一种压裂液辅助剂自动添加装置的制作方法

本发明属于石油开采领域，具体涉及一种压裂液辅助剂自动添加装置。

背景技术：

压裂液在油气开采中起着至关重要的作用，在一系列的压裂液中，还要加入各种添加剂，用以提高水溶液的黏度、增加压裂液的热稳定性和剪切稳定性、减少压裂液向地层的滤失、调整压裂液的ph值、稳定粘土等。辅助剂通常包括杀菌剂(如氯酚盐等)、稳定剂(如硫代硫酸钠)、破胶剂(如过硫酸盐)、压裂减阻剂(如聚烷基笨乙烯)、压裂降滤失剂(如硅粉)、支撑剂(如砂子、烧结陶粒)等。

目前常用混砂车自带的抽吸泵来吸取辅助剂，然而，由于目前压裂液辅助剂的添加比例越来越小，现场施工的混砂车自带抽吸泵的精度难以准确计量，会造成添加量过多或过少的情况。如果添加过多，首先造成物料浪费，其次会影响压裂液性能，影响到压裂效果，再次部分添加剂会污染油气储层；如果添加过少，会影响压裂液的性能，进而影响压裂效果。

针对以上问题，急需设计一套新的压裂辅助剂自动添加装置，实现小剂量、精准添加，并能可靠运行。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种压裂液辅助剂自动添加装置，用于取代添加精度不能满足要求的抽吸泵，以减少由于辅助剂添加不精确对油气开采造成的危害。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种压裂液辅助剂自动添加装置，包括压裂液辅助剂存储罐、混砂车、计量加药泵、辅助液管路与压裂液主管路接口段和便携式计算机；其中，

压裂液辅助剂存储罐的出口连接至计量加药泵的入口，计量加药泵的出口连接至辅助液管路与压裂液主管路接口段的入口，辅助液管路与压裂液主管路接口段的出口连接至混砂车的入口；

利用传感器对各工况参数进行实时的数据采集并汇总到数据接收器中，计量加药泵和数据接收器均联入便携式计算机，由便携式计算机控制计量加药泵的运行。

本发明进一步的改进在于，还包括液位计，其与压裂液辅助剂存储罐相连通。

本发明进一步的改进在于，压裂液主管路接口段包括水平方向上设置的压裂液主管路，以及与压裂液主管路垂直连通的辅助液管路。

本发明进一步的改进在于，压裂液主管路的出入口处均设置有法兰。

本发明具有如下有益的技术效果：

本发明提供的一种压裂辅助剂自动添加装置，包括计量加药泵，控制电脑、连接管路、辅助剂存储罐、数据接收器等。计量加药泵一端连接辅助剂存储罐，将辅助剂吸入计量泵，另一端连接要进入混砂车的输送压裂液基液的管路，将辅助剂泵入压裂液基液。辅助液注入管路与压裂液基液管路采用垂直连接的方式，来保证最佳的混合效果。同时，整个连接段采用模块化独立设计，具有拆卸方便的特点。

进一步，对现场运行条件下各工况参数进行监测，例如压裂液的温度、粘度，交联剂的浓度、温度，地层温度等，将这些参量集中汇总到数据接收器中。

进一步，计量加药泵可直接接入便携式计算机中，各工况参数也集中汇总到便携式计算机中。经相关算法处理各参数数据后确定辅助剂的添加量，由计算机来精确控制计量加药泵的运作，实现辅助剂实时、动态的精准添加，避免添加过多或过少对油气开采造成的危害。

概括来说，本发明具有如下的优点：

1、用可精确控制流量的计量加药泵来替代精度不能满足需求的抽吸泵，规避了压裂液辅助剂添加量过多或过少对油气开采造成的危害。

2、实现对现场施工过程中各工况的实时监测，包括压裂液的温度、粘度，交联剂的浓度、温度，地层温度等，所有参数数据汇总到一个数据接收器中。

3、计量加药泵和数据接收器均接入便携式计算机。在计算机中通过特定的公式算法确定所需的辅助剂添加量，然后由计算机控制计量加药泵，实现自动、实时、动态的精准添加。

4、辅助液采用垂直进入压裂液管道的方式，经流体力学计算软件fluent计算验证表明，垂直进入具有最佳的混合效果。同时辅助液管路与压裂液主管路的连接段采用模块化独立设计，具有方便拆卸更换的优点。

综上所述，本发明具有操作简洁，布置简单，易于维护的特点，而且本发明的实现有利于减小对压裂液性能的影响，进而保证压裂的质量，促进油气井有效增产，在石油开采领域有着极为重要的实用价值。

附图说明

图1为本发明的系统说明图。

图2为辅助液管路与压裂液主管路接口段连接示意图。

图3为由流体计算软件fluent计算得到的混合效果图。

附图标记说明：1为压裂液辅助剂存储罐，2为混砂车，3为计量加药泵，4为液位计，5为辅助液管路与压裂液主管路接口段，6为便携式计算机，7为数据接收器，8为数据传输线；501为压裂液主管路，502为辅助液管路，503为法兰。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明提供的一种压裂液辅助剂自动添加装置，包括压裂液辅助剂存储罐1、混砂车2、计量加药泵3、液位计4、便携式计算机6、数据接收器7和数据传输线8。

由计量加药泵3来取代目前常用的抽吸泵，实现对压裂液辅助剂的精准添加。辅助液管路与压裂液基液主管路的接口5采用垂直连接的方式，而且连接段采用模块化独立设计。实时监测现场运行条件下的各工况参数并汇总到数据接收器7中。计量加药泵3和数据接收器7均联入便携式计算机6。便携式计算机6实时的处理各工况参数，计算得到辅助剂的添加量，然后控制计量加药泵3来精确的添加辅助剂。

其具体工作过程是：设置压裂液辅助剂存储罐1，用来存放一定量的辅助剂。存储罐设置有液位计4，可随时查看压裂助剂的存储量，低于一定值时可及时添加。选用合适的计量加药泵3，一端接入压裂液辅助剂存储罐，一端接入混砂车2的压裂液管路，构成流动通路。

如图2所示，辅助液支路与压裂液管路采用垂直不伸入的连接方式，即压裂液主管路501与辅助液管路502垂直焊接。经流体计算软件fluent计算验证，此种连接方式有最佳的混合效果，如图3所示。同时连接段5采用模块化独立设计，有方便拆卸更换的优点。连接段用法兰503连接到主管路上。

对于辅助液的注入而言，需要说明的是，辅助剂的添加量与现场施工条件密切相关，要根据压裂液粘度、井温等条件需求，采用不同的配比将辅助剂加入到压裂液基液中。因此，为保证辅助剂实时的精准添加，需要监测现场运行条件下各工况参数，因此采用各类传感器监测包括压裂液的温度、粘度，交联剂的浓度、温度，地层温度等，所得到的数据通过数据传输线8将数据汇总到数据接收器7中。

将计量加药泵3和数据接收器7联入便携式计算机6中，在计算机中通过处理监测数据后确定辅助剂的添加量，然后由计算机控制计量加药泵，实现对辅助剂实时、动态、自动、精准、小剂量的添加。整个系统有操作简洁，布置简单，易于维护的特点，而且相比于传统抽吸泵添加辅助剂的方法，可完全避免添加量控制不精确的问题，有利于减小对压裂液性能的影响，进而保证压裂的质量，促进油气井有效增产，在石油开采领域有着极为重要的实用价值。

技术特征：

技术总结
本发明一种压裂液辅助剂自动添加装置，包括压裂液辅助剂存储罐、计量加药泵、数据接收器和便携式计算机等。压裂施工的时候，加药泵一端连接在压裂液辅助剂储存罐的出口部分，通过加药泵实现准确计量和抽吸液体，加药泵另一端连接输送压裂液基液的管路。通过对现场施工条件下各工况参数的实时监控，利用便携式计算机对监测数据进行处理最终确定辅助剂的添加量，实现精准添加的目的。本发明成功克服了现有抽吸泵添加辅助液时难以精确控制添加量的问题，实现对辅助剂实时、动态、自动、精准、小剂量的添加。本发明具有操作简洁，布置简单，易于维护的特点，而且本发明的实现有利于减小对压裂液性能的影响，在石油开采领域有着极为重要的实用价值。

技术研发人员：敬登伟;王升健;周建东
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：2018.09.10
技术公布日：2019.01.15