CN115350619A - 一种固态化工药剂快速混配系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种固态化工药剂快速混配系统，包括三个粉料罐，连接在每个粉料罐下方的粉末输送泵和粉体流量调节阀，设置在多个粉料罐的出口管线上的两个进水口，设置在出口管线下方的混配罐，与混配罐连通的三级分离池，设置在混配罐内的多个搅拌器，设置在混配罐出口管线、分离池出口管线、循环管线上的离心泵及球型阀、设置在分离池内的过滤网，设置在三级分离池内的黏度监测室，设置在循环管线上的温控装置，以及连接所有信息信号的中央控制系统；工作时，中央控制系统根据实际需求，调节粉料流量及进水口流量，通过混配罐及分离池快速循环混配。本发明用于油气田作业的固态化工药剂快速混配过程。

Description

一种固态化工药剂快速混配系统

技术领域

本发明属于石油工程领域，具体涉及一种固态化工药剂快速混配系统。

背景技术

随着油气勘探开发的逐步深入，非常规油气资源成为油气产量的主要增长点，但非常规储层物性大多具有埋藏深、低孔低渗、岩性复杂等特点，勘探开采难度大。储层压裂改造是目前一种有效的开发手段，使用的压裂液主要是将各种不同的添加剂以特定浓度混合到水中，形成稳定均匀的溶液，添加剂类型主要有粉末和乳液两种，而固态化工药剂的溶解时间较长、溶解均匀性严重影响其效果，不能满足现场即配即用的要求。因此往往需要预先溶解配液并储存，这样会大大增加压裂施工成本、施工效率低、无法实现连续在线混配的目的。为了保证各种固态化工药剂在施工现场能快速连续循环混配、即配即用，非常有必要设计一套固态化工药剂快速混配系统来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种固态化工药剂快速混配系统，利用此系统可在各种需要固液/液液处理剂混配作业实现快速连续混配，尤其在油气田压裂作业过程中，现场快速连续混配各种固态化工药剂。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案来实现：

一种固态化工药剂快速混配系统，包括三个粉料罐，连接在每个粉料罐下方的粉末输送泵和粉体流量调节阀，设置在多个粉料罐的出口管线上的两个进水口，设置在出口管线下方的混配罐，与混配罐连通的三级分离池，设置在混配罐内的多个搅拌器，设置在混配罐出口管线、分离池出口管线、循环管线上的离心泵及球型阀、设置在分离池内的过滤网，设置在三级分离池内的黏度监测室，设置在循环管线上的温控装置，以及连接所有信息信号的中央控制系统；

工作时，中央控制系统根据实际需求，调节粉料流量及进水口流量，通过混配罐及分离池快速循环混配，对未通过过滤网及未达到黏度监测要求的混合液使其重新进入循环混配，达到黏度监测要求的混配液通过出口管线送入施工管道。

本发明进一步的改进在于，通过三个独立控制的粉末输送泵，将储存在三个粉料罐中的固态化工药剂泵入管线，粉体流量调节阀对粉体的流量进行控制，从而控制混配比例，粉体进入管线后，将与从进水口进入的射流混合，高速流动状态下的混合液被喷射进入混配罐，接受高速搅拌，搅拌器对混配罐内不同区域的混合液进行搅拌，在充分搅拌均匀后，由离心泵将混配罐内的混合液泵入一级分离池，进入一级分离池的混合液通过第一过滤网过滤出未被混合均匀的部分，被第五离心泵重新泵入混配罐，第一球型阀控制一级分离池与循环管线的连通，通过第一过滤网的混合液将被第二离心泵泵入二级分离池，继续由第二过滤网过滤出未被混合均匀的部分，该部分也被第五离心泵重新泵入混配罐，第二球型阀控制二级分离池与循环管线的连通，通过第二过滤网的混合液将被第三离心泵泵入三级分离池，继续由第三过滤网过滤出未被混合均匀的部分，该部分也被第五离心泵重新泵入混配罐，第三球型阀控制三级分离池与循环管线的连通，通过第三过滤网的混合液将进入黏度监测室，通过黏度计转子外筒的转动，测出与黏度计转子的切应力，从而测出混合液的黏度，若黏度未达标，则混合液将被第五离心泵重新泵入混配罐，第四球型阀控制三级分离池与循环管线的连通，温控装置将保证管线内的温度，防止低温环境下混合液不能充分混合；若黏度达标，混合液将被第四离心泵泵入外部管线，进行工业应用，流量计用于监测混合液的实时输出流量，所有监测的数据均被上传到中央控制系统，达到实时监控的目的。

本发明进一步的改进在于，三个粉料罐用于装入不同的药剂，单独或者同时使用，满足化工现场同时使用多种处理剂的实际需求。

本发明进一步的改进在于，每一个粉料罐具有独立控制的粉末输送泵和粉体流量调节阀，能够对粉体的流量进行控制，进而控制混合液的混配比例，满足混配液的性能要求。

本发明进一步的改进在于，从进水口进入的射流与泵入管线的粉体混合，高速流动下有助于充分混合，初步混合后的混合液被喷射进入混配罐。

本发明进一步的改进在于，混配罐中不同位置的搅拌器用于充分搅拌混合液，混配效率高于单一搅拌器，另外，中心位置的搅拌器具有双叶轮结构，使不同层位均能够得到搅拌，避免粉体下沉的问题。

本发明进一步的改进在于，每一级分离池中未充分混合的部分经过循环管线输回混配罐，达到连续循环混配的目的。

本发明进一步的改进在于，到达三级分离池且通过内部过滤网的混合液，进入黏度监测室进行黏度测试，通过黏度判断混合液是否达标。

本发明进一步的改进在于，循环管线具有温控装置，用于可对管线进行加热，使混配系统能够在低温环境下工作，避免外部低温环境下粉体不能快速溶解的问题，温控装置的具体温控范围根据工作环境灵活调整。

相对于现有技术，本发明至少具有如下有益的技术效果：

1、独立控制的粉末输送泵和粉体流量调节阀，可对每种粉体的加量进行控制，实时调节混配比例，满足混配液的性能要求。

2、从进水口进入的射流与泵入管线的粉体混合，高速流动有助于固液相的充分混合，避免形成“水包粉”，初步混合后的混合液被喷射进入混配罐，混配罐中不同位置的搅拌器将会充分搅拌混合液，混配效率高于单一搅拌器，另外，中心位置的搅拌器具有双叶轮结构，使不同层位均可以得到搅拌，避免粉体下沉的问题。

3、混合液将经过三级过滤，循环混配，持续监测混合液黏度是否达到施工标准，循环管线上的温控装置可对管线进行加热，使混配系统能够在低温环境下工作，避免外部低温环境下粉体不能快速溶解的问题。

4、中央控制系统将对各个参数进行实时监控，根据施工需求及指标随时调节相应加量、流量，最大可能的降低人工成本，提高施工效率。

综上，本发明用于油气田作业的固态化工药剂快速混配过程，以压裂液的连续混配为典型代表，具有随配随用、控制精准、高效、降低成本的优点。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

附图标记说明：

1为第一粉料罐，2为第二粉料罐，3为第三粉料罐，4为第一粉末输送泵，5为第二粉末输送泵，6为第三粉末输送泵，7为第一粉体流量调节阀，8为第二粉体流量调节阀，9为第三粉体流量调节阀，10为第一进水口，11为第二进水口，12为混配罐，13为第一搅拌器，14为第二搅拌器，15为第三搅拌器，16为第一离心泵，18为第二离心泵，20为第三离心泵，22为第四离心泵，27为第五离心泵，17为第一过滤网，19为第二过滤网，21为第三过滤网，23为流量计，24为一级分离池，25为二级分离池，26为三级分离池，28为第一球型阀，29为第二球型阀，30为第三球型阀，31为第四球型阀，32为循环管线，33为温控装置，34为黏度监测室，35为黏度计转子，36为黏度计转子外筒；37为中央控制系统。

具体实施方式

以下结合附图通过具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明提供的一种固态化工药剂快速混配系统，包括第一粉料罐1、第二粉料罐2、第三粉料罐3、第一粉末输送泵4、第二粉末输送泵5、第三粉末输送泵6、第一粉体流量调节阀7、第二粉体流量调节阀8、第三粉体流量调节阀9、第一进水口10、第二进水口11、混配罐12、第一搅拌器13、第二搅拌器14、第三搅拌器15、第一离心泵16、第二离心泵18、第三离心泵20、第四离心泵22、第五离心泵27、第一过滤网17、第二过滤网19、第三过滤网21、流量计23、一级分离池24、二级分离池25、三级分离池26、第一球型阀28、第二球型阀29、第三球型阀30、第四球型阀31、循环管线32、温控装置33、黏度监测室34、黏度计转子35、黏度计转子外筒36和中央控制系统37。其具体是：通过三个独立控制的第一粉末输送泵4、第二粉末输送泵5和第三粉末输送泵6，将储存在第一粉料罐1、第二粉料罐2和第三粉料罐3中的固态化工药剂泵入管线，第一粉体流量调节阀7、第二粉体流量调节阀8和第三粉体流量调节阀9可对粉体的流量进行控制，从而控制混配比例，粉体进入管线后，将与从第一进水口10和第二进水口11进入的射流混合，高速流动状态下的混合液被喷射进入混配罐12，接受高速搅拌，第一搅拌器13、第二搅拌器14和第三搅拌器15对混配罐12内不同区域的混合液进行搅拌，在充分搅拌均匀后，由第一离心泵16将混配罐12内的混合液泵入一级分离池24，进入一级分离池24的混合液通过第一过滤网17过滤出未被混合均匀的部分，被第五离心泵27重新泵入混配罐12，第一球型阀28控制一级分离池24与循环管线32的连通，通过第一过滤网17的混合液将被第二离心泵18泵入二级分离池25，继续由第二过滤网19过滤出未被混合均匀的部分，该部分也被第五离心泵27重新泵入混配罐12，第二球型阀29控制二级分离池25与循环管线32的连通，通过第二过滤网19的混合液将被第三离心泵20泵入三级分离池26，继续由第三过滤网21过滤出未被混合均匀的部分，该部分也被第五离心泵27重新泵入混配罐12，第三球型阀30控制三级分离池26与循环管线32的连通，通过第三过滤网21的混合液将进入黏度监测室34，通过黏度计转子外筒36的转动，测出与黏度计转子35的切应力，从而测出混合液的黏度，若黏度未达标，则混合液将被第五离心泵27重新泵入混配罐12，第四球型阀31控制三级分离池26与循环管线32的连通，温控装置33将有效保证管线内的温度，防止低温环境下混合液不能充分混合。若黏度达标，混合液将被第四离心泵22泵入外部管线，进行工业应用，流量计23可以监测混合液的实时输出流量，所有监测的数据均被上传到中央控制系统37，达到实时监控的目的。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种固态化工药剂快速混配系统，其特征在于，包括三个粉料罐，连接在每个粉料罐下方的粉末输送泵和粉体流量调节阀，设置在多个粉料罐的出口管线上的两个进水口，设置在出口管线下方的混配罐，与混配罐连通的三级分离池，设置在混配罐内的多个搅拌器，设置在混配罐出口管线、分离池出口管线、循环管线上的离心泵及球型阀、设置在分离池内的过滤网，设置在三级分离池内的黏度监测室，设置在循环管线上的温控装置，以及连接所有信息信号的中央控制系统；

工作时，中央控制系统根据实际需求，调节粉料流量及进水口流量，通过混配罐及分离池快速循环混配，对未通过过滤网及未达到黏度监测要求的混合液使其重新进入循环混配，达到黏度监测要求的混配液通过出口管线送入施工管道。

2.根据权利要求1所述的一种固态化工药剂快速混配系统，其特征在于，通过三个独立控制的粉末输送泵，将储存在三个粉料罐中的固态化工药剂泵入管线，粉体流量调节阀对粉体的流量进行控制，从而控制混配比例，粉体进入管线后，将与从进水口进入的射流混合，高速流动状态下的混合液被喷射进入混配罐，接受高速搅拌，搅拌器对混配罐内不同区域的混合液进行搅拌，在充分搅拌均匀后，由离心泵将混配罐内的混合液泵入一级分离池，进入一级分离池的混合液通过第一过滤网过滤出未被混合均匀的部分，被第五离心泵重新泵入混配罐，第一球型阀控制一级分离池与循环管线的连通，通过第一过滤网的混合液将被第二离心泵泵入二级分离池，继续由第二过滤网过滤出未被混合均匀的部分，该部分也被第五离心泵重新泵入混配罐，第二球型阀控制二级分离池与循环管线的连通，通过第二过滤网的混合液将被第三离心泵泵入三级分离池，继续由第三过滤网过滤出未被混合均匀的部分，该部分也被第五离心泵重新泵入混配罐，第三球型阀控制三级分离池与循环管线的连通，通过第三过滤网的混合液将进入黏度监测室，通过黏度计转子外筒的转动，测出与黏度计转子的切应力，从而测出混合液的黏度，若黏度未达标，则混合液将被第五离心泵重新泵入混配罐，第四球型阀控制三级分离池与循环管线的连通，温控装置将保证管线内的温度，防止低温环境下混合液不能充分混合；若黏度达标，混合液将被第四离心泵泵入外部管线，进行工业应用，流量计用于监测混合液的实时输出流量，所有监测的数据均被上传到中央控制系统，达到实时监控的目的。

3.根据权利要求2所述的一种固态化工药剂快速混配系统，其特征在于，三个粉料罐用于装入不同的药剂，单独或者同时使用，满足化工现场同时使用多种处理剂的实际需求。

4.根据权利要求2所述的一种固态化工药剂快速混配系统，其特征在于，每一个粉料罐具有独立控制的粉末输送泵和粉体流量调节阀，能够对粉体的流量进行控制，进而控制混合液的混配比例，满足混配液的性能要求。

5.根据权利要求1所述的一种固态化工药剂快速混配系统，其特征在于，从进水口进入的射流与泵入管线的粉体混合，高速流动下有助于充分混合，初步混合后的混合液被喷射进入混配罐。

6.根据权利要求2所述的一种固态化工药剂快速混配系统，其特征在于，混配罐中不同位置的搅拌器用于充分搅拌混合液。

7.根据权利要求6所述的一种固态化工药剂快速混配系统，其特征在于，中心位置的搅拌器具有双叶轮结构，使不同层位均能够得到搅拌，避免粉体下沉的问题。

8.根据权利要求2所述的一种固态化工药剂快速混配系统，其特征在于，每一级分离池中未充分混合的部分经过循环管线输回混配罐，达到连续循环混配的目的。

9.根据权利要求2所述的一种固态化工药剂快速混配系统，其特征在于，到达三级分离池且通过内部过滤网的混合液，进入黏度监测室进行黏度测试，通过黏度判断混合液是否达标。

10.根据权利要求2所述的一种固态化工药剂快速混配系统，其特征在于，循环管线具有温控装置，用于可对管线进行加热，使混配系统能够在低温环境下工作，避免外部低温环境下粉体不能快速溶解的问题，温控装置的具体温控范围根据工作环境灵活调整。

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