一种惯性蓄压升幅式脉冲装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于水力压裂增渗设备技术领域，涉及一种惯性蓄压升幅式脉冲装置，包括入口、壳体、上游惯性轮组、上游弹性腔、截流轮、下游弹性腔、下游惯性轮组、出口；其中壳体中部设置截流轮，截流轮的一侧与上游惯性轮组连通，截流轮与上游惯性轮组之间设置上游弹性腔，上游惯性轮组的输入端与入口连通；截流轮的另一侧与下游惯性轮组连通，截流轮与下游惯性轮组之间设置下游弹性腔，下游惯性轮组的输出端与出口连通；该装置通过上下游惯性轮组惯性能对流动能量的储存和释放，显著增加了压力波动幅值，扩大了水力脉冲的作用范围，提高水力脉冲的造缝、解堵和增渗能力。解堵和增渗能力。解堵和增渗能力。

【技术实现步骤摘要】
一种惯性蓄压升幅式脉冲装置

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[0001]本专利技术属于煤矿、油气田水力压裂增渗设备
，涉及一种通过金属叶轮惯性能量来增加水力脉冲幅值的装置，特别涉及一种惯性蓄压升幅式脉冲装置，能够在泵压不变下提高水力压裂和增渗效果。

技术介绍
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[0002]水力脉冲可通过疲劳破坏、空化破坏、波动反射叠加、降低孔渗阻力等有效提高水力压裂和增渗效果，是一种广泛应用于煤层压裂、增渗和增透以及油气田压裂、解堵的有效技术。
[0003]在现有专利技术中，公开号为CN2685528的中国专利，公开了一种井下高压水力脉冲发生器，由转换接头、滑阀上限位挡圈、滑阀、滑阀弹簧、滑阀下限位挡圈、滑阀缸套、活塞缸套、活塞、活塞弹簧、弹簧支架、增压缸、壳体及高压喷管组成，增压缸、弹簧支架、活塞弹簧、活塞缸套、活塞、滑阀缸套、滑阀下限位挡圈、滑阀弹簧、滑阀和滑阀上限位挡圈由下至上顺序装入壳体内部，壳体上端连接有转换接头，下端与钻头相连，增压缸的下端出口联接有高压喷管，高压喷管伸入钻头内部，直插井底，滑阀和活塞在水击压力、惯性力和弹簧弹性力的综合作用下往复运动。公开号为CN104929605B的中国专利，公开了一种井下水力脉冲分段压裂增渗装置及方法，装置包括井下脉冲压裂装置、可控式液压封隔器、连续油管、流体控制阀和压裂车；压裂车通过连续油管连接可控式液压封隔器和井下脉冲压裂装置，可控式液压封隔器接于井下脉冲压裂装置后端，连续油管的接口处设流体控制阀；井下脉冲压裂装置包括缸体一、缸体二、芯轴、滑套、密封圈、弹簧、喷嘴等。
[0004]水力脉冲可通过地面脉冲泵、井底脉冲工具产生，由于地面脉冲泵的脉冲能量传递到钻孔底部时能量损失大，井底脉冲工具是水力脉冲发展的主要方向。井底典型的脉冲工具以叶轮截流脉冲工具和自激震荡脉冲工具为代表，但两者都存在脉冲幅值偏小的问题。由于脉冲能量与压力波动的幅值正相关，因此现有井底脉冲工具在压裂增渗中的应用效果受限。

技术实现思路
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[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术存在的缺点，针对现有地面脉冲泵的脉冲能量损失大、井底脉冲工具脉冲幅值偏小、应用效果受限等不足，设计一种惯性蓄压升幅式脉冲装置，通过利用硬质合金轮组的惯性来高效储存和释放流动能量，大幅增加叶轮截流的压力波动幅值，实现更优异的水力压裂和增渗效果
[0006]为了实现上述目的，本专利技术涉及的一种惯性蓄压升幅式脉冲装置，其主体结构包括入口、壳体、上游惯性轮组、上游弹性腔、截流轮、下游弹性腔、下游惯性轮组、出口；其中壳体中部设置截流轮，截流轮的一侧与上游惯性轮组连通，截流轮与上游惯性轮组之间设置上游弹性腔，上游惯性轮组的输入端与入口连通；截流轮的另一侧与下游惯性轮组连通，截流轮与下游惯性轮组之间设置下游弹性腔，下游惯性轮组的输出端与出口连通。
[0007]本专利技术所述的壳体呈管状结构，壳体的前部设置有入口，入口由前部直筒状管口和后部锥形结构的增速部组成；入口的增速部能够把低速流体转化为高速流体。
[0008]本专利技术所述入口的增速部后端与上游液管的前端连通，上游液管上安装有上游惯性轮组，上游惯性轮组的下部位于上游液管的管腔内，上游液管的后部上侧连接有上游弹性腔，上游液管的后端与截流轮的前侧下部相连通。
[0009]本专利技术所述截流轮的后侧中部与连管前端相连通，连管的后端与斜管的前端连通，斜管由前至后向下倾斜，斜管的后端上部与下游弹性腔的下端连通；斜管的后端还与下游液管的前端连通，下游液管上安装有下游惯性轮组，下游惯性轮组的下部位于下游液管的管腔内，下游液管的后部与出口的前端连通，出口与入口结构相同且对称设置。
[0010]本专利技术所述的下游弹性腔呈直角梯形结构，下游弹性腔的斜边壳体与斜管相平行，下游弹性腔的下底腔部与斜管的后端上部连通，下游弹性腔的设置结构有利于流体的流出和静压能降低。
[0011]本专利技术所述的上游惯性轮组和下游惯性轮组分别由3
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10个硬质合金叶轮组成，叶轮能够随上游液管或下游液管中高速流体转动，将流体的部分动能以转动惯性能的方式储存；上游弹性腔和下游弹性腔的容积分别为5L
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10L，上游弹性腔能够通过流体弹性储存上游惯性轮组释放的惯性能，下游弹性腔能够通过流体弹性缓冲下游惯性轮组释放的惯性能；截流轮能够随流体转动实现流道的开通和关闭，截流轮开闭通过有线或者无线的方式控制开闭从而实现截流轮上游和下游的流量变化和压力波动。
[0012]本专利技术所述的惯性蓄压升幅式脉冲装置实现水力脉冲的方法，具体步骤为：
[0013](1)入口接入水力增压泵，增压泵启动后入口处产生高速流体；
[0014](2)截流轮打开流道时，上游惯性轮组和下游惯性轮组的硬质合金叶轮随流体高速旋转，高速流体的动能储存为惯性轮组的转动惯性能；
[0015](3)截流轮关闭流道时，上游惯性轮组的惯性能会增加上游弹性腔的静压能，下游惯性轮组的惯性能会减小下游弹性腔的静压能；
[0016](4)截流轮再次打开流道时，由于上游弹性腔的静压能增加的同时下游弹性腔的静压能减小，截流轮前后产生大的静压差和瞬时高流量，从而增加出口的流量和压力波动幅值。
[0017]本专利技术与现有技术相比，所设计的惯性蓄压升幅式脉冲装置主体结构合理，通过上下游惯性轮组惯性能对流动能量的储存和释放，能够增加压力波动幅值为泵压的20倍以上，从而扩大了水力脉冲的作用范围，提高水力脉冲的造缝、解堵和增渗能力。
附图说明：
[0018]图1为本专利技术涉及的惯性蓄压升幅式脉冲装置的结构原理示意图。
具体实施方式：
[0019]下面通过实施例并结合附图对本专利技术作进一步说明。
[0020]实施例1：
[0021]本实施例涉及的一种惯性蓄压升幅式脉冲装置，如图1所示，主体结构包括入口1、壳体2、上游惯性轮组3、上游弹性腔4、截流轮5、下游弹性腔6、下游惯性轮组7、出口8、上游
液管9、连管10、斜管11和下游液管12；其中管状结构的壳体2前部设置有入口1，入口1由前部直筒状管口和后部锥形结构的增速部组成；入口1的增速部能够把低速流体转化为高速流体；入口1的增速部后端与上游液管9的前端连通，上游液管9上安装有上游惯性轮组3，上游惯性轮组3的下部位于上游液管9的管腔内，上游液管9的后部上侧连接有上游弹性腔4，上游液管9的后端与截流轮5的前侧下部相连通，截流轮5的后侧中部与连管10前端相连通，连管10的后端与斜管11的前端连通，斜管11由前至后向下倾斜，斜管11的后端上部与下游弹性腔6的下端连通，下游弹性腔6呈直角梯形结构，下游弹性腔6的斜边壳体与斜管11相平行，下游弹性腔6的下底腔部与斜管11的后端上部连通，下游弹性腔6的设置结构有利于流体的流出和静压能降低；斜管11的后端还与下游液管12的前端连通，下游液管12上安装有下游惯性轮组7，下游惯性轮组7的下部位于下游液管12的管腔内，下游液管12的后部与出口8的前端连通，出口8与入口1结构相同且对称设置。
[0022]本实施例涉本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种惯性蓄压升幅式脉冲装置，其特征在于：包括入口、壳体、上游惯性轮组、上游弹性腔、截流轮、下游弹性腔、下游惯性轮组、出口；其中壳体中部设置截流轮，截流轮的一侧与上游惯性轮组连通，截流轮与上游惯性轮组之间设置上游弹性腔，上游惯性轮组的输入端与入口连通；截流轮的另一侧与下游惯性轮组连通，截流轮与下游惯性轮组之间设置下游弹性腔，下游惯性轮组的输出端与出口连通。2.根据权利要求1所述的惯性蓄压升幅式脉冲装置，其特征在于：所述的壳体呈管状结构，壳体的前部设置有入口，入口由前部直筒状管口和后部锥形结构的增速部组成；入口的增速部能够把低速流体转化为高速流体。3.根据权利要求2所述的惯性蓄压升幅式脉冲装置，其特征在于：所述入口的增速部后端与上游液管的前端连通，上游液管上安装有上游惯性轮组，上游惯性轮组的下部位于上游液管的管腔内，上游液管的后部上侧连接有上游弹性腔，上游液管的后端与截流轮的前侧下部相连通。4.根据权利要求3所述的惯性蓄压升幅式脉冲装置，其特征在于：所述截流轮的后侧中部与连管前端相连通，连管的后端与斜管的前端连通，斜管由前至后向下倾斜，斜管的后端上部与下游弹性腔的下端连通；斜管的后端还与下游液管的前端连通，下游液管上安装有下游惯性轮组，下游惯性轮组的下部位于下游液管的管腔内，下游液管的后部与出口的前端连通，出口与入口结构相同且对称设置。5.根据权利要求4所述的惯性蓄压升幅式脉冲装置，其特征在于：所述下游弹性腔呈直角梯形结构，下游弹性...

【专利技术属性】
技术研发人员：李木坤，王刚，孙路路，黄启铭，刘震，王振洋，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：