本發(fā)明屬一種油田壓裂用纖維加注裝置及加注方法。

背景技術(shù)：

纖維加砂壓裂利用壓裂液中纖維的懸浮攜砂能力和支撐劑固定能力，防止支撐劑在儲(chǔ)層縫網(wǎng)中回流，能夠有效提升單井油氣產(chǎn)量，該項(xiàng)技術(shù)在推廣應(yīng)用的過(guò)程中需要解決纖維的加注難題，（1）纖維比重輕且不易分散，在壓裂液中易出現(xiàn)纖維聚團(tuán)、添加不均等問(wèn)題，嚴(yán)重時(shí)造成砂堵影響壓裂施工；（2）壓裂施工中砂比處于變化狀態(tài)，不同的砂比需要的纖維量不同，纖維與壓裂液的配比精度需要精確的計(jì)量和實(shí)時(shí)可調(diào)，滿足工藝需求；（3）纖維的加注流程及方法要向模塊化方向發(fā)展，利用單臺(tái)裝置實(shí)現(xiàn)加注、計(jì)量、混配等功能，滿足纖維添加高效、便捷的需求。

目前應(yīng)用的纖維添加方法以氣力輸送為主，即利用空氣壓縮機(jī)的氣力吹送實(shí)現(xiàn)纖維的輸送，纖維被正壓吹送后通過(guò)旋分器分離，纖維在重力的作用下落入混砂車的混合罐與壓裂液混合，整個(gè)輸送過(guò)程需要?jiǎng)佑美w維輸送泵撬、旋風(fēng)器以及吊機(jī)等輔助設(shè)備，施工工藝復(fù)雜，同時(shí)，由于纖維懸浮于混合罐的上層、壓裂液在混合罐內(nèi)停留時(shí)間短，纖維與壓裂液混配混配均勻性難以保障施工工藝作業(yè)需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有纖維加注裝置及加注方法的缺點(diǎn)和不足，提供了一種纖維加注裝置及其加注方法，能夠?qū)崿F(xiàn)纖維的快速、高效加注，保障纖維與壓裂液的混配均勻性。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種油田壓裂用纖維加注裝置，包括底盤 1、構(gòu)架 2、液壓泵 3、吸液管匯 5、噴射離心泵 6、噴射管匯 7、纖維輸送混配器 10、排液管匯 11、操作平臺(tái) 13、電氣控制箱 14、噴射泵馬達(dá) 15，底盤 1 通過(guò)自帶的取力器與液壓泵 3 連接，噴射離心泵 6 的吸入口、排出口分別與吸液管匯 5、噴射管匯 7連接，噴射管匯 7 的另一端連接纖維輸送混配器10 的進(jìn)液口，纖維輸送混配器10 安裝在整車尾部，下部與構(gòu)架2 固定，上部鑲嵌在操作平臺(tái)13 中間，出口與排液管匯 11 連接，電氣控制箱14安裝在操作平臺(tái)13下方，用于控制加注裝置的開啟、關(guān)閉以及纖維計(jì)量、混配液的排出速度等；噴射泵馬達(dá)15與噴射離心泵6相連。

儲(chǔ)料平臺(tái)9安裝在整車中部位置，用于堆放纖維樣品，在儲(chǔ)料平臺(tái)9的周圍設(shè)置有護(hù)欄8用于防止纖維樣品掉落。

底盤1的尾部安裝有尾梁12，尾梁12與排液管匯11平行布置，通過(guò)螺栓的方式與底盤1進(jìn)行連接。

構(gòu)架2的框架結(jié)構(gòu)內(nèi)安裝工具箱16，用于儲(chǔ)存常用工具，工具箱16與構(gòu)架2通過(guò)螺栓連接，可方便拆卸。

螺旋輸送混配器 10，包括視窗蓋 101、纖維輸送機(jī)架 102、噴射式混合器104、混合器纖維料斗 107、纖維螺旋輸送機(jī) 108、纖維下料艙 109、遠(yuǎn)控球閥 110，纖維螺旋輸送機(jī) 108 的上部與混合器纖維料斗 107相連，下部安裝有纖維輸送機(jī)架 108、纖維下料艙 109，纖維下料艙 109 開有視窗安裝視窗蓋 101，纖維下料艙 109 的出口串聯(lián)有遠(yuǎn)控球閥 110 和噴射式混合器 104，噴射式混合器 104 還配置有混合器進(jìn)液口 106 和混合器出液口105 兩個(gè)接口，用于連接噴射管匯7 和排液管匯 11。

吸液管匯 5包括吸液左進(jìn)液段 52、吸液開關(guān)閥門 53、吸液口堵蓋 54、吸液口接頭 55、吸液右進(jìn)液段 56，吸液左進(jìn)液段 52與吸液右進(jìn)液段 56 聯(lián)通，吸液管匯 5 還設(shè)置有吸液管匯排出口 51與噴射離心泵6進(jìn)口相連。

噴射管匯 7包括噴射管匯前段 72、流量計(jì) 73、噴射管匯后段 74，噴射管匯前段 72前端設(shè)置有噴射管匯進(jìn)口 71，噴射管匯后段 74后端設(shè)置有噴射管匯出口 75 ，噴射管匯進(jìn)口 71與噴射式離心泵6連接，噴射管匯出口 75與螺旋輸送混配器10連接，噴射管匯前段 72和噴射管匯后段 74中間裝有流量計(jì) 73，流量計(jì) 73計(jì)量纖維的噴射流量。

排液管匯 11包括排液管匯堵蓋 111、排液開關(guān)蝶閥 112、排液管匯直管段 114、排液開關(guān)球閥 115，排液管匯直管段 114兩端分別連接排液開關(guān)蝶閥 112 和排液開關(guān)球閥115，排液管匯 11 設(shè)置有排液管匯進(jìn)口 113與纖維輸送混配器10 連接，連接形式為法蘭或卡箍。

一種采用上述裝置進(jìn)行纖維加注的方法，其特征在于：包括以下步驟：

（1）建立壓裂液的供給循環(huán)：將纖維輸送混配器 10 中的遠(yuǎn)控球閥 110關(guān)閉，開啟噴射離心泵 6，壓裂液通過(guò)吸液管匯 5 經(jīng)噴射離心泵 6 增壓后進(jìn)行噴射，流經(jīng)噴射管匯 7、混合器進(jìn)液口 106、混合器出液口 105、排液管匯 11后排出；

（2）添加纖維：將纖維放進(jìn)混合器纖維料斗107 中，開啟纖維螺旋輸送機(jī)108，纖維在纖維螺旋輸送機(jī)108 輸送絞龍的作用進(jìn)入纖維下料艙109，通過(guò)視窗蓋101觀察纖維下料狀況；

（3）配置纖維與壓裂液的混合液：開啟螺旋輸送混配器 10 上的遠(yuǎn)控球閥 110，纖維在負(fù)壓的作用下被吸入至噴射式混合器 104 與壓裂液混合，纖維打散、撕裂后形成均勻混合液，通過(guò)電氣控制箱 14 控制纖維螺旋輸送機(jī) 108 的輸送轉(zhuǎn)速來(lái)控制混配混合液中纖維的濃度；

（4）輸送排放：將第3步中配置好的混合液通過(guò)噴射式混合器 104排出進(jìn)入混砂車。

本發(fā)明的有益效果是：

（1）本發(fā)明的螺旋輸送混配器，組合應(yīng)用了螺旋輸送與高能噴射混配的原理，利用水力射流將纖維與壓裂液在混合器內(nèi)充分混合，形成的混合液中纖維均勻度高，解決了目前纖維加注中纖維混配不均、易聚團(tuán)的問(wèn)題。

（2）本發(fā)明的加注裝置能夠?qū)崿F(xiàn)纖維、壓裂液的計(jì)量，纖維的配比精度能夠?qū)嵤┱{(diào)節(jié)控制，適應(yīng)不同砂比對(duì)纖維的需求。

（3）本發(fā)明的加注裝置及加注方法，結(jié)構(gòu)緊湊、流程簡(jiǎn)單，整套裝置集中在一臺(tái)裝置上，不需要輔助配套設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)纖維的快速高效加入，提高了工作效率，降低了運(yùn)維成本。

附圖說(shuō)明

圖 1 是本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)主視圖；

圖 2 是本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)俯視圖；

圖 3 是纖維輸送混配器的主視圖；

圖 4 是纖維輸送混配器的左視圖；

圖 5 是吸液管匯的右視圖；

圖 6是噴射管匯的主視圖；

圖 7是排液管匯的俯視圖旋轉(zhuǎn)90°視圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。

如圖 1-2 ：本發(fā)明的一種油田壓裂用纖維加注裝置，它包括底盤 1、構(gòu)架2、液壓泵3、液壓油箱4、吸液管匯 5、噴射離心泵6、噴射管匯 7、護(hù)欄 8、儲(chǔ)料平臺(tái)9、纖維輸送混配器10、排液管匯 11、尾梁 12、操作平臺(tái)13、電氣控制箱 14、噴射泵馬達(dá) 15、工具箱16 組成。底盤 1 通過(guò)自帶的取力器與液壓泵3連接，連接形式為法蘭連接或花鍵連接，液壓泵3 安裝在構(gòu)架 2 上，液壓泵 3 的上方還安裝有液壓油箱 4，液壓泵 3 為噴射泵馬達(dá) 15、纖維輸送混配器10 提供液壓動(dòng)力，帶動(dòng)噴射離心泵 6 和纖維輸送混配器 10 工作，噴射離心泵 6 的吸入口、排出口通過(guò)法蘭的形式分別與吸液管匯5、噴射管匯7 連接，噴射管匯 7 的另一端連接纖維輸送混配器 10 的進(jìn)液口，纖維輸送混配器 10 安裝在整車尾部，下部通過(guò)螺栓或焊接的形式與構(gòu)架 2 固定，上部鑲嵌在操作平臺(tái) 13 中間，出口與排液管匯 11 連接，排液管匯 11 平行于尾梁 12 進(jìn)行安裝布置，操作平臺(tái) 13 上平面的下方還安裝有電氣控制箱 14。整個(gè)裝置的中部安裝有儲(chǔ)料平臺(tái) 9和護(hù)欄 8，右前方設(shè)置有工具箱16。 儲(chǔ)料平臺(tái)9安裝在整車中部位置，用于堆放纖維樣品，在儲(chǔ)料平臺(tái)9的周圍設(shè)置有護(hù)欄8，護(hù)欄8通過(guò)螺栓或焊接的方式與儲(chǔ)料平臺(tái)9連接；在裝置的的尾部安裝有尾梁12，尾梁12與排液管匯11平行布置，通過(guò)螺栓的方式與底盤1進(jìn)行連接；電氣控制箱14安裝在操作平臺(tái)13下方便施工人員進(jìn)行操作，用于控制加注裝置的開啟、關(guān)閉以及纖維計(jì)量、混配液的排出速度等；噴射泵馬達(dá)15與噴射離心泵6相連，連接形式為聯(lián)軸器連接，或者法蘭連接、花鍵聯(lián)接、平鍵連接等；在構(gòu)架2的框架結(jié)構(gòu)內(nèi)安裝工具箱16，工具箱16與構(gòu)架2的連接形式為螺栓連接，可方便拆卸。

螺旋輸送混配器 10 由視窗蓋 101、纖維輸送機(jī)架 102、噴射式混合器 104、混合器纖維料斗 107、纖維螺旋輸送機(jī)108、纖維下料艙 109、遠(yuǎn)控球閥 110組成，纖維螺旋輸送機(jī) 108 的上部通過(guò)螺栓與混合器纖維料斗 107 相連，下部安裝有纖維輸送機(jī)架 108、纖維下料艙 109 等，纖維下料艙 109 開有視窗安裝視窗蓋 101。纖維下料艙 109 的出口串聯(lián)有遠(yuǎn)控球閥 110和噴射式混合器 104，噴射式混合器 104 還配置有混合器進(jìn)液口 106 和混合器出液口 105 兩個(gè)接口，用于連接噴射管匯 7 和排液管匯11，混合器進(jìn)液口 106 的噴射壓力為0.4-0.6MPa。

吸液管匯 5 包含吸液左進(jìn)液段 52、吸液開關(guān)閥門 53、吸液口堵蓋 54、吸液口接頭 55、吸液右進(jìn)液段 56，吸液左進(jìn)液段 52 與吸液右進(jìn)液段 56 聯(lián)通，在吸液管匯 5 的左、右進(jìn)液口出分別連接有吸液開關(guān)閥門 53、吸液口接頭55 和吸液口堵蓋 54，吸液管匯 5 還設(shè)置有吸液管匯排出口 51 與噴射離心泵 6 進(jìn)口相連。

噴射管匯 7包括噴射管匯前段 72、流量計(jì) 73、噴射管匯后段 74，噴射管匯前段 72前端設(shè)置有噴射管匯進(jìn)口 71，噴射管匯后段 74后端設(shè)置有噴射管匯出口 75 ，噴射管匯進(jìn)口 71與噴射式離心泵6連接，連接形式為法蘭或卡箍，噴射管匯出口 75與螺旋輸送混配器10連接，連接形式為法蘭或卡箍，噴射管匯前段 72和噴射管匯后段 74中間裝有流量計(jì) 73，流量計(jì) 73計(jì)量纖維的噴射流量。

排液管匯 11 包含排液管匯堵蓋111、排液開關(guān)蝶閥 112、排液管匯直管段 114、排液開關(guān)球閥115，排液管匯直管段114兩端分別連接排液開關(guān)蝶閥 112和排液開關(guān)球閥115，排液管匯11設(shè)置有排液管匯進(jìn)口113與纖維輸送混配器10連接，連接形式為法蘭或卡箍。

壓裂用纖維加注的具體步驟為：

（1）建立壓裂液的供給循環(huán)：將纖維輸送混配器10 中的遠(yuǎn)控球閥 110 關(guān)閉，開啟噴射離心泵 6，壓裂液通過(guò)吸液管匯5 經(jīng)噴射離心泵 6 增壓后進(jìn)行噴射，流經(jīng)噴射管匯7、混合器進(jìn)液口 106、混合器出液口 105、排液管匯 11 后排出，排出的壓裂液進(jìn)入外圍混砂車吸入口或混合罐，壓裂液的供給循環(huán)完成建立后，混合器纖維進(jìn)料口103密閉空間內(nèi)形成負(fù)壓區(qū)域。

（2）添加纖維：將纖維放進(jìn)混合器纖維料斗 107 中，開啟纖維螺旋輸送機(jī) 108，纖維在纖維螺旋輸送機(jī) 108 輸送絞龍的作用進(jìn)入纖維下料艙 109，通過(guò)視窗蓋 101 觀察纖維下料狀況掌握纖維添加進(jìn)度。

（3）配置纖維與壓裂液的混合液：開啟螺旋輸送混配器10 上的遠(yuǎn)控球閥 110，混合器纖維進(jìn)料口 103 與纖維下料艙 109 導(dǎo)通，纖維在負(fù)壓的作用下被吸入至噴射式混合器 104 與壓裂液混合，利用水力射流原理將纖維打散、撕裂，形成纖維與壓裂液的均勻混合液，通過(guò)調(diào)節(jié)電氣控制箱 14 上纖維螺旋輸送機(jī) 108 的輸送轉(zhuǎn)速來(lái)控制纖維的添加速度，轉(zhuǎn)速越高，單位時(shí)間內(nèi)纖維的輸送量越大，混配混合液的纖維濃度越高，實(shí)施滿足施工對(duì)不同纖維濃度的精確需求。

（4）輸送排放：噴射式混合器 104 的出口具備一定的壓力，混合液在該壓力的作用下排出進(jìn)入混砂車。