專利名稱：一種負(fù)壓可控壓裂液混合器及壓裂液配制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種負(fù)壓可控壓裂液混合器及壓裂液配制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在石油工業(yè)的開發(fā)完井作業(yè)中，對于內(nèi)陸油氣田，多數(shù)要進(jìn)行壓裂施工作業(yè)，對油氣層加以改造后，才能達(dá)到工業(yè)油氣流進(jìn)行開采。壓裂施工作業(yè)必須要在現(xiàn)場配制數(shù)量龐大的壓裂液，才能進(jìn)行壓裂施工作業(yè)。每次所需的壓裂液數(shù)量，從100—1000多方數(shù)量不等，壓裂液的需求量非常大。而壓裂液配制的濃度是否均勻，能否達(dá)到初始粘度的要求，直接影響到壓裂施工的攜砂性能和抗濾失能力及抗剪切能力，水化程度等，因此，壓裂液配制的優(yōu)劣關(guān)系到壓裂施工的成敗與施工質(zhì)量?，F(xiàn)用壓裂液的配制主要存在以下問題
1.采用人為方式向漏斗中倒入化工料的多少及速度，來控制加入量的大小和加入速度，其混合不均勻，易出現(xiàn)結(jié)塊現(xiàn)象，俗稱魚眼，漂浮在頂部，嚴(yán)重影響了基液的濃度；施工后又沉降在大罐的底部，造成了再次配制的壓裂液容易腐敗變質(zhì)，給清洗儲液罐38帶來了很大困難。壓裂液的主要成份為水，主要配制難題就是要解決水與稠化劑(干粉狀)接觸后發(fā)生的結(jié)塊問題?，F(xiàn)在的配制方法，采用將干粉(胍膠)倒入混合漏斗中，讓其流入噴嘴中高速流動的水里，沒有充分散化的干粉與水接觸后，形成了結(jié)塊現(xiàn)象，盡管兩者混合后在排出管線中進(jìn)行了高速運(yùn)動的攪拌，但仍有大量的粉狀料沒有被沖散，形成了膠包干粉的魚眼狀混合物，不能溶入水中，稠化基液的粘度。2.固體添加劑如氯化鉀有結(jié)塊現(xiàn)象時，易卡在漏斗的出口處下不去，使配液無法進(jìn)行。壓裂液中所配制固體添加劑，其常用的是氯化鉀，是顆粒狀晶體，當(dāng)受到空氣中的水份潮濕后易出現(xiàn)結(jié)塊現(xiàn)象。往往在配制過程中，易卡在漏斗出口處，堵塞了出口通道，要進(jìn)行處理，會中斷壓裂液的配制工藝；小于出口直徑的塊狀氯化鉀進(jìn)入負(fù)壓可控壓裂液混合器后，與高速流動的液體混合時間短，溶解不良，大部份的塊狀或顆粒狀氯化鉀沉在了儲液罐38的底部，不能溶解在壓裂液當(dāng)中，影響了液體的配制質(zhì)量。3.配液漏斗出口采用軟膠管，在液體高速流動的狀態(tài)下，管線被吸偏，使得管線的過流面積嚴(yán)重縮小，不暢通，極易出現(xiàn)配液堵管線的現(xiàn)象，造成配液中途停止，稠化劑結(jié)塊等不良現(xiàn)象發(fā)生。當(dāng)在軟管內(nèi)有快速流動的液體時，會造成管線內(nèi)的壓力低于周圍的大氣壓，大氣壓會將軟管壓偏，嚴(yán)重阻塞軟管中混合物的通過能力；當(dāng)加入的粉劑量較大時，胍膠與液體接觸后，形成的膠狀物，會將排出管軟管堵死，出現(xiàn)堵管線現(xiàn)象。一旦堵住以后，要清除管線內(nèi)的膠結(jié)物，是很困難的事，甚至?xí)斐膳湟很浌軋髲U。4.液體添加劑采用人工倒入的方法加入，其倒入量無法得到精確控制，易混入空氣，使添加劑與空氣混合產(chǎn)生大量的泡沫，儲液罐38溢罐，不能再進(jìn)行循環(huán)，造成配制的壓裂液循環(huán)不均勻。液體添加劑中含有起泡劑，當(dāng)把該添加劑倒入漏斗中進(jìn)行混合時，會有空氣混入其中，再與水混合后，會在儲液罐38中產(chǎn)生大量的泡沫，而將壓裂液排出儲液罐38外，造成配制工藝中止，不能再進(jìn)行大排量循環(huán)，以致所配制的壓裂液上下濃度不均勻。5.因儲液罐38液面高度高于配液漏斗，停泵后會引起儲液罐38中的壓裂液倒流回漏斗內(nèi)，將漏斗中的干粉結(jié)成塊，而不能再用。因儲液罐38的位置高于配制液體的負(fù)壓可控壓裂液混合器的位置，停止配液后， 負(fù)壓可控壓裂液混合器出口管線中的液體會從負(fù)壓可控壓裂液混合器中返出，造成負(fù)壓可控壓裂液混合器漏斗中的干粉會與液體接觸，形成膠狀物，難以將其再與液體混合，造成膠胍的損失。6.配制每罐壓裂液的時間長達(dá)30分鐘，配制時間長，耽誤其后續(xù)的壓裂施工。7.配制壓裂液的排量和壓力低，只有200-300L/min的排量，噴嘴的噴出壓力不到4MPa，不能達(dá)到邊配制邊充分循環(huán)的工藝要求，配制以后還需再充分循環(huán)，延長了配液時間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種負(fù)壓可控壓裂液混合器及壓裂液配制系統(tǒng)， 以克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種負(fù)壓可控壓裂液混合器，其特征在于包括固體添加劑系統(tǒng)、氣粉混合系統(tǒng)以及液體添加添負(fù)壓吸入系統(tǒng)；所述固體添加劑系統(tǒng)包括漏斗，漏斗下部依次連接有三通、球形閥、螺紋短節(jié)、第一三通以及主混三通；主混三通一端通過高壓短節(jié)與第一由壬相連，另一端通過低壓短節(jié)與第二由壬相連；高壓短節(jié)靠近主混三通的一端內(nèi)孔連接有噴管，低壓短節(jié)靠近主混三通的一端內(nèi)孔鑲嵌有混合喉管；所述氣粉混合系統(tǒng)包括一端與三通相連的氣粉混合三通，氣粉混合三通另一端連接第一針閥，進(jìn)氣管與第一針閥連接后安裝在氣粉混合三通的內(nèi)部；氣粉混合三通下部依次連接有帶鋼絲的透明軟管、單流閥和干粉截止閥；所述液體添加添負(fù)壓吸入系統(tǒng)包括與干粉截止閥下部相連接的第二三通，第二三通的一端接第一三通，另一端通過液體添加劑截止閥接接進(jìn)液軟管；所述高壓短節(jié)上端依次連接有第二針閥、設(shè)有高壓球閥的高壓軟管以及直角彎頭，直角彎頭與固定在漏斗上的小四通相連，漏斗上均布有四個噴嘴，小四通一端的出口連接有一個噴嘴， 其余三個噴嘴均通過小三通固定在漏斗上，小四通與小三通之間通過高壓噴嘴連接管相連接。所述球形閥內(nèi)徑為2英寸，螺紋短節(jié)內(nèi)徑為2英寸，小四通內(nèi)徑為3/8英寸，噴嘴直徑為1mm，高壓噴嘴連接管內(nèi)徑為3/8英寸；所述螺紋短節(jié)通過內(nèi)徑為2英寸的活接頭與第一三通相連；所述主混三通通過內(nèi)徑為2英寸的連接管與低壓短節(jié)連接；所述高壓短節(jié)上端焊一個內(nèi)徑為72英寸的短節(jié)再連接第二針閥，再通過一根內(nèi)徑為72英寸鋼管連接高壓球閥，再通過一根內(nèi)徑為72英寸的高壓軟管連接內(nèi)徑為72英寸的直角彎頭；所述氣粉混合三通下部采用倒刺結(jié)構(gòu)的接頭，連接帶鋼絲的透明軟管；所述漏斗的頂部設(shè)有蓋板，以防止異物進(jìn)入漏斗中。所述固體添加劑系統(tǒng)、氣粉混合系統(tǒng)以及液體添加添負(fù)壓吸入系統(tǒng)固定于框架上，便于安裝使用及搬運(yùn)。所述高壓短節(jié)和低壓短節(jié)分別通過防轉(zhuǎn)墊板壓在框架上，并通過U形卡子)固定于框架上。一種負(fù)壓可控壓裂液混合器的壓裂液配制系統(tǒng)，其特征在于包括高壓配液三缸泵、配液高壓管線、帶鋼絲不易吸偏的軟管和儲液罐；其中，高壓配液三缸泵的吸入端與儲液罐相連，高壓配液三缸泵的出口通過配液高壓管線與負(fù)壓可控壓裂液混合器中的噴管連接，負(fù)壓可控壓裂液混合器中的混合喉管通過帶鋼絲不易吸偏的軟管連接至儲液罐的頂部，形成一條循環(huán)管路。所述帶鋼絲不易吸偏的軟管為內(nèi)徑2英寸，且管壁夾層有鋼絲的軟管。本發(fā)明的技術(shù)效果為
1.干粉的配制速度可以達(dá)到25Kg/min，配制30方液體所需時間為10-12分鐘。2.配制時間是原來的1/3，配制質(zhì)量比原來提高，配制完成后，可直接進(jìn)行壓裂施工，不需要進(jìn)行幾個小時的溶膨。3.將原來要兩天進(jìn)行的壓裂施工，可以在當(dāng)天一天內(nèi)完成，大大提高了工作效益。4.解決了胍爾膠配制壓裂液過程中易形成的魚眼問題，提高了配制質(zhì)量，縮短了配制時間。5.解決了固體添加劑如氯化鉀有結(jié)塊現(xiàn)象時，易卡在漏斗的出口處下不去，使配液無法進(jìn)行配制的問題。6.解決了配液漏斗出口管線采用帶鋼絲的軟管，防止管線被吸偏，形成堵塞管線的問題。7.采用密閉配液技術(shù)防止了空氣進(jìn)入配制液體當(dāng)中，引起的發(fā)泡溢罐現(xiàn)象。8.采用單流閥技術(shù)，防止了壓裂液回流到配液漏斗之中，造成胍膠粉結(jié)塊浪費(fèi)的現(xiàn)象。9.采用大排量配制工藝技術(shù)，提高了液體的動能，加快了液體在儲液罐38中的循環(huán)速度，提高了配制濃度的均勻性。


下面結(jié)合實(shí)施例附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明 圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖2是氣粉負(fù)壓可控壓裂液混合器結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是總負(fù)壓可控壓裂液混合器結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是壓裂液配制系統(tǒng)連接示意圖。附圖標(biāo)記如下
1.蓋板、2.漏斗、3.噴嘴、4.氣粉混合三通、5.進(jìn)氣控制閥、6.帶鋼絲的透明軟管、 7.單流閥、8.干粉截止閥、9.液體添加劑截止閥、10.進(jìn)液軟管、11.第二由壬、12.防轉(zhuǎn)墊板、13. U形卡子、14.混合喉管、15.連接管、16.噴管、17.主混三通、18.第一由壬、19.第二針閥、20.活接頭、21.框架、22.螺紋短節(jié)、23.球形閥、24.高壓球閥、25.高壓軟管、26. 高壓噴嘴連接管、27.第一三通、28.第二三通、29.第一針閥、30.低壓短節(jié)、31.雙公接頭、 32.高壓短節(jié)、33.三通、34.高壓配液三缸泵、35.配液高壓管線、36.負(fù)壓可控壓裂液混合器、37.帶鋼絲不易吸偏的軟管、38.儲液罐、39.直角彎頭、40.小四通、41.小三通、45.進(jìn)氣管。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明屬于石油天然氣行業(yè)，涉及壓裂液配制的工藝技術(shù)，為了使稠化劑，固體添加濟(jì)，液體添加劑能夠更好，更快，更均勻地與施工液體進(jìn)行混合，不發(fā)生結(jié)塊現(xiàn)象，提高施工質(zhì)量，而發(fā)明的一種配制壓裂液體的負(fù)壓可控壓裂液混合器。本發(fā)明結(jié)構(gòu)如下
一種負(fù)壓可控壓裂液混合器，包括固體添加劑系統(tǒng)、氣粉混合系統(tǒng)以及液體添加添負(fù)壓吸入系統(tǒng)；
所述固體添加劑系統(tǒng)包括漏斗2，漏斗2下部依次連接有三通33、球形閥23、螺紋短節(jié) 22、第一三通27以及主混三通17 ；主混三通17 —端通過高壓短節(jié)32與第一由壬18相連， 另一端通過低壓短節(jié)30與第二由壬11相連；高壓短節(jié)32靠近主混三通17的一端內(nèi)孔連接有噴管16，低壓短節(jié)30靠近主混三通17的一端內(nèi)孔鑲嵌有混合喉管14 ；
所述氣粉混合系統(tǒng)包括一端與三通33相連的氣粉混合三通4，氣粉混合三通4另一端連接第一針閥四，進(jìn)氣管45與第一針閥四連接后安裝在氣粉混合三通4的內(nèi)部；氣粉混合三通4下部依次連接有帶鋼絲的透明軟管6、單流閥7和干粉截止閥8 ；
所述液體添加添負(fù)壓吸入系統(tǒng)包括與干粉截止閥8下部相連接的第二三通28，第二三通觀的一端接第一三通27，另一端通過液體添加劑截止閥9接接進(jìn)液軟管10 ；
所述高壓短節(jié)32上端依次連接有第二針閥19、設(shè)有高壓球閥M的高壓軟管25以及直角彎頭39，直角彎頭39與固定在漏斗2上的小四通40相連，漏斗2上均布有四個噴嘴 3，小四通40 —端的出口連接有一個噴嘴3，其余三個噴嘴3均通過小三通41固定在漏斗2 上，小四通40與小三通41之間通過高壓噴嘴連接管沈相連接。上述球形閥23內(nèi)徑可為2英寸，螺紋短節(jié)22內(nèi)徑為2英寸，小四通40內(nèi)徑為78 英寸，噴嘴3直徑為1mm，高壓噴嘴連接管沈內(nèi)徑為3/8英寸；所述螺紋短節(jié)22通過內(nèi)徑為 2英寸的活接頭20與第一三通27相連；所述主混三通17通過內(nèi)徑為2英寸的連接管15與低壓短節(jié)30連接；所述高壓短節(jié)32上端焊一個內(nèi)徑為72英寸的短節(jié)再連接第二針閥19， 再通過一根內(nèi)徑為72英寸鋼管連接高壓球閥對，再通過一根內(nèi)徑為72英寸的高壓軟管25 連接內(nèi)徑為72英寸的直角彎頭39 ；所述氣粉混合三通4下部采用倒刺結(jié)構(gòu)的接頭，連接帶鋼絲的透明軟管6 ；所述漏斗2的頂部設(shè)有蓋板1，以防止異物進(jìn)入漏斗2中。上述固體添加劑系統(tǒng)、氣粉混合系統(tǒng)以及液體添加添負(fù)壓吸入系統(tǒng)可固定于框架 21上，便于安裝使用及搬運(yùn)。上述高壓短節(jié)32和低壓短節(jié)30還可分別通過防轉(zhuǎn)墊板12壓在框架21上，并通過U形卡子13固定于框架21上。即利用高壓短節(jié)32和低壓短節(jié)30的圓管表面加工的螺方平面，壓在防轉(zhuǎn)墊板12上，防轉(zhuǎn)墊板12再壓在框架21的平面上，通過兩個U形卡子13 將其固定在框架21上，防止在其拆卸由壬的過程中造成高壓短節(jié)32和低壓短節(jié)30的與之相關(guān)的連接處松扣，引起不安全因素的發(fā)生。一種包含上述負(fù)壓可控壓裂液混合器的壓裂液配制系統(tǒng)，還包括高壓配液三缸泵 34、配液高壓管線35、帶鋼絲不易吸偏的軟管37和儲液罐38 ；其中，高壓配液三缸泵34的吸入端與儲液罐38相連，高壓配液三缸泵34的出口通過配液高壓管線35與負(fù)壓可控壓裂液混合器中的噴管16連接，負(fù)壓可控壓裂液混合器中的混合喉管14通過帶鋼絲不易吸偏的軟管37連接至儲液罐38的頂部，形成一條循環(huán)管路。上述帶鋼絲不易吸偏的軟管37可為內(nèi)徑2英寸，且管壁夾層有鋼絲的軟管。如圖1所示，漏斗2是由一個圓筒體和錐形體通過焊接加工成的漏斗，筒體的直徑為40cm，其下部出口的直徑為2英寸；漏斗2下部的三通33下端用絲扣連接一個內(nèi)徑為2 英寸的球形閥23，球形閥23下部連接2英寸螺紋短節(jié)22，螺紋短節(jié)22下部通過2英寸活接頭20連接第一三通27，第一三通27的2英寸接頭連接主混三通17，主混三通17的左端絲扣連接高壓短節(jié)32，高壓短節(jié)32的另一端絲扣連接由壬(母)18，主混三通17的右端可通過內(nèi)徑為2英寸的連接管15連接低壓短節(jié)30，低壓短節(jié)30的右端絲扣連接由壬(公)11 ； 高壓短節(jié)32右端內(nèi)孔內(nèi)絲扣連接噴管16 ；低壓短節(jié)30的左端內(nèi)孔鑲嵌混合喉管14。以上的連接構(gòu)成了本發(fā)明的主體構(gòu)件。其主要用于負(fù)壓吸入固體添加劑如氯化鉀，是固體添加劑的主體系統(tǒng)。在高壓短節(jié)32的右上端焊一個內(nèi)徑為72英寸的短節(jié)再連接第二針閥19，再通過一根內(nèi)徑為72英寸鋼管連接高壓球閥24，再通過一根內(nèi)徑為72英寸的高壓軟管25連接內(nèi)徑為72英寸的直角彎頭39，再連接一個內(nèi)徑為3/8英寸的小四通40，小四通40通過其上的螺母固定在漏斗2的錐形上部，小四通一端的出口螺紋連接一個噴嘴3 ；漏斗2錐形上部的錐面上均勻分布有四個直徑為Imm的噴嘴3，其余三個噴嘴3均采用小三通將其固定在漏斗2上，小四通40與相鄰小三通41之間采用內(nèi)徑為3/8英寸的高壓噴嘴連接管沈連接。本發(fā)明中氣粉負(fù)壓可控壓裂液混合器的結(jié)構(gòu)如下
一個內(nèi)徑為I1A英寸氣粉混合三通4的左端通過螺紋連接在三通33左端，其右端連接第一針閥四，第一針閥四與進(jìn)氣管45外徑采用絲扣連接，安裝在氣粉混合三通4的內(nèi)部， 進(jìn)氣管45長度以伸進(jìn)三通33內(nèi)部為宜；氣粉混合三通4下部采用倒刺結(jié)構(gòu)的接頭，連接有一個有鋼絲的透明軟管6，其下部再連接一個單流閥7，單流閥7的下部絲扣連接一個干粉截止閥8 ；由上述部件組成一個氣粉混合系統(tǒng)，是該混合器的主要技術(shù)組成部份，用以解決粉劑的氣流分散與液體混合。干粉截止閥8下部接第二三通觀，第二三通觀的左端接第一三通27，另一端接液體添加劑截止閥9，在截止閥9上再接進(jìn)液軟管10，組成液體添加添負(fù)壓吸入系統(tǒng)。以上三個系統(tǒng)(即固體添加劑系統(tǒng)、氣粉混合系統(tǒng)、液體添加添負(fù)壓吸入系統(tǒng))整體安裝固定在一個四方體形的框架21 (50X50X3方形鋼管)上，便于安裝使用及搬運(yùn)；蓋板 1安裝在漏斗2的頂部，起到防止異物進(jìn)入漏斗2的作用。本發(fā)明的工作步驟如下
將高壓配液三缸泵34的吸入端與儲液罐38相連，高壓配液三缸泵34的出口通過配液高壓管線35與本發(fā)明的入口連接，本發(fā)明的出口通過一條內(nèi)徑為2英寸，且管壁夾層有鋼絲的軟管，即帶鋼絲不易吸偏的軟管37連接在儲液罐38的頂部，形成一條循環(huán)管路。操作高壓配液三缸泵34的排量達(dá)到500—700升，高壓配液三缸泵34的壓力顯示達(dá)到5—7MPa。1.干粉添加劑的混合
關(guān)閉2英寸球閥23、干粉截止閥8、進(jìn)氣控制閥5和液體添加劑截止閥9，將干粉加入到漏斗2中至加滿為止，緩慢打開干粉截止閥8和進(jìn)氣控制閥5，通過帶鋼絲的透明軟管6觀察出粉量的流速，直到出粉變?yōu)榉蹓m為止，干粉加入速度控制在25Kg/min為宜。干粉將在負(fù)壓氣流的帶動下，向下流入主混三通17，與噴管16中流出的高速液流混合，排出到儲液罐38中。當(dāng)干粉添加劑混合過程的中途，若發(fā)生堵管線或配液中止，因出口管線的位置高， 造成液體倒流時，單流閥7自動關(guān)閉，防止倒流回的液體與漏斗2中的干粉接解，形成膠結(jié)粉。當(dāng)管線發(fā)生堵塞后，停止配液，清除排出管線37中的堵塞物后，再繼續(xù)進(jìn)行配液作業(yè)。當(dāng)漏斗2中的粉料加完后，再將漏斗2加滿干粉，直到配制一大罐液體所需的干粉料加完為止。2.液體添加劑的混合
先將進(jìn)液軟管10插入液體添加劑容器中，當(dāng)干粉加完以后，關(guān)閉干粉截止閥8，打開液體添加劑截止閥9，利用高壓配液三缸泵34所排出的液體與噴管16節(jié)流形成的真空負(fù)壓， 將液體添加劑吸入到本發(fā)明中，與噴管16噴出的高速流動的液體進(jìn)行混合后進(jìn)入儲液罐 38 ；當(dāng)液體添加劑的量吸入達(dá)到要求后，關(guān)閉液體添加劑截止閥9。3.固體添加劑的混合
在加入液體添加劑的同時，關(guān)閉進(jìn)氣控制閥5，防止負(fù)壓形成的氣流從漏斗下部進(jìn)入， 不能將漏斗中的固體添加劑向下吸入。將固體添加劑倒入漏斗2中，當(dāng)液體添加劑的混合結(jié)束后，關(guān)閉液體添加劑截止閥9，打開2英寸球閥23，讓固體添加劑在負(fù)壓下被吸入主混三通17中，與噴管16噴出的高速流動液體相混合后，通過帶鋼絲不易吸偏的軟管37進(jìn)入儲液罐38中。當(dāng)漏斗2中出現(xiàn)結(jié)塊的固體添加劑，卡在漏斗2中下不去時，打開高壓球閥24，采用第二針閥19控制噴射排量，讓高流速的液體通過小噴嘴3噴射結(jié)塊干粉添加劑，進(jìn)行切割噴射，將其擊碎后，被本發(fā)明的負(fù)壓吸入，進(jìn)行混合。4.當(dāng)固體添加劑混合完成后，進(jìn)行液體濃度均勻循正時，應(yīng)關(guān)閉2英寸球閥23，防止大量的空氣進(jìn)入儲液罐38中，形成溢罐現(xiàn)象；也防止停泵后液體倒回到漏斗2中，避免返排到井場污染環(huán)境。5.第一罐液體配制完成后，對第二罐液體重復(fù)上述配制方法，直至將所有壓裂液配制完成。本發(fā)明所采用的新技術(shù)如下 1.干粉可控負(fù)壓吸入技術(shù)
通過高壓配液三缸泵34與噴管16噴射的高速流動的液體，在本發(fā)明的下部管道內(nèi)及帶鋼絲不易吸偏的軟管37內(nèi)能夠形成負(fù)壓，當(dāng)排出的流速越高時，形成的負(fù)壓會越大，其最大負(fù)壓可以達(dá)到真空狀態(tài)；液體流量越大，通過噴管16的節(jié)流壓差就會大，噴管出口流速高，形成的負(fù)壓會越低，所形成的空氣流量越大。因此，采用高壓大排量的高速液流，可形成大流量的負(fù)壓空氣流；通過控制吸入空氣的流量，讓干粉通過負(fù)壓吸入的高速流動空氣， 將干粉吹散；干粉得到充分的分散后，被空氣帶入噴管16噴出的高速流動的液體中進(jìn)行混合，不會形成膠包粉的魚眼，類似于沙塵暴所帶沙塵的作用原理。2.氯化鉀固體添加劑噴射負(fù)壓吸入技術(shù)
充分利用氯化鉀快速溶解的性能特點(diǎn)，將負(fù)壓可控壓裂液混合器噴管16前部的高壓液體，導(dǎo)入漏斗的中部，進(jìn)行噴射切割，讓塊狀氯化鉀被高壓水流擊碎，并提前在漏斗水化溶解，通過漏斗下部形成的負(fù)壓液流，將其吸入負(fù)壓可控壓裂液混合器的下部，進(jìn)入排出管線中，帶入儲液罐38進(jìn)入混合。3.采用鋼絲軟管排出的防負(fù)壓吸偏技術(shù)
將負(fù)壓可控壓裂液混合器的出口管線設(shè)計(jì)為帶鋼絲的能承受負(fù)壓的膠管，避免配制過程中，管內(nèi)高速流動液體形成的負(fù)壓將其壓偏，影響混合物的通過能力，甚至造成配液過程中該管線的堵塞。4.液體添加劑防空氣混入的負(fù)壓吸入技術(shù)。采用負(fù)壓吸入方式，充分利用負(fù)壓可控壓裂液混合器所形成的負(fù)壓，將液體添加劑吸入負(fù)壓可控壓裂液混合器中，與液體進(jìn)行混合，杜絕空氣和起泡劑與水混合后發(fā)生泡沫，形成溢罐現(xiàn)象的發(fā)生。5.單流閥自動防止回流技術(shù)。在干粉混合管路上，設(shè)計(jì)了單流閥7，用以解決液體回流對胍膠粉的膠結(jié)作用。6.防液體與干粉直接接觸的噴管技術(shù)。通過干粉添加系統(tǒng)的管線流程可以看出，干粉在氣流的作用下，拐了 4個直角彎道(氣粉混合三通4、第二三通28、第一三通27、主混三通17)后，進(jìn)入了本發(fā)明的下部，此時，由于氣流與干粉質(zhì)量的差異，會造成氣粉的分離現(xiàn)象，會有部份干粉流入下部噴管16 處(以前的混合器該處為一個噴嘴)，而不是隨氣流帶入；當(dāng)一定量的干粉與噴嘴(原來的) 噴出的液體直接接觸后，仍會形成膠包粉狀的魚眼，致使胍膠粉仍與水溶解不好形成魚眼。對于這個問題，采取了用噴管16的噴射方式進(jìn)行解決，替代了混合器的噴嘴。當(dāng)一部份胍膠流入噴管16處時，因其又要改變運(yùn)動方向，氣粉又會進(jìn)行分離，有一部份胍膠粉會隨氣流進(jìn)入排出管線，進(jìn)行邊排出邊混合的配制，而一部份胍膠粉會沉積在噴管16的這個拐彎處，不和高速流動的液體進(jìn)行接觸，避免了形成膠包粉的魚眼；當(dāng)沉積的胍膠粉逐漸增多，縮小了氣路通道時，氣流反過來又會將停留在該處的胍膠粉帶走，如此反復(fù)的處于一個動態(tài)平衡之中，避免了干粉與液體的直接接觸，而是由氣流將胍膠粉帶入高速流動的液體中進(jìn)入混合。7.高壓大排量配制技術(shù)。對于壓裂液的現(xiàn)場配制，因現(xiàn)場已有所需的大功率配液設(shè)備，因此，采用高壓大排量配制技術(shù)可以達(dá)到以下作用
(1)通過提高高壓配液三缸泵的噴射排量，以提高負(fù)壓可控壓裂液混合器的節(jié)流噴射壓力，進(jìn)而提高液體的流動速度。當(dāng)高速流動的液體進(jìn)入儲液罐38后，因單位液體本身具有一定的質(zhì)量，在高速流動下，必然具有一定的運(yùn)動慣量。當(dāng)具有很大運(yùn)動慣量的液體進(jìn)入儲液罐38后，必然會在儲液罐38內(nèi)自動循環(huán)，將液體所攜帶的粉劑料與儲液罐38中的液體進(jìn)一步的循環(huán)攪拌，達(dá)到稠化劑進(jìn)一步混合均勻的要求。(2)通過試驗(yàn)驗(yàn)證，采用內(nèi)徑為10—12mm，長度彡下部主混三通17內(nèi)徑的噴管，配制排量為500—700L/min為宜，此時，本發(fā)明即負(fù)壓可控壓裂液混合器的噴管壓力可以達(dá)至Ij 5—7MPa。
權(quán)利要求
1.一種負(fù)壓可控壓裂液混合器，其特征在于包括固體添加劑系統(tǒng)、氣粉混合系統(tǒng)以及液體添加添負(fù)壓吸入系統(tǒng)；所述固體添加劑系統(tǒng)包括漏斗(2)，漏斗(2)下部依次連接有三通(33 )、球形閥(23 )、螺紋短節(jié)(22 )、第一三通(27 )以及主混三通(17)；主混三通(17 ) — 端通過高壓短節(jié)(32 )與第一由壬(18 )相連，另一端通過低壓短節(jié)(30 )與第二由壬(11)相連；高壓短節(jié)(32)靠近主混三通(17)的一端內(nèi)孔連接有噴管(16)，低壓短節(jié)(30)靠近主混三通(17)的一端內(nèi)孔鑲嵌有混合喉管(14)；所述氣粉混合系統(tǒng)包括一端與三通(33)相連的氣粉混合三通(4)，氣粉混合三通(4)另一端連接第一針閥(29)，進(jìn)氣管(45)與第一針閥(29 )連接后安裝在氣粉混合三通(4 )的內(nèi)部；氣粉混合三通(4 )下部依次連接有帶鋼絲的透明軟管(6)、單流閥(7)和干粉截止閥(8);所述液體添加添負(fù)壓吸入系統(tǒng)包括與干粉截止閥(8)下部相連接的第二三通(28)，第二三通(28)的一端接第一三通(27)，另一端通過液體添加劑截止閥(9 )接接進(jìn)液軟管(10 )；所述高壓短節(jié)(32 )上端依次連接有第二針閥 (19)、設(shè)有高壓球閥(24)的高壓軟管(25)以及直角彎頭(39)，直角彎頭(39)與固定在漏斗 (2)上的小四通(40)相連，漏斗(2)上均布有四個噴嘴(3)，小四通(40)—端的出口連接有一個噴嘴(3)，其余三個噴嘴(3)均通過小三通(41)固定在漏斗(2)上，小四通(40)與小三通(41)之間通過高壓噴嘴連接管(26)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種負(fù)壓可控壓裂液混合器，其特征在于所述球形閥(23) 內(nèi)徑為2英寸，螺紋短節(jié)(22)內(nèi)徑為2英寸，小四通(40)內(nèi)徑為3/8英寸，噴嘴(3)直徑為 Imm,高壓噴嘴連接管(26 )內(nèi)徑為3/8英寸；所述螺紋短節(jié)(22 )通過內(nèi)徑為2英寸的活接頭 (20 )與第一三通(27 )相連；所述主混三通(17 )通過內(nèi)徑為2英寸的連接管(15 )與低壓短節(jié)(30)連接；所述高壓短節(jié)(32)上端焊一個內(nèi)徑為72英寸的短節(jié)再連接第二針閥(19)， 再通過一根內(nèi)徑為72英寸鋼管連接高壓球閥(24)，再通過一根內(nèi)徑為72英寸的高壓軟管 (25)連接內(nèi)徑為72英寸的直角彎頭(39)；所述氣粉混合三通(4)下部采用倒刺結(jié)構(gòu)的接頭，連接帶鋼絲的透明軟管(6)；所述漏斗2的頂部設(shè)有蓋板(1)，以防止異物進(jìn)入漏斗(2) 中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種負(fù)壓可控壓裂液混合器，其特征在于所述固體添加劑系統(tǒng)、氣粉混合系統(tǒng)以及液體添加添負(fù)壓吸入系統(tǒng)固定于框架(21)上，便于安裝使用及搬運(yùn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種負(fù)壓可控壓裂液混合器，其特征在于所述高壓短節(jié) (32)和低壓短節(jié)(30)分別通過防轉(zhuǎn)墊板(12)壓在框架(21)上，并通過U形卡子(13)固定于框架(21)上。
5.一種負(fù)壓可控壓裂液混合器的壓裂液配制系統(tǒng)，其特征在于還包括高壓配液三缸泵(34)、配液高壓管線(35)、帶鋼絲不易吸偏的軟管(37)和儲液罐(38)；其中，高壓配液三缸泵(34)的吸入端與儲液罐(38)相連，高壓配液三缸泵(34)的出口通過配液高壓管線 (35)與負(fù)壓可控壓裂液混合器中的噴管(16)連接，負(fù)壓可控壓裂液混合器中的混合喉管 (14)通過帶鋼絲不易吸偏的軟管(37)連接至儲液罐(38)的頂部，形成一條循環(huán)管路。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的壓裂液配制系統(tǒng)，其特征在于所述帶鋼絲不易吸偏的軟管 (37)為內(nèi)徑2英寸，且管壁夾層有鋼絲的軟管。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種負(fù)壓可控壓裂液混合器及壓裂液配制系統(tǒng)，其特征在于包括固體添加劑系統(tǒng)、氣粉混合系統(tǒng)以及液體添加添負(fù)壓吸入系統(tǒng)；所述固體添加劑系統(tǒng)包括漏斗，漏斗下部依次連接有三通、球形閥、螺紋短節(jié)、第一三通以及主混三通；主混三通一端通過高壓短節(jié)與第一由壬相連，另一端通過低壓短節(jié)與第二由壬相連；高壓短節(jié)靠近主混三通的一端內(nèi)孔連接有噴管，低壓短節(jié)靠近主混三通的一端內(nèi)孔鑲嵌有混合喉管；所述氣粉混合系統(tǒng)包括一端與三通相連的氣粉混合三通，氣粉混合三通另一端連接第一針閥，進(jìn)氣管與第一針閥連接后安裝在氣粉混合三通的內(nèi)部；氣粉混合三通下部依次連接有帶鋼絲的透明軟管、單流閥和干粉截止閥。它克服了現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷。
文檔編號B01F1/00GK102350239SQ20111020696
公開日2012年2月15日 申請日期2011年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月22日
發(fā)明者劉培潤, 周豐, 孫虎, 張冕, 張敏, 曹欣, 鄧?yán)^學(xué), 高紅平, 高銀鎖 申請人:中國石油集團(tuán)川慶鉆探工程有限公司長慶井下技術(shù)作業(yè)公司