本发明涉及石油装备技术领域，特别是涉及一种高效固井作业的混合系统。
背景技术：
据报道，油田行业钻井周期从175天缩减到约一半75天左右；而美国页岩气从2013年开始就已经提效40％。随着油田行业作业效率的提高，超深井的出现及固化套管距离的增加，例如，以前水平段只能做到1000米，埋深只能做到 2500米，到目前水平段可以做到2500米，埋深增加到4300多米，这样的操作对大排量的固井作业需求也提出越来越高的要求。另一方面，由于现场作业条件的限制，例如现场干灰的质量，供灰的速度和大小等因素，混合器的混合能力一般在1.5m3/min，作业效率较低，混合排量小，无法实现持续作业。
技术实现要素：
本发明为了克服上述技术问题的不足，提供了一种高效固井作业的混合系统，可以完全解决上述技术问题。
解决上述技术问题的技术方案如下：
一种高效固井作业的混合系统，包括计量罐、清水管汇总成、上灰管汇总成、高能混合器、混浆罐和泥浆管汇总成，所述的混浆罐至少连接有两个高能混合器，所述的混浆罐的入口处与扩散箱连接，所述的扩散箱与高能混合器连接，所述的高能混合器出料由扩散箱导入至混浆罐中，至少一个扩散箱与密度控制系统连接。
所述的扩散箱至少为一个。
清水管汇总成上设置有喷射离心泵、Y型过滤器和清水流量计，清水流量计可以显示清水的流量，根据显示的清水流量，可依照设计需求调节流量大小，使泥浆混合更加均匀。
所述的计量罐包括A室和B室，A室和B室可实现单独计量，也可两室互通，通过排出蝶阀排空残液，所述的排空蝶阀为气动控制，所述的计量罐的罐底出口处设置滤网。计量罐可以计量液体的排量和混合水容积，也可用于投入和批量混合化学添加剂。
所述的泥浆管汇总成包括循环离心泵和灌注离心泵，所述的循环离心泵从混浆罐中吸入水泥浆，然后通过循环离心泵排出口、循环管汇、高能混合器，在扩散箱内与干灰和水进行二次混合，再将水泥浆排到混浆罐中完成二次循环混浆，使水泥浆混合效果更好，保证水泥浆密度均匀；而灌注离心泵通过密度控制系统之后输送至扩散箱中，利用密度控制系统上的传感器测试水泥浆通过管汇的实际密度，测得数值可以直接在触摸屏上显示，也可以在二次仪表上直接显示。
所述的清水管汇总成从计量罐或外界水源吸入清水，清水管汇总成的离心泵为多套独立的喷射离心泵，清水管汇总成增压后将清水输送至高能混合器中，与从上灰管汇总成进入的干灰进行初步混合，而且还与循环管汇中的泥浆进行二次混合，以便能够更加充分地混合泥浆。利用清水流量计可以测得的清水流量，在触摸屏上可直接显示，根据测试所得数据，转动手柄将清水流量调节到合适的大小，使泥浆混合更加均匀。喷射离心泵同时也为整车作业后的清洗工作提供一定压力的水源，满足清洗工作的需要。
所述的上灰管汇总成是为高效固井作业的混合系统提供干水泥灰的管路，包括连接管线、上灰胶管和下灰阀。灰罐的干水泥灰通过连接管线连接到下灰阀，高能混合器高速喷射的水流形成真空吸入干水泥灰与流体混合。混合后的水泥浆在水泥浆槽中经搅拌叶片进一步混合，循环离心泵实现水泥浆的二次和多次混合。水泥浆密度计将水泥浆的真实密度反馈给计算机。在喷射管路上安装有流量计，它将水的流量信号反馈给计算机。计算机根据采集得到的水泥浆密度和清水流量自动控制干水泥灰和清水的注入量，从而达到设定的水泥浆密度值。
所述的高能混合器将由清水管汇总成进入的清水和由上灰管汇总成的下灰阀进入的水泥灰以及经过循环管汇循环的水泥浆一同进行混合。高能混合器是整个混浆系统总成中的核心部件，是进行泥浆混配的主要部件。
本发明的有益效果是：
本发明提供了一种高效固井作业的混合系统，多套混合器集成，以现有的作业条件，可实现大排量。该系统可实现自动混浆与手动混浆的快速转换，操作方便实用。通过采集及显示几台离心泵压力、密度、排量及清水流量等数据，经过电脑控制，实现密度的自动控制。清水阀、下灰阀采用双变量自动控制，混浆罐液位自动控制。本发明具有以下特点：协调控制，即多个混合器，实现分别控制，也可以联合控制；手自动控制，即多个清水阀，多个下灰阀，实现分别进行手自动控制；自动分配，即多套混合器，多套清水阀和下灰阀，实现一部分快速调节，一部分微调，还可以使用多个电控扳扭开关，和手动同时控制清水阀或者下灰阀动作，实现密度同时调节。
本发明核心在于使用多个混合器及配套的部件，提升混合能力，但仍保留原有的自动预混及自动密度混浆功能。以满足目前行业内部钻完井板块效率提升对固井混合能力提出的更高要求，也成功克服现场作业条件种种限制带来的混合能力降低的问题。
本发明使用多套混合器及配套部件，清水离心泵，既可以独立作为喷射离心泵，也可以作为边供水边喷射离心泵，离心泵也可以备用；泥浆离心泵，既可以独立作为循环离心泵，也可以作为边循环边灌注离心泵，离心泵也可以备用；多套混合系统也可以作为备用，降低混合系统损坏风险。
本发明使用多套混合系统，施工作业现场需要保证混合密度统一及自动控制，对本发明提出了另一个技术难点，因此本发明采用以下方式解决：1、实现混合系统水、灰独立自动控制；2、多个混合系统方案实现一个密度，多个混合器同时或者单独控制，达到一个密度，大排量的要求。
本发明解决了目前行业内部钻完井板块效率提升对固井混合能力提出的更高要求，也成功克服现场作业条件种种限制带来的混合能力降低的问题，紧跟作业工艺改进带来的设备改进步伐，为石油装备领域固井设备的发展，进入一个新的里程碑！
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明高能混合器为2个时的电气控制原理示意图；
图2为本发明实施例1的流程示意图；
图3为本发明实施例2的流程示意图；
图4为本发明实施例3的流程示意图；
图中：1为清水管汇总成，2为循环管汇，3为泥浆管汇总成，4为上灰管汇总成，C1为喷射离心泵，C2为循环离心泵，C3为灌注离心泵，Y为Y型过滤器， FM为清水流量计，E为密度控制系统，D1为偏心式下灰阀，D2为扩散箱，D3为高能混合器。
具体实施方式
实施例1：
如图2所示，一种高效固井作业的混合系统，包括计量罐、清水管汇总成1、上灰管汇总成4、高能混合器D3、混浆罐和泥浆管汇总成3，混浆罐连接有两个高能混合器D3，混浆罐的入口处与扩散箱D2连接，扩散箱D2与高能混合器 D3连接，高能混合器D3出料由扩散箱D2导入至混浆罐中，泥浆管汇总成3 上串接密度控制系统E。扩散箱为两个。
清水管汇总成1上设置有喷射离心泵C1、Y型过滤器Y和清水流量计FM，清水流量计FM可以显示清水的流量，根据显示的清水流量，可依照设计需求调节流量大小，使泥浆混合更加均匀。
计量罐包括A室和B室，A室和B室可实现单独计量，也可两室互通，通过排出蝶阀排空残液，排空蝶阀为气动控制，计量罐的罐底出口处设置滤网。计量罐可以计量液体的排量和混合水容积，也可用于投入和批量混合化学添加剂。
泥浆管汇总成3包括循环离心泵C2和灌注离心泵C3，循环离心泵C2从混浆罐中吸入水泥浆，然后通过循环离心泵C2排出口、循环管汇2、高能混合器 D3，在扩散箱D2内与干灰和水进行二次混合，再将水泥浆排到混浆罐中完成二次循环混浆，使水泥浆混合效果更好，保证水泥浆密度均匀；而灌注离心泵 C3通过密度控制系统E之后输送至扩散箱D2中，利用密度控制系统E上的传感器测试水泥浆通过管汇的实际密度，测得数值可以直接在触摸屏上显示，也可以在二次仪表上直接显示。
清水管汇总成1从计量罐或外界水源吸入清水，清水管汇总成的离心泵为两套独立的喷射离心泵C1，清水管汇总成1增压后将清水输送至高能混合器D3 中，与从上灰管汇总成4进入的干灰进行初步混合，而且还与循环管汇2中的泥浆进行二次混合，以便能够更加充分地混合泥浆。利用清水流量计FM可以测得的清水流量，在触摸屏上可直接显示，根据测试所得数据，转动手柄将清水流量调节到合适的大小，使泥浆混合更加均匀。喷射离心泵C1同时也为整车作业后的清洗工作提供一定压力的水源，满足清洗工作的需要。
上灰管汇总成4是为高效固井作业的混合系统提供干水泥灰的管路，包括连接管线、上灰胶管和偏心式下灰阀D1。灰罐的干水泥灰通过连接管线连接到偏心式灰阀D1，高能混合器D3高速喷射的水流形成真空吸入干水泥灰与流体混合。混合后的水泥浆在水泥浆槽中经搅拌叶片进一步混合，循环离心泵C2实现水泥浆的二次和多次混合。水泥浆密度计将水泥浆的真实密度反馈给计算机。在喷射管路上安装有流量计，它将水的流量信号反馈给计算机。计算机根据采集得到的水泥浆密度和清水流量自动控制干水泥灰和清水的注入量，从而达到设定的水泥浆密度值。
高能混合器D3将由清水管汇总成1进入的清水和由上灰管汇总成的偏心式下灰阀D1进入的水泥灰以及经过循环管汇2循环的水泥浆一同进行混合。高能混合器D3是整个混浆系统总成中的核心部件，是进行泥浆混配的主要部件。
实施例2：
如图3所示，一种高效固井作业的混合系统，包括计量罐、清水管汇总成1、上灰管汇总成4、高能混合器D3、混浆罐和泥浆管汇总成3，混浆罐连接有两个高能混合器D3，混浆罐的入口处与扩散箱D2连接，扩散箱D2与高能混合器D3连接，高能混合器D3出料由扩散箱D2导入至混浆罐中，循环管汇2和泥浆管汇总成3上均串接有密度控制系统E，扩散箱为两个。
清水管汇总成1上设置有喷射离心泵C1、Y型过滤器Y和清水流量计FM，清水流量计FM可以显示清水的流量，根据显示的清水流量，可依照设计需求调节流量大小，使泥浆混合更加均匀。
计量罐包括A室和B室，A室和B室可实现单独计量，也可两室互通，通过排出蝶阀排空残液，排空蝶阀为气动控制，计量罐的罐底出口处设置滤网。计量罐可以计量液体的排量和混合水容积，也可用于投入和批量混合化学添加剂。
泥浆管汇总成3包括循环离心泵C2和灌注离心泵C3，循环离心泵C2从混浆罐中吸入水泥浆，然后通过循环离心泵C2排出口、循环管汇2、高能混合器 D3，在扩散箱D2内与干灰和水进行二次混合，再将水泥浆排到混浆罐中完成二次循环混浆，使水泥浆混合效果更好，保证水泥浆密度均匀；而灌注离心泵 C3通过密度控制系统E之后输送至扩散箱D2中，利用密度控制系统E上的传感器测试水泥浆通过管汇的实际密度，测得数值可以直接在触摸屏上显示，也可以在二次仪表上直接显示。
清水管汇总成1从计量罐或外界水源吸入清水，清水管汇总成的离心泵为两套独立的喷射离心泵C1，清水管汇总成1增压后将清水输送至高能混合器D3 中，与从上灰管汇总成4进入的干灰进行初步混合，而且还与循环管汇2中的泥浆进行二次混合，以便能够更加充分地混合泥浆。利用清水流量计FM可以测得的清水流量，在触摸屏上可直接显示，根据测试所得数据，转动手柄将清水流量调节到合适的大小，使泥浆混合更加均匀。喷射离心泵C1同时也为整车作业后的清洗工作提供一定压力的水源，满足清洗工作的需要。
上灰管汇总成4是为高效固井作业的混合系统提供干水泥灰的管路，包括连接管线、上灰胶管和偏心式下灰阀D1。灰罐的干水泥灰通过连接管线连接到偏心式灰阀D1，高能混合器D3高速喷射的水流形成真空吸入干水泥灰与流体混合。混合后的水泥浆在水泥浆槽中经搅拌叶片进一步混合，循环离心泵C2实现水泥浆的二次和多次混合。水泥浆密度计将水泥浆的真实密度反馈给计算机。在喷射管路上安装有流量计，它将水的流量信号反馈给计算机。计算机根据采集得到的水泥浆密度和清水流量自动控制干水泥灰和清水的注入量，从而达到设定的水泥浆密度值。
高能混合器D3将由清水管汇总成1进入的清水和由上灰管汇总成的偏心式下灰阀D1进入的水泥灰以及经过循环管汇2循环的水泥浆一同进行混合。高能混合器D3是整个混浆系统总成中的核心部件，是进行泥浆混配的主要部件。
实施例3：
如图4所示，一种高效固井作业的混合系统，包括计量罐、清水管汇总成1、上灰管汇总成4、高能混合器D3、混浆罐和泥浆管汇总成3，混浆罐连接有两个高能混合器D3，混浆罐的入口处与扩散箱D2连接，扩散箱D2与高能混合器 D3连接，高能混合器D3出料由扩散箱D2导入至混浆罐中，泥浆管汇总成3 上串接密度控制系统E。扩散箱为一个。
清水管汇总成1上设置有喷射离心泵C1、Y型过滤器Y和清水流量计FM，清水流量计FM可以显示清水的流量，根据显示的清水流量，可依照设计需求调节流量大小，使泥浆混合更加均匀。
计量罐包括A室和B室，A室和B室可实现单独计量，也可两室互通，通过排出蝶阀排空残液，排空蝶阀为气动控制，计量罐的罐底出口处设置滤网。计量罐可以计量液体的排量和混合水容积，也可用于投入和批量混合化学添加剂。
泥浆管汇总成3包括循环离心泵C2和灌注离心泵C3，循环离心泵C2从混浆罐中吸入水泥浆，然后通过循环离心泵C2排出口、循环管汇2、高能混合器 D3，在扩散箱D2内与干灰和水进行二次混合，再将水泥浆排到混浆罐中完成二次循环混浆，使水泥浆混合效果更好，保证水泥浆密度均匀；而灌注离心泵 C3通过密度控制系统E之后输送至扩散箱D2中，利用密度控制系统E上的传感器测试水泥浆通过管汇的实际密度，测得数值可以直接在触摸屏上显示，也可以在二次仪表上直接显示。
清水管汇总成1从计量罐或外界水源吸入清水，清水管汇总成的离心泵为两套独立的喷射离心泵C1，清水管汇总成1增压后将清水输送至高能混合器D3 中，与从上灰管汇总成4进入的干灰进行初步混合，而且还与循环管汇2中的泥浆进行二次混合，以便能够更加充分地混合泥浆。利用清水流量计FM可以测得的清水流量，在触摸屏上可直接显示，根据测试所得数据，转动手柄将清水流量调节到合适的大小，使泥浆混合更加均匀。喷射离心泵C1同时也为整车作业后的清洗工作提供一定压力的水源，满足清洗工作的需要。
上灰管汇总成4是为高效固井作业的混合系统提供干水泥灰的管路，包括连接管线、上灰胶管和偏心式下灰阀D1。灰罐的干水泥灰通过连接管线连接到偏心式灰阀D1，高能混合器D3高速喷射的水流形成真空吸入干水泥灰与流体混合。混合后的水泥浆在水泥浆槽中经搅拌叶片进一步混合，循环离心泵C2实现水泥浆的二次和多次混合。水泥浆密度计将水泥浆的真实密度反馈给计算机。在喷射管路上安装有流量计，它将水的流量信号反馈给计算机。计算机根据采集得到的水泥浆密度和清水流量自动控制干水泥灰和清水的注入量，从而达到设定的水泥浆密度值。
高能混合器D3将由清水管汇总成1进入的清水和由上灰管汇总成的偏心式下灰阀D1进入的水泥灰以及经过循环管汇2循环的水泥浆一同进行混合。高能混合器D3是整个混浆系统总成中的核心部件，是进行泥浆混配的主要部件。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，作为拓展，根据现场作业需要将高能混合器设计为2个以上，离心泵根据需要作相应的简单设计，等同变化，或者密度控制系统使用多个，各路管汇进行简单修改和等同变换均落入本发明的保护范围之内。