[发明专利]一种高效干气压裂机系统

权利要求书

1.一种高效干气压裂机系统，其特征在于，包括干气压裂机、输出管道（6）、主气体管道（7）和压裂机系统控制器（10）；所述干气压裂机呈并联设置有若干组，若干组干气压裂机输出端均连接有输出管道（6），若干组干气压裂机通过输出管道（6）与主气体管道（7）相连通，所述压裂机系统控制器（10）用于对高效干气压裂机系统进行调控，所述主气体管道（7）输出连接油井管道；若干组并联设置的干气压裂机对气体进行加压，输出高压气体，高压气体经过输出管道（6）进入到主气体管道（7），通过主气体管道（7）将高压气体注入到油井管道；

所述干气压裂机包括空气过滤器（1）、螺杆压缩机（2）、干燥器（3）、制氮机（4）、压缩机组（5）、发电机（11）、压力表、流量计和单向阀门，所述空气过滤器（1）的出气端与螺杆压缩机（2）进气端通过管道相连通，所述螺杆压缩机（2）出气端通过管道与干燥器（3）的进气端相连通，干燥器（3）的出气端通过管道与制氮机（4）的进气端相连通，制氮机（4）的出气端与压缩机组（5）的进气端相连通，压缩机组（5）的出气端与输出管道（6）相连，输出管道（6）上依次安装有压力表、流量计和单向阀门，压力表位于靠近压缩机组（5）的一侧；所述压缩机组（5）包括柴油机（51）和活塞压缩机（53），所述柴油机（51）为柴油发动机，柴油机（51）上设置有双输出轴，双输出轴一端与螺杆压缩机（2）相连，对气体进行初步压缩，双输出轴另一端与活塞压缩机（53）相连，对气体进行二级压缩，压缩机组（5）输出的气体压力为30-50MPa；

所述柴油机（51）与活塞压缩机（53）之间设置有减速机（52），所述减速机（52）分别与柴油机（51）和活塞压缩机（53）相连；

所述主气体管道（7）包括第一路管道（71）和第二路管道（72），第一路管道（71）输出连接主气体管道（7），主气体管道（7）直接接入油井管道，且第一路管道（71）上安装有第二控制阀（K2），第二路管道（72）上设置有增压装置（8）和支撑剂混合器（9），所述增压装置（8）入口处安装有第一控制阀（K1），增压装置（8）的出口与支撑剂混合器（9）的入口相连通，所述支撑剂混合器（9）的出口处安装有单向截止阀，单向截止阀的出口与主气体管道（7）相连通；

该高效干气压裂机系统的工作流程，具体包括以下步骤：

步骤一：空气经过空气过滤器（1）过滤处理后，进入到螺杆压缩机（2）进行初级压缩，螺杆压缩机（2）由柴油机（51）驱动，其转速为1000－1500转/分钟，螺杆压缩机（2）压缩后的气体压力达1.0－2.5Mpa，流量为15－40立方米/分钟；

步骤二：经螺杆压缩机（2）压缩后的空气进入到干燥器（3）内干燥脱水，干燥脱水后的空气进入到制氮机（4）内，通过制氮机（4）将空气制备成高纯度氮气，氮气的浓度为85%-99%，流量为15－40立方米/分钟；

步骤三：制氮机（4）产生的高纯度氮气进入到压缩机组（5）内进一步压缩，提高氮气的压力，通过柴油机（51）带动活塞压缩机（53）工作对氮气进一步压缩，活塞压缩机（53）输出的氮气流量为15－40立方米/分钟，气体压力为35－50Mpa；

步骤四：经过活塞压缩机（53）压缩后的氮气通过输出管道（6）进入到主气体管道（7）内，根据不同规格的油井开启若干台干气压裂机同时工作，通过若干台干气压裂机上连接的输出管道（6）并联后与主气体管道（7）相连，每组输出管道（6）上安装的压力表、流量计和单向阀门；

步骤五：干气压裂机输出气体压力为30-50MPa，通过输出管道（6）进入到主气体管道（7）中，开启第一路管道（71）上设置的第二控制阀（K2），同时第二路管道（72）上的第一控制阀（K1）关闭，高压气体通过第一路管道（71）输出与主气体管道（7）相连，由主气体管道（7）接入到油井管道，高压气体在油井内产生憋起的高压，当井下憋起的气体压力达到设定值时，关闭第二控制阀（K2）并开启第一控制阀（K1），高压气体进入到第二路管道（72）内，通过增压装置（8）进一步提高气体压力和加载速率，从增压装置（8）排出的高压气体进入到支撑剂混合器（9）内，将支撑剂混合器（9）内的裂缝支撑剂随高压气体一起导入到油井管道，完成干气压裂作业的整个过程。

2.根据权利要求1所述的一种高效干气压裂机系统，其特征在于，所述增压装置（8）为柱塞式压缩机，由若干台柱塞式压缩机并联组成，压裂机系统控制器（10）根据所需压力、加载速率和流量的大小调度控制开闭柱塞式压缩机的台数和时间。