技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种油田压裂施工过程中压裂液混配装置,特别涉及一种橇装式压裂液连续混配装置。
背景技术
[0002] 目前,随着油田开发深度的不断加深,部分油田已经进入中后期,需要通过三次采油即压裂技术,实现油气资源的增产增收。
[0003] 压裂过程需要将各种化学添加剂、稠化剂等物质按一定的比例混合均匀后,注入
地层实现油气的增产。目前部分压裂过程普遍采用提前间歇配液法实现压裂液的混配,然后通过运输
罐车将压裂液运至压裂作业现场。该方式不仅造成压裂液运输成本高,而且压裂施工突发事件多,极易引起压裂液的浪费,进一步增加压裂成本。
[0004] 同为油田服务 提供商的哈里 伯顿(Halliburton)公司和斯伦贝 谢(Schlumberger)公司分别研制出不同类型的压裂液连续混配装置,但是,它们仅适合于浓缩液的输送,不适合部分地区,例如中国的实际应用。鉴于此,中国的四机赛瓦公司研制出一种能够实现
水粉混合的连续混配装置,但是该单元对稠化剂胶粉粉料有特殊要求。另外,其还不能实现所有添加剂的同车添加,而且配液量较小,不能满足大规模压裂作业要求。
发明内容
[0005] 本实用新型的目的在于提供一种橇装式压裂液连续混配装置,以解决
现有技术存在的所有物料无法连续在线添加混合的问题。
[0006] 为了解决上述问题,本实用新型提供一种橇装式压裂液连续混配装置,其包括:盐粉自动上料单元,用于输送盐粉干粉物料;胶粉自动上料单元,用于输送胶粉干粉物料;液添单元,用于输送化学添加剂;混合添加单元,与所述盐粉自动上料单元、胶粉自动上料单元、液添单元管道连接,用于混合盐粉干粉物料、胶粉干粉物料、水和化学添加剂并输出;其中,所述盐粉自动上料单元、胶粉自动上料单元、液添单元、混合添加单元安装于至少一辆运输载具上。
[0007] 优选地,在所述的橇装式压裂液连续混配装置中,所述盐粉自动上料单元、胶粉自动上料单元安装于同一运输载具上;所述液添单元、混合添加单元安装于另一运输载具上。
[0008] 优选地,在所述的橇装式压裂液连续混配装置中,所述运输载具为平板半
挂车。
[0009] 优选地,在所述的橇装式压裂液连续混配装置中,所述盐粉自动上料单元、胶粉自动上料单元结构相同,均包括:传送带,用于传送袋装的干粉物料;破袋机,位于所述传送带的一端,用于破解容纳盐粉或胶粉干粉物料的袋体,并分离干粉物料和袋体;气
力输送机,设于所述破袋机的出口,用于通过
气力输送盐粉或胶粉干粉物料;输送软管,一端连接于所述气力输送机的出口,另一端连接于所述混合添加单元,用于输出盐粉或胶粉干粉物料。或者,所述盐粉自动上料单元、胶粉自动上料单元结构相同,均包括:传送带,用于传送袋装的干粉物料;破袋机,位于所述传送带的一端,用于破解容纳盐粉或胶粉干粉物料的袋体,并分离干粉物料和袋体;输送软管,一端连接于所述破袋机的出口,另一端连接于所述混合添加单元,依靠干粉物料自身重力来完成盐粉或胶粉干粉物料的输送。
[0010] 优选地,在所述的橇装式压裂液连续混配装置中,所述液添单元包括:液添罐,用于储存多种化学添加剂;液添
泵,与所述液添罐连接,用于将所述液添罐中的多种化学添加剂输送至所述混合添加单元。
[0011] 优选地,在所述的橇装式压裂液连续混配装置中,所述混合添加单元包括:盐粉进料罐,与所述盐粉自动上料单元的出口连接,用于接收并储存盐粉干粉物料;胶粉进料罐,与所述胶粉自动上料单元的出口连接,用于接收并储存胶粉干粉物料;水泵,用于输出水;盐粉混合器,与所述盐粉进料罐和水泵的出口连接,用于将盐粉干粉物料和水混合均匀,得到盐粉水溶液;干粉水混合单元,与所述胶粉进料罐和水泵的出口连接,用于将胶粉和水混合均匀,得到胶粉水溶液;混合罐,与所述盐粉混合器、干粉水混合单元、液添单元的出口连接,用于将盐粉水溶液、胶粉水溶液、多种化学添加剂混合均匀形成压裂液;发液泵,与所述混合罐的出口连接,用于泵出所述混合罐产生的压裂液。
[0012] 优选地,在所述的橇装式压裂液连续混配装置中,所述混合罐包括:罐体,内部设有腔体;多个隔板,平行且竖直地设于所述罐体内部的所述腔体中,且所述隔板的高度小于所述腔体的内部高度,相邻所述隔板的上端和下端交替固定于所述腔体的
侧壁上,以在所述隔板的端部和所述腔体的侧壁之间、相邻的所述隔板之间形成一液体通道。
[0013] 优选地,在所述的橇装式压裂液连续混配装置中,所述混合罐还包括:
挡板,一端固定于所述隔板的侧面,另一端向下倾斜并与相邻的另一所述隔板保持距离,所述挡板设置于液体从上向下流动的液体通道内。
[0014] 优选地,在所述的橇装式压裂液连续混配装置中,在所述液体通道的底部设有连通所述罐体外部的通孔,以避免液体残留于所述罐体内部或清罐使用。
[0015] 优选地,在所述的橇装式压裂液连续混配装置中,所述盐粉进料罐和胶粉进料罐上均设有干粉计量系统,所述干粉计量系统包括:物位
开关,用于检测所述盐粉进料罐、胶粉进料罐中的干粉物料数量,以控制所述盐粉自动上料单元、胶粉自动上料单元的上料数量;干粉流量调节
阀,设于所述盐粉进料罐、胶粉进料罐的出口,用于控制干粉物料的输出速度;干粉计量单元,与所述物位开关、干粉流量调节阀连接,用于根据需要调节所述干粉流量调节阀的开度。
[0016] 由上分析,可知本实用新型采用整体橇装式设计,方便运输,适用于野外压裂作业现场使用;可以实现压裂液的连续完全配制,人工劳动强度低,降低压裂作业成本,应用范围广。
附图说明
[0017] 图1为本实用新型优选
实施例的原理
框图;
[0018] 图2为本实用新型优选实施例的混合罐的结构示意图。
具体实施方式
[0019] 下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细说明。
[0020] 图1示意性的示出了本实用新型优选实施例的原理结构,如其所示,本优选实施例包括:氯化
钾自动上料单元11、瓜尔胶自动上料单元21、液添单元和混合添加单元。优选地,液添单元包括液添罐51、液添泵52;混合添加单元包括
氯化钾进料罐12、氯化钾混合器13、瓜尔胶进料罐22、干粉水混合单元23、水泵3、混合罐4、发液泵6。
[0021] 具体而言,氯化钾自动上料单元11用于向混合添加单元输送氯化钾干粉物料。瓜尔胶自动上料单元21用于向混合添加单元输送瓜尔胶干粉物料。液添单元则用于向混合添加单元输送化学添加剂;混合添加单元与氯化钾自动上料单元11、瓜尔胶自动上料单元21、液添单元通过管道连接,用于混合氯化钾干粉物料、瓜尔胶干粉物料、水和化学添加剂形成压裂液,并经由发液泵4输出。为便于移动,氯化钾自动上料单元11、瓜尔胶自动上料单元21、液添单元、混合添加单元安装于至少一辆运输载具上。
[0022] 优选地,氯化钾自动上料单元11、瓜尔胶自动上料单元21安装于同一运输载具上,例如平板
半挂车。液添单元、混合添加单元则安装于另一运输载具上,例如平板半挂车。应用时,二平板半挂车相邻,之间通过管道连接即可。
[0023] 优选地,氯化钾自动上料单元11、瓜尔胶自动上料单元21结构相同,二者均包括传送带、位于传送带一端的破袋机、设于破袋机出口的输送软管等。其中,传送带上面可以设置凸起纹路,防止袋装物料滑落,并且传送带在使用时展开,在运输过程中,可旋转折叠挂在破袋机上。经传送带运输的袋装干粉物料进入破袋机,经破袋机内的割刀、筛筒等设备的操作,完成破袋及干粉物料与袋子的分离。干粉物料经
滚筒筛筛入破袋机的底部,破袋机底部的双螺旋推料器将干粉物料传送至输送软管中,干粉物料依靠自身重力经由输送管分别输送到瓜尔胶进料罐和氯化钾进料罐。为了加快上料速度,还可以在破袋机出口和输送软管之间设置气力输送机,通过气力将氯化钾或瓜尔胶干粉物料输送至软管中,从而将干粉物料送至混合添加单元中。但是有气力输送机的上料单元11和21占地面积较大,因此,从节省空间的
角度来说,优选无气力输送机的上料单元结构。
[0024] 如图1所示,在液添单元中,液添罐51用于储存多种化学添加剂。液添泵52与液添罐51连接,用于将液添罐51中的多种化学添加剂输送至混合添加单元的混合罐4。
[0025] 优选地,在混合添加单元中,氯化钾进料罐12与氯化钾自动上料单元11的出口连接,用于接收并储存氯化钾干粉物料;瓜尔胶进料罐22与瓜尔胶自动上料单元21的出口连接,用于接收并储存瓜尔胶干粉物料;水泵3用于输出水;氯化钾混合器13与氯化钾进料罐22和水泵3的出口连接,用于将氯化钾干粉物料和水混合均匀;干粉水混合单元23与瓜尔胶进料罐22和水泵3的出口连接,用于将瓜尔胶和水混合均匀;混合罐4与氯化钾混合器13、干粉水混合单元23、液添泵52的出口连接,用于将氯化钾溶液、瓜尔胶溶液、多种化学添加剂混合均匀形成压裂液。发液泵6与混合罐4的出口连接,用于泵出混合罐4产生的压裂液。
[0026] 具体而言,袋装的氯化钾、瓜尔胶干粉物料经过各自的自动破袋上料单元落入相应的干粉进料罐中,进料罐内的干粉物料经干粉计量系统落入水粉混合单元,在水粉混合单元内实现水粉充分混合,混合后的溶液通过管汇系统流入混合罐4。于此同时,多种液体添加剂通过液添罐51和液添泵52直接打入混合罐4。在混合罐4内,各种液体物料经充分混合,由发液泵6泵出,得到连续、均匀、粘稠的压裂液。
[0027] 前述干粉计量系统包括设于进料罐罐体的物位开关、位于进料罐出口的干粉流量调节阀、干粉计量单元。具体而言,自动上料单元的干粉物料经气力输送管道输送到进料罐,物位开关测量进料罐内的物料多少,借此控制自动上料单元;干粉流量调节阀根据干粉计量单元反馈的
信号,
自动调节其开度,控制干粉物料的输出速度;由此,连续的物料经由干粉输送管道,经自身重力,泵吸水形成的吸力将粉料输送到水粉混合单元。其中,干粉物位开关选择液动蝶阀,干粉流量计选择
微波固体流量计。
[0028] 为了简单而高效的实现液体的均匀混合,如图2,混合罐4包括:罐体41、多个隔板44、多个挡板45。具体而言,罐体41为中空结构,内部为一腔体,该腔体通过用于输入液体的进口42、用于输出液体的出口43连接,如图所示,箭头表示了液体的流动方向。隔板44平行且竖直地设于罐体41内部的腔体中,每一隔板44的高度均小于腔体的内部高度,使得隔板44的一端和腔体的侧壁之间形成一开口402。相邻隔板44的上端和下端交替固定于腔体的侧壁上。挡板45一端固定于隔板44的侧面,另一端向下倾斜并与相邻的另一隔板
44保持距离。这样,进口42、开口402、相邻隔板44之间的间隙401、出口43就形成了一液体通道。
[0029] 更优选地,在液体通道的底部设有连通罐体41外部的通孔403,以避免液体残留于罐体41内部或清罐使用。
[0030] 具体而言,混合罐4是将混合好的瓜尔胶溶液、氯化钾溶液以及来自液添泵52的液体化学添加剂进行充分的混合,然后经发液泵6输出到发液管汇,发液管汇可直接打入混砂车,实现完全连续配液混砂。在混合罐4中,
混合液由底层的进口42进入罐体41内部,并克服重力流向混合罐的顶部,经由开口402进入间隙401后向下经过两层挡板45改变两次流向,然后再重复此过程后出罐,得到混合均匀的压裂液。
[0031] 在上述部件说明时,虽然以氯化钾为例进行了说明,但是其还可以是
氯化钠等用于压裂液配制的各种盐粉(各种固体添加剂),另外,在上述说明中,虽然以瓜尔胶作为胶粉为例进行了说明,但是也可以是香豆胶等其他压裂液配制的胶粉(各种稠化剂)。作为上面提到的化学添加剂,可以是
杀菌剂、助排剂、粘土稳定剂和
防腐剂等各种液体添加剂。
[0032] 综上,本实用新型具有以下特点或者说优点:
[0033] 整体橇装式设计,运输方便,自带柴油
发动机,无需外接动力,适用于野外压裂作业现场使用。
[0034] 可以实现压裂液的连续完全配制,包括水粉、氯化钾、化学添加剂及前后PH调节剂、发泡剂的同车添加。
[0035] 水粉与化学添加剂按设计比例连续配液,无需按比例每次称量间歇配液,人工劳动强度低。压裂液混配均匀,配比
精度高,
质量好,工程作业稳定。
[0036] 实现瓜尔胶干粉自动进料,降低人工操作劳动强度;高效水粉混合技术解决了传统配液出现的“鱼眼”问题。
[0037] 适应原粉、改性、速溶等各种类型的干粉进料,应用范围广。
[0038] 自动计量系统可以根据施工设计要求随时调整物料配比及流量,避免压裂液及化学添加剂的浪费,降低压裂作业成本。
[0039] 全密封作业,安全系数高,环境污染小。
[0040] 由技术常识可知,本实用新型可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此,上述公开的实施方案,就各方面而言,都只是举例说明,并不是仅有的。所有在本实用新型范围内或在等同于本实用新型的范围内的改变均被本实用新型包含。