專利名稱：壓裂液射流混合裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種油氣開發(fā)壓裂施工設(shè)備中的壓裂液混合器，尤其是涉及一種 射流混合器。
背景技術(shù)：
在油氣開發(fā)過(guò)程中，為了提高采收率需要對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行增產(chǎn)改造，壓裂施工是主要 技術(shù)手段之一。壓裂施工過(guò)程中需要將規(guī)定比例的砂、水、膠聯(lián)劑、化學(xué)干粉等通過(guò)混液、配 液設(shè)備進(jìn)行混配，再經(jīng)泵車加壓注入井底。目前現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的壓裂液混配系統(tǒng)均采用射流混 合器或射流式干粉添加裝置完成壓裂液混配，2004年7月14日公開的中國(guó)實(shí)用新型專利 《射流式干粉添加裝置》(公開號(hào)CN2625578Y)、2004年11月10日公開的中國(guó)實(shí)用新型專 利《一種水、粉混和裝置》，基本物理模型可以用伯努利方程進(jìn)行描述，喉管處面積減小，流 速增加，形成局部負(fù)壓，將添加劑吸入到射流混合器之中并與工作液混配后經(jīng)混合后排出。 由于混配過(guò)程中進(jìn)入射流器的液體流量、粘度及添加劑流動(dòng)性等差別很大，主要通過(guò)調(diào)整 配液流量、降低混配速度來(lái)滿足混液質(zhì)量的要求，而不能根據(jù)需要實(shí)時(shí)調(diào)控及時(shí)提供壓裂 作業(yè)需要的壓裂液。

實(shí)用新型內(nèi)容為了克服現(xiàn)有壓裂設(shè)備中的射流混合裝置不能根據(jù)需要實(shí)時(shí)調(diào)控及時(shí)提供壓裂 作業(yè)需要的壓裂液的不足，本實(shí)用新型提供一種壓裂液射流混合裝置，該壓裂液射流混合 裝置可以在不改變配液流量的前提下，實(shí)現(xiàn)在線調(diào)整壓裂液的混配。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是壓裂液射流混合裝置包括吸入 管、收縮管、喉管、添加劑吸入管、擴(kuò)壓管，吸入管前端與壓裂液混配系統(tǒng)的供液泵連接，添 加劑吸入管與添加劑存儲(chǔ)罐連接，擴(kuò)壓管經(jīng)排出管匯與壓裂液混配系統(tǒng)的混合罐連接。吸 入管、收縮管、喉管、擴(kuò)壓管依次連接安裝；收縮管中部為前大后小的圓錐管，擴(kuò)壓管為前小 后大的圓錐管；插入管為彎管，前端安裝在吸入管的管體上，后端部為盲孔管位于收縮管的 錐孔內(nèi)，插入管后端與收縮管的錐孔之間有間隙；插入管的管壁上有徑向通孔；收縮管的 前端與吸入管后端螺紋連接，后端與喉管滑動(dòng)連接。雙向馬達(dá)帶動(dòng)收縮管轉(zhuǎn)動(dòng)或通過(guò)收縮 管上固定安裝有手柄轉(zhuǎn)動(dòng)收縮管。吸入管與收縮管連接處、收縮管與喉管連接處安裝有徑 向密封裝置，其徑向密封裝置為0形密封圈。本實(shí)用新型的有益效果是，結(jié)構(gòu)合理，通過(guò)馬達(dá)帶動(dòng)射流混合器喉管轉(zhuǎn)動(dòng)，改變插 入管后端與收縮管錐孔之間的位置，調(diào)節(jié)負(fù)壓值，同時(shí)對(duì)混配量進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)吸入液、 添加劑混配比例的最佳控制。

圖1是本實(shí)用新型壓裂液射流混合裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖1是安裝本實(shí)用新型的壓裂液混配系統(tǒng)示意圖。[0008]圖中1.吸入管，2.插入管，3.收縮管，4.喉管，5.添加劑吸入管，6.擴(kuò)壓管，7.徑
向密封裝置，8.馬達(dá)，9.徑向密封裝置，11.壓裂液射流混合裝置，12.添加劑儲(chǔ)罐，13.吸入 管匯，14.供液泵，15.混合罐，16.排出管匯，17.吸入罐，18.排出系統(tǒng)，19. 二次混配管匯。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。參照附圖1。本實(shí)用新型壓裂液射流混合裝置的吸入管1、收縮管3、喉管4、擴(kuò)壓 管6依次連接安裝；收縮管3中部為前大后小的圓錐管，擴(kuò)壓管6為前小后大的圓錐管；添 加劑吸入管5固定安裝在喉管4或吸入管1的管壁上，并與吸入管1的內(nèi)孔連通。吸入管1 前端與壓裂液混配系統(tǒng)的供液泵14相接，添加劑吸入管與添加劑存儲(chǔ)罐連接，擴(kuò)壓管與壓 裂液混配系統(tǒng)的混合罐15相接。插入管2為彎管，前端安裝在吸入管1的管體上，并與吸 入管1外連通；后端部為盲孔管，盲板位于收縮管3的錐孔內(nèi)，且與錐孔的軸線垂直；插入 管2后端與收縮管3的錐孔之間有間隙；插入管2的管壁上有徑向通孔，徑向通孔的主要作 用是使添加劑被吸入到混合射流器的相對(duì)真空區(qū)域，并與壓裂液基液充分混合，輸送到混 合罐內(nèi)完成配液。收縮管3的前端與吸入管1的后端通過(guò)螺紋連接；收縮管3的后端與喉管4之間 為滑動(dòng)連接。吸入管1、喉管4固定不動(dòng)，旋轉(zhuǎn)收縮管3使得收縮管3與吸入管1、喉管4之 間能夠相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。收縮管3的轉(zhuǎn)動(dòng)有自動(dòng)和手動(dòng)兩種方式，自動(dòng)方式是由馬達(dá)8帶動(dòng)收縮 管3轉(zhuǎn)動(dòng)，馬達(dá)8為雙向馬達(dá)可以帶動(dòng)收縮管3雙向轉(zhuǎn)動(dòng)；馬達(dá)8可以是電馬達(dá)也可以是液 馬達(dá)。手動(dòng)方式是在收縮管3上安裝手柄，通過(guò)撥動(dòng)手柄帶動(dòng)收縮管3旋轉(zhuǎn)。通過(guò)旋轉(zhuǎn)收 縮管3可以調(diào)整插入管2與收縮管3內(nèi)錐孔之間環(huán)形過(guò)流面積的大小。為了使得本實(shí)用新型在調(diào)節(jié)喉管尺寸過(guò)程中壓裂液射流混合裝置密封良好，在吸 入管ι與收縮管3連接處安裝有徑向密封裝置7 ；收縮管3與喉管4連接處安裝有徑向密 封裝置9 ；上面提及的徑向密封裝置可以選用0形密封圈，也可以選用盤根。在喉管4靠近添加劑入口處安裝真空壓力表，用于監(jiān)測(cè)喉管處的真空度。由于調(diào) 整插入管2與收縮管3內(nèi)錐孔之間環(huán)形過(guò)流面積的大小與喉管4處的真空度變化存在單向 對(duì)應(yīng)關(guān)系，將監(jiān)測(cè)喉管4處的真空度數(shù)值信號(hào)反饋給馬達(dá)，通過(guò)伺服馬達(dá)控制收縮管3旋轉(zhuǎn) 方向，實(shí)現(xiàn)對(duì)混合器吸入壓力的閉環(huán)在線控制，提升壓裂液射流混合裝置的集成度和自動(dòng) 化水平，實(shí)現(xiàn)壓裂施工過(guò)程中對(duì)壓裂液混配的精確控制。將本實(shí)用新型安裝在壓裂液混配系統(tǒng)中(見圖2)，吸入罐17、吸入管匯13、供液泵 14、本實(shí)用新型壓裂液射流混合裝置11、混合罐15、排出管匯16、排出系統(tǒng)18依次相連，壓 裂液射流混合裝置11上的添加劑吸入管5與添加劑儲(chǔ)罐12相接。供液泵14將吸入罐17 中的液體通過(guò)吸入管1輸送給壓裂液射流混合裝置11，在喉管4靠近添加劑入口處形成局 部負(fù)壓，通過(guò)馬達(dá)8帶動(dòng)收縮管3旋轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)收縮管3處過(guò)流面積的大小，使喉管4形成的 相對(duì)負(fù)壓值適合壓裂液混配要求。喉管4處的添加劑與流經(jīng)喉管4的液體迅速溶合、破解， 形成符合壓裂施工要求的壓裂液，并將壓裂液輸送到混合罐15內(nèi)完成壓裂液的混配。供液 泵14大多選用離心泵。根據(jù)所配壓裂液濃度要求，可以采用一次配液方式或二次配液方式完成配液。一 次配液方式是供液泵14抽吸液體提供給壓裂液射流混合裝置11，經(jīng)壓裂液射流混合裝置11輸送到混合罐15，壓裂液基液與添加劑在混合罐15內(nèi)充分混合后，再經(jīng)過(guò)排出管匯16、 排出系統(tǒng)18進(jìn)行壓裂作業(yè)。二次混配方式是供液泵14在一次配液后的混合罐15中抽吸 液體，經(jīng)壓裂液射流混合裝置11輸送到混合罐15內(nèi)，壓裂液基液與添加劑在混合罐內(nèi)充分 混合，然后經(jīng)排出管匯16、二次混配管匯19輸送到混合罐17內(nèi)；再由供液泵14輸送給壓 裂液射流混合裝置11，經(jīng)壓裂液射流混合裝置11輸送到混合罐15，經(jīng)過(guò)排出管匯16、排出 系統(tǒng)18進(jìn)行壓裂作業(yè)。通過(guò)壓裂液射流混合裝置的負(fù)壓值并進(jìn)行調(diào)節(jié)，可以對(duì)混配量進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì) 吸入液、添加劑混配比例的最佳控制，即通過(guò)監(jiān)測(cè)喉管處形成的負(fù)壓值，反饋控制伺服馬 達(dá)，在閉環(huán)控制系統(tǒng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)混配的自動(dòng)控制。對(duì)于簡(jiǎn)單的混配裝置，也可以通過(guò)監(jiān)測(cè)喉管處的相對(duì)負(fù)壓值，手動(dòng)旋轉(zhuǎn)吸入收縮 管，實(shí)現(xiàn)對(duì)射流混合器喉管尺寸的在線調(diào)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)混配效果進(jìn)行在線調(diào)整。應(yīng)該注意的是，上述實(shí)施例是示例而非限制本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠設(shè)計(jì) 很多替代實(shí)施例而不脫離權(quán)利要求書的范圍。
權(quán)利要求1.一種壓裂液射流混合裝置，包括吸入管、收縮管、喉管、添加劑吸入管、擴(kuò)壓管，吸入 管前端與壓裂液混配系統(tǒng)的供液泵連接，添加劑吸入管與添加劑存儲(chǔ)罐連接，擴(kuò)壓管經(jīng)排 出管匯與壓裂液混配系統(tǒng)的混合罐連接，其特征是吸入管(1)、收縮管(3)、喉管(4)、擴(kuò)壓管(6)依次連接安裝；收縮管(3)中部為前大 后小的圓錐管，擴(kuò)壓管(6)為前小后大的圓錐管；插入管(2)為彎管，前端安裝在吸入管(1)的管體上，后端部為盲孔管位于收縮管(3) 的錐孔內(nèi)，插入管(2)后端與收縮管(3)的錐孔之間有間隙；插入管(2)的管壁上有徑向通 孔；收縮管(3)的前端與吸入管(1)后端螺紋連接，后端與喉管(4)滑動(dòng)連接；添加劑吸入管(5)固定安裝在喉管(4)或吸入管(1)的管壁上，并與內(nèi)孔連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述壓裂液射流混合裝置，其特征是所述馬達(dá)(8)帶動(dòng)收縮管(3) 轉(zhuǎn)動(dòng)，馬達(dá)(8)為雙向馬達(dá)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述壓裂液射流混合裝置，其特征是所述收縮管(3)上固定安裝 有手柄。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述壓裂液射流混合裝置，其特征是所述吸入管(1)與收縮 管(3)連接處安裝有徑向密封裝置(7)；所述收縮管(3)與喉管(4)連接處安裝有徑向密 封裝置(9)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述壓裂液射流混合裝置，其特征是所述吸入管(1)與收縮管(3) 連接處的徑向密封裝置⑵為0形密封圈；所述收縮管(3)與喉管⑷連接處的徑向密封 裝置(9)為0形密封圈。
專利摘要一種壓裂液射流混合裝置。為了克服現(xiàn)有壓裂設(shè)備中的射流混合裝置不能根據(jù)需要實(shí)時(shí)調(diào)控及時(shí)提供壓裂作業(yè)需要的壓裂液的不足，本實(shí)用新型的吸入管、收縮管、喉管、擴(kuò)壓管依次連接安裝；收縮管中部為前大后小的圓錐管，擴(kuò)壓管為前小后大的圓錐管；插入管為彎管，前端安裝在吸入管的管體上，后端部為盲孔管位于收縮管的錐孔內(nèi)，插入管后端與收縮管的錐孔之間有間隙；插入管的管壁上有徑向通孔；收縮管的前端與吸入管后端螺紋連接，后端與喉管滑動(dòng)連接；添加劑吸入管固定安裝在喉管或吸入管的管壁上，并與內(nèi)孔連通。其有益效果是結(jié)構(gòu)合理，通過(guò)馬達(dá)帶動(dòng)射流混合器喉管轉(zhuǎn)動(dòng)，改變插入管后端與收縮管錐孔之間的位置，實(shí)現(xiàn)混配調(diào)整。
文檔編號(hào)E21B43/26GK201778796SQ20102028073
公開日2011年3月30日 申請(qǐng)日期2010年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月28日
發(fā)明者張洪光, 王曉琳, 王樹龍, 談獻(xiàn)英, 閆文宏 申請(qǐng)人:中國(guó)石油集團(tuán)渤海石油裝備制造有限公司