[实用新型]一种压裂液返排控制装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及油井压裂技术领域，特别涉及一种压裂液返排控制装置。

背景技术

石油是埋藏在地下几百米甚至几千米深的油层中，储存在岩石的孔隙、裂缝、和孔洞中，是一种液体矿藏，可以在地下岩石的孔隙、裂缝和孔洞中流动，并且具有较高的压力。石油是靠油层压力的作用流到油井里，这样我们就可以通过油井从地下开采石油了。长期以来人们在实践中总结发现，通过压裂可以提高石油的产量。但是压裂过后必须经过一个返排过程，使得压裂过程中使用的压裂液从油井中流出。

压裂液的返排速度和返排率是影响增产效果的重要因素。实践发现，放喷过程太快，返排液流量太大，就会使得压裂过程中加入的支撑剂(砂子)随返排液一起流出油井，影响压裂施工效果。目前，油田现场施工中，主要是依靠人工控制井口闸板或人工更换油嘴来进行压裂液的返排，这种方法存在如下弊端：

1、由于是人工控制闸板或油嘴，不能实现连续返排，由于压力激动的产生，使压裂液的返排过程中出现吐砂；

2、由于人工操作，返排只能是裂缝完全闭和时进行，由于时间较长，造成裂缝闭和过程中，支撑剂发生严重沉降，大大减少储层填砂受效率；

3、由于人工操作，现场操作难于摸清规律，造成返排过快或过慢，以及返排流量的不适当，从而引起吐砂或返排率低。

实用新型内容

为解决现有技术的问题，本实用新型提出一种压裂液返排控制装置，本技术方案通过传感器和PLC相互配合通信，控制调节阀的开度，达到智能控制压裂返排流量的目的。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种压裂液返排控制装置，该装置包括：

测量传感器、PLC控制器、控制节流阀执行器和节流阀；其中，

所述测量传感器，用于在线实时测量节流阀两侧的压力差、节流阀处的液体流速以及节流阀的开度，将获取的信息以反馈信号的形式传输至所述PLC控制器；

所述PLC控制器，用于利用所述压力差、所述液体流速和所述节流阀的开度计算获取节流阀处的流量，根据获取的节流阀处的流量发出控制信号；

所述控制节流阀执行器，用于根据所述控制信号控制节流阀的开度，实现返排过程中返排液的流量。

优选地，所述PLC控制器获取节流阀处的流量的表达式：

Q=α·A·2ΔP/ρ]]>

其中，Q表示流量，A表示节流口横截面，即节流阀的开度；ΔP表示节流阀的压力差；ρ表示液体密度；α表示流量系数；ζ表示流阻系数；l表示节流口长度；v表示粘度；V表示流速；d_H²表示液压直径，u表示节流管横截面的周长。

优选地，所述节流阀的阀瓣形状为针形、角形或锥形。

上述技术方案具有如下有益效果：本技术方案推导出阀口面积与流量的关系，并提出了压裂液返排智能控制方法。利用该方法及装置可智能调节返排液流量，避免因返排速度过快，将支撑剂带出油井影响压裂施工效果。该实用新型在油气井生产领域尚属空白，应用后可有效提高油井寿命及产能，具有十分可观的经济效益及社会效益。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提出的一种压裂液返排控制装置框图；

图2为本实施例的压裂液返排控制系统框图；

图3为本实施例的压裂液返排控制系统的控制箱内部电路线路图；

图4为本实施例的装置控制流程图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。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。