一種壓裂液返排控制裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種壓裂液返排控制裝置及方法，該裝置包括：測量傳感器、PLC控制器、控制節(jié)流閥執(zhí)行器和節(jié)流閥；其中，所述測量傳感器，用于在線實時測量節(jié)流閥兩側(cè)的壓力差、節(jié)流閥處的液體流速以及節(jié)流閥的開度，將獲取的信息以反饋信號的形式傳輸至所述PLC控制器；所述PLC控制器，用于利用所述壓力差、所述液體流速和所述節(jié)流閥的開度計算獲取節(jié)流閥處的流量，根據(jù)獲取的節(jié)流閥處的流量發(fā)出控制信號；所述控制節(jié)流閥執(zhí)行器，用于根據(jù)所述控制信號控制節(jié)流閥的開度，實現(xiàn)返排過程中返排液的流量。
【專利說明】一種壓裂液返排控制裝置及方法

【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明涉及油井壓裂【技術(shù)領域】，特別涉及一種壓裂液返排控制裝置及方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 石油是埋藏在地下幾百米甚至幾千米深的油層中，儲存在巖石的孔隙、裂縫、和孔 洞中，是一種液體礦藏，可以在地下巖石的孔隙、裂縫和孔洞中流動，并且具有較高的壓力。 石油是靠油層壓力的作用流到油井里，這樣我們就可以通過油井從地下開采石油了。長期 以來人們在實踐中總結(jié)發(fā)現(xiàn)，通過壓裂可以提高石油的產(chǎn)量。但是壓裂過后必須經(jīng)過一個 返排過程，使得壓裂過程中使用的壓裂液從油井中流出。
[0003] 壓裂液的返排速度和返排率是影響增產(chǎn)效果的重要因素。實踐發(fā)現(xiàn)，放噴過程太 快，返排液流量太大，就會使得壓裂過程中加入的支撐劑（砂子）隨返排液一起流出油井， 影響壓裂施工效果。目前，油田現(xiàn)場施工中，主要是依靠人工控制井口閘板或人工更換油嘴 來進行壓裂液的返排，這種方法存在如下弊端：
[0004] 1、由于是人工控制閘板或油嘴，不能實現(xiàn)連續(xù)返排，由于壓力激動的產(chǎn)生，使壓裂 液的返排過程中出現(xiàn)吐砂；
[0005] 2、由于人工操作，返排只能是裂縫完全閉和時進行，由于時間較長，造成裂縫閉和 過程中，支撐劑發(fā)生嚴重沉降，大大減少儲層填砂受效率；
[0006] 3、由于人工操作，現(xiàn)場操作難于摸清規(guī)律，造成返排過快或過慢，以及返排流量的 不適當，從而引起吐砂或返排率低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明提出一種壓裂液返排控制裝置及方法，本技術(shù)方 案通過傳感器和PLC相互配合通信，控制調(diào)節(jié)閥的開度，達到智能控制壓裂返排流量的目 的。
[0008] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種壓裂液返排控制裝置，該裝置包括：
[0009] 測量傳感器、PLC控制器、控制節(jié)流閥執(zhí)行器和節(jié)流閥；其中，
[0010] 所述測量傳感器，用于在線實時測量節(jié)流閥兩側(cè)的壓力差、節(jié)流閥處的液體流速 以及節(jié)流閥的開度，將獲取的信息以反饋信號的形式傳輸至所述PLC控制器；
[0011] 所述PLC控制器，用于利用所述壓力差、所述液體流速和所述節(jié)流閥的開度計算 獲取節(jié)流閥處的流量，根據(jù)獲取的節(jié)流閥處的流量發(fā)出控制信號；
[0012] 所述控制節(jié)流閥執(zhí)行器，用于根據(jù)所述控制信號控制節(jié)流閥的開度，實現(xiàn)返排過 程中返排液的流量。
[0013] 優(yōu)選地，所述PLC控制器獲取節(jié)流閥處的流量的表達式：
[0014] O^a- A- -yJlAP/p
[0015] 其中，Q表示流量，A表示節(jié)流口橫截面，即節(jié)流閥的開度；ΛΡ表示節(jié)流閥的壓力 差；P表示液體密度；α表示流量系數(shù)：

【權(quán)利要求】
1. 一種壓裂液返排控制裝置，其特征在于，該裝置包括： 測量傳感器、PLC控制器、控制節(jié)流閥執(zhí)行器和節(jié)流閥；其中， 所述測量傳感器，用于在線實時測量節(jié)流閥兩側(cè)的壓力差、節(jié)流閥處的液體流速以及 節(jié)流閥的開度，將獲取的信息以反饋信號的形式傳輸至所述PLC控制器； 所述PLC控制器，用于利用所述壓力差、所述液體流速和所述節(jié)流閥的開度計算獲取 節(jié)流閥處的流量，根據(jù)獲取的節(jié)流閥處的流量發(fā)出控制信號； 所述控制節(jié)流閥執(zhí)行器，用于根據(jù)所述控制信號控制節(jié)流閥的開度，實現(xiàn)返排過程中 返排液的流量。
2. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述PLC控制器獲取節(jié)流閥處的流量的表達 式：
其中，Q表示流量，A表示節(jié)流口橫截面，即節(jié)流閥的開度；AP表示節(jié)流閥的壓力差；P 表示液體密度；a表示流量系數(shù)
（表示流阻系數(shù)；1表示節(jié)流口 長度；V表示粘度；V表示流速；dH2表示液壓直徑，
u表示節(jié)流管橫截面的周長。
3. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述節(jié)流閥的閥瓣形狀為針形、角形或錐 形。
4. 一種壓裂液返排控制方法，其特征在于，該方法包括： 在線實時測量節(jié)流閥兩側(cè)的壓力差、節(jié)流閥處的液體流速以及節(jié)流閥的開度； 利用所述壓力差、所述液體流速和所述節(jié)流閥的開度計算獲取節(jié)流閥處的流量，根據(jù) 獲取的節(jié)流閥處的流量發(fā)出控制信號； 根據(jù)所述控制信號控制節(jié)流閥的開度，實現(xiàn)返排過程中返排液的流量。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述節(jié)流閥處的流量的計算表達式：
其中，Q表示流量，A表示節(jié)流口橫截面，即節(jié)流閥的開度；AP表示節(jié)流閥的壓力差；P 表示液體密度；a表示流量系數(shù)_
(表示流阻系數(shù)；1表示節(jié)流口 長度；V表示粘度；V表示流速；dH2表示液壓直徑，
u表示節(jié)流管橫截面的周長。
【文檔編號】G05D7/06GK104329072SQ201410601106
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月30日
【發(fā)明者】李彪, 劉德鑄, 張子明, 劉祥, 郭津瑞, 王淑, 李策, 許明暉, 趙峰, 王遠方, 曲玉辰, 陳健, 王昊, 劉連玉, 姜紅梅, 張德海 申請人:中國石油天然氣股份有限公司