CN104525035B - 一种压裂液连续混配设备及其混配方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种压裂液连续混配设备及其混配方法，压裂液连续混配设备，包括依次连接的第一混配单元、第二混配单元、第三混配单元和检测单元；混配方法包括以下步骤：配置第一混合液，加入添加剂，配置第二混合液，检测排放。该压裂液连续混配设备及其混配方法能够实现在现场对压裂液进行快速高效地混配，降低了运输成本，提高了工作效率，减少了劳动力的投入，特别适合在页岩气开发的大规模压裂中推广使用。

Description

一种压裂液连续混配设备及其混配方法

技术领域

本发明涉及油气田开采领域，特别涉及一种压裂液连续混配设备及其混配方法。

背景技术

目前压裂液配液采用方式主要有三种，即传统方式、现场配液方式、自动化配液方式；

传统方式，压裂液由配液站配制完成后，由运输罐车运至作业现场，这种方式压裂运输成本高，而且仅适用于近井压裂。

现场配液方式，将各类化学添加剂运至压裂作业现场，依靠现场一些简单设备和现场操作人员，实现配液，这种方式配液时间较长，而且人工劳动强度较大，压裂作业环境较差，而且批混批用的作业流程，容易导致液体腐败、浪费。

自动化配液方式，是目前发展的主要趋势，这种方式比较节省劳动力，而且能够在现场快速、大量地进行混配，但是这种技术目前还并不成熟，无法实现工厂化。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术的不足，提供一种压裂液连续混配设备及其混配方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种压裂液连续混配设备，包括依次连接的第一混配单元、第二混配单元、第三混配单元和检测单元，所述第一混配单元包括混合釜、设置在混合釜上方一侧的进料口、设置在混合釜上方中部的进水阀和设置在混合釜底部的电机，所述电机竖向设置且电机的转轴位于电机本体的上方，所述电机的转轴上传动连接有出水管，所述出水管伸入混合釜内，出水管的下端与电机传动连接，出水管的上端伸出混合釜并且通过旋转接头与进水阀连接，所述出水管的管壁上周向均匀设有若干出水孔，所述混合釜的下端一侧设有第一出液阀，所述第一出液阀通过增压泵与第二混配单元连接，所述第二混配单元包括半圆形混合管和设置在混合管顶部的添加剂自动下料装置，所述混合管内部设有螺旋叶，所述螺旋叶的边缘与混合管的管壁密封连接，所述混合管的出液口通过第二出液阀与第三混配单元连接，所述第三混配单元包括混液箱、设置在混液箱顶部的气缸和设置在混液箱一侧的粉料自动下料装置，所述混液箱内设有与混液箱横向截面匹配的活塞板，所述活塞板与气缸的气杆垂直固定，活塞板的最低水平高度低于混合管管口的水平高度，所述检测单元通过出液管与混液箱连接，所述出液管设置在混液箱一侧，出液管的水平高度高于混合管的出液口的高度。

作为优选，所述出水管上设有圆形接料板，所述接料板的边缘的水平高度高于接料板中部的水平高度，所述混合釜内壁上设有环形挡料板，所述挡料板和接料板均与出水管垂直，所述挡料板设置在两块相邻的接料板之间，所述挡料板的宽度小于混合釜的半径，所述接料板的直径小于混合釜的直径，所述进料口位于接料板的上方，所述进料口与混合釜之间设有磁性滤网。

作为优选，所述粉料自动下料装置包括粉箱、电磁开关和粉腔，所述粉腔一端与混液箱连通，粉腔另一端通过电磁开关与粉箱连通。

一种采用上述的压裂液连续混配设备的混配方法，包括以下步骤：

1)配置第一混合液：将氯化钾干粉通过进料口放入混合釜内，氯化钾干粉正好落到接料板上，再由外部通过进水阀，经由旋转接头向混合釜内加水，使得水和氯化钾充分混合得到第一混合液，其中，第一混合液的氯化钾与水的质量比为0.03-4∶100；

2)加入添加剂：将第一混合液由第一出液阀通过增压泵增压后，进入内置螺旋式管道的混合管，然后通过打开添加剂自动下料装置，使得添加剂进入到第一混合液中；

3)配置第二混合液：打开第二出液阀，使得一定量的第一混合液和添加剂的混合液进入到混液箱内，粉料自动下料装置的电磁开关打开，使得粉箱中一定量的的瓜尔胶干粉进入到粉腔内，然后气缸动作，拉动活塞板，使得液位上升，直到液位进入到粉腔内，将瓜尔胶干粉带入混液箱内，然后气缸来回动作，使得混液箱内的液体上下移动，并且在上下移动的过程中，混液箱内部的气压不断变化，得到第二混合液。

4)检测排放：将第二混合液排放前，通过检测单元检测第二混合液的浓度。

步骤2中，所述添加剂包括有机粘土稳定剂、助排剂、杀菌剂、起泡剂、消泡剂、破乳剂、降滤失剂、PH调节剂、温度稳定剂和低温破服激活剂。

本发明的有益效果是，该压裂液连续混配设备及其混配方法能够实现在现场对压裂液进行快速高效地混配，降低了运输成本，提高了工作效率，减少了劳动力的投入，特别适合在页岩气开发的大规模压裂中推广使用。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明压裂液连续混配设备的结构示意图；

图2是本发明压裂液连续混配设备的自动控制原理图；

图中：1.混合釜，2.进料口，3.进水阀，4.电机，5.出水管，6.电磁阀，7.出水孔，8.第一出液阀，9.增压泵，10.混合管，11.添加剂自动下料装置，12.第二出液阀，13.混液箱，14.气缸，15.粉箱，16.活塞板，17.出液管，18.检测单元，19.接料板，20.挡料板，21.滤网，22.电磁开关，23.粉腔。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1和图2所示，一种压裂液连续混配设备，包括依次连接的第一混配单元、第二混配单元、第三混配单元和检测单元18，所述第一混配单元包括混合釜1、设置在混合釜1上方一侧的进料口2、设置在混合釜1上方中部的进水阀3和设置在混合釜1底部的电机4，所述电机4竖向设置且电机4的转轴位于电机4本体的上方，所述电机4的转轴上传动连接有出水管5，所述出水管5伸入混合釜1内，出水管5的下端与电机4传动连接，出水管5的上端伸出混合釜1并且通过旋转接头6与进水阀3连接，所述出水管5的管壁上周向均匀设有若干出水孔7，所述混合釜1的下端一侧设有第一出液阀8，所述第一出液阀8通过增压泵9与第二混配单元连接，所述第二混配单元包括半圆形混合管10和设置在混合管10顶部的添加剂自动下料装置11，所述混合管10内部设有螺旋叶，所述螺旋叶的边缘与混合管10的管壁密封连接，所述混合管10的出液口通过第二出液阀12与第三混配单元连接，所述第三混配单元包括混液箱13、设置在混液箱13顶部的气缸14和设置在混液箱13一侧的粉料自动下料装置，所述混液箱13内设有与混液箱13横向截面匹配的活塞板16，所述活塞板16与气缸14的气杆垂直固定，活塞板16的最低水平高度低于混合管12管口的水平高度，所述检测单元18通过出液管17与混液箱13连接，所述出液管17设置在混液箱13一侧，出液管17的水平高度高于混合管10的出液口的高度。

作为优选，所述出水管5上设有圆形接料板19，所述接料板19的边缘的水平高度高于接料板19中部的水平高度，所述混合釜1内壁上设有环形挡料板20，所述挡料板20和接料板19均与出水管5垂直，所述挡料板20设置在两块相邻的接料板19之间，所述挡料板20的宽度小于混合釜1的半径，所述接料板19的直径小于混合釜1的直径，所述进料口2位于接料板19的上方，所述进料口2与混合釜1之间设有磁性滤网21。

作为优选，所述粉料自动下料装置包括粉箱15、电磁开关22和粉腔23，所述粉腔23一端与混液箱13连通，粉腔23另一端通过电磁开关22与粉箱15连通。

一种采用上述的压裂液连续混配设备的混配方法，包括以下步骤：

1)配置第一混合液：将氯化钾干粉通过进料口2放入混合釜1内，氯化钾干粉正好落到接料板19上，再由外部通过进水阀3，经由旋转接头6向混合釜1内加水，使得水和氯化钾充分混合得到第一混合液，其中，第一混合液的氯化钾与水的质量比为0.03-4∶100；

2)加入添加剂：将第一混合液由第一出液阀8通过增压泵9增压后，进入内置螺旋式管道的混合管10，然后通过打开添加剂自动下料装置11，使得添加剂进入到第一混合液中；

3)配置第二混合液：打开第二出液阀12，使得一定量的第一混合液和添加剂的混合液进入到混液箱13内，粉料自动下料装置的电磁开关22打开，使得粉箱15中一定量的的瓜尔胶干粉进入到粉腔23内，然后气缸14动作，拉动活塞板16，使得液位上升，直到液位进入到粉腔23内，将瓜尔胶干粉带入混液箱13内，然后气缸14来回动作，使得混液箱13内的液体上下移动，并且在上下移动的过程中，混液箱13内部的气压不断变化，得到第二混合液。

4)检测排放：将第二混合液排放前，通过检测单元18检测第二混合液的浓度。

步骤2中，所述添加剂包括有机粘土稳定剂、助排剂、杀菌剂、起泡剂、消泡剂、破乳剂、降滤失剂、PH调节剂、温度稳定剂和低温破服激活剂。

事实上，添加剂自动下料装置内设有多个药品盒，每个药品盒内对应放置一种添加剂，而且每一个药品盒都通过流量控制阀来控制流量，根据第一出液阀8和第二出液阀12反馈的液体流量来实现流量的自动调节，从而控制每一种添加剂的下料量。

与现有技术相比，该压裂液连续混配设备及其混配方法能够实现在现场对压裂液进行快速高效地混配，降低了运输成本，提高了工作效率，减少了劳动力的投入，特别适合在页岩气开发的大规模压裂中推广使用。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (5)

1.一种压裂液连续混配设备，其特征在于，包括依次连接的第一混配单元、第二混配单元、第三混配单元和检测单元，所述第一混配单元包括混合釜(1)、设置在混合釜(1)上方一侧的进料口(2)、设置在混合釜(1)上方中部的进水阀(3)和设置在混合釜(1)底部的电机(4)，所述电机(4)竖向设置且电机(4)的转轴位于电机(4)本体的上方，所述电机(4)的转轴上传动连接有出水管(5)，所述出水管(5)伸入混合釜(1)内，出水管(5)的下端与电机(4)传动连接，出水管(5)的上端伸出混合釜(1)并且通过旋转接头与进水阀(3)连接，所述出水管(5)的管壁上周向均匀设有若干出水孔(7)，所述混合釜(1)的下端一侧设有第一出液阀(8)，所述第一出液阀(8)通过增压泵(9)与第二混配单元连接，所述第二混配单元包括半圆形混合管(10)和设置在混合管(10)顶部的添加剂自动下料装置(11)，所述混合管(10)内部设有螺旋叶，所述螺旋叶的边缘与混合管(10)的管壁密封连接，所述混合管(10)的出液口通过第二出液阀(12)与第三混配单元连接，所述第三混配单元包括混液箱(13)、设置在混液箱(13)顶部的气缸(14)和设置在混液箱(13)一侧的粉料自动下料装置，所述混液箱(13)内设有与混液箱(13)横向截面匹配的活塞板(16)，所述活塞板(16)与气缸(14)的气杆垂直固定，活塞板(16)的最低水平高度低于混合管(10)管口的水平高度，所述检测单元(18)通过出液管(17)与混液箱(13)连接，所述出液管(17)设置在混液箱(13)一侧，出液管(17)的水平高度高于混合管(10)的出液口的高度。

2.如权利要求1所述的压裂液连续混配设备，其特征在于，所述出水管(5)上设有圆形接料板(19)，所述接料板(19)的边缘的水平高度高于接料板(19)中部的水平高度，所述混合釜(1)内壁上设有环形挡料板(20)，所述挡料板(20)和接料板(19)均与出水管(5)垂直，所述挡料板(20)设置在两块相邻的接料板(19)之间，所述挡料板(20)的宽度小于混合釜(1)的半径，所述接料板(19)的直径小于混合釜(1)的直径，所述进料口(2)位于接料板(19)的上方，所述进料口(2)与混合釜(1)之间设有磁性滤网(21)。

3.如权利要求1所述的压裂液连续混配设备，其特征在于，所述粉料自动下料装置包括粉箱(15)、电磁开关(22)和粉腔(23)，所述粉腔(23)一端与混液箱(13)连通，粉腔(23)另一端通过电磁开关(22)与粉箱(15)连通。

4.一种采用如权利要求1-3任一项所述的压裂液连续混配设备的混配方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)配置第一混合液：将氯化钾干粉通过进料口(2)放入混合釜(1)内，氯化钾干粉正好落到接料板(19)上，再由外部通过进水阀(3)，经由旋转接头向混合釜(1)内加水，使得水和氯化钾充分混合得到第一混合液，其中，第一混合液的氯化钾与水的质量比为0.03-4：100；

2)加入添加剂：将第一混合液由第一出液阀(8)通过增压泵(9)增压后，进入内置螺旋叶的混合管(10)，然后通过打开添加剂自动下料装置(11)，使得添加剂进入到第一混合液中；

3)配置第二混合液：打开第二出液阀(12)，使得一定量的第一混合液和添加剂的混合液进入到混液箱(13)内，粉料自动下料装置(11)的电磁开关(22)打开，使得粉箱(15)中一定量的瓜尔胶干粉进入到粉腔(23)内，然后气缸(14)动作，拉动活塞板(16)，使得液位上升，直到液位进入到粉腔(23)内，将瓜尔胶干粉带入混液箱(13)内，然后气缸(14)来回动作，使得混液箱(13)内的液体上下移动，并且在上下移动的过程中，混液箱(13)内部的气压不断变化，得到第二混合液；

4)检测排放：将第二混合液排放前，通过检测单元(18)检测第二混合液的浓度。

5.如权利要求4所述的压裂液连续混配设备的混配方法，其特征在于，步骤2中，所述添加剂包括有机粘土稳定剂、助排剂、杀菌剂、起泡剂、消泡剂、破乳剂、降滤失剂、PH调节剂、温度稳定剂和低温破服激活剂。