利用液態(tài)瓜膠實(shí)現(xiàn)連續(xù)混配系統(tǒng)及其混配工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及油氣井壓裂施工配液工藝技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種利用液態(tài)瓜膠實(shí)現(xiàn)連續(xù)混配系統(tǒng)及其混配工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]水力壓裂技術(shù)是一項(xiàng)有廣泛應(yīng)用前景的油氣井增產(chǎn)措施。在施工過程中，壓裂液的質(zhì)量對壓裂作業(yè)的成功與否起了至關(guān)重要的作用。壓裂液由瓜膠粉和水按一定的比例配制成基液，并根據(jù)地層不同情況的需要添加了一定量的交聯(lián)劑、破膠劑、助排劑和防膨劑等，最終形成具有一定粘度從而將陶粒帶到地層中去的液體。使用瓜膠粉末配制壓裂液時(shí)，有兩個(gè)方面的問題，一方面是容易出現(xiàn)“魚眼”，影響壓裂液的性能；另一方面，瓜膠粉末與水混合后，溶脹需要一定的時(shí)間，從而使循環(huán)時(shí)間加長，影響施工質(zhì)量和進(jìn)度。
[0003]隨著水平井技術(shù)的日益成熟，目前水平井所占比例逐年增大，壓裂施工規(guī)模也逐年增大，壓裂液由開始的幾百方液到目前的一萬多方液，配制如此大量的壓裂液需要幾天的時(shí)間，放置長時(shí)間的壓裂液容易腐壞變質(zhì)從而影響壓裂液的性能，同時(shí)受施工現(xiàn)場場地的制約，邊配液邊施工的連續(xù)式混配壓裂工藝不斷發(fā)展并日益成熟。這樣可以大大節(jié)約大量壓裂液，因?yàn)槭┕そY(jié)束后罐底總殘留一定量基液，不但節(jié)約成本還減少了對環(huán)境的污染。
[0004]在已公開專利CN101434836公開了一種壓裂液連續(xù)混配方法，其利用速溶瓜膠進(jìn)行連續(xù)混配，若利用普通瓜膠將無法進(jìn)行連續(xù)混配。同時(shí)速溶瓜膠分子量相對較小，配制的壓裂液對于地層溫度較高的特殊地層及砂比較高時(shí)無法滿足施工要求。由于普通瓜膠粉的水化溶脹時(shí)間較長，為解決這一問題，我們將普通瓜膠先配成液態(tài)瓜膠，從而有效縮短了普通瓜膠的水化溶脹時(shí)間，可以利用這種液態(tài)瓜膠進(jìn)行連續(xù)混配。因液態(tài)瓜膠粘度非常大，普通混砂車液體添加劑栗無法將液態(tài)瓜膠抽吸到攪拌槽內(nèi)進(jìn)行配液，同時(shí)國內(nèi)也未見有利用液態(tài)瓜膠進(jìn)行連續(xù)配液的工藝及配套設(shè)備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種以生產(chǎn)油氣井壓裂液，通過計(jì)算機(jī)參數(shù)設(shè)定及控制實(shí)現(xiàn)壓裂液連續(xù)混配，提高混配效率，降低工人勞動強(qiáng)度，節(jié)約成本支出的利用液態(tài)瓜膠實(shí)現(xiàn)連續(xù)混配系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明的另一目的是基于一種利用液態(tài)瓜膠實(shí)現(xiàn)連續(xù)混配系統(tǒng)提供一種滿足壓裂施工的邊配邊注的連續(xù)式壓裂施工工藝的要求的混配工藝。
[0007]為此，本發(fā)明技術(shù)方案如下:
[0008]一種利用液態(tài)瓜膠實(shí)現(xiàn)連續(xù)混配系統(tǒng)，包括混合液配制系統(tǒng)、壓裂液配制系統(tǒng)、壓裂液輸送系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，其中:
[0009]所述混合液配制系統(tǒng)包括清水罐、液態(tài)瓜膠罐、清水輸送系統(tǒng)、液態(tài)瓜膠輸送系統(tǒng)、混合罐和混合液輸送系統(tǒng)，所述清水輸送系統(tǒng)包括連通所述清水罐和所述混合罐之間的連接管道以及設(shè)置在所述連接管道上的第一大排量液體栗和第一流量計(jì)量器；所述液態(tài)瓜膠輸送系統(tǒng)包括連通所述液態(tài)瓜膠罐和所述混合罐之間的連接管道及安裝在所述連接管道上的高粘度液體栗和第二流量計(jì)量器；所述混合液輸送系統(tǒng)包括連通所述混合罐和混砂罐之間的連接管道及安裝在所述連接管道上的第二大排量液體栗和第三流量計(jì)量器；
[0010]所述壓裂液配制系統(tǒng)包括混砂罐、膠囊破膠劑罐、陶粒砂罐、膠囊破膠劑輸送系統(tǒng)、陶粒砂輸送系統(tǒng)、第一類液體添加劑輸送系統(tǒng)和第二類液體添加劑輸送系統(tǒng)，所述膠囊破膠劑輸送系統(tǒng)包括連通所述膠囊破膠劑罐和所述混砂罐的連接管道及安裝在所述連接管道上的顆粒輸送栗；所述陶粒砂輸送系統(tǒng)包括連通所述陶粒砂罐和所述混砂罐的連接管道及安裝在所述連接管道上的絞龍；所述第一類液體添加劑輸送系統(tǒng)包括第一類液體添加劑罐、連通所述第一類液體添加劑罐和所述混砂器的連接管道及安裝在所述連接管道上的第一小流量液體計(jì)量栗和第四流量計(jì)量器；所述第二類液體添加劑輸送系統(tǒng)包括第二類液體添加劑罐、連通所述第二類液體添加劑罐和所述壓裂液液輸送系統(tǒng)管道的連接管道及安裝在所述連接管道上的第二小流量液體計(jì)量栗和第五流量計(jì)量器；
[0011]所述壓裂液輸送系統(tǒng)包括與所述混砂罐連通的出液管道及安裝在所述出液管道上的第三大排量液體栗和第六流量計(jì)量器，所述第二類液體添加劑罐與所述壓裂液輸送系統(tǒng)之間的連接管道連接至靠近所述出液管道的出液端口處；
[0012]具體地，所述第一類液體添加劑罐及其第一類液體添加劑輸送系統(tǒng)，所述第二類液體添加劑罐及其第二類液體添加劑輸送系統(tǒng)中由于添加劑的種類不唯一，因此添加劑罐的數(shù)量均為多個(gè)，同時(shí)，每個(gè)添加劑罐與混砂器或出液管道之間均設(shè)置有連接管道和設(shè)置在連接管道上的計(jì)量栗和計(jì)量器。其中，在配液過程中液體添加劑分兩部分注入，所述第一類液體添加劑如防膨劑、交聯(lián)劑、殺菌劑和發(fā)泡劑等在配置基液的混砂罐中加入，所述第二類液體添加劑如液氮?jiǎng)t在壓裂液注入地層前加入。每一類液體添加劑在加入過程中可根據(jù)實(shí)際情況微調(diào)液體添加劑的加入順序。
[0013]所述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)通過電纜連接至所述第一流量計(jì)量器、所述第一大排量液體栗、所述高粘度液體栗、所述第二流量計(jì)量器、所述第二大排量液體栗、所述第三流量計(jì)量器、所述顆粒輸送栗、所述絞龍、所述第三大排量液體栗、所述第六流量計(jì)量器、所述第四流量計(jì)量器、所述第一小流量液體計(jì)量栗、所述第五流量計(jì)量器和所述第二小流量液體計(jì)量栗，并通過計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行控制。具體來說，上述各流量計(jì)量器向計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)反饋其實(shí)時(shí)監(jiān)測的流量，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)合初始設(shè)定的工藝參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，調(diào)節(jié)與各流量計(jì)量器同管路的栗的轉(zhuǎn)速，以此調(diào)節(jié)管路中液體流量。
[0014]進(jìn)一步地，所述混合罐中設(shè)置有第一攪拌機(jī)，所述混砂罐中設(shè)置有第二攪拌機(jī)，所述第一攪拌機(jī)和所述第二攪拌機(jī)通過電纜與所述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)連接。通過在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中設(shè)定所述第一攪拌機(jī)和所述第二攪拌機(jī)的攪拌速度來對其控制。
[0015]所述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)有人機(jī)界面，使用前先通過人機(jī)界面輸入配置液體中個(gè)各項(xiàng)工藝參數(shù)，開始配液時(shí)即可通過計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)對通過電纜連接至所述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的各裝置進(jìn)行調(diào)控。
[0016]其中，在該利用液態(tài)瓜膠實(shí)現(xiàn)連續(xù)混配系統(tǒng)中涉及的各具體裝置或設(shè)備，如高粘度液體栗、流量計(jì)、流量計(jì)量栗等，均可購買自現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行該系統(tǒng)的組裝。
[0017]一種利用液態(tài)瓜膠實(shí)現(xiàn)連續(xù)混配系統(tǒng)的混配工藝，包括以下步驟:
[0018]I)將壓裂液混配工藝參數(shù)輸入計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，通過計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)對通過電纜連接至所述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的各裝置進(jìn)行調(diào)控；
[0019]2)通過清水輸送系統(tǒng)和液態(tài)瓜膠輸送系統(tǒng)分別將清水和液態(tài)瓜膠栗送至混合罐中，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)根據(jù)輸入工藝參數(shù)及清水栗的流量計(jì)算出液態(tài)瓜膠給料量，同時(shí)根據(jù)流量計(jì)量器反饋至計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的流量調(diào)節(jié)高粘度液體輸送栗的轉(zhuǎn)速，以調(diào)節(jié)液態(tài)瓜膠給料量的補(bǔ)給，栗送至混合罐中的清水與液態(tài)瓜膠在第一高速攪拌機(jī)的攪拌下充分混合，形成混合溶液；
[0020]3)經(jīng)充分混合得到的混合液通過混合液輸送系統(tǒng)輸送到至混砂罐中，根據(jù)配液需要，通過膠囊破膠劑輸送系統(tǒng)、第一類液體添加劑輸送系統(tǒng)和/或絞龍將膠囊破膠劑、第一類液體添加劑和/或陶粒砂栗送入混砂罐中，同時(shí)，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)根據(jù)壓裂液輸送系統(tǒng)中第六流量計(jì)的流量反饋隨時(shí)調(diào)節(jié)顆粒輸送栗和第一小流量液體計(jì)量栗來調(diào)節(jié)膠囊破膠劑和第一類液體添加劑的補(bǔ)給量，陶粒砂的加砂比例根據(jù)施工要求人工隨時(shí)調(diào)節(jié)，并將加砂比例工藝參數(shù)輸入計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，由計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)控制絞龍的轉(zhuǎn)速隨時(shí)調(diào)節(jié)加砂比例，進(jìn)入混砂罐中的混合液、膠囊破膠劑、陶粒砂和第一類液體添加劑在第二高速攪拌機(jī)的攪拌下混合均勻，得到基液；
[0021]4)將得到的基液通過計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)按現(xiàn)場施工要求控制給劑量調(diào)節(jié)第三大排量液體栗轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)其在輸送管道中的流量并輸送至地層，并在輸送過程中，即輸入至地層前將第二類液體添加劑通過第二類液體添加劑輸送系統(tǒng)的第二小流量液體計(jì)量栗注入管道中，與壓裂液基液在管道內(nèi)混合成壓裂液后一起注入地層，其中，第二小流量液體計(jì)量栗的轉(zhuǎn)速通過第三大排量液體栗向計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)反饋的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)