CN102345454B - 压裂液射流混合装置 - Google Patents

Abstract

一种压裂液射流混合装置。为了克服现有压裂设备中的射流混合装置不能根据需要实时调控及时提供压裂作业需要的压裂液的不足，本发明的吸入管、收缩管、喉管、扩压管依次连接安装；收缩管中部为前大后小的圆锥管，扩压管为前小后大的圆锥管；插入管为弯管，前端安装在吸入管的管体上，后端部为盲孔管位于收缩管的锥孔内，插入管后端与收缩管的锥孔之间有间隙；插入管的管壁上有径向通孔；收缩管的前端与吸入管后端螺纹连接，后端与喉管滑动连接；添加剂吸入管固定安装在喉管或吸入管的管壁上，并与内孔连通。其有益效果是结构合理，通过马达带动射流混合器喉管转动，改变插入管后端与收缩管锥孔之间的位置，实现混配调整。

Description

压裂液射流混合装置

所属技术领域

本发明涉及一种油气开发压裂施工设备中的压裂液混合器，尤其是涉及一种射流混合器。 

背景技术

在油气开发过程中，为了提高采收率需要对储层进行增产改造，压裂施工是主要技术手段之一。压裂施工过程中需要将规定比例的砂、水、胶联剂、化学干粉等通过混液、配液设备进行混配，再经泵车加压注入井底。目前现场应用的压裂液混配系统均采用射流混合器或射流式干粉添加装置完成压裂液混配，2004年7月14日公开的中国实用新型专利《射流式干粉添加装置》(公开号CN2625578Y)、2004年11月10日公开的中国实用新型专利《一种水、粉混和装置》，基本物理模型可以用伯努利方程进行描述，喉管处面积减小，流速增加，形成局部负压，将添加剂吸入到射流混合器之中并与工作液混配后经混合后排出。由于混配过程中进入射流器的液体流量、粘度及添加剂流动性等差别很大，主要通过调整配液流量、降低混配速度来满足混液质量的要求，而不能根据需要实时调控及时提供压裂作业需要的压裂液。 

发明内容

为了克服现有压裂设备中的射流混合装置不能根据需要实时调控及时提供压裂作业需要的压裂液的不足，本发明提供一种压裂液射流混合装置，该压裂液射流混合装置可以在不改变配液流量的前提下，实现在线调整压裂液的混配。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：压裂液射流混合装置包括吸入管、收缩管、喉管、添加剂吸入管、扩压管，吸入管前端与压裂液混配系统的供液泵连接，添加剂吸入管与添加剂存储罐连接，扩压管经排出管汇与压裂液混配系统的混合罐连接。吸入管、收缩管、喉管、扩压管依次连接安装；收缩管中部为前大后小的圆锥管，扩压管为前小后大的圆锥管；插入管为弯管，前端安装在吸入管的管体上，后端部为盲孔管位于收缩管的锥孔内，插入管后端与收缩管的锥孔之间有间隙；插入管的管壁上有径向通孔；收缩管的前端与吸入管后端螺纹连接，后端与喉管滑动连接。双向马达带动收缩管转动或通过收缩管上固定安装有手柄转动收缩管。吸入管与收缩管连接处、收缩管与喉管连接处安装有径向密封装置，其径向密封装置为O形密封圈。 

本发明的有益效果是，结构合理，通过马达带动射流混合器喉管转动，改变插入管后端与收缩管锥孔之间的位置，调节负压值，同时对混配量进行调节，实现对吸入液、添加剂混配比例的最佳控制。 

附图说明

图1是本发明压裂液射流混合装置结构示意图。 

图2是安装本发明的压裂液混配系统示意图。 

图中：1.吸入管，2.插入管，3.收缩管，4.喉管，5.添加剂吸入管，6.扩压管，7.径向密封装置，8.马达，9.径向密封装置，11.压裂液射流混合装置，12.添加剂储罐，13.吸入管汇，14.供液泵，15.混合罐，16.排出管汇，17.吸入罐，18.排出系统，19.二次混配管汇。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。 

参照附图1。本发明压裂液射流混合装置的吸入管1、收缩管3、喉管4、扩压管6依次连接安装；收缩管3中部为前大后小的圆锥管，扩压管6为前小后大的圆锥管；添加剂吸入管5固定安装在喉管4或吸入管1的管壁上，并与吸入管1的内孔连通。吸入管1前端与压裂液混配系统的供液泵14相接，添加剂吸入管与添加剂存储罐连接，扩压管与压裂液混配系统的混合罐15相接。插入管2为弯管，前端安装在吸入管1的管体上，并与吸入管1外连通；后端部为盲孔管，盲板位于收缩管3的锥孔内，且与锥孔的轴线垂直；插入管2后端与收缩管3的锥孔之间有间隙；插入管2的管壁上有径向通孔，径向通孔的主要作用是使添加剂被吸入到混合射流器的相对真空区域，并与压裂液基液充分混合，输送到混合罐内完成配液。 

收缩管3的前端与吸入管1的后端通过螺纹连接；收缩管3的后端与喉管4之间为滑动连接。吸入管1、喉管4固定不动，旋转收缩管3使得收缩管3与吸入管1、喉管4之间能够相对转动。收缩管3的转动有自动和手动两种方式，自动方式是由马达8带动收缩管3转动，马达8为双向马达可以带动收缩管3双向转动；马达8可以是电马达也可以是液马达。手动方式是在收缩管3上安装手柄，通过拨动手柄带动收缩管3旋转。通过旋转收缩管3可以调整插入管2与收缩管3内锥孔之间环形过流面积的大小。 

为了使得本发明在调节喉管尺寸过程中压裂液射流混合装置密封良好，在吸入管1与收缩管3连接处安装有径向密封装置7；收缩管3与喉管4连接处安装有径向密封装置9；上面提及的径向密封装置可以选用O形密封圈，也可以选用盘根。 

在喉管4靠近添加剂入口处安装真空压力表，用于监测喉管处的真空度。由于调整插入管2与收缩管3内锥孔之间环形过流面积的大小与喉管4处的真空度变化存在单向对应关系，将监测喉管4处的真空度数值信号反馈给马达，通过伺服马达控制收缩管3旋转方向，实现对混合器吸入压力的闭环在线控制， 提升压裂液射流混合装置的集成度和自动化水平，实现压裂施工过程中对压裂液混配的精确控制。 

将本发明安装在压裂液混配系统中(见图2)，吸入罐17、吸入管汇13、供液泵14、本发明压裂液射流混合装置11、混合罐15、排出管汇16、排出系统18依次相连，压裂液射流混合装置11上的添加剂吸入管5与添加剂储罐12相接。供液泵14将吸入罐17中的液体通过吸入管1输送给压裂液射流混合装置11，在喉管4靠近添加剂入口处形成局部负压，通过马达8带动收缩管3旋转，调节收缩管3处过流面积的大小，使喉管4形成的相对负压值适合压裂液混配要求。喉管4处的添加剂与流经喉管4的液体迅速溶合、破解，形成符合压裂施工要求的压裂液，并将压裂液输送到混合罐15内完成压裂液的混配。供液泵14大多选用离心泵。 

根据所配压裂液浓度要求，可以采用一次配液方式或二次配液方式完成配液。一次配液方式是供液泵14抽吸液体提供给压裂液射流混合装置11，经压裂液射流混合装置11输送到混合罐15，压裂液基液与添加剂在混合罐15内充分混合后，再经过排出管汇16、排出系统18进行压裂作业。二次混配方式是供液泵14在一次配液后的混合罐15中抽吸液体，经压裂液射流混合装置11输送到混合罐15内，压裂液基液与添加剂在混合罐内充分混合，然后经排出管汇16、二次混配管汇19输送到混合罐17内；再由供液泵14输送给压裂液射流混合装置11，经压裂液射流混合装置11输送到混合罐15，经过排出管汇16、排出系统18进行压裂作业。 

通过压裂液射流混合装置的负压值并进行调节，可以对混配量进行调节，实现对吸入液、添加剂混配比例的最佳控制，即通过监测喉管处形成的负压值，反馈控制伺服马达，在闭环控制系统内实现最优混配的自动控制。 

对于简单的混配装置，也可以通过监测喉管处的相对负压值，手动旋转吸入收缩管，实现对射流混合器喉管尺寸的在线调节，以实现对混配效果进行在线调整。 

应该注意的是，上述实施例是示例而非限制本发明，本领域技术人员将能够设计很多替代实施例而不脱离权利要求书的范围。 

Claims (5)

1.一种压裂液射流混合装置，包括吸入管、收缩管、喉管、添加剂吸入管、扩压管，吸入管前端与压裂液混配系统的供液泵连接，添加剂吸入管与添加剂存储罐连接，扩压管经排出管汇与压裂液混配系统的混合罐连接，其特征是：

吸入管（1）、收缩管（3）、喉管（4）、扩压管（6）依次连接安装；收缩管（3）中部为前大后小的圆锥管，扩压管（6）为前小后大的圆锥管；

插入管（2）为弯管，前端安装在吸入管（1）的管体上，后端部为盲孔管位于收缩管（3）的锥孔内，插入管（2）后端与收缩管（3）的锥孔之间有间隙；插入管（2）的管壁上有径向通孔；

收缩管（3）的前端与吸入管（1）后端螺纹连接，后端与喉管（4）滑动连接；

添加剂吸入管（5）固定安装在喉管（4）或吸入管（1）的管壁上，并与内孔连通。

2.根据权利要求1所述压裂液射流混合装置，其特征是：所述收缩管（3）由马达（8）带动转动，马达（8）为双向马达。

3.根据权利要求1所述压裂液射流混合装置，其特征是：所述收缩管（3）上固定安装有手柄。

4.根据权利要求2或3所述压裂液射流混合装置，其特征是：所述吸入管（1）与收缩管（3）连接处安装有径向密封装置（7）；所述收缩管（3）与喉管（4）连接处安装有径向密封装置（9）。

5.根据权利要求4所述压裂液射流混合装置，其特征是：所述吸入管（1）与收缩管（3）连接处的径向密封装置（7）为O形密封圈；所述收缩管（3）与喉管（4）连接处的径向密封装置（9）为O形密封圈。

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