CN108868735A - 一种适用于山区压裂施工的供液方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种适用于山区压裂施工的供液方法，通过采用组合式的压裂液罐的方法，结合具体的山区现场地形，进行配液，其步骤是：一级供水的水源通过水泵输入到混配装置，混合装置能够实现水、酸液、干粉或膏体、以及各种液体添加剂的连续混配供送，各种酸液、干粉或膏体、以及各种液体添加剂按比例添加并与清水混合搅拌；混配合格的压裂液通过耐酸泵输送到一个或多个压裂液组合罐储存，压裂液组合罐之间通过阀门、管线相连；实现一个模块化压裂液组合罐供液，另一个压裂液组合罐进行配液储存，即可实现连续不断地进行压裂作业。本发明能够根据供液量的要求，变换随意组合罐体，使其能够满足一个山区的压裂区块内所有施工需求。
Description
技术领域
本发明涉及油气田开发技术领域，特别涉及一种适用于山区压裂施工的供液方法。
背景技术
在页岩油气开采过程中，压裂工艺是油气井、页岩气井增产的重要手段，特别是在页岩气井压裂施工中，采用压裂施工非常普遍，而随着施工技术的进步，有学者提出了一种新的压裂模式“工厂化”压裂；所谓的工厂化压裂，就是像普通工厂一样，在一个固定场所，连续不断的泵注压裂液和支撑剂；其优势是可以缩短区块的整体建设周期，降低单位采气成本；大幅提高压裂设备的利用率，减少设备动迁和安装，减少压裂液罐拉运、清洗，降低工人劳动强度。
在压裂施工中，压裂作业目的层一般都在12层以上，采用工厂化压裂，用液量及加砂量一般都在十多万方和几千方以上；对压裂液的配液及储存提出了更高的要求。我国页岩气资源大部分分布在四川、重庆、贵州、云南及湖北西部等山区，对压裂液配置设备要求更苛刻。
目前，在大部分油气田的压裂现场，其采用的都是集装箱式压裂罐体的方式，目前常规配液存在如下缺陷：
常规配液工艺的弊端
1、由于压裂液需求量大，储存压裂液的缓冲罐需求量大，同时需要的清水罐数量大；
2、传统配液工艺准备时间长、先配液后施工，由于储液罐储量小、数量多，压裂施工完一层后，必须重新开始配液，不能满足连续长时间压裂的要求；
3、储存压裂液的储罐多且需要人工操作，现场工作人员的劳动强度大；
4、压裂液罐、清水罐占用了1/3施工场地，给其他工序带来了极大的不便，增加了压裂作业难度；
如何减少压裂现场的缓冲罐、减轻工作人员的劳动强度、改善压裂现场环境、降低液体损耗、降低罐体运输费用、减少压裂成本、提高生产效率是当前压裂施工中的一个重点工作；为了适应山区石油开采作业场地小，所需储液量大、转换作业场所频繁，压裂作业时间长的特点，目前亟需一种能够适应山地压裂施工中大液量配液及储存的方法。
发明内容
针对现有技术的补助，本发明的目的是，提供一种能够采用随意组合、方便拆卸、重复利用、施工时间短的储液罐的供液方法，并通过将罐体组合串联，使其能够满足一个山区的压裂区块内所有施工需求。
本发明的技术方案如下：
一种适用于山区压裂施工的供液方法，其所采用的供液系统包括一台或多台清水泵、一个或多个组合罐作为压裂液罐、一套压裂液混配装置；
其压裂液罐采用模块化组合形式，罐体由多块圆周壁板组合而成，圆周壁板四周设有加强筋且有安装螺栓孔；各块壁板横向连接在一起，之间填充密封层，围成一圈罐体；根据所需的容积，计算需安装的层数，上下相邻的横向壁板层单元之间为保证连接可靠采用多个高强螺栓连接，每一层罐体之间内部采用U型密封条与密封胶进行密封；罐体的顶盖采用组合式，有多片支撑架组装在一起，且罐体片的内侧有耐酸碱的材料覆盖；罐底有多块矩形钢板拼接组成，相互之间也采用密封胶密封连接，并且在罐底与罐体接触的位置，设有一圈环形槽，让罐体底部安装在环形槽内，环形槽与罐底之间密封连接；
其混合装置由干粉计量系统、膏状计量系统、水粉(膏)混合系统(高效混合器)、液添系统、混合系统、管汇系统、控制系统、循环供液系统组成，能够实现水、酸液、干粉或膏体、以及各种液体添加剂的连续混配供送，适用于站内及野外酸化压裂作业现场的酸液现场混合作业，混配均匀，混合效果好，配液质量高；
适用于山区压裂施工的供液方法的工艺流程如下：
一级供水的水源通过水泵输入到混配装置，混合装置能够实现水、酸液、干粉或膏体、以及各种液体添加剂的连续混配供送，各种酸液、干粉或膏体、以及各种液体添加剂按比例添加并与清水混合搅拌；混配合格的压裂液通过耐酸泵输送到一个或多个压裂液组合罐储存，压裂液组合罐之间通过阀门、管线相连；实现一个模块化压裂液组合罐供液，另一个压裂液组合罐进行配液储存，即可实现连续不断地进行压裂作业；
混配装置的具体流程：
(1)清水输入
在混配装置清水输入一侧设置进口，可以连接供水清水泵。进口装设有手动不锈钢球阀、电动或气动调节阀门和流量计，调节流量大小。
(2)酸液输入
在混配装置酸液输入一侧设置了进口，可以连接酸液罐。每个进口均装设手动衬氟球阀和止回阀，管路采用衬氟管路。根据配比的不同，可以分别供应不同的酸液。酸液输入口直接与酸液泵连接，管路中设有流量计，可不间断计量流量。酸液泵出口接电动或气动调节阀门，可调节流量大小。
(3)液态添加剂输入
在混配装置系统中设置4台不锈钢添加剂箱，液态添加剂可用人工或泵添加到箱内，箱底为物料出口，接不锈钢计量泵，泵出口接电动或气动调节阀门，可调节流量大小。
(4)混合器
上述各种添加剂、水、酸液等物料按配比输入到混合罐中，混合罐为圆柱体，内置双层搅拌桨，液体以切线进入混合罐内壁，通过双层搅拌桨搅拌后排出。为了检测压裂液是否满足压裂作业的要求，在混合罐出口管路装有抽样检测口，可随时提取样品送检。
(5)压裂液输出
混合好的压裂液从混合罐下面输出，出口装有电控或气控阀门，检测用流量计，出口连接耐酸泵与排液分配器连接，分配器在混配装置上设置了5个出口，接口形式为4英寸由壬接头，连接在输出泵上，输送到压裂液组合罐。
进一步的，采用2套压裂液罐，分别作为1#罐和2#罐，在1#罐前后分别设有3#阀门和4#阀门，在2#罐前后分别设有5#阀门和6#阀门，在5#阀门和3#阀门前的管线合并，并在合并的管线上设有2#阀门和1#阀门，并在2#阀门和1#阀门之间设有混配装置，在1#阀门前设有清水泵，在4#阀门和6#阀门之后管线合并，并在合并后的管线设有7#阀门；
配置工艺如下：
(1)打开1#阀门、2#阀门、3#阀门，开启清水泵，水源经1#阀门进入混配装置，按比例添加液体添加剂、酸液并混合搅拌；经酸泵、2#阀门、3#阀门后进入1#罐，按需求量配置完；
(2)关闭3#阀门、6#阀门，打开4#阀门、7#阀门开始给压裂混砂车供压裂液；
(3)同时打开5#阀门，给压裂液1#罐进行配液；当1#罐压裂液用完时，及时调整切换到压裂液2#罐；同时继续给1#罐配液；
(4)以此方式循环配液即可满足压裂的不间断施工。
进一步的，所述管线采用大口径可扁平聚氨酯页岩油气压裂软管，并且在安装阀门的位置都将山地平整，让阀门处于水平状态，并设置对应的安装支架，固定阀门；
压裂液罐在安装的时候必须要保持水平，其底部需要设置于硬化后的场地，其所用的场地大小，按照所需需水量设计，其具体参考要素为蓄水量和罐体的内壁最大承压能力，以此设置压裂液罐的直径和高度。并根据其直径选择场地面积，以及根据需水量选择其硬化场地的厚度和强度。
进一步的，由于山地的地形不够规整，因此在不影响施工供液的情况下，1#罐和2#罐设置于不同高度层，使其能够最大限度的节约现场场地和空间。
本发明的有益之处在于：
1、采用压裂液罐采用模块化组合罐的优势
(1)安装周期短
模块化组合罐由标准的钢板模块拼装而成，钢板模块采用金属螺栓连接，从而使安装变的非常简单，缩短了安装周期。
(2)安装、维护简单
模块化组合罐的安装是采用专用安装工具，工人在地面安装罐顶层板，然后由专用工具将其提升起一层板的高度，再接着装第二圈板，如此重复操作，直至罐体安装完毕。自始至终，工人都只需要站在地面进行操作，简单安全，模块化组合罐的维护非常简单。
(3)容积可随意组合、拆装简单
模块化组合罐体是由标准钢板模块采用螺栓拼接而成，在罐体强度能够允许的最大范围内，根据生产需要可任意组合成不同的容积量；也可在使用后很容易地对罐体进行拆除或重装，解决了山区压裂施工现场的场地问题。
2、压裂液混配装置的优势
(1)所有的化学添加剂都在施工过程中加入，可实时调整各种化工料和液体配比，还可根据实际施工情况配制液体，有效缩短了压裂施工作业的周期，实现安全节能环保作业。
(2)混配装置可以充分利用水资源，避免不必要的浪费，同时还可以大大降低工人的劳动强度，改善工人的作业环境。
(3)混配供送装置可以大幅提高配液质量和配液效率，减少原液的浪费，产生较大的经济价值。
3、整套系统优势
(1)压裂液罐采用组合罐，罐的容量可达几千方，减少了缓冲罐的使用数量，节约了成本，减少了场地的占用约1/3。
(2)通过此方法可以满足压裂液不间断、大流量、长时间的供液要求，提高效率60％。
混配装置有计量功能，可根据压裂施工中压裂液的需求量进行控制配液量，减少了浪费。同时节省了修建清水池的时间及费用，无需使用大数量的方罐，减少了压裂施工的安装、准备、等停时间，大幅度降低成本。
附图说明
图1为实施例的示意图。
图中：
1为1#阀门、2为2#阀门、3为3#阀门、4为4#阀门、5为5#阀门、6为6#阀门、7为7#阀门、8为1#罐、9为2#罐、10为混配装置、11为清水泵。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
一种适用于山区压裂施工的供液方法，采用2套压裂液罐，分别作为1#罐8和2#罐9，在1#罐8前后分别设有3#阀门3和4#阀门4，在2#罐9前后分别设有5#阀门5和6#阀门6，在5#阀门5和3#阀门3前的管线合并，并在合并的管线上设有2#阀门2和1#阀门1，并在2#阀门2和1#阀门1之间设有混配装置10，在1#阀门1前设有清水泵11，在4#阀门4和6#阀门6之后管线合并，并在合并后的管线设有7#阀门7；
其压裂液罐采用模块化组合形式，罐体由多块圆周壁板组合而成，圆周壁板四周设有加强筋且有安装螺栓孔；各块壁板横向连接在一起，之间填充密封层，围成一圈罐体；根据所需的容积，计算需安装的层数，上下相邻的横向壁板层单元之间为保证连接可靠采用多个高强螺栓连接，每一层罐体之间内部采用U型密封条与密封胶进行密封；罐体的顶盖采用组合式，有多片支撑架组装在一起，且罐体片的内侧有耐酸碱的材料覆盖；罐底有多块矩形钢板拼接组成，相互之间也采用密封胶密封连接，并且在罐底与罐体接触的位置，设有一圈环形槽，让罐体底部安装在环形槽内，环形槽与罐底之间密封连接；
其混合装置由干粉计量系统、膏状计量系统、水粉(膏)混合系统(高效混合器)、液添系统、混合系统、管汇系统、控制系统、循环供液系统组成，能够实现水、酸液、干粉或膏体、以及各种液体添加剂的连续混配供送，适用于站内及野外酸化压裂作业现场的酸液现场混合作业，混配均匀，混合效果好，配液质量高；
适用于山区压裂施工的供液方法的工艺流程如下：
一级供水的水源通过水泵输入到混配装置，混合装置能够实现水、酸液、干粉或膏体、以及各种液体添加剂的连续混配供送，各种酸液、干粉或膏体、以及各种液体添加剂按比例添加并与清水混合搅拌；混配合格的压裂液通过耐酸泵输送到一个或多个压裂液组合罐储存，压裂液组合罐之间通过阀门、管线相连；实现一个模块化压裂液组合罐供液，另一个压裂液组合罐进行配液储存，即可实现连续不断地进行压裂作业。
混配装置的具体流程：
(1)清水输入
在混配装置清水输入一侧设置进口，可以连接供水清水泵。进口装设有手动不锈钢球阀、电动或气动调节阀门和流量计，调节流量大小。
(2)酸液输入
在混配装置酸液输入一侧设置了进口，可以连接酸液罐。每个进口均装设手动衬氟球阀和止回阀，管路采用衬氟管路。根据配比的不同，可以分别供应不同的酸液。酸液输入口直接与酸液泵连接，管路中设有流量计，可不间断计量流量。酸液泵出口接电动或气动调节阀门，可调节流量大小。
(3)液态添加剂输入
在混配装置系统中设置4台不锈钢添加剂箱，液态添加剂可用人工或泵添加到箱内，箱底为物料出口，接不锈钢计量泵，泵出口接电动或气动调节阀门，可调节流量大小。
(4)混合器
上述各种添加剂、水、酸液等物料按配比输入到混合罐中，混合罐为圆柱体，内置双层搅拌桨，液体以切线进入混合罐内壁，通过双层搅拌桨搅拌后排出。为了检测压裂液是否满足压裂作业的要求，在混合罐出口管路装有抽样检测口，可随时提取样品送检。
(5)压裂液输出
混合好的压裂液从混合罐下面输出，出口装有电控或气控阀门，检测用流量计，出口连接耐酸泵与排液分配器连接，分配器在混配装置上设置了5个出口，接口形式为:4英寸由壬接头，连接在输出泵上，输送到压裂液组合罐。
以川东某区块的页岩气开采为例，其通过上述的配液系统进行压裂也混配和储存及输送，其整个系统流程如下：
按照本地的压裂施工情况，设置每一组压裂液罐的需水量为3000立方米，其所需的地面面积为280平方米，罐体蓄水高度为15米，罐底实际有效作用面积200平方米，罐体直径取整为16米。需平整场地为16*18米的两块平地。由于当地山区面积较小，采用分坡平整方式，将2#罐设置于高于1#罐8上方8米的一块平整地，如此设计，也能方便在1#罐8最初配液的时候，清水泵能够更快速的注入，减少重力势能的消耗；所述管线采用大口径可扁平聚氨酯页岩油气压裂软管，并且在安装阀门的位置都将山地平整，让阀门处于水平状态，并设置对应的安装支架，固定阀门；
通过上述的配液系统进行压裂也混配和储存及输送，其整个系统流程如下：
(1)打开1#阀门1、2#阀门2、3#阀门3，开启清水泵11，水源经1#阀门1进入混配装置10，按比例添加液体添加剂、酸液并混合搅拌；经酸泵、2#阀门2、3#阀门3后进入1#罐8，按需求量配置完；
(2)关闭3#阀门3、6#阀门6，打开4#阀门4、7#阀门7开始给压裂混砂车供压裂液；
(3)同时打开5#阀门，给压裂液1#罐8进行配液；当1#罐8压裂液用完时，及时调整切换到压裂液2#罐9；同时继续给1#罐8配液；
(4)以此方式循环配液即可满足压裂的不间断施工。
由于山地的地形不够规整，因此在不影响施工供液的情况下，1#罐和2#罐设置于不同高度层，使其能够最大限度的节约现场场地和空间。在本实施例中，如果采用现有技术的标准集装箱罐，其占地面积需要至少400平方米，且由于罐体采用的是叠放的集装箱罐，需要大量的吊车施工，并且需要连接安装所有的设备，由于集装箱罐自身的金属重量较大，其运输和安装过程也会有诸多不便，尤其是在集装箱罐如果要在高差不同的平台使用，则需要修筑专门的道路送入平台，并且为了便于运输车辆卸货，需要平台有足够的回旋空间，更加增大了面积的占用，这对于山区平地较少的现状是极其不利的。因此，现有技术不利于在山区大规模施工使用，而本发明的方法，能够将组合的罐体通过片状的结构送入安装区域，无需回转区间等空间的使用，能最大限度的节约地面平地空间，且方便利用山区的高度落差。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (4)
1.一种适用于山区压裂施工的供液方法，其特征在于，其所采用的供液系统包括一台或多台清水泵、一个或多个组合罐作为压裂液罐、一套压裂液混配装置；
其压裂液罐采用模块化组合形式，罐体由多块圆周壁板组合而成，圆周壁板四周设有加强筋且有安装螺栓孔；各块壁板横向连接在一起，之间填充密封层，围成一圈罐体；根据所需的容积，计算需安装的层数，上下相邻的横向壁板层单元之间为保证连接可靠采用多个高强螺栓连接，每一层罐体之间内部采用U型密封条与密封胶进行密封；罐体的顶盖采用组合式，有多片支撑架组装在一起，且罐体片的内侧有耐酸碱的材料覆盖；罐底有多块矩形钢板拼接组成，相互之间也采用密封胶密封连接，并且在罐底与罐体接触的位置，设有一圈环形槽，让罐体底部安装在环形槽内，环形槽与罐底之间密封连接；
其混合装置由干粉计量系统、膏状计量系统、水粉(膏)混合系统(高效混合器)、液添系统、混合系统、管汇系统、控制系统、循环供液系统组成，能够实现水、酸液、干粉或膏体、以及各种液体添加剂的连续混配供送，适用于站内及野外酸化压裂作业现场的酸液现场混合作业，混配均匀，混合效果好，配液质量高；
适用于山区压裂施工的供液方法的工艺流程如下：
一级供水的水源通过水泵输入到混配装置，混合装置能够实现水、酸液、干粉或膏体、以及各种液体添加剂的连续混配供送，各种酸液、干粉或膏体、以及各种液体添加剂按比例添加并与清水混合搅拌；混配合格的压裂液通过耐酸泵输送到一个或多个压裂液组合罐储存，压裂液组合罐之间通过阀门、管线相连；实现一个模块化压裂液组合罐供液，另一个压裂液组合罐进行配液储存，即可实现连续不断地进行压裂作业；
混配装置的具体流程：
(1)清水输入
在混配装置清水输入一侧设置进口，可以连接供水清水泵；进口装设有手动不锈钢球阀、电动或气动调节阀门和流量计，调节流量大小；
(2)酸液输入
在混配装置酸液输入一侧设置了进口，可以连接酸液罐；每个进口均装设手动衬氟球阀和止回阀，管路采用衬氟管路；根据配比的不同，可以分别供应不同的酸液；酸液输入口直接与酸液泵连接，管路中设有流量计，可不间断计量流量；酸液泵出口接电动或气动调节阀门，可调节流量大小；
(3)液态添加剂输入
在混配装置系统中设置台不锈钢添加剂箱，液态添加剂可用人工或泵添加到箱内，箱底为物料出口，接不锈钢计量泵，泵出口接电动或气动调节阀门，可调节流量大小；
(4)混合器
上述各种添加剂、水、酸液等物料按配比输入到混合罐中，混合罐为圆柱体，内置双层搅拌桨，液体以切线进入混合罐内壁，通过双层搅拌桨搅拌后排出；为了检测压裂液是否满足压裂作业的要求，在混合罐出口管路装有抽样检测口，可随时提取样品送检；
(5)压裂液输出
混合好的压裂液从混合罐下面输出，出口装有电控或气控阀门，检测用流量计，出口连接耐酸泵与排液分配器连接，分配器在混配装置上设置了个出口，接口形式为4英寸由壬接头，连接在输出泵上，输送到压裂液组合罐。
2.根据权利要求1所述的一种适用于山区压裂施工的供液方法，其特征在于，采用2套压裂液罐，分别作为1#罐和2#罐，在1#罐前后分别设有3#阀门和4#阀门，在2#罐前后分别设有5#阀门和6#阀门，在5#阀门和3#阀门前的管线合并，并在合并的管线上设有2#阀门和1#阀门，并在2#阀门和1#阀门之间设有混配装置，在1#阀门前设有清水泵，在4#阀门和6#阀门之后管线合并，并在合并后的管线设有7#阀门；
配置工艺如下：
(1)打开1#阀门、2#阀门、3#阀门，开启清水泵，水源经1#阀门进入混配装置，按比例添加液体添加剂、酸液并混合搅拌；经酸泵、2#阀门、3#阀门后进入1#罐，按需求量配置完；
(2)关闭3#阀门、6#阀门，打开4#阀门、7#阀门开始给压裂混砂车供压裂液；
(3)同时打开5#阀门，给压裂液1#罐进行配液；当1#罐压裂液用完时，及时调整切换到压裂液2#罐；同时继续给1#罐配液；
(4)以此方式循环配液即可满足压裂的不间断施工。
3.根据权利要求2所述的一种适用于山区压裂施工的供液方法，其特征在于，所述管线采用大口径可扁平聚氨酯页岩油气压裂软管，并且在安装阀门的位置都将山地平整，让阀门处于水平状态，并设置对应的安装支架，固定阀门；
压裂液罐在安装的时候必须要保持水平，其底部需要设置于硬化后的场地，其所用的场地大小，按照所需需水量设计，其具体参考要素为蓄水量和罐体的内壁最大承压能力，以此设置压裂液罐的直径和高度。并根据其直径选择场地面积，以及根据需水量选择其硬化场地的厚度和强度。
4.根据权利要求3所述的一种适用于山区压裂施工的供液方法，其特征在于，由于山地的地形不够规整，因此在不影响施工供液的情况下，1#罐和2#罐设置于不同高度层，使其能够最大限度的节约现场场地和空间。
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