CN111408313A - 固井添加剂配制装置及配制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种固井添加剂配制装置及配制方法。固井添加剂配制装置包括用于提供多种添加剂的添加剂供给机构、用于计量添加剂的计量机构、用于将计量的多种添加剂混合的混合机构以及控制机构，计量机构通过第一管道与添加剂供给机构连通，并通过第二管道与混合机构连通，控制机构包括控制器和用于检测计量机构内添加剂剂量的检测器，检测器设置于计量机构上，控制器用于根据检测器反馈的添加剂剂量信息，提前控制添加剂供给机构降低添加剂供给流量，并在添加剂达到设定计量后控制添加剂供给机构停止供应。本发明实施例通过控制器提前控制添加剂供给机构降低供给流量，防止了信号反馈时间和机构动作时间延迟造成的添加剂控制计量不准的问题，提升了添加剂的配制精度。
Description
技术领域
本发明涉及石油钻井技术领域，更具体地，涉及一种固井添加剂配制装置及配制方法。
背景技术
固井是石油钻井的最后一道关键程序，水泥浆技术是固井的核心技术，水泥浆性能调整主要是依靠油井水泥添加剂，一部分水泥添加剂需要在现场水罐内配制。
在相关技术中，海洋平台固井添加剂配制采用一种手工的简易装置，计量方式以人工计量为主，存在计量精准度差，且失误率高的风险。
发明内容
本发明实施例提供了一种固井添加剂配制装置及配制方法，用以解决固井添加剂配制精准度差和失误率高的问题。
本发明实施例提供了一种固井添加剂配制装置，包括用于提供多种添加剂的添加剂供给机构、用于计量添加剂的计量机构、用于将计量的多种添加剂混合的混合机构以及控制机构，计量机构通过第一管道与添加剂供给机构连通，并通过第二管道与混合机构连通，控制机构包括控制器和用于检测计量机构内添加剂剂量的检测器，检测器设置于计量机构上，控制器用于根据检测器反馈的添加剂剂量信息，提前控制添加剂供给机构降低添加剂供给流量，并在添加剂达到设定计量后控制添加剂供给机构停止供应。
本发明实施例还提供了一种固井添加剂的配制方法，采用上述固井添加剂配制装置，包括：
控制器载入计量机构每个计量罐的添加剂剂量信息；
控制器控制添加剂供应机构向计量罐内注入添加剂，并根据检测器反馈的添加剂剂量信息，提前控制添加剂供给机构降低添加剂供给流量，并在添加剂达到设定计量后控制添加剂供给机构停止供应。
本发明实施例通过控制器根据检测器反馈的添加剂剂量信息，控制添加剂供给机构供给添加剂实现了添加剂配制的自动化，并且控制器提前控制添加剂供给机构降低供给流量，并在添加剂达到设定计量后控制添加剂供给机构停止供应，防止了信号反馈时间和机构动作时间延迟造成的添加剂控制计量不准的问题，提升了添加剂的配制精度，避免了固井质量事故。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
图1为本发明实施例固井添加剂配制装置结构图；
图2为本发明实施例固井添加剂配制方法流程图。
附图标记说明
10-固井添加剂配制装置；20-添加剂供给机构；21-储液罐；22-供给泵；23-第一阀门；30-计量机构；31-计量罐；32-第一阀门；40-混合机构；41-混合罐；42-第三阀门；61-第一管道；62-第二管道；621-副管道；622-共用管道；623-主管道。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
固井是石油钻井的最后一道关键程序，水泥浆技术是固井的核心技术，水泥浆性能调整主要是依靠油井水泥添加剂，一部分水泥添加剂需要在现场水罐内配制。若药品溶解不均匀和含量波动较大，会使水泥浆的性能不稳定，从而导致固井质量事故。在相关技术中，海洋平台固井添加剂配制采用一种手工的简易装置，计量方式以人工计量为主，存在计量精准度差，且失误率高的风险。
为了解决固井添加剂配制精准度差和失误率高的问题，本发明实施例提供了一种固井添加剂配制装置，包括用于提供多种添加剂的添加剂供给机构、用于计量添加剂的计量机构、用于将计量的多种添加剂混合的混合机构以及控制机构，计量机构通过第一管道与添加剂供给机构连通，并通过第二管道与混合机构连通，控制机构包括控制器和用于检测计量机构内添加剂剂量的检测器，检测器设置于计量机构上，控制器用于根据检测器反馈的添加剂剂量信息，提前控制添加剂供给机构降低添加剂供给流量，并在添加剂达到设定计量后控制添加剂供给机构停止供应。
本发明实施例通过控制器根据检测器反馈的添加剂剂量信息，控制添加剂供给机构供给添加剂实现了添加剂配制的自动化，并且控制器提前控制添加剂供给机构降低供给流量，并在添加剂达到设定计量后控制添加剂供给机构停止供应，防止了信号反馈时间和机构动作时间延迟造成的添加剂控制计量不准的问题，提升了添加剂的配制精度，避免了固井质量事故。
下面结合附图具体说明本发明实施例固井添加剂配制装置的技术方案。
图1为本发明实施例固井添加剂配制装置结构图。如图1所示，固井添加剂配制装置10包括：添加剂供给机构20、计量机构30、混合机构40和控制机构50，计量机构30通过第一管道61与添加剂供给机构20连通，并通过第二管道62与混合机构40连通，添加剂供给机构20用于供给多种添加剂，计量机构30用于计量添加剂的计量，混合机构40用于将计量的多种添加剂混合，配制成固井添加剂。控制机构50用于控制固井添加剂的配制过程，保证固井添加剂的配制精度。
如图1所示，添加剂供给机构20包括用于与第一管道61连通的多个储液罐21和设置于第一管道61上的供给泵22以及设置于第一管道61上并位于供给泵22远离储液罐21一侧的第一阀门23。在一示例中，储液罐21的数量可以为3、4、5或7个，储液罐21的数量与添加剂的种类相对应，也可以比添加剂的种类多，多余的储液罐21可以作为备用储液罐，在正常作业的储液罐21需要维护或者增加新的添加剂时，可以启用备用储液罐。每个储液罐21上均设置第一管道22，每个第一管道61上均设置供给泵22和第一阀门23。第一管道61的管径可以不同，也可以相同，可以根据添加剂的性质和添加剂的供给剂量选择，例如与7个储液罐21连通的第一管道61中，可以包括两个管道直径为3英寸的第一管道61、两个管道直径为2英寸的第一管道61和三个管道直径为1.5英寸的第一管道61。供给泵22可以采用隔膜泵，隔膜泵是一种靠压缩气体提供动力抽取液体的泵，隔膜泵可以包括三种规格，分别与第一管道61管径对应，采用隔膜泵时，还包括与隔膜泵配合使用的压缩气体供应装置。第一阀门23可以为电控比例阀，电控比例阀可以根据控制信号的大小来调整阀芯的截面面积，分阶段调节第一管道的管径，实现添加剂流量调节。添加剂供给机构20还包括设置于储液罐21上第一搅拌机构，第一搅拌机构用于搅拌待混合的添加剂，添加剂的配制溶剂可以为清水，也可以为海水。第一搅拌机构可以包括设置于储液罐内的旋转轴、设置于旋转轴上的叶片和用于驱动旋转轴旋转的电机。在固井添加剂的配制过程中，添加剂粘度差异大，约0-40000CP的粘度跨度，每批次添加剂的量差异大，约百分之零点几至百分之十几的跨度。
如图1所示，计量机构30包括多个计量罐31和设置于第二管道62上的第二阀门32，计量罐31的数量与储液罐21的数量对应。计量罐31通过第一管道61与储液罐21连通，计量罐31的容积根据实际需要，可以设置为相同，也可以设置为不同。例如，7个计量罐中，容积可以分别为80gal、60gal、40gal、40gal、20gal、20ga和5gal，在此不做限制。第二阀门32用于排空或封闭计量罐，第二阀门32可以为蝶阀。计量机构30还包括设置于计量罐31上第二搅拌机构，用于计量罐内计量完成搅拌添加剂，保证添加剂混合均匀和充分。第二搅拌机构与第一搅拌机构的结构相同。
如图l所示，混合机构40包括多个混合罐41，混合罐41通过第二管道62与多个计量罐31连通。多个混合罐41的容积可以相同，也可以不同，每个混合罐41中各添加剂的含量可以相同，也可以不同。第二管道62可以为多个，每个混合罐41通过第二管道62与多个计量罐31连通。在一示例中，第二管道62包括多个副管道621、与多个副管道621连通的共用管道622和与共用管道622连通的多个主管道623，每个计量罐31至少与一个副管道621连通，每个混合罐41至少与一个主管道623连通，副管道621上设置第二阀门，混合机构40还包括设置于主管道623上的第三阀门42。通过第二阀门32可以控制混合罐41内添加的添加剂的种类，通过第三阀门42可以选择合适混合罐41。第三阀门42可以为蝶阀。混合罐可以设置在固井泵撬上。混合机构40还包括设置于混合罐上并用于搅拌固井添加剂的第三搅拌机构，第三搅拌机构与第一搅拌机构的结构相同。
如图1所示，控制机构50包括检测器51和控制器52，检测器51用于检测计量机构30内添加剂剂量，检测器51设置于计量罐31上，检测器51可以为液位计，添加剂的剂量可以为计量罐内的液位高度。控制器52与第一阀门23、供给泵22、第二阀门32和第三阀门42等机构电连接。控制器52用于接收检测器51反馈的添加剂的剂量信息，并提前控制添加剂供给机构20降低添加剂供给流量，并在添加剂达到设定计量后控制添加剂供给机构20停止供应，最终完整固井添加剂的配制。在一示例中，控制器52可以为PLC，液位计51可以为雷达液位计，添加剂的剂量信息为液位信息。在一些实施例中，检测器51也可以选择测重仪，添加剂的剂量信息为重量信息，控制器52根据计量罐31的重量信息控制添加剂供给机构等完成相关动作。控制机构50集成在固井主设备上。
下面通过固井添加剂配制装置的工作原理进一步说明本发明实施例技术方案。
如图1所示，根据固井添加剂的总需求量换算成每一计量罐31所对应的添加剂剂量，然后将计算所得的添加剂的剂量输入到控制器52。控制器52控制第一阀门23和供给泵22开启，向计量罐31内泵入添加剂，每个计量罐31对应不同的添加剂，检测器51检测每个计量罐31内添加剂的剂量，并实时反馈的添加剂剂量信息，控制器52在计量罐31内的添加剂接近目标剂量之前，给第一阀门23发送控制信号，使第一阀门23分阶段缩小第一管路61的内径，从而降低了第一管路61中的添加剂流速，当计量罐31内添加剂达到目标剂量，控制器52关闭第一阀门23和供给泵22。控制器52根据预设信息，打开对应的第二阀门32和第三阀门42，在对应的混合罐41内混合各种添加剂，完成固井添加剂配制，满足每批次添加剂的需求量。此处也可以人工控制。
本发明实施例提供了一种固井添加剂配制装置，通过控制器根据检测器反馈的添加剂剂量信息，控制添加剂供给机构供给添加剂实现了添加剂配制的自动化，并且控制器提前控制添加剂供给机构降低供给流量，并在添加剂达到设定计量后控制添加剂供给机构停止供应，防止了信号反馈时间和机构动作时间延迟造成的添加剂控制计量不准的问题，提升了添加剂的配制精度，避免了固井质量事故。
基于本发明的技术构思，本发明还提供了一种固井添加剂的配制方法，采用上述固井添加剂配制装置，如图2所示，包括：
控制器载入计量机构每个计量罐的添加剂剂量信息；
控制器控制添加剂供应机构向计量罐内注入添加剂，并根据检测器反馈的添加剂剂量信息，提前控制添加剂供给机构降低添加剂供给流量，并在添加剂达到设定计量后控制添加剂供给机构停止供应。
其中，所述控制器载入每个计量罐的添加剂剂量信息，包括：根据固井添加剂的总需求量换算成每一计量罐所对应的添加剂剂量。
在一些实施例中，固井添加剂的配制方法还包括：控制器控制第二阀门和第三阀门，使得计量的添加剂在对应的混合罐内混合。
本发明实施例提供了一种固井添加剂的配制方法，通过控制器提前控制添加剂供给机构降低供给流量，防止了信号反馈时间和机构动作时间延迟造成的添加剂控制计量不准的问题，提升了添加剂的配制精度，避免了固井质量事故。
在本发明中的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“一侧”、“另一侧”、“一端”、“另一端”、“边”、“相对”、“四角”、“周边”、““口”字结构”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的结构具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“直接连接”、“间接连接”、“固定连接”、“安装”、“装配”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；术语“安装”、“连接”、“固定连接”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定为准。
Claims (10)
1.一种固井添加剂配制装置，其特征在于，包括：用于提供多种添加剂的添加剂供给机构、用于计量添加剂的计量机构、用于将计量的多种添加剂混合的混合机构以及控制机构，所述计量机构通过第一管道与所述添加剂供给机构连通，并通过第二管道与所述混合机构连通，所述控制机构包括控制器和用于检测所述计量机构内添加剂剂量的检测器，所述检测器设置于所述计量机构上，所述控制器用于根据检测器反馈的添加剂剂量信息，提前控制所述添加剂供给机构降低添加剂供给流量，并在添加剂达到设定计量后控制所述添加剂供给机构停止供应。
2.根据权利要求1所述的固井添加剂配制装置，其特征在于：所述检测器为液位计，所述添加剂剂量信息为液位信息，或所述检测器为测重仪，所述添加剂剂量信息为重量信息。
3.根据权利要求1或2所述的固井添加剂配制装置，其特征在于：所述添加剂供给机构包括与第一管道连通的多个储液罐和设置于所述第一管道上的供给泵以及设置于所述第一管道上并位于供给泵远离储液罐一侧的第一阀门，所述控制器与所述供给泵和第一阀门连接，并用于控制供给泵开启和关闭以及控制第一阀门调节第一管道的管径。
4.根据权利要求3所述的固井添加剂配制装置，其特征在于：所述供给泵包括隔膜泵，所述第一阀门包括电控比例阀。
5.根据权利要求1或2所述的固井添加剂配制装置，其特征在于：所述计量机构包括多个计量罐和设置于第二管道上的第二阀门，所述控制器与第二阀门连接，并用于控制所述第二阀门的开启和关闭。
6.根据权利要求5所述的固井添加剂配制装置，其特征在于：所述混合机构包括多个混合罐，所述混合罐通过第二管道与所述多个计量罐连通。
7.根据权利要求5所述的固井添加剂配制装置，其特征在于：所述混合机构包括多个混合罐，所述第二管道包括多个副管道、与多个副管道连通的共用管道和与共用管道连通的多个主管道，每个所述计量罐至少与一个副管道连通，每个所述混合罐至少与一个主管道连通，所述副管道上设置所述第二阀门，所述混合机构还包括设置于所述主管道上的第三阀门，所述控制器与第三阀门连接，并用于控制所述第三阀门的开启和关闭。
8.一种固井添加剂的配制方法，采用权利要求1-7任一项所述的固井添加剂配制装置，其特征在于，包括：
控制器载入计量机构每个计量罐的添加剂剂量信息；
所述控制器控制添加剂供应机构向所述计量罐内注入添加剂，并根据检测器反馈的添加剂剂量信息，提前控制所述添加剂供给机构降低添加剂供给流量，并在添加剂达到设定计量后控制所述添加剂供给机构停止供应。
9.根据权利要求8所述的配制方法，其特征在于：所述控制器载入计量机构每个计量罐的添加剂剂量信息，包括：根据固井添加剂的总需求量换算成每一计量罐所对应的添加剂剂量。
10.根据权利要求8所述的配制方法，其特征在于：还包括：所述控制器控制第二阀门和第三阀门，使得计量的添加剂在对应的混合罐内混合。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20200714 |