CN102692313B - 压裂液搅拌试验装置 - Google Patents

Abstract

涉及到压裂液搅拌试验装置，其缸体上方设置有加砂漏斗，内设有挡板和流体取样器，外设置有进出口，进口水泵和出口砂泵分别与进出口连接，出口砂泵与储液池连接。本发明为透明材料做成，能随时观察搅拌试验过程中混合液的混合搅拌情况及进行压裂搅拌装置功率试验和流型流场试验，排出的砂水混合物不污染环境。

Description

压裂液搅拌试验装置

技术领域

本发明涉及到用于压裂液搅拌功率试验及流型流场试验的试验装置。

背景技术

压裂作业是油田增产的主要措施之一，压裂液搅拌装置的性能对压裂液的搅拌效果有重要影响。随着油田压裂技术的进步，用户对压裂搅拌装置的能耗和搅拌均匀度提出了更高的要求，进行搅拌试验是优化压裂液搅拌装置的有效途径。目前进行压裂液搅拌的试验方法有两种：一种是采用混砂车进行现场试验，现场试验的优点是试验工况与实际生产工况类似，能够准确提供搅拌功率试验数据，但该试验需要制作大量全尺寸试验搅拌浆和挡板，成本极高，同时由于混砂车搅拌罐由钢板制造，罐体不透明，无法测量搅拌流型和流场。另一种搅拌试验是模型模拟试验，该方法是采用按比例缩小的模型，成本得以降低，但目前进行的搅拌流型流场试验所采用的罐体为不具备进出口的封闭罐体，与压裂搅拌装置的实际工作状态有很大差异，试验结果的参考值有限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种压裂液搅拌试验装置，它是一种搅拌罐材料透明，结构简单且能准确的提供压裂油搅拌功率试验及流型和流场试验的装置。

本发明的技术方案是以如下方式实现的：

本发明包括平台、缸体、搅拌器、搅拌桨、挡板、流体取样器、进出水泵、进水管线、出口砂泵、排出管线、储液池，缸体为透明材料，其搅拌器下方安装搅拌桨，缸体缸壁上设有进出口，通过法兰与进水管线连接到储液池，缸体上方设有加砂漏斗，流体取样器通过法兰连接在缸体中部，搅拌桨设计成分体式结构，上下桨分开，装配时插入上桨底部伸出端，下桨伸出部分制出刻度，以便调节上下桨叶片的基准尺寸，另制成不同长度的加长桨叶，需要时采用螺栓将加长桨叶固定在基准下桨或上桨上，挡板为组合式结构，其长度和宽度均可通过销钉和槽进行调整。

进行搅拌试验时，为该试验装置配置计算机及数据采集软件，由进出水泵向搅拌缸内泵入清水，同时打开加砂漏斗输送石英砂，当液压达到预设高度时，启动搅拌器开始搅拌，并启动出口砂泵，调节出口管线上的阀门，达到进进出出的平衡状态。搅拌过程中可调节搅拌桨转速，通过计算机和数据采集软件实时记录搅拌桨的转速和扭矩，作为附加试验，期间可利用流体取样器取出混合液样品，测定其密度，以确定混合均匀度。

进行流型流场试验时，为该试验装置配置PIV设备，搅拌缸内注满清水后关闭进出水泵，投入示踪粒子，搅拌20秒后开启进出水泵和出口砂泵，调节出口管线上的阀门，达到边进边出的平衡状态，此时可进行流型流场测试。

压裂液搅拌装置功率试验和流型流场试验可同时进行。

本发明的有益效果为：

1、本发明的搅拌缸具有进出口，试验工况接近实际混砂搅拌工况，试验数据具有更高的参考价值。

2、本发明的搅拌缸采用透明材料制造，可随时观察搅拌试验过程中混合液的混合搅拌情况。

3、本发明可通过配置其它外围设备，能分别进行搅拌功率试验和流型流场试验，从而降低设备生产和购置成本。

4、本发明的搅拌桨为分体式结构，采用螺栓连接加长桨叶的方式调节桨叶长度，下桨刻出刻度，便于确定上下桨之间的距离。

5、本发明的挡板为组合式结构，其长度和宽度均可通过销钉和槽进行调整。

6、本发明设置了储液池，试验过程中收集混合液，避免对环境的影响。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明的缸体结构示意图；

图3为本发明中搅拌桨结构示意图；

图4为本发明中挡板结构示意图。

具体实施方式

参看附图实施例，对本发明作进一步说明。

图1-2中：平台1上放置有一个支架4和缸体7，缸体7由透明塑料做成，缸体7的内部有挡板2，底部设有排出口17，排出口17上设有连接法兰18，缸体7中部外侧设有进水口15，进水口15上设有连接法兰16，缸体7上安装有流体取样器8，搅拌器5安装在支架4的上方，位于缸体7的正中，其高度可调，搅拌器5下部装有搅拌桨6，加砂漏斗3安装在支架4上，进水管线9的一端与连接法兰16相连，另一端与进口水泵10相连，排出管线11的一端与连接法兰18相连，另一端置于储液池13上方。

图3中：搅拌桨6设计成分体式结构，装配时下桨插入上桨底部伸出端，用销钉20加以固定，下桨伸出部分刻出刻度，以便确定上下桨叶之间的距离，上桨由4片基准桨叶21和4片加长桨叶22组成，加长桨叶22制成不同尺寸，采用螺栓3固定在基准桨叶19上。

图4中：挡板2为组合式结构，纵向伸出板27上制出直槽，通过销钉28可调整挡板2的纵向长度，横向伸出板26上也制出直槽，与螺栓25配合，调整挡板2的高度，挡板基板14上设置耳板，通过螺栓固定在缸体7上。

在进行压裂液搅拌装置功率试验和流型流场试验时，打开进水水泵10，通过进水管线9向缸体7内泵入清水，同时打开加砂漏斗3调整流量，开始向缸体7内送入石英砂，外部输砂设备则向加砂漏斗3输入石英砂，当液面达到预定高度时，启动搅拌器5开始搅拌，并启动出口砂泵12，通过调节排出管线上的流量，达到边进边出的平衡状态，搅拌过程中可调节搅拌桨6的转速，通过计算机和数据采集软件实时记录搅拌桨6的转速和扭矩，同时可利用PIV设备测定流型流场，混合搅拌周期（30s）内可利用流体取样器8取出混合液样品，测定其密度，以确定混合均匀度，排出的砂水混合液由储液池13收集，避免污染周围环境，石英砂可以干燥后再利用。

Claims (3)

1.压裂液搅拌试验装置，其特征是：由平台（1）、缸体（7）、搅拌器（5）、搅拌桨（6）、挡板（2）、流体取样器（8）、加砂漏斗（3）、进口水泵（10）、进水管线（9）、出口砂泵（12）、排出管线（11）、储液池（13）组成，其缸体（7）为透明材料，搅拌器（5）上连有一个搅拌桨（6），平台（1）上有缸体（7），缸体（7）内有挡板（2），缸体（7）上方设有加砂漏斗（3），缸体（7）外设置有进水口（15），进口水泵（10）通过进水管线（9）与进水口（15）上的法兰（16）连接，流体取样器（8）通过法兰（16）连接在缸体（7）内的中间，出口砂泵（12）的一端通过排出管线（11）与缸体（7）底部排出口（17）上的法兰（18）连接，另一端与储液池（13）连接。

2.根据权利要求1所述的压裂液搅拌试验装置，其特征是：搅拌桨（6）分为上桨和下桨，下桨与上桨底部伸出端连接，上桨由4个基准桨叶（21）和4片加长桨叶（22）组成，基准桨叶（21）与加长桨叶（22）用螺栓（23）连接，下桨由4片基准桨叶（19）和4片加长桨叶（24）组成，基准桨叶（19）与加长桨叶（24）用螺栓（23）连接。

3.根据权利要求1所述的压裂液搅拌试验装置，其特征是：挡板（2）由纵向伸出板（27）和横向伸出板（26）组成，纵向伸出板（27）和横向伸出板（26）各自通过其凹槽和螺栓（25）连接，挡板（2）上设置有耳板通过螺栓（14）连接在缸体（7）上。