CN210993813U - 一种压裂液配制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及压裂液配制设备技术领域，具体涉及一种压裂液配制系统。该压裂液配制系统包括射流器、配液罐以及循环泵，循环泵用于将压裂液从配液罐中抽出，压裂液沿第一管线和第二管线循环流动以实现充分混合，同时，压裂液在经过射流器时形成负压，射流器不断地将外部物质吸入第一管线和第二管线，一部分气体也会随着外部物质进入射流器，由于配液罐设有与第二管线相连的位于配液罐底部的进口，或者第二管线的相应端延伸至配液罐的罐底，射流器中的气体会沿第二管线进入配液罐中的压裂液中，并上浮冒出压裂液，而气体上浮的同时也会带着压裂液中的流体移动，对压裂液进行了再次搅拌，缩短了压裂液混合均匀的时间，提高了压裂液的配制效率。

Description

一种压裂液配制系统

技术领域

本实用新型涉及压裂液配制设备技术领域，具体涉及一种压裂液配制系统。

背景技术

压裂液作为提高低渗透油气田开发、促进油井增产的一种常备物质，主要通过压裂液配制系统来进行配制，现有技术中的压裂液配制系统包括射流器、配液罐以及设有输送泵的水泥车，压裂液的组成原料包括氯化钾、胍胶粉（或粘稠剂）、清水、杀菌剂、起泡剂、助排剂以及黏土稳定剂，在压裂液的配制后期，还需要加入一定量纯碱以调节压裂液的PH值，杀菌剂、起泡剂、助排剂以及黏土稳定剂等液相料一般存储在瓶中，胍胶粉（或粘稠剂）存储在容器中，氯化钾和纯碱则由于比重较大一般不能存储在瓶中，在压裂液的具体配制中，纯碱所需浓度为0.1%，而氯化钾所需浓度为1.0%，在室温下纯碱的饱和溶液浓度为16.7%，氯化钾的饱和溶液浓度为23.1%。以配制50m³的压裂液为例，溶解纯碱仅需要249.4Kg的水，较小容器就能满足，比较方便，而溶解氯化钾需要1664.5Kg的水，需要很大的容器，操作不便。故在现场作业中采用不同的方法，具体的，通过人工或吊车来搬运氯化钾，通过加水将纯碱初步溶解形成纯碱液。

进行配制时，通过管线依次连接配液罐的出口、水泥车、射流器以及配液罐的进口，一方面通过吊车或人工搬运将氯化钾由配液罐的进口加入，氯化钾与配液罐中的水混合形成氯化钾溶液，并通过水泥车上的输送泵从配液罐的出口抽出，经管线不断循环以实现充分搅拌，另一方面，氯化钾溶液在流经射流器的时候，在射流器内形成负压，为射流器提供抽吸动力，射流器通过与吸入口连接的软管先后吸入液相料和胍胶粉（或粘稠剂）、纯碱液，上述各物质经射流器、管线进入配液罐与氯化钾溶液混合，并一同被水泥车上的输送泵抽出，一方面不断循环进行搅拌，另一方面不断为射流器提供抽吸动力，以从外界吸入胍胶粉、液相料以及纯碱液，直至压裂液配制完成。可以看出，压裂液在配制时，各种物质或需存储在瓶中（杀菌剂、起泡剂、助排剂以及黏土稳定剂等液相料），或需存储在容器中（胍胶粉或粘稠剂），或需加水溶解形成溶液（纯碱），或需通过人工或吊车搬运（氯化钾），均无法直接被射流器的吸入口吸入，导致配液效率较低。

针对上述问题，授权公告号为CN207137731U的中国实用新型专利文件公开了一种清洁压裂液配液装置，该装置相对于现有技术的改进点在于，射流器的吸入口不再设置软管，而是设置漏斗，在加料时可以将压裂液配制所需的各物质直接倒入漏斗，并通过射流器吸入至管线，这样，各物质均直接从射流器的吸入口被吸入至管线，大大提高了配液效率。

但是现有技术的压裂液配制系统也存在一定的问题，压裂液的混合，尤其是配液罐中的液体的搅拌，完全依靠输送泵的泵送流动，要达到压裂液混合均匀所需的时间较长，配制效率较低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种压裂液配制系统，用以解决现有技术中压裂液配制效率低的技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型一种压裂液配制系统采用如下的技术方案：

一种压裂液配制系统，包括：

射流器和配液罐，射流器的进液口与配液罐的出口通过第一管线相连，射流器的出液口通过第二管线向配液罐输送压裂液；

循环泵，设于第一管线或第二管线上，用于使压裂液循环流动；

射流器上设有在压裂液循环流动时吸入外部物质的吸入口；

配液罐罐顶设有用于排气的开口，所述配液罐设有与第二管线相连的位于配液罐底部的进口，或者所述第二管线的相应端延伸至配液罐的罐底，以使得由吸入口中吸入的空气由配液罐罐底向上流动并搅拌压裂液。

上述技术方案的有益效果是：进行配液时，循环泵用于将压裂液从配液罐中抽出，压裂液沿第一管线和第二管线循环流动以实现充分混合，同时，压裂液在经过射流器时形成负压，为射流器提供抽吸动力，不断地将外部物质吸入第一管线和第二管线以与压裂液充分混合，直至压裂液配制完成，在此过程中，一部分气体也会随着外部物质进入射流器，由于配液罐设有与第二管线相连的位于配液罐底部的进口，或者第二管线的相应端延伸至配液罐的罐底，射流器中的气体会沿第二管线进入配液罐中的压裂液中，并上浮冒出压裂液，而气体上浮的同时也会带着压裂液中的流体移动，相当于对压裂液进行了再次搅拌，与现有技术中仅依靠循环泵的泵送流动来搅匀压裂液的方式相比，本实用新型中同时利用循环泵和气体上浮搅动的方式，缩短了压裂液混合均匀的时间，提高了压裂液的配制效率。

进一步地，所述配液罐罐顶敞口而形成所述开口，所述第二管线的相应端由所述开口穿入配液罐中且延伸至配液罐罐底。利用罐顶的敞口形成开口，同时利用开口将第二管线伸入进去，不需要另行开设穿孔，结构上更加简单。

进一步地，吸入口朝上布置，压裂液配制系统还包括可拆地安装在所述吸入口上的漏斗，漏斗用于存储粉末状物料或粘稠态流体。依靠吸入口的抽吸作用力以及粉末状物质或粘稠态流体的重力作用，压裂液配制所需的粉末状物料或粘稠态流体可以从漏斗的上方直接倒入漏斗中供吸入口抽吸，与现有技术中需要先行配制溶液或用吊车由罐顶加入的方式相比，加快了压裂液配制所需的粉末状物料或粘稠态流体进入配液罐的速度，进一步提高了压裂液的配制效率。

进一步地，所述吸入口上可拆地连接有短管，所述漏斗安装在短管上，短管上设有用于控制漏斗下料速度的阀门。短管方便了漏斗的安装；射流器在吸入粉末状物料或粘稠态流体时，若下料流速过大，压裂液无法及时溶解或分散，会导致吸入管中的物料积压较多，在与水接触后变为粘稠状，进而堵塞吸入管，降低压裂液的配制效率，通过设置阀门可以有效地控制下料速度。

进一步地，射流器包括水平放置的主管体，还包括吸入管，吸入管具有所述吸入口，所述主管体与吸入管垂直分布。与主管体垂直布置的吸入管方便了漏斗的布置。

进一步地，压裂液配制系统包括底座，所述射流器的主管体焊接固定在底座上。底座保证了射流器布置的稳定性，进而保证了射流器抽吸外界物质时的稳定性。

进一步地，配制系统还包括可拆地安装在所述吸入口上的液相添加管，液相添加管上端具有用于连接液相抽吸管的接口。在抽吸液相时，在吸入口上安装液相添加管，通过接口连接抽吸管，通过实现液相的快速吸收，进一步提高了压裂液的配制效率。

进一步地，所述液相添加管上设有把手。把手方便了液相添加管的安装与拆卸。

进一步地，射流器包括主管体，主管体一端内部固定有喷射管，喷射管外端口形成射流器的所述进液口，另一端固定有扩散管，扩散管外端口形成射流器的所述出液口，喷射管与扩散管之间沿主管体的轴向间隔排布，喷射管、扩散管和主管体共同形成了扩压室，主管体上于扩压室的管壁上设有吸入管，吸入管的外端口为所述吸入口。

进一步地，所述吸入管上设有用于螺纹连接短管和液相添加管的螺纹段。螺纹连接设置方便，安装短管和液相添加管方便，能够实现自密封。

附图说明

图1为本实用新型压裂液配制系统实施例的示意图；

图2为本实用新型压裂液配制系统实施例的射流器的半剖图；

图3为本实用新型压裂液配制系统实施例的漏斗的结构示意图；

图4为本实用新型压裂液配制系统实施例的液相料添加管的结构示意图；

图5为本实用新型压裂液配制系统实施例的漏斗结构、短管以及射流器的装配示意图；

附图标记说明：1-配液罐，11-开口，12-出口，2-射流器，21-喷射端，3-第一管线，4-第二管线，5-循环泵，6-吸入管，7-漏斗，8-短管，9-短管阀门，10-液相添加管，13-把手14-上接头。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式作进一步说明：

本实用新型压裂液配制系统的具体实施例：

如图1所示，压裂液配制系统包括配液罐1、循环泵5以及射流器2，三者之间通过管线连接，在配制压裂液时，配液罐1预先加入一部分水，而后通过循环泵5抽出配液罐1中的水至第二管线4中，在经过射流器2时，为射流器2提供抽吸动力，射流器2将配制压裂液所需的各种物料吸入第一管线3和第二管线4中，与水混合并在第一管线3和第二管线4上反复的循环中完成压裂液的配制。

如图1所示，配液罐1的上端敞口形成开口11，配液罐1的侧壁设有出口12。射流器2具有进液口和出液口，射流器2的进液口、循环泵5以及配液罐1的出口12之间通过第一管线3相连，射流器2的出液口与配液罐1的开口11之间通过第二管线4相连，具体的，如图2所示，射流器2包括主管体，主管体一端为喷射端21，固定有喷射管，喷射管与第一管线3固连，喷射管的外端口形成进液口。

射流器2的另一端固定有扩散管，扩散管与第二管线4固连，扩散管的外端口形成出液口，喷射管与扩散管之间间隔排布，与主管体共同形成了混合室，主管体上于混合室的侧向设有吸入管6，吸入管6的上端口形成吸入口，循环泵5启动时，配液罐1中的水被抽入第二管线4，在达到射流器2时，通过喷射管的喷入混合室，并在混合室中形成负压，此时可以通过吸入管6将配制压裂液所需的各种物质吸入混合室，并经过扩散管进入第一管线3，并与配液罐1中的水混合形成压裂液，随后，压裂液经循环泵5被抽出，在第一管线3和第二管线4反复循环输送，一方面实现压裂液的充分混合均匀，另一方面也在不断地为射流器2提供抽吸动力，以将配制压裂液所需的各种物质不断吸入，直至压裂液配制完成。

由于压裂液所需的物质包括氯化钾、胍胶粉、纯碱等固相粉末料，还包括杀菌剂、起泡剂、助排剂、黏土稳定剂等液相料，为了加快两种物料的加入速度，提高压裂液的配制效率，本实用新型压裂液配制系统设计了固相粉末料加入装置和液相料加入装置。

如图3和图5所示，固相粉末料加入装置包括漏斗7，还包括设置在吸入管6上的短管8，在本实施例中，吸入管6与主管体垂直分布，且朝上布置，方便了漏斗7的布置，吸入管6的上端设有内螺纹，短管8上相应地设有外螺纹，短管8通过螺纹连接在吸入管6上，漏斗7安装在短管8上，漏斗7用于存储固相粉末料，进行加料时，可以将氯化钾、胍胶粉等固相粉末料从漏斗7的上方直接倒入漏斗7中，以被抽吸入管线中。

为了避免固相粉末料的下料速度太快，短管8的侧壁上还设置有短管阀门9，当下料流速过大时，压裂液无法及时溶解或分散，会导致吸入管6中的固相粉末料积压较多，在与水接触后变为粘稠状，进而堵塞吸入管6，降低压裂液的配制效率，通过设置短管阀门9可以有效地控制漏斗7的下料流速。在其他实施例中，也可不设置短管阀门，当然，在其他实施例中，射流器的主管体也可不设置吸入管，而是在主管体的侧壁设置吸入口，吸入口具有内螺纹，吸入口通过内螺纹连接短管，进而安装漏斗。通过设置漏斗7，在现场配制中，固相粉末料中胍胶粉的加入吸入速度为49s/袋，大大超过了以前的120s/袋。在其他实施例中，也可使用粘稠剂代替胍胶粉。

如图4所示，液相料加入装置包括液相添加管10，液相添加管10为套体，液相添加管10的下端设置有外螺纹，液相添加管10通过螺纹连接在吸入管6上，液相添加管10的上端具有上接头14的上端口形成接口，上接头14在使用时通过接口连接抽吸管，并将抽吸管放入液相料所在的瓶中，实现快速抽吸，提高了液相料的加入速度。为了方便液相添加管10的安装于拆卸，液相添加管10的侧壁上还设有把手13，通过转动把手13可以实现液相添加管10的快速安装于拆卸。在其他实施例中，当射流器的主管体不设置吸入管，而是在主管体的侧壁设置吸入口时，液相添加管上也可以在使用时相应的设置在射流器的吸入口上。

以上两种加料装置虽然方便了固相粉末料和液相料的快速加入，但射流器2在工作时，无论是抽入固相粉末料还是液相料时，都会裹挟一部分空气进入管线中，在本实用新型压裂液配制系统中，对裹挟入管线中的空气进行了利用。

具体地，如图1所示，第二管线4的出口端延伸至配液罐1的底部，这样，管线中裹挟的空气经第二管线4的出口端被排入至配液罐1中的压裂液中，并上浮冒出压裂液，而空气上浮的同时也会带着压裂液中的流体移动，相当于对压裂液进行了再次搅拌，缩短了压裂液混合均匀的时间，提高了压裂液的配制效率，空气在离开压裂液后经配液罐1罐顶的开口被排出，也不会影响配液罐1中压裂液的储存。在其他实施例中，也可以在配液罐底部设置进口，第二管线的出气端与配液罐的进口相连，此时，管线中混入的空气仍可进入配液罐的压裂液中，并在向上冒出压裂液的过程中实现对压裂液的搅拌。通过对空气的利用以及配合循环泵5的泵送流动，现场压裂液的配制效率从现场配制效率80m³/h提高到151.2m³/h。

本实用新型压裂液配制系统在使用时，向配液罐1中加水，首先将固相加料装置中的漏斗7和短管8安装在射流器2的吸入管6上，启动循环泵5，将配液罐1中的水抽入第一管线3，在流经射流器2时为射流器2提供抽吸动力，射流器2开始工作，将氯化钾倒入漏斗7中，完成氯化钾的添加工作，而后取下短管8和漏斗7，将液相添加管10固定在吸入管6上，在液相添加管10的上接头14处连接抽吸管，并将抽吸管放入液相料所在的瓶中，实现液相料的抽吸，而后取下液相添加管10，再次安装漏斗7和短管8，将胍胶粉加入漏斗7中，最后，在压裂液的配置后期，测量压裂液的PH值，当压裂液的酸性较强时，通过漏斗加入纯碱，以调节压裂液的PH值，压裂液一方面通过在管线上循环流动，实现充分混合搅拌，另一方面，裹挟入管线中的空气也对压裂液实现了搅拌，进一步提高了压裂液的配制效率。

在本实施例中，吸入管的吸入口朝上布置，方便了漏斗的安装。在其他实施例中，吸入管的吸入口也可以倾斜布置。

Claims (10)

1.一种压裂液配制系统，包括：

射流器和配液罐，射流器的进液口与配液罐的出口通过第一管线相连，射流器的出液口通过第二管线向配液罐输送压裂液；

循环泵，设于第一管线或第二管线上，用于使压裂液循环流动；

射流器上设有在压裂液循环流动时吸入外部物质的吸入口；

其特征在于：配液罐罐顶设有用于排气的开口，所述配液罐设有与第二管线相连的位于配液罐底部的进口，或者所述第二管线的相应端延伸至配液罐的罐底，以使得由吸入口中吸入的空气由配液罐罐底向上流动并搅拌压裂液。

2.根据权利要求1所述的一种压裂液配制系统，其特征在于：所述配液罐罐顶敞口而形成所述开口，所述第二管线的相应端由所述开口穿入配液罐中且延伸至配液罐罐底。

3.根据权利要求1或2所述的一种压裂液配制系统，其特征在于：吸入口朝上布置，压裂液配制系统还包括可拆地安装在所述吸入口上的漏斗，漏斗用于存储粉末状物料或粘稠态流体。

4.根据权利要求3所述的一种压裂液配制系统，其特征在于：所述吸入口上可拆地连接有短管，所述漏斗安装在短管上，短管上设有用于控制漏斗下料速度的阀门。

5.根据权利要求3所述的一种压裂液配制系统，其特征在于：射流器包括水平放置的主管体，还包括吸入管，吸入管具有所述吸入口，所述主管体与吸入管垂直分布。

6.根据权利要求5所述的一种压裂液配制系统，其特征在于：压裂液配制系统包括底座，所述射流器的主管体焊接固定在底座上。

7.根据权利要求3所述的一种压裂液配制系统，其特征在于：配制系统还包括可拆地安装在所述吸入口上的液相添加管，液相添加管上端具有用于连接液相抽吸管的接口。

8.根据权利要求7所述的一种压裂液配制系统，其特征在于：所述液相添加管上设有把手。

9.根据权利要求1或2所述的一种压裂液配制系统，其特征在于：射流器包括主管体，主管体一端内部固定有喷射管，喷射管外端口形成射流器的所述进液口，另一端固定有扩散管，扩散管外端口形成射流器的所述出液口，喷射管与扩散管之间沿主管体的轴向间隔排布，喷射管、扩散管和主管体共同形成了扩压室，主管体上于扩压室的管壁上设有吸入管，吸入管的外端口为所述吸入口。

10.根据权利要求9所述的一种压裂液配制系统，其特征在于：所述吸入管上设有用于螺纹连接短管和液相添加管的螺纹段。

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