用于页岩气水平井压裂防砂的纤维自动加注系统技术方案

用于页岩气水平井压裂防砂的纤维自动加注系统，属于油气田水力压裂设备技术领域，包括控制单元，依次通过管道连接的纤维自动称重单元、纤维输送单元、纤维分散混合单元和混配液输出单元；所述控制单元包括：控制箱，安装在控制箱外表面的手动操控触摸屏或者手动操控按钮，安装在控制箱内的DSP控制器，以及人机界面HMI，人机界面HMI和控制箱分别与DSP控制器交互连接；DSP控制器与控制单元以外的其他单元交互连接。本实用新型专利技术能够按照压裂工艺参数设定的不同阶段纤维加入量，实现程序化自动加注，并且具有较高的纤维加注量计量精度；同时纤维和压裂砂混合均匀程度高，形成纤维网络与压裂砂交缠的状态，防砂效果好。防砂效果好。防砂效果好。

【技术实现步骤摘要】
用于页岩气水平井压裂防砂的纤维自动加注系统


[0001]本技术属于油气田水力压裂设备
，涉及一种用于页岩气水平井压裂防砂的纤维自动加注系统，尤其涉及一种能够按照压裂工艺参数设定的不同阶段纤维加入量、实现程序化自动加注的系统。

技术介绍

[0002]随着国内页岩气开发技术不断进步，页岩气水力压裂工艺逐渐向大液量、大砂量转变，加砂强度逐渐增加，随之而来的是压后地层返砂情况严重，目前已经影响到连油钻塞施工与气井生产工作。支撑剂回流的主要原因是地应力发生变化，压裂施工过程中井筒附近地层破碎严重，裂缝已无法有效闭合，无法压实压裂砂；另一个原因是压裂时泵入了大量石英砂，其强度较低，破碎率较高，更容易返出地层。此外，钻塞施工和后期生产时使用的油嘴过大，地层气体的流速过快，造成拖曳力过大，将压裂砂携带出地层。井筒中压裂砂沉积不仅会影响连油钻塞进度，也影响后期气井生产工作，尤其是损坏地面生产流程，也能引起砂埋套管，造成停产。因此，页岩气水平井水力压裂施工中如何防砂是一个亟待解决的技术问题。
[0003]目前，直井常用的防砂工艺有机械防砂、化学防砂与纤维防砂三类。机械防砂是通过向井内下入绕丝筛管，在绕丝筛管与套管间的环空内充填砂层来阻止地层砂返出，其工艺复杂，容易出现井下复杂情况，风险较大。化学防砂工艺主要有人工胶结固砂方法与人工井壁防砂方法，施工后井筒内不留下任何机械装置，便于后期处理，缺点是有机化学剂材料成本高，对油藏温度的适应性较差，易老化，有效期短，固结后地层渗透率明显下降，产能损失大。纤维防砂是一种防砂效果好、不伤害油气层的防砂工艺，是将纤维与砂子混合后通过压裂液携带进入地层，纤维与砂子混合在一起，形成纤维网络与压裂砂交缠的状态，增加压裂砂返出时的摩擦力，从而达到防砂的目的。
[0004]随着页岩气水平井压裂工艺的发展，需要在压裂施工的不同阶段，往地层泵入不同排量、不同纤维含量的压裂液，要求按照压裂工艺参数设定的不同阶段纤维加入量，实现程序化自动加注，并且要求具有较高的纤维加注量计量精度；同时对纤维和压裂砂混合均匀程度提出较高要求，避免纤维在地层内出现成团现象，从而无法有效防砂。
[0005]公开号为CN106121615A的中国专利技术申请，公开了一种油田压裂用纤维加注装置，包括底盘、构架、液压泵、吸液管汇、喷射离心泵、喷射管汇、纤维输送混配器、排液管汇、操作平台、电气控制箱、喷射泵马达，底盘通过自带的取力器与液压泵连接，喷射离心泵的吸入口、排出口分别与吸液管汇、喷射管汇连接，喷射管汇的另一端连接纤维输送混配器的进液口，纤维输送混配器安装在整车尾部，下部与构架固定，上部镶嵌在操作平台中间，出口与排液管汇连接，电气控制箱安装在操作平台下方，用于控制加注装置的开启、关闭以及纤维计量、混配液的排出速度等；喷射泵马达与喷射离心泵相连。该专利技术申请公开的纤维加注装置，通过流量计计量纤维喷射流量的方式实现纤维加注量的计量，精确度较低，难以适应程序化自动准确加注的需要。
[0006]公开号为CN206008626U的中国技术专利，公开了一种用于在压裂液中添加纤维的装置，包括机架以及分别设置在机架上的搅拌模块、加纤维模块、输入液模块、输出液模块和电控模块，搅拌模块包括第一电控柜、搅拌筒和搅拌电机，搅拌筒内设置有与搅拌电机相连的搅拌器，第一电控柜与搅拌电机相连；加纤维模块包括送料斗、送料绞笼、送料电机、离心分散器、离心分散电机、第二电控柜。该技术专利公开的纤维加注装置，采用一次加料方式，无法满足不同压裂阶段加入不同排量、不同纤维含量的压裂液的工艺需要。
[0007]公开号为CN107090715A的中国专利技术申请，公开了一种压裂用纤维的混注装备，包括机架，所述机架内设有搅拌筒，所述搅拌筒内的中上部设有水平并镂空的隔板，搅拌筒的上口部设有盖板，所述盖板上侧的搅拌筒周向设有护栏，所述隔板和盖板之间设有纤维送料斗，所述纤维送料斗内设有料位检测单元，纤维送料斗的下部出口对应隔板的部位设有进料口，纤维送料斗上口对应盖板的部位设有投料口，所述纤维送料斗内设有输送绞笼，所述输送绞笼通过电机一驱动，隔板下侧对应进料口的部位设有离心分散器，所述离心分散器通过电机二驱动；所述搅拌筒内设有螺旋轴为水平方向的双螺带可调速搅拌器，所述搅拌器通过电机三驱动；所述搅拌筒还连接有压裂液输入系统和输出系统，所述输入系统包括通过管道连接的储液罐、输入泵、电动蝶阀和流计量，所述流量计与搅拌筒之间通过道管连接，所述输出系统包括与搅拌筒通过管道连接的输出泵。该专利技术申请也是采用一次加料方式，无法满足不同压裂阶段加入不同排量、不同纤维含量的压裂液的工艺需要。
[0008]综上所述，目前的防砂纤维加注设备还存在一些问题，无法完全满足页岩气水平井压裂施工需要。

技术实现思路

[0009]本技术的目的是提供一种用于页岩气水平井压裂防砂的纤维自动加注系统，能够按照压裂工艺参数设定的不同阶段纤维加入量，实现程序化自动加注，并且具有较高的纤维加注量计量精度。为了实现这一目的，具体技术方案如下。
[0010]用于页岩气水平井压裂防砂的纤维自动加注系统，其特征在于，包括控制单元，依次通过管道连接的纤维自动称重单元、纤维输送单元、纤维分散混合单元和混配液输出单元；所述控制单元包括：控制箱，安装在控制箱外表面的手动操控触摸屏或者手动操控按钮，安装在控制箱内的DSP 控制器，以及人机界面HMI，人机界面HMI和控制箱分别与DSP 控制器交互连接；DSP控制器与控制单元以外的其他单元交互连接。
[0011]DSP 控制器、人机界面HMI、控制箱及手动操控触摸屏或者手动操控按钮均可以选用成熟的市售产品，本技术对此不作任何限制。
[0012]本技术相对于现有技术的防砂纤维加注设备创新、改进的关键之处是，通过控制单元和纤维自动称重单元，可以把按照压裂工艺参数设定的不同阶段纤维加入量，通过人机界面HMI输入到DSP 控制器，由DSP 控制器控制纤维自动称重单元按照设定的不同阶段纤维加入量准确称重纤维，实现防砂纤维的程序化、自动、准确加注。
[0013]进一步地，所述纤维自动称重单元包括储料罐及其下料口、受DSP控制器控制的称重控制系统。
[0014]进一步地，所述称重控制系统选自减重式定量控制系统、毛重式定量控制系统和净重式定量控制系统中的一种。
[0015]进一步地，所述称重控制系统为减重式定量控制系统。
[0016]进一步地，所述减重式定量控制系统为振动失重喂料秤或者螺杆失重喂料秤。
[0017]进一步地，所述纤维输送单元包括打散机、鼓风机和纤维运移管线。通过纤维自动称重单元称取的纤维，进入打散机打散，然后由鼓风机提供动力，通过纤维运移管线输送到纤维分散混合单元。
[0018]进一步地，所述纤维分散混合单元包括压裂液输送泵、压裂液输送管线、蝶阀、预混合装置、混合罐和超声分散装置。纤维和一部分压裂液进入预混合装置，纤维和压裂液在预混合装置中搅拌，纤维被压裂液充分浸润、预混合后进入混合罐，其余压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于页岩气水平井压裂防砂的纤维自动加注系统，其特征在于，包括控制单元，依次通过管道连接的纤维自动称重单元、纤维输送单元、纤维分散混合单元和混配液输出单元；所述控制单元包括：控制箱，安装在控制箱外表面的手动操控触摸屏或者手动操控按钮，安装在控制箱内的DSP 控制器，以及人机界面HMI，人机界面HMI和控制箱分别与DSP 控制器交互连接；DSP控制器与控制单元以外的其他单元交互连接。2.根据权利要求1所述的纤维自动加注系统，其特征在于，所述纤维自动称重单元包括储料罐及其下料口、受DSP控制器控制的称重控制系统。3.根据权利要求2所述的纤维自动加注系统，其特征在于，所述称重控制系统选自减重式定量控制系统、毛重式定量控...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘明明，马收，田中政，王威，丛颜，孙秋，
申请(专利权)人：华美孚泰油气增产技术服务有限责任公司，
类型：新型
国别省市：