一种移动式聚合物干粉直配变黏压裂液设备的制作方法

本技术涉及油田开采压裂，尤其是一种移动式聚合物干粉直配变黏压裂液设备。

背景技术：

1、水力压裂是一种利用高压液体在地下目标岩层中制造并撑开裂缝的技术，其核心目的是为深埋地下的石油和天然气建立一个高效的流通通道，使其能够顺利地流向井筒，最终开采至地面。压裂液是压裂作业的“血液”，其包含90%的水，约9.5%的支撑剂和0.5%的化学添加剂。其中普遍使用的减阻剂（如聚丙烯酰胺类物质），按一定比例添加后可使清水产生一定的黏度，不仅可以降低液体流动时的摩擦阻力，使泵送更高效，还能提高液体的携砂率。

2、将聚丙烯酰胺类干粉配制成压裂液主要有以下三种方式。第一种是在工厂配制一定黏度的压裂母液后拉运至压裂现场与支撑剂在混砂罐中混合，不仅运输成本高，还需要大量的储罐；第二种是将干粉分散溶解于矿物油中形成乳液，并用吨桶储存在压裂现场，使用时按需添加至混砂罐中即可。该方式虽然能快速按需配制一定黏度压裂液，但是引入与压裂无关的矿物油使得返排液的处理更加困难，提高了环境污染风险，还增加成本。当前最有效的是第三种采用干粉直配变黏压裂液设备，可以在压裂现场直接将干粉快速按需配制成压裂母液，不仅占地面积小，变黏响应快，成本低廉，且产生的压裂返排液可进行重复利用。

3、目前聚合物干粉直配变黏压裂液设备的运用还存在以下三个关键问题，第一如何使聚合物干粉快速高效溶解于水中且不产生块状“鱼眼”，由于聚合物干粉遇水后快速起黏极易抱团且难以分散，会将部分干粉包裹其中形成“疙瘩”；第二是部分压裂现场作业周期短，设备搬迁频繁，而且吊装困难，因此需要研究如何将干粉直配变黏压裂液设备设计成移动式，可根据作业需求随时移动至相应压裂现场开展作业，提高效率；第三是如何使干粉适应不同地区、不同水质的压裂返排液，因为聚合物干粉产生黏度的高低受到水中矿化度、ph、金属离子（如钙、镁、铁等离子）、悬浮物含量、微生物等因素的影响，需要对聚合物干粉进行改性提高其抗干扰的能力。

4、本实用新型针对第一个和第二个关键问题研发出了一套移动式聚合物干粉直配变黏压裂液设备。

技术实现思路

1、为了解决聚合物干粉直配变黏压裂液设备存在的易产生鱼眼问题和搬迁移动困难的问题，本实用新型提供一种移动式聚合物干粉直配变黏压裂液设备。

2、本实用新型提供的移动式聚合物干粉直配变黏压裂液设备由车体和设置在车体上的撬装设备组成。所述撬装设备包括干粉投料单元、配液水输送单元、文丘里混合器、湍流剪切混合器以及过滤器；所述配液水输送单元与文丘里混合器的进液口连接，干粉投料单元与文丘里混合器侧壁上的进料口连接，文丘里混合器的出液口连接湍流剪切混合器，湍流剪切混合器的出液口连接过滤器。

3、所述干粉投料单元设置在文丘里混合器的上方，干粉投料单元包括干粉储存斗，干粉储存斗上部为方形；干粉储存斗下部设置为锥形体，锥形体底部为出料口，出料口与位于其下方的螺旋下料器连接，螺旋下料器的出料口与文丘里混合器的侧壁上的进料口连通；锥形体外侧壁中部设置振动器a。

4、所述干粉储存斗顶部设置进料口a、进料口b和粉尘净化器；进料口a为dn500的进口，聚合物干粉储存于吨包内，通过起吊装置将其吊至进料口a上方，随即将吨包底部的卸料口打开使聚合物干粉进入干粉储存斗。进料口b用于安装dn100的罐车打粉管线，聚合物干粉通过罐车拉运至作业点，利用罐车的高压气流将聚合物干粉通过打粉管线打入干粉储存斗中；携带粉尘的高压气体进入粉尘净化器中过滤拦截粉尘后排出；锥形体外侧壁上部设置进料口c，用于人工加入聚合物干粉。三个进料口择一使用，其他两个处于密封状态。

5、所述螺旋下料器的转速可以调节，通过其转动频率控制下粉速度，实现对聚合物干粉的下料速度的控制，从而配制不同黏度的压裂液。

6、所述粉尘净化器包括长方形壳体，壳体底面左右两边分别设置一个进气口，壳体内中部安装若干块过滤板，过滤板以平行于壳体左右侧面的方式等间距安装，所有过滤板均位于两个进气口之间，壳体顶部设置出气口，壳体外部侧壁上设置振动器b。

7、所述配液水输送单元包括进水管和进水泵，通过进水泵将配液水输送至文丘里混合器。

8、所述湍流剪切混合器包括一个水平放置的圆柱形壳体，壳体左右两端分别设置进液口和出液口，壳体内安装一个直径等于壳体内径的圆形盲板，盲板以平行于壳体左右端面的方式竖直安装，通过盲板将壳体内空间分割为左右两部分；盲板中心开设一通孔，该中心通孔连接导流管a的一端，环绕中心通孔的周边分别开设四个通孔，四个通孔分别连接一导流管b，四个导流管b和导流管a位于盲板的同一侧，导流管a水平放置，四个导流管b向靠近导流管a的方向倾斜设置，使导流管b的排出的流体与导流管a排出的流体汇聚。聚合物干粉和配液水在文丘里混合器中初步混合，然后进入湍流剪切混合器，混合液在导流管a和b中流速增大，高速流体在汇聚处发生强烈湍流冲击，实现对混合液的再次混合。

9、所述撬装设备还包括发电机为整个撬装设备提供电能。

10、优选的是，本实用新型的移动式聚合物干粉直配变黏压裂液设备可以包括两套相同的压裂液配制管线，一备一用或者同时使用。两套相同的压裂液配制管线共用一个干粉储存斗，干粉储存斗下部设置两个并列的锥形体，两个锥形体的底部均为出料口，两个出料口分别连接一个螺旋下料器，两个螺旋下料器的出料口分别与两个文丘里混合器的侧壁上的进料口连通，每个文丘里混合器的出液口连接一个湍流剪切混合器，湍流剪切混合器的出液口连接过滤器；配液水输送单元同时或单独向两个文丘里混合器输送配液水。

11、与现有技术相比，本实用新型的有益之处在于：

12、（1）本实用新型的移动式聚合物干粉直配变黏压裂液设备是将清水与聚合物干粉快速连续混合配制变黏压裂液的设备，配制成的压裂液无“鱼眼”产生，且能根据压裂作业需求实时改变压裂液的黏度。所述文丘里混合器是一种利用文丘里射流原理，高速水流在管道急剧变小的喉管处会产生负压，从而将螺旋下料器排入的干粉吸入高速水流中进行高速射流混合，实现干粉与清水的快速混合溶解。所述湍流剪切混合器将文丘里混合器产生的混合液进一步分散混合，避免产生块状“鱼眼”，并由过滤器对少量“鱼眼”进行过滤拦截。

13、（2）撬装设备整体安装在可移动的车体上，可随时将设备拉运至压裂现场进行作业，无需吊装，布局紧凑，特别适用于压裂周期短、需频繁移动的压裂作业。

14、本实用新型的其他优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

1.一种移动式聚合物干粉直配变黏压裂液设备，其特征在于，由车体和设置在车体上的撬装设备组成，所述撬装设备包括干粉投料单元、配液水输送单元、文丘里混合器、湍流剪切混合器以及过滤器；所述配液水输送单元与文丘里混合器的进液口连接，干粉投料单元与文丘里混合器侧壁上的进料口连接，文丘里混合器的出液口连接湍流剪切混合器，湍流剪切混合器的出液口连接过滤器；

2.如权利要求1所述的移动式聚合物干粉直配变黏压裂液设备，其特征在于，所述干粉投料单元设置在文丘里混合器的上方，干粉投料单元包括干粉储存斗，干粉储存斗上部为方形；干粉储存斗下部设置为锥形体，锥形体底部为出料口，出料口与位于其下方的螺旋下料器连接，螺旋下料器的出料口与文丘里混合器的侧壁上的进料口连通；锥形体外侧壁中部设置振动器a。

3.如权利要求2所述的移动式聚合物干粉直配变黏压裂液设备，其特征在于，所述干粉储存斗顶部设置进料口a、进料口b和粉尘净化器；进料口a为dn500的进口，聚合物干粉储存于吨包内，通过起吊装置将其吊至进料口a上方，将吨包底部的卸料口打开使聚合物干粉进入干粉储存斗；进料口b用于安装dn100罐车打粉管线，聚合物干粉通过罐车拉运至作业点，利用罐车的高压气流将聚合物干粉通过打粉管线打入干粉储存斗中，携带粉尘的气体经过粉尘净化器除去粉尘后排出；锥形体外侧壁上部设置进料口c用于人工加入聚合物干粉；三个进料口择一使用，其他两个处于密封状态。

4.如权利要求3所述的移动式聚合物干粉直配变黏压裂液设备，其特征在于，所述粉尘净化器包括长方形壳体，壳体底面左右两边分别设置一个进气口，壳体内中部安装若干块过滤板，所有过滤板以平行于壳体左右侧面的方式间隔安装，且所有过滤板均位于两个进气口之间，壳体顶部设置出气口，壳体外部侧壁上设置振动器b。

5.如权利要求1所述的移动式聚合物干粉直配变黏压裂液设备，其特征在于，所述配液水输送单元包括进水管和进水泵，通过进水泵将配液水输送至文丘里混合器。

6.如权利要求2所述的移动式聚合物干粉直配变黏压裂液设备，其特征在于，包括两套相同的压裂液配制管线，一备一用或者同时使用。

7.如权利要求6所述的移动式聚合物干粉直配变黏压裂液设备，其特征在于，两套相同的压裂液配制管线共用一个干粉储存斗，干粉储存斗下部设置两个并列的锥形体，两个锥形体的底部均为出料口，两个出料口分别连接一个螺旋下料器，两个螺旋下料器的出料口分别与两个文丘里混合器的侧壁上的进料口连通，每个文丘里混合器的出液口连接一个湍流剪切混合器，湍流剪切混合器的出液口连接过滤器；配液水输送单元同时或单独向两个文丘里混合器输送配液水。

8.如权利要求1所述的移动式聚合物干粉直配变黏压裂液设备，其特征在于，所述撬装设备还包括发电机为整个撬装设备提供电能。