CN203842504U - 新型多相流体整体混合装置及混合罐 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型多相流体整体混合装置及混合罐。该混合罐包括：罐体，具有倒置截顶圆锥体型且设置于所述罐体的上部的第一导流板，具有圆锥体型且设置于所述罐体的中部的第二导流板，具有倒置截顶圆锥体型且设置于所述罐体的下部的第三导流板。该新型多相流体整体混合装置包括多个流体添加泵、管道分配器、管道静态混合器以及上述混合罐。该混合罐为无动力混合装置，结构简单，动力能耗少，混合效果好，该系统实现了压裂现场酸液的连续混配供送工作，降低了压裂作业现场工人的劳动强度，降低了动力能耗，缩短了配液时间，大大降低了压裂作业成本。

Description

新型多相流体整体混合装置及混合罐

技术领域

本实用新型属于油田压裂液混合设备技术领域，具体涉及一种混合罐及包含该混合罐的多相流体混合系统，更具体地说涉及一种新型多相流体整体混合装置及混合罐。

背景技术

在酸化压裂液混配过程中，不同物料之间的混合通常是用离心泵经管道连接在酸化压裂液罐内打循环，经过长时间离心泵循环，达到不同物料之间的均匀混合。酸化压裂液成分复杂，需要添加的物质黏度、密度、PH值等均不同，特别是增稠剂黏度较大，采用泵循环混合方式往往得不到均匀的混合物，而且大量的高粘度压裂液要求离心泵具有大的排量和高扬程，需要泵的功率极高，因而存在能耗高、混合时间长、设备投入大等问题，而且不能实现连续混配，运行成本高。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本实用新型的目的在于提供新型多相流体整体混合装置及其混合罐。该混合装置适用于不同粘度、密度的多相流体整体均匀混合，可使压裂液配液过程实现连续操作。该混合装置特别适合于酸化压裂液不同添加剂的特点。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种混合罐，包括：

罐体，上部设有进液口，下部设有出液口；

第一导流板，为倒置截顶圆锥体型，包括大开口部和小开口部，设置于所述罐体的上部且位于所述进液口的下方，以使来自进液口的流体在所述第一导流板的内侧锥面上形成漩涡状并自所述第一导流板的小开口部向下流出；

第二导流板，为圆锥体型，设置于所述罐体的中部，以使自所述第一导流板小开口部流出的流体散落到所述第二导流板的外侧锥面上并沿所述第二导流板的外侧锥面向下方流动；

第三导流板，为倒置截顶圆锥体型，包括大开口部和小开口部，设置于所述罐体的下部，以使沿所述第二导流板外侧锥面流下的流体在第三导流板的内侧锥面上形成漩涡状并自所述第三导流板的小开口部向下流出。

在上述混合罐中，作为一种优选实施方式，所述第一导流板大开口部的边缘和所述第三导流板大开口部的边缘均固定于所述罐体的侧壁上；所述第二导流板与所述罐体的侧壁间留有空隙，以使自所述第二导流板外侧锥面流下的流体散落至所述第三导流板的内侧锥面上，所述第二导流板通过支架固定于所述罐体的侧壁上。

一种新型多相流体整体混合装置，包括多个流体添加泵、管道分配器、管道静态混合器以及上述混合罐，其中：

所述多个流体添加泵，用于输送各种流体至管道分配器中；

所述管道分配器，为一段管路，用于初步混合各种流体；

所述管道静态混合器，与所述管道分配器的出口连接，用于接收来自所述管道分配器的多相流体混合物并进行进一步的混合；

所述混合罐，与所述管道静态混合器的出口连接，用于接收来自所述管道静态混合器的多相流体混合物并进行最终的混合。

在上述新型多相流体整体混合装置中，作为一种优选实施方式，所述多个流体添加泵的扬程相同。

在上述新型多相流体整体混合装置中，作为一种优选实施方式，进入所述管道静态混合器的多相流体混合物的压力大于所述管道静态混合器的整体压力降。

在上述新型多相流体整体混合装置中，作为一种优选实施方式，所述管道静态混合器为SX型或SL型。

在上述新型多相流体整体混合装置中，作为一种优选实施方式，所述各种流体的粘度范围为0～150CP，比重为0.8～1.3。

在上述新型多相流体整体混合装置中，作为一种优选实施方式，所述管道静态混合器采用水平安装的方式与所述混合罐连接。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：该混合罐为无动力混合装置，结构简单，动力能耗少，混合效果好。包含上述混合罐的混合装置实现了压裂现场酸液的连续混配供送工作，降低了压裂作业现场工人的劳动强度，降低了动力能耗，缩短了配液时间，大大降低了压裂作业成本；另外，连续配制的压裂液无“水包粉”现象，溶液粘度上升快（3分钟内压裂液黏度达到45厘泊以上）、混配均匀（压裂液整体黏度均匀，无分层现象），压裂液质量高（交联）。

附图说明

图1是本实用新型混合罐的结构示意图；

图2是第一导流板和第三导流板的结构示意图；

图3是第二导流板的结构示意图；

图4是本实用新型的新型多相流体整体混合装置的示意图；

图5是市售的SX型管道静态混合器示意图。

其中，附图标记说明如下：1、第一流体添加泵，2、第二流体添加泵，3、第三流体添加泵，4、第四流体添加泵，5、管道分配器，6、管道静态混合器，7、混合罐，71、罐体，72、第一导流板或第三导流板，721、大开口部，722、小开口部，723、内侧锥面，73、第二导流板，731、外侧锥面，74、第三导流板，75、进液口，76、出液口，77、支架，8、发液管道分配器，9、发液泵。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

参见图1，其为本实用新型提供实施例提供的一种混合罐7，包括：罐体71、第一导流板72、第二导流板73、第三导流板74、进液口75和出液口76等，下面对以上部件一一进行说明。

罐体71，整体为具有中空结构的柱状罐体，其中上部的侧壁上设有进液口75，下部的罐底设有出液口76。

第一导流板72，参见图1和2，为倒置截顶圆锥体型（也可称之为倒置的“喇叭”型），设置于罐体71上部且位于进液口75的下方，包括大开口部721和小开口部722，流体沿切线方向自进液口75进入混合罐7上部，从大开口部721落入第一导流板72的内侧锥面723上，并在该内侧锥面723上形成漩涡状，从而达到在混合罐7内的第一次混合，经第一次混合的流体自小开口部722向下流至第二导流板73的外侧锥面731上。第一导流板72可以通过焊接或铰接等方式将大开口部721的边缘固定于罐体71的侧壁上；但是不限于以上方式，为了加固第一导流板72，还可以按照如下方式固定第一导流板72：先将第一导流板72固定于一个支架上，然后再将固定有第一导流板72的支架通过焊接或铰接等方式固定于罐体71的侧壁上。

第二导流板73，参见图1和图3，为圆锥体型（也可称之为“伞盖”型），设置于罐体71的中部，自第一导流板72小开口部流出的流体散落到第二导流板的外侧锥面731上，然后流体沿第二导流板73的外侧锥面731向下方流动并散落至第三导流板74的内侧锥面；第二导流板73与罐体71侧壁之间留有空隙，以使自第二导流板外侧锥面731流下的流体散落至第三导流板74的内侧锥面上，第二导流板73通过支架77固定于罐体71的侧壁上，也就是说，先将第二导流板73焊接于一个支架上，然后再将该支架焊接于罐体71的侧壁上。

第三导流板74，参见图1和2，其结构与第一导流板72相同，为倒置截顶圆锥体型，包括大开口部和小开口部，但其设置于罐体71的下部，以使沿第二导流板73外侧锥面731流下的流体在第三导流板74的内侧锥面上形成漩涡状，从而达到在混合罐7内的第二次混合，经第二次混合的流体自第三导流板74的小开口部向下流至混合罐7的底部。第三导流板74可以通过焊接或铰接等方式将其大开口部的边缘固定于罐体71的侧壁上；但是不限于以上方式，为了加固第三导流板74，还可以按照如下方式固定第三导流板74：先将第三导流板74固定于一个支架上，然后再将固定有第三导流板74的支架通过焊接或铰接等方式固定于罐体71的侧壁上。

该混合罐7的工作原理：

自进液口进入的流体沿切线方向进入混合罐上部设置为倒“喇叭”型的第一导流板的内侧锥面上，流体在该内侧锥面上形成漩涡状以进行第一次罐内混合，涡流状的流体经第一次混合后，落入设置为“伞盖”型的第二导流板的外侧锥面上，流体沿该外侧锥面形成切向散落状流入第三层导流板，第三层导流板仍设置为倒“喇叭”型，流体再次在第三导流板的内侧锥面上形成漩涡状以进行第二次罐内混合，然后进入罐体底部，罐体底部空间较大，保证罐内液体充足。

参见图4，其为本实用新型实施例提供的包含混合罐7的多相流体整体混合系统，也称之为新型多相流体整体混合装置，其包括第一流体添加泵1、第二流体添加泵2、第三流体添加泵3、第四流体添加泵4、管道分配器5、管道静态混合器6以及混合罐7，下面对以上部件一一进行说明。

第一流体添加泵1、第二流体添加泵2、第三流体添加泵3和第四流体添加泵4，其均通过输送管与管道分配器5连接，分别用于将各种流体输送至管道分配器5中；优选各流体添加泵的扬程相同。

管道分配器5是一段管路，在该实施例中其为一段带有弯头且竖直设置的管路，用于初步混合泵入的各种流体。优选在管道分配器内的各种流体具有相同的压力。

管道静态混合器6，为市售额静态混合器，其与管道分配器5的出口连接，接收来自管道分配器5的多相流体混合物并将其通过湍流的方式进一步混合。进入管道静态混合器6的多相流体混合物的压力要保证大于管道静态混合器6的整体压力降。静态混合器6可以根据流体的粘度、流状及流速等流体特性具体选择静态混合器的型式，比如SX型（参见图5）或SL型静态混合器。管道静态混合器6优选为水平设置。

混合罐7，进液口75与管道静态混合器6的出口连接，用于接收来自管道静态混合器6的多相流体混合物并在该混合罐7内实现最终的混合。该混合罐7的结构与图1所示混合罐结构相同，此处不再赘述。

该系统优选用于混合粘度范围为0～150CP，比重为0.8～1.3的各种流体。

本实用新型提供的多相流体整体混合系统（新型多相流体整体混合装置）的工作原理如下：

各流体通过各自流体添加泵输送至管道分配器5中，各添加泵扬程相差不大，在管道分配器5内各相流体进行初步整体混合，不相融合的流体在管道分配器5内具有相同的压力；经管道分配器，流体直接进入管道静态混合器6，其中流体压力要大于管道静态混合器6的整体压力降，在管道静态混合器6中多相流体之间实现充分湍流，形成充分混合的多相流体；然后流体混合物进入设置有特殊结构的无动力搅拌罐7中，在混合罐7内三层导流板的导流作用下，流体进一步实现整体混合；然后流体在混合罐底部停留一定时间，实现流体之间的充分混合溶胀，形成粘度、密度均一的高质量混合液，混合液经设置于混合罐出液口的发液管道分配器8直接由发液泵9发液给混砂车，实现酸液的连续混配供送工作。另外，在罐体上还可以安装液位计，时刻监测罐内液位高低，控制发液泵9的发液量。

下面说明采用以上系统配置稠化酸时采用的参数。

第一流体添加泵1添加31%的浓盐酸，密度1.2g/ml，粘度2mPa·s；第二流体添加泵2添加聚丙烯酰胺黏溶液，密度0.8g/ml，粘度120mPa·s；第三流体添加泵3添加清水，密度1.0g/ml，粘度0mPa·s；第四流体添加泵4添加各类液体化学添加剂的混合物，密度1.1g/ml，粘度4mPa·s；以上四种液体的添加比例为15：15：15：1，各泵的扬程选为15米。管道静态混合器的选择根据待混合液体的粘度而定，优选为SX型，其为市售SX型管道静态混合器，结构参见图5，静态混合器长度优选为2m，适用于粘度≤104mPa·s的中高粘液-液混合，管道静态混合器安装位置优选为水平位置安装。

应当理解，这些实施例的用途仅用于说明本实用新型而非意欲限制本实用新型的保护范围。此外，也应理解，在阅读了本实用新型的技术内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动、修改和/或变型，所有的这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种混合罐，其特征在于，包括：

罐体，上部设有进液口，下部设有出液口；

第一导流板，为倒置截顶圆锥体型，包括大开口部和小开口部，设置于所述罐体的上部且位于所述进液口的下方，以使来自进液口的流体在所述第一导流板的内侧锥面上形成漩涡状并自所述第一导流板的小开口部向下流出；

第二导流板，为圆锥体型，设置于所述罐体的中部，以使自所述第一导流板小开口部流出的流体散落到所述第二导流板的外侧锥面上并沿所述第二导流板的外侧锥面向下方流动；

第三导流板，为倒置截顶圆锥体型，包括大开口部和小开口部，设置于所述罐体的下部，以使沿所述第二导流板外侧锥面流下的流体在第三导流板的内侧锥面上形成漩涡状并自所述第三导流板的小开口部向下流出。

2.根据权利要求1所述的混合罐，其特征在于，所述第一导流板大开口部的边缘和所述第三导流板大开口部的边缘均固定于所述罐体的侧壁上；所述第二导流板与所述罐体的侧壁间留有空隙，以使自所述第二导流板外侧锥面流下的流体散落至所述第三导流板的内侧锥面上，所述第二导流板通过支架固定于所述罐体的侧壁上。

3.一种新型多相流体整体混合装置，其特征在于，包括多个流体添加泵、管道分配器、管道静态混合器以及权利要求1或2所述的混合罐，其中：

所述多个流体添加泵，用于输送各种流体至管道分配器中；

所述管道分配器，为一段管路，用于初步混合各种流体；

所述管道静态混合器，与所述管道分配器的出口连接，用于接收来自所述管道分配器的多相流体混合物并进行进一步的混合；

所述混合罐，与所述管道静态混合器的出口连接，用于接收来自所述管道静态混合器的多相流体混合物并进行最终的混合。

4.根据权利要求3所述的新型多相流体整体混合装置，其特征在于，所述多个流体添加泵的扬程相同。

5.根据权利要求3所述的新型多相流体整体混合装置，其特征在于，进入所述管道静态混合器的多相流体混合物的压力大于所述管道静态混合器的整体压力降。

6.根据权利要求3所述的新型多相流体整体混合装置，其特征在于，所述管道静态混合器为SX型或SL型。

7.根据权利要求3所述的新型多相流体整体混合装置，其特征在于，所述各种流体的粘度范围为0～150CP，比重为0.8～1.3。

8.根据权利要求3所述的新型多相流体整体混合装置，其特征在于，所述管道静态混合器采用水平安装的方式与所述混合罐连接。