压裂液快速增黏装置研制.pdf

2013年第42卷
石油矿场机械
第10期第75页
OIL FIELD EQUIPMENT
2013,42(10):75~77
文章编号:1001-3482(2013)10-0075-03
压裂液快速增黏装置研制
刘庆,卢亚平,潘社卫,台广锋
(北京矿冶研究总院,北京100160)
摘要:随着水平井开发技术的发展,国内油田相继进行了大型压裂作业。在大流量压裂液配制过程
中,如何使压裂液黏度快速增加到可用值,成为制约连续混配技术发展的瓶颈。通过揽拌器的设
计、小型化试验和罐体的设计,研制出了压裂液快速増黏装置。在吉林油田现场配液,流量为8
m3/min,压裂液出口黏度达到最高黏度的80%,满足了使用要求。为大流量连续混配工艺提供技
术支持。
关键词:压裂液;黏度;搅拌器;配液装置
中图分类号:TE934.2
文献标识码:B
Development of Equipment for Fast Increasing Viscosity of Fracture Fluid
LTU Qing, LU Ya-ping, PAN She-wei, TAI Guang-feng
Beijing General Research Institute of Mining and Metallurgy, Beijing 100160, China)
Abstract: With the continuous development of horizontal well technology, large-scale fracturing
ve been carried out in domestic oil fields. But, how to increase viscosity of fracture fluid quickly
become a problem in large-scale fracturing. After designing agitator, doing small-sized test and de
signing tank, the new equipment for fast increasing viscosity of fracture liquid was developed. The
equipment has been tested in Jilin Oilfield, which could increase viscosity of liquid to 80%
ot max
imum viscosity in laboratory quickly when liquid mixing velocity was 8m/min. It met the d
mand of liquid preparation on the spot. It also provided technical support for large flow continuous
mixing.
Key words: fracturing fluid; viscosity; agitator; mixing device
近几年来,随着水平井开采技术的成熟,国内各量“,压裂液的配液需求量显著増加,单口井的压
油田相继采用水平井分段压裂技术来提高石油产裂液用量甚至达1万m3。与常规配液方式相比,现
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使潜油电泵机组在气液比较高的油井中可以稳定运
LJ].石油矿场机械,199,28(5):22-25
行,取得了显著效果。
黄建平.彭志新.叶片式气液混输泵:中国,200520052401
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参考文献
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收稿日期:2013-04-08
项目来源:国家发明专利“一种压裂液大流量配液系统及配液方法”(ZL201110457842.6);国家实用新型专利“大流量撬
装式配液装置”(ZL201120570705.9)
作者简介:刘庆(1982-),男,黑龙江大庆人,工程师,硕士,2007年毕业于哈尔滨工业大学机械设计及理论专业,现从事
石油压裂液配制设备的研究和设计工作,E-mail:liu_qing@ bgrimm,com。
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石油矿场机械
2013年10月
场连续混配技术受到压裂施工方的青睐。常规配液了改善液体的流态,提高搅拌效果,在转子外围增设
方式是先预先配制压裂液,再将配制完成的压裂液一个筒形的定子挡板,使浆叶排出的流体在导流筒
运输到配液现场进行压裂施工。连续混配是指边配内部与外部形成上下循环流动。导流筒可严格控制
液边压裂,可根据现场压裂作业的情况灵活调整配流体的流形,防止循环短路,获得高速湍流和髙速循
液量和配方,不仅提高了压裂的效果,而且柲大地降环,并可以消除增黏罐体中的“死角”,实现最有效地
低配液余量,节省了配液成本,对环境的污染明显混合。其垂直挡板能够抑制切向流,将切向流转移
减
为径向流和轴向流,增大湍流和对流循环强度,从而
目前,连续混配技术向着大流量方向发展,在保提高搅拌效果。增加挡板的宽度会使叶片与浆体接
证配液质量的情况下,增大配液排量,减少配液时触面积增加,功率也会增加,最后达到最大值,此后
间,满足最大压裂流量的需求,使单口井的压裂周期挡板宽度再增加时,功率几乎不变。搅拌器结构如
缩短,提高压裂效率。黏度是压裂液的主要考核指图1。
标,在大排量压裂中,压裂液流量在6~8m3/min,
转子
定子挡板
在如此高的配液速度下,如何使压裂液黏度在短时
间内得到要求,成为急待解决的问题。
1搅拌对压裂液黏度的影响
压裂液是胶粉与水混合的产物,属于典型的非
牛顿流体,由于胶粉有亲水性,在形成胶液的过程
图1搅拌器结构原理
中,极易形成结团,出现“水包粉”的现象,这样的胶1.2小型搅拌器的增黏试验
液会影响胶粉黏度的释放,不能达到使用的黏度值,
在试验室进行了小型化搅拌器的增黏试验,检
而且形成的固相小颗粒容易堵塞地层通道,使渗透验搅拌器的增黏效果,压裂液的液体黏度释放与搅
性降低,导致压裂的质量降低,这在压裂液配制中是拌器的转速和时间的关系最为密切,因此需要得出
要避免的问题。
搅拌转速、时闯与瓜尔胶黏度释放关系。
强力搅拌能够使胶粉迅速分散到水中,挤破胶
试验选用羟丙基瓜尔胶为原料,水温20℃,瓜
液形成中的气泡,加速液体黏度的释放,是压裂液黏尔胶配比0.45%,在不同的转速下,压裂液随搅拌
度快速释放的有效方法,在大部分压裂液配液装置时间的变化如图2所示。
中得到了广泛的应用的
搅拌器的结构分析
在搅拌叶轮中,斜叶式和平直叶式叶轮都以搅
- 000 r/min
拌循环流量大而著称,在各个行业应用最广。斜叶
做
-1 200 r/min
式叶轮与搅拌轴有一定的角度,推动流体既有轴向
--1 400 r/min
_1600r/
速度,也有相当大的切向速度和径向速度?。平直
-w-1 800 r/min
叶式