CN112169733A - 一种压裂用助排剂的生产方法及其生产设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种压裂用助排剂的生产方法及其生产设备；所述生产设备包括反应釜、冷却装置和存储罐，反应釜包括桶体和支架；桶体的底部设置有排料口，排料口的下端设置有下料阀，桶体的顶部设置有盖板，盖板上设置有注水口、进料口和排空口，桶体的内壁上固定有多个加热棒；盖板上端面的中心设置有机座，机座的上方设置有电机；桶体内部设置有搅拌轴，搅拌轴的上端与电机的转轴传动连接，搅拌轴上设置有均液器，进料口的末端伸入桶体内部并设置在均液器的上方；冷却装置包括水槽和设置在水槽内的水冷组件，水冷组件分别与下料阀和存储罐连接；桶体内还设有温度传感器。本发明能够提高助排剂的生产效率，还具有生产工艺简单的优点。

Description

一种压裂用助排剂的生产方法及其生产设备
技术领域
本发明涉及石油开采领域，具体涉及一种压裂用助排剂的生产方法及其生产设备。
背景技术
在石油开采过程中，尤其是非常规油气藏的开采过程中，由于石油储层具有岩心致密、低孔、低渗、地层压力低等特点，通常根据大规模体积压裂的模式使用水基压裂液对储层进行改造，以在储层中形成“人工复杂缝网+人工主缝”，来提高储层的渗透率，从而获得工业油气流。但是，压裂过程结束后，需要将上述压裂液的残液从储层中返排出来。但是，由于地层毛细管阻力的作用，压裂液将无法完全返排至地面，部分压裂液将滞留在储层，降低其渗透率，对其造成进一步的伤害。为了帮助压裂液返排，以降低压裂液对储层的伤害，目前通常在压裂液中加入助排剂。目前所使用的压裂用助排剂的生产设备生产工艺复杂，生产效率低，因此需要研发一种新型的生产设备以解决以上存在的问题。
发明内容
本发明为解决现有技术的不足，提供了一种压裂用助排剂的生产方法及其生产设备，其能够提高压裂用助排剂的生产效率，而且还具有生产工艺简单的优点。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
一种压裂用助排剂的生产设备，包括反应釜、冷却装置和存储罐，所述反应釜包括桶体和用于支撑桶体的支架；所述桶体的底部设置有排料口，排料口的下端设置有下料阀，桶体的顶部设置有可拆卸的盖板，所述盖板上设置有至少一个注水口、多个进料口和至少一个排空口，桶体的内壁上固定有多个加热棒；所述盖板上端面的中心设置有机座，机座的上方设置有电机；所述桶体内部设置有搅拌轴，所述搅拌轴的上端穿过盖板与电机的转轴传动连接，所述搅拌轴的下端设置有搅拌叶片，所述搅拌轴的轴杆上设置有均液器，所述进料口的末端伸入桶体内部并设置在均液器的上方；所述冷却装置包括水槽和设置在水槽内的水冷组件，所述水冷组件分别与下料阀和存储罐连接；所述桶体内还设有用于检测溶液温度的温度传感器。
进一步的，所述均液器包括下椎体和多个肋板；所述下椎体的上端为锥面，下椎体的中心设置有用于搅拌轴穿过的轴孔，下椎体的中心还设置有环绕轴孔一周的凸台；所述肋板与下椎体上端的锥面固定，肋板围绕着凸台呈环形阵列。
进一步的，所述锥面的锥角为160度至170度，相邻的两个肋板之间的夹角为30度至45度。
进一步的，所述水冷组件包括进液主管、分流支管、水冷细管、汇流支管和出液主管；所述水冷细管的两端分别向两侧90度弯折；所述进液主管与分流支管垂直连接，所述出液主管与汇流支管垂直连接；所述分流支管以及汇流支管的两端封堵，所述分流支管与汇流支管之间相互平行，进液主管与出液主管的开口朝向相反，所述分流支管与汇流支管之间通过多根水冷细管连接；所述进液主管与下料阀连接，所述出液主管与存储罐连接。
进一步的，所述桶体的外侧还设置有循环管，所述循环管的下端伸入桶体的底部并且其端口向上，循环管的上端从盖板上伸入桶体内部，所述循环管上设置有循环泵。
进一步的，所述桶体的侧面设置有冷却管，所述冷却管紧贴桶体的外表面；冷却管的上端通过回水管与水槽连接，冷却管的下端通过抽水管与水槽连接，抽水管上设置有抽水泵。
进一步的，所述桶体的外侧设置有保温层，所述保温层将冷却管一并包裹在内；所述保温层包括与桶体固定的外壳和填充在外壳与桶体之间的保温填料，所述外壳的下端设置有向内侧延伸的折边，折边的内侧与桶体进行焊接。
进一步的，所述排空口的上端设置有过滤槽，过滤槽内设置有过滤棉。
一种压裂用助排剂的生产方法，通过注水口向反应釜内注入40重量份的水，开启加热棒将加入反应釜内的水加热至50-53℃；启动电机，从进料口处加入15重量份的磺基甜菜碱，保持反应釜内溶液温度在50-53℃继续搅拌水和磺基甜菜碱的混合液7-11min；然后从进料口处加入2重量份的烷基酚聚氧乙烯醚，保持反应釜内溶液温度在50-53℃继续搅拌9-10min；接着再从进料口处加入1重量的份氟碳类表面活性剂和42重量份的季铵盐，保持反应釜内溶液温度在50-53℃继续搅拌25-30min；最后打开下料阀，使反应釜内的混合液自然流入水冷组件，经水冷组件冷却后得到所述压裂用助排剂并流入存储罐内。
进一步的，电机启动后，与电机传动连接的搅拌轴的转速在180-240r/min。
与现有技术相比，本发明所提供的压裂用助排剂生产设备在保证搅拌效果的前提下可以加快药剂的混合效率，而且可以缩短压裂用助排剂的冷却时间，因此有利于提高压裂用助排剂的生产效率，提高企业的产能。通过在反应釜外侧设置保温层，可以防止反应釜热量损失，有利于节能降耗。此外，本发明还具有对厂房/车间污染小，使用操作简便，生产工艺简单的优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的结构图；
图2是本发明中反应釜的结构图；
图3是图2中均液器的发放大视图；
图4是图3的俯视图；
图5是本发明中水冷组件的立体视图；
图6是图2中Ⅰ处的局部放大视图；
图7是图2中Ⅱ处的局部放大视图。
附图标记说明如下：
图中：1、反应釜；2、冷却装置；3、存储罐；4、回水管；5、抽水泵；6、过滤器；7、抽水管；11、支架；12、排料口；13、过滤棉；14、加热棒；15、桶体；16、进料口；17、机座；18、电机；19、联轴器；110、注水口；111、循环管；112、循环泵；113、搅拌轴；114、搅拌叶片；115、下料阀；116、均液器；1161、下椎体；1162、肋板；1163、凸台；1164、轴孔；1165、锥面；117、冷却管；118、外壳；1181、折边；119、盖板；120、排空口；121、过滤槽；21、水冷组件；22、水槽；211、进液主管；212、分流支管；213、水冷细管；214、汇流支管；215、出液主管；122、温度传感器。
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，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
参见图1-图7所示，本发明提供了一种压裂用助排剂的生产设备，包括反应釜1、冷却装置2和存储罐3，所述反应釜1包括桶体15和用于支撑桶体15的支架11；所述桶体15的底部设置有排料口12，排料口12的下端设置有下料阀115，桶体15的顶部设置有可拆卸的盖板119，盖板119可以通过螺栓与桶体15的顶部边缘固定，所述盖板119上设置有一个注水口110、两个进料口16和一个排空口120(其中注水口、进料口、排空口的数量可以根据使用需求再进行添加)，桶体15的内壁上固定有多个加热棒14；所述盖板119上端面的中心设置有机座17，机座17的上方设置有电机18；所述桶体15内部设置有搅拌轴113，所述搅拌轴113的上端穿过盖板119并且通过联轴器19与电机18的转轴传动连接，所述搅拌轴113的下端设置有搅拌叶片114，所述搅拌轴113的轴杆上设置有均液器116，所述进料口16的末端伸入桶体15内部并设置在均液器116的上方，药剂加入进料口16后从进料口16的末端流在均液器116的中部；所述冷却装置2包括水槽22和设置在水槽22内的水冷组件21，所述水冷组件21分别与下料阀115和存储罐3连接；为了便于观察和控制反应釜1内溶液的温度，所述桶体15内还设有用于检测溶液温度的温度传感器122，温度传感器122的型号可以是WRM-101。
本发明中，所述均液器116包括下椎体1161和多个肋板1162；所述下椎体1161的上端为锥面1165，下椎体1161的中心设置有用于搅拌轴113穿过的轴孔1164，下椎体1161的中心还设置有环绕轴孔1164一周的凸台1163；所述肋板1162与下椎体1161上端的锥面1165固定，肋板1162围绕着凸台1163呈环形阵列。所述锥面1165的锥角为160度至170度，相邻的两个肋板1162之间的夹角为30度至45度。
本发明中，所述水冷组件21包括进液主管211、分流支管212、水冷细管213、汇流支管214和出液主管215；所述水冷细管213的两端分别向两侧90度弯折；所述进液主管211与分流支管212垂直连接，所述出液主管215与汇流支管214垂直连接；所述分流支管212以及汇流支管214的两端封堵，所述分流支管212与汇流支管214之间相互平行，进液主管211与出液主管215的开口朝向相反，所述分流支管212与汇流支管214之间通过多根水冷细管213连接；所述进液主管211与下料阀115连接，所述出液主管215与存储罐3连接。当压裂用助排剂通过水冷组件21时，压裂用助排剂与水槽22内的水进行热交换，从而实现压裂用助排剂的快速降温，有利于提高生产效率。为了使水槽22的内热量能够散发出去，本发明中的水槽22上端为敞开式。本发明中的存储罐3可以埋在地下，水槽22设置在地面上，在存储罐3上设置有用于将压裂用助排剂抽出的管道。
本发明中所述桶体15的外侧还设置有循环管111，所述循环管111的下端伸入桶体15的底部并且其端口向上，循环管111的上端从盖板119上伸入桶体15内部，所述循环管111上设置有循环泵112。通过循环泵112将反应釜1底部的溶液泵送至溶液的表层，进一步的加快药剂的混合速度，同时提升反应釜1的搅拌效果。所述桶体15的侧面设置有冷却管117，所述冷却管117缠绕在桶体15的外侧并且紧贴桶体15的外表面；冷却管117的上端通过回水管4与水槽22连接，冷却管的下端通过抽水管7与水槽22连接，抽水管7上设置有抽水泵5。当反应釜1内溶液的温度较高时，可以启动抽水泵5，通过抽水泵5将水槽22内的水泵送至冷却管117内，使反应釜1进行降温。同时为了防止冷却管堵塞，延长设备的使用寿命，可以在抽水管7上安装过滤器6，通过过滤器6将水中的杂质滤除。
为了防止反应釜1的热量散失，实现节能降耗，本发明中所述桶体15的外侧设置有保温层，所述保温层将冷却管117一并包裹在内。所述保温层包括与桶体15固定的外壳118和填充在外壳118与桶体15之间的保温填料，所述外壳118的下端设置有向内侧延伸的折边1181，折边1181的内侧与桶体15进行焊接。本发明中盖板119上设置的排空口120有利于平衡反应釜1内外的气压，从而便于药剂的顺利加入。同时为了防止挥发的溶液直接散失到厂房/车间而污染厂房/车间，所述排空口120的上端设置有过滤槽121，过滤槽121内设置有过滤棉13，通过过滤棉13对排放出来的气体进行过滤。
利用上述的压裂用助排剂的生产设备，本发明还提供了一种压裂用助排剂的生产方法：通过注水口110向反应釜1内注入40重量份的水，开启加热棒14将加入反应釜1内的水加热至50-53℃；启动电机18，从进料口16处加入15重量份的磺基甜菜碱，保持反应釜1内溶液温度在50-53℃继续搅拌水和磺基甜菜碱的混合液7-11min；然后从进料口16处加入2重量份的烷基酚聚氧乙烯醚，保持反应釜1内溶液温度在50-53℃继续搅拌9-10min；接着再从进料口16处加入1重量的份氟碳类表面活性剂和42重量份的季铵盐，保持反应釜1内溶液温度在50-53℃继续搅拌25-30min；最后打开下料阀115，使反应釜1内的混合液自然流入水冷组件21，经水冷组件21冷却后得到所述压裂用助排剂并流入存储罐3内。关闭下料阀115，然后重复上述过程可以进行压裂用助排剂的继续生产。
当药剂从进料口16加入后，药剂会从进料口16的末端流在均液器116上，相邻的肋板1162之间的药剂在离心力的作用下会被以一定的速度甩出，因此均液器116会将药剂均匀的抛洒在反应釜1内的溶液表层，从而有利于加快药剂的混合速度，缩短搅拌的时间，提升设备的生产效率。反应釜1在使用时，桶体15内的液位高度需要始终低于均液器116的高度。在制备压裂用助排剂的过程中，当电机的转速过高时药剂会被甩在桶体15的内壁上，而电机的转速过低时均液器116则不能将药剂均匀地分配在液面上，因此电机18启动后与电机18传动连接的搅拌轴113的转速需要控制在180-240r/min范围内。
综上可知，本发明所提供的压裂用助排剂生产设备在保证搅拌效果的前提下可以加快药剂的混合效率，而且可以缩短压裂用助排剂的冷却时间，因此有利于提高压裂用助排剂的生产效率，提高企业的产能。通过在反应釜外侧设置保温层，可以防止反应釜热量损失，有利于节能降耗。此外，本发明还具有对厂房/车间污染小，使用操作简便，生产工艺简单的优点。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种压裂用助排剂的生产设备，其特征在于:包括反应釜、冷却装置和存储罐，所述反应釜包括桶体和用于支撑桶体的支架；所述桶体的底部设置有排料口，排料口的下端设置有下料阀，桶体的顶部设置有可拆卸的盖板，所述盖板上设置有至少一个注水口、多个进料口和至少一个排空口，桶体的内壁上固定有多个加热棒；所述盖板上端面的中心设置有机座，机座的上方设置有电机；所述桶体内部设置有搅拌轴，所述搅拌轴的上端穿过盖板与电机的转轴传动连接，所述搅拌轴的下端设置有搅拌叶片，所述搅拌轴的轴杆上设置有均液器，所述进料口的末端伸入桶体内部并设置在均液器的上方；所述冷却装置包括水槽和设置在水槽内的水冷组件，所述水冷组件分别与下料阀和存储罐连接；所述桶体内还设有用于检测溶液温度的温度传感器。
2.根据权利要求1所述的一种压裂用助排剂的生产设备，其特征在于：所述均液器包括下椎体和多个肋板；所述下椎体的上端为锥面，下椎体的中心设置有用于搅拌轴穿过的轴孔，下椎体的中心还设置有环绕轴孔一周的凸台；所述肋板与下椎体上端的锥面固定，肋板围绕着凸台呈环形阵列。
3.根据权利要求2所述的一种压裂用助排剂的生产设备，其特征在于：所述锥面的锥角为160度至170度，相邻的两个肋板之间的夹角为30度至45度。
4.根据权利要求1所述的一种压裂用助排剂的生产设备，其特征在于：所述水冷组件包括进液主管、分流支管、水冷细管、汇流支管和出液主管；所述水冷细管的两端分别向两侧90度弯折；所述进液主管与分流支管垂直连接，所述出液主管与汇流支管垂直连接；所述分流支管以及汇流支管的两端封堵，所述分流支管与汇流支管之间相互平行，进液主管与出液主管的开口朝向相反，所述分流支管与汇流支管之间通过多根水冷细管连接；所述进液主管与下料阀连接，所述出液主管与存储罐连接。
5.根据权利要求1至4任一项所述的一种压裂用助排剂的生产设备，其特征在于：所述桶体的外侧还设置有循环管，所述循环管的下端伸入桶体的底部并且其端口向上，循环管的上端从盖板上伸入桶体内部，所述循环管上设置有循环泵。
6.根据权利要求5所述的一种压裂用助排剂的生产设备，其特征在于：所述桶体的侧面设置有冷却管，所述冷却管紧贴桶体的外表面；冷却管的上端通过回水管与水槽连接，冷却管的下端通过抽水管与水槽连接，抽水管上设置有抽水泵。
7.根据权利要求6所述的一种压裂用助排剂的生产设备，其特征在于：所述桶体的外侧设置有保温层，所述保温层将冷却管一并包裹在内；所述保温层包括与桶体固定的外壳和填充在外壳与桶体之间的保温填料，所述外壳的下端设置有向内侧延伸的折边，折边的内侧与桶体进行焊接。
8.根据权利要求7所述的一种压裂用助排剂的生产设备，其特征在于：所述排空口的上端设置有过滤槽，过滤槽内设置有过滤棉。
9.一种压裂用助排剂的生产方法，其特征在于：通过注水口向反应釜内注入40重量份的水，开启加热棒将加入反应釜内的水加热至50-53℃；启动电机，从进料口处加入15重量份的磺基甜菜碱，保持反应釜内溶液温度在50-53℃继续搅拌水和磺基甜菜碱的混合液7-11min；然后从进料口处加入2重量份的烷基酚聚氧乙烯醚，保持反应釜内溶液温度在50-53℃继续搅拌9-10min；接着再从进料口处加入1重量的份氟碳类表面活性剂和42重量份的季铵盐，保持反应釜内溶液温度在50-53℃继续搅拌25-30min；最后打开下料阀，使反应釜内的混合液自然流入水冷组件，经水冷组件冷却后得到所述压裂用助排剂并流入存储罐内。
10.根据权利要求9所述的一种压裂用助排剂的生产方法，其特征在于：电机启动后，与电机传动连接的搅拌轴的转速在180-240r/min。
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