压裂液快速混配工艺在渤海油田的应用前景分析

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摘要： 快速混配技术在全国陆上各大油田广泛应用，并取得了良好的应用效果，大大的提高了压裂液混配和压裂施工效率，缩短了施工时间，并提高了施工质量。本文介绍了渤海油田的压裂液混配方法，并对目前的快速混配工艺的原理和应用进行了阐述，结合海上施工的特殊性，分析了压裂液快速混配工艺在渤海油田的应用前景，分析表明：快速混配工艺在海上施工存在一定的难度，但总体来讲该技术是未来海上施工的发展趋势。

Abstract： Quick mixing technology is widely used in large onshore oilfields in China and has achieved good effect. The mixing and fracturing efficiency is greatly improved， the construction time shortened， and the quality improved. This article introduces the fracturing fluid mixing method and expounds the principle and application of the quick mixing technology at present. Based on the particularity of offshore construction， the application prospect of quick mixing technology of fracturing fluid in Bohai Oilfield is analyzed. The results show that there is certain difficulty in offshore quick mixing construction but on the whole， quick mixing technology is the development trend of offshore construction.

关键词： 快速混配工艺；渤海油田；应用前景

Key words： quick mixing technology；Bohai Oilfield；application prospect

中图分类号：TE35 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）27-0053-02

1 目前海上压裂液混配方法

压裂液是压裂工艺技术一个重要的组成部分，其主要功能是造缝，并沿张开的裂缝输送支撑剂，在施工过程中压裂液混配是最重要的环节之一，压裂液的各项技术指标将直接影响施工效果[1]。

1.1 早期压裂液配制原理

在以往的压裂施工过程中，配液是需要时间最长的施工步骤，以目前的技术及设备资源来分析，配液工艺主要存在以下几个瓶颈：

①占用人力资源，需要8名有充分配液经验的人员24小时轮班配制压裂液。

②时间成本较高，稠化剂的加入及压裂液循环时间较长（每个30m3液罐需要30-40分钟循环），两项共占配液时间的80%。

③配液精度较低、稳定性欠佳、基液中胍胶粉分散不均匀。

加入瓜胶速度为15分钟/袋，配液速度非常缓慢，并且压裂液中容易形成“水包粉（鱼眼）”，对压裂液质量有一定影响，造成压裂液粘度不均匀。

1.2 目前压裂液配制方法

利用平台泥浆泵做为动力，在配液流程中安装射流泵，在液体配制及循环过程中，使射流泵产生负压，自动将桶内瓜胶吸到循环流程内，加入速度1-1.5分钟/袋。此方法可基本消除“水包粉”现象，胍胶加入效率明显提升，但此配制方法仍然需要大量人力，并且未能解决液体循环时间过长的问题。

针对目前海上压裂液配制过程中所遇到的瓶颈、结合以往施工经验，通过对陆地压裂作业的调研与学习及甲方的作业需求，目前能够寻求到的最佳解决方案就是使用陆地压裂作业中逐渐成熟起来的压裂液快速混配技术。

2 快速混配工艺

压裂液快速混配技术就是将常规的先配液、再施工的压裂工艺改为一种边配液边泵注的连续式压裂施工工艺，所有的化学添加剂都在施工过程中加入，不但能实时调整各种化工料和液体配方，还可根据实际施工情况配制液体，不存在液体浪费和短缺限制施工等现象发生，并能有效提高压裂施工效率。

2.1 快速混配工艺的基本原理

快速混配工艺采用失重法在线动态测量稠化剂添加量，通过高能恒压混合器依照设定的指令自动将水和胍胶粉及其他添加剂按照比例混合均匀，并通过旋风式扩散槽、混合罐及增粘搅拌器使压裂液快速增粘，泵注出符合设计要求的压裂液基液，实时进行压裂施工。图1为快速混配工艺技术的原理图。

2.2 设备及核心系统工作原理

目前在陆上，主要是采用石油压裂液高效快速混配车，见图2，压裂液现场混配装置的构成：底盘车、柴油机离心泵橇、压裂液混合罐、吸入装置、低压管汇、水合罐、管线阀门组、液罐等，具体包括高能恒压混合系统、粉体计量系统、液添系统、液压系统、动力系统、混配系统、气路系统和自动控制系统。下面主要介绍粉料计量系统、混合（配液）系统和自动控制系统的工作原理。

2.2.1 粉料计量系统

在快速混配设备上，安装了一个液压油缸、两个轨道滑槽、一块承重钢板组成的提升装置。每次可以装胍胶粉250kg（10袋），提升速度较快，能够大大缩短现场装粉的准备时间。

2.2.2 混合（配液）系统

图3为一种典型的快速混配装置的混合系统。这种结构的罐子可以保证先流进罐子的液体先流出，即“先进先出”。液体流过一个罐子的时间一致，在流动过程中，加以高速搅拌，能够在3分钟内将压裂液粘度提升至实验室粘度的80-90%，完全可以达到施工要求，能够完美解决传统工艺中压裂液循环时间过长的问题。如果工作流量大，液体经过罐子的时间少于三分钟，可采用串联几个罐子的方法来实现，罐与罐之间用传输泵联接。

2.2.3 自动控制系统

快速混配设备由全自动计算机控制，能根据施工设计要求随时调整配比及配液流量，物料与水的配比控制是闭环控制，保证了配液质量的稳定可靠，液位自动控制器能够保证各储液罐内的液位都保持在一个适宜的高度，不抽空、不溢罐。采用自动控制时，设备能够根据设定的指令自动将水和一定比例胍胶粉、添加剂配制成一定数量的压裂液，还可以根据混砂车的瞬时变化实时改变配液流量。

2.3 快速混配工艺的应用现状

连续混配技术是上世纪90年代国外研究使用新技术[2]，

近几年来，国内的石油企业开发出了自主知识产权的快速混配设备，在陆上得到了广泛的应用，并且取得了不错的实际应用效果，大大的节省了成本，提高了效率，降低了污染[3-6]。

3 海上快速混配工艺应用前景分析

受海上作业环境的影响，海上的压裂作业具有其自身的特殊性，施工环境增加了作业的成本和施工的风险，大规模的作业受到了限制，面临着设备的运送、拖船改造，以及设备在平台摆放和应用等问题。

快速混配工艺具有高效、低污染、质量稳定的特点，结合海上作业的特点，经过综合分析，我们认为对海上作业来讲，快速混配工艺可以带来以下几点有益之处：

3.1 节省人力资源、节约时间成本

目前海上的利用平台泥浆泵做为动力的配液过程，仍然需要耗费大量人力，劳动强度大，快速混配设备由全自动计算机控制，能够大大的节省人力。同时自动混配装置能大大的提高工作效率，节约时间成本。

3.2 杜绝物料浪费、安全环保

传统配液将液体配制在大罐里，罐里残留5%-15%的液体无法使用，造成了浪费，污染了环境，而快速混配装置，则可以做到用多少液体，即可配制多少，不存在浪费，更不会对环境造成污染。同时，快速混配工艺能够大大降低工人在粉尘环境中作业的时间，更加的安全。

3.3 保证作业质量，降低海上作业的风险

海上作业成本比较高，必须要求高标准的完成作业质量，通过目前陆上油田的应用效果来看，未出现水包粉现象，且混配过程不受天气的影响，因此该工艺能够有效的降低海上作业的风险。

但是目前该工艺在海上的应用仍然存在一些问题，主要的瓶颈是目前所开发的设备是针对陆上油田，设备占地比较大，且通常是以车载的形式出现，完全照搬陆上的设备并不能很好的满足海上作业的要求，因此如何通过改造使目前的快速混配工艺适合海上的作业仍然需要进行进一步的研究。

4 结束语

快速混配技术在全国陆上各大油田广泛应用，并取得了良好的应用效果，目前快速混配工艺在渤海油田的应用具有良好的前景，可以节省人力资源，节约时间成本，杜绝物料浪费，安全环保，保证作业质量，降低海上作业的风险，总体来讲该技术是未来海上施工的发展趋势，但是目前的应用仍然存在一定的难度，需要进一步的发展海上的快速混配技术。

参考文献：

[1]纪建伟，高秀娟，蒋承刚.压裂液现场混配装置原理及应用[J].中国设备工程，2005，05：36-37.

[2]卢拥军.九十年代国外压裂液技术发展的新动向[J].石油与天然气化工，1998，27（2）：115：118.

[3]黄依理，杜彪等.长庆油气田连续混配压裂液[J].油田化学，2009，29（5）：375-378.

[4]高洁，吴金桥等.新型连续混配型清洁压裂液体系研究[J].

应用化工，2011，40（11）：1932-1934.

[5]张文宝.连续混配技术在陇东油田的推广及应用[J].科技资讯，2011，4：33.

[6]罗彤彤，卢亚平，潘英民.石油压裂液高效快速混配车工业试验[J].矿冶，2004，13（4）：87-90.