[发明专利]一种用于支撑剂蚓孔式铺置压裂过程的现场设备及其工作方法

权利要求书

1.一种用于支撑剂蚓孔式铺置压裂过程的现场设备，其特征在于，该设备包括压裂材料搅拌罐、在所述压裂材料搅拌罐的轴向两端分别设置有进料口和出料口；在所述压裂材料搅拌罐的顶部、且靠近进料口的一侧设置有纤维计量输送装置；在所述压裂材料搅拌罐的顶部、且靠近出料口的一侧设置有水溶性支撑剂输料腔；

在所述进料口设置有进液泵，所述进液泵通过第一电磁流量计和压裂液输送管道与所述进料口相连；

在所述出料口设置有输出泵，所述输出泵通过第二电磁流量计与外部混砂车相连；

所述压裂材料搅拌罐中垂直于轴向方向设置有由第一电机驱动的第一搅拌轴；

在所述第一搅拌轴上均匀分布有多条搅拌斜杆，所述搅拌斜杆与所述第一搅拌轴之间的夹角90°；

所述纤维计量输送装置为中国专利CN102536188 B权利要求1中所公开的一种应用在油气井纤维辅助压裂过程中的纤维输送装置；

在所述纤维计量输送装置和水溶性支撑剂输料腔内分别设置有控制开关和光电传感器I、光电传感器II，用于控制向所述压裂材料搅拌罐内注入物料的量。

2.根据权利要求1所述的一种用于支撑剂蚓孔式铺置压裂过程的现场设备，其特征在于，在所述压裂材料搅拌罐中固定设置有漏斗，所述漏斗的上边缘与所述压裂材料搅拌罐的上端相连，所述漏斗的底部通孔套设在所述第一搅拌轴上部的搅拌斜杆的外径。

3.根据权利要求2所述的一种用于支撑剂蚓孔式铺置压裂过程的现场设备，其特征在于，所述漏斗为圆锥形状；在所述漏斗的上端设置有一圈倾斜沿，该倾斜沿围城所述漏斗上方的喇叭状开口；在所述漏斗与压裂材料搅拌罐侧壁之间设置有多个支撑块。

4.根据权利要求3所述的一种用于支撑剂蚓孔式铺置压裂过程的现场设备，其特征在于，所述漏斗的高度0.3-0.8m，厚度0.5-3.0cm；所述倾斜沿与水平方向夹角10-40°，高度0.1-0.4m；在所述漏斗与压裂材料搅拌罐侧壁之间设置有4个支撑块，所述支撑块长度0.2-0.4m，宽度3-10cm。

5.根据权利要求1所述的一种用于支撑剂蚓孔式铺置压裂过程的现场设备，其特征在于，所述设备还包括远程控制面板，该控制面板通过无线网络实时采集第一电磁流量计和第二电磁流量计的流量数据、实时控制所述纤维计量输送装置向压裂材料搅拌罐内输入纤维速度和总量、实时控制所述水溶性支撑剂输料腔向压裂材料搅拌罐内输入水溶性支撑剂速度和总量；所述控制面板还用于远程启动或停止进液泵和输出泵。

6.根据权利要求5所述的一种用于支撑剂蚓孔式铺置压裂过程的现场设备，其特征在于，在所述纤维计量输送装置内设置有第一控制开关和光电传感器I，所述第一控制开关受控于所述远程控制面板，用于实时控制所述纤维计量输送装置向压裂材料搅拌罐内输入纤维；所述光电传感器I向所述远程控制面板实时传输纤维的速度和总量。

7.根据权利要求6所述的一种用于支撑剂蚓孔式铺置压裂过程的现场设备，其特征在于，在所述水溶性支撑剂输料腔内设置有第二控制开关和光电传感器II，所述第二控制开关受控于所述远程控制面板，用于实时控制所述水溶性支撑剂输送装置向压裂材料搅拌罐内输入水溶性支撑剂；所述光电传感器II向所述远程控制面板实时传输水溶性支撑剂的速度和总量；所述远程控制面板还用于远程设定施工泵入程序，进而控制施工时泵入顺序、泵入物料及控制泵入物料用量。

8.根据权利要求1所述的一种用于支撑剂蚓孔式铺置压裂过程的现场设备，其特征在于，所述纤维计量输送装置和水溶性支撑剂输料腔均为圆台形腔体结构；在所述纤维计量输送装置的底部设置有用于在压裂材料搅拌罐内产生负压的装置。

9.根据权利要求1所述的一种用于支撑剂蚓孔式铺置压裂过程的现场设备，其特征在于，所述纤维计量输送装置上设置有纤维质量计量刻度尺；在所述水溶性支撑剂输料腔上设置有水溶性支撑剂体积计量刻度尺；在所述压裂材料搅拌罐上分别设置有红外线液位计、清洗口和底部支撑架。

10.一种如权利要求4、8-9任意一项所述设备的工作方法，包括步骤如下：

1） 布置压裂施工现场，连接所述设备的所有施工管线；

2）启动所述纤维计量输送装置，纤维在负压的作用下流入所述压裂材料搅拌罐，纤维流入的速度范围是0.1-20000g/min；

3）启动水溶性支撑剂地面螺旋输送装置，将水溶性支撑剂沿进料口加入所述压裂材料搅拌罐内，加入速度范围是0.1-10m³/min；

4）通过远程控制面板设定纤维和水溶性支撑剂的添加速度和总量；通过所述纤维质量计量刻度尺和水溶性支撑剂体积计量刻度尺观察物料的添加状态，同时利用光电传感器I、光电传感器II将添加物料的速度与添加总量返回至远程控制面板，最终与所述设定的添加速度和总量进行实时比较、调整，直至与设定的添加速度和总量一致；

5）在远程控制面板上的启动进液泵，压裂液流经第一电磁流量计进入压裂材料搅拌罐内，远程控制面板上实时显示压裂液的流入速度；

6）启动第一电机，带动第一搅拌轴和搅拌斜杆高速旋转，使压裂材料搅拌罐内的压裂液与纤维和水溶性支撑剂混合；

7）观察红外线液位计，当压裂材料搅拌罐中充满适量的压裂液后，通过远程控制面板启动输出泵，使压裂材料搅拌罐内的混合物料经第二电磁流量计流入混砂车并泵入井内，在所述远程控制面板上实时显示压裂液的输出速度；

8）重复步骤1)-7)完成多个脉冲加砂，直到施工全部完成后，通过远程控制面板远程停止进液泵和输出泵工作，关闭纤维计量输送装置和水溶性支撑剂输料腔，压裂施工完成。