一种脉冲式加砂压裂系统及其控制方法_3

文档序号:8393374阅读:来源:国知局
组15中。3号气动蝶阀23设置在压裂液罐21与压裂泵车组15之间的管道上,用于控制是否使压裂液罐21中的压裂液b进入压裂泵车组15中。
[0033]-本发明的脉冲式加砂压裂系统还包括控制装置,控制装置由用户输入输出端1、PLC控制器8、流向转换驱动器13、循环回输驱动器14和蝶阀联动驱动器构成。本发明通过上述控制装置控制流向转换装置19、循环回输装置22、I号气动蝶阀18、2号气动蝶阀16和3号气动蝶阀23动作,使得压裂液b和携砂液c交替注入至压裂泵车组15,再通过压裂泵车组15高压泵注入地层m中。
[0034]具体的:
用户输入输出端1,保存并发送用户输入的控制参数至PLC控制器8,接收和显示PLC控制器8返回系统的工作状态参数。本【具体实施方式】中,用户输入输出端I是一个设置有显示器2和按钮的控制面板。具体的:显示器2将PLC控制器8返回的系统工作状态参数显示供操作人员查看,按钮包括系统开启/关闭按钮3、循环回输控制按钮4、流向转换控制按钮5、脉冲泵出控制按钮6和自动/手动切换按钮7。
[0035]PLC控制器8,接收通过用户输入输出端I上、用户输入的控制参数并进行运算,向流向转换驱动器13、循环回输驱动器14、蝶阀联动驱动器和用户输入输出端I发送工作状态信号。本【具体实施方式】中,流向转换驱动器13、循环回输驱动器14、蝶阀联动驱动器分别对应PLC控制器8的控制回路上,还——设置有步进电机控制器10、变频电机控制器11和脉冲信号控制器9。
[0036]流向转换驱动器13,通过PLC控制器8发来的工作状态信号,驱动流向转换挡板19~4运动、关闭返砂通道19-2或出砂通道19-3。
[0037]循环回输驱动器14,通过PLC控制器8发来的工作状态信号,驱动动力传输组件工作、实现支撑剂a向砂斗20的循环回输。
[0038]蝶阀联动驱动器,通过PLC控制器8发来的工作状态信号,驱动I号气动蝶阀18、2号气动蝶阀16和3号气动蝶阀23的开启和关闭,使得压裂泵车组15交替泵出纯压裂液b和携砂液C。
[0039]本【具体实施方式】中,自动/手动切换按钮7对应的控制对象是PLC控制器8。流向转换控制按钮5通过PLC控制器8和步进电机控制器10与流向转换驱动器13相连,流向转换驱动器13与流向转换装置19的流向转换挡板19-4的执行单元相连,构成一个完整的控制回路。循环回输控制按钮4通过PLC控制器8和变频电机控制器11与循环回输驱动器14相连,循环回输驱动器14与循环回输装置22的变频电机22-1的控制端相连,构成一个完整的控制回路。脉冲泵出控制按钮6通过PLC控制器8和脉冲信号控制器9与蝶阀联动驱动器相连,蝶阀联动驱动器分别与I号气动蝶阀18、2号气动蝶阀16和3号气动蝶阀23的执行单元相连,构成完整的控制回路。
[0040]-本发明的脉冲式加砂压裂系统的控制方法,即通过PLC控制器8控制蝶阀联动驱动器驱动I号气动蝶阀18、2号气动蝶阀16和3号气动蝶阀23的开启和关闭,使压裂泵车组15交替泵出纯压裂液b和携砂液C。也就是说,本发明的脉冲式加砂压裂控制方法具体包括以下两个过程:注入压裂液过程和注入携砂液过程,下面针对这两个过程对本发明专利实施情况做详细说明,但不限于此。
[0041](I)当压裂泵车组15泵出携砂液c时,I号气动蝶阀18和2号气动蝶阀16开启、3号气动蝶阀23关闭。且此时流向转换装置19和循环回输装置22的工作状态为:
PLC控制器8通过步进电机控制器10向流向转换驱动器13发送步进电机19-6的工作状态信号,使得步进电机19-6驱动流向转换挡板19-4遮挡在返砂通道19-2前端,即开启出砂通道19-2并关闭返砂通道19-3。
[0042]如图4所示,这是采用本发明向地层m注入携砂液c的过程,具体的:联通砂斗20与砂液混合筒17,断开与循环回输装置22的连接,使得支撑剂a加入砂液混合筒17 ;联通压裂液罐21和砂液混合筒17,断开压裂液罐21和压裂泵车组15的连接,使得压裂液b加入砂液混合筒17 ;砂液混合筒17,支撑剂a和压裂液b混合形成携砂液C,联通砂液混合筒17和压裂泵车组15,使得携砂液c进入压裂泵车组15,压裂泵车组15再将该携砂液c注入地层m。
[0043]具体的:PLC控制器8通过步进电机控制器10控制流向转换驱动器13驱动流向转换装置19,使得流向转换装置19与砂液混合筒17相连通,流向转换装置19与循环回输装置22断开连接。PLC控制器8通过变频电机控制器11控制循环回输驱动器14驱动循环回输装置22,保证循环回输装置22在无支撑剂a返回的状态下继续运行。同时,PLC控制器8通过脉冲信号控制器9控制蝶阀联动驱动器12驱动I号气动蝶阀18和2号气动蝶阀16开启、3号气动蝶阀23关闭,依次联通压裂液罐21、混砂车混合筒17和压裂车泵组15。因此,支撑剂a由砂斗20、流向转换装置19进入混砂车混合筒17,压裂液b进入混砂车混合筒17,支撑剂a和压裂液b在砂液混合筒17内混合均匀、制得携砂液C,再将送入压裂泵车组15,并注入地层m。
[0044](2)当压裂泵车组15泵出纯压裂液b时,I号气动蝶阀18和2号气动蝶阀16关闭、3号气动蝶阀23开启。且此时流向转换装置19和循环回输装置22的工作状态为:
PLC控制器8通过步进电机控制器10向流向转换驱动器13发送步进电机19-6的工作状态信号,使得步进电机19-6驱动流向转换挡板19-4遮挡在返砂通道19-3前端,即开启返砂通道19-3并关闭出砂通道19-2。
[0045]PLC控制器8通过变频电机控制器11向循环回输驱动器14发送变频电机22_1的工作状态信号,使得动力传输组件中的变频电机22-1开始工作,将支撑剂a返回砂斗20。
[0046]如图5所示,这是采用本发明向地层m注入压裂液b的过程,具体的:联通砂斗20与循环回输装置22,断开与砂液混合筒17的连接,使得支撑剂a返回砂斗20 ;联通压裂液罐21和压裂泵车组15,断开压裂液罐21和砂液混合筒17的连接,使得压裂液b直接进入压裂泵车组15,压裂泵车组15再将该压裂液b注入地层m。
[0047]具体的:PLC控制器8通过步进电机控制器10控制流向转换驱动器13驱动流向转换装置19,使得流向转换装置19与循环回输装置22相连通,流向转换装置19与砂液混合筒17断开连接。PLC控制器8通过变频电机控制器11控制循环回输驱动器14驱动循环回输装置22,保证支撑剂a在流向转换装置19、循环回输装置22、砂斗20内循环。同时,PLC控制器8通过脉冲信号控制器9控制蝶阀联动驱动器12驱动I号气动蝶阀18和2号气动蝶阀16关闭、3号气动蝶阀23开启,联通压裂液罐21和压裂车泵组15、形成纯压裂液注入通道,确保压裂液b通过压裂车泵组15注入地层m。
[0048]上述注入纯压裂液过程和注入携砂液过程在短时间内交替进行,实现脉冲式加砂压裂作业。
[0049]下面是本发明脉冲式加砂压裂系统的控制方法更进一步的详细说明:
按下系统开启/关闭按钮3,开启整个脉冲式加砂系统。
[0050]-流向转换装置19的控制方法:
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