CN108993182A - 一种多配方自动化连续混酸供酸装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多配方自动化连续混酸供酸装置，采用整体模块式设计，综合集成了供水单元、原酸单元、添加剂单元、添加酸单元、混供单元、控制单元；通过基于PLC的实时在线控制系统进行控制。PLC控制系统通过电信号控制离心泵的转速以达到酸液配制量与供液量的平衡，通过电信号实时控制各单元的自动调节阀门的开合度，实现了对溶液浓度精确控制；根据不同配液工艺的需求，PLC可以输入多个不同配方，可以实现一井多配方顺序注入。特别适合液—液混合及一井多配方顺序混供。既解决了酸化现场设备多、工序冗繁，劳动强度大的问题，还实现了全程密闭混酸供酸，避免了酸汽对人员及环境的伤害，同时本发明还实现了即配即用，减少了酸液在井场停滞的时间，减小了酸液泄漏的风险。

Description

一种多配方自动化连续混酸供酸装置

技术领域

本发明涉及石油增产设备领域，尤其涉及一种多配方自动化连续混酸供酸装置。

背景技术

酸化作业作为碳酸盐储层有效的增产办法目前被广泛应用。常规的酸化作业流程通常存在以下问题：

(1)常规酸化作业施工工序为：现场防渗、上罐、挖溢流沟、溢流坑、配酸、酸化施工、收罐。工序冗繁，劳动强度大。

(2)配置酸液时需要将浓酸、水、添加剂抽至酸罐中循环，酸罐敞口，酸汽易对人身及附近植物造成伤害。

(3)酸罐极易老化，罐体、罐脖易开裂，存在酸液泄漏风险，特别是“新两法”实施后，对酸化施工现场的环保要求更加严格，传统酸化工艺已不能很好的满足现在施工要求。

(4)传统配液过程缺乏有效监控，酸液混配添加比例的控制精度低,混配效果差，不能实现最佳的酸化效果。

(5)此外，根据不同地质条件，设计配方繁杂且一井多配方情况越来越多，传统方法需要更多酸液储罐，还易于造成酸液过剩等问题。

鉴于以上情况，需要开发一种能够满足多配方自动化连续混酸供酸密闭作业需求的酸化设备。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供了一种多配方自动化连续混酸供酸装置，解决了酸化现场设备多、工序冗繁，劳动强度大的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种多配方自动化连续混酸供酸装置，包括供水单元、原酸单元、添加剂单元、添加酸单元、混供单元和控制单元，控制单元采用PLC控制器控制系统实时在线控制，通过电信号控制供水单元、原酸单元、添加剂单元、添加酸单元中的各个自动调节阀门开合度，通过电信号控制混供单元中的离心泵转速达到控制供液量与施工需求量的平衡；

所述供水单元包括通过管路依次连接的水罐、第一手动蝶阀、第一自动调节阀和第一电磁流量计，用于提供配置酸液所需的清水，第一自动调节阀在过程控制中接受控制单元PLC控制器的控制信号，通过调整第一自动调节阀的开合度控制清水的流量，以维持清水在溶液中的百分比在设计所要求的范围内，第一电磁流量计通过电信号反馈给PLC控制器，以便于PLC控制器及时获取信息并对第一自动调节阀的开合度做出调整，达到清水在溶液中的百分比在设计所要求的范围内；

所述原酸单元包括通过管路依次连接的原酸罐、第二手动蝶阀、第二自动调节阀和第二电磁流量计，用于提供配置酸液所需的原酸，第二自动调节阀在过程控制中接受控制单元PLC控制器的控制信号，通过调整第二自动调节阀的开合度控制原酸的流量，以维持原酸在溶液中的百分比在设计所要求的范围内，第二电磁流量计通过电信号反馈给PLC控制器，以便于PLC控制器及时获取信息并对第二自动调节阀的开合度做出调整，达到原酸在溶液中的百分比在设计所要求的范围内；

所述添加剂单元包括通过管路依次连接的水基添加剂罐、第三手动蝶阀、第三自动调节阀和第三电磁流量计，用于提供配置酸液所需的水基添加剂，第三自动调节阀在过程控制中接受控制单元PLC控制器的控制信号，通过调整第三自动调节阀的开合度控制添加剂的流量，以维持添加剂在溶液中的百分比在设计所要求的范围内，第三电磁流量计通过电信号反馈给PLC控制器，以便于PLC控制器及时获取信息并对第三自动调节阀的开合度做出调整，达到添加剂在溶液中的百分比在设计所要求的范围内；

所述添加酸单元包括通过管路依次连接的添加酸罐、第四手动蝶阀、第四自动调节阀和第四电磁流量计，用于提供配置酸液所需之各种添加酸，第四自动调节阀在过程控制中接受控制单元PLC控制器的控制信号，通过调整第四自动调节阀的开合度控制添加酸的流量，以维持添加酸在溶液中的百分比在设计所要求的范围内，第四电磁流量计通过电信号反馈给PLC控制器，以便于PLC控制器及时获取信息并对第四自动调节阀的开合度做出调整，达到添加酸在溶液中的百分比在设计所要求的范围内；

所述混供单元包括通过管路依次连接的混合器和第一离心泵，用于输入的各种液体充分混合与供给；第一电磁流量计和第二电磁流量计通过第一液控阀连接到混合器上，第三电磁流量计和第四电磁流量计连接到混合器上，第一离心泵的出口通过流量计连通到压裂车组，流量计通过电信号将流量反馈给PLC控制器，PLC控制器根据PLC控制器面板输入的各种液体百分比与流量计的流量计算各种液体之理论值，并与第一电磁流量计、第二电磁流量计、第三电磁流量计和第四电磁流量计通过电信号反馈的实际流量值比对，不相符则通过电信号指令第一自动调节阀、第二自动调节阀、第三自动调节阀、第四自动调节阀开合度做出调整直至相符。

所述第四自动调节阀通过第二液控阀与第一手动蝶阀相连，第一电磁流量计与第二电磁流量计相连，第二自动调节阀通过第三液控阀与第三自动调节阀相连。

所述第一离心泵的进口和出口之间分别通过第四液控阀和第五液压阀并联有备用的第二离心泵。

所述混合器为静态混合器。

所述第三手动蝶阀有多个阀门和多个接口，以接入不同种类的水基添加剂罐。

本发明的有益效果是：既解决了酸化现场设备多、工序冗繁，劳动强度大的问题，还实现了全程密闭混酸供酸，避免了酸汽对人员及环境的伤害，同时本发明还实现了即配即用，减少了酸液在井场停滞的时间，减小了酸液泄漏的风险，本装置自带柴油机组，无需外接动力，特别适用于野外作业现场使用。

附图说明

图1是本发明多配方自动化连续混酸供酸装置的结构示意图。

图2是本发明配酸时各种液体的流向示意图。

图3是本发明顶替时清水的流向的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

如图1所示，本发明的多配方自动化连续混酸供酸装置，包括供水单元1、原酸单元2、添加剂单元3、添加酸单元4、混供单元5和控制单元6，控制单元6采用PLC控制器32控制系统实时在线控制，通过电信号控制供水单元1、原酸单元2、添加剂单元3、添加酸单元4中的各个自动调节阀门开合度，通过电信号控制混供单元5中的离心泵转速达到控制供液量与施工需求量的平衡；

所述供水单元1包括通过管路依次连接的水罐7、第一手动蝶阀10、第一自动调节阀8和第一电磁流量计9，用于提供配置酸液所需的清水，第一自动调节阀8在过程控制中接受控制单元6PLC控制器32的控制信号，通过调整第一自动调节阀8的开合度控制清水的流量，以维持清水在溶液中的百分比在设计所要求的范围内，第一电磁流量计9通过电信号反馈给PLC控制器32，以便于PLC控制器32及时获取信息并对第一自动调节阀8的开合度做出调整，达到清水在溶液中的百分比在设计所要求的范围内；

所述原酸单元2包括通过管路依次连接的原酸罐11、第二手动蝶阀14、第二自动调节阀13和第二电磁流量计12，用于提供配置酸液所需的原酸，第二自动调节阀13在过程控制中接受控制单元6PLC控制器32的控制信号，通过调整第二自动调节阀12的开合度控制原酸的流量，以维持原酸在溶液中的百分比在设计所要求的范围内，第二电磁流量计12通过电信号反馈给PLC控制器32，以便于PLC控制器32及时获取信息并对第二自动调节阀12的开合度做出调整，达到原酸在溶液中的百分比在设计所要求的范围内；

所述添加剂单元3包括通过管路依次连接的水基添加剂罐22、第三手动蝶阀25、第三自动调节阀24和第三电磁流量计23，用于提供配置酸液所需的水基添加剂，第三自动调节阀24在过程控制中接受控制单元6PLC控制器32的控制信号，通过调整第三自动调节阀24的开合度控制添加剂的流量，以维持添加剂在溶液中的百分比在设计所要求的范围内，第三电磁流量计23通过电信号反馈给PLC控制器32，以便于PLC控制器32及时获取信息并对第三自动调节阀24的开合度做出调整，达到添加剂在溶液中的百分比在设计所要求的范围内；

所述添加酸单元4包括通过管路依次连接的添加酸罐18、第四手动蝶阀21、第四自动调节阀19和第四电磁流量计20，用于提供配置酸液所需之各种添加酸，第四自动调节阀19在过程控制中接受控制单元6PLC控制器32的控制信号，通过调整第四自动调节阀19的开合度控制添加酸的流量，以维持添加酸在溶液中的百分比在设计所要求的范围内，第四电磁流量计20通过电信号反馈给PLC控制器32，以便于PLC控制器32及时获取信息并对第四自动调节阀19的开合度做出调整，达到添加酸在溶液中的百分比在设计所要求的范围内；

所述混供单元5包括通过管路依次连接的混合器26和第一离心泵27，用于输入的各种液体充分混合与供给；第一电磁流量计9和第二电磁流量计12通过第一液控阀16连接到混合器26上，第三电磁流量计23和第四电磁流量计20连接到混合器26上，第一离心泵27的出口通过流量计31连通到压裂车组33，流量计31通过电信号将流量反馈给PLC控制器32，PLC控制器32根据PLC控制器32面板输入的各种液体百分比与流量计31的流量计算各种液体之理论值，并与第一电磁流量计9、第二电磁流量计、第三电磁流量计23和第四电磁流量计20通过电信号反馈的实际流量值比对，不相符则通过电信号指令第一自动调节阀8、第二自动调节阀13、第三自动调节阀24、第四自动调节阀19开合度做出调整直至相符。

所述第四自动调节阀19通过第二液控阀17与第一手动蝶阀10相连，第一电磁流量计9与第二电磁流量计12相连，第二自动调节阀13通过第三液控阀15与第三自动调节阀24相连。

所述第一离心泵27的进口和出口之间分别通过第四液控阀29和第五液压阀30并联有备用的第二离心泵28。

所述混合器26为静态混合器。

所述第三手动蝶阀25有多个阀门和多个接口，以接入不同种类的水基添加剂罐22。

具体地说，本发明包括供水单元1、原酸单元2、添加剂单元3、添加酸单元4、混供单元5、控制单元6几大模块。该混供系统为基于数控技术的实时在线控制系统，其动力来源于设备自带的柴油发电机组，供水单元1、原酸单元2、添加剂单元3、添加酸单元4、混供单元5、控制单元6之间通过电信号和数据信号相互联系，供水单元1、原酸单元2、添加剂单元3、添加酸单元4、混供单元5之间通过管路、第三液控阀15、第一液控阀16、第二液控阀17与工艺连接管汇相连接。该连续混供系统的上述6大模块及动力系统分别安装在撬装式底板上，撬装式底板为敞开撬装式结构。

供水单元1，包括水罐7(用于提供配置酸液所需之清水)、第一手动蝶阀10(用于控制清水的供给)、第一自动调节阀8(在过程控制中的作用是接受控制系统的控制信号，通过调整阀门的开合度控制清水的流量，以维持清水在溶液中的百分比在设计所要求的范围内)、第一电磁流量计9(通过电信号反馈给PLC控制器32，以便于PLC控制器32及时获取信息并对第一自动调节阀8的开合度做出调整，达到清水在溶液中的百分比在设计所要求的范围内)组成，用于提供配置酸液所需之清水及控制、调整清水在混合液中的比例，其与混供单元5之间通过管路及工艺管汇相连接；原酸单元2包括原酸罐11(用于提供配置酸液所需之原酸)、第二手动蝶阀14(用于控制原酸的供给)、第二自动调节阀13(在过程控制中的作用是接受控制系统的控制信号，通过调整阀门的开合度控制原酸的流量，以维持原酸在溶液中的百分比在设计所要求的范围内)、第二电磁流量计12(通过电信号反馈给PLC控制器32，以便于PLC控制器32及时获取信息并对第二自动调节阀13的开合度做出调整，达到原酸在溶液中的百分比在设计所要求的范围内)组成，用于提供配置酸液所需之原酸及控制、调整原酸在混合液中的比例，其与混供单元5之间通过管路及工艺管汇相连接；添加剂单元3包括水基添加剂罐22(用于控制水基添加剂的供给)、第三手动蝶阀25(用于控制水基添加剂的供给)、第三自动调节阀24(在过程控制中的作用是接受控制系统的控制信号，通过调整阀门的开合度控制水基添加剂的流量，以维持水基添加剂在溶液中的百分比在设计所要求的范围内)、第三电磁流量计23(通过电信号反馈给PLC控制器32，以便于PLC控制器32及时获取信息并对第三自动调节阀24的开合度做出调整，达到水基添加剂在溶液中的百分比在设计所要求的范围内)组成，用于提供配置酸液所需之水基添加剂及控制、调整水基添加剂在混合液中的比例，其与混供单元5之间通过管路及工艺管汇相连接；其中，第三手动蝶阀25有多个阀门和多个接口，用于不同种类的水基添加剂罐22顺序接入。添加酸单元4包括添加酸罐18(用于控制各种添加酸的供给)、第四手动蝶阀21(用于控制各种添加的供给)、第四自动调节阀19(在过程控制中的作用是接受控制系统的控制信号，通过调整阀门的开合度控制添加酸的流量，以维持添加酸在溶液中的百分比在设计所要求的范围内)、第四电磁流量计20(通过电信号反馈给PLC控制器32，以便于PLC控制器32及时获取信息并对第四自动调节阀19的开合度做出调整，达到添加酸在溶液中的百分比在设计所要求的范围内)组成，用于提供配置酸液所需之各种添加酸及控制、调整添加酸在混合液中的比例，其与混供单元5之间通过管路及工艺管汇相连接；其中，第四手动蝶阀21有多个阀门和多个接口，用于不同种类的添加酸罐18顺序接入。混供单元5包括混合器24(为静态混合器，是一种没有运动部件的高效混合设备，其基本工作机理是利用固定在管内的混合单元体改变流体在管内的流动状态，以达到不同流体之间良好分散和充分混合的目的)、第一离心泵27(通过叶轮高速旋转不但供给压裂车合格的酸液也对输入的各种液体起到搅拌混合的作用，进一步使不同液体混合更加充分)、第二离心泵28(为第一离心泵27的备用泵，通过PLC控制器32启动第二离心泵28，关闭第一离心泵27，已达到整个酸液混供系统不因第一离心泵27的损坏而停止)、第四液控阀29(隔断第二离心泵28)、第五液控阀30(隔断第二离心泵28)组成，主要作用为输入的各种液体充分混合与供给。该多配方自动化连续混供酸系统所述供水单元1、原酸单元2、添加剂单元3、添加酸单元4、混供单元5各单元之间及各单元各部件之间通过工艺连接管汇相连接；所述的工艺连接管汇由管道或管路与阀门组成；如图2所示，所述第一液控阀16在酸液混供阶段为打开状态，第三液控阀15、第二液控阀17在酸液混供阶段为关闭状态。如图3所示，第一液控阀16在清水顶替阶段为关闭状态，第三液控阀15、第二液控阀17在清水顶替阶段为打开状态，已达到顶替井筒酸液的同时清洗原酸单元2、添加剂单元3、添加酸单元4，减少各种腐蚀性液体对各单元的损坏。所述PLC控制器32为通过面板根型顺序输入数据，界面友好，便于操作。所述PLC控制器32数控信号是通过通讯控制线路与供水单元1、原酸单元2、添加剂单元3、添加酸单元4、混供单元5连接的；所述供水单元1、原酸单元2、添加剂单元3、添加酸单元4之自动调节阀能够通过PLC控制器32精确控制组成酸液的各种液体的比例；所述混供单元5能够通过PLC控制器32实时数控及时发放满足作业要求的酸液；多配方自动化连续混酸供酸装置采用撬装制造，该装置采用整体模块式设计，全液压传动，体积小、重量轻，便于运输与吊装，自带柴油机组，无需外接动力，适用于野外酸化作业现场使用。

上述多配方自动化连续混酸供酸装置使用的方法，步骤如下：

前置酸→处理酸1→处理酸2→处理酸3多配方酸液混供：

(1)根据施工作业计划书计算各配方所需清水、原酸、水基添加剂、多氢酸等占酸液的比例，把数据输入PLC控制器32面板相应页面。

(2)清水、原酸、水基添加剂、多氢酸、压裂泵车等通过软管线和本装置相应各单元连接。

(3)打开手动蝶阀，启动第一离心泵27并根据施工指令控制转速以满足施工排量要求。

(4)流量计30将流量实时传输给PLC控制器32，PLC控制器32根据各种液体输入比例计算相应流量，各单元流量计也将流量实时传输至PLC控制器32，PLC控制器32通过比对，对各自动调节阀进行调节开合度，直至各单元流量和PLC控制器32计算流量相符。

(5)前置酸混供结束后，依次打开处理酸1、处理酸2、处理酸3相应手动蝶阀，打开PLC控制器32相应页面并启动，直至各配方酸液混供结束。第一液控阀16在酸液混供阶段为打开状态，第三液控阀15、第二液控阀17在酸液混供阶段为关闭状态，酸液混供结束后，通过PLC控制器32指令第一液控阀16关闭，第三液控阀15、第二液控阀17打开，顶替井筒酸液的同时清洗原酸单元2、添加剂单元3、添加酸单元4，减少各种腐蚀性液体对各单元的损坏。

本发明可实现一种及多种配方酸液的自动化配制，同时在酸化作业过程连续混供不间断；集混酸和供酸装置作用于一体，采用整体模块式设计，全液压传动，体积小、重量轻，便于运输与吊装，综合集成了供水单元、原酸单元、添加剂单元、添加酸单元、混供单元等几大组成部分；通过基于PLC的实时在线控制系统进行控制。PLC控制系统通过电信号控制离心泵的转速以达到酸液配制量与供液量的平衡，通过电信号控制各单元的自动调节阀阀门的开合度，实现了对溶液浓度精确控制；根据不同配液工艺的需求，PLC可以输入多个不同配方，可以实现一井多配方顺序注入。该发明特别适合液—液混合及一井多配方顺序混供。

本发明的PLC控制器可以根据上述功能，选择不同厂家的产品，本发明选择的是北京阳光优科自动化技术有限公司生产的SRAT-AC-DA01控制箱。

综上所述，本发明的内容并不局限在上述的实施例中，相同领域内的有识之士可以在本发明的技术指导思想之内可以轻易提出其他的实施例，但这种实施例都包括在本发明的范围之内。

Claims (5)

1.一种多配方自动化连续混酸供酸装置，其特征在于，包括供水单元(1)、原酸单元(2)、添加剂单元(3)、添加酸单元(4)、混供单元(5)和控制单元(6)，控制单元(6)采用PLC控制器(32)控制系统实时在线控制，通过电信号控制供水单元(1)、原酸单元(2)、添加剂单元(3)、添加酸单元(4)中的各个自动调节阀门开合度，通过电信号控制混供单元(5)中的离心泵转速达到控制供液量与施工需求量的平衡；

所述供水单元(1)包括通过管路依次连接的水罐(7)、第一手动蝶阀(10)、第一自动调节阀(8)和第一电磁流量计(9)，用于提供配置酸液所需的清水，第一自动调节阀(8)在过程控制中接受控制单元(6)PLC控制器(32)的控制信号，通过调整第一自动调节阀(8)的开合度控制清水的流量，以维持清水在溶液中的百分比在设计所要求的范围内，第一电磁流量计(9)通过电信号反馈给PLC控制器(32)，以便于PLC控制器(32)及时获取信息并对第一自动调节阀(8)的开合度做出调整，达到清水在溶液中的百分比在设计所要求的范围内；

所述原酸单元(2)包括通过管路依次连接的原酸罐(11)、第二手动蝶阀(14)、第二自动调节阀(13)和第二电磁流量计(12)，用于提供配置酸液所需的原酸，第二自动调节阀(13)在过程控制中接受控制单元(6)PLC控制器(32)的控制信号，通过调整第二自动调节阀(12)的开合度控制原酸的流量，以维持原酸在溶液中的百分比在设计所要求的范围内，第二电磁流量计(12)通过电信号反馈给PLC控制器(32)，以便于PLC控制器(32)及时获取信息并对第二自动调节阀(12)的开合度做出调整，达到原酸在溶液中的百分比在设计所要求的范围内；

所述添加剂单元(3)包括通过管路依次连接的水基添加剂罐(22)、第三手动蝶阀(25)、第三自动调节阀(24)和第三电磁流量计(23)，用于提供配置酸液所需的水基添加剂，第三自动调节阀(24)在过程控制中接受控制单元(6)PLC控制器(32)的控制信号，通过调整第三自动调节阀(24)的开合度控制添加剂的流量，以维持添加剂在溶液中的百分比在设计所要求的范围内，第三电磁流量计(23)通过电信号反馈给PLC控制器(32)，以便于PLC控制器(32)及时获取信息并对第三自动调节阀(24)的开合度做出调整，达到添加剂在溶液中的百分比在设计所要求的范围内；

所述添加酸单元(4)包括通过管路依次连接的添加酸罐(18)、第四手动蝶阀(21)、第四自动调节阀(19)和第四电磁流量计(20)，用于提供配置酸液所需之各种添加酸，第四自动调节阀(19)在过程控制中接受控制单元(6)PLC控制器(32)的控制信号，通过调整第四自动调节阀(19)的开合度控制添加酸的流量，以维持添加酸在溶液中的百分比在设计所要求的范围内，第四电磁流量计(20)通过电信号反馈给PLC控制器(32)，以便于PLC控制器(32)及时获取信息并对第四自动调节阀(19)的开合度做出调整，达到添加酸在溶液中的百分比在设计所要求的范围内；

所述混供单元(5)包括通过管路依次连接的混合器(26)和第一离心泵(27)，用于输入的各种液体充分混合与供给；第一电磁流量计(9)和第二电磁流量计(12)通过第一液控阀(16)连接到混合器(26)上，第三电磁流量计(23)和第四电磁流量计(20)连接到混合器(26)上，第一离心泵(27)的出口通过流量计(31)连通到压裂车组(33)，流量计(31)通过电信号将流量反馈给PLC控制器(32)，PLC控制器(32)根据PLC控制器(32)面板输入的各种液体百分比与流量计(31)的流量计算各种液体之理论值，并与第一电磁流量计(9)、第二电磁流量计、第三电磁流量计(23)和第四电磁流量计(20)通过电信号反馈的实际流量值比对，不相符则通过电信号指令第一自动调节阀(8)、第二自动调节阀(13)、第三自动调节阀(24)、第四自动调节阀(19)开合度做出调整直至相符。

2.根据权利要求1所述多配方自动化连续混酸供酸装置，其特征在于，所述第四自动调节阀(19)通过第二液控阀(17)与第一手动蝶阀(10)相连，第一电磁流量计(9)与第二电磁流量计(12)相连，第二自动调节阀(13)通过第三液控阀(15)与第三自动调节阀(24)相连。

3.根据权利要求1所述多配方自动化连续混酸供酸装置，其特征在于，所述第一离心泵(27)的进口和出口之间分别通过第四液控阀(29)和第五液压阀(30)并联有备用的第二离心泵(28)。

4.根据权利要求1所述多配方自动化连续混酸供酸装置，其特征在于，所述混合器(26)为静态混合器。

5.根据权利要求1所述多配方自动化连续混酸供酸装置，其特征在于，所述第三手动蝶阀(25)有多个阀门和多个接口，以接入不同种类的水基添加剂罐(22)。