CN116006121B - 绳结暂堵剂自动投加装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于油气井压裂领域，尤其涉及到绳结暂堵剂自动投加装置。包括PLC控制台、液压控制台、高压管汇、自动投球装置；PLC控制台控制自动投球装置，依次进行10mm‑20mm的绳结球投加；采用PLC控制技术，所有零部件均采用液控+电控+手控方式，双重作业，双重保险；采用自动投加装置，由PLC控制逻辑顺序，高压管汇输送与压裂泵车组采用旁通连接方式，自由切换，随时可停泵检修，精准有效的控制投加比例。高压管汇（是进水口、出水口、液控平板阀、液控旋塞阀、液控直通阀）安全防护保障，不仅是作业通道，也是高压安全保护装置，一旦发生高压刺漏或渗漏，可及时通过远程控制，切断井底与地面的连接，做好二次井控防护。

Description

绳结暂堵剂自动投加装置

技术领域

本发明属于油气井压裂领域，尤其涉及到绳结暂堵剂自动投加装置。

背景技术

油气田在钻完井后，需要对储层进行压裂改造，以便在后期的正常生产中，发挥最大储能，实现最大采收率。经过油气田开发多年的经验，对地层的认识更加清晰，技术手段不断完善，压裂工艺也得到了大幅度提升，在经济因素和技术手段双重筛选下，优化出绳结暂堵压裂工艺，但由于绳结制作成本高，人工投加数量与射孔眼比例悬殊过大，会产生绳结在使用过程中，造成不必要的使用，进而产生无效的堵塞和成本增加，为解决此工艺上述两个问题，做了专项工艺研究，发明了绳结暂堵剂自动投加设备，以此来优化该工艺的适应性。

目前主要采取的方法及存在的问题如下所述：

（1）大多投加方式都是人工一次性通过与高压管汇连接的旋塞阀进行投加，投加数量有限，每次作业需要停车，无法有效控制投加比例。

（2）大多数技术目前投加直接投加绳结，未做成有包裹性的绳结球，而可溶绳结遇水则变，进入到井底之前就会形成团状絮凝物，未有效的进行射孔眼堵塞。

（3）在泵入过程中，因为投加比例增大，泵送难度增加，且每次投加过程需要关启泵车，极大的延长施工周期

（4）投加比例过大，则很难有效精准控制与射孔眼之间的有效堵塞，造成该工艺的成本大幅度增加。

（5）安全风险高，目前使用的投加旋塞阀与泵车直接相连接，如遇到检修作业或卡的情况，直接影响正常压裂施工作业。

因此，本申请提出绳结暂堵剂自动投加装置来解决上述问题。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明提供了绳结暂堵剂自动投加装置。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

为了达到如上目的，本发明采取如下技术方案：

绳结暂堵剂自动投加装置，其特征在于，包括PLC控制台、液压控制台、高压管汇、自动投球装置；

所述PLC控制台属于设备核心控制程序，主要控制液压台与自动投球装置，PLC控制台控制自动投球装置，依次进行10mm-20mm的绳结球投加；

高压管汇包含竖直的投球口1，竖直的投球口1下方连接着远控液动平板阀14，远控液动平板阀14下方连接着四通堵头13，四通堵头13侧边的一个口连接着高压L弯管2，高压L弯管2连接着远程遥控旋塞阀3，远程遥控旋塞阀3连接着下方的高压进液口三通4朝上的口，高压进液口三通4水平的口连接着三通5和高压调整直管6，高压调整直管6连接着高压出液口三通7，高压出液口三通7的口部连接着井口，高压出液口三通7侧边伸出的口连接着全通径直通式液控阀8，全通径直通式液控阀8连接的管道连接球管三通9，球管三通9通过管道连接着高压U型弯管10，高压U型弯管10连接着高压直管球仓11，高压直管球仓11通过对接高压U型弯12连接着四通堵头13下方的接口；

而后PLC控制台再控制液压控制台，液压控制台发送开关命令后，依次打开高压管汇中包含的远控液动平板阀14，待自动投球装置中的绳结球完全进入到高压管汇中后，关闭远控液动平板阀14，打开远程遥控旋塞阀3及全通径直通式液控阀8，通过高压进液口三通4边侧的口组我诶进水口与压裂泵车连接，泵送绳结球进入到井筒中，实现绳结球数量控制，达到绳结压裂投加的优化目的。

本发明进一步技术方案在于，所述PLC控制台的控制时间为每循环周期≤5min；所述液压控制台的最高控制压力≤26MPa；所述高压管汇承压≤70MPa，单次管容应包含不低于30个绳结球；所述自动投球装置适用绳结球范围在10mm-20mm，且每循环周期投加数量范围在150-240个。

本发明进一步技术方案在于，所述自动投加装置是由10mm-20mm的不同型号储仓组成，在投加过程中，随时要切换不同尺寸的绳结球进行投加及泵送，由PLC控制台作为核心部件，进行自动切换，采用投加比例1：1进行切换投加。

本发明进一步技术方案在于，自动投球装置结构为：自动投球装置包含多个自动装球装置单体21，自动装球装置单体21包含单体壳体15，单体壳体15中包含多个首尾连续的导向坡16，单体壳体15下方包含出球口17，出球口17能够被动力部分18的推动轴伸缩进而实现封堵。

本发明进一步技术方案在于，多个自动装球装置单体21彼此并列布置，且最边侧的自动装球装置单体21上固定有边侧安装部位19。

本发明进一步技术方案在于，边侧安装部位19固定在自动装球装置支架22上，自动装球装置支架22和自动装球装置底壁20整体构成安装支架。

本发明进一步技术方案在于，安装支架边侧布置有导向出球板23。

本发明进一步技术方案在于，多个自动装球装置单体21中的绳结球24大小不一致。

本发明提供的绳结暂堵剂自动投加装置可以有效的绳结暂堵压裂工艺存在的问题，提高作业效率，降低施工成本，具有以下有益效果：

1采用PLC控制技术，所有零部件均采用液控+电控+手控方式，双重作业，双重保险；

2采用自动投加装置，由PLC控制逻辑顺序，高压管汇输送与压裂泵车组采用旁通连接方式，自由切换，随时可停泵检修，精准有效的控制投加比例。

3高压管汇是进水口、出水口、液控平板阀、液控旋塞阀、液控直通阀安全防护保障，不仅是作业通道，也是高压安全保护装置，一旦发生高压刺漏或渗漏，可及时通过远程控制，切断井底与地面的连接，做好二次井控防护。

附图说明

为了进一步说明本发明，下面结合附图进一步进行说明：

图1为本发明实施例的绳结暂堵剂自动投加装置的结构示意图；

图2为发明的高压汇管部分的结构示意图；

图3为自动装球装置单体的结构透视图；

图4为自动装球装置的结构透视图；

其中：1.投球口；2.高压L弯管；3.远程遥控旋塞阀；4.高压进液口三通；5.三通；6.高压调整直管；7.高压出液口三通；8.全通径直通式液控阀；9.球管三通；10.高压U型弯管；11.高压直管球仓；12.对接高压；13.四通堵头；14.远控液动平板阀；15.单体壳体；16.导向坡；17.出球口；18.动力部分；19.边侧安装部位；20.自动装球装置底壁；21.自动装球装置单体；22.自动装球装置支架；23.导向出球板；24绳结球。

实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

本专利提供多种并列方案，不同表述之处，属于基于基本方案的改进型方案或者是并列型方案。每种方案都有自己的独特特点。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本发明提供了绳结暂堵剂自动投加装置，具体如图1所示，包括PLC控制台、液压控制台、高压管汇、自动投球装置；

PLC控制台的控制时间为每循环周期≤5min；液压控制台的最高控制压力≤26MPa；高压管汇承压≤70MPa，单次管容应包含不低于30个绳结球；自动投球装置适用绳结球范围在10mm-20mm，且每循环周期投加数量范围在150-240个。

自动投加装置是由10mm-20mm的不同型号储仓组成，在投加过程中，随时要切换不同尺寸的绳结球进行投加及泵送，由PLC控制台作为核心部件，进行自动切换，采用投加比例1：1进行切换投加。

自动投球装置结构为：自动投球装置包含多个自动装球装置单体21，自动装球装置单体21包含单体壳体15，单体壳体15中包含多个首尾连续的导向坡16，单体壳体15下方包含出球口17，出球口17能够被动力部分(18)的推动轴伸缩进而实现封堵。

多个自动装球装置单体21彼此并列布置，且最边侧的自动装球装置单体21上固定有边侧安装部位19。 边侧安装部位19固定在自动装球装置支架22上，自动装球装置支架22和自动装球装置底壁20整体构成安装支架。 安装支架边侧布置有导向出球板23。本段落提供了具体的安装结构，类似的实现方式均在本专利的保护范围内。

多个自动装球装置单体21中的绳结球24大小不一致。

投球装置

本实施例中，根据油气井压裂工艺研究标准，压裂段射孔孔眼直径分布在10mm-20mm之间，采取投加装置设置，均接近于射孔孔眼直径，投加比例优化至1：1。

本实施例提供的绳结暂堵剂自动投加装置的工作原理如下所述：

原理为：绳结暂堵剂自动投加装置在现场工作时，由远控终端对PLC程控机箱实现远控，通过PLC程控机箱对程控自动装球装置和液控泵站进行控制，利用液控泵站实现对高压管阀中多个高压液控阀门的控制，从而实现对通过高压管阀液流的控制，实现高压管阀中高低压作业环境的合理分配，在高压管阀中出现低压工作环境后，程控自动装球装置在PLC程控机箱的控制下，按照预设投球型号和数量，将绳结暂堵剂自动装入至高压管阀中，装入完成后，高压管阀中的液控平板阀关闭，实现高压管阀部分与外界常压环境的分离，PLC自动控制程序而后对高压管阀中导流泄压阀、液控旋塞阀、全通径液控阀等按照预设程序进行开关，高压流体进入装球管体后推动绳结暂堵剂进入高压管汇及井口并最终进入井筒中，在绳结暂堵剂完成投加后，液控泵站在PLC程控机箱的控制下，对高压管阀进行开关，做好下一次投加准备工作。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本领域的技术人员应该了解本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的范围内。

Claims (7)

1.绳结暂堵剂自动投加装置，其特征在于，包括PLC控制台、液压控制台、高压管汇、自动投球装置；

所述PLC控制台属于设备核心控制程序，主要控制液压台与自动投球装置，PLC控制台控制自动投球装置，依次进行10mm-20mm的绳结球投加；

高压管汇包含竖直的投球口(1)，竖直的投球口(1)下方连接着远控液动平板阀(14)，远控液动平板阀(14)下方连接着四通堵头(13)，四通堵头(13)侧边的一个口连接着高压L弯管(2)，高压L弯管(2)连接着远程遥控旋塞阀(3)，远程遥控旋塞阀(3)连接着下方的高压进液口三通(4)朝上的口，高压进液口三通(4)水平的口连接着三通(5)和高压调整直管(6)，高压调整直管(6)连接着高压出液口三通(7)，高压出液口三通(7)的口部连接着井口，高压出液口三通(7)侧边伸出的口连接着全通径直通式液控阀(8)，全通径直通式液控阀(8)连接的管道连接球管三通(9)，球管三通(9)通过管道连接着高压U型弯管(10)，高压U型弯管(10)连接着高压直管球仓(11)，高压直管球仓(11)通过对接高压U型弯(12)连接着四通堵头(13)下方的接口；

而后PLC控制台再控制液压控制台，液压控制台发送开关命令后，依次打开高压管汇中包含的远控液动平板阀(14)，待自动投球装置中的绳结球完全进入到高压管汇中后，关闭远控液动平板阀(14)，打开远程遥控旋塞阀(3)及全通径直通式液控阀(8)，通过高压进液口三通(4)边侧的口与压裂泵车连接，泵送绳结球进入到井筒中，实现绳结球数量控制，达到绳结压裂投加的优化目的；

所述自动投加装置是由10mm-20mm的不同型号储仓组成，在投加过程中，随时要切换不同尺寸的绳结球进行投加及泵送，由PLC控制台作为核心部件，进行自动切换，采用投加比例1：1进行切换投加。

2.如权利要求1所述的绳结暂堵剂自动投加装置，其特征在于，所述PLC控制台的控制时间为每循环周期≤5min；所述液压控制台的最高控制压力≤26MPa；所述高压管汇承压≤70MPa，单次管容应包含不低于30个绳结球；所述自动投球装置适用绳结球范围在10mm-20mm，且每循环周期投加数量范围在150-240个。

3.如权利要求1所述的绳结暂堵剂自动投加装置，其特征在于，自动投球装置结构为：自动投球装置包含多个自动装球装置单体(21)，自动装球装置单体(21)包含单体壳体(15)，单体壳体(15)中包含多个首尾连续的导向坡(16)，单体壳体(15)下方包含出球口(17)，出球口(17)能够被动力部分(18)的推动轴伸缩进而实现封堵。

4.如权利要求3所述的绳结暂堵剂自动投加装置，其特征在于，多个自动装球装置单体(21)彼此并列布置，且最边侧的自动装球装置单体(21)上固定有边侧安装部位(19)。

5.如权利要求4所述的绳结暂堵剂自动投加装置，其特征在于，边侧安装部位(19)固定在自动装球装置支架(22)上，自动装球装置支架(22)和自动装球装置底壁(20)整体构成安装支架。

6.如权利要求5所述的绳结暂堵剂自动投加装置，其特征在于，安装支架边侧布置有导向出球板(23)。

7.如权利要求3所述的绳结暂堵剂自动投加装置，其特征在于，多个自动装球装置单体(21)中的绳结球(24)大小不一致。