压裂液混配工艺的研究.docVIP

压裂液混配工艺的研究 摘要：传统混配方式精度低，形成大量“水包粉”，产能低下。新工艺采用电子称配合螺旋输送机的计量方式，负压抽吸的输送方式。混合罐采用多用腔道“先进先出”的结构形式，混合液经过了三分钟高速搅拌。产品试制取得了圆满成功。 关键词：高速搅拌三分钟、电子称配合螺旋输送机、负压抽吸、先进先出 一. 压裂液混配现状 我国各大油田中，压裂液普遍采用下图所示的工艺进行混配。混配时需用人工不断的将稠化剂（胍胶粉）加入到料斗中，稠化剂靠文丘里管产生的负压和重力进入清水泵的排线中与清水进行混合，混合后被泵入到混合罐中。混合罐满罐后，启动循环泵将混合液进行循环。在循环过程中，液体的粘度不断上升。0.4-1.25个小时后，液体粘度达到了施工设计要求，水合成了合乎粘度要求的压裂液。 这种传统混配工艺弊端凸现，主要表现在： 1. 混配精度靠操作人员控制，精度底，误差大，影响水合粘度不统一； 2. 因稠化剂加入的不均匀性，形成大量的水包粉。水包粉是稠化剂没有溶入水的表现方式，水包粉不但浪费稠化剂，而且降低了最高水合粘度。 3. 混配效率低下。以混合罐30方，混配流量1.5方/分计，混配一罐液需20分钟，循环到合格的粘度总需1-2个小时。 传统混配方式的产能过于低下。 二. 稠化剂（胍胶粉）的性能 我们在实验室做了大量的实验。实验方法如下： 将10份等质量的胍胶粉分别与同体积的水混合，用600RPM的转速强制搅拌，搅拌时间从1分钟到10分钟不等，搅拌后，取样。测其粘度，绘出强制搅拌后的粘度与搅拌时间（T）曲线： 结果发现:在搅拌过程中，前三分钟粘度上升很快，三分钟过 后粘度上升很缓慢。T=3这一点为粘度上升的拐点。从实验可知，想要在短时间内要获得较高的粘度，搅拌时间不得低于三分钟。 粉体计量输送系统 在传统混配过程中，稠化剂加入的均匀性及精确度，均难以得到保证，误差很大。要想提高稠化剂加入的均匀性及精确度，必须对加入的稠化剂进行在线计量。 目前市场上常用的在线计量方法有两种，一是皮带称，二是用电子称配合螺旋输送机的方式。皮带称体积大，需要较大的安装空间，而电子称可安装在储料罐的腰部，螺旋输送机可直接安装在储料罐的底部出口，易实现，故选后者。 用电子称配合螺旋输送机进行计量的工作原理如下： 电子称对粉料罐内稠化剂进行实时在线称重。计算机不断对单位时间内失去的重量△T进行计算，与该单位时间内螺旋输送机应输出的质量△m进行对比。△T为实际输出量，△m为理论输出量。当△T﹥△△T接近△m。 这种计量方式物料输出均匀，精度高，可达±1%，不受罐内料位高度、物料种类及湿度的影响。 粉料计量输出后，采用四机赛瓦公司研发的自动调节流量的喷射型混合器（以下简称混合器）将物粉吸走与清水混合。混合器与过渡斗之间用软管连接。混合器能产生0.02MPa以上的负压，抽吸能力很大，物料在过渡中无堆积，保证瞬时混配精度。 为保证混配效果,我们控制混配用的清水压力,采用0.6Mpa以上,混配能量高,物料与水接触的瞬间溶于高压清水中,利于稠化剂的溶涨. 在整个料粉计量输送过程中，计量后的物料被连续均匀的输出，又被混合器均匀连续的吸走，在过渡斗中无任何堆积，加料精度高，均匀连续，极大的减少水包粉形成。 四. 混合罐的设计 通过实验可知，要想在短时间内获得较高的粘度，必须充分高速搅拌3分钟，但普通罐难以保证液体流过罐子的时间一致，从而难以保证搅拌时间一致，影响排出粘度。可采用多腔道的罐子，如下图: 这种结构的罐子可以保证先流进罐子的液体先流出罐子，即“先进先出”。液体流过一个罐子的时间一致，在流动过程中，加以高速搅拌。 如果工作流量大，液体经过罐子的时间少于三分钟，可采用串联几个罐子的方法来实现，罐与罐之间用传输泵联接。 五. 新工艺应用情况 2005年5月试制了一台压裂液混配车。设计流量3方/分，配比0.2%-0.6%，混合罐的总容积为11方，内置4个转速为450RPM的双层搅拌器。 该车经过在长庆油田一年多时间应用，做业几十次，各项技术指标均达到设计要求。粉量计算精度达±1%以上；基本上消除了“水包粉”现象；通过三分多钟的搅拌混合，出口粘度达到同等条件下实验室最高粘度的85%以上，不需循环增粘；极大的提高了生产效率，《石油商报》在2005年8月24日和2005年10月12日对该项成果作过相关报道，已将该工艺过程向国家申请专利保护，已获专利号。 结论： 传动混配方法凸端突现，混配精度低，形成大量“水包粉”，产能低下； 电子称配合螺旋输送机在线，混合器负压抽吸，加料均匀连续，精度高，消除“水包粉”； 多腔道的混合罐先进先出，液体通过时间一致，接受搅拌的时间一致，出口粘度高； 通过三分钟搅拌混合，出口粘度大到实验同等条件下最高粘度的85%以上，不