石油壓裂液高效配制技術(shù)研究

吳剛（中石化江漢油田分公司井下作業(yè)處特車大隊(duì)， 湖北 潛江 433100）

石油壓裂液高效配制技術(shù)研究

吳剛（中石化江漢油田分公司井下作業(yè)處特車大隊(duì)， 湖北 潛江 433100）

目前，在各國(guó)得到大范圍使用的壓裂液體一般有四種：水基壓裂液、泡沫壓裂液、油基壓裂液和乳化壓裂液。伴隨著石油產(chǎn)業(yè)研究人員的深入研制，壓裂液化學(xué)正逐漸成為油井開發(fā)中的重要增產(chǎn)方法。為此，本文對(duì)高效配液技術(shù)進(jìn)行了相關(guān)研究，以期在業(yè)內(nèi)進(jìn)行推廣。

石油壓裂液；高效配制技術(shù)；研究

0 引言

壓裂液對(duì)于原油開發(fā)非常重要，在油井增產(chǎn)過(guò)程中，壓裂技術(shù)逐漸被大范圍使用，然而，壓裂液也有一些劣勢(shì)，如破膠存在較大的難度，容易對(duì)環(huán)境造成污染，抗溫抗鹽的效果較差等。所以，針對(duì)以上問(wèn)題以及壓裂地層深度和溫度的增加，壓裂液配制逐漸得到越來(lái)越多的人的關(guān)注。因此，高效壓裂液配置技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

1 高效配液技術(shù)

高效配液技術(shù)有兩個(gè)特征，一個(gè)是壓裂液質(zhì)量要足夠好，另一個(gè)是配液速度要有保障。配液效率的提高一般有兩種方法，一種是提高基液黏度釋放速度，另一種是提高發(fā)液速度。在我國(guó)，如果還是依舊從配液站向施工現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)送壓裂基液，遠(yuǎn)不能跟上時(shí)代的步伐。因此，高效率配液技術(shù)是大勢(shì)所趨。

1.1 清水與稠化劑均勻混合技術(shù)

壓裂液的主要組成物是工藝上稠化劑、水等?！棒~眼”，是懸浮在基液中的水包粉團(tuán)，它不但可以減小基液的黏度，還能達(dá)到地層之后防止壓裂裂縫的導(dǎo)流。所以，基液的質(zhì)量評(píng)判的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)就是：“有無(wú)魚眼”。對(duì)于壓裂液稠劑的選擇，一般來(lái)講可選瓜爾膠粉和衍生瓜爾膠粉，這些稠劑的化學(xué)成分是半乳甘露聚糖，它的特性是可以在水里溶解，并最后得到高黏度膠液。通過(guò)分析稠化劑的特點(diǎn)，一般可從兩個(gè)角度來(lái)考慮水粉混合形式和膠粉輸送流態(tài)。

目前，一般可使用負(fù)壓抽吸方式對(duì)水粉混合結(jié)構(gòu)中的清水和稠化劑粉進(jìn)行混合。通過(guò)分析混合結(jié)構(gòu)，可發(fā)現(xiàn)，它們的原理差不多是一樣的。一旦清水由進(jìn)水管到達(dá)混合區(qū)，過(guò)流截面積的減小和混合區(qū)內(nèi)的水流速度的增加，都會(huì)使本區(qū)域壓力水頭降低，從而使壓力能轉(zhuǎn)變成動(dòng)能。如果水流速度達(dá)到一定程度，環(huán)境大氣壓高于混合區(qū)壓力，進(jìn)而形成真空。通過(guò)負(fù)壓作用，膠粉通過(guò)進(jìn)粉管被抽吸到混合區(qū)與清水混合。兩種混合機(jī)構(gòu)的不同之處是中央進(jìn)粉型結(jié)構(gòu)通道阻力小。進(jìn)粉管與混合區(qū)之間的環(huán)向間隙一般較小，進(jìn)水管終端如果沾水，側(cè)面進(jìn)粉型結(jié)構(gòu)形成粉團(tuán)的幾率大大增加，環(huán)向進(jìn)粉間隙很有可能會(huì)被堵塞。中央進(jìn)粉型結(jié)構(gòu)受到進(jìn)粉管前端錐角的作用，水流流向混合區(qū)，膠粉是沿著粉管軸線直接到達(dá)混合區(qū)，膠粉進(jìn)粉通道阻力較小，形成膠粉團(tuán)堵塞的幾率大大減小。因此，新型水粉混合器通常使用中央進(jìn)粉型結(jié)構(gòu)。如果能對(duì)中央進(jìn)粉型混合器進(jìn)行一定的改進(jìn)，就能得到效果更佳的水粉混合器結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)不僅容易調(diào)節(jié)，而且清理便捷，最重要的是不容易堵塞。

2 自動(dòng)配液技術(shù)

2.1 自動(dòng)配液技術(shù)中的工藝流程

由高效配液技術(shù)特點(diǎn)可知，在進(jìn)行自動(dòng)配液時(shí)，水與膠粉配制而成的基液通過(guò)增黏裝置達(dá)到一定的要求，然后才到達(dá)特定的配液池。在基液中添加固體添加劑，并經(jīng)由計(jì)量泵把液體添加劑投入到配液池中。在配液池中，通過(guò)攪拌裝置將材料做成混合液，最終經(jīng)由發(fā)液泵朝外發(fā)出。配制過(guò)程中，添加劑通過(guò)計(jì)量裝置添加進(jìn)去。這樣才能保障原材料添加精度以及壓裂液的質(zhì)量。

2.2 自動(dòng)配液系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在自動(dòng)配液系統(tǒng)中，其核心控制單元是可編程控制器PLC，使用者可以借助觸摸屏來(lái)對(duì)水粉比和配液量等參數(shù)進(jìn)行控制，最后得到各原料的理論添加量。與此同時(shí)，通過(guò)一些計(jì)量?jī)x器可以將添加量的實(shí)際值返回PLC，通過(guò)PLC，可對(duì)誤差作進(jìn)一步核對(duì)和計(jì)算，最后得到配液的正確指令。通過(guò)這個(gè)系統(tǒng)，不但可以實(shí)現(xiàn)配液，還能對(duì)流程和環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)。而且，在配液時(shí)，PLC對(duì)各個(gè)配液設(shè)備的開始和啟動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行控制，進(jìn)而確保配液作業(yè)按照預(yù)定流程進(jìn)行。借助該系統(tǒng)可對(duì)配液站內(nèi)的各個(gè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并且掌握站外罐車和發(fā)液情況。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)和石油產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，我國(guó)相關(guān)研究人員針對(duì)壓裂液配置技術(shù)的研究也推進(jìn)到了一個(gè)更高的層次，研究成果頗多。當(dāng)前，壓裂液的主要研究方向是殘余壓裂液對(duì)地層傷害最小化，油井污染最小化，原油增產(chǎn)最大化?，F(xiàn)在，各類壓裂液門類齊全，并且在各種環(huán)境中得到了大范圍推廣。然而，由于沒(méi)有對(duì)環(huán)境保護(hù)引起重視，只顧追求經(jīng)濟(jì)效益的現(xiàn)象頻發(fā)。所以，我們對(duì)于壓裂液體系的研究還應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)。

［1］羅彤彤，盧亞平，潘英民.石油壓裂液高效快速混配車工業(yè)試驗(yàn)［J］.礦冶，2004，13（4）：87-90.

［2］楊知佳.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的可視化實(shí)現(xiàn)［J］.計(jì)算機(jī)科技，2008，10.

［3］鄔春學(xué)，李宏魁，雷鳴，等.基于PCI04計(jì)算機(jī)的車載自動(dòng)連續(xù)配液系統(tǒng)［J］.電腦開發(fā)與應(yīng)用，2003，16（5）：31-32.