CN105080412A - 压裂液的自动连续混配装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压裂液连续混配装置，其包括：胶粉计量单元；盐粉计量单元；胶粉自动上料单元；盐粉自动上料单元；液体添加剂供给单元；清水供给单元；水粉混合器；盐水混合器，分别与盐粉计量单元和清水供给单元连接；流体混合器，分别与水粉混合器、盐水混合器和液体添加剂供给单元连接；控制单元，至少与胶粉计量单元、盐粉计量单元、清水供给单元和液体添加剂供给单元连接，用于读取胶粉计量单元中胶粉的流量从而控制清水供给单元对水粉混合器供水时的流量；用于读取盐粉计量单元中盐粉的流量从而控制清水供给单元对盐水混合器供水时的流量；控制液体添加剂供给单元中各种液体添加剂的流量。

Description

压裂液的自动连续混配装置

技术领域

本发明属于油气田压裂施工配液工艺技术领域，具体涉及一种新型压裂液的自动连续混配装置。

背景技术

在石油开采时，为了延长油田的开采寿命及提高油层内油的提取率，普遍采用石油压裂技术，也就是说，水力压裂技术是提高油气井产能和采收率的最重要增产措施之一，在水力压裂技术中，压裂液混配性能的好坏直接关系到压裂施工的成败和影响压后增产效果的重要因素。压裂液的主要成分包括植物胶粉、水、氯化钾晶体粉料以及粘土稳定剂、助排剂等各类液体化学添加剂，由以上成分配制成具有一定粘度的液体，其中，各种物料混合均匀程度及最终黏度高低是压裂液混配质量好坏的评测手段。

传统的压裂液混配方法为间歇式配液法，即利用一池水或一罐水，依靠人工计算称量各物料所需添加量，然后按配比向池内或罐内投入氯化钾粉料，经过长时间搅拌循环溶解后，投入植物胶粉及其它液体添加剂，在经过2-3小时机械搅拌及循环水合后，得到配制好的压裂液。但这种人工间歇配液方式配制的压裂液质量较差，“水包粉”严重，粘度不均匀，而且间歇作业，混配时间长，只能混批混用，压裂作业不能连续进行。随着油田施工效率要求的提高，以及大规模压裂的发展，传统的配液方式，无论从质量上还是供应量上，已经无法满足压裂作业需求。

国外BakerHughes、Halliburton和Schlumberger等大型油气服务公司针对北美等地区压裂作业特点，研制出不同压裂液连续混配装置。但是均采用浓缩液混合方式，即先将特定的植物胶粉与有机溶剂混合得到胶粉浓缩液，然后再将浓缩液与水及其它各类液体添加剂混合。这种混合方式需要不仅需要特定的胶粉，而且需要大量的有机溶剂，不适于我国压裂作业使用。国内设计的压裂液连续混配装置，利用高效射流装置能够实现特定植物胶粉与水的直接混合，然后添加其它各类化学添加剂，得到连续的压裂液产品。但是这种混合方式限制了胶粉的使用范围，配液量较小，不能直接用于连续压裂作业过程。

通过以上分析，油田压裂施工需要设计一种能够满足各类胶粉添加使用，并且能够满足连续压裂作业要求的连续配液装置及方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种压裂液连续混配装置及方法，该方法及装置能够适用所有类型植物胶粉的混配，能够同时添加氯化钾及其它各类液体添加剂，配制的压裂液质量高，能够满足连续压裂作业要求。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种压裂液连续混配装置，包括：

胶粉计量单元，用于植物胶粉的定量给料；

盐粉计量单元，用于盐粉的定量给料；

胶粉自动上料单元，与所述胶粉计量单元连接，以自动向胶粉计量单元上料；

盐粉自动上料单元，与所述盐粉计量单元连接，以自动向盐粉计量单元上料；

液体添加剂供给单元，用于定量供给各种液体添加剂；

清水供给单元，用于定量供给与植物胶粉混合的清水以及定量供给与盐粉混合的清水；

水粉混合器，分别与胶粉计量单元和清水供给单元连接，用于接收来自胶粉计量单元的植物胶粉和来自清水供给单元的清水并进行充分混合以得到植物胶粉浓溶液；

盐水混合器，分别与盐粉计量单元和清水供给单元连接，用于接收来自盐粉计量单元的盐粉和来自清水供给单元的清水并进行充分混合以得到氯化钾浓溶液；

流体混合器，分别与水粉混合器、盐水混合器和液体添加剂供给单元连接，用于同时接收来自水粉混合器的植物胶粉浓溶液、来自盐水混合器的氯化钾浓溶液以及来自液体添加剂供给单元的各种液体添加剂并进行充分混合以得到压裂液；

控制单元，至少与胶粉计量单元、盐粉计量单元、清水供给单元和液体添加剂供给单元连接，用于读取胶粉计量单元中胶粉的流量从而控制清水供给单元对水粉混合器供水时的流量；用于读取盐粉计量单元中盐粉的流量从而控制清水供给单元对盐水混合器供水时的流量；控制液体添加剂供给单元中各种液体添加剂的流量。

在上述压裂液连续混配装置中，作为一种优选实施方式，该混配装置还包括：自动发液单元，与流体混合器的出口连接；所述流体混合器内设置有液位监控器，所述自动发液单元可根据所述流体混合器的液位高低自动控制压裂液的发液量。

在上述压裂液连续混配装置中，作为一种优选实施方式，所述胶粉计量单元、盐粉计量单元、胶粉自动上料单元、盐粉自动上料单元、液体添加剂供给单元、清水供给单元、水粉混合器、盐水混合器、流体混合器和控制单元安装于至少一辆运输载具上。更优选地，所述运输载具为平板半挂车。

在上述压裂液连续混配装置中，作为一种优选实施方式，所述胶粉自动上料单元和盐粉自动上料单元具有相同的第一结构或者第二结构，第一结构包括：传送带，用于传送袋装的干粉物料；破袋机，位于所述传送带的一端，用于破碎容纳干粉物料的袋体，并分离干粉物料和袋体；气力输送机，设于所述破袋机的出口，用于通过气力输送干粉物料；输送软管，一端连接于所述气力输送机的出口，另一端连接于胶粉计量单元或盐粉计量单元，用于输出干粉物料，第二结构包括：传送带，用于传送袋装的干粉物料；破袋机，位于所述传送带的一端，用于破碎容纳干粉物料的袋体，并分离干粉物料和袋体；输送软管，一端连接于所述破袋机的出口，另一端连接于胶粉计量单元或盐粉计量单元，依靠干粉物料自身重力来完成干粉物料的输送。

在上述压裂液连续混配装置中，作为一种优选实施方式，所述胶粉计量单元具有第三结构或者第四结构，第三结构包括：胶粉储料罐，与所述胶粉自动上料单元的出口连接，用于接收并储存胶粉；胶粉螺旋喂料机，一端设置于所述胶粉储料罐的出口，用于输送胶粉至水粉混合器；以及胶粉计量计，设置于所述胶粉螺旋喂料机的底部并与控制单元连接，用于实时计量胶粉的落料量，第四结构包括：胶粉储料罐，入口与所述胶粉自动上料单元的出口连接，出口通过胶粉管路与所述水粉混合器连接，用于接收并储存胶粉同时通过重力作用将胶粉输送至所述水粉混合器；胶粉计量***，设置于所述胶粉储料罐上，所述胶粉计量***包括：胶粉物位开关，设置于所述胶粉储料罐罐体上，用于检测所述胶粉储料罐中的胶粉数量，以通过控制单元控制所述胶粉自动上料单元的上料数量；胶粉流量调节阀，设于所述胶粉储料罐的出口，用于控制胶粉的输出速度；胶粉计量计，与所述物位开关、胶粉流量调节阀连接，用于根据需要调节所述胶粉流量调节阀的开度；所述控制单元根据胶粉物位开关和胶粉计量计的反馈结果对胶粉流量调节阀进行调整。

在上述压裂液连续混配装置中，作为一种优选实施方式，所述盐粉计量单元具有第五结构或者第六结构，第五结构包括：盐粉储料罐，与所述盐粉自动上料单元的出口连接，用于接收并储存盐粉；盐粉螺旋喂料机，一端设置于所述盐粉储料罐的出口，用于输送盐粉至盐水混合器；以及盐粉计量计，设置于所述盐粉螺旋喂料机的底部并与控制单元连接，用于实时计量盐粉的落料量，第六结构包括：盐粉储料罐，入口与所述盐粉自动上料单元的出口连接，出口通过盐粉管路与所述盐水混合器连接，用于接收并储存盐粉同时通过重力作用将盐粉输送至所述盐水混合器；盐粉计量***，设置于所述盐粉储料罐上，所述盐粉计量***包括：盐粉物位开关，设置于所述盐粉储料罐罐体上，用于检测所述盐粉储料罐中的盐粉数量，以通过控制单元控制所述盐粉自动上料单元的上料数量；盐粉流量调节阀，设于所述盐粉储料罐的出口，用于控制盐粉的输出速度；盐粉计量计，与所述物位开关、盐粉流量调节阀连接，用于根据需要调节所述盐粉流量调节阀的开度；控制单元根据盐粉物位开关和盐粉计量计的反馈结果对盐粉流量调节阀进行调整。

在上述压裂液连续混配装置中，作为一种优选实施方式，所述液体添加剂供给单元包括：N个气动泵、N个缓冲罐以及N个自吸泵；所述N个气动泵，用于输送N种液体添加剂至各自的缓冲罐中；所述N个缓冲罐，用于暂时储存N种液体添加剂；所述N个自吸泵，分别用于将N个缓冲罐中的N种液体添加剂泵入所述流体混合器中；其中，N为大于等于1的整数。

在上述压裂液连续混配装置中，作为一种优选实施方式，所述清水供给单元包括：第一水泵，用于向所述水粉混合器供水；第一流量计，用于监控所述第一水泵供水的流量，并与所述控制单元连接；第一流量调节阀，用于调节所述第一水泵的流量，所述控制单元根据胶粉计量单元和第一流量计的反馈结果，通过所述第一流量调节阀对所述第一水泵的流量进行控制；第二水泵，用于向所述盐水混合器供水；第二流量计，用于监控所述第二水泵供水的流量，并与所述控制单元连接；和第二流量调节阀，用于调节所述第二水泵的流量，所述控制单元根据盐粉计量单元和第二流量计的反馈结果，通过所述第二流量调节阀对所述第二水泵的流量进行控制。

在上述压裂液连续混配装置中，作为一种优选实施方式，所述控制单元为PLC(可编程逻辑控制器)，所述控制单元还控制水粉混合器、盐水混合器向流体混合器供给溶液的流量。

在上述压裂液连续混配装置中，所述流体混合器可以为本领域常规液体混合器，作为一种优选实施方式，所述流体混合器包括：罐体，内部设有腔体；多个隔板，平行且竖直地设于所述罐体内部的所述腔体中，且所述隔板的高度小于所述腔体的内部高度，相邻所述隔板的上端和下端分别固定于所述腔体的上下壁上，以在所述隔板的自由端和所述腔体的上壁或下壁之间、相邻的所述隔板之间形成一液体通道。

在上述压裂液连续混配装置中，优选地，所述流体混合器还包括：挡板，一端固定于所述隔板的侧面，另一端向下倾斜并与相邻的另一所述隔板保持距离，所述挡板设置于流体从上向下流动的液体通道内。更优选地，在所述流体混合器的底部设有连通罐体外部的通孔，以避免液体残留于所述罐体内部或用于清罐。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

(1)氯化钾同车添加的实现，解决了以往先配氯化钾溶液的间歇式配液方法，突破了现有设备无法添加氯化钾的现状。

(2)高效流体混合器的设计，适用于所有类型干粉溶液比如原粉、改性、速溶等各种类型的干粉，应用范围广，突破了胶粉的使用界限，而且可配制大流量压裂液，实现了压裂作业的连续进行。

(3)胶粉浓溶液及KCl浓溶液的配制，以及液体化学添加剂的同车同时添加，不仅在混配方法上实现了质的突破，而且这种混配方法适用于各种物料，大大降低了压裂作业成本。

(4)自动破袋上料***不仅降低了工作人员劳动强度，而且实现了全密封设计，保护了压裂作业现场周围环境。

压裂液连续混配装置作为压裂施工重要的地面配套设备，具有重要的作用和广阔的应用前景。干粉即植物胶粉进料、多种添加剂同车进料及高效混合技术的实现，节约了压裂时间和成本；压裂液的连续、大流量完全配制，提升了压裂作业质量水平；橇装式的整体布局，满足野外作业工况需求，特别适用于运输不便、地势不平坦的地区，应用范围广。连续配制的压裂液无“水包粉”现象，溶液粘度上升快、混配均匀，压裂液质量高。

附图说明

图1是本发明压裂液连续混配装置示意图；

图2是本发明流体混合器的结构示意图。

其中，附图标记说明如下：1-控制单元；2-盐水混合器；3-水粉混合器；4-流体混合器；4-流体混合器；罐体-41；42-混合器进口；43-混合器出口；隔板-44；挡板-45；401-相邻隔板之间的间隙；402-开口；403-通孔；5-自动发液单元；6-盐粉自动上料单元；7-胶粉自动上料单元；81-盐粉储料罐；82-盐粉物位开关；83-盐粉计量计；84-盐粉流量调节阀；91-胶粉储料罐；92-胶粉物位开关；93-胶粉计量计；94-胶粉流量调节阀；101-第二水泵；102-第一水泵；103-第二流量计；104-第二流量调节阀；105-第一流量计；106-第一流量调节阀；111-气动泵；112-缓冲罐；113-自吸泵。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施方式作进一步地详细描述。

参见图1，其为本发明压裂液连续混配装置的示意图，包括：两个自动上料单元(胶粉自动上料单元7和盐粉自动上料单元6)、胶粉计量单元、盐粉计量单元、液体添加剂供给单元、清水供给单元、水粉混合器3、盐水混合器2、流体混合器4、控制单元1、自动发液单元5。胶粉计量单元、盐粉计量单元、胶粉自动上料单元7、盐粉自动上料单元6、液体添加剂供给单元、清水供给单元、水粉混合器3、盐水混合器2、流体混合器4和控制单元1可安装于一辆平板半挂车上。下面对上述部件一一进行说明。

参见图1，胶粉自动上料单元7，与胶粉计量单元连接，以自动向胶粉计量单元上料；盐粉自动上料单元6，与所述盐粉计量单元连接，以自动向盐粉计量单元上料。具体地，在该实施例中，胶粉自动上料单元7与盐粉自动上料单元6的结构相同，均包括：传送带、位于传送带一端的破袋机、设于破袋机出口的输送软管等。其中，传送带上面可以设置凸起纹路，防止袋装物料滑落，并且传送带在使用时展开，在运输过程中，可旋转折叠挂在破袋机上。经传送带运输的袋装干粉物料进入破袋机，经破袋机内的割刀、筛筒等设备的操作，完成破袋及干粉物料与袋子的分离。干粉物料经滚筒筛筛入破袋机的底部，破袋机底部的双螺旋推料器将干粉物料传送至输送软管中，干粉物料依靠自身重力经由输送管分别输送到植物胶粉进料罐和盐粉进料罐。为了加快上料速度，还可以在破袋机出口和输送软管之间设置气力输送机，通过气力将盐粉或植物胶粉物料输送至软管中，从而将干粉物料送至混合添加单元中。但是有气力输送机的上料单元占地面积较大，因此，从节省空间的角度来说，优选无气力输送机的上料单元结构。该胶粉自动破袋上料单元的使用不仅降低了工作人员劳动强度，而且实现了全密封设计，保护了压裂作业现场周围环境。

胶粉计量单元，将来自胶粉自动上料单元7输送软管的植物胶粉以规定流量输送给水粉混合器3。具体地，在该实施例中，参见图2，该胶粉计量单元包括胶粉储料罐91和设置于所述胶粉储料罐91上的胶粉计量***。胶粉储料罐91的入口与胶粉自动上料单元7的出口即输送软管连接，出口通过胶粉管路与水粉混合器3连接，用于接收并储存胶粉同时通过重力作用将胶粉输送至水粉混合器3；胶粉计量***包括设置于胶粉储料罐91罐体上的胶粉物位开关92，用于检测胶粉储料罐91中的胶粉数量，并且由控制单元1控制从而实现对胶粉自动上料单元7的上料数量的控制；设于胶粉储料罐91的出口处的胶粉流量调节阀94，用于控制胶粉的输出速度；与所述物位开关92、胶粉流量调节阀94连接的胶粉计量计93比如电子计量称，该胶粉计量计93和物位开关92与控制单元1连接并将测量数据反馈给控制单元1，以便于控制单元1根据需要调节胶粉流量调节阀94的开度。

盐粉计量单元，将来自盐粉自动上料单元6输送软管的氯化钾以规定的流量输送给盐水混合器2。具体地，在该实施例中，参见图2，该盐粉计量单元包括盐粉储料罐81和设置于所述盐粉储料罐上的盐粉计量***。盐粉储料罐81的入口与盐粉自动上料单元6的出口即输送软管连接，出口通过盐粉管路与盐水混合器2连接，用于接收并储存盐粉同时通过重力作用将盐粉输送至盐水混合器2；盐粉计量***包括设置于盐粉储料罐81罐体上的盐粉物位开关82，用于检测盐粉储料罐81中的盐粉数量，并且由控制单元1控制从而实现对盐粉自动上料单元6的上料数量的控制；设于盐粉储料罐81的出口处的盐粉流量调节阀84，用于控制盐粉的输出速度；与所述物位开关82、盐粉流量调节阀84连接的盐粉计量计83比如电子计量称，该盐粉计量计83和物位开关82与控制单元1连接并将测量数据反馈给控制单元1，以便于控制单元1根据需要调节盐粉流量调节阀84的开度。

盐粉计量单元和胶粉计量单元的结构不限于以上结构，还可以设置为以下结构，盐粉计量单元包括：与盐粉自动上料单元的出口连接用于接收并储存盐粉盐粉储料罐，一端设置于盐粉储料罐的出口用于输送盐粉至盐水混合器盐粉螺旋喂料机，以及设置于盐粉螺旋喂料机的底部并与控制单元连接盐粉计量计比如电子称，用于实时计量盐粉的落料量并将该落料量及时反馈给控制单元。胶粉计量单元具体包括：与所述胶粉自动上料单元的出口连接用于接收并储存胶粉的胶粉储料罐，一端设置于所述胶粉储料罐的出口用于输送胶粉至水粉混合器胶粉螺旋喂料机，以及设置于所述胶粉螺旋喂料机的底部并与控制单元连接的胶粉计量计，用于实时计量胶粉的落料量并将该落料量及时反馈给控制单元。以上结构的盐粉计量单元和胶粉计量单元也可以简单的实现定量均匀地向盐水混合器和水粉混合器中喂入盐粉和胶粉。

清水供给单元，用于定量向水粉混合器3供给与植物胶粉混合的清水以及定量向盐水混合器2供给与盐粉混合的清水。具体地，在该实施例中，参见图1，清水供给单元包括：用于向水粉混合器3供水第一水泵102，用于监控所述第一水泵供水流量的第一流量计105，用于调节第一水泵102流量的第一流量调节阀106，用于向盐水混合器2供水第二水泵101，用于监控所述第二水泵101供水流量的第二流量计103，以及用于调节第二水泵101流量的第二流量调节阀104。其中，第一流量计105、第二流量计103、第一流量调节阀106、第二流量调节阀104均与控制单元1连接，控制单元1根据胶粉计量单元和第一流量计105的反馈结果通过第一流量调节阀106对第一水泵102的流量进行控制，以在水粉混合器3中实现植物胶粉与水的定量配比混合；控制单元还根据盐粉计量单元和第二流量计103的反馈结果通过第二流量调节阀104对第二水泵101的流量进行控制，以在盐水混合器2中实现氯化钾与水的定量配比混合。

水粉混合器3，分别与胶粉计量单元的出口和清水供给单元的第一水泵102出口连接，用于接收来自胶粉计量单元的植物胶粉和来自第一水泵102的清水并将二者进行充分混合以得到植物胶粉浓溶液；具体地，在该实施例中，该水粉混合器为本领域常规水粉混合器，其通过机械搅拌的方式来完成水与胶粉的混合。

盐水混合器，分别与盐粉计量单元的出口和清水供给单元的第二水泵101出口连接，用于接收来自盐粉计量单元的盐粉和来自第二水泵101的清水并将二者进行充分混合以得到氯化钾浓溶液。该混合器可以是本领域常用的混合罐，其通过机械搅拌的方式来完成水与盐粉的充分混合。

液体添加剂供给单元，用于定量向流体混合器4供给各种液体添加剂；具体地，在该实施例中，液体添加剂采用了杀菌剂、助排剂、粘土稳定剂和防腐剂，液体添加剂供给单元包括：4个气动泵111、4个缓冲罐112以及4个自吸泵113。4个气动泵111，分别用于输送桶装杀菌剂、助排剂、粘土稳定剂和防腐剂至各自的缓冲罐112中；4个缓冲罐112，用于暂时储存以上4种液体添加剂；4个自吸泵113，用于将上述4种液体添加剂泵入流体混合器4中。

流体混合器4，分别与水粉混合器3、盐水混合器2和液体添加剂供给单元连接，用于同时接收来自水粉混合器的植物胶粉浓溶液、来自盐水混合器的氯化钾浓溶液以及来自液体添加剂供给单元的各种液体添加剂并将其充分混合以得到压裂液。具体地，在该实施例中，流体混合器包括罐体41、多个隔板44、多个挡板45。罐体41为中空结构，内部为一腔体，该腔体通过用于输入液体的进口42、用于输出液体的出口43连接，如图2所示，箭头表示了液体的流动方向。隔板44平行且竖直地设于罐体41内部的腔体中，每一隔板44的高度均小于腔体的内部高度，使得隔板44的一端和腔体的上下壁之间形成一开口402。相邻隔板44的上端和下端分别固定于腔体的上下壁上。挡板45一端固定于隔板44的侧面，另一端向下倾斜并与相邻的另一隔板44保持距离。这样，进口42、开口402、相邻隔板44之间的间隙401、出口43就形成了一液体通道。优选地，在液体通道的底部即罐体41的底部设有连通罐体41外部的通孔403，以避免液体残留于罐体41内部或清罐使用。

具体而言，混合罐4是将混合好的胶粉浓溶液、氯化钾浓溶液以及来自液体添加剂供给单元的液体化学添加剂进行充分的混合，然后经发液泵输出到发液管汇，发液管汇可直接打入混砂车，实现完全连续配液混砂。在混合罐4中，混合液由底层的进口42进入罐体41内部，并克服重力流向混合罐的顶部，经由开口402进入间隙401后向下经过两层挡板45改变两次流向，然后再重复此过程后出罐，得到混合均匀的压裂液。

控制单元1，与胶粉计量单元、盐粉计量单元、清水供给单元、和液体添加剂供给单元连接，用于读取胶粉计量单元中胶粉的流量从而控制清水供给单元对水粉混合器3供水时的流量；用于读取盐粉计量单元中盐粉的流量从而控制清水供给单元对盐水混合器2供水时的流量；控制液体添加剂供给单元中各种液体添加剂的流量。具体地，在实施例中，参见图2，所控制单元为PLC(可编程逻辑控制器)。

自动发液单元5，与流体混合器4连接；流体混合器4内设置有液位监控器，自动发液单元5可根据流体混合器4的液位高低自动控制压裂液的发液量。具体地，在该实施例中，自动发液单元包括发液泵、设置于发液泵出口发液管汇上的流量计和自动调节阀，发液泵用来将混配后的压裂液泵出流体混合器，流量计计量压裂液发液量，根据流体混合器内液位监控器监测的液位高低，调节自动调节阀开度，从而保证压裂液发液速度及发液量。

本发明实施例的混配装置的工作原理如下：

植物胶粉(比如瓜尔胶或者香豆胶等各种稠化剂)经传送带送至胶粉自动上料单元的自动破袋机破袋并实现自动粉袋分离，再经胶粉自动上料单元内的螺旋喂料装置或者直接通过设置于破袋机出口处的输送软管依靠胶粉自身重力将植物胶粉自动上料至胶粉计量单元的胶粉储料罐中，然后胶粉经设置于胶粉储料罐下方的干粉松散装置松散，松散后的胶粉经螺旋喂料机均匀地喂入水粉混合器中，另外，由安装在螺旋喂料机底部的电子计量称实时计量胶粉的落料量，实现胶粉定量给料，同时，控制单元PLC读取胶粉流量并根据清水供给单元的第一流量计结果通过第一流量调节阀控制外部即清水供给单元的第一水泵的流量，以使胶粉和清水按指定配比混合，定量配比的胶粉和水经水粉混合器充分混合，得到植物胶粉浓溶液。袋装盐粉(比如氯化钾、或者氯化钠等各种固体添加剂)经传送带送至盐粉自动上料单元的自动破袋机破袋并实现自动粉袋分离，再经盐粉自动上料单元内的螺旋喂料装置或者直接通过设置于破袋机出口处的输送软管依靠盐粉自身重力将盐粉自动上料至盐粉计量单元的盐粉储料罐中，然后盐粉经设置于盐粉储料罐下方的干粉松散装置松散，松散后的胶粉经螺旋喂料机均匀地喂入盐水混合器中，另外，由安装在螺旋喂料机底部的电子计量称实时计量盐粉的落料量，实现盐粉的定量给料，同时，控制单元PLC读取盐粉流量并根据清水供给单元的第二流量计结果通过第二流量调节阀控制外部即清水供给单元的第二水泵的流量，使清水与盐粉也按指定配比在盐水混合罐中充分混合，以得到盐水浓溶液。各类桶装液体化学添加剂经气动泵抽入各类缓冲罐，经各自的自吸泵泵入流体混合器中；同时，植物胶粉浓溶液及盐水浓溶液经各相应自吸泵泵入流体混合器中，实现所有流体的充分混合，流体混合器内设置的液位监控器负责监控液位高度，当到达指定高度时，自动发液单元实现自动发液并控制发液量。本发明的装置能够实现所有物料同时添加，无先后延长顺序。

使用本发明能够实现压裂液的连续、大流量完全配制；连续配制的压裂液无“水包粉”现象，溶液粘度上升快(3分钟内压裂液黏度达到45厘泊以上)、混配均匀(压裂液整体黏度均匀，无分层现象)，压裂液质量高(交联)。

上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种压裂液连续混配装置，其特征在于，包括：

胶粉计量单元，用于植物胶粉的定量给料；

盐粉计量单元，用于盐粉的定量给料；

胶粉自动上料单元，与所述胶粉计量单元连接，以自动向胶粉计量单元上料；

盐粉自动上料单元，与所述盐粉计量单元连接，以自动向盐粉计量单元上料；

液体添加剂供给单元，用于定量供给各种液体添加剂；

清水供给单元，用于定量供给与植物胶粉混合的清水以及定量供给与盐粉混合的清水；

水粉混合器，分别与胶粉计量单元和清水供给单元连接，用于接收来自胶粉计量单元的植物胶粉和来自清水供给单元的清水并进行充分混合以得到植物胶粉浓溶液；

盐水混合器，分别与盐粉计量单元和清水供给单元连接，用于接收来自盐粉计量单元的盐粉和来自清水供给单元的清水并进行充分混合以得到氯化钾浓溶液；

流体混合器，分别与水粉混合器、盐水混合器和液体添加剂供给单元连接，用于同时接收来自水粉混合器的植物胶粉浓溶液、来自盐水混合器的氯化钾浓溶液以及来自液体添加剂供给单元的各种液体添加剂并进行充分混合以得到压裂液；

控制单元，至少与胶粉计量单元、盐粉计量单元、清水供给单元和液体添加剂供给单元连接，用于读取胶粉计量单元中胶粉的流量从而控制清水供给单元对水粉混合器供水时的流量；用于读取盐粉计量单元中盐粉的流量从而控制清水供给单元对盐水混合器供水时的流量；控制液体添加剂供给单元中各种液体添加剂的流量。

2.根据权利要求1所述的压裂液连续混配装置，其特征在于，还包括：自动发液单元，与流体混合器的出口连接；所述流体混合器内设置有液位监控器，所述自动发液单元可根据所述流体混合器的液位高低自动控制压裂液的发液量。

3.根据权利要求1所述的压裂液连续混配装置，其特征在于，所述胶粉自动上料单元和盐粉自动上料单元具有相同的第一结构或者第二结构，

第一结构包括：传送带，用于传送袋装的干粉物料；破袋机，位于所述传送带的一端，用于破碎容纳干粉物料的袋体，并分离干粉物料和袋体；气力输送机，设于所述破袋机的出口，用于通过气力输送干粉物料；输送软管，一端连接于所述气力输送机的出口，另一端连接于胶粉计量单元或盐粉计量单元，用于输出干粉物料；或者，

第二结构包括：传送带，用于传送袋装的干粉物料；破袋机，位于所述传送带的一端，用于破碎容纳干粉物料的袋体，并分离干粉物料和袋体；输送软管，一端连接于所述破袋机的出口，另一端连接于胶粉计量单元或盐粉计量单元，依靠干粉物料自身重力来完成干粉物料的输送。

4.根据权利要求1所述的压裂液连续混配装置，其特征在于，所述胶粉计量单元具有第三结构或者第四结构，

第三结构包括：胶粉储料罐，与所述胶粉自动上料单元的出口连接，用于接收并储存胶粉；胶粉螺旋喂料机，一端设置于所述胶粉储料罐的出口，用于输送胶粉至水粉混合器；以及胶粉计量计，设置于所述胶粉螺旋喂料机的底部并与控制单元连接，用于实时计量胶粉的落料量；

第四结构包括：胶粉储料罐，入口与所述胶粉自动上料单元的出口连接，出口通过胶粉管路与所述水粉混合器连接，用于接收并储存胶粉同时通过重力作用将胶粉输送至所述水粉混合器；胶粉计量***，设置于所述胶粉储料罐上，所述胶粉计量***包括：胶粉物位开关，设置于所述胶粉储料罐罐体上，用于检测所述胶粉储料罐中的胶粉数量，以通过控制单元控制所述胶粉自动上料单元的上料数量；胶粉流量调节阀，设于所述胶粉储料罐的出口，用于控制胶粉的输出速度；胶粉计量计，与所述物位开关、胶粉流量调节阀连接，用于根据需要调节所述胶粉流量调节阀的开度；所述控制单元根据胶粉物位开关和胶粉计量计的反馈结果对胶粉流量调节阀进行调整；

所述盐粉计量单元具有第五结构或者第六结构，

第五结构包括：盐粉储料罐，与所述盐粉自动上料单元的出口连接，用于接收并储存盐粉；盐粉螺旋喂料机，一端设置于所述盐粉储料罐的出口，用于输送盐粉至盐水混合器；以及盐粉计量计，设置于所述盐粉螺旋喂料机的底部并与控制单元连接，用于实时计量盐粉的落料量；

第六结构包括：盐粉储料罐，入口与所述盐粉自动上料单元的出口连接，出口通过盐粉管路与所述盐水混合器连接，用于接收并储存盐粉同时通过重力作用将盐粉输送至所述盐水混合器；盐粉计量***，设置于所述盐粉储料罐上，所述盐粉计量***包括：盐粉物位开关，设置于所述盐粉储料罐罐体上，用于检测所述盐粉储料罐中的盐粉数量，以通过控制单元控制所述盐粉自动上料单元的上料数量；盐粉流量调节阀，设于所述盐粉储料罐的出口，用于控制盐粉的输出速度；盐粉计量计，与所述物位开关、盐粉流量调节阀连接，用于根据需要调节所述盐粉流量调节阀的开度；控制单元根据盐粉物位开关和盐粉计量计的反馈结果对盐粉流量调节阀进行调整。

5.根据权利要求1所述的压裂液连续混配装置，其特征在于，所述液体添加剂供给单元包括：N个气动泵、N个缓冲罐以及N个自吸泵；所述N个气动泵，用于输送N种液体添加剂至各自的缓冲罐中；所述N个缓冲罐，用于暂时储存N种液体添加剂；所述N个自吸泵，分别用于将N个缓冲罐中的N种液体添加剂泵入所述流体混合器中；其中，N为大于等于1的整数。

6.根据权利要求1所述的压裂液连续混配装置，其特征在于，所述清水供给单元包括：第一水泵，用于向所述水粉混合器供水；第一流量计，用于监控所述第一水泵供水的流量，并与所述控制单元连接；第一流量调节阀，用于调节所述第一水泵的流量，所述控制单元根据胶粉计量单元和第一流量计的反馈结果，通过所述第一流量调节阀对所述第一水泵的流量进行控制；第二水泵，用于向所述盐水混合器供水；第二流量计，用于监控所述第二水泵供水的流量，并与所述控制单元连接；和第二流量调节阀，用于调节所述第二水泵的流量，所述控制单元根据盐粉计量单元和第二流量计的反馈结果，通过所述第二流量调节阀对所述第二水泵的流量进行控制。

7.根据权利要求1所述的压裂液连续混配装置，其特征在于，所述控制单元为PLC，所述控制单元还控制水粉混合器、盐水混合器向流体混合器供给溶液的流量。

8.根据权利要求1所述的压裂液连续混配装置，其特征在于，所述流体混合器包括：罐体，内部设有腔体；多个隔板，平行且竖直地设于所述罐体内部的所述腔体中，且所述隔板的高度小于所述腔体的内部高度，相邻所述隔板的上端和下端分别固定于所述腔体的上下壁上，以在所述隔板的自由端和所述腔体的上壁或下壁之间、相邻的所述隔板之间形成一液体通道。

9.根据权利要求8所述的压裂液连续混配装置，其特征在于，所述流体混合器还包括：挡板，一端固定于所述隔板的侧面，另一端向下倾斜并与相邻的另一所述隔板保持距离；所述挡板设置于流体从上向下流动的液体通道内。

10.根据权利要求8所述的压裂液连续混配装置，其特征在于，在所述流体混合器的底部设有连通罐体外部的通孔，以避免液体残留于所述罐体内部或用于清罐。