一种用于在压裂液中添加纤维的装置的制作方法

本实用新型属于油气田开发技术领域，具体涉及一种用于在压裂液中添加纤维的装置。

背景技术：

水力压裂的主要目标是在油气藏中形成一定长度的人工渗流通道，需要裂缝具有稳定的几何形态和较高的导流能力，通常认为支撑剂在人工裂缝内需连续、均匀铺置。但是，压裂液破胶残渣、支撑剂破碎颗粒等会堵塞孔道，以及支撑剂嵌入等造成了裂缝内部污染，往往使裂缝导流能力大大降低。

为增加裂缝导流能力，近几年，国内外外采用了一种称为“高导缝”压裂的新工艺(注：高导缝在国内外也叫做高速通道压裂，Hiway压裂)，在南美、中东等多个地区已应用超过3800井次。高导缝压裂是指在加砂过程中，通过采取以支撑剂柱塞方式泵入，先泵入一段混入纤维的支撑剂，再泵入一段纯交联液，以此作为一个加砂脉冲周期，进行反复交替循环加砂。通过这种特殊的纤维压裂液、独特的泵注程序，使普通的支撑剂颗粒聚结成团，从而可在支撑剂充填层内形成高导流能力通道，比常规裂缝导流能力高出几个数量级。

与常规压裂方案相比，高导缝压裂通常需要将一定量的纤维加入到压裂液中，通过添加纤维来实现对支撑剂的成团、悬浮、携砂、固砂。这就需要配置一套添加纤维的混注装置，根据压裂施工方案，要求混注装置具有定时、定量、均匀分散添加纤维的能力，纤维混注装置负责在一定时间段内将所需量的纤维分散加入到一定量的压裂液中，短时间内搅拌均匀，使纤维均匀分布在压裂基液中，形成纤维液，并在短时间内均匀输送到压裂混砂车搅拌筒中，进行在线加砂，随后通过添加交联剂，二次搅拌，形成一定均匀比例的携砂液，随着压裂泵车的泵送输入到地层，完成压裂工序。

纤维混注装置在添加纤维的过程中，是配合脉冲式加砂压裂的过程进行的，涉及到以下几个技术难点：1、压裂施工工艺中加携砂液工序均是间隔执行，间隔时间2分钟左右，这就要求整个纤维液需要在间隔的1.5-2.5分钟内完成液体及纤维的输入；2、所加的纤维是抱团袋装的，为使纤维液中纤维均匀分布，设备必须配备纤维打散装置及纤维液搅拌装置，保证加纤维时尽量松散、均匀洒落的同时，尽可能增加搅拌时间，提高搅拌效率；3、纤维液通常输送到混砂车的搅拌罐中，要求纤维液的输送必须按照设计要求，在规定时间均匀准确输送。纤维混注装置的性能直接影响纤维液中纤维的均匀分布状况以及二次搅拌的携砂液的固液比例是否均匀，从而影响压裂施工井的质量。纤维混注装置的性能决定着压裂施工的质量及效果。然而，现有技术中缺乏一种能够满足上述需求并解决上述技术难点的用于在压裂液中添加纤维的装置，因此，现在急需研发一种能够满足上述需求并解决上述技术难点的装置。

技术实现要素：

针对上述现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种可避免出现上述技术缺陷的用于在压裂液中添加纤维的装置。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型提供的技术方案如下：

一种用于在压裂液中添加纤维的装置，包括机架1，以及分别设置在机架1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，其中：

搅拌模块包括第一电控柜10、搅拌筒2和搅拌电机3，搅拌筒2内设置有与搅拌电机3相连的搅拌器4，第一电控柜10与搅拌电机3相连；

加纤维模块包括送料斗13、送料绞笼14、送料电机5、离心分散器12、离心分散电机6、第二电控柜15，送料电机5、离心分散电机6均与第二电控柜15相连；

输入液模块包括通过管道依次连接的输入泵7、电动蝶阀8和流量计9；

输出液模块包括互相连接的输出泵11和变频器；

电控模块包括互相连接的供电组件、PLC组件和触摸屏19；

PLC组件分别与第一电控柜10、第二电控柜15相连接；

送料斗13的底端与离心分散器12相连；离心分散器12与搅拌筒2相连。

进一步地，所述搅拌筒2的筒盖包括双层隔板，下层隔板为镂空钢板结构，下层隔板上安装有加纤维装置，搅拌筒2采用U形设计。

进一步地，搅拌器4为不等高双螺带搅拌器。

进一步地，所述机架1顶部设置有护栏18。

进一步地，所述机架1上设置有梯子17。

进一步地，输出泵11上设置有排泄口16。

本实用新型提供的用于在压裂液中添加纤维的装置，整套设备配合高导缝压裂脉冲加砂时使用，设备可搅拌液量大于1m³；最大加纤维量为30Kg；一次搅拌纤维液时间在2分钟内，搅拌后的纤维液中纤维分布均匀，无抱团，无局部堆积现象；一次均匀输出纤维液时间在2分钟内；采用大流量泵快速输入压裂液，输入量可调节、控制，从而增加有效搅拌时间，保证纤维在压裂液中均匀分布；采用大流量粘液泵输出纤维液，能够在设定时间内(1.5-2.5分钟)均匀输出，能保证混砂时的比例一致，整机采用触摸屏、电控操作，实现单循环自动化，可以很好地满足实际应用的需要。

附图说明

图1为本实用新型的用于在压裂液中添加纤维的装置的剖视结构示意图；

图2为对应图1的左侧侧视图；

图3为对应图1的左侧侧视剖视结构示意图；

图中，1-机架，2-搅拌筒，3-搅拌电机，4-搅拌器，5-送料电机，6-离心分散电机，7-输入泵，8-电动蝶阀，9-流量计，10-第一电控柜，11-输出泵，12-离心分散器，13-送料斗，14-送料绞笼，15-第二电控柜，16-排泄口，17-梯子，18-护栏，19-触摸屏，20-输入管，21-输出管。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1和图2所示，一种用于在压裂液中添加纤维的装置，包括机架1，以及分别设置在机架1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，其中：

搅拌模块包括第一电控柜10、搅拌筒2和搅拌电机3，搅拌筒2内设置有与搅拌电机3相连的搅拌器4，第一电控柜10与搅拌电机3相连；

加纤维模块包括送料斗13、送料绞笼14、送料电机5、离心分散器12、离心分散电机6、第二电控柜15，送料电机5、离心分散电机6均与第二电控柜15相连；加纤维模块的一个脉冲周期能实现至少30kg纤维的投入量，具有分散纤维，纤维均匀散落的作用；

输入液模块包括通过管道依次连接的输入泵7、电动蝶阀8和流量计9；输入泵7上设置有输入管20；

输出液模块包括互相连接的输出泵11和变频器；输出泵11上设置有排泄口16和输出管21；

电控模块包括互相连接的供电组件、PLC组件和触摸屏19；

PLC组件分别与第一电控柜10、第二电控柜15相连接；

送料斗13的底端与离心分散器12相连；离心分散器12与搅拌筒2相连。

模块化设计使整套设备承载、移运方便、适合野外露天作业、安全可靠。

所述搅拌筒2的筒盖包括双层隔板，下层隔板为镂空钢板结构，下层隔板上安装有加纤维装置。搅拌筒2采用U形设计。

搅拌器4为不等高双螺带搅拌器。

所述机架1顶部设置有护栏18，护栏18的作用主要是保护工作台面上的纤维添加人员的安全，防止坠落，并且方便运输可拆卸。所述机架1上设置有梯子17。

搅拌筒2的总容量为1.6立方米，采用U形搅拌筒设计，能保证搅拌充分进行，液体不会飞溅至罐外，液面以上的空间让纤维充分分散、洒落。搅拌筒2的筒盖采用双层隔板形式，下层隔板为镂空钢板结构，安装有加纤维装置，同时防止纤维飘到罐外，保证搅拌筒2内没有压力及气体，充分搅拌无气泡。

加纤维装置为该设备的核心部分，为保证效率及方便操作，采用一次加料，送料斗13可容纳30kg纤维；送料绞笼14连接有可调速旋转拨杆，旋转拨杆负责松散纤维，送料绞笼14负责均匀送料；离心分散器12为可调速离心分散器，能够均匀分散纤维，让纤维均匀洒落到搅拌缸内；单独的第二电控柜15方便操作、控制。

搅拌器4采用不等高双螺带搅拌器，可调速，能保证搅拌均匀，搅拌器4上的螺片露出液面，能够消除连续、单向漩涡，提高了搅拌效率，减少飞溅，节约能耗。

输入压裂液采用大流量强自吸漩涡泵，以便压裂液最快速度输入到搅拌筒2内，充分增加搅拌时间，安装流量计9实时监测，准确控制输入液量。

输出纤维液采用大流量单螺杆泵，流量可调，计量实时、准确，设制时间，即可自动控制规定时间均匀输出，保证二次在线搅拌的比例准确。

整机运行采用两处电控模块：第二电控柜15负责控制加纤维、离心分散纤维；第一电控柜10负责控制进液、搅拌、送液。

一种采用上述用于在压裂液中添加纤维的装置在压裂液中添加纤维的方法，包括以下步骤：

步骤1)将预称量好的定量的纤维加入送料斗13，同时打开电动蝶阀8并开启输入泵7输入压裂液，搅拌筒2开始加压裂液，10秒后，送料电机5及离心分散电机6开始运行，输送纤维并开始搅拌；

步骤2)当流量计9监测数据达到输入液量至设定值(约40秒)时，即关闭输入泵7，关闭电动蝶阀8；

步骤3)纤维输送完即关闭送料电机5，搅拌至设定时间即关闭搅拌电机3；

步骤4)当发出输出液指令时，在设定时间内均匀输送纤维液，配合脉冲式压裂加砂过程，设定时间到即关闭输出泵11。

以上操作步骤均可以通过触摸屏19进行控制。

本实用新型提供的用于在压裂液中添加纤维的装置，整套设备配合高导缝压裂脉冲加砂时使用，设备可搅拌液量大于1m³；最大加纤维量为30Kg；一次搅拌纤维液时间在2分钟内，搅拌后的纤维液中纤维分布均匀，无抱团，无局部堆积现象；一次均匀输出纤维液时间在2分钟内；采用大流量泵快速输入压裂液，输入量可调节、控制，从而增加有效搅拌时间，保证纤维在压裂液中均匀分布；采用大流量粘液泵输出纤维液，能够在设定时间内(1.5-2.5分钟)均匀输出，能保证混砂时的比例一致，整机采用触摸屏、电控操作，实现单循环自动化，可以很好地满足实际应用的需要。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。