CN203061129U - 基于油气井的固液混配装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了基于油气井的固液混配装置，解决现有的技术手段在混配酸、碱液体时存在精度不高、不能处理废气的问题。本实用新型包括设置有粉料储罐、液体输入系统、辅助药品输入系统、混液罐、废气处理系统、液体输出系统和数据采集控制柜的底座，其中，粉料储罐与液体输入系统连接，该液体输入系统通过第一管道与辅助药品输入系统和液体输出系统连接，混液罐通过输出管道与该第一管道连接，且混液罐还分别与液体输入系统和废气处理系统连接，混液罐、液体输入系统、液体输出系统和辅助药品输入系统均与数据采集控制柜连接。本实用新型运输方便，流程简洁，操作简便，不仅液体混配均匀、精度高，而且安全环保，使用效果极佳。

Description

基于油气井的固液混配装置

技术领域

本实用新型涉及一种混配装置，具体地说，是涉及基于油气井的固液混配装置。

背景技术

在石油勘探开发过程中，压裂、酸压、酸化施工技术是油气井增产最有效的措施之一,液体的质量直接影响到压裂、酸压、酸化施工的效果。然而现有的配液设备技术含量低、性能不稳定、施工周期长、效率低下。目前配液方式是用酸或水携带干粉（稠化剂）并加入各种液体添加剂在搅拌池内搅拌均匀后，再泵入储液罐中（供液罐），这样的配液方式精确度差，时间长，工作量大。由于配液过程产生的废气没有专用的设备进行处理设备，而是将废气直接现场排放，因此，该种配液方式既对现场施工人员的人身造成极大的伤害，又对大气环境产生了极大的污染。

因此，针对上述缺陷，设计出一种能适合各种酸碱液体的混配和配制，提高混配比例精度和液体质量，并且具有尾气处理功能的混配系统，便成为行业内众多技术人员重点研究的对象。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供基于油气井的固液混配装置，主要解决现有的技术手段在混配酸、碱液体时存在精度不高、不能处理废气的问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

基于油气井的固液混配装置，包括底座，以及设置在该底座上的粉料储罐、液体输入系统、辅助药品输入系统、混液罐、废气处理系统、液体输出系统和数据采集控制柜，其中，粉料储罐通过管道与液体输入系统连接，该液体输入系统通过第一管道分别与辅助药品输入系统和液体输出系统连接，混液罐则通过设有第二闸阀的输出管道与该第一管道连接，并且混液罐还分别与液体输入系统和废气处理系统连接，所述粉料储罐、混液罐、液体输入系统、液体输出系统以及辅助药品输入系统均与数据采集控制柜连接。

进一步，所述液体输入系统和液体输出系统分别设置在混液罐相对的两侧。

具体地说，所述液体输入系统包括设置在底座上的吸入泵，同时与该吸入泵的输入端连接的酸液进液管道和进水管道，一端与该吸入泵的输出端连接的第二管道，与该第二管道另一端连接的射流器，设置在酸液进液管道上的第一流量计，设置在进水管道上的第二流量计，设置在第二管道上的第三流量计，设置在酸液进液管道上的第一电控阀，以及设置在进水管道上的第二电控阀；所述射流器的喷射口与混液罐的入口连接，并且该射流器通过软管与粉料储罐连接，酸液进液管道和进水管道均与第一管道连接，而第一流量计、第二流量计以及第三流量计则均通过信号线与数据采集控制柜连接。

具体地说，所述辅助药品输入系统包括设置在第一管道上并顺次排列、且均连接有液添泵和排量计数器的第一进料管、第二进料管、第三进料管、第四进料管和第一闸阀，以及连接在液添泵上的辅助药品罐；所述排量计数器则也通过信号线与数据采集控制柜连接，并且所述第一闸阀靠近输出管道。

再进一步地，所述液体输出系统包括设置在底座上、输入端与第一管道的一端连接的排出泵，通过第三管道同时与该排出泵的输出端连接的第一出液管道、第二出液管道、第三出液管道和第四出液管道，设置在第三管道上的第四流量计，以及设置在第一管道上并靠近输出管道的单流阀；所述第四流量计通过信号线与数据采集控制柜连接。

更进一步地，所述废气处理系统包括输入端通过第四管道与混液罐连接的抽气泵，一端与抽气泵的输出端连接的第五管道，以及与该第五管道另一端连接并装有碱性液体的废气处理罐；所述废气处理罐的顶部设有喷淋口、中部设有中间出口、底部则设有排污口，并且喷淋口和中间出口通过设有喷淋泵的第六管道连接，排污口则连接有PH测试管道。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

（1）本实用新型设计合理，流程简洁明了，液体混配均匀且精度高，设备集中，运输方便，一辆卡车就可运送到指定的井场。

（2）本实用新型利用管道输送的方式将各种液体和粉料加入到混液罐中进行搅拌混合，并利用流量计实时测量原料的进入量，并对测量的数据进行实时的反馈，然后通过数据采集控制柜全程进行监控，从而使整个进料、液体混合均能得到精确的控制，确保了混合液体的混配均匀和混配精度，由于第一进料管、第二进料管、第三进料管、第四进料管自带泵体，第一管道与第二管道之间以及第一管道与第三管道之间均设有泵体，因此，通过泵体可以很方便地将所需配料加入到混液罐中，并在混液罐混合生成标准液体后将其送到成品储液罐中。

（3）本实用新型具有全自动化操作的特点，在电脑控制下，混配装置中的混合酸、水及各种干添液添药品混合直接产生成品，效率高，成本低廉，是石油勘探开发领域的一大创新和突破，其具有突出的实质性特点和显著的进步。

（4）本实用新型设置了废气处理系统，可以对混液罐处理混合液体产生的废气进行有效的处理，本实用新型中的废气处理系统分三级净化，可以完全将酸气彻底清除，故其既能确保工作人员的安全和健康，又不会因为废气的缘故而污染环境。

（5）本实用新型性价比高，流程简洁，组装方便，且不占用空间，其具有固液体混配速度快、混配均匀、精度高、安全、环保的特点，因此，本实用新型在石油领域里具有广泛的应用前景，适于推广应用。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的主视图。

图3为本实用新型的工作原理图。

图4为本实用新型的流程示意图。

图5为废气处理系统处理废气的流程示意图。

其中，附图标记对应的零部件名称为：

1-底座，2-粉料储罐，3-吸入泵，4-酸液进液管道，5-进水管道，6-第二管道，7-射流器，8-第一流量计，9-第二流量计，10-第三流量计，11-第一电控阀，12-第二电控阀，13-第一管道，14-第一进料管，15-第二进料管，16-第三进料管，17-第四进料管，18-液添泵，19-排量计数器，20-辅助药品罐，21-第一闸阀，22-软管，23-混液罐，24-输出管道，25-第二闸阀，26-排出泵，27-第三管道，28-第一出液管道，29-第二出液管道，30-第三出液管道，31-第四出液管道，32-第四流量计，33-单流阀，34-第四管道，35-抽气泵，36-第五管道，37-废气处理罐，38-喷淋泵，39-第六管道，40-PH测试管道，41-数据采集控制柜。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明，本实用新型的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例

如图1～3所示，本实用新型全部的设备均采用抗酸性材料制成，其包括底座1，以及设置在该底座1上的粉料储罐2、液体输入系统、辅助药品输入系统、混液罐23、废气处理系统、液体输出系统和数据采集控制柜41。液体输入系统和液体输出系统分别设置在混液罐23相对的两侧，粉料储罐2与液体输入系统同侧，而数据采集控制柜则与液体输出系统同侧。粉料储罐2用于储存粉料，其分为三层，顶层为电子称量层内设电子称量计，中间层为输送层，内设螺旋输送机，该螺旋输送机与数据采集控制柜41连接，底层为振动层，内设振动泵，并于出口处通过软管22与液体输入系统连接，粉料储罐2中的剩余粉料经过电子称量层称量后，数据采集控制柜41控制螺旋输送机将粉料匀速输送至振动层，并经振动层调匀后，被射流器7经软管22吸出。螺旋输送机在此过程中可以根据实际需要调整粉料加入的速度，并且电子称量计根据剩余粉料的量，可以决定是否需要在粉料储罐中加入新的粉料。

液体输入系统通过第一管道13分别与辅助药品输入系统和液体输出系统连接，混液罐23则通过输出管道24与该第一管道13连接，该液体输入系统用于输送配制混合液体所需要的酸液和清水，具体地说，其包括设置在底座1上的吸入泵3，同时与该吸入泵3的输入端连接的酸液进液管道4和进水管道5，一端与该吸入泵3的输出端连接的第二管道6，与该第二管道6另一端连接的射流器7，设置在酸液进液管道4上的第一流量计8，设置在进水管道5上的第二流量计9，设置在第二管道6上的第三流量计10，设置在酸液进液管道4上的第一电控阀11，以及设置在进水管道5上的第二电控阀12，进水管道5与第一管道13连接，而第一流量计8、第二流量计9以及第三流量计10则均通过信号线与数据采集控制柜41连接，由于流量计设置在管道上的方式为现有的成熟技术手段，因此为方便表示本实用新型的结构，三个流量计在图1和图2的实体结构示意图中均未画出，只在图3的原理图中示意。其中，射流器7一边的喷射口与混液罐23的入口相连接，射流器7另一边则通过软管22与粉料储罐2相连，并且该射流器7的喷射口相对水平面成-15°，目的是防止液体倒吸，吸入泵3运转将酸液和清水混合后的液体吸入，然后通过第二管道6到达射流器7，同时射流器7还利用射流原理将粉料储罐2中备好的粉料通过软管22吸入并将粉料和液体一起喷入混液罐23中。

除了粉料储罐2与酸液进液管道4、进水管道5中的物质需要通入到混液罐23中外，辅助药品输入系统还需要将一些辅助药品输送到混液罐23中，具体地说，该辅助药品输入系统包括设置在第一管道13上并顺次排列的第一进料管14、第二进料管15、第三进料管16、第四进料管17和第一闸阀21；所述第一闸阀21靠近输出管道24，并且第一进料管14、第二进料管15、第三进料管16以及第四进料管17均分别连接一个液添泵18和一个排量计数器19（只在图3的原理图中示意），然后每个液添泵18均连接有一个辅助药品罐20（只在图3的原理图中示意），辅助药品罐20与现有的罐体结构相同，在此不再详细描述其结构，通过液添泵18将辅助药品罐20中的辅助药品泵入到四个进料管中，便可通过第一管道13进行输送，然后由吸入泵3吸入到第二管道6，最后再由射流器7喷入到混液罐23中，而排量计数器19则也通过信号线与数据采集控制柜41连接，以便利用排量计数器19累计加入辅料的量时将数据反馈给数据采集控制柜41，从而通过该数据采集控制柜41来控制辅料的加入量。

本实用新型中的混液罐23为现有技术，其内包含有超声波液位计一个、密度计一个、搅拌器螺旋叶片一组，其中，超声波液位计和密度计均通过信号线与数据采集控制柜41相连接，超声波液位计用于检测混液罐23中液体的液位高度，而密度计用于检测混合液的密度，搅拌器螺旋叶片则是用于充分混合进入混液罐23中的酸液、清水、粉以及其他药品，使其生成符合标准的混合液体，图3中，在混液罐23的框内，由上至下依次是超声波液位计、搅拌器螺旋叶片组和密度计。混液罐23处理得到的标准混合液体经由输出管道24排出到第一管道13，并由第一管道13输送到液体输出系统，由液体输出系统将其排出，输出管道24上设有第二闸阀25，可以控制混合罐20内液体的输出，具体地说，该液体输出系统包括设置在底座1上、输入端与第一管道13的一端连接的排出泵26，通过第三管道27同时与该排出泵26的输出端连接的第一出液管道28、第二出液管道29、第三出液管道30和第四出液管道31，设置在第三管道27上的第四流量计32（该流量计同样也只在图3中示意），以及设置在第一管道13并靠近输出管道24的单流阀33；所述第四流量计32通过信号线与数据采集控制柜41连接。排出泵26将第一管道13中的混合液体通过第三管道27分别泵到第一出液管道28、第二出液管道29、第三出液管道30以及第四出液管道31中，由该四个出液管道将混合液体输出到与四者相连的用于储存成品的液罐中。

所述混液罐23还通过第四管道34与废气处理系统连接，具体地说，该废气处理系统包括输入端通过第四管道34与混液罐23连接的抽气泵35，一端与抽气泵35的输出端连接的第五管道36，以及与该第五管道36另一端连接并装有碱性液体的废气处理罐37；废气处理罐37为独立设计完成的一个装置，其内部底部设有废气盘管，该废气盘管与第五管道36连通，并且其上均布有许多散气小孔，可以将通入的酸气在废气处理罐37的底部分解成气泡，此外，废气处理罐37的顶部设有喷淋口、中部设有中间出口、底部则设有排污口，并且喷淋口和中间出口通过设有喷淋泵38的第六管道39连接，排污口则连接有PH测试管道40，该喷淋口内设有若干喷淋头。另外，废气处理罐37的顶盖上还设有碱性吸附设备，这种设备与现有的碱性吸附设备相同。

废气处理罐37在处理尾气时，由于混液罐23在混液过程中，将会产生大量热量，从而生成大量水汽，大量的水汽将与未能参与混合的酸气混合，一起通入到混液罐顶部的第四管道34并由抽气泵35将酸气吸入到废气盘管中，由于废气盘管上均布有散气小孔，酸气通过废气盘管时会被盘管分解为诸多微小气泡，然后与废气处理罐37内盛装的碱性液体充分发生中和反应，从而对酸气进行净化。若对酸气进行净化后尚有微小酸性气体不能充分中和，冒出水面，则可以利用喷淋泵38将碱性液体从废气处理罐37的中间出口抽入到喷淋口，使该碱性液体在废气处理罐37的上层喷成雾状，以便其能继续中和残留的酸气。由于酸碱中和必定会产生热量，因此，如果有残留气体冒出，则可以经过废气处理罐37顶盖上的碱性吸附设备吸附后，在顶盖中凝结成液体并落回废气处理罐37中。

另外，为确保除酸的效果，废气处理罐37中会定时将盛装在其内的碱性液体经PH测试管道40排放出一部分用于PH值测试，当PH值小于7时，经由PH测试管道40将液体排出，然后更换新的碱性液体。

基于上述硬件结构的基础上，如图3所示，本实用新型的工作原理是：酸液进液管道4引入酸液，进水管道5引入清水，二者通过第一流量计8和第二流量计9测量，并将测量数据传递到数据采集控制柜41中，由数据采集控制柜41分析处理并通过第一电控阀11和第二电控阀12分别调整二者流量的大小，然后酸液和清水进入到同一管道中混合，利用吸入泵3泵入到射流器7中，其中，设置在第二管道6中的第三流量计10也将混合液的测量数据传递到数据采集控制柜41中进行处理，与此同时，粉料储罐2通入粉料，该粉料也被射流器7吸入到软管22中，然后由该射流器7将其与酸液、清水共同喷射到混液罐23中进行搅拌混合。

此外，第一进料管14、第二进料管15、第三进料管16和第四进料管17还利用各自的液添泵将辅助药品泵入，然后在第一闸阀21关闭、第二闸阀25和单流阀33开启的情况下通过第一管道13经由吸入泵3将其吸入到第二管道6，然后再利用射流器7喷射到混液罐23中。混液罐23利用搅拌器螺旋叶片对进入混液罐23的混合物进行充分搅拌混合，超声波液位计和密度计也实时将混合液体的液位和密度传递到数据采集控制柜41中，由该数据采集控制柜41实时监控混合液体的搅拌情况，以使其能生成符合标准的混合液体。如混液罐23中的液体未能达到标准，可将其在开启第一闸阀21和第二闸阀25，并关闭单流阀33后，通过输出管道24并经由第一管道13排回到进水管道5中，并重新通入酸液、清水和粉料后，利用射流器7将其再次喷射到混液罐23中进行搅拌混配。

混液罐23混配得到的标准混合液体通过输出管道24并经由第一管道13输送到排出泵26，由排出泵26将该混合液体泵入到第三管道27，并通过该第三管道27分别输送到第一出液管28、第二出液管道29、第三出液管道30以及第四出液管道31进行输出，而混配得到的酸气则利用抽气泵35抽入到第四管道34，并由第五管道36输送到废气处理罐37中进行废气处理（具体地说，是输送到废气处理罐37中的废气盘管），在处理的过程中没处理干净的废气，废气处理罐37可以通过喷淋泵38将其泵入到喷淋口，利用碱性液体在废气处理罐37的上层喷成雾状，以便充分中和残留的酸气，真正达到除尽酸气的目的，并且每隔一段时间就将盛装在其内的碱性液体经PH测试管道40排放出一部分进行PH值测试，当PH值小于7时，经由PH测试管道40将液体排出，然后更换新的碱性液体。

因此，如图4所示，本实用新型的流程可以归纳为：

（1）将第一闸阀关闭，并开启第二闸阀和单流阀，在酸液进液管道中通入酸液，在进水管道中通入清水，二者通过吸入泵通入到第二管道中，同时射流器将粉料储罐中的粉料经软管吸入到该射流器喉管中，并将其与酸液和清水共同喷入到混液罐中混合；该步骤中，通入混液罐的酸液通过第一流量计进行测量，通入的清水通过第二流量计进行测量，二者测量得到的数据均通过信号线传递到数据采集控制柜，该数据采集控制柜将接收的数据与设定值进行对比并根据对比结果调整二者流量的大小，并且这里的清水可以在第一闸阀和单流阀打开、且第二闸阀关闭后通过第一管道直接由排出泵排出到成品的液罐中；

（2）辅助药品输入系统利用吸入泵将辅助药品吸入到第二管道并通过射流器将其喷入到混液罐中与酸液、清水和粉料混合；

该步骤的具体实施过程为：

关闭第一电控阀、第二电控阀和第一闸阀，开启单流阀和第二闸阀，并在第一进料管、第二进料管、第三进料管和第四进料管中根据实际需要有选择性地将辅助药品罐中的辅助药品通入，该辅助药品通过吸入泵吸入到射流器中，由该射流器将辅助药品喷入混液罐；这里的辅助药品也可以是在不关闭第一电控阀和第二电控阀，并关闭第一闸阀、开启第二闸阀和单流阀的情况下，与清水和酸液一起首先通过吸入泵吸入到射流器中，再由射流器喷入到混液罐中，或者辅助药品在第一闸阀和单流阀打开、且第二闸阀关闭后通过第一管道不需进入混液罐进行混液直接由排出泵排出到成品的液罐中；

（3）混液罐将其中的混合物进行处理并得到标准的混合液体，该混合液体经由液体输出系统排出，同时混液罐将处理产生的废气输送到废气处理系统；

该步骤的具体实施过程为：

（3a）混液罐将其中的混合物进行搅拌混合，得到标准的混合液体；

（3b）关闭第一闸阀，开启第二闸阀和单流阀，混合液体通过输出管道经由第一管道输送至排出泵；

（3c）排出泵将混合液体通过第三管道分别输送到第一出液管道、第二出液管道、第三出液管道以及第四出液管道，并由该四个出液管道将混合液体排出，同时混液罐将处理混合物产生的废气通过抽气泵抽到第四管道中并经由第五管道进入到废气处理系统；

（4）废气处理系统对接收的废气进行处理。废气处理的大体流程如图5所示。

本实用新型运输方便，流程简洁，自动化程度高，液体混配均匀且精度高，其大大简化了人工操作的程序，极大地提高了工作效率，经过测算，使用本实用新型进行液体混配至少能节约三分之二的施工周期，故其使用效果相当好。此外，本实用新型能够把有毒有害的气体处理掉，从而不仅最大限度地保护了操作人员的健康，而且还能保护环境，因此，本实用新型具有现有技术无可比拟的巨大优势，其相比现有技术来说，具有很高的实用价值和推广价值。

按照上述实施例，便可很好地实现本实用新型。值得说明的是，基于上述结构设计的前提下，为解决同样的技术问题，即使在本实用新型上做出的一些无实质性的改动或润色，所采用的技术方案的实质仍然与本实用新型一致的，也应当在本实用新型的保护范围内。

Claims (6)

1.基于油气井的固液混配装置，其特征在于，包括底座（1），以及设置在该底座（1）上的粉料储罐（2）、液体输入系统、辅助药品输入系统、混液罐（23）、废气处理系统、液体输出系统和数据采集控制柜（41），其中，粉料储罐（2）通过管道与液体输入系统连接，该液体输入系统通过第一管道（13）分别与辅助药品输入系统和液体输出系统连接，混液罐（23）则通过设有第二闸阀（25）的输出管道（24）与该第一管道（13）连接，并且混液罐（23）还分别与液体输入系统和废气处理系统连接，所述粉料储罐（2）、混液罐（23）、液体输入系统、液体输出系统以及辅助药品输入系统均与数据采集控制柜（41）连接。

2.根据权利要求1所述的基于油气井的固液混配装置，其特征在于，所述液体输入系统和液体输出系统分别设置在混液罐（23）相对的两侧。

3.根据权利要求1或2所述的基于油气井的固液混配装置，其特征在于，所述液体输入系统包括设置在底座（1）上的吸入泵（3），同时与该吸入泵（3）的输入端连接的酸液进液管道（4）和进水管道（5），一端与该吸入泵（3）的输出端连接的第二管道（6），与该第二管道（6）另一端连接的射流器（7），设置在酸液进液管道（4）上的第一流量计（8），设置在进水管道（5）上的第二流量计（9），设置在第二管道（6）上的第三流量计（10），设置在酸液进液管道（4）上的第一电控阀（11），以及设置在进水管道（5）上的第二电控阀（12）；所述射流器（7）的喷射口与混液罐（23）的入口连接，并且该射流器（7）通过软管（22）与粉料储罐（2）连接，酸液进液管道（4）和进水管道（5）均与第一管道（13）连接，而第一流量计（8）、第二流量计（9）以及第三流量计（10）则均通过信号线与数据采集控制柜（41）连接。

4.根据权利要求3所述的基于油气井的固液混配装置，其特征在于，所述辅助药品输入系统包括设置在第一管道（13）上并顺次排列、且均连接有液添泵（18）和排量计数器（19）的第一进料管（14）、第二进料管（15）、第三进料管（16）、第四进料管（17）和第一闸阀（21），以及连接在液添泵（18）上的辅助药品罐（20）；所述排量计数器则也通过信号线与数据采集控制柜（41）连接，并且所述第一闸阀（21）靠近输出管道（24）。

5.根据权利要求4所述的基于油气井的固液混配装置，其特征在于，所述液体输出系统包括设置在底座（1）上、输入端与第一管道（13）的一端连接的排出泵（26），通过第三管道（27）同时与该排出泵（26）的输出端连接的第一出液管道（28）、第二出液管道（29）、第三出液管道（30）和第四出液管道（31），设置在第三管道（27）上的第四流量计（32），以及设置在第一管道（13）上并靠近输出管道（24）的单流阀（33）；所述第四流量计（32）通过信号线与数据采集控制柜（41）连接。

6.根据权利要求5所述的基于油气井的固液混配装置，其特征在于，所述废气处理系统包括输入端通过第四管道（34）与混液罐（23）连接的抽气泵（35），一端与抽气泵（35）的输出端连接的第五管道（36），以及与该第五管道（36）另一端连接并装有碱性液体的废气处理罐（37）；所述废气处理罐（37）的顶部设有喷淋口、中部设有中间出口、底部则设有排污口，并且喷淋口和中间出口通过设有喷淋泵（38）的第六管道（39）连接，排污口则连接有PH测试管道（40）。

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