一体化压裂液性能在线检测系统技术方案

本发明专利技术涉及试油完井工程技术领域，具体涉及一种一体化压裂液性能在线检测系统。包括过流管汇、压裂液振动黏度监测计、携砂液密度监测计、数采控制柜。过流管汇进口与混砂装置的排出口相连，过流管汇出口与低压管汇的进口相连，过流管汇于管体上设有压裂液振动黏度监测计，压裂液振动黏度监测计一端与过流管汇上的振动黏度计流体入口连通，另一端与混砂装置的混合罐连通，携砂液密度监测计固设于过流管汇的管体两侧，压裂液振动黏度监测计和携砂液密度监测计的数据输出端与数采控制柜的数据输入端连接，数采控制柜的数据输出端与显示屏连接。可实现压裂施工现场对压裂液性能的实时监测、对取样参数的实时数据显示，便于进行压裂液性能配制、砂比控制实时调整。砂比控制实时调整。砂比控制实时调整。

【技术实现步骤摘要】
一体化压裂液性能在线检测系统


[0001]本专利技术涉及试油完井工程
，具体涉及一种一体化压裂液性能在线检测系统。

技术介绍

[0002]在水力压裂工艺中，除压裂方法和设备外,压裂液起着决定性的作用。在整个压裂施工过程中，压裂液的性能及变化直接影响到压裂处理效果,其中压裂液黏度性能的控制尤其重要,它起着悬砂、控制流动摩阻、降低滤失和损害、提高造缝能力和影响残液返排等作用。因此，压裂液黏度控制涉及压裂施工全过程，是获得最佳压裂处理效果的最重要前提条件之一。
[0003]目前国内针对压裂液的黏度监控，仍然停留在最原始的取样检测，取样检测国内多见的为旋转式黏度仪。旋转式黏度测量，由于压裂液的特性、剪切率、分层的影响，会直接影响到黏度的测量结果；由于取样检测黏度的测量结果滞后，不能实时的掌控施工现场的变化。
[0004]随着国内页岩气、页岩油、致密气、煤层气等非常规领域大规模压裂技术不断进步，往往采用变黏压裂液体系，不同阶段的压裂液黏度、密度控制对裂缝形态、复杂性至关重要，对压裂效果产生综合性的影响，实验室或现场简易的压裂液性能检测尚不能实时的掌控压裂液性能的各项指标及稳定性，对压裂效果的现场控制提供不了最直接的参考依据。同时现有技术并没有基于施工采用的“双泵入”工艺，对入井压裂液整体砂比等参数进行重新计算或校核，不利于工作人员进行砂比控制，压裂施工整体质量低。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种一体化压裂液性能在线检测系统，可实现压裂施工现场对压裂液性能的实时监测、对取样参数的实时数据显示，便于指挥人员实时掌控压裂液性能的各项指标，进行压裂液性能配制、砂比控制实时调整，提高了压裂施工整体质量。
[0006]本专利技术一种一体化压裂液性能在线检测系统，本系统设置于混砂装置和高低压管汇橇之间，所述系统包括过流管汇、压裂液振动黏度监测计、携砂液密度监测计、数采控制柜，所述过流管汇两端分别设有过流管汇进口和过流管汇出口，所述过流管汇进口与混砂装置的排出口相连，所述过流管汇出口与低压管汇的进口相连，振动黏度计流体入口与所述过流管汇的管体一侧连接，振动黏度计流体出口与混砂装置的混合罐连通，所述携砂液密度监测计固设于过流管汇的管体两侧，所述压裂液振动黏度监测计和携砂液密度监测计的数据输出端与数采控制柜的数据输入端连接，所述数采控制柜的数据输出端与显示屏连接。
[0007]较为优选的，还包括仪表橇的数据处理单元，所述数采控制柜内集成有配电模块、控制器、交换机和显示屏，所述配电模块用于将外接输入电源转化为工作电源为压裂液振
动黏度监测计、携砂液密度监测计、控制器、交换机、显示屏供电，所述控制器用于接收压裂液振动黏度监测计、携砂液密度监测计输入数据，所述数据处理单元用于对接收数据进行标定、计算、编码处理后通过交换机发送至显示屏显示输出。
[0008]较为优选的，还包括橇架，所述过流管汇水平固设于所述橇架上，所述橇架两侧焊接有吊耳、数采控制柜安装支架和远传电源线辊支架，所述数采控制柜固设于所述数采控制柜安装支架上，所述远传电源线辊支架上设有远传电源线辊，所述远传电源线辊上绕设有用于外接电源的电源线，所述电源线连接至数采控制柜。
[0009]较为优选的，所述振动黏度计流体入口相较于水平面向上倾斜45
°
夹角设置。
[0010]较为优选的，所述压裂液振动黏度监测计通过振动黏度计安装法兰与振动黏度计流体入口连接，所述压裂液振动黏度监测计与所述过流管汇的中轴线垂直设置。
[0011]较为优选的，所述携砂液密度监测计通过外置卡箍紧密设置于过流管汇两侧，所述携砂液密度监测计与所述过流管汇的中轴线平行设置。
[0012]较为优选的，所述数据处理模块还对砂和压裂液体积比N进行计算，计算公式为：
[0013]N＝[F1×
(ρ1‑
ρ2)
÷
(ρ3‑
ρ2)]÷
[F1‑
F1×
(ρ1‑
ρ2)
÷
(ρ3‑
ρ2)+F2]；
[0014]其中，F1为携砂液流量，ρ1为携砂液密度，ρ2为压裂基液密度，ρ3为支撑剂真密度，F2为不含砂液流量。
[0015]较为优选的，当压裂液振动黏度监测计监测到的压裂液黏度参数与设计要求的压裂液黏度参数不符时，对连续混配工艺的粉比、增稠剂的配比进行实时调整，直至压裂液振动黏度监测计监测到的压裂液黏度参数与设计要求的压裂液黏度参数相符。
[0016]较为优选的，当计算出的所述砂和压裂液体积比N不在设计的泵注砂比参数范围内时，实时调整混砂装置的输砂胶龙的转速，直至所述砂和压裂液体积比N在设计的泵注砂比参数范围内。
[0017]较为优选的，所述压裂液振动黏度监测计的探头采用316ss耐磨探头。
[0018]本专利技术的有益效果为：
[0019]1、本系统采用“压差动态”流程设计，作业时过流管汇中的压裂液通过振动黏度计流体入口进入黏度计进行数据采集后，出口通过振动黏度计出口排出至混砂设备的混合罐内。保证了待测压裂液在0.3～0.5MPa的压差下形成良好流动，不会在黏度计探头筒内形成不流动的“死液”。避免了现有技术中插入150～300mm深度的探头筒内形成“死液”对测量数据造成失真的问题。本系统的黏度计可以实时检测、显示不同压裂阶段的低、中、高滑溜水及胶液等压裂液的黏度变化数据，并能将监测数据及变化曲线实时显示到压裂参数显示屏上，便于指挥人员实时掌控压裂液性能的各项指标，进行压裂液性能配制实时调整，解决了连续混配施工采用施工前实验室做小样进行粉、水配比，施工中粘度无法实时检测、调整的问题。在利用连续混配技术进行压裂施工时，可以及时对连续混配车的粉比进行调整，确保压裂液性能稳定。本系统实现了从实验室配方控制向现场在线控制发展，在对压裂液性能实时检测的同时将数据传输到仪表车上，实时掌控压裂液性能的各项指标，提高压裂施工整体质量。本系统设置在混砂装置和高低压管汇橇之间的低压供液流程中，解决了道路颠簸、设备振动对粘度计本身及测量精度影响严重的问题。
[0020]2、本系统通过密度计采集混砂装置打携砂液时砂浓度数据，采用“双泵入”泵注工艺下入井压裂液整体砂比的计算方法，能够通过密度计监测的砂浓度数据，计算出用一台
混砂装置打携砂液和一台供液橇打基液向井筒内进行泵入时的压裂液整体砂比数据，避免了施工时整体砂比参数失真、失准现象，大幅度减少了发生砂堵的几率。
[0021]3、本系统采用基于电磁振荡波形衰减测试方法的黏度计，可用于牛顿和非牛顿流体，监测压裂液黏度、密度、温度，有很宽的黏度测量范围。采用基于γ射线透射原理的Na
‑
22放射源密度计来实时测定携砂液密度，校正输砂胶龙机械转速砂比的精准度。
附图说明
[0022]图1为本专利技术立体结构示意图；
[0023]图2为本专利技术侧视图；
[0024]图3为本专利技术电气连接原理本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种一体化压裂液性能在线检测系统，其特征在于：本系统设置于混砂装置和高低压管汇橇之间，所述系统包括过流管汇(3)、压裂液振动黏度监测计(8)、携砂液密度监测计(12)、数采控制柜(14)，所述过流管汇(3)两端分别设有过流管汇进口(4)和过流管汇出口(6)，所述过流管汇进口(4)与混砂装置的排出口相连，所述过流管汇出口(6)与低压管汇的进口相连，振动黏度计流体入口(9)与所述过流管汇(3)的管体一侧连接，振动黏度计流体出口(11)与混砂装置的混合罐连通，所述携砂液密度监测计(12)固设于过流管汇(3)的管体两侧，所述压裂液振动黏度监测计(8)和携砂液密度监测计(12)的数据输出端与数采控制柜(14)的数据输入端连接，所述数采控制柜(14)的数据输出端与显示屏(144)连接。2.根据权利要求1所述的一体化压裂液性能在线检测系统，其特征在于：还包括仪表橇的数据处理单元(21)，所述数采控制柜(14)内集成有配电模块(141)、控制器(142)、交换机(143)和显示屏(144)，所述配电模块(141)用于将外接输入电源(19)转化为工作电源为压裂液振动黏度监测计(8)、携砂液密度监测计(12)、控制器(142)、交换机(143)、显示屏(144)供电，所述控制器(142)用于接收压裂液振动黏度监测计(8)、携砂液密度监测计(12)输入数据，所述数据处理单元(21)用于对接收数据进行标定、计算、编码处理后通过交换机(143)发送至显示屏(144)显示输出。3.根据权利要求1所述的一体化压裂液性能在线检测系统，其特征在于：还包括橇架(1)，所述过流管汇(3)水平固设于所述橇架(1)上，所述橇架(1)两侧焊接有吊耳(2)、数采控制柜安装支架(15)和远传电源线辊支架(17)，所述数采控制柜(14)固设于所述数采控制柜安装支架(15)上，所述远传电源线辊支架(17)上设有远传电源线辊(16)，所述远传电源线辊(16)上绕设有用于外接电源的电源线，所述电源线连接至数采控制柜(14)。4.根据权利要求1所述的一体化压...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋全友，张海博，豆瑞杰，孟祥鹏，廖祥，罗晓黎，
申请(专利权)人：中石化石油工程技术服务股份有限公司中石化江汉石油工程有限公司中石化江汉石油工程有限公司井下测试公司，
类型：发明
国别省市：