[发明专利]水力压裂用压裂液连续混配方法及设备

说明书

技术领域

本发明涉及水力压裂用压裂液连续混配领域，特别涉及一种水力压裂用压裂液连续混配方法及设备。

背景技术

水力压裂是现阶段国内外油气田增产过程中广泛应用的一种增产技术方法。通过压裂能够形成长度合宜、导流能力强的裂缝，进而沟通与连接油气的储油空间以及渗流通道，从而实现油气田的顺利投产以及稳产高产。

目前压裂液配液采用方式主要有三种，即传统方式、现场配液方式、自动化配液方式：

(1)传统方式：压裂液由配液站配制完成后，由运输罐车运至作业现场，这种方式压裂运输成本极高，而且仅适用于近井压裂；

(2)现场配液方式：将各类化学添加剂运至压裂作业现场，依靠现场一些简单设备和现场操作人员，实现单罐配液，但是这种单罐配液需要长时间配液，而且人工劳动强度较大，压裂作业环境较差，而且批混批用的作业流程，容易导致液体腐败、浪费；

(3)自动化配液：油田服务提供商的哈里伯顿(Halliburton)公司和斯伦贝谢(Schlumberger)公司分别研制出不同类型的压裂液连续混配装置，但是，它们仅适合于浓缩液的输送，不适合部分地区，例如中国的实际应用。鉴于此，中国的四机赛瓦公司研制出一种能够实现水粉混合的连续混配装置，但是该单元对稠化剂瓜尔胶粉料有特殊要求。另外，其还不能实现所有氯化钾及其他各种添加剂的同车添加，而且配液量较小，不能满足大规模压裂作业要求。

发明内容

针对上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种水力压裂用压裂液连续混配方法及设备，实现了压裂液的连续完全配制，人工劳动强度低，自动控制系统的实现可根据施工设计要求随时调整物料配比及流量，避免压裂液及化学添加剂的浪费，降低了压裂作业成本。此外，压裂液连续混配装置的设计方法可实现大排量配液，装置实现了压裂液的连续配液，可满足大型水力压裂作业需求。装置整体橇装式设计，方便运输，自带柴油机组，无需外接动力，适用于野外压裂作业现场使用。

为此，本发明的技术方案如下：

一种水力压裂用压裂液连续混配方法，包括以下步骤：

(1)配置第一混合液：来自供水单元的清水与氯化钾干粉在第一混合单元充分混合，得到第一混合液，所述氯化钾与清水的质量比为0.05-5:100；

(2)配置第二混合液：所述第一混合液与瓜尔胶干粉进入第二混合单元，同时加入第1液体添加剂，充分混合后得到第二混合液，所述瓜尔胶干粉与第一混合液的质量比为0.01-1:100；

(3)发液：所述第二混合液进入发液单元，同时添加第2液体添加剂，得到最终混合液；

(4)检测：最终混合液通过检测单元，对其流量和粘度进行在线检测。

所述第1液体添加剂和第2液体添加剂具有不同配伍性。在配置压裂液过程中，需要添加的化学添加剂种类较多，如：有机粘土稳定剂、助排剂、杀菌剂、起泡剂、消泡剂、破乳剂、降滤失剂、pH调节剂、温度稳定剂、低温破胶激活剂等。根据化学液体配伍性原则，某些化学添加剂同时混合时会发生反应导致添加剂失效，因此，根据化学添加剂配伍性的不同，将其分为第1液体添加剂和第2液体添加剂，分别进行添加。

在本发明方案中，首先将氯化钾干粉与清水按照质量比为0.05-5:100混合为第一混合液，即盐水；之后按照瓜尔胶干粉与盐水的质量比为0.01-1:100在第二混合单元进行混合，得到第二混合溶液，即压裂液基液。经过发明人的多次实验和对物料混合过程中混合物混合比例的调整，当按照上述配置过程和上述质量分数配比的限定进行配置时，所配得的压裂基液粘度均匀、无鱼眼现象。

一种水力压裂用压裂液连续混配方法的设备，其特征在于，包括：供水单元、氯化钾粉料进料单元、瓜尔胶粉料进料单元、液体添加剂进料单元、第一混合单元、第二混合单元、发液单元、检测单元和控制单元。

所述第一混合单元为一混合罐，与供水单元和氯化钾粉料进料单元相连，其内部设有锚框式搅拌装置。当清水与氯化钾粉料进入第一混合单元后，锚框式搅拌器快速旋转搅拌，搅拌器叶片所带动的液体把静止层从罐壁上带下来，防止氯化钾粘附或堆积在罐壁及罐底。

所述第二混合单元与第一混合单元、瓜尔胶粉料进料单元以及发液单元相连，所述第二混合单元为一混合罐，包括搅拌区和导流区。