[發明專利]水力壓裂用的壓裂液大流量連續配液系統及其配液工藝

有效

• 申請號: 201510529031.0
• 申請日: 2015-08-25
• 公開（公告）號: CN105126697B
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 顧曉眾;任勇強;安登洲;王文凱;楊艷明;谷彥龍;楊嵐棟;薛洪江
• 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: B01F15/02
• 分類號: B01F15/02;B01F15/04;B01F5/12
• 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

本發明涉及石油開采技術領域，具體涉及一種水力壓裂用壓裂液大流量連續配液系統及配液方法。

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生產方式主要有三種，即傳統方式、現場配液方式、自動化配液方式：

(1)傳統方式：在配液站中完成壓裂液的配制之后，由運輸罐車將壓裂液運至作業現場，該方式運輸成本極高，僅適用于近井壓裂配液。

(2)現場配液方式：即依靠壓裂作業現場的一些簡單設備和操作人員進行單罐配液，這種配液方式具有人工勞動強度大、配液時間長的缺點，該配液方式的作業環境較差，批混批用的作業流程也容易導致壓裂液的腐敗變質和浪費。

(3)自動化配液：近年來，哈里伯頓(Halliburton)公司和斯倫貝謝(Schlumberger)公司分別研制出了不同類型的壓裂液連續混配裝置，但是它們僅適于以濃縮液為基礎的壓裂液混配方式，不適合中國地區的推廣應用。鑒于此，四機賽瓦公司研制出了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；此外，該裝置還不能實現氯化鉀及其他各種添加劑的同車添加，且單批次配液量較小，不能滿足大規模壓裂作業要求。

此外，當前普遍采用的離心泵——射流泵的連續混配方式直接將瓜爾膠粉抽入到水中混合，很難實現對瓜爾膠的穩定輸送和與其它物料的有效混合，該方法易于出現水包粉的現象，影響壓裂效果。

基于以上現狀，需要研究開發一種能夠真正意義上滿足油田大規模壓裂施工作業需求的大排量壓裂液連續配液系統及其配液工藝。

發明內容

針對上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種實現壓裂液的連續完全配制和對瓜爾膠進行穩定均勻的輸送和添加，自動控制系統的實現可根據施工設計要求實時在線調整物料配比及流量，避免壓裂液及化學添加劑的浪費，具有物料混合穩定、人工勞動強度低、配液質量高的特點，降低了壓裂作業成本水力壓裂用壓裂液大流量連續配液系統。

本發明的另一目的是利用該水力壓裂用壓裂液大流量連續配液系統實現大大流量連續配液的配液工藝。

為此，本發明技術方案如下：

一種水力壓裂用的壓裂液大流量連續配液系統，包括依次通過管道連通的供水單元、配液單元、液體化學添加劑添加單元和緩沖罐，動力驅動系統和控制系統，電信號和數據信號，在所述配液單元和所述液體化學添加劑添加單元之間的連接管道上設置有流量計，所述配液單元包括多個物料輸送計量裝置、在線粘度計、與所述物料輸送計量裝置出料口通過連接管道連通的高剪切均質泵和設置在所述物料輸送計量裝置出料口處的電子計量閥；所述液體化學添加劑添加單元包括多個穩定劑輸送計量裝置、與所述穩定劑輸送計量裝置出料口通過連接管道連通的離心泵和設置在所述穩定劑輸送計量裝置出料口處的電子計量閥；所述高剪切均質泵、所述在線粘度計、所述流量計、所述離心泵和所述緩沖罐通過連接管道依次連通；所述動力驅動系統和控制系統是基于PLC的實時在線控制系統；所述電信號是通過動力電纜進行傳輸，所述數據信號是通過連接的通訊控制電纜進行傳輸。

進一步地，所述配液單元包括氯化鉀溶液輸送計量裝置、瓜爾膠粉料流化計量裝置、高剪切均質泵和在線粘度計，所述氯化鉀溶液輸送計量裝置包括氯化鉀溶液進料裝置，所述瓜爾膠粉料流化計量裝置包括瓜爾膠粉料進料裝置和與通過連接管道與所述瓜爾膠粉料進料裝置連接的流化罐，所述供水單元、氯化鉀溶液進料裝置和流化罐均與所述高剪切均質泵入料口通過連接管道連通且在所述氯化鉀溶液進料裝置與所述高剪切均質泵之間的連接管道上、所述流化罐與所述高剪切均質泵之間的連接管道上分別設置有第一電子計量閥和第二電子計量閥。

所述高剪切均質泵能夠使水、氯化鉀溶液、瓜爾膠粉充分混合并粉碎細化，使細化度達到0.5μm，形成壓裂液基液。

進一步地，所述流化罐罐體的頂部沿圓周方向設置有多個進料口，在所述流化罐的底部設置有壓縮空氣進氣管，在所述流化罐罐體內設置有流態化床，在所述流態化床的上方設置有一出料口，所述出料口通過連接管道與所述高剪切均質泵入料口連通。