[发明专利]深层页岩气钻采方法及其所使用的压裂装置

说明书

技术领域：

本发明涉及一种钻采深层页岩气的方法及所使用的装置。

背景技术：

目前国内外为了钻采深层页岩气，采取在地面从竖井向下输送高压水，高压水再通过高压水管线经水平井输送到压裂工作面的方法，将页岩压裂，由于要将页岩压裂，通常需要最大100MPa的压力，由于输送管线摩擦阻力的原因会使水的压力受损，所以压力设备输出的水压最大需要达到140MPa，因此采用这种方法对压裂设备要求高，设备成本高，设备在此工况下有效工作寿命短，又由于输送距离长，压力损失大，浪费能源，而且开采深度受到限制。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是提供一种压裂设备成本低，有效工作寿命长，节约能源，能开采更深层页岩气的钻采方法及其所使用的压裂装置。

上述目的是这样实现的：与现有技术相同的是先钻竖井和水平井，设置压裂装置：酸化、混砂装置及程序控制装置和水源；其特征是：在竖井靠近压裂工作面处对竖井进行扩径，形成扩径段，下井管时，在扩径段下膨胀筛管，再用膨胀法对膨胀筛管进行扩径，然后在膨胀筛管扩径段内安装增压器，在地面上设中压水泵，中压水泵的进水口与水源用管线连接，中压水泵输出的2-10MPa压力的水向井下压裂工作面注水，同时也作为增压器的动力源，(在压裂工作面注满水后)使增压器的高压腔向通往压裂面的高压管线输送最大140MPa压力的高压水，实现对页岩的压裂。

所述的压裂装置包括酸化、混砂装置和程序控制装置，程序控制装置通过网络控制其它装置工作，其特征是：还包括增压器和中压水泵及控制阀，中压水泵的出水口与增压器的中压水进水口用管线连接，增压器的中压水出水口与水源用管线连接；

所述的增压器包括中压缸筒，中压缸筒内装有中压活塞，中压活塞的两侧均固定有高压活塞，两侧的高压活塞伸入到中压缸筒两侧的高压缸筒内，两侧的高压缸筒的内侧都有与中压缸筒共用的缸盖，两侧的高压缸筒的外侧都有高压缸底，两侧的高压缸筒的内侧与中压缸筒共用的缸盖中都设有中压水进、出通道，两个中压水进、出通道的一端都与中压缸筒内腔连通，另一端分别有管线与控制阀连接，控制阀设在增压器附近，控制阀有两根管线分别与中压水泵的出水口及水源连接，两侧的高压缸底上都有进、出水通道，进、出水通道的一端与高压缸筒内腔连通，另一端连接有三通，三通的一个出口有管线与通往压裂面的高压管线连接，该所述的管线上设有单向阀，三通另一个出口有管线与中压水泵相连，该所述的管线上也设有单向阀。

本发明的优点是：由于在竖井内靠近压裂工作面处设扩径段，在扩径段下膨胀筛管，再用膨胀法对膨胀筛管进行扩径，然后在膨胀筛管扩径段内安装增压器，地面使用中压水泵，用2-10MPa压力的水作为增压器的动力源，在压裂工作面处给压裂用水增压，避免了高压水在长途输送中的压力损失，所以能开采更深层的页岩气，另外在地面用成本更低的中压水泵取代了现有压裂设备所使用的高压装置，使成本大大降低，而且设备不易损坏，使用寿命长，节约能源。

附图说明：

图1是本发明的压裂装置在竖井中的安装状态示意图；

图2是本发明的压裂装置中放大的增压器的结构示意图。

具体实施方式：

参照图1，先钻竖井1和水平井2，设置压裂装置：酸化、混砂装置3及程序控制装置4和水源；其特征是：在竖井靠近压裂工作面处对竖井进行扩径，形成扩径段6，下井管时，在扩径段下膨胀筛管，再用膨胀法对膨胀筛管进行扩径，然后在膨胀筛管扩径段内安装增压器7，在地面上设中压水泵5，中压水泵的进水口与水源用管线连接，中压水泵输出的2-10MPa压力的水向井下压裂工作面注水，同时也作为增压器的动力源，(在压裂工作面注满水后)使增压器的高压腔向通往压裂面的高压管线输送最大140MPa压力的高压水，实现对页岩的压裂。

所述的压裂装置包括酸化、混砂装置3及程序控制装置4，程序控制装置通过网络控制其它装置工作，其特征是：还包括增压器7和中压水泵5及控制阀8，中压水泵的出水口与增压器的中压水进水口用管线连接，增压器的中压水出水口与水源用管线连接；

参照图2，所述的增压器包括中压缸筒7-1，中压缸筒内装有中压活塞7-2，中压活塞的两侧均固定有高压活塞7-3，两侧的高压活塞伸入到中压缸筒两侧的高压缸筒7-4内，两侧的高压缸筒的内侧都有与中压缸筒共用的缸盖7-5，两侧的高压缸筒的外侧都有高压缸底7-6，两侧的高压缸筒的内侧与中压缸筒共用的缸盖中都设有中压水进、出通道7-7，两个中压水进、出通道的一端都与中压缸筒内腔连通，另一端分别有管线与控制阀8连接，控制阀设在增压器附近，控制阀有两根管线分别与中压水泵的出水口及水源连接，两侧的高压缸底上都有进、出水通道7-8，进、出水通道的一端与高压缸筒内腔连通，另一端连接有三通，三通的一个出口有管线与通往压裂面的高压管线连接，该所述的管线上设有单向阀，三通另一个出口有管线与中压水泵相连，该所述的管线上也设有单向阀。