CN104196514A - 一种酸化压裂液即配即用装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种酸化压裂液即配即用装置，包括混合罐，混合罐的入口端并联有添加剂单元、稠化剂单元、酸液单元，出口端串联有第一离心泵、第一缓冲罐、第二离心泵、第三气动闸门、第二缓冲罐、第五气动闸门和排出泵；酸液单元的出口端和混合罐入口端之间串联有第一气动闸门；酸液单元的出口端和排出泵的入口端之间并联有第二气动闸门；第一缓冲罐的出口端和排出泵的入口端之间并联有第四气动闸门；两个缓冲罐内分别设置有四个功能区，功能区内设置有第一搅拌器和蛇形挡板。该装置实现了酸液的即配即用，配制的酸液无分层、结块现象，提高了配酸质量。同时，该装置可省去酸化过程中卸酸、配液的环节，提高酸化改造效果和作业效率，降低生产成本。

Description

一种酸化压裂液即配即用装置

技术领域

本发明涉及到油、气井压裂设备技术领域，具体涉及一种酸化压裂液即配即用装置，是压裂、酸化施工的重要设备之一。该装置不仅可以完成酸化现场酸液的配制工作，而且可以与压裂泵车相配合进行酸化改造施工。 

背景技术

近年来，酸化改造已成为鄂尔多斯盆地下古储层有效改造和增产的重要手段，而酸化压裂液的质量则直接决定改善地层渗透性的好坏，即影响改善地层的改造效果，因此，酸化压裂液配制所用的装置是酸化改造中的重点。 

目前，酸化压裂液配制过程中，大多采用人工手动加入各类添加剂，由于该种方式无法准确计量各添加剂的剂量，酸化效果也主要依靠现场配液工的经验去判断，导致以下问题的出现：1、酸化压裂液内悬浮有大量固体块状物；2、常规的配酸需要卸酸车、配酸车以及混砂车等多种酸化改造设备；3、配制好的酸化压裂液经常出现液体分层；4、由于酸化压裂液需求量大，间歇式配液，需要大量的储酸罐，压裂设备成本高；5、配酸过程需要较多的人工操作，现场工作人员的劳动强度大；6、配酸中使用的浓盐酸和氢氟酸都具有较强的挥发性和腐蚀性，现场存在很多安全隐患；7、因施工中有很多不确定因素，先配液后施工往往导致剩余液体的浪费；8、酸化压裂液粘度较大，酸液输送困难。上述问题造成在酸化施工过程中，压裂泵车无法有效的提高施工排量，严重影响储层改造的效果；给企业造成了严重的经济损失和人力、财力上的浪费。 

针对上述问题3至问题8，专利号CN201410008693提出了“一种酸化压裂液连续混配供送装置”，该装置包括：清水输入单元，用于定量定速供给清水；第一混合单元，与清水输入单元连接，用于混合增稠剂和来自所述清水输入单元的清水以获得增稠剂预混溶液；整体混合单元，与所述第一混合单元连接，用于混合所述增稠剂预混溶液、酸液和各种液体添加剂以得到酸化压裂液；发液单元，与所述整体混合单元连接，用于将来自所述整体混合单元的酸化压裂液排出。 

即先将水与酸液增稠剂进行混合，得到混合液，混合液再与原酸进行混合，得到酸化压裂液，由于该方法是先将酸液增稠剂于水进行混合，因此可能导致增稠剂与水快速溶胀，从而无法很好地溶解在酸液内，酸液内形成较多的固体悬浮物，不适用与鄂尔多斯区块的酸液体系。同时，该装置仅能完成酸液配置工作而无法与压裂泵车进行合作完成酸压改造施工，且该装置未解决问题2，增加了设备的使用率，进而给企业造成经济损失。 

发明内容

本发明的目的是提供一种酸化压裂液即配即用装置，以解决现有配酸过程中，酸液长时间放置易出现分层、结块的问题，提高酸液质量，省去酸化过程中卸酸、配液的环节，降低设备的使用率。 

为此，本发明提供了一种酸化压裂液即配即用装置，包括混合罐，所述混合罐的入口端并联有添加剂单元、稠化剂单元、酸液单元，出口端串联有第一离心泵、第一缓冲罐、第二离心泵、第三气动闸门、第二缓冲罐、第五气动闸门和排出泵； 

所述的酸液单元的出口端和混合罐入口端之间设有第一气动闸门；

所述第一缓冲罐的出口端和排出泵的入口端通过设有第四气动闸门的管线连接。

所述酸液单元的出口端和排出泵的入口端通过设有第二气动闸门的管线连接。 

所述的第一缓冲罐内和第二缓冲罐内分别设置有四个功能区，其中的第一功能区内和第三功能区内分别设置有蛇形挡板，第二功能区内和第四功能区内分别设置有第一搅拌器。 

所述添加剂单元包括依次串联的添加剂容器和添加剂吸入泵。 

所述稠化剂单元包括依次串联的稠化剂容器、稠化剂吸入泵、稠化剂缓冲罐、稠化剂排出泵； 

所述的稠化剂排出泵由第一稠化剂排出泵和第二稠化剂排出泵并联组成。

所述酸液单元包括并联的原酸单元和清水单元。 

所述的原酸单元包括依次串联的原酸罐、原酸吸入泵。 

所述的清水单元包括依次串联的清水罐、清水吸入泵。 

所述稠化剂缓冲罐内、混合罐内设置有第二搅拌器。 

本发明的有益效果：本发明提供的这种酸化压裂液即配即用装置，省去了酸化过程中卸酸、配液的环节，配制的酸化压裂液无分层、结块现象，有效的提高配酸质量，减少酸液富裕准备量和现场设备及酸罐的占用量，提高酸化改造效果和作业效率，降低生产成本。 

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。 

附图说明

图1是酸化压裂液即配即用装置的结构示意图。 

图2是第一缓冲罐内和第二缓冲罐内的四个功能区的内部结构图。 

附图标记说明：1、添加剂容器；2、稠化剂容器；3、原酸罐；4、清水罐；5、添加剂吸入泵；6、稠化剂吸入泵；7、原酸吸入泵；8、清水吸入泵；9、稠化剂缓冲罐；10、第一稠化剂排出泵；11、第二稠化剂排出泵；12、混合罐；13、第一缓冲罐；14、第二缓冲罐；15、第一离心泵；16、第二离心泵；17、排出泵；18、第一气动闸门；19、第二气动闸门；20、第三年气动闸门；21、第四气动闸门；22、第五气动闸门；23、添加剂单元；24、稠化剂单元；25、酸液单元；251、原酸单元；252、清水单元；26、酸液入口；27、酸液出口；28、蛇形挡板；29、第一搅拌器；30、第一功能区；31、第二功能区；32、第三功能区；33、第四功能区。 

具体实施方式

实施例1： 

如图1所示，本发明提供了一种酸化压裂液即配即用装置，包括混合罐，所述混合罐的入口端并联有添加剂单元23、稠化剂单元24、酸液单元25，出口端串联有第一离心泵15、第一缓冲罐13、第二离心泵16、第三气动闸门20、第二缓冲罐14、第五气动闸门22和排出泵17；所述的酸液单元25和混合罐12入口端之间串联有第一气动闸门18；所述酸液单元25的出口端和排出泵17的入口端通过设有第二气动闸门19的管线连接；所述第一缓冲罐13的出口端和排出泵17的入口端之通过设有第四气动闸门21的管线连接；

如图2所示，所述的第一缓冲罐13内和第二缓冲罐14内分别设置有四个功能区，为了使稠化剂在酸液中快速溶胀并增加液体缓冲时间，其中的第一功能区30内和第三功能区32内分别设置有蛇形挡板28，而为了加快稠化剂及其他液体添加剂的溶胀速度，第二功能区31内和第四功能区33内分别设置有第一搅拌器29，酸液从第一缓冲罐13的酸液入口26进入第一功能区30，经过蛇形流动，进入第二功能区31，经过第一搅拌器29的搅拌，酸液进入第三功能区32，再经过蛇形流动，进入第四功能区33，经第一搅拌器29搅拌，酸液从酸液出口27输出，经第二离心泵16和第三气动闸门20，进入第二缓冲罐14，由于第二缓冲罐14的内部结构与第一缓冲罐13的内部结构相同，功能也相同，因此酸液在进入第二缓冲罐14后，经过蛇形挡板28的蛇形流动和第一搅拌器29的搅拌，最终流入排出泵17，经排出泵17供给压裂泵车。

所述添加剂单元23包括依次串联的添加剂容器1和添加剂吸入泵5。所述稠化剂单元24包括依次串联的稠化剂容器2、稠化剂吸入泵6、稠化剂缓冲罐9、稠化剂排出泵；所述的稠化剂排出泵由第一稠化剂排出泵10和第二稠化剂排出泵11并联组成。所述酸液单元25包括并联的原酸单元251和清水单元252。所述的原酸单元251包括依次串联的原酸罐3、原酸吸入泵7。所述的清水单元252包括依次串联的清水罐4、清水吸入泵8。 

为了将稠化剂和配制好的酸液搅拌均匀，提高酸液配制的质量，所述稠化剂缓冲罐9内、混合罐12内设置有第二搅拌器。 

一种酸液即配即用装置的应用步骤是：1)关闭第一气动闸门18、第三气动闸门20、第四气动闸门21和第五气动闸门22，同时关闭添加剂吸入泵5、稠化剂吸入泵6、原酸吸入泵7、稠化剂排出泵、第一离心泵15和第二离心泵16，打开第二气动闸门19、清水吸入泵8和排出泵17，清水经清水吸入泵8、第二气动闸门19，由排出泵17输出到压裂泵车，并进行冲管线、试压操作； 

2)冲管线、试压结束后，关闭第二气动闸门19，打开第一气动闸门18、第三气动闸门20和第五气动闸门22，准备配制酸化压裂液；

3)打开原酸吸入泵7，原酸吸入泵7和清水吸入泵8按照比例分别吸入原酸和清水，经吸入管汇和第一气动闸门18进入混合罐12，并在吸入管汇内将原酸和清水混合所得酸液稀释至所需比例；

4)打开稠化剂吸入泵6，稠化剂经稠化剂吸入泵6进入稠化剂缓冲罐9，稠化剂缓冲罐9内的搅拌器将稠化剂搅拌均匀；

5)打开稠化剂排出泵，搅拌均匀后的稠化剂经过第一稠化剂排出泵10和第二稠化剂排出泵11注入混合罐12；

6)打开添加剂吸入泵5，添加剂经添加剂吸入泵5进入混合罐12；

7)混合罐12内的搅拌器将酸液、稠化剂、添加剂搅拌均匀；

8)打开第一离心泵15、第二离心泵16，混合罐12内的液体经搅拌均匀后通过第一离心泵15进入第一缓冲罐13，经搅拌均匀后，第一缓冲罐13内的液体通过第二离心泵16进入第二缓冲罐14，第二缓冲罐14内的液体经排出泵17进入压裂泵车，第一种酸化压裂液配制完成。

如需配制两种或者三种酸液，可关闭第二气动闸门19、第三气动闸门20（）、第四气动闸门21，打开第一气动闸门18和第五气动闸门22，排出泵17将第二缓冲罐14内的第一种酸化压裂液排至压裂泵车，同时，按照步骤3）-步骤8）进行配制第二种酸化压裂液，当第二缓冲罐14内的第一种酸化压裂液泵注完成后，打开第四气动闸门21，关闭第五气动闸门22，将第一缓冲罐13内的第二种酸化压裂液通过排出泵17泵注给压裂泵车。 

酸化施工结束后，用清水清洗装置所有罐体及泵腔，完成酸化改造施工。 

本实施例中的原酸可以使用盐酸厂家提高的工业盐酸（浓度为31%盐酸）进行配液操作，盐酸与清水混合，形成配酸要求的任意浓度混合液，而后将稠化剂通过喷射器与混合液进行均匀混合，并在混合罐12内与液体添加剂进行混合，随后通过两个缓冲罐使液体充分溶胀起粘后供给压裂泵车进行酸化改造施工。同时，该装置可根据酸化改造设计的不同，完成两到三种不同酸液的交替配置和供给。 

酸液即配即用装置，可同时完成常规酸化改造流程中卸酸、配酸、酸液供给等多种功能，相比于常规酸化改造，装置取代了卸酸车、配酸车以及混砂车等多种酸化改造设备，降低了设备使用率，有效提高酸液配置的质量，降低现场配液人员的劳动强度，同时配制的酸化压裂液无分层、结块现象。 

上述各部件之间通过管线连接。 

综上所述，本发明在酸液配置过程中，通过进行一次混合，两次缓冲，可实现酸化改造所使用的各类酸液的即配即用，且整个装置中设置有多个搅拌器，以解决现有配酸过程中，酸液长时间放置易出现分层、结块的问题，提高酸液质量。该装置可以将从厂家拉运至现场的工业盐酸与清水、化学添加剂直接配置成达到设计指标的入井酸液，而后供给压裂泵成，进行酸化施工。该装置可省去酸化过程中卸酸、配液的环节，同时，同时配制的酸化压裂液混合均匀，无分层、结块现象，减少酸液富裕准备量和现场设备及酸罐的占用量，提高酸化改造效果和作业效率，降低生产成本。 

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。 

Claims (9)

1.一种酸化压裂液即配即用装置，其特征在于，包括混合罐（12），所述混合罐（12）的入口端并联有添加剂单元（23）、稠化剂单元（24）、酸液单元（25），出口端串联有第一离心泵（15）、第一缓冲罐（13）、第二离心泵（16）、第三气动闸门（20）、第二缓冲罐（14）、第五气动闸门（22）和排出泵（17）；

所述的酸液单元（25）的出口端和混合罐（12）入口端之间设有第一气动闸门（18）；

所述第一缓冲罐（13）的出口端和排出泵（17）的入口端通过设有第四气动闸门（21）的管线连接。

2.如权利要求1所述的一种酸化压裂液即配即用装置，其特征在于，所述酸液单元（25）的出口端和排出泵（17）的入口端通过设有第二气动闸门（19）的管线连接。

3.如权利要求1所述的一种酸化压裂液即配即用装置，其特征在于，所述的第一缓冲罐（13）内和第二缓冲罐（14）内分别设置有四个功能区，其中的第一功能区（30）内和第三功能区（32）内分别设置有蛇形挡板（28），第二功能区（31）内和第四功能区（33）内分别设置有第一搅拌器（29）。

4.如权利要求1所述的一种酸化压裂液即配即用装置，其特征在于，所述添加剂单元（23）包括依次串联的添加剂容器（1）和添加剂吸入泵（5）。

5.如权利要求1所述的一种酸化压裂液即配即用装置，其特征在于，所述稠化剂单元（24）包括依次串联的稠化剂容器（2）、稠化剂吸入泵（6）、稠化剂缓冲罐（9）、稠化剂排出泵；

所述的稠化剂排出泵由第一稠化剂排出泵（10）和第二稠化剂排出泵（11）并联组成。

6.如权利要求1所述的一种酸化压裂液即配即用装置，其特征在于，所述酸液单元（25）包括并联的原酸单元（251）和清水单元（252）。

7.如权利要求6所述的一种酸化压裂液即配即用装置，其特征在于，所述的原酸单元（251）包括依次串联的原酸罐（3）、原酸吸入泵（7）。

8.如权利要求6所述的一种酸化压裂液即配即用装置，其特征在于，所述的清水单元（252）包括依次串联的清水罐（4）、清水吸入泵（8）。

9.如权利要求1或5所述的一种酸化压裂液即配即用装置，其特征在于，所述稠化剂缓冲罐（9）内、混合罐（12）内设置有第二搅拌器。