摘要：酸液连续混配供送装置的研制具有重大的现实意义，装置能大幅提高配液质量和配液效率，减少大量人工成本，降低对储酸罐的需求，减少原液的浪费，产生较大的经济价值。满足各大油气田的使用需求。
关键词：混配；供送装置；酸化作业
对于油气田的生产来说，要想保证一个好的经济效益，就必须有一个高的、稳定的产油量和产气量，增产和稳产也就成了油气田开发的核心任务。为了最大限度提高油气井储层的渗透率，从而提高油气井的采收率，最终提高油气井的产量，压裂和酸化已成为了油气田增产和稳产必不可少的措施之一。酸化(也称酸压，Acidfracturing)是通过向地层注入酸液，溶解储层岩石矿物成分及钻井、完井、修井、采油作业过程中造成堵塞储层的物质，改善和提高储层的渗透性能，从而提高油气井产能的增产措施。酸液是酸化作业中必不可少的关键部分，它的性能好坏直接关系到油气井储层的酸化效果，因此酸液配置的质量成为了酸化作业成效的关键。连续混配省去了配液准备的中间环节，可以将每口井的生产进度提前一天，有效缩短了酸化施工作业的周期；施工结束后，剩余的清水不会对环境造成污染，实现安全节能环保作业。连续混配可以充分利用水资源，避免不必要的浪费，同时还可以大大降低工人的劳动强度，改善工人的作业环境。酸液连续混配供送装置大幅提高配液质量和配液效率，减少原液的浪费，产生较大的经济价值。因此，酸液连续混配供送装置的研制具有重大的现实意义。
1 酸液连续混配供送装置设计方案
酸液连续混配供送装置系统采用撬装结构，整个撬体由运输车辆搬运。整套系统由一台柴油发电机组提供动力，供给各动力设备及控制系统使用。整套设备的运行采用独立的控制系统，由PLC可编程控制器和电器元件组成，操作简便可靠性高。全部系统设备安装在撬体上，撬体为钢架结构，设有吊装环或吊钩，并设置地脚与车辆连接，使用平板车辆可以将撬体装载方便运输。撬体上分区域安装设备，并设有扶梯便于操作人员进行加料和日常维护工作。系统内机、泵、自动阀门和控制元件等全部使用电做动力来源，每个进口均装设手动不锈钢球阀，与进水分配器连接，分配器出口连接自吸式水泵，水泵出口接电动或气动调节阀门和流量计，调节流量大小。在清水输入侧设置了2个进口，接口形式为：4英寸由壬，Fig206扣型，可以连接酸液槽车或酸槽。每个进口均装设手动衬氟球阀和止回阀，管路同样采用衬氟管路。2个进口分别为：盐酸进口和氢氟酸进口。进口直接与酸液泵连接，管路中设有流量计，可不间断计量流量。泵出口接电动或气动调节阀门，可调节流量大小。
2 装置重要组成部分设计
2.1 混合罐结构优化设计
混合罐是酸液连续混配装置系统中的关键设备。混合罐内部、外部结构设计的科学性、合理性关系到水、酸和各种添加剂混合后的酸化液配比是否均匀，能不能够达到配液精度，是否满足现场需求等问题。
优化前设计方案：混合器采用不锈钢材质制造，内表面涂覆耐酸树脂涂层。清水和酸液从罐体切向进入，内部设计了物料混合折流挡板，使各种添加剂在罐内充分混合。系统中设置了自循环系统。当检测混合液浓度不够时，或输出受阻时，可启动自循环系统。
优化后设计方案：多次液体整体混合方式的实验结果表明，由于混合罐内所配酸液要连续排出，混合罐液体停留时间很短，出现混合不均匀，混合液体不达标的现象，经工程技术专家的多次方案讨论，优化原有设计，改变混合罐内外结构，最终决定将静态混合罐方案改为动态混合罐，将混合罐体设计成长圆柱体，内置双层搅拌桨，液体以切线进入圆罐内壁，通过双层搅拌桨搅拌后排出，便于液体进入、排放及清洗，同时在罐内两侧设置挡板，用来消除罐体内部液体的涡流形成，增强混合效果，经检测混配液达到技术要求。
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2.2 液添物料添加单元
根据酸液配制方案，液体添加剂（发泡剂除外）总量为2%～12%，发泡剂为0.5%。根据设计要求，发液总量为4.5m3/min，计算可得液体添加剂总量为90L/min~540L/min，发泡剂添加量为22.5L/min。设计方案如下：液体添加剂系统从用户自备的液添罐或液添车中抽吸液体添加剂，由液添泵泵入到混合罐和发液管线中去，实现各类液体化学添加剂的比例添加。为了加入液体添加剂，系统中设置了4台不锈钢添加剂槽，向槽内加入物料既可以使用系统配置的计量泵吸入，也可以通过人工加入。槽底为物料出口，接不锈钢计量泵,泵出口接电动或气动调节阀门，可调节流量大小。
2.3 膏状聚丙烯酰胺的输入和在线计量
膏状物体粘稠不易流动的特殊性，怎样把膏状添加剂加入混合罐，并使之与其它液体（酸、水、液体添加剂）混合均匀，达到配液标准是比较难的问题。为此进行了反复研究试验，开始使用螺旋推进器将膏状添加剂推入管线，并用螺旋秤进行在线计量，这种方法存在计量不准确的缺陷。目前，设计使用柱塞式计量泵，通过柱塞往复直线运动，使工作腔的容积发生周期性变化，更有力输送高粘度介质，可通过调节冲程长度和改变电机频率来控制流量，与前者相比准确程度高，同时可实现远程控制。柱塞泵的结构简单，更利于维护保养，性价比相对较高。
2.4 动力及控制系统
柴油机为动力，经过发电机提供380V/220V电源和24V直流电。24V直流电源供给部分传感器及PLC可编程控制器等电器软件，220V电源供给部分传感器及显示器等电器元件。
自动控制系统是由工业计算机、工控软件WINCC、工控触摸屏TP1900、处理器S7300 PLC以及设备上的流量、液位、料位等检测传感器和螺旋喂料、自控阀门等执行元件组成。装置上的传感器采集各种压力、流量等信号，采集到的信号上传到中央处理器（PLC），经过中央处理器处理后（模数转换），转换成数字信号。可以直接在显示器上面显示，也可以通过以太网，在远程控制端实时显示。控制系统的控制器采用技术成熟的西门子S7300PLC,将设备上的流量、液位、料位开关等输入量采集运算，数据处理完后输出控制信号，触发设备上的阀门执行元件，同时控制器保证与上位机进行通讯，将数据显示给操作员、执行操作员在上位机输入的操作指令。现场阀门使用气动阀门，空气压缩机提供气源，空气缓冲罐通过减压阀使压力降到0.6~0.8MPa的适合现场阀门适用的压力，驱动各气动阀门动作，执行控制。
3 结语
经过现场考察，目前酸化井多数以小型酸化为主，大型酸化酸压井施工较少。小型酸化施工排量达到3m3/min～4m3/min就能够满足要求，大型酸化需要7m3/min及以上排量，由于工作量不足使混配装置利用率不高。为了提高混配装置的使用效率，加快酸化井施工进程，将原设计的混配装置系统分成两套小型装置，每套独立成单体撬，这样不仅方便运输，而且大大提高了设备的利用率。将连续混配装置分成两套独立装置后，小型酸化井可两口井同时施工；当进行大型酸化酸压作业时，两套装置联合起来配套使用，最大排量达到10m3/min，可满足酸化作业现场的施工需求。
参考资料：
[1]罗旭、彭卫.炼油厂循环水系统水质日常控制要素.[J].网络财富.2015(9)；143-144.
[2]徐舒.石油化工企业炼油环节重要问题与对策[J].企业研究，2015（12）；55-61.
论文作者:李志洪,张燕
论文发表刊物:《科技中国》2017年8期
论文发表时间:2017/12/13
标签：液体论文; 添加剂论文; 作业论文; 装置论文; 阀门论文; 发泡剂论文; 油气论文; 《科技中国》2017年8期论文;