[發明專利]水力壓裂用壓裂液連續混配方法及設備

無效

• 申請號: 201410353969.7
• 申請日: 2014-07-23
• 公開（公告）號: CN104147951A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發明（設計）人: 徐克彬;李磊;曾昊;馮曉寧;胡朝朝;楊小濤;提云;王燕聲;李軍
• 申請（專利權）人: 中國石油集團渤海鉆探工程有限公司
• 主分類號: B01F3/12
• 分類號: B01F3/12;B01F13/10;B01F15/02;B01F15/04
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 王顕

技術領域

本發明涉及水力壓裂用壓裂液連續混配領域，特別涉及一種水力壓裂用壓裂液連續混配方法及設備。

背景技術

水力壓裂是現階段國內外油氣田增產過程中廣泛應用的一種增產技術方法。通過壓裂能夠形成長度合宜、導流能力強的裂縫，進而溝通與連接油氣的儲油空間以及滲流通道，從而實現油氣田的順利投產以及穩產高產。

目前壓裂液配液采用方式主要有三種，即傳統方式、現場配液方式、自動化配液方式：

(1)傳統方式：壓裂液由配液站配制完成后，由運輸罐車運至作業現場，這種方式壓裂運輸成本極高，而且僅適用于近井壓裂；

(2)現場配液方式：將各類化學添加劑運至壓裂作業現場，依靠現場一些簡單設備和現場操作人員，實現單罐配液，但是這種單罐配液需要長時間配液，而且人工勞動強度較大，壓裂作業環境較差，而且批混批用的作業流程，容易導致液體腐敗、浪費；

(3)自動化配液：油田服務提供商的哈里伯頓(Halliburton)公司和斯倫貝謝(Schlumberger)公司分別研制出不同類型的壓裂液連續混配裝置，但是，它們僅適合于濃縮液的輸送，不適合部分地區，例如中國的實際應用。鑒于此，中國的四機賽瓦公司研制出一種能夠實現水粉混合的連續混配裝置，但是該單元對稠化劑瓜爾膠粉料有特殊要求。另外，其還不能實現所有氯化鉀及其他各種添加劑的同車添加，而且配液量較小，不能滿足大規模壓裂作業要求。

發明內容

針對上述現有技術的缺陷，本發明的目的在于提供一種水力壓裂用壓裂液連續混配方法及設備，實現了壓裂液的連續完全配制，人工勞動強度低，自動控制系統的實現可根據施工設計要求隨時調整物料配比及流量，避免壓裂液及化學添加劑的浪費，降低了壓裂作業成本。此外，壓裂液連續混配裝置的設計方法可實現大排量配液，裝置實現了壓裂液的連續配液，可滿足大型水力壓裂作業需求。裝置整體橇裝式設計，方便運輸，自帶柴油機組，無需外接動力，適用于野外壓裂作業現場使用。

為此，本發明的技術方案如下：

一種水力壓裂用壓裂液連續混配方法，包括以下步驟：

(1)配置第一混合液：來自供水單元的清水與氯化鉀干粉在第一混合單元充分混合，得到第一混合液，所述氯化鉀與清水的質量比為0.05-5:100；

(2)配置第二混合液：所述第一混合液與瓜爾膠干粉進入第二混合單元，同時加入第1液體添加劑，充分混合后得到第二混合液，所述瓜爾膠干粉與第一混合液的質量比為0.01-1:100；

(3)發液：所述第二混合液進入發液單元，同時添加第2液體添加劑，得到最終混合液；

(4)檢測：最終混合液通過檢測單元，對其流量和粘度進行在線檢測。

所述第1液體添加劑和第2液體添加劑具有不同配伍性。在配置壓裂液過程中，需要添加的化學添加劑種類較多，如：有機粘土穩定劑、助排劑、殺菌劑、起泡劑、消泡劑、破乳劑、降濾失劑、pH調節劑、溫度穩定劑、低溫破膠激活劑等。根據化學液體配伍性原則，某些化學添加劑同時混合時會發生反應導致添加劑失效，因此，根據化學添加劑配伍性的不同，將其分為第1液體添加劑和第2液體添加劑，分別進行添加。

在本發明方案中，首先將氯化鉀干粉與清水按照質量比為0.05-5:100混合為第一混合液，即鹽水；之后按照瓜爾膠干粉與鹽水的質量比為0.01-1:100在第二混合單元進行混合，得到第二混合溶液，即壓裂液基液。經過發明人的多次實驗和對物料混合過程中混合物混合比例的調整，當按照上述配置過程和上述質量分數配比的限定進行配置時，所配得的壓裂基液粘度均勻、無魚眼現象。

一種水力壓裂用壓裂液連續混配方法的設備，其特征在于，包括：供水單元、氯化鉀粉料進料單元、瓜爾膠粉料進料單元、液體添加劑進料單元、第一混合單元、第二混合單元、發液單元、檢測單元和控制單元。

所述第一混合單元為一混合罐，與供水單元和氯化鉀粉料進料單元相連，其內部設有錨框式攪拌裝置。當清水與氯化鉀粉料進入第一混合單元后，錨框式攪拌器快速旋轉攪拌，攪拌器葉片所帶動的液體把靜止層從罐壁上帶下來，防止氯化鉀粘附或堆積在罐壁及罐底。

所述第二混合單元與第一混合單元、瓜爾膠粉料進料單元以及發液單元相連，所述第二混合單元為一混合罐，包括攪拌區和導流區。