CN107701161A - 一种混配泵送系统及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种混配泵送系统及其装置。所述装置的液添机构用管线与配液机构相连接，配液机构用管线分别与泵送机构和外部水源相连接，干添机构中的螺旋输送器用管线与配液机构中的混合器相连接，泵送机构用管线与井口相连通，控制系统用导线分别与液添机构、配液机构、干添机构和泵送机构相连接。所述系统按下列步骤进行工作：1、作业准备阶段；2、混配泵送阶段；3、作业结束阶段。该系统和装置可以通过液添系统、配液系统、干添系统、泵送系统集成控制的工作流程，在混配泵送阶段根据实际作业需要在控制系统中调整泵送排量、干添比例、液添比例等参数，实现固液添加剂精确添加、钻塞液连续混配泵送的功能。

Description

一种混配泵送系统及其装置

技术领域

本发明涉及到石油机械和修井与完井作业设备领域，尤其涉及到一种混配泵送系统及其装置。

背景技术

页岩气藏属于典型的低孔隙度、低渗透率非常规天然气藏，在世界油气资源里占有很大的比重。其特殊的储层特征决定了开发这类储层必须采用储层压裂改造技术以改善油气流渗流条件，从而达到可靠高效开发的目的。由于水平井分段压裂技术能够最大限度地暴露产层，沟通更多的缝网系统，获得较好的经济效益，现已成为合理解决页岩气藏开发问题的主要途径。

可钻式桥塞分段射孔加砂压裂技术已经在页岩气等水平作业井中普遍采用，钻铣桥塞是解决水平井分段压裂后续问题的关键技术。钻塞液是钻铣桥塞作业过程中重要的组成部分，常以滑溜水作为基液，根据作业需要添加多种添加剂混合后泵送至井下使用，其用量、配液效率、配液质量、泵送及时性等方面都有很高的要求。

目前，井场配制钻塞液普遍使用批混系统，先将混配完成后的钻塞液存储于储料罐中，再使用压裂车将钻塞液加压泵入连续油管中，完成钻塞液的循环泵送作业。

从工作流程可知，现场采用配混系统配液存在如下问题：人工加入化学品计量不准确，作业条件恶劣，操作强度大，存在一定的环境污染，易导致人力物力浪费；配液和泵送环节单一分开，供水系统、搅拌系统、混浆系统和注入系统相对独立，无法实现联动协同调整、连续混配和即混即注功能，无形中增加了操作强度和作业成本，影响作业速度和质量。

随着页岩气开发规模的逐渐扩大，这种人工配液后使用压裂设备泵送的钻塞液循环泵送模式的局限性和不足日益明显，越发难以适应现场作业的要求；有必要提出一种可实现多种添加剂精确添加、钻塞液连续混配、钻塞液即混即注的钻塞液循环泵送工作流程，以满足日趋严苛的工程需求，助力页岩气高效、安全、优质开发。

经专利和论文查询，目前国内外没有授权或公开的相关专利或论文与本申请的技术方案相类似的内容，国内外与之类似的压裂液混配、循环泵送相关专利和论文也均为压裂液配方或混配设备方面相关内容。例如：压裂液混配装置 （专利号为201620011843.6）、一种连续油管钻塞液体系及其制备方法 （专利号为201510789722.4）、石油压裂液混配车（专利号为200310113315.9）等发明专利和实用新型专利，与本申请的技术方案都有本质上的不同。

发明内容

本发明针对上述存在的问题，提供了一种混配泵送系统及其装置，其目的在于实现钻塞施工过程中多种添加剂精确添加、钻塞液连续混配、钻塞液即混即注。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种混配泵送装置，包括液添机构、配液机构、干添机构、泵送机构、控制系统、液添罐、液添泵、液位计、混合罐、射流泵、储料罐、电子秤、螺旋输送器、调节阀、混合器、右柱塞泵、左柱塞泵和灌注泵，所述装置的液添机构用管线与配液机构相连接，配液机构用管线分别与泵送机构和外部水源相连接，干添机构中的螺旋输送器用管线与配液机构中的混合器相连接，泵送机构用管线与井口相连通，控制系统用导线分别与液添机构、配液机构、干添机构和泵送机构相连接。

所述的液添机构中的液添罐用管线与液添泵相连接，液添泵一端装有液添泵电机，另一端的管线上装有液添阀并与配液机构中的混合罐相连通。

所述的配液机构中的混合罐上装有液位计、一号搅拌器和二号搅拌器，混合罐用管线与混合器相连通，混合器用管线与射流泵相连通，连接管线上分别装有调节阀和一号流量计，射流泵一端装有射流泵电机，射流泵用管线与外部水源相连通，连接管线上装有进液阀，混合器用管线与干添机构中的螺旋输送器相连通，混合罐用管线与泵送机构中的灌注泵相连通。

所述的干添机构中的储料罐底部装有电子秤，储料罐与螺旋输送器相连接，螺旋输送器一端装有输送器电机，另一端的管线上装有输送阀并与配液机构中的混合器相连通。

所述的泵送机构中的灌注泵一端装有灌注泵电机，灌注泵一侧的管线上装有泵送阀，并与混合罐相连接，另一侧的管线分别与右柱塞泵和左柱塞泵相连接，连接管线上分别装有二号流量计、右灌注阀和左灌注阀，右柱塞泵和左柱塞泵上分别装有右柱塞泵电机和左柱塞泵电机，泵送机构中的右柱塞泵和左柱塞泵用管线与井口相连接。

一种混配泵送系统，其特征是：所述系统按下列步骤进行工作：

1、作业准备阶段：在控制系统中输入钻塞液的排送量、干添料的干添比例和液体料的液添比例三种参数，将混配泵送装置中的除调节阀和进液阀之外的所有阀门关闭，调节阀设置为全开状态，液添机构、配液机构、干添机构、泵送机构中所有电机也需保证处于关闭状态，开启射流泵电机带动射流泵工作，此时调节阀根据控制系统所设定的排送量参数，结合一号流量计所测定的流量值，使一号流量计的流量值与控制系统所设定的排送量一致，通过射流泵向混合罐中加入液体，当混合罐中的液体高于控制系统所设定的最低液位时，控制系统给出提示信号；

2、混配泵送阶段：开启泵送机构中的灌注泵电机、泵送阀，选择单独开启右柱塞泵电机及右灌注阀、左柱塞泵电机及左灌注阀或同时开启左、右柱塞泵电机及左、右灌注阀，此时根据二号流量计反馈的流量值调整调节阀的开度，使一号流量计和二号流量计所测定的流量值一致，以保证射流泵的出口流量与灌注泵的出口流量保持一致，同时根据实际作业的需要独立开启或关闭液添机构和干添机构中的相关设备，按照控制系统所设定的干添料的干添比例和液体料的液添比例，向混合罐内的添加干添料和液体料，在添加干添料和液体料的同时打开一号搅拌器和二号搅拌器，对添加到混合罐中的添加料进行搅拌，搅拌均匀的混合液体通过泵送机构中的灌注泵、右柱塞泵、左柱塞泵或同时通过右柱塞泵和左柱塞泵，通过井口送至井下；

3、作业结束阶段：当混配泵送工作将结束时，关闭液添机构、配液机构和干添机构中的所有电机、阀门和搅拌器，待混合罐中的混配液体泵送至无残余液体后，关闭泵送机构中的所有电机和阀门，最后关闭控制系统的电源，整个混配泵送工作完成。

与现有技术相比，本发明的积极效果为：

1、该系统可以通过液添系统、配液系统、干添系统、泵送系统集成控制的工作流程，在混配泵送阶段可根据实际作业需要在控制系统中调整泵送排量、干添比例、液添比例三种参数，可实现固液添加剂精确添加、钻塞液连续混配泵送的功能；

2、在作业过程中，通过灌注泵出口处的流量计测定的流量调整调节阀开度从而控制射流泵流量，可保证钻塞液混配量与泵送量一致，避免柱塞泵吸空或混合罐溢罐情况发生；

3、在作业过程中，通过射流泵出口处的流量计配合干添、液添系统电机以及储料罐底座上的电子秤反馈信号调节输送器电机转速，改变螺旋输送器输送量，，可实现固液添加剂根据设定比例±0.2%精度添加；

4、液添系统根据一号流量计反馈的流量值结合控制系统设定的液添比例确定液体添加剂添加量，根据液体添加剂添加量调整液添泵电机转速，实现液体添加剂精确添加；

5、泵送系统中的左、右柱塞泵可根据作业需要进行切换使用，也可以同时开启2台柱塞泵工作。

附图说明

图1是本发明针对的混配泵送装置结构示意图。

图中：1、液添机构，2、配液机构，3、干添机构，4、泵送机构，5、控制系统，6、液添泵电机，7、液添罐，8、液添泵，9、液添阀，10、液位计，11、一号搅拌器，12、二号搅拌器，13、混合罐，14、进液阀，15、外部水源，16、射流泵，17、射流泵电机，18、储料罐，19、电子秤，20、螺旋输送器，21、输送器电机，22、输送阀，23、调节阀，24、一号流量计，25、混合器，26、灌注泵电机，27、二号流量计，28、右灌注阀，29、右柱塞泵电机，30、右柱塞泵，31、井口，32、左柱塞泵，33、左柱塞泵电机，34、左灌注阀，35、灌注泵，36、泵送阀。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。

参见附图1，混配泵送系统按下列步骤进行工作：

1、作业准备阶段：在控制系统5中输入钻塞液的排送量、干添料的干添比例和液体料的液添比例三种参数，将混配泵送装置中的除调节阀23和进液阀14之外的液添阀9、输送阀22、右灌注阀28、左灌注阀34和泵送阀36均关闭，调节阀23设置为全开状态，液添泵电机6、灌注泵电机26、左柱塞泵电机33、由柱塞泵电机29、输送器电机21、一号搅拌器11、二号搅拌器12均保持关闭状态，开启射流泵电机17带动射流泵16工作，此时调节阀23根据控制系统5所设定的排送量参数，结合一号流量计24所测定的流量值，使一号流量计24的流量值与控制系统5所设定的排送量一致，通过射流泵16向混合罐13中加入液体，当混合罐13中的液体高于控制系统5所设定的最低液位时，液位计10上显示出具体数值，控制系统5给出提示信号。

2、混配泵送阶段：根据控制系统5所设定的液体料的液添比例，液添机构1中的液添泵8由液添泵电机6带动，从液添罐7中将液体通过液添阀9输入到配液机构2中的混合罐13中。根据控制系统5所设定的干添料的干添比例，干添料由干添机构3中的储料罐18经电子秤19准确的计量出干添料加入量，由输送器电机21带动的螺旋输送器20经输送阀22输入到混合器25中，在混合器25中和从外部水源15经射流泵16和调节阀22输入的水按设定的比例进行混合，然后输送到混合罐13中，混合罐13在添加液体料和干添料的同时开启一号搅拌器11和二号搅拌器12，对添加剂混合罐13中的混配料进行搅拌。开启泵送机构4中的灌注泵电机26和泵送阀36、选择单独开启右柱塞泵电机29及右灌注阀28、左柱塞泵电机33及左灌注阀34或同时开启右、左柱塞泵电机29、33及左、右灌注阀34、28，此时根据二号流量计27反馈的流量值调整调节阀23的开度，使一号流量计24和二号流量计27所测定的数量值一致，以保证射流泵16的出口流量与灌注泵35的出口流量一致。同时将混合罐13中混配好的液体经灌注泵35、右柱塞泵30、左柱塞泵32或同时通过右柱塞泵30和左柱塞泵32，通过井口送至井下。

3、作业结束阶段：当混配泵送工作将结束时，关闭液添机构1、配液机构2和干添机构3中的所有电机、阀门和搅拌器，待混合罐13中的混配液体泵送至无残余液体后，关闭泵送机构4中的所有电机和阀门，最后关闭控制系统5的电源，整个混配泵送工作完成。

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。本说明书（包括权利要求、摘要）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

以上所述仅是本发明的非限定实施方式，还可以衍生出大量的实施例，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思和不作出创造性劳动的前提下，还可以做出若干变形和改进的实施例，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种混配泵送装置，包括液添机构（1）、配液机构（2）、干添机构（3）、泵送机构（4）、控制系统（5）、液添罐（7）、液添泵（8）、液位计（10）、混合罐（13）、射流泵（16）、储料罐（18）、电子秤（19）、螺旋输送器（20）、调节阀（23）、混合器（25）、右柱塞泵（30）、左柱塞泵（32）和灌注泵（36），其特征在于：所述装置的液添机构（1）用管线与配液机构（2）相连接，配液机构（2）用管线分别与泵送机构（4）和外部水源（15）相连接，干添机构（3）中的螺旋输送器（20）用管线与配液机构（2）中的混合器（25）相连接，泵送机构（4）用管线与井口（31）相连通，控制系统（5）用导线分别与液添机构（1）、配液机构（2）、干添机构（3）和泵送机构（4）相连接。

2.根据权利要求1所述的混配泵送装置，其特征在于：所述的液添机构（1）中的液添罐（7）用管线与液添泵（8）相连接，液添泵（8）一端装有液添泵电机（6），另一端的管线上装有液添阀（9）并与配液机构（2）中的混合罐（13）相连通。

3.根据权利要求1所述的混配泵送装置，其特征在于：所述的配液机构（2）中的混合罐（13）上装有液位计（10）、一号搅拌器（11）和二号搅拌器（12），混合罐（13）用管线与混合器（25）相连通，混合器（25）用管线与射流泵（16）相连通，连接管线上分别装有调节阀（23）和一号流量计（24），射流泵（16）一端装有射流泵电机（17），射流泵（16）用管线与外部水源（15）相连通，连接管线上装有进液阀（14），混合器（25）用管线与干添机构（3）中的螺旋输送器（20）相连通，混合罐（13）用管线与泵送机构（4）中的灌注泵（35）相连通。

4.根据权利要求1所述的混配泵送装置，其特征在于：所述的干添机构（3）中的储料罐（18）底部装有电子秤（19），储料罐（18）与螺旋输送器（20）相连接，螺旋输送器（20）一端装有输送器电机（21），另一端的管线上装有输送阀（22）并与配液机构（2）中的混合器（25）相连通。

5.根据权利要求1所述的混配泵送装置，其特征在于：所述的泵送机构（4）中的灌注泵（35）一端装有灌注泵电机（26），灌注泵（35）一侧的管线上装有泵送阀（36），并与混合罐（13）相连接，另一侧的管线分别与右柱塞泵（30）和左柱塞泵（32）相连接，连接管线上分别装有二号流量计（27）、右灌注阀（28）和左灌注阀（34），右柱塞泵（30）和左柱塞泵（32）上分别装有右柱塞泵电机（29）和左柱塞泵电机（33），泵送机构（4）中的右柱塞泵（30）和左柱塞泵（32）用管线分别与井口（31）相连接。

6.一种混配泵送系统，其特征在于：所述系统按下列步骤进行：

A、作业准备阶段：在控制系统（5）中输入钻塞液的排送量、干添料的干添比例和液体料的液添比例三种参数，将混配泵送装置中的除调节阀（23）和进液阀（14）之外的所有阀门关闭，调节阀（23）设置为全开状态，液添机构（1）、配液机构（2）、干添机构（3）、泵送机构（4）中所有电机也需保证处于关闭状态，开启射流泵电机（17）带动射流泵（16）工作，此时调节阀（23）根据控制系统（5）所设定的排送量参数，结合一号流量计（24）所测定的流量值，使一号流量计（24）的流量值与控制系统（5）所设定的排送量一致，通过射流泵（16）向混合罐（13）中加入液体，当混合罐（13）中的液体高于控制系统（5）所设定的最低液位时，控制系统（5）给出提示信号；

B、混配泵送阶段：开启泵送机构（4）中的灌注泵电机（26）和泵送阀（36）选择单独开启右柱塞泵电机（29）及右灌注阀（28）、左柱塞泵电机（33）及左灌注阀（34）或同时开启左、右柱塞泵电机（29）、（33）及左、右灌注阀（34）、（28），此时根据二号流量计（27）反馈的流量值调整调节阀（23）的开度，使一号流量计（24）和二号流量计（27）所测定的流量值一致，以保证射流泵（16）的出口流量与灌注泵（35）的出口流量保持一致，同时根据实际作业的需要独立开启或关闭液添机构（1）和干添机构（3）中的相关设备，按照控制系统（5）所设定的干添料的干添比例和液体料的液添比例，向混合罐（13）内的添加干添料和液体料，在添加干添料和液体料的同时打开一号搅拌器（11）和二号搅拌器（12），对添加到混合罐（13）中的添加料进行搅拌，搅拌均匀的混合液体通过泵送机构（4）中的灌注泵（35）、右柱塞泵（30）、左柱塞泵（32）或同时通过右柱塞泵（30）、左柱塞泵（32），通过井口（31）送至井下；

C、作业结束阶段：当混配泵送工作将结束时，关闭液添机构（1）、配液机构（2）和干添机构（3）中的所有电机、阀门和搅拌器，待混合罐（13）中的混配液体泵送至无残余液体后，关闭泵送机构（4）中的所有电机和阀门，最后关闭控制系统（5）的电源，整个混配泵送工作完成。