一种压裂液大流量撬装式配液装置的制作方法

xiaoxiao2020-7-22  5

专利名称:一种压裂液大流量撬装式配液装置的制作方法
技术领域
本实用新型涉及石油开采技术领域,是ー种压裂液大流量撬装式配液装置。
背景技术
水力压裂是油气井增产、注水井增注的ー项重要技术措施,不仅广泛用于低滲透油气藏,而且在中、高滲透油气藏的增产改造中也取得了很好的效果,水力压裂一般是利用地面高压泵组,将高粘液体以大大超过地层吸收能力的排量注入井中,在井底憋起高压,当此压カ大于井壁附近的地应カ和地层岩石抗张强度时,在井底附近底层产生裂缝,继续注 入带有支撑剂的携砂液,裂缝向前延伸并填以支撑剂,关井后裂缝闭合在支撑剂上,从而在井底附近地层内形成具有一定几何尺寸和流导能力的填砂裂縫,使井达到增产增注目的的エ艺措施,水力压裂增产增注的原理主要是降低了井底附近地层中流体的渗流阻力和改变流体的渗流状态,使原来的径向流动改变为油层与裂缝近似性的单向流动和裂缝与井筒间的单向流动,消除了径向节流损失,大大降低了能量消耗,因而油气井产量或注水井注入量会大幅提高,另外,水力压裂对井底附近受损害的油气层有解除堵塞作用。目前非常规油气储层在我国大量出现,低渗透储层低孔、低渗、非均质性强、储量丰度低、易受损害,绝大多数油气井必须实施压裂增产措施后方见产能。水力压裂已经成为低渗透、特低渗透油田开发增产的重要措施,其エ艺技术水平对油气的经济开发有着直接影响。研发大型压裂配套技术,对提高现场施工水平与质量控制能力起着重要作用。在大流量连续混配技术方面,美国压裂液大流量混配撬装式单体排量较大,而国内配液设备的最大排量仅为4. 5 m3/min。现有的水力压裂エ艺通常是在施工前在配液站提前配制好压裂液,采用罐车运送至现场。因此配方固定,无法根据现场要求适时调整,配液余量大,施工后要剩余压裂液污染环境,人力物力成本高昂。
发明内容本实用新型的ー个目的是为解决上述现有配液装置排量小,配方固定,无法根据现场要求适时调整,配液余量大,施工后要剩余压裂液污染环境,人力物力成本高昂等问题,提供一种成本低廉,性能优异,节能环保,灵活方便的压裂液大流量撬装式配液装置。为实现上述目的,本实用新型的一个技术方案提供了ー种压裂液大流量撬装式配液装置,包括基液配制系统、助剂添加及发液系统,动カ及控制系统,撬装式底板;基液配制系统、助剂添加及发液系统和动カ及控制系统通过电信号和数据信号相互联系,所述基液配制系统和助剂添加及发液系统通过エ艺连接管汇连接;基液配制系统、助剂添加及发液系统,动カ及控制系统装置于撬装式底板上。本技术所涉及设备装置采用撬装式整体布置在野外压裂施工现场。所述压裂液大流量撬装式配液装置,各系统所述的设备均布置于撬装式底板体之上,撬装式底板为敞开撬装式结构或密封撬装式结构。所述的动カ及控制系统中,包括动カ系统和控制系统,所述控制系统,是基于PLC的实时在线控制系统,所述动カ系统为柴油发电机组或蓄电池组。所述电信号是通过动カ电缆传输的,所述数据信号是通过通信控制线路连接的。所述基液配制系统中包括黏性物料自动供给装置,大型高效固液混合装置、快速增粘系统,外围水罐,流量控制计量装置;所述黏性物料自动供给装置通过管道与大型高效固液混合装置连接,大型高效固液混合装置通过管道与快速增粘系统连接;外围水罐通过管路与流量控制计量装置连接大型高效固液混合装置。所述外围水罐和管路构成供水エ艺管路。所述快速增粘系统中设有检测装置,检测装置位于快速增粘系统出口处。连接所述黏性物料自动供给装置为现有技术,详见本单位专利ZL200920246163. 2一种黏性物料自动供给装置,经黏性物料自动供给装置添加供给稠化剂,经过大型高效固 液混合装置、快速增粘系统配制基液。所述助剂添加及发液系统包括助剂添加系统和发液系统,所述助剂添加系统包括助剂罐和助剂添加计量系统,所述助剂添加计量系统通过电信号和数据信号与动カ及控制系统连接,并通过管路与快速增粘系统连接;所述发液系统包括发液泵组和发液管路,发液泵组通过电信号和数据信号与动カ及控制系统连接,发液泵组ー边通过管路与快速增粘系统连接,另ー边与发液管路连接。所述大型高效固液混合装置包括射流泵和水粉混合装置,射流泵和水粉混合装置通过管道相连接。所述每个射流泵和ー个水粉混合装置为ー组,所述大型高效固液混合装置包括两组或两组以上的射流泵和水粉混合装置组成的组;优选两组。所述助剂添加系统能够通过控制系统精确添加各种压裂液所需液体助剂。所述的发液系统通过不同泵阀组的配置能够即时发放满足压裂黏度要求的压裂液,其发放量能够达到8m3/min。本实用新型的另ー个技术方案提供了ー种压裂液大流量配液方法,该方法步骤如下I.将所需要的压裂液配方输入动カ及控制系统,控制系统控制基液配制系统启动,黏性物料自动供给装置根据收到的信号添加胶粉,通过大型高效固液混合装置将外围水罐中的水和胶粉混合,形成基液;2.基液输入快速增粘系统,在控制系统的控制下,进行增粘;3.供水エ艺管路上的控制计量装置实时采集进水量,稠化剂自动精密给料装置采集胶粉添加量,通过控制线路反馈给控制系统,控制系统通过程序计算后分别控制进水量或胶粉添加量;4.快速增粘系统中设有检测装置,当粘度达到助剂添加要求时,控制系统控制助剂添加及发液系统中的助剂添加装置,开始按配方要求量添加助剂;5.助剂通过合理的エ艺管路进入快速增粘系统中,此时快速增粘系统起到使基液和助剂均匀混合的作用;6.当快速增粘系统中基液达到发放要求吋,发液泵得到控制系统的指令,进行发液工作。所述基液配制系统中包括黏性物料自动供给装置,大型高效固液混合装置、快速增粘系统;所述黏性物料自动供给装置通过管道与大型高效固液混合装置连接,大型高效固液混合装置通过管道与快速增粘系统连接。连接所述黏性物料自动供给装置为ー种黏性物料自动供给装置,详见本单位专利ZL200920246163. 2,经黏性物料自动供给装置添加供给稠化剂,经过大型高效固液混合装置、快速增粘系统配制基液;所述助剂添加及发液系统包括助剂添加系统和发液系统,所述助剂添加系统包括助剂罐和助剂添加计量系统,所述助剂添加计量系统通过电信号和数据信号与动カ及控制系统连接,并通过管路与快速增粘系统连接;所述发液系统包括发液泵组和发液管路,发液泵组通过电信号和数据信号与动カ及控制系统连接,发液泵组ー边过管路与快速增粘系统连接,另ー边与发液管路连接。所述助剂添加系统能够通过控制系统精确添加各种压裂液所需液体助剂。 所述的发液系统通过在控制系统的控制下实现泵阀联动,通过不同泵阀组的合理配置能够即时发放满足压裂黏度要求的压裂液,其发放量能够达到8m3/min。本实用新型的有益效果在于使用本单位拥有的专利ZL200920246163. 2 一种黏性物料自动供给装置添加供给稠化剂,经过大型高效水粉混合装置、快速增粘系统,能够快速配制压裂黏度所需的基液;基液配制量能够达到8m3/min。通过控制系统能够精确添加各种压裂液液体助剂。能够即时发放满足压裂黏度要求的压裂液,其发放量能够达到m3/min ;所述的动力系统,能够适应在野外压裂现场无法通过电网供电时,为整个系统提供动力,并且能够保证控制系统正常运转。所述的控制系统,是基于PLC的实时在线控制系统,本控制系统带有触摸屏,控制系统对配液过程中各系统的启动顺序、工作时间进行精确控制,并对工作状态进行检测。可根据现场要求自动完成配液,且基本无残液。本技术所述助剂添加系统能够根据现场要求,通过控制系统随时调整各种助剂的添加量,在本技术中各种助剂添加进入快速增粘系统中,这样有利于助剂与基液均匀混合,并且满足基液黏度达到要求后再添加助剂的エ艺要求。本技术所述压裂液发放系统采用多组泵并联方式,通过在控制系统的控制下实现泵阀联动,通过各种泵、阀匹配及エ艺管路的科学合理布置来发放压裂液,能够实现压裂液大流量配液技术,达到压裂液发放量达到8m3/min的大流量配液需求。本实用新型是ー种专门针对石油增产エ艺中水力压裂中压裂液大流量配液的技术,属于石油增产エ艺技术领域。本实用新型能够很好的满足大型压裂现场压裂液配液需求,填补了国内压裂液大流量配液技术的空白。

图I是本实用新型实施例I结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例来进ー步说明本实用新型,但并不作为对本实用新型的限定。实施例I :ー种所述压裂液大流量撬装式配液装置,包括基液配制系统I、助剂添加及发液系统2,动カ及控制系统3,撬装式底板4 ;各系统通过电信号和数据信号5相互联系,所述基液配制系统和助剂添加及发液系统通过エ艺连接管汇6连接基液配制系统I、助剂添加及发液系统2,动カ及控制系统3分别装置于撬装式底板4上,撬装式底板长10m,宽2. 5m,撬装式底板为敞开撬装式结构。所述的动カ及控制系统中,动カ系统是柴油发电机组7;所述的控制系统8,是基于PLC的实时在线控制系统,还包括电气柜21,电气柜21与控制系统8通过电信号或数据
信号连接。所述电信号是通过动カ电缆传输的,所述数据信号是通过通信控制线路连接的。所述基液配制系统I中包括黏性物料自动供给装置9,大型高效固液混合装置10、快速增粘系统11,外围水罐12,流量控制计量装置13 ;所述黏性物料自动供给装置9通过管道与大型高效固液混合装置10连接,大型高效固液混合装置10通过管道与快速增粘系统11连接;外围水罐12通过管路与流量控制计量装置13连接。所述大型高效固液混合装置10包括射流泵22和水粉混合装置23,射流泵22和水粉混合装置23通过管道相连接。所述每个射流泵和ー个水粉混合装置为一組,共计两组。所述快速增粘系统中设有检测装置14。所述黏性物料自动供给装置9为ー种黏性物料自动供给装置,详见本单位专利ZL200920246163. 2,经黏性物料自动供给装置添加供给稠化剂,经过大型高效固液混合装置、快速增粘系统配制基液;所述助剂添加及发液系统2包括助剂添加系统15和发液系统16,所述助剂添加系统15包括助剂罐17和助剂添加计量系统18,所述助剂添加计量系统18通过电信号和数据信号与动カ及控制系统3连接,并通过管路与快速增粘系统连接;所述发液系统包括发液泵组19和发液管路20,发液泵组通过电信号和数据信号与动カ及控制系统3连接,发液泵组ー边通过管路与快速增粘系统11连接,另ー边与发液管路20连接。所述助剂添加系统15能够通过控制系统精确添加各种压裂液所需液体助剂。所述的发液系统16通过不同泵阀组的配置能够即时发放满足压裂黏度要求的压裂液,其发放量能够达到8m3/min。本实用新型的所述压裂液大流量撬装式配液装置,其较佳的具体实施方案如图I所示,动カ及控制系统是本技术的基础,通过动カ及控制系统,一方面使本技术能够适应在野外压裂现场无法通过电网供电时,为整个系统提供动カ保证整个系统正常运转;另一方面使本技术自动化程度高,易于实时控制配液过程。本技术特有的核心部分是基液配置系统、助剂添加及发液系统两大系统。在这两大系统中,通过对エ艺设备的合理布置,エ艺管路的合理连接以及泵阀的合理选型组合,能够实现压裂液现配现用,配液量达到8 m3/min。在压裂现场,本技术所述各大系统合理布置位置如图I所示。当有配液需求时,首先启动动カ及控制系统,确定配液量及胶粉添加比例等參数;基液配置系统随即进入运行状态,稠化剂自动精密给料装置根据接收的控制信号添加胶粉,通过大型高效混合装置,水粉混合形成基液进入快速增粘系统,快速增粘系统能够实现基液先进先出,不仅能够保证基液的连续配制,而且能使基液的粘度在短时间实现完全释放。同时,供水エ艺管路上的控制计量装置实时采集进水量,稠化剂自动精密给料装置采集胶粉添加量,通过控制线路反馈给控制系统,控制系统通过程序计算后分别控制进水量或胶粉添加量,使基液配制能够达到8 m3/min并且满足配比要求。快速增粘系统中安装有检测装置,当粘度达到助剂添加要求时,控制系统控制助剂添加及发液系统中的助剂添加装置,开始按配方要求量添加助齐U。助剂通过合理的エ艺管路进入快速增粘系统中,此时快速增粘系统起到使基液和助剂 均匀混合的作用。当快速增粘系统中基液达到发放要求吋,发液泵得到控制系统的指令,开始发液。发液部分通过エ艺管路泵阀的创新布置,压裂液发液发放量达到为2-8m3/min,最大发放量达到8 m3/min,实现了现场大流量配液技术要求。
权利要求1.一种压裂液大流量撬装式配液装置,其特征在于,包括基液配制系统、助剂添加及发液系统,动力及控制系统,撬装式底板;还包括电信号和数据信号,工艺连接管汇;所述基液配制系统、助剂添加及发液系统和动力及控制系统通过电信号和数据信号相互联系,所述基液配制系统和助剂添加及发液系统通过工艺连接管汇连接;基液配制系统、助剂添加及发液系统、动力及控制系统置于撬装式底板上。
2.根据权利要求I所述压裂液大流量撬装式配液装置,其特征在于,所述撬装式底板为敞开撬装式结构或密封撬装式结构。
3.根据权利要求I所述压裂液大流量撬装式配液装置,其特征在于,所述的动力及控制系统中,包括动力系统和控制系统;所述的控制系统,是基于PLC的实时在线控制系统。
4.根据权利要求I所述压裂液大流量撬装式配液装置,其特征在于,所述电信号是通过动力电缆传输的,所述数据信号是通过通信控制线路连接的。
5.根据权利要求I所述压裂液大流量撬装式配液装置,其特征在于,所述基液配制系统中包括黏性物料自动供给装置,大型高效固液混合装置、快速增粘系统,外围水罐,流量控制计量装置;所述黏性物料自动供给装置通过管道与大型高效固液混合装置连接,大型高效固液混合装置通过管道与快速增粘系统连接;外围水罐通过管路与流量控制计量装置连接大型高效固液混合装置。
6.根据权利要求5所述压裂液大流量撬装式配液装置,其特征在于,所述快速增粘系统中设有检测装置。
7.根据权利要求5所述压裂液大流量撬装式配液装置,其特征在于,所述大型高效固液混合装置包括射流泵和水粉混合装置,射流泵和水粉混合装置通过管道相连接。
8.根据权利要求7所述压裂液大流量撬装式配液装置,其特征在于,所述每个射流泵和一个水粉混合装置为一组,所述大型高效固液混合装置包括两组或两组以上的射流泵和水粉混合装置组成的组。
9.据权利要求I所述压裂液大流量撬装式配液装置,其特征在于,所述助剂添加及发液系统包括助剂添加系统和发液系统,所述助剂添加系统包括助剂罐和助剂添加计量系统,所述助剂添加计量系统通过电信号和数据信号与动力及控制系统连接,并通过管路与快速增粘系统连接;所述发液系统包括发液泵组和发液管路,发液泵组通过电信号和数据信号与动力及控制系统连接,发液泵组一边通过管路与快速增粘系统连接,另一边与发液管路连接。
专利摘要本实用新型涉及石油开采技术领域,是一种压裂液大流量撬装式配液装置;解决了现有压裂液配液方法中排量小,设备多,占地面积大,压裂施工时配液准备时间过长等诸多问题,提供一种排量大、配液快捷简便,装备性能稳定的压裂液大流量撬装式配液装置,包括基液配制系统、助剂添加及发液系统,动力及控制系统,各系统通过电信号和数据信号相互联系,所述基液配制系统和助剂添加及发液系统通过工艺连接管汇连接。本装置可以采取敞开和密封撬装式结构布局,灵活适应各种野外井场作业环境,搬运方便,结构布局合理,运行性能稳定,适宜推广应用。
文档编号B01F1/00GK202398329SQ20112057070
公开日2012年8月29日 申请日期2011年12月30日 优先权日2011年12月30日
发明者刘庆, 卢亚平, 台广锋, 廖波兰, 敦维平, 潘社卫, 王小宝, 赵敏, 钟涛 申请人:北京矿冶研究总院

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