[发明专利]一种鼓风式纤维加入装置及其工作方法

说明书

本发明涉及一种鼓风式纤维加入装置及其工作方法，属于油气藏增产措施领域，包括一圆柱状壳体，壳体内依次连接有纤维供给系统、风送系统和纤维分散系统；风送系统包括一外置的鼓风机和送风管道；纤维分散系统包括纤维分散腔，其上端开口与输送通道和送风管道均相通，纤维分散腔的下端开口与混砂罐上端的圆形开口相匹配并固定于该圆形开口处，纤维分散腔内在送风管道末端的正下方固定设置有分散伞，分散伞为无缝隙的整体伞状结构，纤维材料被风送至纤维分散腔后冲击分散伞而被打散，并从分散伞的边缘落下。本发明体积小，适于现场施工，并且可以利用风压和分散伞对纤维进行充分分散，防止纤维在加入过程中抱团，有利于纤维与支撑剂的充分复合。

技术领域

本发明涉及一种鼓风式纤维加入装置及其工作方法，尤其是一种加砂压裂/高压充填防砂用鼓风式纤维加入装置及其工作方法，属于油气藏增产措施技术领域。

背景技术

水力压裂技术是一项应用广泛的油气井增产措施。压裂作业结束后，通常需要进行压裂液的返排，但压裂液的返排速度通常难以控制，返排速度过快(高于临界出砂流速时)易导致支撑剂回流，返排速度慢又会造成压裂液返排率低与作业周期长。为解决这一问题，可采用纤维复合加砂压裂技术，提高填砂裂缝的临界出砂流速，从而让压裂液返排时可以采用更大的流速，同时也抑制了支撑剂向井筒内回流。

纤维复合加砂压裂技术是指在压裂作业混砂时加入防砂用的特质纤维，与支撑剂同时注入人工裂缝，在井筒附近形成纤维复合砂体，其中支撑剂是基体，纤维是分散相与增强相。特质纤维在支撑剂间隙中乱向分布，通过接触压力和摩擦力与支撑剂颗粒紧密接触。特质纤维与支撑剂形成的三维网状结构可以有效地增强支撑剂复合砂体的稳固性，纤维贯穿于支撑剂之间并将其固定在原始位置，直径微米级的纤维又允许地层流体与压裂液自由通过，提升了复合砂体稳定性的同时又提高了临界出砂流速。纤维承担了支撑剂复合砂体的大部分应力，增强了支撑剂砂体抗移动变形与耐冲刷的能力，减小了支撑剂砂体的破坏几率。

目前，上述特质纤维的加入通常采用一种气力输送装置，该装置一般由供料器、输料管道、风机和分离器四个部分组成，现有的气力输送装置主要存在以下缺陷：(1)装置体积大，需要专门的车辆运输，不方便现场施工；(2)纤维在加入过程中容易抱团，无法均匀地加入混砂罐与支撑剂充分混合，不利于纤维与支撑剂的充分复合；(3)纤维外露，易造成浪费且污染环境；(4)该装置通常配备使用的动力采用380V电源，不适宜压裂施工现场使用。

中国专利文献CN 102536188 A公开了一种应用在油气井纤维辅助压裂过程中的纤维输送装置及其工作方法，该纤维输送装置包括进料口、圆锥台输料腔、马达a和马达b，所述输料腔的小端与混砂罐的顶部固定连接，所述输料腔与混砂罐连通，在输料腔的大端设置有顶盖，在顶盖的圆心处设置有搅拌孔，在搅拌孔的内壁上固定设置有轴承，空心轴承贯通顶盖通过轴承设置在输料腔内，所述空心轴的上部设有从动齿轮，在顶盖上设置有马达b，所述马达b上设置有主动齿轮，所述主动齿轮与从动齿轮啮合传动连接；在顶盖上还设置有与输料腔连通的进料口。该装置可以控制纤维的加入速度，还能防止纤维的外露，避免威胁工作人员健康并且节约纤维用量，但在压裂现场的实际使用过程中发现，该装置容易将纤维挤压在圆锥台输料腔的内壁，使得纤维抱团，无法均匀地加入混砂罐与支撑剂充分混合，不利于纤维与支撑剂的充分复合，降低了纤维复合砂体的现场使用效果。

中国专利文献CN 204416572 U公开了一种脉冲式纤维加入装置，设置在纤维泵出装置和混合筒之间，所述脉冲式纤维加入装置包括螺旋输料装置、转阀控制部分和风送部分，上述三个部分的壳体内部贯通、依次连接，所述螺旋输料部分水平设置，其壳体顶部设置纤维进料口，对应纤维泵出装置的出料口，转阀控制部分竖直设置，其壳体末端开口设置在风送部分壳体前端顶部，风送部分壳体向上倾斜设置，前端侧面对应设置送风装置的出风口，末端对应混合筒上方开口。该装置能实现纤维的分散、计量、风送的脉冲式纤维加入控制，能与脉冲式加砂同步。但是该装置在作业现场使用时，需要专门的车辆运输，且体积过大、装置复杂，不利于在各个油田的推广使用。

发明内容