[发明专利]一种水力驱动的高压脉冲流体输出装置及其操作方法

权利要求书

1.一种水力驱动的高压脉冲流体输出装置，其特征在于，包括：

泵源装置，用于储存水并为水提供压力，以模拟深部中压大流量水力条件；

压裂液供应装置，用于提供连续低压压裂液；

并联设置且结构相同的两组流体脉冲发生装置，利用泵源装置输出的中压大流量水为动力源，将连续低压压裂液转变为高压脉冲流体输出；

伺服控制系统，与所述两组流体脉冲发生装置电性连接，以控制所述两组流体脉冲发生装置交替工作；

所述流体脉冲发生装置包括脉冲增压器，所述脉冲增压器包括活塞杆相互对接的双作用快速驱动缸和单作用脉冲输出缸；

还包括用于控制中压大流量水流动方向且与伺服控制系统电性连接的伺服控制阀，所述泵源装置的输出端与所述伺服控制阀的进液口连通，所述伺服控制阀上分别设有与所述双作用快速驱动缸的第一工作腔和第二工作腔连通的第一工作口和第二工作口，所述伺服控制阀交替控制所述伺服控制阀的进液口与所述双作用快速驱动缸的第一工作腔和第二工作腔连通，所述单作用脉冲输出缸上设有单向进液口和单向出液口，所述单向进液口与所述压裂液供应装置连通，所述单向出液口通过脉冲流体输出管路进行输出，所述双作用快速驱动缸活塞腔的面积大于所述单作用脉冲输出缸活塞腔的面积。

2.根据权利要求1所述的水力驱动的高压脉冲流体输出装置，其特征在于：所述泵源装置包括水箱，所述水箱的出水口通过管道依次贯通连接有出水节流阀、中压水泵和溢流阀，所述溢流阀的出口端通过第一三通接头分出回水支路和出水支路，所述回水支路与水箱上的回水口连通，所述出水支路与所述伺服控制阀的进液口连通。

3.根据权利要求2所述的水力驱动的高压脉冲流体输出装置，其特征在于：所述回水支路上设有伺服电动执行阀，所述出水支路上依次设有节流阀、流量计和中压压力计，所述伺服控制系统的信号输入端与中压压力计及流量计电性连接；所述伺服控制系统的信号输出端与伺服电动执行阀电性连接。

4.根据权利要求3所述的水力驱动的高压脉冲流体输出装置，其特征在于：所述脉冲流体输出管路包括与两所述单向出液口对接的两脉冲流体输出分支管，两所述脉冲流体输出分支管通过出液汇总三通汇流后输出并关于出液汇总三通中心对称分布，所述脉冲流体输出分支管上依次设有高压压力计、微型流量计和单向阀。

5.根据权利要求4所述的水力驱动的高压脉冲流体输出装置，其特征在于：所述压裂液供应装置包括溶液罐，所述溶液罐的出液口与进液总管对接，所述进液总管通过第二三通接头分出两条进液支路，所述两条进液支路分别与两所述单向进液口连通。

6.根据权利要求5所述的水力驱动的高压脉冲流体输出装置，其特征在于：所述压裂液供应装置还包括用于对溶液罐内的液体增压的增压气泵，所述溶液罐上设有液位计和排污阀，所述进液总管上设有进液节流阀，所述伺服控制系统包括与泵源装置通信连接的伺服控制器、与伺服控制阀通信连接的脉冲输出伺服控制器及与所述伺服控制器和脉冲输出伺服控制器电性连接的工控机。

7.根据权利要求6所述的水力驱动的高压脉冲流体输出装置，其特征在于：所述溢流阀和第一三通接头之间设有蓄能器，所述中压压力计与所述伺服控制阀之间设有二级蓄能器，所述回水支路上还设有回路压力计和过滤器。

8.根据权利要求7所述的水力驱动的高压脉冲流体输出装置，其特征在于：两所述伺服控制阀并排集成在液压集成块上，两伺服控制阀的进液口经液压集成块连接至出水支路，两伺服控制阀的排放口经由液压集成块上的溢流阀连接至回水支路。

9.采用权利要求6-8任一项所述的水力驱动的高压脉冲流体输出装置的操作方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步：关闭出水节流阀和进液节流阀，将清洁水和表观粘度0-200mPa·s的压裂液分别注入储水箱和溶液罐，待储水箱和溶液罐内液位达到设定值时，停止注水和注液，并关闭进水口和注液口；

第二步：开启出水节流阀，打开工控机、伺服控制器、中压压力计、流量计和回路压力计，调制伺服电动执行阀和节流阀为全开状态；

第三步：启动中压水泵至额定功率，通过工控机设定伺服控制器控制压力或流量为预设值后，伺服控制器控制伺服电动执行阀至额定开度，至出水支路压力或流量稳到预设值；

第四步：开启增压气泵，往溶液罐注入压缩空气至额定低压，之后开启进液节流阀，使连续流体输入管路维持稳定压力；

第五步：启动脉冲输出伺服控制器，并给高压压力计、微型流量计和两组伺服控制阀通电；通过工控机调节伺服控制器至预设压力脉冲或流量脉冲，进行信号输出；两组伺服控制阀伺服启动，脉冲增压器工作，脉冲流体输出管路输出高压脉冲流体。