一种压裂液混配系统及其混配方法与流程

本发明涉及石油开采技术领域，具体涉及一种压裂液混配系统及其混配方法。

背景技术：

随着世界范围内常规油气资源越来越稀缺，各大油田的开采逐渐步入后期，单井的产量日益降低，水平井加压裂酸化已经成为目前提高油气井采收率的最有效措施之一。由于压裂作业逐步走向大排量，压裂的区块也愈发的偏远，压裂井场的布置越来越紧凑，环保要求更加的严苛。为了适应未来压裂作业的发展趋势，对于混配设备就要求更大的排量以及更高的混配能力及效率。

混配设备的排量提升不能只依靠于吸入排出泵的提升，射流混合器的混合能力直接影响设备最终配液量。传统的混配系统在遇到高配比以及品质较低的瓜胶原料时，往往会出现混配能力不足，甚至是液体从粉料口反排的情况。中国发明专利cn201710559686公开了一种压裂液混配技术，通过在物料混合器后串联可变流量喷射混合器，利用基液的动能提升物料混合器液体动能，以降低物料混合器的背压，减少反排情况的发生。但是上述压裂液混配技术，仍会在一次混合器后端积累一定未完全溶解瓜胶粉，在高排量混配过程中会有一定的水包粉现象的发生，混合管路积聚的背压依然会影响一次混合器的性能。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：提供一种配置效率高的压裂液混配系统，还提供一种更科学的压裂液混配方法。

为了解决上述问题，本发明包括清水供应组件、粉料供应组件、混拌组件和排出组件，所述的清水供应组件包括清水泵和与清水泵的进水口连接的吸入管，所述的粉料供应组件包括干粉罐、粉料添加元件和射流泵，射流泵的主进料口与清水泵连接，且射流泵与清水泵之间的连接管上设置有供水蝶阀，射流泵的副进料口与粉料添加元件连接，且射流泵与粉料添加元件之间设置有粉料蝶阀，所述的混拌组件包括混合罐和设置在混合罐内的泡沫发生器，所述的清水泵的出水口与射流泵的出液口均与泡沫发生器连接，所述的混合罐上设置有出液管，所述的排出组件包括排出泵，所述的清水泵的吸入管与排出泵的进液口均通过蝶阀与出液管连接。

作为优化，本发明所述的射流泵与泡沫发生器的连接管上设置有增压泵，且射流泵与增压泵之间设置有调控蝶阀。

作为优化，本发明所述的射流泵设置有两组，所述的两组射流泵并联在清水泵与增压泵之间。

作为优化，本发明所述的增压泵与泡沫发生器之间设置有增压流量计。

作为优化，本发明所述的清水泵与泡沫发生器之间的连接管上设置有清水流量计和液控控制阀。

作为优化，本发明所述的混合罐内设置有叶片搅拌装置。

作为优化，本发明所述的排出泵的出液口通过排出流量计连接有排出管。

本发明还涉及一种压裂液混配方法，采用上述所述的压裂液混配方法，包括如下步骤：

s1、打开液位控制阀，启动清水泵汲取清水；

s2、待清水流量计的读数稳定后，打开供水蝶阀与调控蝶阀；

s3、待增压流量计读数稳定后，打开粉料蝶阀，并通过粉料添加元件按所需配比控制出粉量，并同时启动增压泵与泡沫发生器和叶片搅拌装置；

s4、系统运行一定的时间后，对混合罐内的压裂液进行检测，当压裂液的粘度尚未达到标准时，打开吸入管与储液罐之间的蝶阀，关闭出液管与排出泵之间的蝶阀，进行内循环，当压裂液的粘度达到标准时，打开出液管与排出泵之间的蝶阀，关闭吸入管与储液罐之间的蝶阀。

本发明的有益效果是：本发明的清水泵直接给射流泵提供高能流体，不需要单独配置增压泵，射流泵后设置增压泵可以大幅度的减少管路淤积的未溶解物，增压泵的高速叶轮旋转产生的离心力使液体具备更高的能量，进入泡沫发生器进行进一步的混合，多重的混合机制可以使混合液更加均匀，大幅提升混配效率。本发明的混配方法能够让压裂液在混配过程中进行多重混合，提高了压裂液的混配质量，在压裂液粘度不达标时，通过内循环对压裂液的粘度进行改善，在达标以后进行排放使用。

附图说明

图1为本发明的组成结构示意图。

其中：1、吸入管，2、清水泵，3、清水流量计，4、供水蝶阀，5、粉料蝶阀，6、粉料添加元件，7、干粉罐，8、射流泵，9、增压泵，10、增压流量计，11、混合罐，12、泡沫发生器，13、排出管，14、排出流量计，15、排出泵，16、排出蝶阀，17、液位控制阀，18、循环蝶阀，19、出液管，20、调控蝶阀。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示的压裂液混配系统，包括清水供应组件、粉料供应组件、混拌组件和排出组件，所述的清水供应组件包括清水泵2和与清水泵2的进水口连接的吸入管1，所述的粉料供应组件包括干粉罐7、粉料添加元件6和射流泵8，干粉罐7主要用于储存粉料原料，分料添加元件主要用于控制干粉罐7的出粉速度，射流泵8的主进料口与清水泵2连接，且射流泵8与清水泵2之间的连接管上设置有供水蝶阀4，射流泵8的副进料口与粉料添加元件6连接，且射流泵8与粉料添加元件6之间设置有粉料蝶阀5，射流泵8内部有文丘里管，通过高压水流形成的负压吸附粉料进入到射流泵8内，促进水流与粉料的快速混合，形成高粘度混合液。所述的混拌组件包括混合罐11和设置在混合罐11内的泡沫发生器12，所述的混合罐11内设置有叶片搅拌装置。所述的清水泵2的出水口与射流泵8的出液口均与泡沫发生器12连接，所述的射流泵8与泡沫发生器12的连接管上设置有增压泵9，所述的增压泵9设置成普通的离心泵，通过离心泵的吸入特性可有效的吸取来自射流泵8的液体，能有效的减少残液的淤积，降低射流泵8的背压。同时离心泵的叶轮通过高速旋转，能有效的将混合液进一步打散混合，叶轮产生的离心力使液体具备更高的能量，有利于下一步的与清水混合。泡沫发生器12内部设有若干旋向相反的螺旋块，高能量的液体冲击螺旋块会形成自转，可以促使混合液与清水不断分散汇流，形成更加均匀的混合液。射流泵8与增压泵9之间设置有调控蝶阀20，所述的增压泵9与泡沫发生器12之间设置有增压流量计10，所述的射流泵8设置有两组，所述的两组射流泵8并联在清水泵1与增压泵9之间。两组射流泵8能够提高溶液混配效率，调控蝶阀20用于控制两组射流泵8的工作状态。所述的清水泵1与泡沫发生器12之间的连接管上设置有检测水流速度的清水流量计3和液控控制阀17。所述的混合罐11上设置有出液管19，所述的排出组件包括排出泵15，所述的清水泵2的吸入管通过循环蝶阀与混合罐的出液管连接，排出泵15的进液口均通过排出蝶阀16与出液管19连接。所述的排出泵15的出液口通过排出流量计14连接有排出管13，所述的排出管13用于连接压裂液使用设备。

本实施例还涉及一种压裂液混配方法，采用上述所述的压裂液混配方法，包括如下步骤：s1、打开液位控制阀17，启动清水泵2通过吸入管1汲取清水；s2、待清水流量计3的读数稳定后，打开供水蝶阀4与调控蝶阀20；s3、待增压流量计10读数稳定后，打开粉料蝶阀5，并通过粉料添加元件6按所需配比控制出粉量，并同时启动增压泵9与泡沫发生器12和叶片搅拌装置；在系统运行的过程中，射流泵8将清水泵2提供的清水与粉料添加元件6提供的粉料混合形成初混压裂液，然后输出至增压泵9，增压泵9将初混液离心增压，并通过高速叶轮进一步搅拌，形成具有一定能量的二次混合液，输送至泡沫发生器12，泡沫发生器12接收来自增压泵9的混合液，以及供水管路的清水，泡沫发生器12通过自身结构将俩路液体再进一步的交汇分离，然后形成紊流，使压裂液再进一步的融合，混合罐11内设有搅拌轴，通过搅拌增加混配液粘度；s4、系统运行一定的时间后，对混合罐11内的压裂液进行检测，当压裂液的粘度尚未达到标准时，打开循环蝶阀18，关闭排出蝶阀16，进行内循环，当进行内循环时，水量减少吸入管1上的阀门关闭，系统的含水量不变，粉料原料含量增加，相应所配置的压裂液的粘度增大，当压裂液的粘度达到标准时，打开排出蝶阀16，关闭循环蝶阀。

上述具体实施方式仅是本发明的具体个案，本发明的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式的产品形态和式样，任何符合本发明权利要求书且任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应落入本发明的专利保护范围。