CN107975350B - 一种钻塞泵注作业设备 - Google Patents

Abstract

一种钻塞泵注作业设备，钻塞泵撬上的混合罐安装在撬架的中部；泵注系统安装在混合罐的左侧；动力系统包括两台驱动电机，动力系统安装在混合罐的右侧，为泵注系统提供动力；传动系统一端连接动力系统的输出端，另一端连接泵注系统的动力输入端；液添系统在混合罐的下方将液体添加剂注入混合罐中；干添混合系统安装在动力系统的右侧，将基液和干粉添加剂注入混合罐中；控制系统对钻塞泵撬进行集中控制；VFD控制房将井场10KV的高压网电转换成设备适用的交流电、直流电，给钻塞泵撬供电。本发明采用井场网电作为动力源，将钻塞液连续混配、供输和泵注功能集成到一台橇上，解决占用井场面积大、作业效率低、作业成本高的问题。

Description

一种钻塞泵注作业设备

技术领域

本发明涉及石油钻采修井及完井作业设备领域，特别涉及到适用于钻塞作业的一种钻塞泵注作业设备。

背景技术

近年来，随着页岩气、致密油成功实现商业开发，“水平井＋体积压裂”的开发模式已经得到了国内外广泛认可，致密油层水平井储层改造逐步朝着大排量、大液量的方向发展，常规的分段压裂改造工艺已不能完全满足生产的需求，钻铣桥塞是解决水平井分段压裂后续问题的关键技术,目前无论是国内还是国外普遍采用的连续管磨钻工艺技术进行钻铣桥塞。

国内在涪陵地区页岩气开发过程中大量使用连续油管设备钻铣桥塞，但是由于缺乏配套的钻塞泵注设备，通常使用2台大功率压裂泵车、1台配液车和1台供液车作为替代设备，造成人员和设备的大量浪费。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种钻塞泵注作业设备，该作业设备采用井场网电作为动力源，将钻塞液连续混配、供输和泵注功能集成到一台橇上，解决占用井场面积大、作业效率低、作业成本高的问题。

为了实现上述目的，本发明技术方案如下：

一种钻塞泵注作业设备，其特征在于：包括钻塞泵撬1和VFD控制房2，其中钻塞泵撬1包括撬架3以及集成安装在撬架3上的混合罐4、动力系统5、传动系统6、泵注系统7、液添系统8、干添混合系统9以及控制系统10，混合罐4安装在撬架3的中部，液体在混合罐4中混配均匀；泵注系统7安装在混合罐4的左侧，将混配好的液体加压泵出；动力系统5包括两台驱动电机36，动力系统5安装在混合罐4的右侧，为泵注系统7提供动力；传动系统6一端连接动力系统5的输出端，另一端连接泵注系统7的动力输入端，传动系统6将动力系统5的输出动力传递至泵注系统7；液添系统8在混合罐的下方，其吸入口与外部液罐连接，排出口与混合罐4的吸入口连接，液添系统8将液体添加剂注入混合罐4中；干添混合系统9安装在动力系统5的右侧，其排出口与混合罐4的吸入口连接，干添混合系统9将基液和干粉添加剂注入混合罐4中；控制系统10安装在干添混合系统9的旁边，对钻塞泵撬1进行集中控制；VFD控制房2将井场10KV的高压网电转换成设备适用的交流电、直流电，给钻塞泵撬1供电。

所述干添混合系统9包括储料罐11、螺旋输送机12、电子称重系统13、喷射混合器14、流量计15、调节阀16、喷射离心泵17、喷射泵电机18；储料罐11的底部安装有电子称重系统13，储料罐11排出口与螺旋输送机12的进口相连；喷射混合器14有两个进口一个排出口，其中一个进口与螺旋输送机12的排出口相连，喷射混合器14的另一个进口与喷射离心泵17的排出口相连；在喷射离心泵17的排出口和喷射混合器14的进口之间安装有流量计15和调节阀16；喷射混合器14的排出口与混合罐4中的液体添加口21相连。

所述混合罐4顶部安装有两个搅拌器19和一个高低液位计，混合罐4内部有交错布置的隔板25，混合罐4上设有与泵注系统相连的液体排出口23和与液添系统8、干添混合系统9相连的液体添加口21。

所述泵注系统7含有两台五缸柱塞泵27；动力端润滑泵29、液力端润滑泵32的驱动方式均为电驱；所述泵注系统7含有灌注离心泵35，灌注离心泵35的排出口与五缸柱塞泵27的吸入端相连，灌注离心泵35的吸入口既可与混合罐4的液体排出口23相连，又与外部供液罐相连。

控制系统10对泵注系统7的泵注排量、干添混合系统9的干添量以及液添系统8的液添量进行控制，同时具备作业参数显示功能、异常状况报警功能和作业数据存储功能。

本发明的有益效果为：

1、本发明是集钻塞液连续混配、供输和泵注等多功能于一体；

2．本发明充分利用井场网电，采用全电驱设计，达到节能减排的目的；

3．本发明整橇背靠背布置2台1000型五缸柱塞泵，一台橇就实现泵注一用一备功能，满足了钻铣桥塞作业时长时间连续泵注循环的需求；

4．本发明配置小剂量精确干添、液添系统，实现了钻塞液小排量连续混配，解决了钻塞作业时钻塞液需要预先混配的问题。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为钻塞泵撬结构示意图；

图3为干添混合系统结构示意图；

图4为混合罐结构示意图；

图5为泵注系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的原理和特征进行说明，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如附图1所示，一种钻塞泵注设备包括钻塞泵撬1和VFD控制房2，VFD控制房2将井场10KV的高压网电转换成设备适用的交流电、直流电，给钻塞泵撬1供电。

如附图2所示，钻塞泵撬1包括：撬架3以及集成安装在撬架3上的混合罐4、动力系统5、传动系统6、泵注系统7、液添系统8、干添混合系统9以及控制系统10等。混合罐4安装在撬架3的中部，液体在混合罐4中混配均匀；泵注系统7安装在混合罐4的左侧，泵注系统7将混配好的液体加压泵出；动力系统5安装在混合罐4的右侧，动力系统5为泵注系统7提供动力；传动系统6一端连接动力系统5的输出端，另一端连接泵注系统7的动力输入端，传动系统6将动力系统5的输出动力传递至泵注系统7；液添系统8在混合罐的下方，其吸入口与外部液罐连接，排出口与混合罐4的吸入口连接，液添系统8可根据实际需求以一定的比例将液体添加剂注入混合罐4中；干添混合系统9安装在动力系统5的右侧，其排出口与混合罐4的吸入口连接，干添混合系统9可根据实际需求以一定的比例将基液和干粉添加剂注入混合罐4中；控制系统10安装在干添混合系统9的旁边，其作用在于对钻塞泵撬1进行集中控制。

如附图3所示，干添混合系统9包括：储料罐11、螺旋输送机12、电子称重系统13、喷射混合器14、流量计15、调节阀16、喷射离心泵17、喷射泵电机18。喷射离心泵17将外部贮液罐中的液体增压后输送到喷射混合器14；喷射混合器14利用文丘里原理将储料罐11内经螺旋输送机12输送至喷射混合器4入口的干粉状减阻剂吸入混合腔进行混合，混合后的液体排至混合罐4。

如附图4所示，混合罐4包括：搅拌器19、罐体20、液体添加口21、罐底座22、液体排出口23、液位计24、隔板25、顶部踏板26。混合罐4入口处设有液体添加口21，液添系统8将一种液态减阻剂经液体添加口21加入罐体20中；搅拌器19将液态减阻剂与减阻液搅拌混合；罐内交错布置隔板25，使液体按一定路线流动；液位计24安装在顶部踏板上，液位计24具有高低液位报警功能。

如附图5所示，泵注系统7包括：五缸柱塞泵27、高压排出管汇28、动力端润滑泵29、动力端润滑油箱30、液力端润滑油箱31、液力端润滑泵32、低压管汇33、灌注泵电机34、灌注离心泵35。动力端润滑油箱30和动力端润滑泵29为五缸柱塞泵27的动力端提供润滑；液力端润滑油箱31和液力端润滑泵32为五缸柱塞泵27的液力端提供润滑；灌注离心泵35的吸入口与混合罐4的液体排出口23相连；灌注离心泵35将混合罐4中的混合好的减阻液增压后经过低压管汇33输送至五缸柱塞泵27的吸入管中，由柱塞泵增压排出，用于油气田钻塞作业。

控制系统10可对泵注系统7的泵注排量、干添混合系统9的干添量以及液添系统8的液添量进行控制，同时具备作业参数显示功能、异常状况报警功能和作业数据存储功能。

整机具体工作流程如下：

VFD控制房2将井场10KV的高压网电转换成设备适用的交流电、直流电，给钻塞泵撬1供电。

通过控制系统10的集中控制，液添系统8以某一设定比例将液体添加剂注入混合罐4中，干添混合系统9在储料罐11、螺旋输送机12、电子称重系统13、喷射混合器14、流量计15、调节阀16、喷射离心泵17、喷射泵电机18的联合作用下以某一设定比例将基液和干粉添加剂注入混合罐4中，控制系统10通过调节混合罐4上的搅拌电机19的转速，使得混合罐4中的基液、液体添加剂和干粉添加剂混配均匀，紧接着，在控制系统10的作用下，泵注系统7中的灌注泵电机34驱动灌注离心泵35将混合罐4中混配均匀的液体加压泵送至泵注系统7中的五缸柱塞泵27，于此同时，在控制系统10的控制下，动力系统5通过传动系统6将驱动电机36的动力传输至五缸柱塞泵27，使得混配均匀的液体经五缸柱塞泵27泵注加压并通过高压排出管汇28排出至指定作业位置。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种钻塞泵注作业设备，其特征在于：包括钻塞泵撬（1）和VFD控制房（2），其中钻塞泵撬（1）包括撬架（3）以及集成安装在撬架（3）上的混合罐（4）、动力系统（5）、传动系统（6）、泵注系统（7）、液添系统（8）、干添混合系统（9）以及控制系统（10），混合罐（4）安装在撬架（3）的中部，液体在混合罐（4）中混配均匀；泵注系统（7）安装在混合罐（4）的左侧，将混配好的液体加压泵出；动力系统（5）包括两台驱动电机（36），动力系统（5）安装在混合罐（4）的右侧，为泵注系统（7）提供动力；传动系统（6）一端连接动力系统（5）的输出端，另一端连接泵注系统（7）的动力输入端，传动系统（6）将动力系统（5）的输出动力传递至泵注系统（7）；液添系统（8）在混合罐的下方，其吸入口与外部液罐连接，排出口与混合罐（4）的吸入口连接，液添系统（8）将液体添加剂注入混合罐（4）中；干添混合系统（9）安装在动力系统（5）的右侧，其排出口与混合罐（4）的吸入口连接，干添混合系统（9）将基液和干粉添加剂注入混合罐（4）中；控制系统（10）安装在干添混合系统（9）的旁边，对钻塞泵撬（1）进行集中控制；VFD控制房（2）将井场10KV的高压网电转换成设备适用的交流电、直流电，给钻塞泵撬（1）供电；所述干添混合系统（9）包括储料罐（11）、螺旋输送机（12）、电子称重系统（13）、喷射混合器（14）、流量计（15）、调节阀（16）、喷射离心泵（17）、喷射泵电机（18）；储料罐（11）的底部安装有电子称重系统（13），储料罐（11）排出口与螺旋输送机（12）的进口相连；喷射混合器（14）有两个进口一个排出口，其中一个进口与螺旋输送机（12）的排出口相连，喷射混合器（14）的另一个进口与喷射离心泵（17）的排出口相连；在喷射离心泵（17）的排出口和喷射混合器（14）的进口之间安装有流量计（15）和调节阀（16）；喷射混合器（14）的排出口与混合罐（4）中的液体添加口（21）相连；所述混合罐（4）顶部安装有两个搅拌器（19）和一个高低液位计，混合罐（4）内部有交错布置的隔板（25），混合罐（4）上设有与泵注系统相连的液体排出口（23）和与液添系统（8）、干添混合系统（9）相连的液体添加口（21）；所述泵注系统（7）含有两台五缸柱塞泵（27）；动力端润滑泵（29）、液力端润滑泵（32）的驱动方式均为电驱；所述泵注系统（7）含有灌注离心泵（35），灌注离心泵（35）的排出口与五缸柱塞泵（27）的吸入端相连，灌注离心泵（35）的吸入口既可与混合罐（4）的液体排出口（23）相连，又与外部供液罐相连。

2.根据权利要求1所述的一种钻塞泵注作业设备，其特征在于：控制系统（10）对泵注系统（7）的泵注排量、干添混合系统（9）的干添量以及液添系统（8）的液添量进行控制，同时具备作业参数显示功能、异常状况报警功能和作业数据存储功能。