(配液车的原理)压裂酸化现场配液技术研究与应用

1、收稿日期:2005203224专利技术:专利号632365作者简介:王树龙(19632 , 男, 天津人, 高级工程师, 副总工程师, 在读博士,1985年毕业于西南石油学院矿机专业, 现从事技术研究和管理工作。文章编号:100123482(2005 0420067203压裂酸化现场配液技术研究与应用王树龙1, 邹旭东1, 王荣业1, 肖平2(1. 大港油田集团井下作业公司, 天津大港300280;2. 兰州矿场机械有限公司, 甘肃兰州730050摘要:压裂、酸化施工液的质量是影响施工效果的关键因素, 难以保证液体质量。研制的采用混合射流技术、配液速度为m 3/h 用。文章介绍了现场配液配酸车

2、的原理、关键词:射流酸化; 离心泵; 配方; 中图分类号:TE925. :R esearch and of fracturing and acidizing operation site mixing liquid technologyWAN G Shu 2long 1,ZOU Xu 2dong 1,WAN G Rong 2ye 1,XIAO Ping 2(1. Dow nhole O peration Com pmany , Dagang Oil f iel d Group , Dagang 300280, China;2. L anz hou Oil f iel d M achinery

3、Co. L t d. , L anz hou 730050, China Abstract :Quality of operation liquid is essential for t he success of t he f ract uring and acidizing operation. If t he real sit uation cantmeet t he requirement of muster mixing operation , t he t raditional mixing met hod can t assure t he liquid quality. In

4、t his case , we develop blend jet technology ; t he site mixing capacity can achieve 150m 3/h wit h mixing acid vehicle , which has got big success on site. This article introduces t he p rinciple of mixing acid vehicle , essential technology and operation effect in detail. K ey w ords :jet acidizin

5、g ;cent rif ugal p ump ;p reparation ;adjust ment压裂和酸化是目前油、气井增产和注水井增注的最有效措施。压裂过程是利用高压液体(压裂液 在井底生产层造成裂缝或扩展原始裂纹, 再用支撑剂充填, 以形成高渗透率区域。酸化过程则是向井底注入酸液, 以解除井底堵塞或溶去一部分地层岩石颗粒, 从而提高油层渗透率。近年来, 在裂缝性灰岩中发展了一种酸化-压裂联合处理的有效方法, 即酸压技术。经酸压处理后, 可得到导流能力强、裂缝长的通道, 增产效果好1。为了确保压裂、酸化或酸压施工成功, 事先配置的施工液质量是影响施工成败的关键因素。针对工艺特点和施工要求研

6、制成功了现场配液、配酸、混酸专用设备, 并与其他设备配套, 形成了现场配液、配酸、混酸、输供酸技术, 并已应用于生产中。1工艺原理现场配液技术应用于不满足集中配液的场合,现场利用配液配酸车完成配液, 其流程如图1 。图1配液配酸车流程该设备具备配置压裂液和酸化液、输送压裂液2005年第34卷石油矿场机械第4期第67页OI L FIE LD EQUIPMENT 2005, 34(4 :6769 和酸化液、代替供酸泵车的功能。配液系统采用了混合射流原理, 离心泵输出的液体经射流器后, 在射流器喷嘴喉管处形成局部负压, 调节射流器喉管尺寸, 使该处负压值足以吸入田青粉或瓜胶储罐中的粉剂, 控制该处负

7、压值使单位时间吸入的粉剂量达到设计要求。吸入喉管的粉剂与流经喉管的高速液体迅速溶合、破解, 形成符合要求的压裂液, 并输送到混合罐内达到配液的目的。根据所配压裂液浓度要求, 可以采用一次配液方式或两次配液方式完成。一次配液方式即离心泵直接在清水罐中抽吸液体, 吸液体, , 压裂液或酸化液中添加所需的添加剂。该系统还具备配酸和混酸功能, 清水和储备在储酸罐内的酸液经离心泵通过排出管汇到达酸化施工泵车的吸入罐, 同时利用设备的添加剂系统对母酸液添加所要求的添加剂, 实现配酸作业。利用该系统还可以实现配酸输酸作业, 代替供酸泵车。储备在储液罐的母酸经离心泵通过旋转伸缩系统输送到酸化施工泵车的吸入罐体

8、, 利用添加剂系统对母酸添加所要求的添加剂。旋转伸缩机构可以使输液管线旋转、伸缩、举升, 具有高度灵活性, 可以实现在线配酸、混酸功能。2关键技术2. 1混合射流器部分混合射流器是利用液体经射流器形成的负压实现对粉剂的吸入, 粉剂与紊流状态下的液体充分混合实现配液, 配液工艺要求喉管处的负压值对每一种液体其值应维持不变, 使所配压裂液浓度符合施工要求。a 喉管处所需的负压值。b 由于离心泵排出管汇突然扩大所造成的扬程损失。c 管路阀件的阻力损失主要受管路布置、液体粘度、系统泵阀开启状态等影响。d 离心泵出口与进口的液面差以及离心泵出口处所必需的能量。根据水力学基本原理, 喉管处所需的负压值为p

9、 =K 222g,式中, K 为修正系数, 与管路结构、喉管进出口压力等参数有关; v 1为喉管处液体的流速,m/s ; v 2为下游液体流速,m/s 。所选用的供液泵为离心泵, 由于离心泵排出管汇突然扩大所造成的扬程损失2为h =KD 12-1222g, 式中, K 为阻力系数, K =0. 21. 2, 受结构、流速、粘度等因素影响; D 1、D 2分别为扩张管进出口的直径,mm 。, , 。离、系统阻力等本身又受多种因素的影响, 对于某一种配剂Q =f (p , h , D 1, D 2, , F , , 式中, Q 为离心泵排量,m 3; 为液体粘度; F 为系统阻力kN ; 为液体密

10、度。根据水力学、流体力学理论, 此方程为复杂的微分方程, 对于不同配剂可以写出相应的微分方程组。根据数学理论, 求解该微分方程组得出的排量Q 是一个区域值, 因此要求喉管处几何尺寸也应为一个区域值, 不是一个定值。混合射流器的技术关键为在线调整技术, 在线调整喉管处的结构尺寸, 使喉管处真空表的读数保持一定值, 完成配液。2. 2离心泵选型离心泵选型主要考虑泵的技术参数、特性曲线、结构特点、材质等因素。离心泵的扬程要满足立式罐配液、供酸、混酸的要求, 且不应小于40m 。工艺要求离心泵在一定扬程下排量调节范围要大, 且特性曲线不应有明显的驼峰陡降, 结合离心泵特性曲线与比转速的关系, 要求离心

11、泵为中低比转速离心泵, 由此决定了离心泵叶轮的主要尺寸2。除此之外, 还要求离心泵的液体流量范围尽可能宽。为了确保密封部位密封可靠, 要求离心泵带有副叶轮, 采用多级密封, 即密封采用副叶轮密封+端面机械密封+软填料函密封技术。所输送的介质为酸类腐蚀性液体, 要求泵体、叶轮等部位具有很强的耐腐蚀性。为此, 设备配备了以不锈钢材质为主的耐酸、耐腐蚀泵。2. 3设备整体匹配设备整体匹配的原则是满足工艺性、灵活性、动力匹配性、设施完整性的需要, 应配备齐全添加剂系统, 混酸输酸系统, 数据计量、储存系统, 并以工艺要求完成性能、功能配套, 合理选择执行机构的材质,86OI L FIE LD EQUI

12、PMENT 2005Vol. 344以满足使用要求。3使用效果2000年, 大港油田集团井下作业公司与兰州矿场机械有限公司联合研制成功了现场配液配酸车,并获国家专利(专利号632365 , 已现场配液200余井次, 为进一步完善配液技术开辟了新途径。4结论1 提高了压裂酸化设备的配套水平, 设备作为HQ2000型压裂车组的主要配套设备, 与HQ2000型压裂设备配套使用, 实现了在线连续加砂、连续配液、连续施工, 提高了压裂技术水平。2 配液配酸车具有配粉配液比例范围大、操作简便、计量准确、加粉均匀等优点; 在确保配液质量的前提下, 配液速度达到150m 3/h , 缩短了整个压裂施工周期。3

13、 配液配酸车具备混酸、输供酸功能, 并且可以实现在线添加某种添加剂, 较以往技术有所突破。参考文献:1华东石油学院矿机教研室. 石油钻采机械(下册 M .北京:石油工业出版社,1978. 3482369.2泵手册编委会. 泵手册M .北京:机械工业出版社.492125,4612531.收稿日期:2005202222作者简介:徐广利(19752 , 男, 吉林长春人, 工程师, 经理,1999年毕业于石油大学(华东 机械系, 现从事管理工作。文章编号:100123482(2005 0420069204ZJ40JD /2250JD 钻机的研制与应用徐广利(辽河石油勘探局钻井一公司, 辽宁盘锦121

14、400摘要:介绍了一种机电复合驱动石油钻机。钻机绞车、泥浆泵采用机械驱动方式, 。文章分析了钻机的系统配置与特点。关键词:钻机; 机电复合驱动; 特点中图分类号:TE922. 03:Bapplication of mode ZJ40/2250JD drill rigXU Guang 2li(. 1D rilling Com pany , L iaohe Pet roleum Ex ploration B ureau , Panj in 121400, China Abstract :This article introduce a kind of mechanical and electric

15、 combined drive drill rig. It describes con 2figuration of t he drill rig , and analyzes it s main feat ures. Drawworks and drilling p ump adopt mechanical drive , and rotary table adopt s AC frequency combinel elect ric drive. K ey w ords :drill rig ; mechanical and elect ric combine drive ; feat ure辽河油田的油气产层较浅(15004000m , 且矿区多处在稻田、苇田、油田三田交汇地区, 井场面积受到限制、土地使用费用较高, 限制了大型钻机的使用, 因此, 研制的新型钻机需要满足