CN210317266U - 油田压裂用智能混配添液泵装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种油田压裂用智能混配添液泵装置，包括：电源、补液泵、储液罐、计量泵、PLC控制器及流量计；其中电源为油田压裂用智能混配添液泵装置提供运行电力；补液泵通过管路与储液罐连接，以将压裂助剂泵入储液罐内；储液罐通过管路与计量泵连接；计量泵信号连接PLC控制器且通过管路连接搅拌池，以将储液罐内的压裂助剂定量泵入搅拌池；流量计安装于搅拌池的基液输入端且与PLC控制器信号连接，以将基液输入端输入的基液的流量监测信号传输至PLC控制器；PLC控制器根据接收到的流量监测信号控制计量泵泵入至搅拌池的压裂助剂的流量；据此，可有效解决压裂助剂添加效率低、不精准的问题，并可减少人工操作的不可控因素，从而降低压裂施工难度。

Description

油田压裂用智能混配添液泵装置

技术领域

本实用新型涉及油田压裂工程装备技术领域，尤其涉及一种油田压裂用智能混配添液泵装置。

背景技术

在当前大多数的油田压裂施工过程中，压裂液的基液是通过混砂泵车泵送至混砂搅拌池的，压裂液所需的其他药剂（如压裂助剂）则是通过压裂混砂车上的比例泵泵送至混砂搅拌池的，然而，压裂混砂车上的比例泵泵送其他药剂时存在三个方面问题：一是压裂混砂车比例泵的启停需靠指挥车对讲机指挥后操作,此种情况存在比例泵操作和压裂施工泵送程序不同步的现象；二是压裂混砂车的储液罐较小，其药剂补液操作需人工频繁监控，增加了控制节点及人力的投入，而且比例泵泵送其他药剂时泵送流量不直观，需通过测量计算来获取流量值和进行核对，因此压裂混砂装备自动化程度较低；三是压裂混砂车比例泵流量调节范围小，无法满足小剂量或高剂量、高粘度助剂的添加。

为了克服上述压裂施工过程中因装备配置产生的自动化程度低，药剂添加适应范围窄，操作不同步、不精准等影响压裂施工及压裂液性能的问题，并确保压裂液严格按照配方比例配备，从而保证压裂液性能及压裂施工质量的良好，因此急需开发一种自动混配添液装置以克服现有技术中的缺陷。

实用新型内容

本技术方案要解决的技术问题是提供一种油田压裂用智能混配添液泵装置，其可以自动跟随泵入至搅拌池内的压裂液基液的流量变化而保持压裂助剂按照匹配比例的流量进行泵入混合，还可根据压裂施工的实际要求进行压裂助剂匹配比例的灵活调整，实现压裂助剂的精准添加和调整。

为了解决上述技术问题，本技术方案提供了一种油田压裂用智能混配添液泵装置，其包括：电源、补液泵、储液罐、计量泵、PLC控制器及流量计；其中，电源为油田压裂用智能混配添液泵装置提供运行电力；补液泵通过管路与储液罐连接，以将压裂助剂泵入储液罐内；储液罐通过管路与计量泵连接；计量泵信号连接PLC控制器并且通过管路连接搅拌池，以将储液罐内存储的压裂助剂泵入搅拌池；流量计安装于搅拌池的基液输入端并且与PLC控制器信号连接，以将基液输入端输入的基液的流量监测信号传输至PLC控制器；PLC控制器根据接收到的流量监测信号控制计量泵泵入至搅拌池的压裂助剂的流量。

作为本技术方案的另一种实施，该计量泵为交流泵并配置连接变频器，该PLC控制器信号连接变频器，以控制交流泵的工作频率，从而控制交流泵泵入至搅拌池的压裂助剂的流量。通过PLC控制器控制变频器可以以开关量方式、模拟量方式或通讯方式实现对交流泵的多段变速或无级变速的调整，并使交流泵具有流量调节范围宽，可用于高粘度压裂助剂泵输的功效。

作为本技术方案的另一种实施，还包括：显示器，该显示器与PLC控制器信号连接，以显示搅拌池的基液输入端的基液流量、交流泵的工作频率、PLC控制器判定的故障（如故障代码）以及PLC控制器的参数设置，以此可使操作人员更直观、精准地了解油田压裂用智能混配添液泵装置的运行状况，并且可辅助操作人员及时对油田压裂用智能混配添液泵装置进行维护，以及对其工作状态做调整。

作为本技术方案的另一种实施，还包括：液位计，液位计设置于储液罐内并与PLC控制器信号连接，PLC控制器与补液泵信号连接，当液位计探测到储液罐内的压裂助剂低于一预设液面高度时，PLC控制器控制补液泵开启向储液罐内补充压裂助剂，当液位计探测到储液罐内的压裂助剂不低于预设液面高度时，PLC控制器控制补液泵停止补充压裂助剂。据此可确保计量泵输入端压裂助剂的液位稳定，避免计量泵抽空工作，且减少补液环节操作人员的监控与补液操作，不仅确保了油田压裂用智能混配添液泵装置的稳定运行，而且降低了人力成本的投入，还可避免储液罐内压裂助剂溢出而造成压裂助剂的浪费。其中，该液位计为连杆浮球液位开关。

作为本技术方案的另一种实施，该计量泵连接至搅拌池的管路端部具有喷淋头，该喷淋头可将压裂助剂均匀地喷洒至基液中并使基液与压裂助剂快速融合，以提升压裂液的搅拌效率。

作为本技术方案的另一种实施，还包括：过滤器，该过滤器设置于补液泵连通至储液罐的管路上，以此可滤除压裂助剂添加过程中可能混有的杂质，确保压裂助剂的纯度和最终压裂液的性能。

作为本技术方案的另一种实施，该电源为防爆发电机，以此使油田压裂用智能混配添液泵装置无需外接动力源，并可降低其所受外界恶略环境的影响，使其具备独立、稳定运行的特性，十分适合于油田野外作业操作。

作为本技术方案的另一种实施，油田压裂用智能混配添液泵装置中的流量计为电磁流量计。

作为本技术方案的另一种实施，油田压裂用智能混配添液泵装置是安装固定于一撬座上，以此可实现一体化装配，运输携带灵活机动且操作方便。

本实用新型的油田压裂用智能混配添液泵装置解决了以往添加压裂助剂效率低、不精准的问题，且减少了人工操作的不可控因素，减轻了操作人员的劳动强度，降低了压裂施工难度，增强了压裂施工配套装备的技术保障能力。

附图说明

图1为本实用新型油田压裂用智能混配添液泵装置的侧面示意图。

图2为本实用新型油田压裂用智能混配添液泵装置的俯视图。

附图中的符号说明：

1 电源；2 补液泵；3 储液罐；4 计量泵；5 PLC控制器；6 补液泵进液管路；7 质量流量计；8 液位计；9 计量泵进液管路；10 过滤器；11 安全阀；12 撬座；13 计量泵排液管路。

具体实施方式

有关本实用新型的详细说明及技术内容，配合图式说明如下，然而所附图式仅提供参考与说明用，并非用来对本实用新型加以限制。

如图1、2所示，为本实用新型一具体实施例的侧面及俯视的示意图，本实施例的油田压裂用智能混配添液泵装置包括：电源1、补液泵2、储液罐3、计量泵4、PLC控制器5及流量计；其中，电源1为油田压裂用智能混配添液泵装置提供运行电力，该电源1可为外接电源，也可为发电机，而在本实施例中则采用防爆发电机，以此使油田压裂用智能混配添液泵装置无需外接动力源，并可降低油田压裂用智能混配添液泵装置所受外界恶略环境的影响，使其具备独立、稳定运行的特性，十分适合于油田野外作业操作；另外，防爆发电机为补液泵、计量泵提供电力以及为PLC控制器与流量计提供电力的线路构造均为现有供电线路构造，因此在此不再赘述。该补液泵2通过补液泵进液管路6与储液罐3连接，以将压裂助剂泵入储液罐3内，该储液罐3再通过计量泵进液管路9与计量泵4连接，该储液罐3外部设有能够显示罐内液面和储量的透明刻度管（图未标示）。计量泵4信号连接PLC控制器5并且通过计量泵排液管路13连接一搅拌池（图未标示），以将储液罐3内存储的压裂助剂泵入搅拌池，该计量泵4连接搅拌池的计量泵排液管路13上还可设置有安全阀11，该搅拌池为压裂混砂车中的搅拌腔室。该流量计（图未标示）安装于搅拌池的基液输入端（图未标示）并且与PLC控制器5信号连接，以将基液输入端输入的基液的流量监测信号传输至PLC控制器5，其中该基液输入端通常是连接混砂泵车的输出端，以将基液从混砂泵车泵入至搅拌池中，该流量计为电磁流量计。该PLC控制器5根据接收到的流量监测信号控制计量泵4泵入至搅拌池的压裂助剂的流量。

更具体而言，该计量泵4为交流泵并配置连接变频器（图未标示），该交流泵适于液体表观粘度1500mpa.s以内的压裂助剂的泵输，该PLC控制器5信号连接变频器，以控制交流泵的工作频率，从而控制交流泵泵入至搅拌池的压裂助剂的流量。通常，变频器具有很多开关量端子，如多档转速控制端子等，当使用PLC控制器控制变频器时，可以使PLC控制器以开关量方式对变频器进行控制，将PLC控制器的开关量输出端子与变频器的开关量输入端子连接起来；PLC控制器还可以模拟量方式控制变频器，变频器有一些电压和电流模拟量输入端子，将这些端子与PLC控制器的模拟量输出端子连接，就可以利用PLC控制器控制变频器以调节交流泵的泵速，模拟量是一种连续变化的量，利用模拟量控制功能可以使交流泵的泵速连续变化，即无级变速；此外，PLC控制器还可以通讯方式实现对变频器的控制。因此，通过PLC控制器控制变频器可以以开关量方式、模拟量方式或通讯方式实现对交流泵的多段变速或无级变速的调整，以使交流泵自动跟随泵入至搅拌池内的压裂液基液的流量变化而保持压裂助剂按照匹配比例的流量进行泵入，并且通过变频器的控制还可使交流泵具有流量调节范围宽的特性，且交流泵十分适用于高粘度压裂助剂的泵输。本实用新型对于PLC控制器控制变频器的方法是应用PLC控制器（即可编程逻辑控制器）中普遍集成的内置运算程序实现的，通过操作人员对运算参数的设定，该内置运算程序可根据反馈信号（本实用新型中的流量监测信号）运算匹配输出相应的控制信号（即多段变速信号或无级变速信号）以控制变频器使交流泵在相应的工作频率下运转。本实用新型不对PLC控制器中内置的运算程序做任何的个性化编译，即本实用新型应用现有的PLC控制器即可实现对变频器的控制。此外，利用PLC控制器的参数编辑特性，操作人员还可根据压裂施工的实际要求对压裂助剂匹配比例进行灵活调整（即调整PLC控制器多段变速信号或无级变速信号的变速范围），以实现压裂助剂的精准添加和有效调整。另外，本实用新型的油田压裂用智能混配添液泵装置还可在操作人员的操控下关闭PLC控制器，使交流泵以固定频率运行。

为了使操作人员更直观、精准地了解油田压裂用智能混配添液泵装置的运行状况，并且辅助操作人员及时对计量泵的工作状态做调整，油田压裂用智能混配添液泵装置还可包括显示器（图未标示），该显示器与PLC控制器信号连接，以显示搅拌池的基液输入端的基液流量、交流泵的工作频率以及PLC控制器的参数设置，另外，目前普遍使用的可编程逻辑控制器通常具有故障判定功能，因此，本实用新型中的显示器也可输出PLC控制器判定的故障（如故障代码），以辅助操作人员及时排除装置故障。本实施例还可在计量泵4的计量泵排液管路上安装适合高粘度流体的质量流量计7并与显示器信号连接，以显示计量泵4泵入搅拌池的压裂助剂的实时流量。

为了确保计量泵4输入端压裂助剂的液位稳定，避免计量泵4抽空工作，且减少补液环节操作人员的监控与补液操作，如图2所示，油田压裂用智能混配添液泵装置还可包括液位计8，该液位计8设置于储液罐3内并与PLC控制器5信号连接，PLC控制器5与补液泵2信号连接，即连接补液泵的开关电路。当液位计8探测到储液罐3内的压裂助剂低于一预设液面高度时，PLC控制器5控制补液泵2开启向储液罐3内补充压裂助剂，当液位计8探测到储液罐3内的压裂助剂不低于预设液面高度时，PLC控制器5控制补液泵2停止补充压裂助剂。本实用新型中液位计对于储液罐液位的判断可应用PLC控制器（可编程逻辑控制器）中内置的逻辑判断程序执行此操作，即液位低于预设液面高度时，液位计反馈一开启信号，PLC控制器接收该开启信号以输出开启补液泵的指令，当液位达到预设液面高度时，液位计反馈一关闭信号，PLC控制器接收该关闭信号以输出关闭补液泵的指令，本实用新型不对PLC控制器中内置的运算程序做任何的个性化编译，即本实用新型应用现有的PLC控制器即可实现依据液位计的信号反馈控制补液泵的运行。当然，本实用新型还可利用液位计、比较器及开关电路的配合以实现对于补液泵的控制。本实用新型中的液位计为连杆浮球液位开关。在储液罐内设置液位计，不仅确保了油田压裂用智能混配添液泵装置的稳定运行，而且降低了人力成本的投入，还可避免储液罐内压裂助剂溢出而造成压裂助剂的浪费。

如图2所示，本实用新型还可在该计量泵4连接至搅拌池的计量泵排液管路13的端部上增设喷淋头（图未标示），该喷淋头可将压裂助剂均匀地喷洒至基液中并使基液与压裂助剂快速融合，以提升压裂液的搅拌效率。另外，在补液泵2连通至储液罐3的补液泵进液管路6上还可增设过滤器10，该过滤器10可滤除压裂助剂添加过程中可能混有的杂质，确保压裂助剂的纯度和最终压裂液的性能。

本实用新型的油田压裂用智能混配添液泵装置还可安装固定于撬座12上，以此可实现一体化装配，运输携带灵活机动且操作方便。

本实用新型的油田压裂用智能混配添液泵装置可以自动跟随泵入至搅拌池内的压裂液基液的流量变化而保持压裂助剂按照匹配比例的流量进行泵入混合，并可根据压裂施工的实际要求进行压裂助剂匹配比例的灵活调整，解决了以往添加压裂助剂效率低、不精准的问题，并且减少了人工操作的不可控因素，减轻了操作人员的劳动强度，降低了压裂施工难度，增强了压裂施工配套装备的技术保障能力。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并非用以限定本实用新型的专利范围，其他运用本实用新型的专利构思所做的等效变化，均应属于本实用新型的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种油田压裂用智能混配添液泵装置，其特征在于，包括：电源、补液泵、储液罐、计量泵、PLC控制器及流量计；所述电源为所述油田压裂用智能混配添液泵装置提供运行电力；所述补液泵通过管路与所述储液罐连接，以将压裂助剂泵入所述储液罐内；所述储液罐通过管路与所述计量泵连接；所述计量泵信号连接所述PLC控制器，且所述计量泵通过管路连接一搅拌池，以将所述储液罐内存储的所述压裂助剂泵入所述搅拌池；所述流量计安装于所述搅拌池的基液输入端，且所述流量计与所述PLC控制器信号连接，以将所述基液输入端输入的基液的流量监测信号传输至所述PLC控制器；所述PLC控制器根据接收到的所述流量监测信号控制所述计量泵泵入至所述搅拌池的所述压裂助剂的流量。

2.根据权利要求1所述的油田压裂用智能混配添液泵装置，其特征在于，所述计量泵为交流泵并配置连接变频器，所述PLC控制器信号连接所述变频器，以控制所述交流泵的工作频率，从而控制所述交流泵泵入至所述搅拌池的所述压裂助剂的流量。

3.根据权利要求2所述的油田压裂用智能混配添液泵装置，其特征在于，还包括：显示器，所述显示器与所述PLC控制器信号连接，以显示所述搅拌池的基液输入端的基液流量、所述交流泵的工作频率、所述PLC控制器判定的故障以及所述PLC控制器的参数设置。

4.根据权利要求1所述的油田压裂用智能混配添液泵装置，其特征在于，还包括：液位计，所述液位计设置于所述储液罐内并与所述PLC控制器信号连接，所述PLC控制器与所述补液泵信号连接，当所述液位计探测到所述储液罐内的所述压裂助剂低于一预设液面高度时，所述PLC控制器控制所述补液泵开启向所述储液罐内补充所述压裂助剂，当所述液位计探测到所述储液罐内的所述压裂助剂不低于所述预设液面高度时，所述PLC控制器控制所述补液泵停止补充所述压裂助剂。

5.根据权利要求4所述的油田压裂用智能混配添液泵装置，其特征在于，所述液位计为连杆浮球液位开关。

6.根据权利要求1所述的油田压裂用智能混配添液泵装置，其特征在于，所述计量泵连接至所述搅拌池的管路端部具有喷淋头。

7.根据权利要求1所述的油田压裂用智能混配添液泵装置，其特征在于，还包括：过滤器，所述过滤器设置于所述补液泵连通至所述储液罐的管路上。

8.根据权利要求1所述的油田压裂用智能混配添液泵装置，其特征在于，所述电源为防爆发电机。

9.根据权利要求1所述的油田压裂用智能混配添液泵装置，其特征在于，所述流量计为电磁流量计。

10.根据权利要求1至9任意一项所述的油田压裂用智能混配添液泵装置，其特征在于，所述油田压裂用智能混配添液泵装置安装固定于一撬座上。

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