专利名称：一种压裂液大流量配液系统及配液方法
技术领域：
本发明涉及石油开采技术领域，是一种压裂液大流量配液系统及配液方法。
背景技术：
水力压裂是油气井增产、注水井增注的一项重要技术措施，不仅广泛用于低渗透油气藏，而且在中、高渗透油气藏的增产改造中也取得了很好的效果，水力压裂一般是利用地面高压泵组，将高粘液体以大大超过地层吸收能力的排量注入井中，在井底憋起高压，当此压力大于井壁附近的地应力和地层岩石抗张强度时，在井底附近底层产生裂缝，继续注入带有支撑剂的携砂液，裂缝向前延伸并填以支撑剂，关井后裂缝闭合在支撑剂上，从而在井底附近地层内形成具有一定几何尺寸和流导能力的填砂裂缝，使井达到增产增注目的的工艺措施，水力压裂增产增注的原理主要是降低了井底附近地层中流体的渗流阻力和改变流体的渗流状态，使原来的径向流动改变为油层与裂缝近似性的单向流动和裂缝与井筒间的单向流动，消除了径向节流损失，大大降低了能量消耗，因而油气井产量或注水井注入量会大幅提高，另外，水力压裂对井底附近受损害的油气层有解除堵塞作用。目前非常规油气储层在我国大量出现，低渗透储层低孔、低渗、非均质性强、储量丰度低、易受损害，绝大多数油气井必须实施压裂增产措施后方见产能。水力压裂已经成为低渗透、特低渗透油田开发增产的重要措施，其工艺技术水平对油气的经济开发有着直接影响。研发大型压裂配套技术，对提高现场施工水平与质量控制能力起着重要作用。在大流量连续混配技术方面，美国压裂液大流量混配撬装式单体排量较大，而国内配液设备的最大排量仅为4. 5 m7min。现有的水力压裂工艺通常是在施工前在配液站提前配制好压裂液，采用罐车运送至现场。因此配方固定，无法根据现场要求适时调整，配液余量大，施工后要剩余压裂液污染环境，人力物力成本高昂。
发明内容
本发明的一个目的是为解决上述现有压裂液大流量配液系统和配液方法排量小， 配方固定，无法根据现场要求适时调整，配液余量大，施工后要剩余压裂液污染环境，人力物力成本高昂等问题，提供一种成本低廉，性能优异，节能环保，灵活方便的压裂液大流量配液系统及配液方法。为实现上述目的，本发明的一个技术方案提供了一种压裂液大流量配液系统，包括基液配制系统、助剂添加及发液系统，动力及控制系统，各系统通过电信号和数据信号相互联系，所述基液配制系统和助剂添加及发液系统通过工艺连接管汇连接。所述的动力及控制系统中，包括动力系统和控制系统，所述控制系统，是基于PLC 的实时在线控制系统，所述动力系统为柴油发电机组或蓄电池组。所述工艺连接管汇由管道或管路与阀门组成。所述电信号是通过动力电缆传输的，所述数据信号是通过通信控制线路连接的。所述基液配制系统中包括黏性物料自动供给装置，大型高效固液混合装置、快速增粘系统，外围水罐，流量控制计量装置；所述黏性物料自动供给装置通过管道与大型高效固液混合装置连接，大型高效固液混合装置通过管道与快速增粘系统连接；外围水罐通过管路与流量控制计量装置连接大型高效固液混合装置。所述大型高效固液混合装置包括射流泵，水粉混合装置，液气分离装置，增粘泵， 所述射流泵进液端通过管路与流量控制计量装置连接，出液端通过管路和阀门与水粉混合装置连接，水粉混合装置连接进口端与射流泵和黏性物料自动供给装置连接，出口端与液气分离装置连接，液气分离装置通过管道与增粘泵连接，增粘泵通过管道与快速增粘系统连接。所述快速增粘系统中设有检测装置，检测装置位于快速增粘系统内壁。所述经黏性物料自动供给装置添加供给稠化剂，经过大型高效固液混合装置、快速增粘系统配制基液；
所述助剂添加及发液系统包括助剂添加系统和发液系统，所述助剂添加系统包括助剂罐和助剂添加计量系统，所述助剂添加计量系统通过电信号和数据信号与动力及控制系统连接，并通过管路与快速增粘系统连接；所述发液系统包括发液泵和发液管路，发液泵通过电信号和数据信号与动力及控制系统连接，发液泵一边通过管路与快速增粘系统连接，另一边与发液管路连接。所述助剂添加系统能够通过控制系统精确添加各种压裂液所需液体助剂。所述的发液系统通过发液泵，能够即时发放满足压裂黏度要求的压裂液，其发放量能够达到8m3/min。本发明的另一个技术方案提供了一种压裂液大流量配液方法，该方法步骤如下
1.将所需要的压裂液配方输入动力及控制系统，控制系统控制基液配制系统启动，黏性物料自动供给装置根据收到的信号添加胶粉，通过大型高效固液混合装置将外围水罐中的水和胶粉混合，形成基液；
2.基液输入快速增粘系统，在控制系统的控制下，进行增粘；
3.基液配制系统中外为水罐和管路组成的供水工艺管路上的控制计量装置实时采集进水量，稠化剂自动精密给料装置采集胶粉添加量，通过控制线路反馈给控制系统，控制系统通过程序计算后分别控制进水量或胶粉添加量；
4.快速增粘系统中设有检测装置，当粘度达到助剂添加要求时，控制系统控制助剂添加及发液系统中的助剂添加装置，开始按配方要求量添加助剂；
5.助剂通过合理的工艺管路进入快速增粘系统中，快速增粘系统即起到基液增粘又起到助剂均勻混合的作用此时快速增粘系统起到使基液和助剂均勻混合的作用；
6.当快速增粘系统中基液达到发放要求时，发液泵得到控制系统的指令，进行发液工作。所述基液配制系统中包括黏性物料自动供给装置，大型高效固液混合装置、快速增粘系统；所述黏性物料自动供给装置通过管道与大型高效固液混合装置连接，大型高效固液混合装置通过管道与快速增粘系统连接。连接所述黏性物料自动供给装置为一种黏性物料自动供给装置，详见本单位专利 ZL200920246163. 2，经黏性物料自动供给装置添加供给稠化剂，经过大型高效固液混合装置、快速增粘系统配制基液；所述助剂添加及发液系统包括助剂添加系统和发液系统，所述助剂添加系统包括助剂罐和助剂添加计量系统，所述助剂添加计量系统通过电信号和数据信号与动力及控制系统连接，并通过管路与快速增粘系统连接；所述发液系统包括发液泵和发液管路，发液泵通过电信号和数据信号与动力及控制系统连接，发液泵一边通过管路与快速增粘系统连接，另一边与发液管路连接。所述助剂添加系统能够通过控制系统精确添加各种压裂液所需液体助剂。所述的发液系统通过泵阀组的配置能够即时发放满足压裂黏度要求的压裂液，其发放量能够达到8m7min。本发明的有益效果在于
本发明使用了本单位拥有的专利ZL200920246163. 2 一种黏性物料自动供给装置，能够高效准确的添加供给稠化剂，经过大型高效水粉混合装置、快速增粘系统，能够快速配制压裂黏度所需的基液；基液配制量能够达到8m7min。通过控制系统能够精确添加各种压裂液液体助剂。能够即时发放满足压裂黏度要求的压裂液，其发放量能够达到8m7min ；所述的动力系统，能够适应在野外压裂现场无法通过电网供电时，为整个系统提供动力，并且能够保证控制系统正常运转。所述的控制系统，是基于PLC的实时在线控制系统，本控制系统带有触摸屏，控制系统对配液过程中各系统的启动顺序、工作时间进行精确控制，并对工作状态进行检测。可根据现场要求自动完成配液，且基本无残液。本技术所述助剂添加系统能够根据现场要求，通过控制系统随时调整各种助剂的添加量，在本技术中各种助剂添加进入快速增粘系统中，这样有利于助剂与基液均勻混合，并且满足基液黏度达到要求后再添加助剂的工艺要求。本技术所述压裂液发放系统采用发液泵，通过在控制系统的控制下实现泵阀联动来发放压裂液，控制系统的控制下实现泵阀联动能够实现压裂液大流量配液技术，达到压裂液发放量达到8m7min的大流量配液需求。本发明是一种专门针对石油增产工艺中水力压裂中压裂液大流量配液的技术，属于石油增产工艺技术领域。本发明能够很好的满足大型压裂现场压裂液配液需求，填补了国内压裂液大流量配液技术的空白。
图1是本发明实施例1结构示意图。
具体实施例方式下面结合实施例来进一步说明本发明，但并不作为对本发明的限定。实施例1
本发明包括基液配制系统1、助剂添加及发液系统2，动力及控制系统3 ；各系统通过电信号和数据信5号相互联系，所述基液配制系统和助剂添加及发液系统通过工艺连接管汇 6连接。所述的动力及控制系统中，动力系统是柴油发电机组7;所述的控制系统8，是基于PLC的实时在线控制系统，还包括电气柜21，电气柜21与控制系统8通过电信号或数据
信号连接。所述电信号是通过动力电缆传输的，所述数据信号是通过通信控制线路连接的。所述基液配制系统1中包括黏性物料自动供给装置9，大型高效固液混合装置10、 快速增粘系统11，外围水罐12，流量控制计量装置13 ；所述黏性物料自动供给装置9通过管道与大型高效固液混合装置10连接，大型高效固液混合装置10通过管道与快速增粘系统11连接；外围水罐12通过管路与流量控制计量装置13连接。所述大型高效固液混合装置10包括射流泵22，水粉混合装置23，液气分离装置 M，增粘泵25，所述射流泵22连接进液端通过管路与流量控制计量装置13连接，出液端通过管路和阀门与水粉混合装置23连接，水粉混合装置23连接进口端与射流泵和黏性物料自动供给装置9连接，出口端与液气分离装置M连接，液气分离装置M通过管道与增粘泵 25连接，增粘泵25通过管道与快速增粘系统11连接。所述助剂添加及发液系统2包括助剂添加系统15和发液系统16，所述助剂添加系统15包括助剂罐17和助剂添加计量系统18，所述助剂添加计量系统18通过电信号和数据信号与动力及控制系统3连接，并通过管路与快速增粘系统连接；所述发液系统包括发液泵19和发液管路20，发液泵通过电信号和数据信号与动力及控制系统3连接，发液泵一边通过过管路与快速增粘系统11连接，另一边与发液管路20连接。所述助剂添加系统15能够通过控制系统精确添加各种压裂液所需液体助剂。所述的发液系统16通过不同泵阀组的配置能够即时发放满足压裂黏度要求的压裂液，其发放量能够达到8m7min。本发明的压裂液大流量配液技术，其较佳的具体实施方案如图1所示，动力及控制系统是本技术的基础，通过动力及控制系统，一方面使本技术能够适应在野外压裂现场无法通过电网供电时，为整个系统提供动力保证整个系统正常运转；另一方面使本技术自动化程度高，易于实时控制配液过程。本技术特有的核心部分是基液配置系统、助剂添加及发液系统两大系统。在这两大系统中，通过对工艺设备的合理布置，工艺管路的合理连接以及泵阀的合理选型组合，能够实现压裂液现配现用，配液量达到8 m7min。在压裂现场，本技术所述各大系统合理布置位置如图1所示。当有配液需求时，首先启动动力及控制系统，确定配液量及胶粉添加比例等参数；基液配置系统随即进入运行状态，稠化剂自动精密给料装置根据接收的控制信号添加胶粉，通过大型高效混合装置，水粉混合形成基液进入快速增粘系统，快速增粘系统通过迷宫式隔板保证能够实现基液先进先出，不仅能够保证基液的连续配制，而且能使基液的粘度在短时间实现完全释放。迷宫式隔板是现有技术中的产品。同时，基液配制系统上的控制计量装置实时采集进水量，稠化剂自动精密给料装置采集胶粉添加量，通过控制线路反馈给控制系统，控制系统通过程序计算后分别控制进水量或胶粉添加量，使基液配制能够达到8 m7min并且满足配比要求。快速增粘系统中安装有检测装置，当粘度达到助剂添加要求时，控制系统控制助剂添加及发液系统中的助剂添加装置，开始按配方要求量添加助剂。助剂通过合理的工艺管路进入快速增粘系统中，此时快速增粘系统起到使基液和助剂均勻混合的作用。当快速增粘系统中基液达到发放要求时，发液泵得到控制系统的指令，开始发液。发液部分通过工艺管路泵阀的创新布置，压裂液最大发放量达到8 m7min，实现了现场大流量配液技术要求。
实施例2
所述压裂液大流量配液系统所使用的方法，该方法步骤如下
1)将所需要的压裂液配方输入动力及控制系统，控制系统控制基液配制系统启动，黏性物料自动供给装置根据收到的信号添加胶粉，通过大型高效固液混合装置将外围水罐中的水和胶粉混合，形成基液；
2)基液输入快速增粘系统，在控制系统的控制下，启动增粘装置，进行增粘；
3)基液配制系统上的控制计量装置实时采集进水量，稠化剂自动精密给料装置采集胶粉添加量，通过控制线路反馈给控制系统，控制系统通过程序计算后分别控制进水量或胶粉添加量；
4)快速增粘系统中设有检测装置，当粘度达到助剂添加要求时，控制系统控制助剂添加及发液系统中的助剂添加装置，开始按配方要求量添加助剂；
5)助剂通过合理的工艺管路进入快速增粘系统中，此时快速增粘系统起到使基液和助剂均勻混合的作用；
6)当快速增粘系统中基液达到发放要求时，发液泵得到控制系统的指令，进行发液工作。
权利要求
1.一种压裂液大流量配液系统，其特征在于，包括基液配制系统、助剂添加及发液系统，动力及控制系统，电信号和数据信号，工艺连接管汇，各系统通过电信号和数据信号相互联系，所述基液配制系统和助剂添加及发液系统通过工艺连接管汇连接。
2.根据权利要求1所述压裂液大流量配液系统，其特征在于，所述动力及控制系统中的控制系统，是基于PLC的实时在线控制系统。
3.根据权利要求1所述压裂液大流量配液系统，其特征在于，所述电信号是通过动力电缆传输的，所述数据信号是通过通信控制线路连接的。
4.根据权利要求1所述压裂液大流量配液系统，其特征在于，所述基液配制系统中包括黏性物料自动供给装置，大型高效固液混合装置、快速增粘系统，外围水罐，流量控制计量装置；所述黏性物料自动供给装置通过管道与大型高效固液混合装置连接，大型高效固液混合装置通过管道与快速增粘系统连接；外围水罐通过管路与流量控制计量装置连接大型高效固液混合装置。
5.根据权利要求4所述压裂液大流量配液系统，其特征在于，所述快速增粘系统中设有检测装置。
6.根据权利要求4所述压裂液大流量配液系统，其特征在于，所述大型高效固液混合装置包括射流泵，水粉混合装置，液气分离装置，增粘泵，所述射流泵进液端通过管路与流量控制计量装置连接，出液端通过管路和阀门与水粉混合装置连接，水粉混合装置连接进口端与射流泵和黏性物料自动供给装置连接，出口端与液气分离装置连接，液气分离装置通过管道与增粘泵连接，增粘泵通过管道与快速增粘系统连接。
7.根据权利要求1所述压裂液大流量配液系统，其特征在于，所述助剂添加及发液系统包括助剂添加系统和发液系统，所述助剂添加系统包括助剂罐和助剂添加计量系统，所述助剂添加计量系统通过电信号和数据信号与动力及控制系统连接，并通过管路与快速增粘系统连接；所述发液系统包括发液泵和发液管路，发液泵通过电信号和数据信号与动力及控制系统连接，发液泵一边通过管路与快速增粘系统连接，另一边与发液管路连接。
8.根据权利要求1所述压裂液大流量配液系统所使用的方法，其特征在于，该方法步骤如下1)将所需要的压裂液配方输入动力及控制系统，控制系统控制基液配制系统启动，黏性物料自动供给装置根据收到的信号添加胶粉，通过大型高效固液混合装置将外围水罐中的水和胶粉混合，形成基液；2)基液输入快速增粘系统，在控制系统的控制下，启动增粘装置，进行增粘；3)基液配制系统上的控制计量装置实时采集进水量，稠化剂自动精密给料装置采集胶粉添加量，通过控制线路反馈给控制系统，控制系统通过程序计算后分别控制进水量或胶粉添加量；4)快速增粘系统中设有检测装置，当粘度达到助剂添加要求时，控制系统控制助剂添加及发液系统中的助剂添加装置，开始按配方要求量添加助剂；5)助剂通过合理的工艺管路进入快速增粘系统中，此时快速增粘系统起到使基液和助剂均勻混合的作用；6)当快速增粘系统中基液达到发放要求时，发液泵得到控制系统的指令，进行发液工作。
全文摘要
本发明涉及石油开采技术领域，是一种压裂液大流量配液系统及配液方法；解决了现有压裂液配液方法中排量小，设备多，占地面积大，压裂施工时配液准备时间过长等诸多问题，提供一种排量大、配液快捷简便，装备性能稳定的压裂液大流量配液系统及配液方法；压裂液大流量配液系统，包括基液配制系统、助剂添加系统，动力及控制系统，各系统通过电信号和数据信号相互联系，所述基液配制系统和助剂添加及发液系统通过工艺连接管汇连接。本系统可以采取敞开和密封撬装式结构布局，灵活适应各种野外井场作业环境，可搬运方便，结构布局合理，运行性能稳定。
文档编号B01F13/10GK102423655SQ20111045784
公开日2012年4月25日 申请日期2011年12月30日 优先权日2011年12月30日
发明者刘庆, 卢亚平, 台广锋, 吴萌, 敦维平, 潘社卫, 王俐, 王小宝, 赵敏, 陈雁南 申请人:北京矿冶研究总院