泵的技术性能要求很高，必须具有压力高、功率大、耐腐蚀、抗磨等特点，并要求性能稳定、工作可靠。目前我国从美国SS、BJ、DAWELL、DAGA等公司引进了压裂车。如四川的SS-1000型、SS-1200型，中原的FT-1800X-CH型、BL-1600型，华北的道威尔B516均具有重量轻、压力高、功率大的特点。其中河南油田引进的H0-2000机型，额定压力103.4MPa，最大排量2.48m3/min，在周口勘探地区获得了成功应用。混砂车的作用是根据施工设计要求，将压裂液和支撑剂按一定比例混合后供锆压裂车泵入井。所有压裂车均由混砂车供给压裂液，所以要求混砂车性能好、工作可靠、机械化程度高。混砂车主要由供液系统、输砂系统及传动系统三部分组成，一般用运载汽车的发动机做动力。供液系统包括供液泵、混砂装置、砂泵等。供液泵将贮液罐的压裂液泵送到混砂罐内，支撑剂和压裂液在混砂罐内进行混合，砂泵再把混合液泵送到压裂车的上水管线。供液泵和砂泵出口管线上装有流量计和自动控制阀，以便测流量和控制排量。输砂系统装有螺旋输砂器或风动输砂器，将砂子从地面或某一高度，输送到混砂罐内。输砂时要求满足砂量、上砂均匀、砂量可调。传动系统有机械传动和液压传动两种。分层压裂施工中，压裂管柱最上部封隔器的上、下压力不一样，且相差很大。在这样的工作条件下，封隔器强度要受影响。如果封隔器受到破坏，压裂管柱中的高压液体就会通过套管环形空间向上窜。封隔器上部的套管压力突增，可能导致套管断裂或其它恶性事故。另一方面，当封隔器上、下压差过大时，可能使压裂层段的高压液体通过夹层上窜，破坏夹层。为了保护封隔器，平衡车从油套管环形空间注入一定压力的液体，平衡封隔器的部分压差，改善封隔器的工作条件。另外，当施工中出现砂堵、砂卡等事故时，平衡车可立即进行反洗或反压井，排除故障。随着水平井成为页岩气开发的主要完钻井万式，水力压裂开始成为页岩气水平井主要增产措施，取得了令人瞩目的成就。实践表明：水力压裂之后，油气井的产量一般会大幅度增长。水力压裂技术能用于提高常规油气井的产量，水力压裂技术将使全球石油供应量增加近1400亿桶；也能用于刺激其它老油田的产量回复；还能用于页岩气等非常规油气的开采。页岩气藏等非常规油气田因其储层物性差、孔隙度和渗透率极低，需要应用水力压裂技术才能经济开采。水力压裂法可谓北美页岩气开发的“大功臣”，它带来的大量页岩气不仅拉低了整个北美的天然气价格，同时也令美国实现能源独立的底气更足了。水力压裂法对整个能源行业都产生了深远影响。但地面水力压裂技术的不足之处也是显而易见的：(1)利用地面设备产生高压、大排量的压裂液，并将其输送到井底进行增压压裂，需要一系列庞大的地面装备、高压管汇和井口装置，而且对设备的性能要求也高。例如，重庆涪陵国家级页岩气示范区的水力压裂法施工使用多套压裂机组混合编组，压裂设备多，压裂作业现场面积大，压裂主辅装备40台套以上，对施工后勤要求高，压裂增产费用占约一口井页岩气开发成本的一半。(2)我国页岩气资源多在埋深2500m以下，而目前压裂主要是照搬美国技术，使我国2500m-3500m单井成本比美国更多，3500米以下的页岩气仍不具备开发能力。例如，塔里木是古生界、中生界和新生界地层发育最齐全的盆地，其中古生代是海相克拉通盆地，中、新生代是陆相沉积盆地。已证实的烃源岩主要是寒武—奥陶系海相泥页岩和三叠—侏罗系的湖相泥页岩及煤系地层，其中海相烃源岩既可生油又可生气，是目前最主要的源岩层和储层。但该烃源岩层埋藏多在5000m以下。目前，采用现有技术在5000m以下的烃源岩层开采页岩油气也是得不偿失。(3)采用水力压裂法在环境方面面临的一个巨大挑战是需要大量用水。一口油气井通常需要400万或500万加仑的用水量，同时会产生约100万加仑遭到污染、需要处理的废水。(4)间断配液作业，压裂时间长，高压管线多，长时间高压连续作业压裂装备存在安全风险。例如，在水平井+分段压裂施工时，高压工作液冲蚀大阀阀芯，导致阀腔进砂，密封失效，造成井口装置试压不合格，给生产带来安全风险。(5)部分区块的压裂装备的压力等级已经达到了105/140MPa，采用提高注入系统压力越来越难以保证这类油田日趋增高的注入压力。例如，涪陵页岩气开发井口装置为了满足压裂要求，远远高于页岩气生产对井口装置的压力等级的要求，造成成本浪费。
技术实现思路
本技术实施例涉及一种井下增压器及采用该井下增压器的井下增压压裂工具，至少可解决现有技术的部分缺陷。本技术实施例涉及一种井下增压器，包括壳体，所述壳体包括自上而下依次布置的活塞缸段和柱塞缸段，活塞缸段与柱塞缸段的内腔导通，所述活塞缸段内滑设有活塞，所述柱塞缸段内滑设有柱塞，所述活塞与所述柱塞连接构成一上宽下窄的台阶轴结构；所述壳体内设有活塞压缩主流道机构和活塞复位主流道机构，活塞压缩主流道机构和活塞复位主流道机构均用于向所述活塞缸段内腔输送压裂流体，所述活塞压缩主流道机构的出口端位于所述活塞上方，所述活塞复位主流道机构的出口端位于所述活塞下方；所述壳体上还设有向所述柱塞下方的所述柱塞缸段内腔中输送压裂流体的流体补充流道机构。作为实施例之一，所述壳体内设有上阀片和下阀片；所述下阀片固定于所述壳体内腔中且位于所述活塞缸段顶端，形成所述活塞缸段的缸顶；所述上阀片紧密贴靠于所述下阀片的上表面上。作为实施例之一，所述下阀片上设有第一偏心通孔和旁通孔，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种井下增压器，其特征在于：包括壳体，所述壳体包括自上而下依次布置的活塞缸段和柱塞缸段，所述活塞缸段与所述柱塞缸段的内腔导通，所述活塞缸段内滑设有活塞，所述柱塞缸段内滑设有柱塞，所述活塞与所述柱塞连接构成一上宽下窄的台阶轴结构；所述壳体内设有向所述活塞缸段内腔输送压裂流体的活塞压缩主流道机构及活塞复位主流道机构，其中，所述活塞压缩主流道机构的出口端位于所述活塞上方，所述活塞复位主流道机构的出口端位于所述活塞下方；所述壳体上还设有向所述柱塞下方的所述柱塞缸段内腔中输送压裂流体的流体补充流道机构。

【技术特征摘要】
1.一种井下增压器，其特征在于：包括壳体，所述壳体包括自上而下依次布置的活塞缸段和柱塞缸段，所述活塞缸段与所述柱塞缸段的内腔导通，所述活塞缸段内滑设有活塞，所述柱塞缸段内滑设有柱塞，所述活塞与所述柱塞连接构成一上宽下窄的台阶轴结构；所述壳体内设有向所述活塞缸段内腔输送压裂流体的活塞压缩主流道机构及活塞复位主流道机构，其中，所述活塞压缩主流道机构的出口端位于所述活塞上方，所述活塞复位主流道机构的出口端位于所述活塞下方；所述壳体上还设有向所述柱塞下方的所述柱塞缸段内腔中输送压裂流体的流体补充流道机构。2.如权利要求1所述的井下增压器，其特征在于：所述壳体内设有上阀片和下阀片；所述下阀片固定于所述壳体内腔中且位于所述活塞缸段顶端，形成所述活塞缸段的缸顶；所述上阀片紧密贴靠于所述下阀片的上表面上。3.如权利要求2所述的井下增压器，其特征在于：所述下阀片上设有第一偏心通孔和旁通孔，所述第一偏心通孔及所述旁通孔均偏心设置且偏心距相同，所述第一偏心通孔贯通所述下阀片上下两端，所述旁通孔入口端开设于所述下阀片上表面，出口端开设于所述下阀片侧壁上；于所述壳体壁内设有活塞复位主流道，所述活塞复位主流道一端与所述旁通孔的出口端连通，另一端与所述活塞缸段的内腔连通且位于所述活塞下方；所述上阀片上对应设有第二偏心通孔，所述第二偏心通孔贯通所述上阀片上下两端，所述第二偏心通孔的偏心距与所述第一偏心通孔的偏心距相同；所述上阀片连接有驱动其绕自身竖直轴线转动驱动机构。4.如权利要求3所述的井下增压器，其特征在于：还包括用于在活塞压缩过程中将所述活塞缸段中所述活塞下方的压裂流体导引至所述壳体外的活塞压缩辅流道机构；所述活塞压缩辅流道机构包括设于所述壳体壁内的第一活塞压缩辅流道和第二活塞压缩辅流道以及设于所述上阀片侧壁上的导流槽，所述第一活塞压缩辅流道两端均开口于所述壳体内壁上，其中一端与所述活塞缸段的内腔连通且位于所述活塞下方，另一端紧邻于所述上阀片侧壁设置，所述第二活塞压缩辅流道一端开口于所述壳体内壁上且紧邻于所述上阀片侧壁设置，另一端开设于所述壳体外壁上；所述第一偏心通孔与所述第二偏心通孔导通时，所述导...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏小梅，
申请(专利权)人：海斯比得武汉石油科技有限公司，
类型：新型
国别省市：湖北,42