[发明专利]一种惯性蓄压升幅式脉冲装置

说明书

本发明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。

技术领域：

本发明属于煤矿、油气田水力压裂增渗设备技术领域，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。

背景技术：

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。

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。

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。

发明内容：

本发明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

为了实现上述目的，本发明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。

本发明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。

本发明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。

本发明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。