CN113236216A - 压裂控制设备及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种压裂控制设备及其控制方法，涉及油气开采技术领域，解决目前对化学剂加入的控制，为作业现场人工手动进行控制，会出现控制不及时的技术问题。所述压裂控制设备中，第一化学剂储罐和第一输送泵连接，第一输送泵的物料出口与第一压裂液输送管路的第一位置连通；第一压裂液输送管路的出口与压裂泵的入口连通，压裂泵的出口与第二压裂液输送管路的入口连通，第一流量检测元件设置在第二压裂液输送管路的第二位置；第一输送泵与控制器的第一输出接口连接，第一流量检测元件与控制器的第一输入接口连接。本申请提供的压裂控制设备及其控制方法用于在压裂液中添加化学剂。
Description
技术领域
本申请涉及油气开采技术领域，尤其涉及一种压裂控制设备及其控制方法。
背景技术
在压裂过程中，为满足工艺要求，提高压裂效果，一般需要在压裂液中添加化学剂。
然而，相关技术中对化学剂加入的控制，为作业现场人工手动进行控制，这种控制方式不可避免地会出现控制不及时的问题。
发明内容
本发明提供一种压裂控制设备及其控制方法，能够用于解决目前对化学剂加入的控制，为作业现场人工手动进行控制，会出现控制不及时的技术问题。
第一方面，本申请实施例提供一种压裂控制设备，所述压裂控制设备包括第一化学剂储罐、第一输送泵、压裂泵、第一流量检测元件、第一压裂液输送管路、第二压裂液输送管路以及控制器；
所述第一化学剂储罐和所述第一输送泵连接，所述第一输送泵的物料出口与所述第一压裂液输送管路的第一位置连通；所述第一压裂液输送管路的出口与所述压裂泵的入口连通，所述压裂泵的出口与所述第二压裂液输送管路的入口连通，所述第一流量检测元件设置在所述第二压裂液输送管路的第二位置；所述第一输送泵与所述控制器的第一输出接口连接，所述第一流量检测元件与所述控制器的第一输入接口连接。
可选地，在一个实施例中，所述压裂控制设备还包括具有输入端的显示装置和控制模式信息采集装置；所述显示装置与所述控制器的第二输入接口连接，以及所述显示装置与所述控制器的第二输出接口连接；所述控制模式信息采集装置与所述控制器的第三输入接口连接。
可选地，在一个实施例中，所述压裂控制设备还包括故障信息采集装置和报警装置；所述故障信息采集装置与所述控制器的第四输入接口连接；所述报警装置与所述控制器的第三输出接口连接。
可选地，在一个实施例中，所述压裂控制设备还包括第二流量检测元件；所述第一输送泵的物料出口通过所述第二流量检测元件与所述第一压裂液输送管路的第一位置连通，所述第二流量检测元件与所述控制器的第五输入接口连接。
可选地，在一个实施例中，所述压裂控制设备还包括第一阀门；所述第一化学剂储罐通过所述第一阀门与所述第一输送泵连接，且所述第一阀门与所述控制器的第四输出接口连接。
可选地，在一个实施例中，所述压裂控制设备还包括第二化学剂储罐、第二输送泵、第三流量检测元件和第二阀门；所述第二化学剂储罐和所述第二输送泵连接，所述第二输送泵的物料出口与所述第一压裂液输送管路的第三位置连通；所述第二输送泵与所述控制器的第五输出接口连接；所述第二输送泵的物料出口通过所述第三流量检测元件与所述第一压裂液输送管路的第三位置连通，所述第三流量检测元件与所述控制器的第六输入接口连接；所述第二化学剂储罐通过所述第二阀门与所述第二输送泵连接，且所述第二阀门与控制器的第六输出接口连接。
可选地，在一个实施例中，所述压裂泵与所述控制器的第七输出接口连接。
第二方面，本申请实施例提供一种应用于第一方面提供的压裂控制设备的控制方法，所述控制方法包括：
获取所述压裂泵泵出的压裂液排量；
根据所述压裂液排量，对所述第一输送泵输送到所述第一压裂液输送管路中的化学剂流量进行调整。
可选地，在一个实施例中，所述根据所述压裂液排量，对所述第一输送泵输送到所述第一压裂液输送管路中的化学剂流量进行调整之前，所述方法还包括：获取控制模式，所述控制模式包括自动控制模式；
所述根据所述压裂液排量，对所述第一输送泵输送到所述第一压裂液输送管路中的化学剂流量进行调整，包括：
在所述控制模式为自动控制模式的情况下，根据所述压裂液排量以及预存的所述压裂液排量对应的化学剂目标流量，将所述第一输送泵输送到第一压裂液输送管路中的化学剂流量调整到所述化学剂目标流量。
可选地，在一个实施例中，所述根据所述压裂液排量，对所述第一输送泵输送到所述第一压裂液输送管路中的化学剂流量进行调整之前，所述方法还包括：获取控制模式，所述控制模式包括手动控制模式；
所述根据所述压裂液排量，对所述第一输送泵输送到所述第一压裂液输送管路中的化学剂流量进行调整，包括：
在所述控制模式为手动控制模式的情况下，获取用户输入的化学剂设定流量，将所述第一输送泵输送到第一压裂液输送管路中的化学剂流量调整到所述化学剂设定流量。
本发明带来的有益效果如下：
采用本申请实施例提供的压裂控制设备，所述压裂控制设备包括压裂控制设备包括第一化学剂储罐、第一输送泵、压裂泵、第一流量检测元件、第一压裂液输送管路、第二压裂液输送管路以及控制器；所述第一化学剂储罐和所述第一输送泵连接，所述第一输送泵的物料出口与所述第一压裂液输送管路的第一位置连通；所述第一压裂液输送管路的出口与所述压裂泵的入口连通，所述压裂泵的出口与所述第二压裂液输送管路的入口连通，所述第一流量检测元件设置在所述第二压裂液输送管路的第二位置；所述第一输送泵与所述控制器的第一输出接口连接，所述第一流量检测元与所述控制器的第一输入接口连接；使得控制器可以采集第一流量检测元件检测得到的压裂泵泵出的压裂液排量，并根据压裂泵泵出的压裂液排量对第一输送泵进行控制，进而对第一输送泵泵送的化学剂流量进行调整，实现对压裂液中化学剂添加量的调整，从而可以避免技术人员去作业现场进行人工手动控制，实现对化学剂添加量的及时控制。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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。在附图中：
图1-1和图1-2为本申请实施例提供的一种压裂控制设备的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的另一种压裂控制设备的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的又一种压裂控制设备的结构示意图；
图4为本申请实施例提供的又一种压裂控制设备的结构示意图；
图5为本申请实施例提供的又一种压裂控制设备的结构示意图；
图6-1和图6-2为本申请实施例提供的又一种压裂控制设备的结构示意图；
图7-1和图7-2为本申请实施例提供的又一种压裂控制设备的结构示意图；
图8-1和图8-2为本申请实施例提供的又一种压裂控制设备的结构示意图；
图9为本申请实施例提供的又一种压裂控制设备的结构示意图；
图10-1和图10-2为本申请实施例提供的又一种压裂控制设备的结构示意图；
图11为本申请实施例提供的一种控制方法的流程示意图；
图12为本申请实施例提供的另一种控制方法的流程示意图；
图13为本申请实施例提供的又一种控制方法的流程示意图。
附图标记：
10—压裂控制设备；101—第一化学剂储罐；102—第一输送泵；103—压裂泵；104—第一流量检测元件；105—第一压裂液输送管路；106—第二压裂液输送管路；107—控制器；108—显示装置；109—控制模式信息采集装置；110—故障信息采集装置；111—报警装置；112—第二流量检测元件；113—第一阀门；114—第二化学剂储罐；115—第二输送泵；116—第三流量检测元件；117—第二阀门；118—供液装置。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”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；可以是机械连接，也可以是电连接；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申请中的具体含义。
如本申请背景技术中所描述的，相关技术中对化学剂加入的控制，为作业现场人工手动进行控制，这种控制方式不可避免地会出现控制不及时的问题。
针对此，本申请实施例提供了一种压裂控制设备10，如图1-1和图1-2所示，所述压裂控制设备10包括第一化学剂储罐101、第一输送泵102、压裂泵103、第一流量检测元件104、第一压裂液输送管路105、第二压裂液输送管路106以及控制器107；所述第一化学剂储罐101和所述第一输送泵102连接，所述第一输送泵102的物料出口与所述第一压裂液输送管路105的第一位置A连通；所述第一压裂液输送管路105的出口与所述压裂泵103的入口连通，所述压裂泵103的出口与所述第二压裂液输送管路106的入口连通，所述第一流量检测元件104设置在所述第二压裂液输送管路106的第二位置B；所述第一输送泵102与所述控制器107的第一输出接口Y1连接，所述第一流量检测元件104与所述控制器107的第一输入接口X1连接。
其中，第一化学剂储罐101可以存放化学剂，化学剂可以是增稠剂、交联剂、降滤失剂、pH调节剂等。所述第一化学剂储罐101与第一输送泵102连接，可以用于为第一输送泵102提供化学剂物料。
第一输送泵102的物料出口与所述第一压裂液输送管路105的第一位置A连通，可以提供将第一化学剂储罐101中化学剂输送至第一压裂液输送管路105中的动力，使得化学剂在第一压裂液输送管路105中与第一压裂液输送管路105中输送的压裂液混合。第一输送泵102与控制器107的第一输出接口Y1连接，具体而言，可以是第一输送泵102的动力元件与控制器107的第一输出接口Y1连接。控制器107可以输出指令调整动力元件的运行状态，以对第一输送泵102进行控制，进而对第一输送泵102泵送的化学剂流量进行控制(例如当第一输送泵102为转子泵时，可以是通过控制转速来控制泵送的化学剂流量)。在实际应用中，所述第一输送泵102可以是柱塞泵、转子泵、离心泵等，所述动力元件可以是发动机、电机、液压取力器等。
压裂泵103的入口与第一压裂液输送管路105的出口连通，以及压裂泵103的出口与第二压裂液输送管路106的入口连通，可以提供将第一压裂液输送管路105中输送的压裂液(包括未添加化学剂的压裂液或已添加化学剂的压裂液)输送至第二压裂液输送管路106中的动力，进一步还可以提供将第二压裂液输送管路106中的压裂液泵入井筒中进行压裂作业的动力。在实际应用中，所述压裂泵103可以是柱塞泵、转子泵、离心泵等。
所述第一流量检测元件104设置在所述第二压裂液输送管路106的第二位置B，可以理解，所述第一流量检测元件104设置在压裂泵103出口，可以检测压裂泵103泵出的压裂液排量。将第一流量检测元件104与控制器107的第一输入接口X1连接，控制器107可以采集第一流量检测元件104检测到的压裂泵103泵出的压裂液排量。在实际应用中，所述第一流量检测元件104可以是流量计。
可以理解，本申请实施例提供的压裂控制设备10，将第一输送泵102与控制器107的第一输出接口Y1连接，以及将第一流量检测元件104与控制器107的第一输入接口X1连接，使得控制器107可以采集第一流量检测元件104检测到的压裂泵103泵出的压裂液排量，并根据压裂泵103泵出的压裂液排量对第一输送泵102进行控制，进而对第一输送泵102泵送的化学剂流量进行调整，实现对压裂液中化学剂添加量的调整，从而可以避免技术人员去作业现场进行人工手动控制，实现对化学剂添加量的及时控制。
进一步，控制器107可以包括存储器，所述存储器可以存储有技术人员预先设置的化学剂流量与压裂液排量的比例关系，例如百分之二十，控制器107可以根据第一流量检测元件104实时检测到的压裂液排量以及存储器存储的比例关系，确定当前压裂液排量对应的化学剂目标流量，进而根据所述化学剂目标流量对第一输送泵102泵送的化学剂流量进行实时调整。
在实际应用中，所述控制器107可以设置在远离作业现场的位置，以便于对化学剂的加入进行远程控制，也可以避免作业现场手动控制给操作人员的人身安全带来的威胁。所述控制器107与其他装置的连接可以是有线连接也可以是无线连接。
为了对第一输送泵102进行灵活控制，在一种实施方式中，本申请实施例提供的压裂控制设备10还包括具有输入端的显示装置108；如图2所示，所述显示装置108与所述控制器107的第二输入接口X2连接，以及所述显示装置108与所述控制器107的第二输出接口Y2连接。
其中，显示装置108具有输入端，所述输入端可以是键盘、鼠标，也可以是显示装置108的触控显示屏。将显示装置108与控制器107的第二输入接口X2连接，以及将显示装置108与控制器107的第二输出接口Y2连接，控制器107可以将采集到的数据显示在显示装置108上，技术人员还可以通过显示装置108输入控制指令并发送给控制器107，控制器107可以根据所述控制指令输出指令对其他装置进行控制。在前述实施例中，控制器107中存储器存储的化学剂流量与压裂液排量的比例关系，可以是技术人员通过显示装置108预先输入的。
可以理解，通过上述方案，控制器107根据压裂泵泵出的压裂液排量对第一输送泵进行控制，可以是根据第一流量检测元件104检测到的压裂液排量以及存储器存储的比例关系，对第一输送泵进行控制；也可以是将所述压裂液排量传输给显示装置108进行显示，技术人员根据显示的压裂液排量，通过显示装置108输入控制指令，如增加化学剂添加量或减少化学剂添加量等，然后控制器107根据所述控制指令对第一输送泵102进行控制；从而实现对第一输送泵102的灵活控制。
进一步，在一种实施方式中，本申请实施例提供的压裂控制设备10还包括控制模式信息采集装置109，如图3所示，所述控制模式信息采集装置109与所述控制器107的第三输入接口X3连接。
其中，所述控制模式可以包括手动控制模式、自动控制模式等。
所述控制模式信息采集装置109可以采集技术人员输入的控制模式，所述控制模式信息采集装置109具体而言可以是按键、选择器(如二选一选择器)等。例如，当控制模式信息采集装置109为二选一选择器时，技术人员可以通过二选一选择器从手动控制模式和自动控制模式中选择一种控制模式。
当控制模式信息采集装置109采集得到的控制模式为手动控制模式时，技术人员可以根据显示装置108显示的压裂液排量，通过显示装置108输入控制指令，例如设置化学剂添加量、第一输送泵102泵送的化学剂流量等，然后控制器107根据所述控制指令对第一输送泵102泵送的化学剂流量进行控制。在实际应用中，也可以是技术人员根据显示装置108显示的压裂液排量，直接旋转流量调节旋钮以对第一输送泵102进行控制，旋转所述流量调节旋钮可以改变第一输送泵102泵送的化学剂流量，所述流量调节旋钮可以与所述第一输送泵102远程连接。当控制模式信息采集装置109采集得到的控制模式为自动控制模式时，控制器107可以根据第一流量检测元件104检测到的压裂液排量以及存储器存储的比例关系，确定当前压裂液排量对应的化学剂目标流量，进而根据所述化学剂目标流量对第一输送泵102泵送的化学剂流量进行调整。
可以理解，通过上述方案，在获取控制模式信息采集装置109采集到的控制模式后，再进行对应的控制过程，由此可以避免对第一输送泵102的误控制。例如，在自动控制模式下，技术人员误触控显示装置108输入控制指令，而上述方案在技术人员选择手动控制模式后，控制器107才会响应技术人员通过显示装置108输入的控制指令，因此，在自动控制模式下，技术人员误触控显示装置108输入控制指令，并不会造成对第一输送泵102的误控制。
进一步，本申请实施例提供的压裂控制设备10还包括故障信息采集装置110；如图4所示，所述故障信息采集装置110与所述控制器107的第四输入接口X4连接。
所述故障信息采集装置110可以采集各管道和各装置发生的故障信息，具体可以采集压力、温度、速度、零部件故障信息。例如，故障信息采集装置110可以是压力检测元件，所述压力检测元件的数量可以为多个，可以设置在管道中，也可以设置在第一输送泵102、压裂泵103上，当压力检测元件检测到管道中、第一输送泵102或压裂泵103超压，则可将超压信息发送给控制器107。应当理解的是，故障信息采集装置110为压力检测元件仅为一种示例(还可以是温度检测元件等)，本申请实施例对故障采集装置110的类型和设置位置并不做具体的限定。
可以理解，通过上述方案，设置故障信息采集装置110，并将故障信息采集装置110与控制器107的第四输入接口X4连接，使得控制器107可以获取故障信息，待故障解决后，再对第一输送泵102泵送的化学剂流量进行调整。进一步还可以将故障信息显示在显示装置108中，以提示技术人员具体故障位置、故障原因等。
进一步，在一种实施方式中，本申请实施例提供的压裂控制设备10还包括报警装置111；如图5所示，所述报警装置111与所述控制器107的第三输出接口Y3连接。
其中，所述报警装置111可以用于故障信息采集装置110采集到故障信息时，发出信息以警示技术人员。所述报警装置111可以包括警示灯和/或蜂鸣器。
可以理解，通过上述方案，设置报警装置111，并将报警装置111与控制器107的第三输出接口Y3连接，使得控制器107在获取故障信息采集装置110采集到的故障信息后，可以进一步控制报警装置111进行报警，以提醒技术人员尽快消除故障。
为了进一步根据第一流量检测元件104检测得到的压裂泵103泵出的压裂液排量，对化学剂的加入量进行准确调整，在一种实施方式中，本申请实施例提供的压裂控制设备10还包括第二流量检测元件112；如图6-1和图6-2所示，所述第一输送泵102的物料出口通过所述第二流量检测元件112与所述第一压裂液输送管路105的第一位置A连通，所述第二流量检测元件112与所述控制器107的第五输入接口X5连接。
其中，所述第二流量检测元件112可以用于检测由第一输送泵102输送到第一压裂液输送管路105中的化学剂的流量。进一步，控制器107根据第一流量检测元件104检测得到的压裂泵103泵出的压裂液排量，以及所述第二流量检测元件112检测到的第一输送泵102输送到第一压裂液输送管路105中的化学剂的流量，并基于自动控制模式对加入化学剂进行调整的过程可以是：
第一步，根据第一流量检测元件104检测得到的压裂泵103泵出的压裂液排量、所述第二流量检测元件112检测到的由第一输送泵102输送到第一压裂液输送管路105中的化学剂的流量，以及控制器107中预存的化学剂流量与压裂液排量的比例关系，确定由第一输送泵102输送的化学剂的流量是否与压裂液排量相匹配，若不匹配，则执行第二步；若匹配，则执行第三步。
第二步，对第一输送泵102进行控制，以对第一输送泵102泵送的化学剂流量进行调整。
第三步，结束。
另外，控制器107根据第一流量检测元件104检测到的压裂泵103泵出的压裂液排量，以及所述第二流量检测元件112检测得到的第一输送泵102输送到第一压裂液输送管路105中的化学剂的流量，并基于手控制模式对加入化学剂进行调整的过程可以是：
第1步，接收技术人员根据压裂泵103泵出的压裂液排量输入的化学剂添加设定流量。
其中，技术人员可以通过显示装置108输入所述化学剂添加设定流量。
第2步，对第一输送泵102进行控制，以对第一输送泵102泵送的化学剂流量进行调整。
第3步，确定由第一输送泵102输送的化学剂的流量是否与所述输入的化学剂添加设定流量相匹配，若不匹配，则执行第2步；若匹配，则执行第4步。
第4步，结束。
可以理解，通过上述方案，将控制器107与用于检测由第一输送泵102输送到第一压裂液输送管路105中的化学剂的流量的第二流量检测元件112连接，使得控制器107可以根据压裂泵103泵出的压裂液排量，以及由第一输送泵102输送到第一压裂液输送管路105中的化学剂的流量，对第一输送泵102进行准确控制，进而使得化学剂添加量达到预期，以满足压裂作业需求。
为了能使化学剂流量与压裂液排量相匹配，在一种实施方式中，本申请实施例提供的压裂控制设备10进一步还包括第一阀门113；如图7-1和图7-2所示，所述第一化学剂储罐101通过所述第一阀门113与所述第一输送泵102连接，且所述第一阀门113与控制器107的第四输出接口Y4连接。
其中，所述第一阀门113为开度可调的阀门，具体可以是比例阀。所述第一阀门113的开度越大，从第一化学剂储罐101输送到第一输送泵102的化学剂就越多；反之，所述第一阀门113的开度越小，从第一化学剂储罐101输送到第一输送泵102的化学剂就越少。
可以理解，通过上述方案，将第一阀门113与控制器107的第四输出接口Y4连接，使得控制器107可以根据与压裂液排量对应的化学剂目标流量或者根据技术人员输入的化学剂添加设定流量，控制第一阀门113的开度，进而使得化学剂流量可以与压裂液排量相匹配。
在实际应用中，压裂液中可能需要添加的化学剂不止一种，为了实现对各种化学剂添加量的及时控制，在一种实施方式中，本申请实施例提供的压裂控制设备10还包括第二化学剂储罐114和第二输送泵115；如图8-1和图8-2所示，所述第二化学剂储罐114和所述第二输送泵115连接，所述第二输送泵115的物料出口与所述第一压裂液输送管路105的第三位置C连通；所述第二输送泵115与所述控制器107的第五输出接口Y5连接。
其中，第二化学剂储罐114可以存放与第一化学剂储罐101中不同的化学剂。所述第二化学剂储罐114与第二输送泵115连接，可以用于为第二输送泵115提供化学剂物料。
第二输送泵115的物料出口与所述第一压裂液输送管路105的第三位置C连通，可以提供将第二化学剂储罐114中化学剂输送至第一压裂液输送管路105中的动力，使得化学剂在第一压裂液输送管路105中与第一压裂液输送管路105中输送的压裂液混合。所述第三位置C可以在第一位置A的上游，也可以在第一位置A的下游。需要说明的是，本申请实施例中使用的方位词“上游”、“下游”是针对管路中液体的流动方向而言的。
第二输送泵115与控制器107的第五输出接口Y5连接，具体而言，可以是第二输送泵115的动力元件与控制器107的第五输出接口Y5连接。控制器107可以输出指令调整动力元件的运行状态，进而对第二输送泵115泵送的化学剂流量进行控制。在实际应用中，所述第二输送泵115可以是柱塞泵、转子泵、离心泵等，所述动力元件可以是发动机、电机、液压取力器等。
可以理解，通过上述方案，使得控制器107可以采集第一流量检测元件104检测到的压裂泵103泵出的压裂液排量，并根据压裂泵103泵出的压裂液排量对第一输送泵102泵送的化学剂流量和第二输送泵115泵送的化学剂流量进行调整，进而实现对压裂液中各种化学剂添加量的及时控制。应当理解的是，本申请实施例包括第一化学剂储罐101和第二化学剂储罐114，以及包括第一输送泵102和第二输送泵115，仅为一种示例，并不表示对本申请实施例的限定，在实际应用中，还可以包括更多的化学剂储罐和输送泵，以实现更多种化学剂添加量的及时控制。在具有多个化学剂储罐和输送泵的情况下，控制器107还可以根据作业情况开启不同的输送泵，例如，在压裂作业前期，仅需要在压裂液中添加第一化学剂储罐101中的化学剂，则可以控制第一输送泵102进行工作，第二输送泵115停止工作；在压裂作业后期，仅需要在压裂液中添加第二化学剂储罐114中的化学剂，则可以控制第一输送泵102停止工作，第二输送泵115进行工作。
为了进一步根据第一流量检测元件104检测得到的压裂泵103泵出的压裂液排量，对第二化学剂储罐114种的化学剂的加入量进行准确调整，在一种实施方式中，本申请实施例提供的压裂控制设备10还包括第三流量检测元件116和第二阀门117；如图8-1和图8-2所示，所述第二输送泵115的物料出口通过所述第三流量检测元件117与所述第一压裂液输送管路105的第三位置C连通，所述第三流量检测元件116与所述控制器107的第六输入接口X6连接；所述第二化学剂储罐114通过所述第二阀门117与所述第二输送泵115连接，且所述第二阀门117与控制器107的第六输出接口Y6连接。
其中，所述第三流量检测元件116可以用于检测由第二输送泵115输送到第一压裂液输送管路105中的化学剂的流量。控制器107根据第一流量检测元件104检测到的压裂泵103泵出的压裂液排量，以及所述第三流量检测元件116检测到的第二输送泵115输送到第一压裂液输送管路105中的化学剂的流量，并分别基于自动控制模式和手动控制模式对加入化学剂进行调整的过程可以参考上述控制器107对第一输送泵102的控制过程，在此不再赘述。
所述第二阀门117为开度可调的阀门，具体可以是比例阀。所述第二阀门117的开度越大，从第二化学剂储罐114输送到第二输送泵115的化学剂就越多；反之，所述第二阀门117的开度越小，从第二化学剂储罐114输送到第二输送泵115的化学剂就越少。
可以理解，通过上述方案，将控制器107与用于检测由第二输送泵115输送到第一压裂液输送管路105中的化学剂的流量的第三流量检测元件116连接，以及将控制器107与第二阀门117连接，使得控制器107可以根据与压裂液排量对应的化学剂目标流量或者根据技术人员输入的化学剂添加设定流量，对第二输送泵115和第二阀门117进行控制，进而使得化学剂添加量达到预期，以满足压裂作业需求。
考虑到第一化学剂储罐101内化学剂余量过少，可能会影响第一输送泵102持续向第一压裂液输送管路105中输送化学剂，因此，在一种实施方式中，本申请实施例提供的控制装置10还包括第一液位检测元件，所述第一液位检测元件设置在第一化学剂储罐101上，且所述第一液位检测元件与所述控制器107相连接。
其中，第一液位检测元件可以用于检测第一化学剂储罐101内的化学剂的液面高度，第一液位检测元件具体而言可以是差压液位计。第一液位检测元件与控制器107相连接，具体而言可以是和控制器107的输入接口连接，用于将采集到的第一化学剂储罐101内的化学剂液位信息发送给107。
可以理解，通过上述方案，将控制器107与第一液位检测元件连接，控制器107可以获取第一化学剂储罐101内的化学剂液位信息，并进一步显示在显示装置108中，从而实现对第一化学剂储罐101内化学剂余量的实时监控。在第一化学剂储罐101内化学剂余量过少的情况下，技术人员可以及时向第一化学剂储罐101补充化学剂。
为了对压裂泵103泵出的压裂液排量进行及时调整，使其快速达到目标排量以满足压裂作业需求，在一种实施方式中，压裂泵103与控制器107的第七输出接口Y7连接，如图9所示。
可以理解，通过上述方案，控制器107可以根据目标排量对压裂泵103泵送的压裂液流量进行及时调整，所述目标排量可以是技术人员通过所述显示装置108输入的。
在实际应用中，本申请实施例提供的压裂控制设备10还包括供液装置118，所述供液装置118的物料出口与所述第一压裂液输送管路105的入口连通，如图10-1所示；或者，所述供液装置118设置在所述第一压裂液输送管路105的第四位置D，所述第四位置位于所述第一位置的下游，如图10-2所示。
其中，所述供液装置118可以是离心泵。所述供液装置118的位置具体可以根据添加的化学剂类型进行设置。例如，当添加的化学剂为易起泡的化学剂，可以将供液装置118的物料出口与所述第一压裂液输送管路105的入口连通，即将供液装置118设置在第一压裂液输送管路105的入口处；当添加的化学剂为不易起泡的化学剂，可以将供液装置118设置在所述第一压裂液输送管路105的第四位置D。
可以理解，通过上述方案，增加供液装置118，使得可以提供更多的动力，以顺利将压裂液输送至井筒进行压裂作业。
基于本申请实施例提供的压裂控制设备10，本申请实施例还提供一种应用于压裂控制设备10的控制方法，所述控制方法的执行主体可以是控制器，如图11所示，所述方法包括下述步骤：
步骤201，获取所述压裂泵泵出的压裂液排量。
其中，所述压裂泵泵出的压裂液排量可以由第一流量检测元件检测得到。
步骤202，根据所述压裂液排量，对所述第一输送泵输送到所述第一压裂液输送管路中的化学剂流量进行调整。
其中，第一输送泵输送到所述第一压裂液输送管路中的化学剂流量，可以由第二流量检测元件检测得到。对所述第一输送泵输送到所述第一压裂液输送管路中的化学剂流量进行调整，可以是通过调整第一输送泵的动力元件的运行状态，来对第一输送泵进行控制，进而对泵送的化学剂流量进行控制，例如，当第一输送泵为转子泵时，可以是通过控制转速来控制泵送的化学剂流量。
可以理解，通过上述方案，控制器可以获取压裂泵泵出的压裂液排量，并根据压裂泵泵出的压裂液排量对第一输送泵泵送的化学剂流量进行调整，实现对压裂液中化学剂添加量的调整，从而可以避免技术人员去作业现场进行人工手动控制，实现对化学剂添加量的及时控制。
在一种实施方式中，所述根据所述压裂液排量，对所述第一输送泵输送到所述第一压裂液输送管路中的化学剂流量进行调整之前，所述方法还包括：获取控制模式，所述控制模式包括自动控制模式；所述根据所述压裂液排量，对所述第一输送泵输送到所述第一压裂液输送管路中的化学剂流量进行调整，包括：在所述控制模式为自动控制模式的情况下，根据所述压裂液排量以及预存的所述压裂液排量对应的化学剂目标流量，将所述第一输送泵输送到第一压裂液输送管路中的化学剂流量调整到所述化学剂目标流量。
其中，控制器中可以预先存储有化学剂流量与压裂液排量的比例关系，根据获取到的压裂泵泵出的压裂液排量，可以确定与所述压裂液排量对应的化学剂目标流量。所述预先存储的化学剂流量与压裂液排量的比例关系可以是技术人员通过显示装置输入的。
在一种实施方式中，所述根据所述压裂液排量，对所述第一输送泵输送到所述第一压裂液输送管路中的化学剂流量进行调整之前，所述方法还包括：获取控制模式，所述控制模式包括手动控制模式；所述根据所述压裂液排量，对所述第一输送泵输送到所述第一压裂液输送管路中的化学剂流量进行调整，包括：在所述控制模式为手动控制模式的情况下，获取用户输入的化学剂设定流量，将所述第一输送泵输送到第一压裂液输送管路中的化学剂流量调整到所述化学剂设定流量。
其中，所述用户可以是技术人员，用户可以通过显示装置或流量调节旋钮输入所述化学剂设定流量。
可以理解，通过上述方案，控制器根据压裂泵泵出的压裂液排量，对所述第一输送泵输送到所述第一压裂液输送管路中的化学剂流量进行调整，可以是根据压裂液排量以及预存的比例关系，对化学剂流量进行调整；也可以是将所述压裂液排量传输给显示装置进行显示，技术人员根据显示的压裂液排量，通过显示装置或流量调节旋钮输入控制指令，如增加化学剂添加量或减少化学剂添加量等，然后控制器根据所述控制指令对化学剂流量进行调整；从而实现对化学剂流量的灵活控制。
在实际应用中，还可以在排除故障后对第一输送泵输送的化学剂流量进行调整，基于此，本申请实施例还提供另一种应用于压裂控制设备10的控制方法，如图12所示，所述方法包括：
步骤301，确定是否存在故障，若不存在，则执行步骤302；若存在，则执行步骤301。
其中，确定是否存在故障可以通过故障信息采集装置是否采集到故障信息进行确定，所述故障可以是管道中的故障，也可以是装置中的故障。当存在故障时，可以将故障信息显示在显示装置中，以提示技术人员尽快进行修复，重复执行步骤301，直至故障解除后，再执行步骤302。
步骤302，确定控制模式是否为自动控制模式，若是，则执行步骤303；若不是，则执行步骤304。
其中，确定控制模式是否为自动控制模式，可以根据控制模式信息采集装置采集得到的控制模式进行确定，具体可以参考前述实施例，在此不再赘述。
步骤303，根据压裂泵泵出的压裂液排量、第一输送泵输送到第一压裂液输送管路中的化学剂的流量，以及预存的所述压裂液排量对应的化学剂目标流量，确定所述化学剂的流量是否与所述化学剂目标流量相匹配，若不匹配，则执行步骤305，若匹配，则执行步骤308。
步骤304，获取化学剂添加设定流量，并根据所述化学剂添加设定流量，对第一输送泵进行控制，以对第一输送泵泵送的化学剂流量进行调整，并执行步骤307。
所述化学剂添加设定流量可以是技术人员根据压裂泵泵出的压裂液排量输入的，具体而言，可以是通过显示装置输入的，也可以是通过流量调节旋钮输入的。
步骤305，对第一输送泵进行控制，以对第一输送泵泵送的化学剂流量进行调整。
其中，对第一输送泵进行控制，可以是对第一输送泵的转速进行控制；加快第一输送泵的转速，则可以增大化学剂流量，减慢第一输送泵的转速，可以减小化学剂流量。
步骤306，确定调整后的所述化学剂的流量是否与所述化学剂目标流量相匹配，若匹配，则执行步骤308，若不匹配，则执行步骤305。
应当理解的是，第一流量检测元件可以实时检测压裂泵泵出的压裂液排量，第二流量检测元件可以实时检测第一输送泵输送到第一压裂液输送管路中的化学剂的流量，进而控制器可以获取实时数据，在对第一输送泵进行控制后，可以进一步再次根据第一流量检测元件检测得到的压裂泵泵出的压裂液排量、所述第二流量检测元件检测得到的由第一输送泵输送到第一压裂液输送管路中的化学剂的流量，以及控制器中预存的所述压裂液排量对应的化学剂目标流量，验证由第一输送泵输送的化学剂的流量是否与化学剂目标流量相匹配。
步骤307，确定调整后的所述化学剂的流量是否与所述化学剂添加设定流量相匹配，若匹配，则执行步骤308，若不匹配，则执行步骤304。
应当理解的是，第二流量检测元件可以实时检测第一输送泵输送到第一压裂液输送管路中的化学剂的流量，进而控制器可以获取实时数据，在对第一输送泵进行控制后，可以进一步再次根据第二流量检测元件检测得到的由第一输送泵输送到第一压裂液输送管路中的化学剂的流量，验证其是否与所述化学剂添加设定流量相匹配。
步骤308，结束。
可以理解，通过上述方案，控制器可以采集第一流量检测元件检测得到的压裂泵泵出的压裂液排量，并根据压裂泵泵出的压裂液排量对第一输送泵进行控制，进而对第一输送泵泵送的化学剂流量进行调整，实现对压裂液中化学剂添加量的调整，从而可以避免技术人员去作业现场进行人工手动控制，实现对化学剂添加量的及时控制。
基于本申请实施例提供的压裂控制设备10，本申请实施例还提供另一种应用于所述压裂控制设备10进行控制的方法，如图13所示，所述方法包括下述步骤：
步骤401，确定是否存在故障，若不存在，则执行步骤402；若存在，则执行步骤401。
步骤402，确定压裂液排量与目标排量是否匹配，若匹配，则执行步骤405，若不匹配，则执行步骤403。
其中，所述目标排量可以是技术人员通过显示装置输入的。
步骤403，对压裂泵进行控制，以对所述压裂液排量进行控制。
步骤404，确定调整后的压裂液排量是否与所述目标排量相匹配，若匹配，则执行步骤405，若不匹配，则执行步骤403。
应当理解的是，第一流量检测元件可以实时检测压裂泵泵出的压裂液排量，进而控制器可以获取实时数据，在对压裂泵进行控制后，可以进一步再次根据第一流量检测元件检测得到的压裂泵泵出的压裂液排量，验证是否与所述目标排量相匹配。
步骤405，结束。
可以理解，通过上述方案，控制器可以根据目标排量对压裂泵泵送的压裂液流量进行及时调整，以满足压裂作业需求。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种压裂控制设备，其特征在于，所述压裂控制设备包括第一化学剂储罐、第一输送泵、压裂泵、第一流量检测元件、第一压裂液输送管路、第二压裂液输送管路以及控制器；
所述第一化学剂储罐和所述第一输送泵连接，所述第一输送泵的物料出口与所述第一压裂液输送管路的第一位置连通；
所述第一压裂液输送管路的出口与所述压裂泵的入口连通，所述压裂泵的出口与所述第二压裂液输送管路的入口连通，所述第一流量检测元件设置在所述第二压裂液输送管路的第二位置；
所述第一输送泵与所述控制器的第一输出接口连接，所述第一流量检测元件与所述控制器的第一输入接口连接。
2.根据权利要求1所述的压裂控制设备，其特征在于，所述压裂控制设备还包括具有输入端的显示装置和控制模式信息采集装置；
所述显示装置与所述控制器的第二输入接口连接，以及所述显示装置与所述控制器的第二输出接口连接；
所述控制模式信息采集装置与所述控制器的第三输入接口连接。
3.根据权利要求2所述的压裂控制设备，其特征在于，所述压裂控制设备还包括故障信息采集装置和报警装置；
所述故障信息采集装置与所述控制器的第四输入接口连接；
所述报警装置与所述控制器的第三输出接口连接。
4.根据权利要求1所述的压裂控制设备，其特征在于，所述压裂控制设备还包括第二流量检测元件；
所述第一输送泵的物料出口通过所述第二流量检测元件与所述第一压裂液输送管路的第一位置连通，所述第二流量检测元件与所述控制器的第五输入接口连接。
5.根据权利要求4所述的压裂控制设备，其特征在于，所述压裂控制设备还包括第一阀门；
所述第一化学剂储罐通过所述第一阀门与所述第一输送泵连接，且所述第一阀门与所述控制器的第四输出接口连接。
6.根据权利要求5所述的压裂控制设备，其特征在于，所述压裂控制设备还包括第二化学剂储罐、第二输送泵、第三流量检测元件和第二阀门；
所述第二化学剂储罐和所述第二输送泵连接，所述第二输送泵的物料出口与所述第一压裂液输送管路的第三位置连通；所述第二输送泵与所述控制器的第五输出接口连接；
所述第二输送泵的物料出口通过所述第三流量检测元件与所述第一压裂液输送管路的第三位置连通，所述第三流量检测元件与所述控制器的第六输入接口连接；
所述第二化学剂储罐通过所述第二阀门与所述第二输送泵连接，且所述第二阀门与控制器的第六输出接口连接。
7.根据权利要求1所述的压裂控制设备，其特征在于，所述压裂泵与所述控制器的第七输出接口连接。
8.一种应用于权利要求1-7中任一所述的压裂控制设备的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：
获取所述压裂泵泵出的压裂液排量；
根据所述压裂液排量，对所述第一输送泵输送到所述第一压裂液输送管路中的化学剂流量进行调整。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述压裂液排量，对所述第一输送泵输送到所述第一压裂液输送管路中的化学剂流量进行调整之前，所述方法还包括：获取控制模式，所述控制模式包括自动控制模式；
所述根据所述压裂液排量，对所述第一输送泵输送到所述第一压裂液输送管路中的化学剂流量进行调整，包括：
在所述控制模式为自动控制模式的情况下，根据所述压裂液排量以及预存的所述压裂液排量对应的化学剂目标流量，将所述第一输送泵输送到第一压裂液输送管路中的化学剂流量调整到所述化学剂目标流量。
10.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述压裂液排量，对所述第一输送泵输送到所述第一压裂液输送管路中的化学剂流量进行调整之前，所述方法还包括：获取控制模式，所述控制模式包括手动控制模式；
所述根据所述压裂液排量，对所述第一输送泵输送到所述第一压裂液输送管路中的化学剂流量进行调整，包括：
在所述控制模式为手动控制模式的情况下，获取用户输入的化学剂设定流量，将所述第一输送泵输送到第一压裂液输送管路中的化学剂流量调整到所述化学剂设定流量。
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