一种干热岩压裂装置的制作方法

本公开属于干热岩压裂，尤其涉及一种干热岩压裂装置。

背景技术：

1、现有干热岩压裂装置以高压泵组为核心，通过向井下注入高压流体迫使岩体破裂，但在裂缝尺寸控制方面存在显著局限。

2、在裂缝尺寸控制上，现有装置依赖单一高压驱动模式，其压力调节缺乏分级精度与动态响应能力，难以适配不同深度、不同岩性地层的裂缝扩展需求。单一泵组的输出压力范围有限，且调节响应滞后，当遭遇坚硬致密岩体时，常因压力输出不足导致裂缝扩展缓慢且形态分散，形成的裂缝细小且彼此孤立，无法构建具有足够换热面积的连通网络，大幅降低热交换效率；而面对含天然裂隙的软弱地层时，又易因压力过高引发裂缝不受控地过度延伸，不仅会穿透非目标岩层造成地热资源流失，还可能破坏原始地层应力平衡，导致裂缝周边岩体出现次生裂隙，加剧热损失的同时，增加了地层坍塌的潜在风险。

3、此外，现有装置普遍缺乏对裂缝扩展状态的实时精准监测，无法及时捕捉裂缝长度、宽度及延伸速度的动态变化，使得压力调节始终滞后于实际需求，进一步放大了裂缝尺寸控制的偏差，严重制约了干热岩资源开发的经济性与安全性。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本公开提供了一种干热岩压裂装置，采用多级压力分级调控、实时监测反馈相结合的协同技术方案，能够动态适配不同深度、不同岩性地层的压裂需求，精准控制裂缝扩展方向、速度及范围，避免裂缝过小无法形成有效换热通道或过度延伸造成资源流失与地层风险。

2、以下为本公开技术内容：

3、一种干热岩压裂装置，包括：多级压力调控模块、实时监测反馈单元，处理器；

4、所述多级压力调控模块包括三个串联的压力泵，压力泵的输出压力逐级增大；

5、所述实时监测反馈单元用于采集裂缝的扩展情况和范围数据；同时采集多级压力调控模块输出端及井下压裂区域的实时压力值；

6、所述处理器用于基于裂缝的扩展情况和范围数据，通过内置的裂缝扩展趋势预测模型对裂缝的未来扩展方向、速度及范围进行预判，生成压力调节和方向控制的预指令；

7、所述处理器在控制压力泵的输出压力时，根据预判的裂缝扩展需求及多级压力调控模块输出端及井下压裂区域的实时压力值，对多级压力调控模块中各压力泵的输出进行动态调整；

8、其中：一级压力泵进行粗调以接近目标压力区间，二级压力泵进行压力提升与稳定控制，三级压力泵实现压力微调，确保高压流体的压力与裂缝扩展所需能量相匹配。泵进行粗调以接近目标压力区间，二级压力泵进行压力提升与稳定控制，三级压力泵实现压力微调，确保高压流体的压力与裂缝扩展所需能量相匹配。

9、进一步地，

10、所述多级压力调控模块中，一级压力泵为三缸柱塞泵，配备变频电机实现流量粗调，出口安装压力传感器和单向阀；

11、二级压力泵为五缸柱塞泵，配置伺服比例阀实现压力阶梯式提升，内置压力补偿器；

12、三级压力泵通过压电陶瓷阀组实现压力调节，出口串联蓄能器。

13、进一步地，

14、所述多级压力调控模块的三个压力泵通过耐高压合金钢管串联，管路上设置电动截止阀实现级间隔离；一级泵出口与二级泵入口间安装高压过滤器，二级与三级泵之间配置压力缓冲罐。

15、进一步地，

16、所述多级压力调控模块还包括：

17、辅助调控组件，其包括压力安全系统和流体处理单元；所述压力安全系统中，每级泵出口均设爆破片和电磁安全阀；所述流体处理单元集成砂比调节器和化学添加剂注入装置。

18、进一步地，

19、所述实时监测反馈单元的传感系统包括：分布式光纤传感器和微地震监测阵列；

20、所述分布式光纤传感器为沿井眼轨迹布设的铠装光纤；所述微地震监测阵列为在井口周围布置的多个三分量检波器。

21、进一步地，

22、所述实时监测反馈单元还包括：

23、压力流量监测组件，所述压力流量监测组件包括：设于三级泵出口的压力传感器和电磁流量计。

24、进一步地，

25、所述实时监测反馈单元的数据传输与处理采用耐高温电缆传输井下数据，通过时分复用技术实现多通道同步采集。

26、进一步地，

27、所述裂缝扩展趋势预测模型为基于transformer的时序预测网络；

28、其输入数据包括岩体力学参数、流体参数、历史扩展数据。

29、进一步地，

30、所述裂缝扩展趋势预测模型的预训练数据集包括多组现场压裂案例数据、室内岩心压裂实验数据、虚拟样本数据。

31、进一步地，

32、还包括:可视化模块，用于接收实时监测反馈单元传输的裂缝扩展数据及压力监测数据，实时渲染裂缝形态三维模型。

33、与现有技术相比，本公开具有如下优点：

34、通过多级压力调控模块的精确调节，结合实时监测反馈单元提供的裂缝扩展信息，能够实现对裂缝尺寸的精准控制，避免了现有技术中裂缝过小无法形成有效热交换通道或过大造成热损失的问题。当监测到裂缝扩展规模较小时，三级调节单元逐步提高压力；当监测到裂缝有过度延伸趋势时，三级调节单元快速降低压力，有效遏制裂缝的过度延伸。

35、本公开的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本公开而了解。本公开的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

1.一种干热岩压裂装置，其特征在于，包括：多级压力调控模块、实时监测反馈单元，处理器；

2.根据权利要求1所述的一种干热岩压裂装置，其特征在于，所述多级压力调控模块中，一级压力泵为三缸柱塞泵，配备变频电机实现流量粗调，出口安装压力传感器和单向阀；

3.根据权利要求1所述的一种干热岩压裂装置，其特征在于，所述多级压力调控模块的三个压力泵通过耐高压合金钢管串联，管路上设置电动截止阀实现级间隔离；一级泵出口与二级泵入口间安装高压过滤器，二级与三级泵之间配置压力缓冲罐。

4.根据权利要求1所述的一种干热岩压裂装置，其特征在于，所述多级压力调控模块还包括：

5.根据权利要求1所述的一种干热岩压裂装置，其特征在于，所述实时监测反馈单元的传感系统包括：分布式光纤传感器和微地震监测阵列；

6.根据权利要求1所述的一种干热岩压裂装置，其特征在于，所述实时监测反馈单元还包括：

7.根据权利要求1所述的一种干热岩压裂装置，其特征在于，所述实时监测反馈单元的数据传输与处理采用耐高温电缆传输井下数据，通过时分复用技术实现多通道同步采集。

8.根据权利要求1所述的一种干热岩压裂装置，其特征在于，所述裂缝扩展趋势预测模型为基于transformer的时序预测网络；

9.根据权利要求8所述的一种干热岩压裂装置，其特征在于，所述裂缝扩展趋势预测模型的预训练数据集包括多组现场压裂案例数据、室内岩心压裂实验数据、虚拟样本数据。

10.根据权利要求1所述的一种干热岩压裂装置，其特征在于，还包括:可视化模块，用于接收实时监测反馈单元传输的裂缝扩展数据及压力监测数据，实时渲染裂缝形态三维模型。