一种破胶剂自动添加系统的制作方法

本发明属于石油及天然气勘探与开发技术领域，特别涉及一种破胶剂自动添加系统。

背景技术：

现有的石油及天然气开采技术中，压裂液是压裂技术的重要部分，是油气井增产增注主要措施之一。压裂液是用于造缝和携砂的液体，压裂液在加砂过程中要能有效携砂，因此在压裂施工中要求其具有较高的粘度保证造缝性能和携砂性能，同时加砂结束后压裂液要能及时破胶并返排，减小残液对地层的伤害。

压裂液中所使用的增稠剂主要是半乳甘露聚糖类植物胶及其改性衍生物，具有可增稠、可输送支撑剂、可悬浮和可控制滤失的特性，在压裂作业中取得了良好的作业效果。然而在压裂完成后，如果增稠剂分子没有有效降解，往往会造成严重的储层伤害。因此，压裂作业要求添加破胶剂来降解增稠剂分子从而降低其分子量，降低压裂液粘度，以便提高压裂液的返排率，以减少对储层的伤害，因此，压裂液能否及时、彻底破胶返排是决定压裂成功与否的关键环节之一。

在现有的添加破胶剂的技术中，都是采用人工的方法来添加破胶剂，这将会受大量人为因素的影响。例如施工人员的不同导致添加量过多、过少，添加时与压裂液的混合程度不同，以及存在遗漏添加的情况。这些人为因素的干扰都会对压裂液的破胶效果、返排效果产生影响，严重时还会影响油、气开采的正常进行。

技术实现要素：

针对以上存在的问题，本发明提供了一种破胶剂自动添加系统。该系统可根据现场施工条件的要求，动态、实时的调整破胶剂的添加剂量，达到精准添加的目的。本发明可以完全替代人工添加，提高准确性，避免人为操作带来的随机性问题，有利于提高压裂液破胶的质量，提高压裂液返排率，进而保证压裂的质量，促进油气井有效增产。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种破胶剂自动添加系统，包括破胶剂存储罐、混砂装置、破胶剂接入口、数据反馈及控制系统和参数采集数据线；其中，

破胶剂存储罐的出口通过破胶剂接入口连接至混砂装置，且破胶剂存储罐的出口连接破胶剂接入口的管路上设置有流量控制阀，用于控制破胶剂的添加量，该流量控制阀由数据反馈及控制系统来控制，流量的大小由现场工作条件的各参数共同决定。

本发明进一步的改进在于，还包括液位计，其与破胶剂存储罐相连通，用于随时查看破胶剂的存储量。

本发明进一步的改进在于，破胶剂接入口包括吸取压裂液主管道，以及与吸取压裂液主管道垂直连通的破胶剂注入管道。

本发明进一步的改进在于，吸取压裂液主管道的出入口处均设置有连接法兰。

本发明进一步的改进在于，破胶剂存储罐的截面形状呈三角形、方形或圆形，且在破胶剂存储罐内壁镀锌处理，用来防止破胶剂存储罐受到破胶剂的腐蚀。

本发明进一步的改进在于，设置有数据反馈及控制系统，而且利用传感器对现场工况各参数进行监测，监测数据通过数据线传输到数据反馈及控制系统中；

数据反馈及控制系统可编程，输入相关工况参数后计算出所需破胶剂的添加量，进而控制流量控制阀实现破胶剂的实时、动态的精准添加。

本发明具有如下有益的技术效果：

本发明提供的一种破胶剂自动添加系统，包括设置于混砂设备上的三角形破胶剂存储罐，可存储一定量的破胶剂，替代了人工搬运破胶剂，避免了因搬运不及时导致的破胶剂添加混合不均匀的问题。破胶剂的添加量可由流量控制阀来控制，避免了人为添加过程每次添加量不统一的问题。

进一步，破胶剂支路与压裂液主管路采用垂直连接的方式，具有极佳的混合效果。同时整个连接段采用模块化独立设计，方便拆卸更换。

进一步，设置了数据反馈及控制系统，集中处理来自各监控点的数据信息，包括压裂液的温度、黏度，交联剂的浓度、温度，地层的温度等。根据相关公式算法，数据反馈及控制系统可实时、动态的调整流量控制阀来控制破胶剂的添加量，保证破胶剂的精准、均匀的添加。

附图说明

图1为本发明的系统说明图。

图2为破胶剂接入口的示意图。

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为破胶剂存储罐，2为流量控制阀，3为混砂设备，4为破胶剂接入口，5为液位计，6为数据反馈及控制系统，7为参数采集数据线。401为吸取压裂液主管道，402为破胶剂注入管道，403为连接法兰。

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，本发明提供的一种破胶剂自动添加系统，包括破胶剂存储罐1、流量控制阀2、混砂设备3、液位计5、数据反馈及控制系统6和参数采集数据线7。

其具体工作过程是：在混砂设备上设置一个用来存储破胶剂的破胶剂存储罐1，在其中存入能保证最大添加需求的用量。破胶剂存储罐1内壁采用镀锌等防腐措施处理，保证破胶剂存储罐1的长久使用。破胶剂存储罐1设置一个液位计5，可随时查看破胶剂的存储量，在存储不足时能够及时添加。破胶剂存储罐1与混砂设备3之间通过管路连接，在管路中设置有流量控制阀2，用来控制破胶剂的流量。流量控制阀可采用电磁式调节，无需人工操作。破胶剂管路402与输送压裂液基液的主管道401采用垂直连接的方式，如图2所示。经用流体流动计算软件fluent验证，支路垂直且不伸入主管道的连接方式具有最佳的混合效果，如图3所示。整个连接段采用模块化独立设计，两端用连接法兰403连接在主管道上，可方便拆卸更换。

需要说明的是，破胶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，采用不同的配比将交联剂和破胶剂加入到压裂液基液中。因此，为保证破胶剂实时的精准添加，需要监测各工况参数，采用各种测量装置监测如下参数：压裂液的温度、黏度，交联剂的浓度、温度，地层温度等。所监测的各参数将通过数据线7传输到数据反馈及控制系统6中。数据反馈及控制系统6根据输入的参数计算得出实时的破胶剂添加量，并控制流量控制阀2来实现破胶剂的动态的精准添加。

本发明提供的一种破胶剂自动添加系统，具有操作简洁，布置简单，易于维护的特点，而且相比于传统人工添加破胶剂的方法，可完全避免人为操作带来的各种随机性问题，有利于提高压裂液破胶的质量，提高压裂液返排率，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
本发明公开了一种破胶剂自动添加系统，包括破胶剂存储罐、自动控制流量阀、数据反馈及控制系统、数据传输线等，施工过程中，安装在混砂车的混砂罐部位，可以根据压裂施工的现场工况，实时、动态的调整破胶剂的添加量，达到精准添加的目的。本发明可以完全替代人工添加，提高准确性，避免人为操作带来的随机性问题，有利于提高压裂液破胶的效果，提高压裂液返排率，进而保证压裂的质量，促进油气井有效增产。该发明结构简单，易于操作，非常适应现场灵活应用和操作，在油气井开采领域有广泛的应用前景和使用价值。

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：2019.01.18