混砂车输砂装置在水力压裂中的应用研究

科技致富向导2009.10一、油层水力压裂的基本原理1．油层压裂的原理油层压裂机理是利用液体传递压力作用，用压裂车组将具有一定粘度的液体（压裂液）以高大排量沿井筒注入油气层，由于注入速度大于油气层的吸入速度，多余的液体就在井底附近憋起高压，当此压力逐渐增大到超过井壁附近的地应力和岩石的抗张强度后，油层就会在最薄弱的地方开始破裂形成一条或数条裂缝，之后继续注入携带有高强度的固体颗粒（支撑剂）的液体扩展裂缝并使之充填。

于是停泵卸压后，由于固体颗粒（支撑剂）的支撑作用，裂缝不致于闭合或不完全闭合，即可在地层中形成一条具有足够长度、宽度和高度的填砂裂缝。

此裂缝具有很高的渗透能力，并扩大了油气水的渗滤面积，油气可畅流入井，注入水可沿裂缝顺利进入地层。

2．油层压裂的作用1）改造低渗透油层物理性质，在油层中形成一条或几条高渗透通道，从而增大流通面积，改善油流在油层中的流动状况，降低流动阻力，提高油井的产油能力。

2）减缓油田层间矛盾，提高油井的利用率。

在一套油层中，其渗透率有高有低，通过压裂改造低渗透层，缩小高、中、低渗透层间的差别，提高低渗透油层的采油速度，使高、中、低渗透率油层都能合理开采。

3）压裂可解除因钻井液、射孔、修井作业的污染造成的近井地带的堵塞。

4）用于油井增产（注）措施和挤水泥、砾石充填以及修井等许多作业中。

3．压裂参数选择压裂效果不仅与油层的物性有关，而且与选择压裂参数直接有关。

因此，在压裂前要根据施工井的具体情况作出压裂设计，指导现场施工。

压裂设计包括：破裂压力的计算、支撑剂的选择及其用量、压裂液的性质及其用量、压裂方式、压裂管柱、压裂用的主要设备及数量、施工组织及步骤等。

①破裂压力油层破裂压力是指油层压开时的井底压力。

它取决于油层的深度、油层的性质、油层原始裂缝情况等。

现场常用下式进行计算：P 破=K ·H式中P 破———油层破裂的井底压力，Mpa ；H ———油层中部深度，m ；K ———地层破裂压力梯度，Mpa/m 。

压裂防砂堵水一体化技术研究与应用随着油田注水开发的深入，水对出砂井的影响日趋明显。

国内外研究发现，利用油水相對渗透率的不同进行适度控水，是一个可行的降低采出油水比例的方法，既可以保持地层的渗透性，也能达到稳油控水的效果。

本文通过对聚丙烯酰胺、绒囊工作液等选择性堵剂，以及孚盛砂等功能性材料的研究，成功在曙3-3-003C井上完成了压裂防砂堵水一体化技术试验并获得效果，为今后解决同类油藏油井出砂出水难题提供了技术借鉴。

标签：聚丙烯酰胺；绒囊工作液；孚盛砂；防砂堵水一体化0 引言在压裂防砂过程中，压裂液是沿着高渗透带推进的，而高渗透带往往是注入水或地层水最先突进的方向。

若在储层改造前缘和充填支撑通道中进行油水相对渗透率调控，是可以实现稳油控水和降低油水采出比例的。

因此，通过反复论证，确定以下技术方案：在压裂防砂过程中，首先打入选择性调堵剂，再高压预充填孚盛砂或覆膜砂。

选择性调堵剂优先进入高渗透层或高渗透条带，增大高渗透带的水相流动阻力；孚盛砂支撑裂缝，建立高导流通道，依靠油水相对渗透率差异，实现稳油、控水目标；覆膜砂胶结固化形成人工挡砂屏障，实现压裂-防砂-堵水一体化。

1 聚丙烯酰胺调堵剂聚丙烯酰胺调堵剂具有可控性强，施工简单，有选择性，能优先进入出水层和高渗层，技术成熟，适应性强的优点，能适应低中高渗透砂岩油藏、存在裂缝和大的水流通道油藏的堵水、调剖，在油田应用面广。

如聚丙烯酰胺类无机交联冻胶堵水调剖剂、聚丙烯酰胺有机交联冻胶调剖剂和聚丙烯酰胺共聚物类堵水调剖剂等。

聚丙烯酰胺的封堵机理是由于分子链上有许多反应基团，它们与交联剂发生交联作用，形成网状结构，这种结构把水包含在晶格结构中形成具有粘弹性的冻胶体，在孔隙介质中间形成物理堵塞，阻止水流通过或改变水流方向通过而产生封堵作用。

它对水造成堵塞是由以聚合物冻胶的物理堵塞为主，兼有吸附和残余阻力作用。

聚丙烯酰胺按电荷性质分为非离子型聚丙烯酰胺（PAM）、阴离子型聚丙烯酰胺（HPAM）、阳离子聚丙烯酰胺（CPAM）和两性聚丙烯酰胺（AmPAM）。

非常规储层压裂改造技术进展及应用一、本文概述随着全球能源需求的持续增长，非常规储层资源的开发利用越来越受到重视。

非常规储层，如页岩、致密砂岩等，由于其低孔低渗特性，压裂改造技术成为了提高其开采效率的关键。

本文旨在综述非常规储层压裂改造技术的最新进展，包括压裂液体系、压裂工艺、裂缝监测与控制等方面，并探讨这些技术在国内外油气田的实际应用情况。

通过对相关文献的梳理和案例分析，本文旨在为非常规储层压裂改造技术的发展提供理论支持和实践指导，推动该领域的技术创新和产业升级。

二、非常规储层压裂改造技术的发展历程非常规储层压裂改造技术的发展，经历了从传统水力压裂到现代复杂储层压裂技术的转变。

在过去的几十年里，随着全球能源需求的不断增长，以及对传统油气资源的日益开采，非常规储层如页岩、致密砂岩等逐渐成为油气勘探开发的重要领域。

这些储层具有低孔、低渗、非均质性强等特点，使得常规的压裂技术难以满足开发需求，推动了非常规储层压裂改造技术的不断创新与发展。

初期，非常规储层压裂主要依赖于传统的水力压裂技术，通过高压泵注大量液体来形成裂缝，从而提高储层的渗透性。

然而，这种方法在非常规储层中往往效果不佳，因为这些储层的岩石性质复杂，裂缝扩展困难。

随着技术的进步，科研人员开始尝试使用多种压裂液体系，如泡沫压裂液、稠化压裂液等，以提高压裂效果和降低对储层的伤害。

同时，为了更精确地控制裂缝的扩展方向和长度，研究人员开始引入地质导向、数值模拟等先进技术，为压裂施工提供更为准确的指导。

近年来，随着水平井技术的广泛应用，非常规储层压裂改造技术迎来了新的突破。

水平井技术能够使得井筒与储层接触面积更大，有利于裂缝的扩展和油气的流动。

在此基础上，研究人员又进一步开发出了分段压裂、多级压裂等复杂压裂技术，以适应不同储层条件和开发需求。

随着环保要求的日益严格，非常规储层压裂改造技术也在不断探索环保型压裂液和减少水资源消耗的新方法。

例如，利用二氧化碳等环保介质作为压裂液，既能够满足压裂需求，又能减少对环境的影响。

价正逐渐上涨，导致压裂井的数量也在不断增加，随之对压裂设备提出了更高的要求，这一点在页岩气的开采中更加明显，在进行一次开采作业时，所需要使用到的砂量高达数千方，进而推动了混砂车大排量的发展。

现如今，国内混砂车的排量达到160桶，国外的混砂车排量能达到250桶。

对于混砂车的设计而言，最大的困难在于大排量的设计，就国内看来，压裂井的场地平整程度不高，混砂车底盘的设计不够合理，由于混砂车的底盘承载能力较好，因此可以通过增加重量的方式，进而加大混砂车的排量，同时由于对于混砂车的底盘选择面较小，这就要求不但要增加底盘的重量，同时还要进一步提高混砂车的排量。

2.2 强化混砂车的双向功能压裂井的场地面积较小，可供设备摆放的空间受到限制。

一般而言，在混砂车的侧面不仅可以摆放压裂车，同时还可以摆放水罐车，在这样的形势下，促使混砂车具备双向功能的液口。

对于混砂车的双向功能，每个厂家对其的定义不同，比如五机厂对其的定义是参考国家标准的，也就是双吸双排功能，基于这样的形势下，应当对其双向功能进行强化。

对于混砂车的作业性能而言，搅拌罐是非常重要的，搅拌罐的搅拌效果在一定程度上能决定混砂车的性能，也就是搅拌效果好，混砂车的工作性能就好，搅拌罐的搅拌效果不好，混砂车的作业性能将会降低，通常情况下，搅拌罐的结构为双层形式结构，由于搅拌罐具有双层结构，进而促使大液面与支撑剂能充分混合。

2.3 通过对混砂车设计蛟龙方式，进而对输砂量进行调整由于混砂车的双筒结构受到一定的限制，导致不能对砂量的尺寸进行调节，也不能对其进行精确的计算，当在低速状态下运行，混砂车具有较大的不稳定性，进而不能对砂量进行精确的计算，在一定程度上，将直接影响整体施工的质量，当输入砂量较小时，混砂车的稳定性将不能得到有效保障。

在混砂车的基础上设计三个蛟龙，设计一个蛟龙的尺寸大小较大，将其余两个蛟龙的尺寸设计较小，通过这样的设计方式，在实际施工时，能满足输砂量的要求，也就是从较小范围到较大范围，由于能达到这样的设计目的，因此这种设计在混砂车设计方面得以重视。

177PGS-1800型撬装式压裂自动混砂装置自使用以来存在一定的技术问题，如自动混砂装置频出故障、砂比控制效果差、液体流量控制不精准、曲线不合格等问题。

针对此类问题，本文对自动混砂装置进行了深入研究，根据实际的运行情况，对自动混砂装置进行了调整，使该装置可以更加符合施工需求。

并利用现代高科技技术进行了自动化程序设计，让施工曲线更加精准。

1 自动混砂装置结构自动混砂装置结构组成如图1所示。

图1 自动混砂装置控制室与搅拌器为自动混砂装置的两大操作平台。

控制室主要对操作室、风扇、暖风等一些辅助设备进行控制，让该装置可以在混砂过程中完整的进行操作，从而完成自动或手动的控制。

同时，还可以对装置中所有的电仪表的工作情况进行监督与检查；干粉添加系统实际上是一种在线计量装置，干粉添加系统主要作用于操作平台之上，进料与出料的速度需要由控制室中的控制系统进行远程监督；混砂系统中包含搅拌器、混合罐、清水泵等，在搅拌室中，搅拌页片由油马达驱动进行页面控制，采用超声波料进行检测，计算机进行远程自动监控。

混砂装置中的液泵与低压管汇连接在一起，在外接水源处安置滤网。

前置液泵的排出扣有清水流量计，可以完成瞬时与累计的排量。

另外，PICK UP信号由计算机控制，在排出砂泵中，有转子流量计，分别对该信号进行手动及自动控制。

排出管汇中的连接口主要作用是防止泵撬。

在该信号中，通过手动的方式与自动的方式进行控制，所显示出的结果有所差异，搅拌器的实际工作情况直接关系到施工现场的质量。

输砂系统中的速度传感器有2个端口，一端连接控制台，一端连接计算机，输砂搅拌的速度需要根据工艺选择控制的方式，从而满足加砂量。

海上油水井压裂施工时，会严格按照规定比例对压裂液与支撑剂进行配比，配比后需要他通过排出泵将砂浆注入地下，以满足施工需求。

要想让整个系统做到自动控制，其工作原理如图2所示。

混砂橇图2 工作原理图2 海上油田压裂自动混砂装置改造中存在的问题在混砂装置搅拌器中，支撑剂与压裂剂的配比需要根据放射的密度进行配置。

水力压裂用混砂车输砂装置研究
混砂车的主要作用是:混合、搅拌以及输送水力压裂作业所需要的砂体等物质。

在生产井压裂作业过程中,作业结果的好坏被混砂车的一些主要参数是否满足施工要求所影响,作为混砂车关键部件--输砂系统主要责任是为混砂车输送原料,同时需要精确的计量,计量是否精准会直接影响到这个压裂作业的结果。

本论文通过对大倾角螺旋输送机输送原理及结构特点的分析确定了混砂车的参数:转速、倾角、螺距、叶片直径和螺旋轴直径对输砂效率的影响,通过对振动理论分析确定了混砂车输砂装置关键部件螺旋轴的固有频率与螺旋体扰度,并采用数值分析方法校核其强度与稳定性,对比分析等螺距与变螺距条件下螺旋输送机的参数选择方案从而优化了螺距并应用ANSYS软件对混砂车输砂装置主要结构的动态性能,影响因素等问题进行了分析和论诉,通过对转速、倾角、螺距、叶片直径和螺旋轴直径对输砂效率的影响分析并利用正交原理,设计实验方案,从而得出提高输砂效率的最佳方案。

专利名称：一种压裂混砂车的连续混配装置专利类型：实用新型专利
发明人：王雅东,沈奎,梁峰,朱元龙
申请号：CN201922430754.1
申请日：20191230
公开号：CN211514237U
公开日：
20200918
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型提供一种压裂混砂车的连续混配装置，包括混配装置本体，所述混配装置本体包括安装座，所述安装座上安装有搅拌桶，所述安装座的内部设置有直流电机，所述直流电机上设置有输出轴，所述输出轴上安装有搅拌杆，所述搅拌桶的顶部内壁上安装有水管，所述水管上设置有喷头，所述安装座上设置有支撑板，所述支撑板上焊接有连接座，所述连接座上设置有料斗，所述料斗的内部设置有输料筒，该压裂混砂车的连续混配装置通过电动推杆带动输料筒进行上下移动发生角度倾斜，在料斗内部进行移动，将输料筒表面的材料都进料斗的内部，通过输料筒与料斗的底部相配合将材料充分排出避免剩料的产生。

申请人：湖北龙脉宜和石油科技有限公司
地址：430000 湖北省荆州市荆州区九阳大道16号
国籍：CN
代理机构：北京挺立专利事务所(普通合伙)
代理人：吴彩凤
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潘三矿水力压裂“自动”加砂装置的研发应用发布时间：2021-08-03T18:27:34.496Z 来源：《基层建设》2021年第15期作者：方亮[导读] 潘三矿在水力压裂项目中试用加骨料煤层增透技术。

淮河能源潘三煤矿1、技术背景潘三矿在水力压裂项目中试用加骨料煤层增透技术。

在水力压裂过程中，选用粒径10～40目的石英砂,注入压裂煤层内。

与压裂高压水进入煤层裂隙，并残留在煤层内形成支撑,防止压裂后煤层裂隙重新闭合。

从而提高煤层透气性,使压裂效果更加显著。

见图1。

图1 10~40目石英砂2、解决的技术问题潘三矿在水力压裂加骨料增透科研项目中，先后研发了四代“人工”加砂装置，并最终在-817m东翼轨道大巷得到了成功应用。

为“加骨料”水力压裂增透技术成功实施奠定了基础。

但是“人工”加砂装置在压裂过程中，不能一次性进行加砂操作，需要频繁停止压裂进行“人工”加砂。

从而存在人员高压操作的安全风险，且单孔压裂周期长，压裂效率低等问题。

通过研发、应用“自动”加砂装置，代替了“人工”加砂装置。

杜绝了人员高压操作的安全风险；一次性将设计加砂量加入“自动”加砂装置内，不需要频繁停止压裂进行加砂操作，缩短了单孔压裂周期，提高了压裂效率。

3、概括3.1施工地点介绍潘三矿利用2121（1）瓦斯治理巷施工2121（3）运顺条带预抽穿层钻孔，对2121（3）运顺实体段煤体进行打钻抽采区域消突。

穿层钻孔施工前，对运顺及工作面原始煤体进行水力压裂+骨料的方式进行增透措施，从而提高钻孔瓦斯抽采效果。

3.2 水力压裂及加骨料方案在2121（1）瓦斯治理巷实施上向穿层钻孔水力压裂加骨料增透技术，对2121(3)工作面及运顺掘进煤体进行区域增透。

水力压裂选用南京六合的水力压裂泵，首次压裂保持压力在30～35Mpa并压裂20分钟以上，以压开煤层裂缝；裂缝形成后，降低水力压裂泵压力(26～28Mpa)，通过“自动”加砂装置在压裂水中加入石英砂作为骨料，利用压裂泵将石英砂打入煤体，持续进行加砂压裂，支撑煤层被压开的裂隙，防止煤层裂隙重新缝合，以此增加煤层透气性，减缓钻孔抽采衰减速度，减少抽采达标时间。