本發(fā)明涉及地質(zhì)學(xué),具體為一種二氧化碳準(zhǔn)干法壓裂設(shè)備及其方法。
背景技術(shù):
1、二氧化碳準(zhǔn)干法壓裂設(shè)備是用于執(zhí)行二氧化碳準(zhǔn)干法壓裂技術(shù)的整體系統(tǒng),包括高壓泵、混砂設(shè)備、冷卻單元等核心組件,其中二氧化碳準(zhǔn)干法壓裂技術(shù)是一種結(jié)合了常規(guī)水力壓裂和二氧化碳干法壓裂的技術(shù),旨在通過使用少量的水與二氧化碳混合物,減少對儲層的傷害,并提高壓裂效果。
2、現(xiàn)有技術(shù)中,壓裂作業(yè)設(shè)計大量高壓管匯的連接,連接工作需要反復(fù)檢查確認(rèn)各連接處是否泄漏,而在高壓環(huán)境下,人工檢查泄漏點具有很大的不確定性,需要多次復(fù)查才能確定泄漏的具體位置,這進(jìn)一步增加了作業(yè)時間,泄漏檢查通常需要經(jīng)驗豐富的操作員進(jìn)行,這部分人力資源的占用也在一定程度上增加了生產(chǎn)成本,且壓裂作業(yè)環(huán)境較為惡劣,頻繁進(jìn)行泄漏檢查會加重工人的勞動強(qiáng)度,增加錯誤發(fā)生的概率,一旦泄漏問題長時間未被發(fā)現(xiàn),會導(dǎo)致設(shè)備損壞,需要進(jìn)行更大規(guī)模的維修或更換,這將大幅增加費用,進(jìn)一步的,泄漏通常意味著高壓氣體或液體的釋放,會導(dǎo)致火災(zāi)、爆炸或中毒事故,嚴(yán)重威脅現(xiàn)場人員和周邊環(huán)境的安全,且在檢查過程中需要人員近距離接觸存在泄漏的設(shè)備,增加了工作人員面臨的危險,頻繁的泄漏檢查和維護(hù)使設(shè)備處于不安全的工作狀態(tài),增加事故隱患,而人工檢查主要依賴于經(jīng)驗和現(xiàn)場工人的專業(yè)判斷,主觀性強(qiáng),存在一定局限性。
3、故而提出了一種二氧化碳準(zhǔn)干法壓裂設(shè)備及其方法,來解決以上的問題。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足,本發(fā)明提供了一種二氧化碳準(zhǔn)干法壓裂設(shè)備及其方法,以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。
2、為實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:一種二氧化碳準(zhǔn)干法壓裂設(shè)備及其方法,包括:管線,所述管線的外圈連接處設(shè)置有連接處穩(wěn)固機(jī)構(gòu),所述連接處穩(wěn)固機(jī)構(gòu)的一側(cè)設(shè)置有輔助潤滑機(jī)構(gòu),所述輔助潤滑機(jī)構(gòu)包括有旋塞閥,所述旋塞閥內(nèi)旋擰有閥塞;
3、所述連接處穩(wěn)固機(jī)構(gòu)用于輔助兩根管線之間連接的穩(wěn)定性防止連接處連接不牢導(dǎo)致的泄漏;
4、所述輔助潤滑機(jī)構(gòu)用于對管線的外圈進(jìn)行清潔同時在工作完畢后對閥塞進(jìn)行潤滑。
5、作為優(yōu)選的,所述連接處穩(wěn)固機(jī)構(gòu)包括有基座,所述基座放置于地面上,所述基座設(shè)置于管線的下方,所述基座上固定連接有空心管,所述空心管兩端外圈均轉(zhuǎn)動連接有輔助環(huán),所述基座上固定連接有蝸桿,所述蝸桿上方嚙合連接有弧形蝸輪,所述弧形蝸輪固定連接于任意一個輔助環(huán)的外圈,所述空心管內(nèi)壁固定連接有氣囊環(huán),所述氣囊環(huán)貼合于兩個管線的連接處外圈,所述輔助環(huán)上以圓心為軸心對稱固定連接有第一定位塊,所述第一定位塊上固定連接有定位桿,所述定位桿遠(yuǎn)離第一定位塊的一端滑動連接有第二定位塊,所述第二定位塊固定連接于空心管上。
6、作為優(yōu)選的,所述輔助潤滑機(jī)構(gòu)還包括有罩殼,所述罩殼固定連接于輔助環(huán)外圈,所述罩殼遠(yuǎn)離輔助環(huán)的一端外圈開設(shè)有弧形槽,所述罩殼遠(yuǎn)離輔助環(huán)的一端外圈套設(shè)有輔助管,所述輔助管下端固定連接于基座上,所述輔助管上方內(nèi)壁處開設(shè)有導(dǎo)向槽,所述弧形槽內(nèi)滑動連接有多功能環(huán),所述多功能環(huán)上方外壁固定連接有t型桿。
7、作為優(yōu)選的,所述輔助潤滑機(jī)構(gòu)還包括有活塞片,所述活塞片固定連接于t型桿遠(yuǎn)離多功能環(huán)的一端,所述活塞片外圈滑動連接有存儲柱,所述存儲柱固定連接于旋塞閥上,所述存儲柱遠(yuǎn)離活塞片的一端固定連接有導(dǎo)管,所述旋塞閥與管線遠(yuǎn)離基座的一端固定連接,所述旋塞閥上開固定連接有進(jìn)液閥,所述導(dǎo)管遠(yuǎn)離存儲柱的一端與進(jìn)液閥固定連接,所述閥塞的外圈開設(shè)有流體槽。
8、作為優(yōu)選的,所述蝸桿內(nèi)置有驅(qū)動電機(jī)與外部控制器電性連接,所述氣囊環(huán)連接有外部充氣設(shè)備,所述第一定位塊、定位桿、第二定位塊設(shè)置有四組,所述第一定位塊與第二定位塊分別交錯設(shè)置于空心管、輔助環(huán)上。
9、作為優(yōu)選的,所述罩殼由兩個不同直徑的圓管組成,所述多功能環(huán)內(nèi)表面設(shè)置有擦拭片,所述t型桿滑動連接在弧形槽內(nèi),所述t型桿貫穿弧形槽滑動連接在導(dǎo)向槽內(nèi)。
10、作為優(yōu)選的,所述存儲柱內(nèi)置有潤滑液,所述存儲柱一側(cè)設(shè)置有潤滑液加注閥,所述導(dǎo)管與存儲柱連接處內(nèi)置有單向出液閥,所述閥塞中部開設(shè)有通流口與管線的內(nèi)腔連通。
11、二氧化碳準(zhǔn)干法壓裂方法,包括以下步驟:
12、步驟一:基于地質(zhì)數(shù)據(jù)評估目標(biāo)地層的特性,包括巖石力學(xué)參數(shù)、地應(yīng)力分布和裂縫發(fā)育情況,根據(jù)地質(zhì)評估結(jié)果設(shè)計壓裂方案,確定壓裂規(guī)模、裂縫布局和施工參數(shù);
13、步驟二:確保所有涉及的設(shè)備如高壓泵、增壓設(shè)備、帶壓混砂設(shè)備、冷卻單元和監(jiān)控設(shè)備均處于良好工作狀態(tài),準(zhǔn)備足量的液態(tài)二氧化碳、支撐劑和表面活性劑為主的化學(xué)添加劑;
14、步驟三:布置壓裂設(shè)備,根據(jù)工作介質(zhì)、壓力和溫度要求,選擇合適的管線材料和規(guī)格,連接管線,使用螺栓和墊片進(jìn)行緊固連接,檢查管線連接處是否牢固,確保沒有松動或漏焊的地方;
15、步驟四:將旋塞閥與管線的連接口對齊放置,將閥塞插入閥體,確保與旋塞閥完全貼合,用扳手或扳手套筒擰緊螺栓,確保連接穩(wěn)固;
16、步驟五:啟動高壓泵,開始將混合物注入目標(biāo)地層,利用監(jiān)控設(shè)備實時跟蹤注入壓力、流量、溫度參數(shù);
17、步驟六:完成設(shè)計量的二氧化碳和支撐劑注入后,停止高壓泵,對使用過的設(shè)備進(jìn)行必要的維護(hù),恢復(fù)現(xiàn)場原狀。
18、與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明提供了一種二氧化碳準(zhǔn)干法壓裂設(shè)備及其方法,具備以下有益效果:
19、1、通過連接處穩(wěn)固機(jī)構(gòu)的設(shè)置,將管線的連接處限制在空心管兩側(cè)的定位桿內(nèi),提高連接處的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,使其能夠更好地抵抗因內(nèi)部壓力變化造成的機(jī)械應(yīng)力,防止二氧化碳通過管線傳輸時發(fā)生膨脹,而內(nèi)部壓力上升對連接處造成更大的分離力,通過定位桿對管線的限制,可以有效地抵消這些力量,相比較現(xiàn)有技術(shù)中通過人工檢查以及僅使用螺栓和墊片進(jìn)行緊固連接,無法保證連接處的穩(wěn)定性,在連接處穩(wěn)固機(jī)構(gòu)的設(shè)置下,更好地保證連接的穩(wěn)固性,進(jìn)一步有效地保護(hù)連接處,確保連接處在高壓差下不會發(fā)生松動或泄漏,減少了泄漏和事故的發(fā)生,從而降低了長期的維護(hù)和維修成本,進(jìn)一步地,空心管的空心設(shè)置,相對輕便,提升連接處穩(wěn)固機(jī)構(gòu)的安裝便捷性,且在后續(xù)的維護(hù)中,更易拆解和更換,降低了維修時間和成本。
20、2、通過氣囊環(huán)的設(shè)置,對管線的連接處進(jìn)行充氣封堵,根據(jù)管線連接處的形狀,進(jìn)行壓力的均勻分布,形成更完美的密封面,有效減少微小泄漏的發(fā)生,且在氣囊環(huán)外接充氣設(shè)備的持續(xù)工作下,對氣囊環(huán)的持續(xù)充氣可以在連接處形成一個持續(xù)的、動態(tài)調(diào)整的密封環(huán)境,確保密封質(zhì)量始終處于最佳狀態(tài),減少因過度緊固或不均勻緊固導(dǎo)致的密封失效,進(jìn)一步提高整體密封質(zhì)量。
21、3、通過輔助潤滑機(jī)構(gòu)的設(shè)置,在輔助環(huán)的正反旋轉(zhuǎn)運動下,驅(qū)動罩殼進(jìn)行正反旋轉(zhuǎn),以此通過t型桿控制多功能環(huán)在管線上的往復(fù),對管線的表面進(jìn)行清潔,進(jìn)而輔助定位桿與管線貼合時,防止管線上雜質(zhì)的存在,會嵌入或附著在管壁上,改變表面的微觀結(jié)構(gòu),此變化會導(dǎo)致表面粗糙度下降,從而減少了接觸面的摩擦系數(shù),較低的摩擦系數(shù)意味著在相同正壓力作用下,摩擦力會減小,從而使定位桿與管線表面限制的摩擦力降低的情況,提升定位桿對管線限制的緊固力,進(jìn)一步地,在t型桿往復(fù)驅(qū)動多功能環(huán)進(jìn)行清潔的同時,t型桿同步作為潤滑作業(yè)的驅(qū)動,t型桿往復(fù)的同時控制存儲柱內(nèi)潤滑液輸送至導(dǎo)管內(nèi),以此在使用完畢后自動對閥塞進(jìn)行潤滑作業(yè),減少啟閉旋塞閥所需的力矩,實現(xiàn)旋塞閥的快速啟閉,提高工作效率,減少人工維護(hù)的工作量和出錯率,延長旋塞閥的使用壽命。