[发明专利]液氮脉动压裂系统以及压裂方法

权利要求书

1.一种液氮脉动压裂系统，其特征在于，所述压裂系统包括：

用于产生液氮和氮气的制氮装置；所述制氮装置包括沿空气的流动方向依序排布设置的空气压缩机、多级空气过滤器、冷冻干燥机、膜组、氮气增压机和高压冷凝器；

脉动发生装置，与所述制氮装置相连且用于产生液氮脉动压力；所述脉动发生装置包括：用于存储所述制氮装置产生液氮的自增压液氮存储罐，所述自增压液氮存储罐设置有第三压力表；用于产生脉动压力的柱塞泵，所述柱塞泵与所述自增压液氮存储罐相连通；设置在所述柱塞泵与所述自增压液氮存储罐之间的第八阀门；用于调节所述柱塞泵的工作参数的第一调速电机；设置在所述第一调速电机下游的第四压力表；

氮气蓄积装置，与所述制氮装置相连且用于存储氮气；

磨料添加装置，用于输出磨料粒子且与所述氮气蓄积装置相连；所述磨料分支管路上设置有混砂容器，在第一流道上，所述混砂容器与所述脉动发生装置之间设置有第四阀门；所述磨料添加装置还包括：盛装有磨料粒子的磨料容器；设置在所述磨料容器中的螺旋绞龙输送机构；用于控制所述螺旋绞龙输送机构转速的第二调速电机；混砂容器与脉动加压装置和磨料容器相连通，从而通过第一调速电机和第二调速电机进行脉动加砂，对裂缝进行支撑；

压裂作业管柱，包括：套管；位于所述套管内部的隔热压裂管柱；设置在所述隔热压裂管柱内的脉冲控制机构，用于控制对储层进行的液氮脉动，液氮脉动压力通过柱塞泵和脉冲控制机构共同作用产生，形成对储层的脉动交变载荷；位于所述隔热压裂管柱内部的波纹管，所述波纹管与所述隔热压裂管柱之间形成第一环空；位于所述波纹管出口的滑套解锁机构；

所述脉动发生装置与所述波纹管之间设置有第一流道，所述第一流道上设置有第一阀门，所述磨料添加装置与所述第一流道之间通过磨料分支管路连通，所述磨料分支管路上设置有第二阀门；所述第一环空与所述氮气蓄积装置之间设置有第二流道，所述第二流道上设置有第三阀门。

2.如权利要求1所述的液氮脉动压裂系统，其特征在于，所述隔热压裂管柱与所述套管之间形成第二环空，所述第二流道上设置有注气分支管路，所述第二环空与所述注气分支管路相连通，所述注气分支管路上设置有第五阀门。

3.如权利要求2所述的液氮脉动压裂系统，其特征在于，所述氮气蓄积装置包括：用于储存所述制氮装置产生氮气的氮气瓶，所述氮气瓶上设置有第一压力表；用于为所述氮气增压的气体增压泵；设置在所述气体增压泵与所述氮气瓶之间的第六阀门；用于蓄积氮气的氮气蓄压瓶，所述氮气蓄压瓶上设置有第二压力表，所述氮气蓄压瓶与所述磨料添加装置相连；设置在所述氮气蓄压瓶与所述气体增压泵之间的第七阀门。

4.如权利要求2所述的液氮脉动压裂系统，其特征在于，所述压裂系统还包括与所述第一环空和所述第二环空相连的反排回收装置，所述反排回收装置包括：排水箱；用于控制所述排水箱与所述第一环空通断的第九阀门；用于控制所述排水箱与所述第二环空通断的第十阀门；与所述排水箱相连的多级过滤器，所述多级过滤器与所述制氮装置通过回流支路相连。

5.如权利要求1所述的液氮脉动压裂系统，其特征在于，所述隔热压裂管柱包括内壁和外壁，所述内壁与所述外壁之间形成夹层环空；所述压裂系统还包括：与所述夹层环空相连的真空泵，用于对所述夹层环空抽真空，所述真空泵与所述夹层环空之间设置有第十一阀门。