CN110847877B - 一种油气井压裂供水系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及油腔井压裂技术领域，具体涉及一种油气井压裂供水系统，其包括:净化水池、第一泵组、移动蓄水池、第二泵组、蓄水罐、控制系统；净化水池；第一泵组用于将净化水池中的净化水输送到移动蓄水池；移动蓄水池包括：框架和蓄水袋；框架包括横梁、纵梁和支杆；纵梁与横梁相互垂直地固定设置；横梁和纵梁上设置有连接孔；支杆能够拆卸地设置在连接孔上；支杆上设置卡接构件；多个蓄水袋分别设置在横梁与纵梁形成的矩形框架中；蓄水袋设置有排气构件；第二泵组用于将蓄水袋中的水输送至蓄水罐；多个蓄水罐上的进水管分别与第二泵组连接；控制系统分别与第一泵组和第二泵组连接；采用本发明能够提升输水效率，降低生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及油腔井压裂技术领域，尤其涉及一种油气井压裂供水系统。
背景技术
随着油气田开发的日益发展，页岩气和煤层气等非常规天然气资源的开发也日益增加，其中，大规模清水压裂是改造页岩气藏的关键，经过水力压裂的页岩气藏才能实现产能提升，而目前平均每压裂一口单井所需的水量在0.76×104～2.39×104t，其中20％～85％压后滞留于井下，在目前页岩气开发最广泛的北美地区，其页岩气井地处平原地带，水力资源丰富，取水方便，但与北美相比，中国的页岩气开发的地质条件更加特殊，埋藏范围更深，地层年代更老，且中国页岩气多分布在四川、贵州、新疆、松辽等丘陵、山区地带，水资源匮乏，交通运输不便，为了满足取水的需求，目前多采用水罐车运输的方式，传统的水罐车运输水存在效率低、生产投入大、管理成本高的问题，且山区为了进行页岩气开发设置的公路普遍较窄，路基强度也有限，长期被重车碾压容易出现问题，难以满足大规模压裂的水量需求使用，严重制约了油田开发的压裂工作效率。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种油气井压裂供水系统，主要目的在于提升输水效率，降低生产成本。
为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：
本发明的实施例提供一种油气井压裂供水系统，包括:净化水池、第一泵组、移动蓄水池、第二泵组、蓄水罐、控制系统和供电设备；
所述净化水池用于储放净化水；
所述第一泵组用于将所述净化水池中的净化水输送到所述移动蓄水池；
所述第一泵组至少包括：水泵一和水泵二；所述水泵一和所述水泵二的流量不同；
所述移动蓄水池包括：框架和蓄水袋；
所述框架包括横梁、纵梁和支杆；
所述横梁水平设置；所述纵梁水平设置；所述纵梁与所述横梁相互垂直地固定设置；
所述横梁为多个；多个所述横梁平行地间隔设置；
所述纵梁为多个；多个所述纵梁平行地间隔设置；
所述横梁和所述纵梁上设置有连接孔；
所述支杆能够拆卸地设置在所述连接孔上；所述支杆与所述横梁垂直；所述支杆与所述纵梁垂直；
所述支杆上设置卡接构件；所述卡接构件为三个；三个所述卡接构件沿所述支杆间隔设置；
所述蓄水袋为多个；多个所述蓄水袋分别设置在所述横梁与所述纵梁形成的矩形框架中；
所述蓄水袋为封闭的柔性腔体；所述蓄水袋的侧壁一上设置有连接轴；所述连接轴水平设置；所述连接轴为三个；三个所述连接轴沿所述蓄水袋的所述侧壁一上下间隔设置；
所述蓄水袋的侧壁二上设置有所述连接轴；所述侧壁二上的所述连接轴与所述侧壁一上的所述连接轴对称设置；
所述连接轴的两端具有连接部；所述连接部能够卡入所述卡接构件；
相邻所述连接轴之间设置有连接杆；所述连接杆与所述连接轴铰接，能够相对所述连接轴摆动；
所述蓄水袋的顶部设置有进水口；所述蓄水袋的顶部设置有排气构件；
所述蓄水袋的底部设置有出水口；
所述第二泵组用于将所述蓄水袋中的水输送至所述蓄水罐；
所述蓄水罐上设置有进水管；所述蓄水罐为多个；多个所述蓄水罐上的所述进水管分别与所述第二泵组连接；所述进水管上设置有进水电磁阀；所述蓄水罐上设置有溢流管；所述溢流管上设置有溢流电磁阀；所述蓄水罐上设置有水位监测构件；
所述控制系统分别与所述第一泵组和所述第二泵组连接，用于控制所述第一泵组和所述第二泵组的水泵；所述控制系统与所述水位监测构件连接，用于采集水位信息；
所述供电设备用于向所述第一泵组、所述第二泵组和所述控制系统提供电力。
进一步地，所述蓄水袋的侧壁三上设置有板件；所述板件设置在所述侧壁三沿高度方向的中部；所述板件为两个；两个所述板件在所述侧壁三上左右对称设置；两个所述板件之间具有间隙；所述板件的高度与所述侧壁一中部的所述连接轴的高度相当；
所述蓄水袋的侧壁四上设置有板件；所述侧壁四上的所述板件与所述侧壁三上的所述板件对称设置。
进一步地，所述板件至少覆盖所述侧壁三宽度的2/3。
进一步地，所述排气构件的下部设置有阀门；所述阀门通过浮板控制；水位上升，所述浮板上浮，控制所述排气构件关闭；水位下降，所述浮板下落，控制所述排气构件打开。
进一步地，所述阀门与所述控制系统连接；所述控制系统用于接收所述阀门的开闭信息。
进一步地，所述蓄水袋上设置有液位警示构件；所述液位警示构件与所述浮板连接；所述浮板上升，所述液位警示构件动作。
进一步地，所述支杆相对所述横梁的高度能够调节；
所述卡接构件在所述支杆上的高度能够调节。
进一步地，所述第二泵组包括多个输水泵；多个所述输水泵分别与分水器连通，通过所述分水器与所述蓄水罐连通。
进一步地，所述第一泵组上设置有启动继电器一和停止继电器一；所述控制系统与所述启动继电器一和所述停止继电器一连接，以控制所述第一泵组的启停；
所述第二泵组上设置有启动继电器二和停止继电器二；所述控制系统与所述启动继电器二和所述停止继电器二连接，以控制所述第二泵组的启停。
进一步地，所述控制系统上设置有所述第一泵组和所述第二泵组的控制开关；所述控制系统上设置有声光报警器；所述控制系统上设置有显示面板。
借由上述技术方案，本发明油气井压裂供水系统至少具有下列优点：
能够提升输水效率，降低生产成本。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种油气井压裂供水系统的示意图；
图2为本发明实施例提供的一种油气井压裂供水系统中移动蓄水池的主视示意图；
图3为本本发明实施例提供的一种油气井压裂供水系统中移动蓄水池的俯视示意图；
图4为本本发明实施例提供的一种油气井压裂供水系统中蓄水袋的主视示意图；
图5为本本发明实施例提供的一种油气井压裂供水系统中蓄水袋的侧视示意图；
图6为本本发明实施例提供的一种油气井压裂供水系统中蓄水罐的示意图。
图中所示：
1为净化水池，2为第一泵组，3为移动蓄水池，3-1为框架，3-11为横梁，3-12为纵梁，3-13为支杆，3-131为卡接构件，3-2为蓄水袋，3-21为连接轴，3-22为连接杆，3-23为进水口，3-24为排气构件，3-25为阀门，3-26为出水口，3-27为板件，4为第二泵组，4-1为分水器，5为蓄水罐，5-1为进水管，5-2为溢流管，5-3为出水管，5-4为水位监测构件。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明申请的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
如图1至图6所示，本发明的一个实施例提出的一种油气井压裂供水系统，包括:净化水池1、第一泵组2、移动蓄水池3、第二泵组4、蓄水罐5、控制系统和供电设备；
净化水池1用于储放净化水；净化水池1设置的位置应满足区域内各井位压裂供水的要求，净化水池1的建设符合生态环保要求，铺设防渗膜达到防渗的要求。
第一泵组2用于将净化水池1中的净化水输送到移动蓄水池3；第一泵组2与移动蓄水池3之间的输水管材选用HDPE管，采用法兰连接，便于现场的管道安装及后期的拆除重新利用。根据水源的水量和区块的压裂用水量、输水距离，核算确定管材的规格、型号。
第一泵组2至少包括：水泵一和水泵二；水泵一和水泵二的流量不同；当然，也可以设置多个不同流量的水泵，分别与控制系统连接，以便于调节给移动蓄水池3的供水的流量。
开发区块内井位较少，开发周期短，水源的日供水量可以满足压裂作业日用水量的要求；或者区块内的水源充足，可以满足压裂作业日用水量的需要，可在压裂作业现场设置移动水池调节压裂峰值的用水流量。
移动蓄水池3包括：框架3-1和蓄水袋3-2；框架3-1包括横梁3-11、纵梁3-12和支杆3-13；横梁3-11水平设置；纵梁3-12水平设置；纵梁3-12与横梁3-11相互垂直地固定设置；横梁3-11为多个；多个横梁3-11平行地间隔设置；纵梁3-12为多个；多个纵梁3-12平行地间隔设置；横梁3-11和纵梁3-12上设置有连接孔；支杆3-13能够拆卸地设置在连接孔上；优选，支杆3-13相对横梁3-11的高度能够调节；通过支杆3-13在连接孔内上下滑动来调节；可以通过紧固件将支杆3-13锁紧在连接孔上，以在地面高度变化时，通过调节支杆3-13相对横梁3-11和纵梁3-12的高度来实现其支撑作用。卡接构件3-131在支杆3-13上的高度能够调节，以适应支杆3-13高度的变化，对蓄水袋3-2进行支撑。支杆3-13与横梁3-11垂直；支杆3-13与纵梁3-12垂直；支杆3-13上设置卡接构件3-131；卡接构件3-131为三个；三个卡接构件3-131沿支杆3-13间隔设置；卡接构件3-131通过紧固件连接在支杆3-13上，以便于调节其相对支杆3-13的高度。
蓄水袋3-2为多个；多个蓄水袋3-2分别设置在横梁3-11与纵梁3-12形成的矩形框架3-1中；蓄水袋3-2为封闭的柔性腔体；蓄水袋3-2的侧壁一上设置有连接轴3-21；连接轴3-21水平设置；连接轴3-21为三个；三个连接轴3-21沿蓄水袋3-2的侧壁一上下间隔设置；三个连接轴3-21相互平行；蓄水袋3-2的侧壁二上设置有连接轴3-21；侧壁二上的连接轴3-21与侧壁一上的连接轴3-21对称设置；连接轴3-21的两端具有连接部；连接部能够卡入卡接构件3-131；被卡接构件3-131固定。
相邻连接轴3-21之间设置有连接杆3-22；连接杆3-22与连接轴3-21铰接，能够相对连接轴3-21摆动；以便于蓄水袋3-2的稳定，以及保持形状，也方便蓄水袋3-2的收纳。
蓄水袋3-2的顶部设置有进水口3-23；蓄水袋3-2的顶部设置有排气构件3-24，以在向蓄水袋3-2进水时，蓄水袋3-2内的气体能够排出。蓄水袋3-2的底部设置有出水口3-26，以与第二泵组4连接或者与其它蓄水袋3-2连通。优选蓄水袋3-2的底部还设置有连接水管，以使多个蓄水袋3-2能够通过连接水管相互串联。
第二泵组4用于将蓄水袋3-2中的水输送至蓄水罐5；蓄水罐5上设置有进水管5-1；蓄水罐5为多个；多个蓄水罐5上的进水管5-1分别与第二泵组4连接，以通过第二泵组4将水输送至蓄水罐5；进水管5-1上设置有进水电磁阀；蓄水罐5上还设置有出水管5-3，以输出水流。优选，第二泵组4包括多个输水泵；多个输水泵分别与分水器4-1连通，通过分水器4-1与蓄水罐5连通，以便于分配水流；蓄水罐5上设置有进溢流管5-2；进溢流管5-2上设置有溢流电磁阀；蓄水罐5上设置有水位监测构件5-4，以监测蓄水罐5内的水位。单井压裂平均时间为10天，第二泵组4与蓄水罐5之间的配水管道安拆及运行的时间约为15天左右。管材选用柔性聚氨酯软管，平均输水距离为3公里，一般不超过5公里，经核算选用PN1.6MPa、DN250软管，可以满足压裂峰值用水8～10m3/min的要求。
控制系统分别与第一泵组2和第二泵组4连接，用于控制第一泵组2和第二泵组4的水泵；控制系统与水位监测构件5-4连接，用于采集水位信息；供电设备用于向第一泵组2、第二泵组4和控制系统提供电力。油田开发施工现场往往不具备电网供电条件，常采用发电机组为设备提供电源，现场配备300KW发电机1台，配置总箱、分箱、泵组配备变频启动柜。
本发明的一个实施例提出的一种油气井压裂供水系统，能够提升输水效率，降低生产成本，且可以减少输水的风险，输水温度可靠。
作为上述实施例的优选，蓄水袋3-2的侧壁三上设置有板件3-27；板件3-27设置在侧壁三沿高度方向的中部；板件3-27为两个；两个板件3-27在侧壁三上左右对称设置；两个板件3-27之间具有间隙；板件3-27的高度与侧壁一中部的连接轴3-21的高度相当；蓄水袋3-2的侧壁四上设置有板件3-27；侧壁四上的板件3-27与侧壁三上的板件3-27对称设置；以在蓄水袋3-2折叠时，能够保持侧壁三与侧壁四同侧壁一和侧壁二同时向内折叠。优选，板件3-27至少覆盖侧壁三宽度的2/3，以使侧壁三与侧壁四能够折叠平整。
作为上述实施例的优选，排气构件3-24的下部设置有阀门3-25；阀门3-25通过浮板控制；水位上升，浮板上浮，控制排气构件3-24关闭；水位下降，浮板下落，控制排气构件3-24打开。以在水位上升至一定位置后将阀门3-25关闭，防止水从排气构件3-24流出。排气构件3-24的上端设置有连接口，以连接气泵，以便于向蓄水袋3-2内充气或吸气，便于蓄水袋3-2安装和收纳；在安装蓄水袋3-2时，可以充气，使其保持形状，以便于安装操作，在收纳时，气泵吸气，使蓄水袋3-2通过连接轴3-21和连接杆3-22折叠，减少空间占用。
作为上述实施例的优选，阀门3-25与控制系统连接；控制系统用于接收阀门3-25的开闭信息，以控制第一泵组2的供水情况。
作为上述实施例的优选，蓄水袋3-2上设置有液位警示构件；液位警示构件与浮板连接；浮板上升，液位警示构件动作，以便于现场工作人员观察那些蓄水袋3-2已蓄满水。
作为上述实施例的优选，第一泵组2上设置有启动继电器一和停止继电器一；控制系统与启动继电器一和停止继电器一连接，以控制第一泵组2的启停；第二泵组4上设置有启动继电器二和停止继电器二；控制系统与启动继电器二和停止继电器二连接，以控制第二泵组4的启停。
作为上述实施例的优选，控制系统上设置有第一泵组2和第二泵组4的控制开关；控制系统上设置有声光报警器，以警示操作人员，提示水位情况。控制系统上设置有显示面板，以显示第一泵组2、第二泵组4流量、蓄水袋3-2以及蓄水罐5的蓄水信息。
压裂用水的类型多样，很多的原水具有较强的腐蚀性，第一泵组2的泵体类型宜选用316L型不锈钢泵体，适用各类介质。第一泵组2的选型：水源井深井泵应根据完井资料选用适合的泵型。地表水和其他水源应根据该区域阶段性用水流量以及水源的流量确定泵站的输水流量。第二泵组4：配水系统应满足压裂用水的峰值流量8～10m3/min，同时要满足压裂作业各阶段不同流量的供水要求。泵组配备1台200m3/h流量的离心泵，4台100m3/h流量的离心泵，既可以满足峰值时段的最大流量，也可以根据各时段不同流量的要求，启停泵调整泵站的输水流量。
本发明的一个实施例提出的一种油气井压裂供水系统，输水管道加蓄水池取代水罐车运输；采用管道输水取代罐车运输，减少外部设备的用量，减少外部不确定因素的影响。管道输水系统输水量稳定，还可按照用水量的多少调整输水流量，可采用系统串联的方式延长输水距离，还可采用系统并联的方式加大输水流量。通过终端调节池削减，瞬时用水峰值，保障率高。供水成本大幅下降；管道设备可重复利用、且施工便利，施工成本低；输水设备少、能耗小，运行费用低，输水总量大摊薄单方供水价格。
进一步说明，虽然术语第一、第二等在本文中可以用于描述各种元件，但是这些术语不应该限制这些元件。这些术语仅用于区别一个元件与另一元件。例如，第一元件可以被称为第二元件，并且，类似地，第二元件可以被称为第一元件，这些术语仅用于区别一个元件与另一元件。这没有脱离示例性实施例的范围。类似地，元件一、元件二也不代表元件的顺序，这些术语仅用于区别一个元件与另一元件。如本文所用，术语“和/或”包括一个或多个相关联的列出项目的任意结合和所有结合。
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，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 (10)
1.一种油气井压裂供水系统，其特征在于，包括:净化水池、第一泵组、移动蓄水池、第二泵组、蓄水罐、控制系统和供电设备；
所述净化水池用于储放净化水；
所述第一泵组用于将所述净化水池中的净化水输送到所述移动蓄水池；
所述第一泵组至少包括：水泵一和水泵二；所述水泵一和所述水泵二的流量不同；
所述移动蓄水池包括：框架和蓄水袋；
所述框架包括横梁、纵梁和支杆；
所述横梁水平设置；所述纵梁水平设置；所述纵梁与所述横梁相互垂直地固定设置；
所述横梁为多个；多个所述横梁平行地间隔设置；
所述纵梁为多个；多个所述纵梁平行地间隔设置；
所述横梁和所述纵梁上设置有连接孔；
所述支杆能够拆卸地设置在所述连接孔上；所述支杆与所述横梁垂直；所述支杆与所述纵梁垂直；
所述支杆上设置卡接构件；所述卡接构件为三个；三个所述卡接构件沿所述支杆间隔设置；
所述蓄水袋为多个；多个所述蓄水袋分别设置在所述横梁与所述纵梁形成的矩形框架中；
所述蓄水袋为封闭的柔性腔体；所述蓄水袋的侧壁一上设置有连接轴；所述连接轴水平设置；所述连接轴为三个；三个所述连接轴沿所述蓄水袋的所述侧壁一上下间隔设置；
所述蓄水袋的侧壁二上设置有所述连接轴；所述侧壁二上的所述连接轴与所述侧壁一上的所述连接轴对称设置；
所述连接轴的两端具有连接部；所述连接部能够卡入所述卡接构件；
相邻所述连接轴之间设置有连接杆；所述连接杆与所述连接轴铰接，能够相对所述连接轴摆动；
所述蓄水袋的顶部设置有进水口；所述蓄水袋的顶部设置有排气构件；
所述蓄水袋的底部设置有出水口；
所述第二泵组用于将所述蓄水袋中的水输送至所述蓄水罐；
所述蓄水罐上设置有进水管；所述蓄水罐为多个；多个所述蓄水罐上的所述进水管分别与所述第二泵组连接；所述进水管上设置有进水电磁阀；所述蓄水罐上设置有溢流管；所述溢流管上设置有溢流电磁阀；所述蓄水罐上设置有水位监测构件；
所述控制系统分别与所述第一泵组和所述第二泵组连接，用于控制所述第一泵组和所述第二泵组的水泵；所述控制系统与所述水位监测构件连接，用于采集水位信息；
所述供电设备用于向所述第一泵组、所述第二泵组和所述控制系统提供电力。
2.根据权利要求1所述的油气井压裂供水系统，其特征在于，
所述蓄水袋的侧壁三上设置有板件；所述板件设置在所述侧壁三沿高度方向的中部；所述板件为两个；两个所述板件在所述侧壁三上左右对称设置；两个所述板件之间具有间隙；所述板件的高度与所述侧壁一中部的所述连接轴的高度相当；
所述蓄水袋的侧壁四上设置有板件；所述侧壁四上的所述板件与所述侧壁三上的所述板件对称设置。
3.根据权利要求2所述的油气井压裂供水系统，其特征在于，
所述板件至少覆盖所述侧壁三宽度的2/3。
4.根据权利要求1所述的油气井压裂供水系统，其特征在于，
所述排气构件的下部设置有阀门；所述阀门通过浮板控制；水位上升，所述浮板上浮，控制所述排气构件关闭；水位下降，所述浮板下落，控制所述排气构件打开。
5.根据权利要求4所述的油气井压裂供水系统，其特征在于，
所述阀门与所述控制系统连接；所述控制系统用于接收所述阀门的开闭信息。
6.根据权利要求5所述的油气井压裂供水系统，其特征在于，
所述蓄水袋上设置有液位警示构件；所述液位警示构件与所述浮板连接；所述浮板上升，所述液位警示构件动作。
7.根据权利要求1所述的油气井压裂供水系统，其特征在于，
所述支杆相对所述横梁的高度能够调节；
所述卡接构件在所述支杆上的高度能够调节。
8.根据权利要求1所述的油气井压裂供水系统，其特征在于，
所述第二泵组包括多个输水泵；多个所述输水泵分别与分水器连通，通过所述分水器与所述蓄水罐连通。
9.根据权利要求1所述的油气井压裂供水系统，其特征在于，
所述第一泵组上设置有启动继电器一和停止继电器一；所述控制系统与所述启动继电器一和所述停止继电器一连接，以控制所述第一泵组的启停；
所述第二泵组上设置有启动继电器二和停止继电器二；所述控制系统与所述启动继电器二和所述停止继电器二连接，以控制所述第二泵组的启停。
10.根据权利要求9所述的油气井压裂供水系统，其特征在于，
所述控制系统上设置有所述第一泵组和所述第二泵组的控制开关；所述控制系统上设置有声光报警器；所述控制系统上设置有显示面板。
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