水力壓裂用的壓裂液大流量連續(xù)配液系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及石油開采技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種水力壓裂用壓裂液大流量連續(xù)配液系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]水力壓裂是現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外油氣田增產(chǎn)過程中廣泛應(yīng)用的一種增產(chǎn)技術(shù)方法。通過壓裂能夠形成長(zhǎng)度合宜、導(dǎo)流能力強(qiáng)的裂縫，進(jìn)而溝通與連接油氣的儲(chǔ)油空間以及滲流通道，從而實(shí)現(xiàn)油氣田的順利投產(chǎn)以及穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)。
[0003]目前壓裂液配液采用生產(chǎn)方式主要有三種，即傳統(tǒng)方式、現(xiàn)場(chǎng)配液方式、自動(dòng)化配液方式:
[0004](I)傳統(tǒng)方式:在配液站中完成壓裂液的配制之后，由運(yùn)輸罐車將壓裂液運(yùn)至作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，該方式運(yùn)輸成本極高，僅適用于近井壓裂配液。
[0005](2)現(xiàn)場(chǎng)配液方式:即依靠壓裂作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的一些簡(jiǎn)單設(shè)備和操作人員進(jìn)行單罐配液，這種配液方式具有人工勞動(dòng)強(qiáng)度大、配液時(shí)間長(zhǎng)的缺點(diǎn)，該配液方式的作業(yè)環(huán)境較差，批混批用的作業(yè)流程也容易導(dǎo)致壓裂液的腐敗變質(zhì)和浪費(fèi)。
[0006](3)自動(dòng)化配液:近年來，哈里伯頓(Halliburton)公司和斯倫貝謝(Schlumberger)公司分別研制出了不同類型的壓裂液連續(xù)混配裝置，但是它們僅適于以濃縮液為基礎(chǔ)的壓裂液混配方式，不適合中國(guó)地區(qū)的推廣應(yīng)用。鑒于此，四機(jī)賽瓦公司研制出了一種能夠?qū)崿F(xiàn)水粉混合的連續(xù)混配裝置，但是該單元對(duì)稠化劑瓜爾膠粉料有特殊要求；此外，該裝置還不能實(shí)現(xiàn)氯化鉀及其他各種添加劑的同車添加，且單批次配液量較小，不能滿足大規(guī)模壓裂作業(yè)要求。
[0007]此外，當(dāng)前普遍采用的離心栗一一射流栗的連續(xù)混配方式直接將瓜爾膠粉抽入到水中混合，很難實(shí)現(xiàn)對(duì)瓜爾膠的穩(wěn)定輸送和與其它物料的有效混合，該方法易于出現(xiàn)水包粉的現(xiàn)象，影響壓裂效果。
[0008]基于以上現(xiàn)狀，需要研究開發(fā)一種能夠真正意義上滿足油田大規(guī)模壓裂施工作業(yè)需求的大排量壓裂液連續(xù)配液系統(tǒng)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0009]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種實(shí)現(xiàn)壓裂液的連續(xù)完全配制和對(duì)瓜爾膠進(jìn)行穩(wěn)定均勻的輸送和添加，自動(dòng)控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)可根據(jù)施工設(shè)計(jì)要求實(shí)時(shí)在線調(diào)整物料配比及流量，避免壓裂液及化學(xué)添加劑的浪費(fèi)，具有物料混合穩(wěn)定、人工勞動(dòng)強(qiáng)度低、配液質(zhì)量高的特點(diǎn)，降低了壓裂作業(yè)成本水力壓裂用壓裂液大流量連續(xù)配液系統(tǒng)。
[0010]為此，本實(shí)用新型技術(shù)方案如下:
[0011]一種水力壓裂用的壓裂液大流量連續(xù)配液系統(tǒng)，包括依次通過管道連通的供水單元、配液?jiǎn)卧?、液體化學(xué)添加劑添加單元和緩沖罐，動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，電信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)，在所述配液?jiǎn)卧退鲆后w化學(xué)添加劑添加單元之間的連接管道上設(shè)置有流量計(jì)，所述配液?jiǎn)卧ǘ鄠€(gè)物料輸送計(jì)量裝置、在線粘度計(jì)、與所述物料輸送計(jì)量裝置出料口通過連接管道連通的高剪切均質(zhì)栗和設(shè)置在所述物料輸送計(jì)量裝置出料口處的電子計(jì)量閥；所述液體化學(xué)添加劑添加單元包括多個(gè)穩(wěn)定劑輸送計(jì)量裝置、與所述穩(wěn)定劑輸送計(jì)量裝置出料口通過連接管道連通的離心栗和設(shè)置在所述穩(wěn)定劑輸送計(jì)量裝置出料口處的電子計(jì)量閥；所述高剪切均質(zhì)栗、所述在線粘度計(jì)、所述流量計(jì)、所述離心栗和所述緩沖罐通過連接管道依次連通；所述動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)是基于PLC的實(shí)時(shí)在線控制系統(tǒng)；所述電信號(hào)是通過動(dòng)力電纜進(jìn)行傳輸，所述數(shù)據(jù)信號(hào)是通過連接的通訊控制電纜進(jìn)行傳輸。
[0012]進(jìn)一步地，所述配液?jiǎn)卧然浫芤狠斔陀?jì)量裝置、瓜爾膠粉料流化計(jì)量裝置、高剪切均質(zhì)栗和在線粘度計(jì)，所述氯化鉀溶液輸送計(jì)量裝置包括氯化鉀溶液進(jìn)料裝置，所述瓜爾膠粉料流化計(jì)量裝置包括瓜爾膠粉料進(jìn)料裝置和與通過連接管道與所述瓜爾膠粉料進(jìn)料裝置連接的流化罐，所述供水單元、氯化鉀溶液進(jìn)料裝置和流化罐均與所述高剪切均質(zhì)栗入料口通過連接管道連通且在所述氯化鉀溶液進(jìn)料裝置與所述高剪切均質(zhì)栗之間的連接管道上、所述流化罐與所述高剪切均質(zhì)栗之間的連接管道上分別設(shè)置有第一電子計(jì)量閥和第二電子計(jì)量閥。
[0013]所述高剪切均質(zhì)栗能夠使水、氯化鉀溶液、瓜爾膠粉充分混合并粉碎細(xì)化，使細(xì)化度達(dá)到0.5 μ m，形成壓裂液基液。
[0014]進(jìn)一步地，所述流化罐罐體的頂部沿圓周方向設(shè)置有多個(gè)進(jìn)料口，在所述流化罐的底部設(shè)置有壓縮空氣進(jìn)氣管，在所述流化罐罐體內(nèi)設(shè)置有流態(tài)化床，在所述流態(tài)化床的上方設(shè)置有一出料口，所述出料口通過連接管道與所述高剪切均質(zhì)栗入料口連通。
[0015]具體地，所述硫化罐所需要的壓縮空氣通過連接管道送入密封罐體下部的氣室，使氣室液態(tài)化床上的瓜爾膠粉粒體懸浮成流態(tài)狀，當(dāng)罐內(nèi)壓力達(dá)到額定值時(shí)，打開卸料閥，流動(dòng)化的瓜爾膠粉粒體物料通過管道而進(jìn)行均勻的吹送供給高剪切均質(zhì)栗；所述硫化罐所需的壓縮空氣通過所述動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提供動(dòng)力的小型空氣壓縮機(jī)提供。
[0016]瓜爾膠粉在所述流化罐的流化處理后，整體懸浮成流態(tài)狀，有利于后續(xù)在高剪切均質(zhì)栗的作用下的與氯化鉀溶液、水的充分混合，可以保證連續(xù)配制的壓裂液無“水包粉”現(xiàn)象，溶液粘度上升快、混配均勻，壓裂液質(zhì)量高
[0017]進(jìn)一步地，所述液體化學(xué)添加劑添加單元包括粘土穩(wěn)定劑輸送計(jì)量裝置、離心栗和穩(wěn)定劑輸送計(jì)量裝置，所述粘土穩(wěn)定劑輸送計(jì)量裝置包括粘土穩(wěn)定劑進(jìn)料裝置，所述穩(wěn)定劑輸送計(jì)量裝置包括穩(wěn)定劑進(jìn)料裝置，所述高剪切均質(zhì)栗的出料口、粘土穩(wěn)定劑進(jìn)料裝置和所述穩(wěn)定劑輸送計(jì)量裝置均與所述離心栗入料口通過連接管道連通且所述粘土穩(wěn)定劑進(jìn)料裝置與所述離心栗之間的連接管道上、所述穩(wěn)定劑進(jìn)料裝置與所述離心栗之間的連接管道上分別設(shè)置有第三電子計(jì)量閥和第四電子計(jì)量閥。
[0018]進(jìn)一步地，所述供水單元包括水栗和流量控制計(jì)量裝置，所述流量控制計(jì)量裝置安裝在所述水栗與所述高剪切均質(zhì)栗之間的連接管道上。
[0019]進(jìn)一步地，所述供水單元、所述氯化鉀溶液輸送計(jì)量裝置、所述瓜爾膠粉料流化計(jì)量裝置、所述在線粘度計(jì)、所述粘土穩(wěn)定劑輸送計(jì)量裝置和所述劑輸送計(jì)量裝置均通過電信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)與動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)連接，所述流量計(jì)通過數(shù)據(jù)信號(hào)與控制系統(tǒng)連接，所述離心栗通過電信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)與動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)連接；
[0020]進(jìn)一步地，所述動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括自帶柴油發(fā)電機(jī)組和由柴油發(fā)電機(jī)提供動(dòng)力的小型空氣壓縮機(jī)。所述小型空氣壓縮機(jī)用于提供硫化罐所需要的壓縮空氣。
[0021]該水力壓裂用的壓裂液大流量連續(xù)配液系統(tǒng)優(yōu)選為整體橇裝式設(shè)計(jì)，其內(nèi)設(shè)的自帶柴油發(fā)電機(jī)組，無需外接動(dòng)力，適用于野外壓裂作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)使用。
[0022]該水力壓裂用的壓裂液大流量連續(xù)配液系統(tǒng)的混配方法，包括以下步驟:
[0023]S1、將所需要的壓裂液的配方輸入動(dòng)力及控制系統(tǒng)中，控制系統(tǒng)控制壓裂液連續(xù)配液系統(tǒng)啟動(dòng)，供水流量通過供水單元連接管道上的流量控制計(jì)量裝置自動(dòng)供水，配液?jiǎn)卧械穆然浫芤狠斔陀?jì)量裝置和瓜爾膠粉流量控制裝置根據(jù)收到的信號(hào)分別向高剪切均質(zhì)栗中輸送氯化鉀溶液和瓜爾膠粉，并通過高剪切均質(zhì)栗將水、氯化鉀溶液和瓜爾膠粉混合，形成基液；
[0024]S2、由步驟SI得到的基液流經(jīng)所述在線粘度計(jì)檢測(cè)，并將粘度結(jié)果通過控制線路反饋給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)通過計(jì)算后調(diào)節(jié)瓜爾膠粉料流化計(jì)量裝置的第二電子計(jì)量閥的流量，調(diào)節(jié)瓜爾膠的添加比例，若已經(jīng)達(dá)到所需粘度指標(biāo)，則繼續(xù)保持現(xiàn)有瓜爾膠粉的添加比例；若低于所需粘度指標(biāo)，則根據(jù)比例加大瓜爾膠粉的添加比例；若超過所需粘度指標(biāo)，則根據(jù)比例減小瓜爾膠粉的添加比例，使基液保持在設(shè)定好的工藝要求的粘度范圍內(nèi)；
[0025]S3、當(dāng)基液流出配液?jiǎn)卧M(jìn)入液體化學(xué)添加劑添加單元之前，流經(jīng)流量計(jì)檢測(cè)，流量計(jì)將檢測(cè)到的流量通過控制線路反饋給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)通過清水單元的流量控制計(jì)量裝置以及配液?jiǎn)卧牡谝浑娮佑?jì)量閥和第二電子計(jì)量閥調(diào)節(jié)送料量:若達(dá)到所需流量指標(biāo)，則繼續(xù)保持現(xiàn)有的水、氯化鉀溶液和瓜爾膠的添加量；若低于所需流量指標(biāo)，則根據(jù)比例增加水、氯化鉀溶液和瓜爾膠的添加量；若超過所需粘度指標(biāo)，則根據(jù)比例減小添加劑的添加量，最終使基液達(dá)到設(shè)定的輸出量；
[0026]S4、控制系統(tǒng)在對(duì)清水單元的流量控制計(jì)量裝置以及配液?jiǎn)卧械牡谝浑娮佑?jì)量閥和第二電子計(jì)量閥進(jìn)行調(diào)節(jié)的同時(shí)，對(duì)化學(xué)添加劑添加單元中的粘土穩(wěn)定劑輸送計(jì)量裝置的第三電子計(jì)量閥和穩(wěn)定劑輸送計(jì)量裝置的第四電子計(jì)量閥進(jìn)行送料量調(diào)節(jié)，使其能夠根據(jù)基液的實(shí)時(shí)流量按步驟中設(shè)定好的比例向基液中添加粘土穩(wěn)定劑和穩(wěn)定劑。
[0027]S5、添加了粘土穩(wěn)定劑和穩(wěn)定劑的基液，經(jīng)液體化學(xué)添加劑添加單元中的離心栗的自吸作用下被送入緩沖罐中，貯存在緩沖罐內(nèi)的液體待用于下一步的壓裂施工使用。
[0028]該壓裂液大流量連續(xù)配液系統(tǒng)采用整體橇裝式設(shè)計(jì)，方便運(yùn)輸，自帶柴油機(jī)組，無需外接動(dòng)力，能夠很好的滿足大型野外壓裂作業(yè)壓裂液現(xiàn)場(chǎng)無電網(wǎng)供電的壓裂液配液的技術(shù)需求，瓜爾膠粉在流化罐流化床的處理后，整體懸浮成流態(tài)狀，有利于后續(xù)在高剪切均質(zhì)栗的作用下的與氯化鉀溶液、水的充分混合，保證連續(xù)配制的壓裂液無“水包粉”現(xiàn)象，溶液粘度上升快、混配均勻，壓裂液質(zhì)量高；該系統(tǒng)基于PLC的實(shí)時(shí)在線控制，能夠?qū)ε湟哼^程中各個(gè)系統(tǒng)的啟動(dòng)順序、工作時(shí)間和輸出量進(jìn)行精確控制，并對(duì)基液配制效果進(jìn)行檢測(cè)；可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需求自動(dòng)完成配液并及時(shí)輸送滿足壓裂工藝要求的壓裂液且基本無殘液。
【附圖說明】
[0029]圖1為本實(shí)用新型的水力壓裂用的壓裂液大流量連續(xù)配液系統(tǒng)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說明，但這些實(shí)施例絕非對(duì)本實(shí)用新型有任何限制。
[0031]如圖1所示，本實(shí)用新型一種水力壓裂用的