CSGT-240B-压裂液混配车

压裂液自动控制混配车一、简介自1998年以来，一些大、中型油田纷纷进入二次采油阶段，最有效的增产措施就是采取压裂酸化作业。而压裂酸化作业的成功与否很大程度上取决于压裂液质量的好坏。提高压裂液质量的主要方法是改进稠化剂性能和混配工艺。近年来，国内市场上相继出现了一些改性稠化剂-速溶胍胶粉等，但专业混配设备仍处于研究阶段。压裂液高质量连续混配仍是难题，难点在于稠化剂(胍尔粉等）不易与水快速亲合，易形成大量水包粉（鱼眼）,不能循环后再混合,自然溶胀时间长,需40分钟以上。压裂液的传统配制方法：在固定配液站内或井场内，按配液总量和混配比例加入水和稠化剂，强制循环后放置一段时间，使稠化剂和水充分溶胀，从而使粘度达到设计要求。这种传统配制方法的弊端是:1.压裂液中含有大量水包粉,粉料浪费大,混配质量差,水合粘度低；2.加料不均匀,粘度不均匀；3.溶胀速度慢,作业前须预先混配,若压裂工况改变,预先混配的压裂液难以满足新的工况,易造成浪费；混配装置：我公司研制开发了一种新型车载式压裂液连续混配装置，用于在作业现场压裂液的连续混配，满足现配现压施工作业。实现准确连续均匀加料和高质量连续配液,有效除去水包粉；出口粘度高,3分钟出口粘度达到水合粘度的85%以上;实现计算机全自动控制,配制比和混配速度可实时调节，配液参数可以储存、回放;我公司混配装置的研制成功是压裂液混配技术的一次革命，实现了与混砂车相连现配现压，改变了压裂液传统的配液模式，填补了国内现配现压的空白。混配装置已通过湖北省科学技术成果鉴定。二、主要技术指标工作流量:1.5-3.5方/分配液浓度:0.2%-0.6%(粉水重量比),溶液精度±2%;出口粘度:在水温为20℃时,0.4%的特级胍胶(长庆井下化工厂生产)溶涨程度不低于85%(出口粘度与最高粘度的比值);混配系统:高能恒压混合器,旋风式扩散槽,先进先出的混合罐,增粘搅拌器;清水泵:270m3/h，P=0.7MPa传输泵:270m3/h，P=0.3MPa发液泵:270m3/h，P=0.7Mpa注:泵的性能为泵送清水的性能。混合罐(有效容积):6.0立方（不锈钢）(相对密封)水合罐(有效容积)：6.5立方（不锈钢）(相对密封)储粉罐:2.5立方（不锈钢）液添泵:3个柱塞泵[10L-40L/M；20L-100L/M，40-400L/M]整车外型尺寸：整车宽(mm)≤2500整车长(mm)：≤11900整车高(mm)：≤4000（严格控制高度）自动控制系统:自动时设备能够根据设定的指令自动将水和一定比例胍胶、添加剂配制成一定数量的压裂液,可以根据施工的需要，随时对已经设定的参数进行修改，自动控制系统可以根据修改后的参数自动运行，还可以根据混砂车的瞬时变化实时改变混配流量,留一个RS-232通讯接口以便与计算机通讯;三、流程简介工作时胍胶经螺旋输送机供给高能恒压混合器（给料量通过转速调整，转速受计算机控制）;清水泵从外部吸取清水经流量计后进入高能恒压混合器与粉料进行混合（清水泵流量通过转速调整,转速受计算机控制）;粉料则根据水量的变化，相应地调整螺旋喂料机的转速，维持设定的配比。高能恒压混合器喷射出来的混合液经扩散槽进行除气后，进入混合罐并接受高速搅拌;混合罐是按照先进先出的原则设计，可保证混合液粘度的一致性；混合罐内的混合液被传输泵抽出，经静态混合器混合后进入水合罐;水合罐也是按照先进先出的原则进行设计，且内部装有搅拌器，混合液不仅在其内可充分地溶涨、并进一步受搅拌器剪切。混合液在水合罐水合搅拌后由混砂车清水泵吸入，并将排出流量反馈给计算机;计算机启动液添泵,按比例或按总量加入液体添加剂。压裂液混配车流程示意图四、关键技术1、水量、粉量的精确控制通过控制清水泵和螺旋喂料机的转速来调节水量和粉量，涡轮流量计和电子称反馈信号，对水量和粉量进行修正，保证水量、粉量的精确度。2、高能恒压混合器(专利号：ZL02229695.6）高能恒压混合器具有混配能量高，流量变化时清水混配压力恒定的特点，保证了粉和水的高能量混合，从根本上解决了混配不均匀、存在“水包粉”的难题。高能恒压混合器能产生足够的负压将物料吸入，负压吸料无环境污染。高能恒压混合器工作原理图专利号：ZL02229695.6高能恒压混合器的喷嘴像一个活塞,可以左右移动。喷嘴向右移动时,流量减小;喷嘴向左移动时,流量增大。工作过程中,清水压力与混合器控制压力须大小相等。混合器的控制压力为恒定值（由外界提供），因此无论喷嘴处于那个位置，清水压力恒定，连续均匀吸入的粉料被瞬间溶于高压混合清水中,混配能量高,有效解决了“水包粉”的难题。3.先进先出工作流程混合罐和水合罐是按照先进先出的原则进行设计，保证了先混合的液体先排出去，同时先进先出的设计保证了液体在罐体内流过的时间最长。4、赛瓦基液混配自动控制系统该系统根据作业数据自动计算稠化剂和添加剂的投放量，实现了压裂液混配信息的全自动采集、显示和全自动控制，能对整个施工作业进行自动记录、存储和回放。该系统由我公司独立自主开发。软件已获得计算机软件著作权登记证书,证书编号：鄂DGY-2006-0013。五、组成部分混配装置主要由以下部分组成：底盘车，动力系统，液压系统，混合系统，粉料输送计量系统，罐体总成，操作平台总成，搅拌系统总成，液添系统，气路系统，润滑系统，液压平台上料系统，基液混配自动控制系统等组成。混配装置主要部分说明如下：1.底盘车及动力系统底盘车型号底盘发动机车台发动机选项一北奔ND1314D47J维柴WP10.375卡特C13（475HP/2100RPM）选项二陕汽SX1315TT456维柴WP12.375沃尔沃TAD1242VE（383KW/1800RPM）我公司有两种底盘车（已经上过公告）可以选择，发动机提供两种选择。具体型号如下表：发动机底盘车副大梁2.液压系统液压系统由3个变量油泵、2个定量油泵、11个马达（油缸）、一个液压油箱(单向阀,进油过滤器(PARKER)4个,回油过滤器),比例分配阀,液压管线及接头,液压控制元件等组成,其中三个变量油泵分别驱动清水泵、传输泵和发液泵;2个定量油泵通过多位阀驱动4个搅拌器和2个液添泵等。油泵和比例分配阀选用SAUER，马达选择SAUER和EATON，液压管线选PARKER，液压接头选择宁波接头。开式油泵和闭式油泵分动箱比例分配阀马达3.混合系统混合系统主要由清水泵，传输泵、发液泵、流量调节阀、进口涡轮流量计、液位计、高能恒压混合器、混合器控制系统、扩散槽及混合罐、水合罐等组成。混合系统具有抗弱酸,弱碱能力，其中高能恒压混合器由不锈钢制造而成。清水泵的进口管线上装有易于清洗的过滤网，清水管线材质为碳钢制造，传输和排出管线为不锈钢制造。流量调节阀清水离心泵及马达混合系统进液传输离心泵及马达排出管线排出泵及马达传输管线6”流量计4”流量计扩散槽高能恒压混合器液位计高能恒压混合器是我公司针对油田用胍胶等物料专门设计的。工作时无论工作流量如何变化，清水压力始终维持设定值，确保混合时高压对粉体的冲击，达到好的混合效果，彻底消除水包粉等现象；控制高能混合器的油罐需要标明所需液体量和内装液体的型号。扩散槽：能有效地除去混合液中的空气，进一步增强混合效果。为了防止液体飞溅，外加排气口护罩；清水和排出流量计：蜗轮流量计,精度可达到±0.5%,选4”和6”进口涡轮流量计;流量调节阀:电控气阀门，大流量工作时,蝶阀全开,小流量工作时,将蝶阀手动调至半开状态用于节流;液位计:测量液位及液位参与控制。每次作业完成后,整个流程(罐,管线)可以通过排污和冲洗装置进行彻底的清洗和排空;4.粉料输送计量系统粉料计量系统主要由储粉罐、粉料平台、螺旋喂料机、过渡斗、减振器、粉料破拱装置、电子称等组成。储粉罐容积：2.5立方,粉罐轴向及径向固定合理且牢固可靠（符合长庆的路况条件）。储粉罐具有防雨，粉料防拱装置。吸粉的小料斗的上部设有挡雨板，同时小料斗配有移动式的斗盖（雨天将斗盖盖在小料斗上防止雨水进入小料斗）。小料斗至喷射器段的管线合理固定。储粉罐的锥部装有1-2个空气锤,用于破拱,保持下粉畅通。螺旋喂料机输送能力：4-42升/分的胍胶,螺旋喂料机由液压马达驱动，具有防水功能；粉料罐粉料罐呼吸帽加料口粉料平台空气锤螺旋喂料机过渡斗空气锤螺旋喂料机过渡斗阀板防雨罩防雨罩失重法在线动态测量稠化剂：该混配装置中粉料称重采用电子称配合螺旋输送机的方式，采用失重法计量粉量的重量,动态控制物料的输出量，改变了按总量投料的低精度方式，实现了连续均匀的加料,加料精度达±1%,配比精度达到±2%。电子称电子称模块手动油缸减震垫千斤顶5.罐体总成及操作平台总成混合罐、水合罐由不锈钢制造而成。操作平台由碳钢制造。罐子顶部安装防护拦且等份布置，能互换，便于拆装。混合罐水合罐操作平台6.搅拌系统总成搅拌系统由四个搅拌马达和四套搅拌器组成，搅拌器的转速可调,可以促进胍胶与水的进一步混合。搅拌器由不锈钢制造而成。搅拌轴搅拌叶轮搅拌马达7.液添系统、气路系统及润滑系统混配车中配有液体添加剂系统。液添系统从用户自备的液添罐中抽吸液体添加剂，泵入到发液管线中去，加入点均位于流量计的下游，液添管线与外界配快速接头，并带10米管线（用户要求）。液添系统由液添泵(柱塞泵、齿轮泵)、流量测速齿盘、单向阀（不锈钢产品）及管线组成，其中与外界的接口为快速接头。液体添加剂的添加量通过测速齿盘的速度乘以每转的排量因子计算而得。在液体添加剂的排出管线上装有单向阀。液添泵材质为黄铜，具有抗碱能力，PH=9-11，液添泵出口可承压0.8MPa；液添泵有：10-40L/MIN，20-100L/MIN，40-400L/MIN等排量选择。液添系统有两种工作模式:按发液流量比例控制加入;(连续混配)按每次作业需添加剂总量控制加入;(批量混配)总量控制时只需将一定量的液体添加剂加入到一定量的混配液中即可,加入过程中不需控制比例;工作时根据要求设定比例参数(或总量)，计算机就会启动液添泵，将添加剂按比例(或总量)泵入到排出管线中。20-100L/M柱塞液添泵10-40L/M柱塞液添泵40-400L/M齿轮液添泵气路系统及润滑系统由车载发动机提供气源，气路系统为气动阀门、润滑系统、混合器控制系统提供气源，润滑系统为离心泵提供润滑。润滑系统气路系统8.液压平台上料系统车尾部安装升降平台，用于将袋状粉料（每袋约25KG）提升至粉料平台。上料系统采用单作用液压油缸驱动，每次可以提升200公斤粉料，粉料的提升与下降由手动换向阀控制。升降平台换向阀升降平台9.基液混配自动控制系统由工业计算机、工业软件、电子称、液压表、电压表、气压表和电器元件等组成。工作时，计算机根据设定的清水流量值，水粉比，调整相应的水量、粉量值，使其符合设定值；工业计算机的技术指标:美国AB公司ROCKWELL5系列工业控制器，液晶彩色显示屏为6”PV600系列（美国进口）。计算机采用适用于油田野外作业工况的ROCKWELL公司的SLC控制器,放置在操作控制箱内,控制箱采用全密封结构,适应于-20°-+50°C的环境温度。仪表板显示:清水流量(瞬时,累计)、排出流量(瞬时,累计)、添加剂流量(瞬时,累计)、胍胶添加量(瞬时,累计)、电子称称重重量、液压表、气压、以及台上发动机油压表,水温表,转速表等.同时预留一个RS-232通讯接口,以便与便携式计算机实现通讯,实现打印,生成曲线等功能;对以前施工所采集的参数自动保存,可按时间依次查询.注:数显表均具有复位功能电气控制柜控制柜操作界面六.设备应用到目前为止,压裂液混配车已在下述油田得到成功应用:1.长庆油田,应用三台,订购六台;2.江苏油田,应用一台,订购一台;3.吉林油田,应用一台;4.华北油田,应用一台;5.四川油田订购一台;6.南阳油田订购一台;因设备出口粘度高，能在三分钟内将出口粘度达到实验室同等条件下最高粘度的85%以上，可以将混配车与混沙车相连，混配车直接供液