CN104121005A - 高能气流驱动支撑剂导入井下压裂地层的设备 - Google Patents
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Abstract
本发明的高能气流驱动支撑剂导入井下压裂地层的设备属油气储层压裂改造技术领域，该设备由高能气体喷发机构、射流机构、高能气体射流混合机构、测控仪器和导引管道组合而成，测控仪器控制高能气体喷发机构点火喷发高能气体、射流机构喷射射流、并控制两者在混合机构中生成混合压裂介质进入井下导引管道到达目标岩层的射孔孔眼喷射，使目标岩层产生3条以上裂缝并使支撑剂进入裂缝形成支撑，利于油气的开采和生产；该设备运行可靠，采用气体压裂，不依赖水资源，压裂规模不受限制，使用的氧化剂与还原剂等系通用型商品，容易获得，运输和储存安全，其反应产物清洁无污染，对储层无伤害，该设备采用测控仪器对压力过程精确控制，对井下压裂效果好，这种设备值得采用和推广。
Description
技术领域
本发明公开的高能气流驱动支撑剂导入井下压裂地层的设备属油气储层压裂改造技术领域，具体涉及的是一种采用高能气流驱动支撑剂压裂地层的专门设备。
背景技术
目前油气井下广泛采用的压裂工艺主要是水力压裂和基于井下压裂弹的高能气体压裂，其中水力压裂工艺是：使用地面高压泵组通过油管向井下注入粘度较高的压裂液，其中压裂液为在水中加入增稠剂、其它化学药品及支撑剂的溶液。地面高压泵加压使压裂液压力超过岩层原位应力后使岩层形成压裂缝隙实现油气开采。水力压裂的优势在于可以携带支撑剂压裂，在压裂过程中支撑剂可以进入裂缝，对裂缝形成支撑增强导流能力，且可在地面对压裂过程进行实时控制。然而，使用水力压裂的方法作业基本上只会形成一条受地应力控制大的主裂缝，这就使得矿层资源与生产套管的沟通面积不够大，不利于矿层资源的大量开采。同时，使用水力压裂的方法需要很多大型的、昂贵的设备如压裂车、比例混砂车、散装卸设备、地面管线及井口装置等，极大的增加了施工成本，占用大量场地。且水力压裂的方法的实施过程中需要大量的水资源，因而在施工前需要运输储备大量的水资源，增加交通运输成本，耗费大量人力物力。而且在滩涂油田，山区油田等施工场地受限、水资源贫乏、交通运输困难的地区很难实施。另外由于水力压裂施工需要在水中加入大量化学药品，会引起水资源的污染与浪费，并且这部分压裂液通过井下压裂缝隙进入地下水层会引起地下水的污染。水力压裂的压裂液会对储层产生较大的堵塞伤害，致使油气井出气或出油量不理想。
基于井下压裂弹的高能气体压裂其压裂介质是高能气体，避免了像水力压裂那样对储层及环境的巨大影响，压裂施工时只需要一辆测井车，设备简单，不需占用很大的场地，不需要大量的水资源，其工艺的实施为将装有压裂弹的高能气体喷发机构用测井电缆或油管下入至目标岩层，通过地面通电或投棒引燃，通过压裂弹的爆燃发生高能气体并作用于目标层的射孔孔眼上实现压裂。由于井下发生的高能气体压裂的方法中压力上升快，故可以使储层沿射孔孔眼形成不受地应力控制的3条及以上较大的裂缝，沟通更多的自然裂缝，从而增大油气井储层矿产资源与生产套管的沟通面积。然而该压裂方法的弊端在于，受限于井下空间狭小，其装药量有限，压裂规模小，产生的高能气体中没有支撑剂，无法对压裂裂缝支撑以增强导流能力，因而压裂效果不明显，又由于裂缝受地应力影响而闭合使得增产时间短。且该方法的高能气体发生在井下进行，无法对高能气体的发生气量与其压裂效果进行实时控制。本发明的高能气流驱动支撑剂导入井下压裂地层的设备优点很多，可对高能气流、支撑剂等进行精确控制，这为油气井压裂施工提供了一种新型压裂地层的专用设备。
发明内容
本发明的目的是：向社会提供这种高能气流驱动支撑剂导入井下压裂地层的设备,该设备是采用地面产生高能气流驱动支撑剂压裂地层的专用设备。
本发明的技术方案是这样的：这种高能气流驱动支撑剂导入井下压裂地层的设备由高能气体喷发机构、射流机构、高能气体与射流混合机构、测控仪器、地面和井下导引管道组合而成，技术特点在于：所述的高能气体喷发机构、射流机构、高能气体与射流混合机构和测控仪器均设置在地面上，测控仪器控制高能气体喷发机构点火喷发高能气体、控制射流机构喷射射流、并控制喷发的高能气体与射流在高能气体与射流混合机构中相作用生成混合压裂介质进入井下导引管道，在井下导引管道中混合压裂介质到达压裂地层部位，井下导引管道的筛管口对准井筒目标岩层的射孔孔眼，测控仪器通过温度、压力、流量、微地震传感器实时测试压裂过程的参数,智能控制高能气流驱动支撑剂向射孔孔眼喷射，使目标岩层产生3条及以上较大裂缝，并使支撑剂进入裂缝对裂缝形成支撑，增加目标岩层与井筒的沟通面积，利于油气的开采和生产
根据以上所述的高能气流驱动支撑剂导入井下压裂地层的设备，技术特点还有：所述的测控仪器由电子控制电路与软件***及仪器壳体组成，其中电子控制电路包括：主控制微机或微处理器、温度传感器、压力传感器、流量传感器、微地震传感器、信号调理电路、信号放大电路、模/数转换电路、数据存储电路、通信电路、控制电路、接口电路。所述的温度传感器、压力传感器、流量传感器、微地震传感器均设置在地面或地面导引管道，是检测和监控目标岩层部位导引管道中混合压裂介质的温度、压力、流量等信息以及强压高能含支撑剂气流向射孔孔眼喷射压裂地层的微地震等信息的采集端，这些信息采集端分别联接信号调理电路，信号调理电路联接信号放大电路，信号放大电路联接模/数转换电路，模/数转换电路联接数据存储电路，数据存储电路、通信电路、控制电路、接口电路均联接并受控于主控制微机或微处理器，通信电路通过接口电路以有线方式或通过天线以无线方式传送本设备的种种检测和监控信息给需要部门或部位，控制电路通过接口电路分别联接并控制分布在高能气体喷发机构、射流机构、高能气体与射流的混合机构、导引管道的控制执行部件、组件、元件动作。
根据以上所述的高能气流驱动支撑剂导入井下压裂地层的设备，技术特点还有：所述的高能气体喷发机构由高能气体燃烧室与点火塞、氧化剂进料管及阀门、还原剂进料管及阀门、催化剂进料管及阀门、添加剂进料管及阀门等组成，燃烧室的各进料口通过各进料管与阀门分别连接氧化剂储箱、还原剂储箱、催化剂储箱、添加剂储箱，燃烧室的高能气体喷发口连接高能气体与射流混合机构的高能气体入口，点火塞设置在燃烧室内并与测控仪器接口电路联接受控，所述的氧化剂选择采用四氧化氮、或硝酸铵、或硝酸、或红烟硝酸、或液氧、或液氟、或H2O2、或是它们的组合，所述的氧化剂选择采用的各种组份的组合是上述各种组份按组份按比例的组合。所述的还原剂选择采用液氢、或酒精、或肼、或甲基肼、或偏二甲肼、或混肼-50、或煤油、或汽油、或糠醇、或各类醇烷烃、或苯胺、或氨、或硼氢化物、或甘油、或是它们的组合，所述的还原剂选择采用的各种组份的组合是上述各种组份按组份按比例的组合。所述的催化剂选择采用金属、或金属盐、或氯化铁水合物等。所述的添加剂选择采用H2O、或氨、或甲醇、或糠醇、或铝、或铍、或锂等。
根据以上所述的高能气流驱动支撑剂导入井下压裂地层的设备，技术特点还有：所述的射流机构由支撑剂储箱、出料调节阀、液体储箱、固液混合器、液体增压泵、高压液体阀、高压喷头等组成，其中固液混合器入口分别连接支撑剂储箱、液体增压泵，液体增压泵连接液体储箱，固液混合器出口连接高压喷头，高压喷头喷射射流，所述的支撑剂选择采用石英砂、或陶瓷颗粒，或煤矸石颗粒。所述的射流之液体选择易于混合、携带和运输支撑剂的液体，如选择采用化学特性稳定的水、或水溶液。所述水溶液为金属盐水溶液,例如是氯化钠溶液或氯化钾溶液等。所述高压液体阀设置在液体增压泵与固液混合器之间，可通过高压液体阀控制端控制其开关。
根据以上所述的高能气流驱动支撑剂导入井下压裂地层的设备，技术特点还有：所述的高能气体与射流混合机构由混合器为主构成，混合器的入口分别连接射流的高压喷头出口和高能气体喷发出口，混合器的出口与井下导引管道入口连接；所述的井下导引管道选择采用耐高温、高强度的金属或其他替代材料，导引管道可选择采用油管、钻杆，井下导引管道末端形成筛管口。所述导引管道的筛管口其管壁上均匀分布圆形孔眼使筛管内外沟通。
根据以上所述的高能气流驱动支撑剂导入井下压裂地层的设备，技术特点还有：a.所述的压裂过程是受测控仪器智能控制的，即是根据测控仪器测试的压力、温度、流量、微地震参数变化来调控高能气流驱动支撑剂各压裂参数值。所述的各压裂参数有混合压力介质的温度、流量、压力等参数。b.所述的压裂过程通过测控仪器对混合压裂介质压力值大小、升压时间、气体温度、含支撑剂量参数调控，使强压高能含支撑剂气流产生脉动式压力过程、或持续压力过程、或多平台压力过程。所述脉动式压力为通过地面控制高能气体的产生量与速度，使井下压力迅速上升至峰值、使目标岩层沿射孔孔眼形成裂缝，然后降低燃烧速度使得井下压力下降，最后通过地面设备的控制再次产生高能气体使井下压力再次到达峰值，如此反复形成脉动式压力过程。所述的持续压力过程是通过地面设备的精确控制，使高能气体喷发机构以一定速度产生一定量高能气体，使井下压力达到特定的值，然后随着目标岩层形成裂缝吸收压力，实时控制高能气体喷发机构产生高能气体进行补充以维持特定压力值。所述的多平台压力过程是通过地面精确控制高能气体喷发机构，使其以一定速度产生一定量的高能气体，使井下压力达到一定值，将该压力值保持一定时间后控制高能气体喷发机构继续产生一定量的高能气体使井下压力达到新的特定的值，如此反复可形成多平台压力过程。混合压裂介质的压力值选择为岩层的破裂压力的1.5~3.5倍，压力上升速度大于2MPa/ms。所述的岩层的破裂压力值为20~70MPa。c.所述的压裂过程通过测控仪器调控射流大小与高能气体的比例以调控混合压裂介质的温度。利用高能气体使射流汽化吸热的特性降温，以减小混合压裂介质强压高能含支撑剂气流之高温对导引管道强度的影响。d.所述的支撑剂储箱装置不同粒径的支撑剂，在压裂过程不同阶段通过测控仪器调整、采用或加入不同类型、不同大小的支撑剂。所述的不同类型是指陶粒、或砂、或煤矸石等不同类型。不同大小的支撑剂是指12-18目、或12-20目、或16-20目、或20-40目、或30-50目不同大小的砂、陶粒、或煤矸石颗粒。e.所述的该压裂地层的设备具有安全设置，该安全设置是设置在地面导引管道上的泄压阀门，当地面导引管道内压力过大超出安全阈值时，泄压阀门通过测控仪器控制打开。有这个泄压阀门本设备会更安全。f.所述的压裂过程的目标岩层段上下施加封隔器，只有目标岩层段受压力作用。有这一设置使本设备更安全又节能。g.所述的压裂过程目标岩层的目标射孔孔眼是目标岩层井壁上射孔弹射穿的孔眼、或是水力割缝形成的孔道、或是切割弹形成的孔槽，它们构成了混合压裂介质进入目标岩层的通道。这些孔眼、孔道、孔槽都是混合压裂介质进入目标岩层实施压裂的通道,特别是其中的支撑剂进入目标岩层的通道。
根据以上所述的高能气流驱动支撑剂导入井下压裂地层的设备，技术特点还有：a.所述的测控仪器设置有控制端与数据采集端，其数据采集端分别与温度传感器、压力传感器、流量传感器、微地震传感器联接，其控制端分别与点火塞控制端、氧化剂阀门控制端、还原剂阀门控制端、催化剂阀门控制端、添加剂阀门控制端、固液混合器的液体增压泵开关、支撑剂进料阀门、支撑剂出料阀门、气体单向阀开关相联，测控仪器通过接收、分析、处理温度、压力、流量、微地震传感器采集的数据判断当前整套设备的运行状态，以实现对压裂过程各阶段运行的实时智能控制。所述气体单向阀为一种使气体只能沿进口流动，出口介质却无法回流的装置，该装置无需外部开关控制，其本身具备单向导通流体的属性。b.所述的测控仪器根据温度、压力、流量、微地震传感器实时采集的参数对整套设备智能控制，是根据测控仪器测试的压力、温度、流量、微地震参数变化调控高能气流驱动支撑剂各压裂参数，所述的高能气流驱动支撑剂各压裂参数是指混合压裂介质的温度、流量、压力、流速等参数，通过测控仪器对混合压裂介质强压高能含支撑剂气流的产气量与流量、气流温度、气流含支撑剂量、压力大小、升压时间、压力过程系列参数进行调控，以产生脉动式压力过程、或持续压力过程、或多平台压力过程，实现目标岩层压裂工程需求的各种压裂效果。所述的各种压裂效果是在不同地质环境下的目标岩层压裂出3条及以上较大裂缝，以增大矿产资源与生产套管的沟通面积。
根据以上所述的高能气流驱动支撑剂导入井下压裂地层的设备，技术特点还有：a.所述的高能气体喷发机构具有氧化剂、还原剂、催化剂、添加剂四个进料口，这些进料口分别连接增压泵再连接各进料储箱，测控仪器通过分别对四个进料阀门及其增压泵精确控制，使四种燃料按比例喷入高能气体燃烧室，燃烧室呈利于流体充分混合燃烧的钟形，室内有受测控仪器控制的点火塞，燃烧室内壁设置隔热材料，燃烧室外环绕有循环水降温管道，带走燃烧室多余的热量。b.或者，所述的氧化剂、还原剂、催化剂、添加剂四种燃料按比例喷入高能气体燃烧室混合以后不需要点火塞点火即能自行燃烧，这种情况，高能气体燃烧室可不设置点火塞及其控制。c.通过测控仪器调控高能气体燃烧室各燃料组分进料剂量以及固液混合器射流中液体与支撑剂配比及射流喷射速度，进而调控高能气体与射流的比例，以调控混合压裂介质的压力、温度、流量、能量以产生压裂工程需要的压裂过程与结果。所述的压裂工程需要的压裂过程为脉动式压力过程、持续压力过程、多平台压力过程，压裂结果为使目标岩层通过实施压裂形成3条及以上较大裂缝，并使支撑剂进入裂缝对裂缝形成支撑，以增大岩层中流体与生产套管之间的泄流面积。
根据以上所述的高能气流驱动支撑剂导入井下压裂地层的设备，技术特点还有：a.所述的固液混合器的液体入口通过液体增压泵连接液体储箱，固液混合器的支撑剂入口通过出料调节阀连接支撑剂储箱，液体由液体增压泵将其从储箱抽出，形成高压液体流通过支撑剂出料口并携带支撑剂进入固液混合器混合，且通过高压喷头形成射流，在高能气体与射流的混合器中射流和高能气体混合并形成混合压裂介质，进入井下导引管道，通过测控仪器调控出料调节阀和高压液体阀以控制支撑剂和液体的进料比例及其流量，进而调控高能气体与射流的比例以及混合压裂介质强压高能含支撑剂气流的产气量与流量、气流温度、气流含支撑剂量、压力大小、升压时间、压力过程系列参数，以产生脉动式压力过程、或持续压力过程、或多平台压力过程，实现目标岩层压裂工程需求的各种压裂效果。b.所述的固液混合器的高压喷头具有众多细喷孔，细喷孔喷出细的射流，与高能气体充分混合，该射流以环境温度与高能气体混合后吸热汽化成气体，增加高温高压气体总量并使混合后气体温度降低，利用高能气体使射流汽化吸热的特性降温，以减小混合压裂介质强压高能含支撑剂气流之高温对导引管道强度的影响，将高能气流温度控制在800摄氏度以内,成为强压高能气体与支撑剂的混合压裂介质。所述的高压喷头具有的细喷孔其细孔孔径为1~3mm。
根据以上所述的高能气流驱动支撑剂导入井下压裂地层的设备，技术特点还有：采用具有一定压力、温度、流量和流速的强压高能气体与支撑剂的混合压裂介质经过导引管道、井壁射孔孔眼进入目标岩层，利用混合压裂介质的压力使岩层开裂形成3条及以上较大裂缝和众多微裂隙，混合压裂介质与岩层接触和作用过程会因滤失到岩层和热量流失使气体的体积减小，从而将混合压裂介质中的支撑剂沉降在裂缝内，形成对裂缝的支撑建立岩层流体与井筒的泄流通道，防止裂缝闭合。这就是本发明的设备采用高能气流驱动支撑剂压裂地层的技术要素的优点及其优越性能。
发明的高能气流驱动支撑剂导入井下压裂地层的设备优点有：1.本发明的设备运行可靠，工作过程不依赖水资源。2.本发明的设备采用气体压裂，返排时间短，对储层没有伤害，不污染地层。3.本发明的设备采用气体压裂，其高能气体发生机构均在地面，不受井下狭窄空间及装药量等影响，从而使压裂规模不受限制。4.本发明的设备产生高能气体所使用的氧化剂与还原剂及其反应产物清洁无污染，且本发明的设备所使用的氧化剂与还原剂发生反应需要特定条件，常温常压及没有催化剂的环境下不发生反应，运输和储存安全。5.本发明的设备所使用的氧化剂、还原剂可采用普遍通用型商品，容易获得，如还原剂可为硝酸铵、甘油、煤油等，氧化剂可为高锰酸钾、双氧水、次氯酸钾等价格便宜，不受危险品管制。6.本发明的设备使用地面测控仪器对压力过程精确控制，效率高，高能气体产生机构可迅速生成大量高能气体，能量集中，压力上升时间快，在1ms～10ms，可形成不受地应力的较大的裂缝或受地应力控制的压裂裂缝。7.由于本发明设备的高能气体由地面产生，可由地面测控仪器精确控制，所以可以控制高能气体对井下形成脉动式压裂，增强了压裂效果。8.本发明设备中与支撑剂搅拌成支撑剂悬浊液的液体可以为水，但对水资源的要求低，且用量很少，不会对运输造成困难。这种高能气流驱动支撑剂导入井下压裂地层的设备值得采用和推广。
附图说明
本发明的说明书附图共有8幅：
图1为高能气流驱动支撑剂导入井下压裂地层的设备总体结构图；
图2为高能气流驱动支撑剂导入井下压裂地层的设备结构框图；
图3为射流机构图；
图4为高能气体喷发机构图；
图5为高压喷头图，其中：a图为左侧视图，b图为正视图 ；
图6为测控仪器内部结构图；
图7为高能气流驱动支撑剂导入井下压裂地层的设备工作流程图；
图8为测控仪器工作流程图。
在各图中采用了统一标号，即同一物件在各图中用同一标号。在各图中：
1.高能气体喷发机构；2.喷嘴温度传感器；3.喷嘴流量传感器；4.泄压阀门；5.地面导引管道；6.氧化剂阀门控制端；7.还原剂阀门控制端；8.催化剂阀门控制端；9.添加剂阀门控制端；10.测控仪器；11.气体单向阀；12.混合温度传感器；13.高压喷头；14.井口流量传感器；15.环空压力传感器；16.微地震传感器；17.点火塞控制端；18. 喷嘴温度测试端；19.喷嘴流量测试端；20.泄压阀门控制端；
21.管道压力测试端；22.井口流量测试端；23.混合压裂介质；24.筛管口；25.底部堵头；26.下封隔器；27.目标岩层；28.射孔孔眼；29.上封隔器；30.井下导引管道；31.地层；32.井口防喷器；33.管道压力传感器；34.高能气体与射流混合机构；35.射流机构；36.出料调节阀控制端；37.高压液体阀控制端；38.液体增压泵控制阀；39.混合温度传感器测试端；40.环空压力测试端；41.微地震测试端；42.固液混合器；43.出料调节阀；44.液体单向阀；45.高压液体阀；46.液体增压泵；47.液体储箱；48.支撑剂储箱；49.添加剂进料管；50.添加剂；51.添加剂阀；52.点火塞；53.散热器；54.冷却液；55.催化剂；56.催化剂进料管；57.还原剂进料管；58.还原剂阀；59.还原剂；60.氧化剂阀；61.氧化剂；62.氧化剂进料管；63.燃烧室；64.隔热层；65.催化剂阀；66.法兰螺孔；67.射流；68.喷头孔眼；69.主控制模块；70.通信串口；71.显示屏；72.直流电源；73.交流电源；74.施工开始；75.对测控仪器编程；76.管道装配；77.流量传感器及单向、泄压阀门安装；78.装配射流机构；79.装配高能气体喷发机构；80.温度、压力传感器安装；81.连接仪器测试端；82.连接仪器控制端；83.给仪器上电；84.喷射高能气体原料装配；85.试压点火；86.监测环空压力；87.打开泄压阀门；88.管道内压力降至大气压；89.仪器下电；90.排查设备故障；91.打开高能气体喷发机构进料各阀门；92.压裂点火；93.监测管道压力；94.打开泄压阀门泄压至阈值范围；95.监测管道温度；96.喷水降温；97.监测混合压裂介质流量；98.管道压力泄压至大气压；99.拆卸设备；100.施工完成；101.仪器开始工作；102.仪器接收编程值；103.打开仪器相应控制端；104.仪器控制喷射定量高能气体的原料；105.打开点火塞控制端；106.监测环空压力测试端；107.打开高能气体原料各控制端；108.监测管道压力测试端；109.仪器控制泄放压力；110.监测管道温度测试端；111.仪器控制喷水降温；112.监测混合压裂介质流量测试端；113.打开泄压阀门控制端；114.监测管道压力测试端至读数为大气压；115.关闭仪器。
具体实施方式
本发明的高能气流驱动支撑剂导入井下压裂地层的设备非限定实施例如下：
实施例一.高能气流驱动支撑剂导入井下压裂地层的设备
该例的这种高能气流驱动支撑剂导入井下压裂地层的设备,是一种采用高能气流驱动支撑剂压裂地层的专用设备,该设备具体结构由图1～图8联合示出,图1为高能气流驱动支撑剂导入井下压裂地层的设备总体结构图,图2为高能气流驱动支撑剂导入井下压裂地层的设备结构框图,两图中:1是高能气体喷发机构,2是喷嘴温度传感器,3是喷嘴流量传感器,4是泄压阀门,5是地面导引管道,6是氧化剂阀门控制端,7是还原剂阀门控制端,8是催化剂阀门控制端,9是添加剂阀门控制端,10是测控仪器,11是气体单向阀,12是混合温度传感器,13是高压喷头,14是井口流量传感器,15是环空压力传感器,16是微地震传感器,17是点火塞控制端,18是喷嘴温度测试端,19是喷嘴流量测试端,20是泄压阀门控制端,21是管道压力测试端,22是井口流量测试端,23是混合压裂介质,24是筛管口,25是底部堵头,26是下封隔器,27是目标岩层,28是射孔孔眼,29是上封隔器,30是井下导引管道,31是地层,32是井口防喷器,33是管道压力传感器,34是高能气体与射流混合机构,35是射流机构,36是出料调节阀控制端,37是高压液体阀控制端,38是液体增压泵控制阀,39是混合温度传感器测试端,40是环空压力测试端,41是微地震测试端。如两图所示,该例压裂地层的设备由高能气体喷发机构1、射流机构35、高能气体与射流混合机构34、测控仪器10、地面导引管道5和井下导引管道30等组合而成。该例的高能气体喷发机构1、射流机构35、高能气体与射流混合机构34和测控仪器10均设置在地面上，测控仪器10控制高能气体喷发机构1点火喷发高能气体、控制射流机构35喷射射流、并控制喷发的高能气体与射流在高能气体与射流混合机构34中相作用生成混合压裂介质23进入井下导引管道30，在井下导引管道30中混合压裂介质到达压裂地层部位，井下导引管道30的筛管口24对准井筒的目标岩层27的射孔孔眼28，测控仪器10通过温度传感器2、12等，压力传感器15、33等，流量传感器3、14等，微地震传感器16等实时测试压裂过程的参数,智能控制高能混合压裂介质23向射孔孔眼28喷射，使目标地层27产生多达3条及以上较大裂缝，并使支撑剂进入裂缝对裂缝形成支撑，增加目标岩层27与井筒的沟通面积，利于油气的开采和生产。该例的测控仪器10由电子控制电路与软件***及仪器壳体组成，其中电子控制电路包括：主控制微机或微处理器、温度传感器、压力传感器、流量传感器、微地震传感器、信号调理电路、信号放大电路、模/数转换电路、数据存储电路、通信电路、控制电路、接口电路。该例的温度传感器2、12等，压力传感器15、33等，流量传感器3、14等，微地震传感器16等均设置在地面或地面导引管道，是检测和监控目标岩层27部位导引管道中混合压裂介质23的温度、压力、流量等信息以及强压高能含支撑剂气流向射孔孔眼28喷射压裂过程的微地震等信息的采集端，这些信息采集端分别联接信号调理电路，信号调理电路联接信号放大电路，信号放大电路联接模/数转换电路，模/数转换电路联接数据存储电路，数据存储电路、通信电路、控制电路、接口电路均联接并受控于主控制微机，该例的主控制微机选择采用ThinkPad X240、或ThinkPad T440、或Pavilion M4-1009TX型号的微机，通信电路通过接口电路以有线方式或通过天线以无线方式传送本设备的种种检测和监控信息给需要部门或部位，控制电路通过接口电路分别联接并控制分布在高能气体喷发机构1、射流机构35、高能气体与射流的混合机构34、导引管道30等的控制执行部件、组件、元件动作。该例的测控仪器10设置有控制端与数据采集端，图6示出测控仪器10内部结构图, 如图6所示，其控制端分别有点火塞控制端17、氧化剂阀门控制端6、还原剂阀门控制端7、催化剂阀门控制端8、添加剂阀门控制端9、固液混合器的液体增压泵开关、支撑剂进料阀门、支撑剂出料阀门、气体单向阀开关、喷嘴温度测试端18、喷嘴流量测试端19、泄压阀门控制端20、管道压力测试端21、井口流量测试端22、出料调节阀控制端36、高压液体阀控制端37、液体增压泵控制阀38、混合温度传感器测试端39、环空压力测试端40、微地震测试端41等。其数据采集端分别与温度传感器2、12等，压力传感器15、33等，流量传感器3、14等，微地震传感器16等联接。图6中还示出：主控制模块69、通信串口70、显示屏71、直流电源72和交流电源73等。该例的测控仪器10通过接收、分析、处理温度、压力、流量、微地震传感器采集的数据判断当前整套设备的运行状态，以实现对压裂过程各阶段运行的实时智能控制。该例的测控仪器10根据温度、压力、流量、微地震传感器实时采集的参数对整套设备智能控制，是根据测控仪器10测试的压力、温度、流量、微地震参数变化调控高能气流驱动支撑剂各压裂参数，该例的高能气流驱动支撑剂各压裂参数是指混合压裂介质23的温度、流量、压力、流速等参数，通过测控仪器10对混合压裂介质23强压高能含支撑剂气流的产气量与流量、气流温度、气流含支撑剂量、压力大小、升压时间、压力过程系列参数进行调控，以产生脉动式压力过程、或持续压力过程、或多平台压力过程，实现目标岩层27压裂工程需求的各种压裂效果。该例的各种压裂效果是在不同地质环境下的目标岩层27压裂出3条及以上较大地层裂缝，以增大矿产资源与生产套管的沟通面积。图8示出测控仪器10工作流程图，图8中：101是仪器开始工作，102是仪器接收编程值，103是打开仪器相应控制端，104是仪器控制喷射定量高能气体的原料，105是打开点火塞控制端，106是监测环空压力测试端，107是打开高能气体原料各控制端，108是监测管道压力测试端，109是仪器控制泄放压力，110是监测管道温度测试端，111是仪器控制喷水降温，112是监测混合压裂介质流量测试端，113是打开泄压阀门控制端，114是监测管道压力测试端至读数为大气压，115是关闭仪器。图4示出该例的高能气体喷发机构图，如图4所示，该例的高能气体喷发机构1由高能气体燃烧室63与点火塞52及点火塞控制端17，氧化剂61、进料管62、阀门60及氧化剂阀门控制端6，还原剂59、进料管57、阀门58及还原剂阀门控制端7，催化剂55、进料管56、阀门65及催化剂阀门控制端8，添加剂50、进料管49、阀门51及添加剂阀门控制端9等组成。该例的高能气体喷发机构1具有氧化剂61、还原剂59、催化剂55、添加剂50四个进料口，这些进料口分别连接增压泵再连接各进料储箱，测控仪器10通过分别对四个进料阀门（60、58、65、51等）及其增压泵精确控制，使四种燃料按比例喷入高能气体燃烧室63，燃烧室63的各进料口通过各进料管与阀门分别连接氧化剂储箱、还原剂储箱、催化剂储箱、添加剂储箱，燃烧室63的高能气体喷发口连接高能气体与射流混合机构的高能气体入口，点火塞52设置在燃烧室63内并与测控仪器10接口电路联接受控，燃烧室63呈利于流体充分混合燃烧的钟形，室内有受测控仪器10控制的点火塞52，燃烧室63内壁设置隔热材料的隔热层64，燃烧室63外有散热器53即环绕有循环水（即冷却液54）降温管道，带走燃烧室63多余的热量。该例的氧化剂选择采用四氧化氮，该例的还原剂选择采用液氢，该例的催化剂选择采用金属，如铁、钴、镍、铜等，该例的添加剂选择采用H2O。通过测控仪器10调控高能气体燃烧室63各燃料组分进料剂量以及固液混合器42射流中液体与支撑剂配比及射流喷射速度，进而调控高能气体与射流的比例，以调控混合压裂介质23的压力、温度、流量、能量以产生压裂工程需要的压裂过程与结果。所述的压裂工程需要的压裂过程为脉动式压力过程、持续压力过程、多平台压力过程，压裂结果为使目标岩层通过实施压裂形成3条及以上较大裂缝，并使支撑剂进入裂缝对裂缝形成支撑，以增大岩层中流体与生产套管之间的泄流面积。图3示出该例的射流机构35结构图，如图3所示，该例的射流机构35由支撑剂储箱48、出料调节阀43与出料调节阀控制端36、液体储箱47、固液混合器42、液体单向阀44、液体增压泵46与液体增压泵控制阀38、高压液体阀45与高压液体阀控制端37、高压喷头13等组成。其中固液混合器42入口分别连接支撑剂储箱48、液体增压泵46，液体增压泵46连接液体储箱47，固液混合器42出口连接高压喷头13，高压喷头13喷射射流，该例的支撑剂选择采用石英砂。该例的射流之液体选择易于混合、携带和运输支撑剂的液体，如选择采用化学特性稳定的水。该例高压液体阀45设置在液体增压泵46与固液混合器42之间，可通过高压液体阀45控制端控制其开关。该例的固液混合器42的液体入口通过液体增压泵46连接液体储箱47，固液混合器42的支撑剂入口通过出料调节阀43连接支撑剂储箱48，液体由液体增压泵46将其从储箱47抽出，形成高压液体流通过支撑剂出料口并携带支撑剂进入固液混合器42混合，且通过高压喷头13形成射流，在高能气体与射流的混合器中射流和高能气体混合并形成混合压裂介质23，进入井下导引管道30，通过测控仪器10调控出料调节阀43和高压液体阀45以控制支撑剂和液体的进料比例及其流量，进而调控高能气体与射流的比例以及混合压裂介质23强压高能含支撑剂气流的产气量与流量、气流温度、气流含支撑剂量、压力大小、升压时间、压力过程系列参数，以产生脉动式压力过程、或持续压力过程、或多平台压力过程，实现目标岩层压裂工程需求的各种压裂效果。该例的固液混合器42的高压喷头13具有众多细喷孔，图5示出该例的高压喷头13的结构图，其中：a图为左侧视图，b图为正视图，图5中：法兰螺孔66，射流67，喷头孔眼68。细喷孔喷出细的射流，与高能气体充分混合，该射流67以环境温度与高能气体混合后吸热汽化成气体，增加高温高压气体总量并使混合后气体温度降低，利用高能气体使射流汽化吸热的特性降温，以减小混合压裂介质23强压高能含支撑剂气流之高温对导引管道30强度的影响，将高能气流温度控制在800摄氏度以内,成为强压高能气体与支撑剂的混合压裂介质23。该例的高压喷头13具有的细喷孔其细孔孔径为1mm。该例的高能气体与射流混合机构由混合器为主构成，混合器的入口分别连接射流的高压喷头13的出口和高能气体喷发出口，混合器的出口与井下导引管道30的入口连接。该例的井下导引管道30选择采用耐高温、高强度的金属或其他替代材料做导引管道，导引管道30如选择采用油管,井下导引管道30末端形成筛管口24。该例导引管道30的筛管口24其管壁上均匀分布圆形孔眼使筛管内外沟通。该例的压裂过程是受测控仪器10智能控制的，即是根据测控仪器10测试的压力、温度、流量、微地震参数变化来调控高能气流驱动支撑剂各压裂参数值。该例的各压裂参数有混合压力介质23的温度、流量、压力等参数。该例的压裂过程通过测控仪器10对混合压裂介质23压力值大小、升压时间、气体温度、含支撑剂量等参数调控，使强压高能含支撑剂气流产生脉动式压力过程、或持续压力过程、或多平台压力过程。所述脉动式压力为通过地面控制高能气体的产生量与速度，使井下压力迅速上升至峰值、使目标岩层27沿射孔孔眼28形成裂缝，然后降低燃烧速度使得井下压力下降，最后通过地面设备的控制再次产生高能气体使井下压力再次到达峰值，如此反复形成脉动式压力过程。所述的持续压力过程是通过地面设备的精确控制，使高能气体喷发机构1以一定速度产生一定量高能气体，使井下压力达到特定的值，然后随着目标岩层27形成裂缝吸收压力，实时控制高能气体喷发机构1产生高能气体进行补充以维持特定压力值。所述的多平台压力过程通过地面精确控制高能气体喷发机构1，使其以一定速度产生一定量的高能气体，使井下压力达到一定值，将该压力值保持一定时间后控制高能气体喷发机构1继续产生一定量的高能气体使井下压力达到新的特定的值，如此反复可形成多平台压力过程。混合压裂介质23的压力值选择为岩层的破裂压力的1.5倍，压力上升速度大于2MPa/ms。所述的岩层的破裂压力值为20~70MPa。该例的压裂过程通过测控仪器10调控射流67大小与高能气体的比例以调控混合压裂介质23的温度。利用高能气体使射流67汽化吸热的特性降温，以减小混合压裂介质23强压高能含支撑剂气流之高温对导引管道30强度的影响。该例的支撑剂储箱48装置不同粒径的支撑剂，在压裂过程不同阶段通过测控仪器10调整、采用或加入不同类型、不同大小的支撑剂。该例的支撑剂不同类型是指支撑剂的不同种类。砂的不同大小，如是选择12-18目、或12-20目的砂。该例的压裂地层的设备具有安全设置，该安全设置是设置在地面导引管道5上的泄压阀门4，当地面导引管道5的内压力过大超出安全阈值时，泄压阀门4通过测控仪器10控制打开泄压。有这个泄压阀门4本设备会更安全。该例的压裂过程的目标岩层27段上下施加封隔器26和29，只有目标岩层27段受压力作用。有这一设置使本设备更安全又节能。该例的压裂过程的目标岩层27的目标射孔孔眼28是目标岩层27井壁上射孔弹射穿的孔眼、或是水力割缝形成的孔道、或是切割弹形成的孔槽，它们构成了混合压裂介质23进入目标岩层的通道。这些孔眼、孔道、孔槽都是混合压裂介质23进入目标岩层27实施压裂的通道,特别是其中的支撑剂进入目标岩层27的通道。采用具有一定压力、温度、流量和流速的强压高能气体与支撑剂的混合压裂介质23经过导引管道30井壁射孔孔眼28进入目标岩层27，利用混合压裂介质23的压力使岩层开裂形成3条及以上较大裂缝和众多微裂隙，混合压裂介质23与岩层接触和作用过程会因滤失到岩层和热量流失使气体的体积减小，从而将混合压裂介质23中的支撑剂沉降在裂缝内，形成对裂缝的支撑建立岩层流体与井筒的泄流通道，防止裂缝闭合。这就是本发明的设备采用高能气流驱动支撑剂压裂岩层的技术要素的优点及其优越性能。图7示出该例的高能气流驱动支撑剂导入井下压裂地层的设备工作流程图,图7中: 74是施工开始，75是对测控仪器编程，76是管道装配，77是流量传感器及单向、泄压阀门安装，78是装配射流机构，79是装配高能气体喷发机构，80是温度、压力等传感器安装，81是连接仪器测试端，82是连接仪器控制端，83是给仪器上电，84是喷射高能气体原料装配，85是试压点火，86是监测环空压力，87是打开泄压阀门，88是管道内压力降至大气压，89是仪器下电，90是排查设备故障，91是打开高能气体喷发机构进料各阀门，92是压裂点火，93是监测管道压力，94是打开泄压阀门泄压至阈值范围，95是监测管道温度，96是喷水降温，97是监测混合压裂介质流量，98是管道压力泄压至大气压，99是拆卸设备，100是施工完成。
实施例二.高能气流驱动支撑剂导入井下压裂地层的设备
该例的高能气流驱动支撑剂导入井下压裂地层的设备具体结构可用图1～图8等联合示出, 该例的高能气流驱动支撑剂导入井下压裂地层的设备与实施例一的高能气流驱动支撑剂导入井下压裂地层的设备不同点有：1.该例的氧化剂、还原剂、催化剂、添加剂四种燃料按比例喷入高能气体燃烧室混合以后不需要点火塞点火即能自行燃烧，这种情况，高能气体燃烧室可不设置点火塞及其控制。2.该例的主控制微处理器选择采用MSP430型、或AVR型、或C8051FSTM32型号的微处理器。3.该例的氧化剂选择采用硝酸铵、或硝酸、或红烟硝酸。该例的还原剂选择采用酒精。该例的催化剂选择采用金属盐，所述的金属盐有氯化铁、硫酸铜等。该例的添加剂选择采用氨。4.该例的射流之液体选择易于混合、携带和运输支撑剂的水溶液,所述水溶液为金属盐水溶液,例如是氯化钠溶液或氯化钾溶液等。5.该例的支撑剂选择采用陶瓷颗粒，所述的不同大小的支撑剂是指12-18目、或12-20目陶粒。6.该例的高压喷头13具有的细喷孔其细孔孔径为3mm。7.该例的导引管道30如选择采用钻杆。8.该例的混合压裂介质23的压力值选择为岩层的破裂压力的3.5倍。该例的高能气流驱动支撑剂导入井下压裂地层的设备其余未述的,全同于实施例一中所述的，不再重述。
实施例三.高能气流驱动支撑剂导入井下压裂地层的设备
该例的高能气流驱动支撑剂导入井下压裂地层的设备具体结构可用图1～图8等联合示出, 该例的高能气流驱动支撑剂导入井下压裂地层的设备与实施例一、实施例二的高能气流驱动支撑剂导入井下压裂地层的设备不同点有：1. 该例的氧化剂选择采用液氧。该例的还原剂选择采用肼、或甲基肼、或偏二甲肼、或混肼-50。该例的催化剂选择采用氯化铁水合物等。该例的添加剂选择采用甲醇、或糠醇。2.该例的支撑剂选择采用煤矸石颗粒，所述的不同大小的支撑剂是指16-20目煤矸石粒。3.该例的高压喷头13具有的细喷孔其细孔孔径为2mm。4.该例的混合压裂介质23的压力值选择为岩层的破裂压力的2.5倍。该例的高能气流驱动支撑剂导入井下压裂地层的设备其余未述的,全同于实施例一、实施例二中所述的，不再重述。
实施例四.高能气流驱动支撑剂导入井下压裂地层的设备
该例的高能气流驱动支撑剂导入井下压裂地层的设备具体结构可用图1～图8等联合示出, 该例的高能气流驱动支撑剂导入井下压裂地层的设备与实施例一～实施例三的高能气流驱动支撑剂导入井下压裂地层的设备不同点有：1. 该例的氧化剂选择采用液氟。该例的还原剂选择采用煤油、或汽油。该例的添加剂选择采用铝、或铍、或锂等。2.该例的支撑剂选择采用煤矸石颗粒，所述的不同大小的支撑剂是指20-40目煤矸石粒。该例的高能气流驱动支撑剂导入井下压裂地层的设备其余未述的,全同于实施例一～实施例三中所述的，不再重述。
实施例五.高能气流驱动支撑剂导入井下压裂地层的设备
该例的高能气流驱动支撑剂导入井下压裂地层的设备具体结构可用图1～图8等联合示出, 该例的高能气流驱动支撑剂导入井下压裂地层的设备与实施例一～实施例四的高能气流驱动支撑剂导入井下压裂地层的设备不同点有：1. 该例的氧化剂选择采用H2O2。该例的还原剂选择采用糠醇、或各类醇烷烃。2.该例的支撑剂选择采用砂、或陶颗粒，所述的不同大小的支撑剂是指30-50目砂、或陶颗粒。该例的高能气流驱动支撑剂导入井下压裂地层的设备其余未述的,全同于实施例一～实施例四中所述的，不再重述。
实施例六.高能气流驱动支撑剂导入井下压裂地层的设备
该例的高能气流驱动支撑剂导入井下压裂地层的设备具体结构可用图1～图8等联合示出, 该例的高能气流驱动支撑剂导入井下压裂地层的设备与实施例一～实施例五的高能气流驱动支撑剂导入井下压裂地层的设备不同点有：1. 该例的氧化剂选择采用如下组份四氧化氮、硝酸铵、硝酸、红烟硝酸、液氧，液氟，H2O2等它们的组合，所述的氧化剂选择采用的各种组份的组合是上述各种组份按组份按比例的任意、可能、需要的组合。2.该例的还原剂选择采用苯胺、或氨。该例的高能气流驱动支撑剂导入井下压裂地层的设备其余未述的,全同于实施例一～实施例五中所述的，不再重述。
实施例七.高能气流驱动支撑剂导入井下压裂地层的设备
该例的高能气流驱动支撑剂导入井下压裂地层的设备具体结构可用图1～图8等联合示出, 该例的高能气流驱动支撑剂导入井下压裂地层的设备与实施例一～实施例六的高能气流驱动支撑剂导入井下压裂地层的设备不同点有：该例的还原剂选择采用氢化物、或甘油。该例的高能气流驱动支撑剂导入井下压裂地层的设备其余未述的,全同于实施例一～实施例六中所述的，不再重述。
实施例八.高能气流驱动支撑剂导入井下压裂地层的设备
该例的高能气流驱动支撑剂导入井下压裂地层的设备具体结构可用图1～图8等联合示出, 该例的高能气流驱动支撑剂导入井下压裂地层的设备与实施例一～实施例七的高能气流驱动支撑剂导入井下压裂地层的设备不同点有： 该例的还原剂选择采用如下组份液氢、酒精、肼、甲基肼、偏二甲肼、混肼-50、煤油、汽油、糠醇、各类醇烷烃、苯胺、氨、硼氢化物、甘油等它们的组合，所述的还原剂选择采用的各种组份的组合是上述各种组份按组份按比例的任意、可能、需要的组合。该例的高能气流驱动支撑剂导入井下压裂地层的设备其余未述的,全同于实施例一～实施例七中所述的，不再重述。
Claims (10)
1.一种高能气流驱动支撑剂导入井下压裂地层的设备，该压裂地层的设备由高能气体喷发机构、射流机构、高能气体与射流混合机构、测控仪器、地面和井下导引管道组合而成，特征在于：所述的高能气体喷发机构、射流机构、高能气体与射流混合机构和测控仪器均设置在地面上，测控仪器控制高能气体喷发机构点火喷发高能气体、控制射流机构喷射射流、并控制喷发的高能气体与射流在高能气体与射流混合机构中相作用生成混合压裂介质进入井下导引管道，在井下导引管道中混合压裂介质到达压裂地层部位，井下导引管道的筛管口对准井筒目标岩层的射孔孔眼，测控仪器通过温度、压力、流量、微地震传感器实时测试压裂过程的参数,智能控制高能气流驱动支撑剂向射孔孔眼喷射，使目标岩层产生3条及以上较大裂缝，并使支撑剂进入裂缝对裂缝形成支撑，增加目标岩层与井筒的沟通面积，利于油气的开采和生产。
2.根据权利要求1所述的高能气流驱动支撑剂导入井下压裂地层的设备，特征在于：所述的测控仪器由电子控制电路与软件***及仪器壳体组成，其中电子控制电路包括：主控制微机或微处理器、温度传感器、压力传感器、流量传感器、微地震传感器、信号调理电路、信号放大电路、模/数转换电路、数据存储电路、通信电路、控制电路、接口电路,控制电路通过接口电路分别联接并控制分布在高能气体喷发机构、射流机构、高能气体与射流的混合机构、导引管道的控制执行部件、组件、元件动作。
3.根据权利要求1所述的高能气流驱动支撑剂导入井下压裂地层的设备，特征在于：所述的高能气体喷发机构由高能气体燃烧室与点火塞、氧化剂进料管及阀门、还原剂进料管及阀门、催化剂进料管及阀门、添加剂进料管及阀门组成，燃烧室的各进料口通过各进料管与阀门分别连接氧化剂储箱、还原剂储箱、催化剂储箱、添加剂储箱，燃烧室的高能气体喷发口连接高能气体与射流混合机构的高能气体入口，点火塞设置在燃烧室内并与测控仪器接口电路联接受控，所述的氧化剂选择采用四氧化氮、或硝酸铵、或硝酸、或红烟硝酸、或液氧，或液氟，或H2O2、或是它们的组合；所述的还原剂选择采用液氢、或酒精、或肼、或甲基肼、或偏二甲肼、或混肼-50、或煤油、或汽油、或糠醇、或各类醇烷烃、或苯胺、或氨、或硼氢化物、或甘油、或是它们的组合；所述的催化剂选择采用金属、或金属盐、或氯化铁水合物；所述的添加剂选择采用H2O、或氨、或甲醇、或糠醇、或铝、或铍、或锂。
4. 根据权利要求1所述的高能气流驱动支撑剂导入井下压裂地层的设备，特征在于：所述的射流机构由支撑剂储箱、出料调节阀、液体储箱、固液混合器、液体增压泵、高压液体阀、高压喷头组成，其中固液混合器入口分别连接支撑剂储箱、液体增压泵，液体增压泵连接液体储箱，固液混合器出口连接高压喷头，高压喷头喷射射流，所述的支撑剂选择采用石英砂、或陶瓷颗粒，或煤矸石颗粒；所述的射流之液体选择易于混合、携带和运输支撑剂的液体，如选择采用化学特性稳定的水、或水溶液。
5.根据权利要求1所述的高能气流驱动支撑剂导入井下压裂地层的设备，特征在于：所述的高能气体与射流混合机构由混合器为主构成，混合器的入口分别连接射流的高压喷头出口和高能气体喷发出口，混合器的出口与井下导引管道入口连接；所述的井下导引管道选择采用耐高温、高强度的金属或其他替代材料，导引管道可选择采用油管、钻杆,井下导引管道末端形成筛管口。
6.根据权利要求1所述的高能气流驱动支撑剂导入井下压裂地层的设备，特征在于：
a.所述的压裂过程是受测控仪器智能控制的，即是根据测控仪器测试的压力、温度、流量、微地震参数变化调控高能气流驱动支撑剂各压裂参数；
b.所述的压裂过程通过测控仪器对混合压裂介质压力值大小、升压时间、气体温度、含支撑剂量参数调控，使混合压裂介质产生脉动式压力过程、或持续压力过程、或多平台压力过程；混合压裂介质的压力值选择为岩层的破裂压力的1.5~3.5倍，压力上升速度大于2MPa/ms；
c.所述的压裂过程通过测控仪器调控射流大小与高能气体的比例以调控混合压裂介质的温度；
d.所述的支撑剂储箱装置不同粒径的支撑剂，在压裂过程不同阶段通过测控仪器调整、采用或加入不同类型、不同大小的支撑剂；
e.所述的该压裂地层的设备具有安全设置，该安全设置是设置在地面导引管道上的泄压阀门，当地面导引管道内压力过大超出安全阈值时，泄压阀门通过测控仪器控制打开；
f.所述的压裂过程的目标岩层段上下施加封隔器，只有目标岩层段受压力作用；
g.所述的压裂过程目标岩层的目标射孔孔眼是目标岩层井壁上射孔弹射穿的孔眼、或是水力割缝形成的孔道、或是切割弹形成的孔槽，它们构成了混合压裂介质进入目标岩层的通道。
7. 根据权利要求2所述的高能气流驱动支撑剂导入井下压裂地层的设备，特征在于：
a.所述的测控仪器设置有控制端与数据采集端，其数据采集端分别与温度传感器、压力传感器、流量传感器、微地震传感器联接，其控制端分别与高能点火塞控制端、氧化剂阀门控制端、还原剂阀门控制端、催化剂阀门控制端、添加剂阀门控制端、固液混合器的液体增压泵开关、支撑剂进料阀门、支撑剂出料阀门、气体单向阀开关相联，测控仪器通过接收、分析、处理温度、压力、流量、微地震传感器采集的数据判断当前整套设备的运行状态，以实现对各阶段运行的实时智能控制；
b.所述的测控仪器根据温度、压力、流量、微地震传感器实时采集的参数对整套设备智能控制，是根据测控仪器测试的压力、温度、流量、微地震参数变化调控高能气流驱动支撑剂各压裂参数，通过测控仪器对混合压裂介质强压高能含支撑剂气流的产气量与流量、气流温度、气流含支撑剂量、压力大小、升压时间、压力过程系列参数进行调控，以产生脉动式压力过程、或持续压力过程、或多平台压力过程，实现目标岩层压裂工程需求的各种压裂效果。
8. 根据权利要求3所述的高能气流驱动支撑剂导入井下压裂地层的设备，特征在于：
a.所述的高能气体喷发机构具有氧化剂、还原剂、催化剂、添加剂四个进料口，这些进料口分别连接增压泵再连接各进料储箱，测控仪器通过分别对四个进料阀门及其增压泵精确控制，使四种燃料按比例喷入高能气体燃烧室，燃烧室呈利于流体充分混合燃烧的钟形，室内有受测控仪器控制的点火塞，燃烧室内壁设置隔热材料，燃烧室外环绕有循环水降温管道，带走燃烧室多余的热量；
b.或者，所述的氧化剂、还原剂、催化剂、添加剂四种燃料按比例喷入高能气体燃烧室混合以后不需要点火塞点火即能自行燃烧，这种情况，高能气体燃烧室可不设置点火塞及其控制；
c.通过测控仪器调控高能气体燃烧室各燃料组分进料剂量以及固液混合器射流中液体与支撑剂配比及射流喷射速度，进而调控高能气体与射流的比例，以调控混合压裂介质的压力、温度、流量、能量以产生压裂工程需要的压裂过程与结果。
9. 根据权利要求4所述的高能气流驱动支撑剂导入井下压裂地层的设备，特征在于：
a.所述的固液混合器的液体入口通过液体增压泵连接液体储箱，固液混合器的支撑剂入口通过出料调节阀连接支撑剂储箱，液体由液体增压泵将其从储箱抽出，形成高压液体流通过支撑剂出料口并携带支撑剂进入固液混合器混合，且通过高压喷头形成射流，在高能气体与射流的混合器中射流和高能气体混合并形成混合压裂介质，进入井下导引管道，通过测控仪器调控固液混合器进料阀门以控制支撑剂和液体的进料比例及其流量，进而调控高能气体与射流的比例以及混合压裂介质强压高能含支撑剂气流的产气量与流量、气流温度、气流含支撑剂量、压力大小、升压时间、压力过程系列参数，以产生脉动式压力过程、或持续压力过程、或多平台压力过程，实现目标岩层压裂工程需求的各种压裂效果；
b.所述的固液混合器的高压喷头具有众多细喷孔，细喷孔喷出细的射流，与高能气体充分混合，该射流以环境温度与高能气体混合后吸热汽化成气体，增加高温高压气体总量并使混合后气体温度降低，利用高能气体使射流汽化吸热的特性降温，以减小混合压裂介质强压高能含支撑剂气流之高温对导引管道强度的影响，将高能气流温度控制在800摄氏度以内,成为强压高能气体与支撑剂的混合流体。
10.根据权利要求6所述的高能气流驱动支撑剂导入井下压裂地层的设备，特征在于：采用具有一定压力、温度、流量和流速的强压高能气体与支撑剂的混合压裂介质经过导引管道、井壁射孔孔眼进入目标岩层，利用混合压裂介质的压力使岩层开裂形成3条及以上较大裂缝和众多微裂隙，混合压裂介质与岩层接触和作用过程会因滤失到岩层和热量流失使气体的体积减小，从而将混合压裂介质中的支撑剂沉降在裂缝内，形成对裂缝的支撑建立岩层流体与井筒的泄流通道，防止裂缝闭合。
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Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104989363A (zh) * | 2015-06-11 | 2015-10-21 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种自激振荡式井底混砂工具及方法 |
| CN104990800A (zh) * | 2015-07-30 | 2015-10-21 | 西安科技大学 | 测试水力压裂液中固体支撑剂支撑效果的装置及其方法 |
| CN105781458A (zh) * | 2016-03-02 | 2016-07-20 | 中国海洋石油总公司 | 一种海上平台爆燃压裂井口泄压方法 |
| CN107558982A (zh) * | 2017-10-25 | 2018-01-09 | 北京化工大学 | 一种适用于页岩气蒸汽压裂方法的可控闪爆压裂套管 |
| CN109630085A (zh) * | 2019-01-15 | 2019-04-16 | 中北大学 | 一种煤层深孔高能脉冲逐段分步压裂的方法 |
| CN111101918A (zh) * | 2020-02-21 | 2020-05-05 | 中国石油大学(北京) | 一种防止支撑剂滑脱沉降的阻障压裂管柱及其应用 |
| CN111706312A (zh) * | 2020-06-12 | 2020-09-25 | 中国地质大学（北京） | 热风支撑剂混合提高煤层气产率的***及其工作方法 |
| CN113565480A (zh) * | 2021-06-15 | 2021-10-29 | 大庆油田有限责任公司 | 一种含有脂肽的复合驱油剂及其使用方法 |
| CN115110941A (zh) * | 2022-06-23 | 2022-09-27 | 大庆宏测技术服务有限公司 | 用于多层压裂的喷砂器 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1093139A (zh) * | 1993-03-22 | 1994-10-05 | 西安石油学院 | 一种油气层高能气体压裂方法 |
| CN1125814A (zh) * | 1994-12-28 | 1996-07-03 | 西安石油学院 | 高能气体压裂多用途发生器装置 |
| CN2279442Y (zh) * | 1996-10-22 | 1998-04-22 | 大庆石油管理局采油工艺研究所 | 限流可控峰压高能气体发生器 |
| WO2006059056A1 (en) * | 2004-12-03 | 2006-06-08 | Halliburton Energy Services, Inc | Methods of stimulating a subterranean formation comprising multiple production intervals |
| CN101251003A (zh) * | 2008-04-11 | 2008-08-27 | 安东石油技术（集团）有限公司 | 一种高能气体压裂方法 |
| US20090200017A1 (en) * | 2006-01-12 | 2009-08-13 | Oleg Borisovitch Kalinin | Method and device for treating bottom-hole zones of oil-and-gas-bearing formations |
| CN102758604A (zh) * | 2012-07-30 | 2012-10-31 | 中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆井下技术作业公司 | 压裂施工纤维的膨化技术 |
-
2014
- 2014-07-15 CN CN201410337804.0A patent/CN104121005B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1093139A (zh) * | 1993-03-22 | 1994-10-05 | 西安石油学院 | 一种油气层高能气体压裂方法 |
| CN1125814A (zh) * | 1994-12-28 | 1996-07-03 | 西安石油学院 | 高能气体压裂多用途发生器装置 |
| CN2279442Y (zh) * | 1996-10-22 | 1998-04-22 | 大庆石油管理局采油工艺研究所 | 限流可控峰压高能气体发生器 |
| WO2006059056A1 (en) * | 2004-12-03 | 2006-06-08 | Halliburton Energy Services, Inc | Methods of stimulating a subterranean formation comprising multiple production intervals |
| US20090200017A1 (en) * | 2006-01-12 | 2009-08-13 | Oleg Borisovitch Kalinin | Method and device for treating bottom-hole zones of oil-and-gas-bearing formations |
| CN101251003A (zh) * | 2008-04-11 | 2008-08-27 | 安东石油技术（集团）有限公司 | 一种高能气体压裂方法 |
| CN102758604A (zh) * | 2012-07-30 | 2012-10-31 | 中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆井下技术作业公司 | 压裂施工纤维的膨化技术 |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104989363A (zh) * | 2015-06-11 | 2015-10-21 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种自激振荡式井底混砂工具及方法 |
| CN104989363B (zh) * | 2015-06-11 | 2017-09-15 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种自激振荡式井底混砂工具及方法 |
| CN104990800B (zh) * | 2015-07-30 | 2017-12-26 | 西安科技大学 | 测试水力压裂液中固体支撑剂支撑效果的装置及其方法 |
| CN104990800A (zh) * | 2015-07-30 | 2015-10-21 | 西安科技大学 | 测试水力压裂液中固体支撑剂支撑效果的装置及其方法 |
| CN105781458B (zh) * | 2016-03-02 | 2018-02-23 | 中国海洋石油总公司 | 一种海上平台爆燃压裂井口泄压方法 |
| CN105781458A (zh) * | 2016-03-02 | 2016-07-20 | 中国海洋石油总公司 | 一种海上平台爆燃压裂井口泄压方法 |
| CN107558982A (zh) * | 2017-10-25 | 2018-01-09 | 北京化工大学 | 一种适用于页岩气蒸汽压裂方法的可控闪爆压裂套管 |
| CN109630085A (zh) * | 2019-01-15 | 2019-04-16 | 中北大学 | 一种煤层深孔高能脉冲逐段分步压裂的方法 |
| CN109630085B (zh) * | 2019-01-15 | 2021-01-01 | 中北大学 | 一种煤层深孔高能脉冲逐段分步压裂的方法 |
| CN111101918A (zh) * | 2020-02-21 | 2020-05-05 | 中国石油大学(北京) | 一种防止支撑剂滑脱沉降的阻障压裂管柱及其应用 |
| CN111101918B (zh) * | 2020-02-21 | 2021-11-30 | 中国石油大学(北京) | 一种防止支撑剂滑脱沉降的阻障压裂管柱及其应用 |
| CN111706312A (zh) * | 2020-06-12 | 2020-09-25 | 中国地质大学（北京） | 热风支撑剂混合提高煤层气产率的***及其工作方法 |
| CN113565480A (zh) * | 2021-06-15 | 2021-10-29 | 大庆油田有限责任公司 | 一种含有脂肽的复合驱油剂及其使用方法 |
| CN115110941A (zh) * | 2022-06-23 | 2022-09-27 | 大庆宏测技术服务有限公司 | 用于多层压裂的喷砂器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104121005B (zh) | 2016-10-05 |
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