一種批量式液體劑添加系統及其加液方法
2023-05-21 10:51:51 3
一種批量式液體劑添加系統及其加液方法
【專利摘要】本發明涉及石油鑽採設備領域，特別涉及一種批量式液體劑添加系統及其加液方法。本發明將連續的工作液等效成若干個定量的工作液，將連續的液體添加劑等效成若干個定量的液體添加劑，兩者在對應地添加混合在一起，形成了批量式的液體添加劑添加混合。本發明可實現多品種、多批次的實時監測、精確加液。
【專利說明】_種批量式液體劑添加系統及其加液方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及石油鑽採設備領域，特別涉及一種批量式液體劑添加系統及其加液方法。
【背景技術】
[0002]石油鑽採技術日趨提高，單純的工作液已不能滿足工藝技術要求，必須採用外加液體添加劑來調節其使用性能，所需的液體添加劑具有品種繁多和比例精度要求高的特點。目前，外加液體添加劑主要採用兩種方式:一是將液體添加劑一次性加入工作液中，使用大型儲罐存儲以待施工需要，造成了浪費和運輸問題；二是施工作業過程中向工作液連續外加液體添加劑，通過實時監測工作液流量和液體添加劑流量，控制添加劑添加的比例精度。但在施工作業過程中，實時監測量難以控制，導致添加劑添加的比例精度低。並且，依工藝技術要求的液體添加劑品種繁多，需要根據液體添加劑的不同物性，校定液體添加劑流量因數，過程複雜易導致誤差，影響添加劑添加的比例精度。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在於克服上述不足，提供一種批量式液體劑添加裝置、系統及加液方法，可實現多品種、多批次的實時監測、精確加液。
[0004]為實現上述技術目的，本發明提供的方案是:一種批量式液體劑添加裝置，包括控制模塊和通過液體添加劑管路依次連接的儲液罐、泵、計量罐、具有互斥性排放功能的排出閥組，所述儲液罐的出液口與所述泵的吸入口相連，所述泵的排出口與所述計量罐的進液口相連，所述排出閥組連接在所述計量罐的出液口，構成從所述儲液罐到所述排出閥組的工作管路；所述泵和所述計量罐之間的管路上設置調節閥，該調節閥與儲液罐的進液口通過管路構成從儲液罐回到儲液罐的自循環分支管路；所述儲液罐和計量罐內均設置液位計；所述泵、調節閥、排出閥組、液位計均與控制模塊信號聯接。
[0005]而且，所述控制模塊包括PLC自動控制系統和手動控制系統。
[0006]而且，所述液位計包括電子液位計和目示液位計。
[0007]而且，所述排出閥組是二位三通閥，或是二位二通閥。
[0008]本發明還提供:一種批量式液體劑添加系統，包括多個如前所述的一種批量式液體劑添加裝置，各批量式液體劑添加裝置的計量罐出液口並連到與控制模塊信號聯接的排出閥組，各批量式液體劑添加裝置的泵、調節閥、液位計均與控制模塊信號聯接。構成多種添加劑任意比例的批量式液體添加劑系統。
[0009]本發明還提供:如上所述的一種批量式液體劑添加系統的加液方法，包括如下步驟。
[0010]步驟一，在工作液輸送的過程中，設置相互間獨立的儲液單元，使各儲液單元進行依次循環交替儲液和排液控制，在保證輸送工作液連續性的前提下，將工作液等效為多個批次工作液。
[0011]步驟二，控制模塊根據所需添加劑和工作液的比例要求，確定單個批次各液體劑添加裝置所需添加劑的液體量。
[0012]步驟三，經各液體劑添加裝置的泵從各儲液罐輸送添加劑到各計量罐，控制模塊根據各液位計確定各計量罐的添加劑達到該單個批次所需液體量時，控制各泵停止輸送添加劑到各計量罐。
[0013]步驟四，控制模塊確定該對應的工作液批次處在儲液階段，經排出閥組向該批次工作液一次性批量地加入添加劑，各計量罐排空後，控制模塊控制排出閥組關閉。
[0014]步驟五，循環步驟二到步驟四，直到整個添加劑添加工作完成。
[0015]本發明的有益效果在於:
1.將連續的工作液加入添加劑的過程，等效為多個批次定量的工作液加入定量的添加劑的過程，保證了添加劑的控制量，工作液和添加劑配製比例的精度高；
2.適用於各種不同物性的液體添加劑，無需校定液體添加劑流量因數；
3.控制模塊包括PLC自動控制系統，自動化程度高，提高工作效率；
4.控制模塊包括手動控制系統，可以人工操作進行添加劑配製工作；
5.自循環分支管路起到待機分流、攪拌加溫的作用；
6.結構簡單、合理可靠、易於維護。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1是本發明批量式液體劑添加裝置的結構示意圖。
[0017]圖2是二位三通式排出閥組結構示意圖。
[0018]圖3是二位二通式排出閥組結構示意圖。
[0019]圖4是本發明批量式液體劑添加系統的結構示意圖。
[0020]圖5是圖4的總裝示意圖。
[0021]其中，1、控制模塊，2、儲液罐，3、泵，4、計量罐，5、排出閥組，6、調節閥，7、液位計。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖及實施例對本發明作進一步說明。
[0023]實施例一:一種批量式液體劑添加裝置，如圖1所示，包括控制模塊I和通過液體添加劑管路依次連接的儲液罐2、泵3、計量罐4、具有互斥性排放功能的排出閥組5，所述儲液罐2的出液口與所述泵3的吸入口相連，所述泵3的排出口與所述計量罐4的進液口相連，所述排出閥組5連接在所述計量罐4的出液口，構成從所述儲液罐2到所述排出閥組5的工作管路；所述泵3和所述計量罐4之間的管路上設置調節閥6，該調節閥6與儲液罐2的進液口通過管路構成從儲液罐2回到儲液罐2的自循環分支管路；所述儲液罐2和計量罐4內均設置液位計7 ;所述泵3、調節閥6、排出閥組5、液位計7均與控制模塊I信號聯接。
[0024]進一步的，上述控制模塊I包括PLC自動控制系統和手動控制系統。
[0025]進一步的，上述液位計7包括電子液位計和目示液位計。
[0026]進一步的，上述排出閥組5是二位三通閥，或是二位二通閥。排出閥組5的互斥性排放功能可以是由如圖2所示的二位三通式，或圖3所示的二位二通式結構來實現，也可以是其他互斥性排放結構實現。
[0027]在固井作業中，泵注到井下的工作液一般不能完成滿足施工需要，所以要按一定比例向工作液添加液體添加劑。本方案將向工作液連續添加液體添加劑的過程，等效成若干個定量混和添加的單元。也就是說將連續的工作液等效成若干個定量的工作液，將連續的液體添加劑等效成若干個定量的液體添加劑，兩者在對應地添加混合在一起。這就形成了批量式的液體添加劑添加混合，實現了與連續添加混合一樣的效果。同時，由於工作液和液體添加劑分解為各個定量的批次，所以消除了誤差，比例添加的精度更高。
[0028]在添加劑投放時，要停止繼續向計量罐中輸送添加劑，可以採用泵停機和打開自循環分支管路這兩種方法來實現。優選後者，添加劑經調節閥互斥性選擇自循環管路，沒有添加劑輸送到計量罐，計量罐開始排空，計量罐液面下降。採用打開自循環分支管路有如下優點:(I)泵的啟動有一個過程，採用自循環分支管路切換的方式，可以使添加劑「輸送-停止」動作反應更靈敏；(2)泵的啟動需要一個較大的功率和扭矩，採用自循環分支管路切換的方式，可以節能和避免配置過高的浪費；(3)自循環分支管路本身可以起到循環混合、保溫加熱和防沉澱等優點。
[0029]實施例二:一種批量式液體劑添加系統，如圖4和圖5所示，包括多個如實施例一所述的一種批量式液體劑添加裝置，各批量式液體劑添加裝置的計量罐4出液口並連到與控制模塊I信號聯接的排出閥組5，各批量式液體劑添加裝置的泵3、調節閥6、液位計7均與控制模塊I信號聯接。構成多種添加劑任意比例的批量式液體添加劑系統。
[0030]在固井作業中，具體施工有時需要投放若干品種和若干量的添加劑。本方案即可實現多品種的批量式連續液體添加劑添加混合。既消除了誤差，又提高了添加的精度，還提高了多品種添加的效率。
[0031]本實施例還提供:如上所述的一種批量式液體劑添加系統的加液方法，包括如下步驟。
[0032]步驟一，在工作液輸送的過程中間，設置相互間獨立的儲液單元，使各儲液單元進行依次循環交替儲液和排液控制，在保證輸送工作液連續性的前提下，將工作液等效為多個批次工作液。
[0033]步驟二，控制模塊i根據所需添加劑和工作液的比例要求，確定單個批次各液體劑添加裝置所需添加劑的液體量。
[0034]步驟三，經各液體劑添加裝置的泵3從各儲液罐2輸送添加劑到各計量罐4，控制模塊I根據各液位計7確定各計量罐4的添加劑達到該單個批次所需液體量時，控制各泵3停止輸送添加劑到各計量罐4。
[0035]步驟四，控制模塊I確定該對應的工作液批次處在儲液階段，經排出閥組5向該批次工作液一次性批量地加入添加劑，各計量罐4排空後，控制模塊I控制排出閥組5關閉。
[0036]步驟五，循環步驟二到步驟四，直到整個添加劑添加工作完成。
[0037]本方案將連續的工作液等效成若干個定量的工作液，將連續的液體添加劑等效成若干個定量的液體添加劑，兩者在對應地添加混合在一起。這就形成了批量式的液體添加劑添加混合，實現了與連續添加混合一樣的效果。同時，由於工作液和液體添加劑分解為各個定量的批次，所以消除了誤差，比例添加的精度更高。
[0038]以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進或變形，這些改進或變形也應視為本發明的保護範圍。
【權利要求】
1.一種批量式液體劑添加裝置，其特徵在於:包括控制模塊和通過液體添加劑管路依次連接的儲液罐、泵、計量罐、具有互斥性排放功能的排出閥組；所述儲液罐的出液口與所述泵的吸入口相連，所述泵的排出口與所述計量罐的進液口相連，所述排出閥組連接在所述計量罐的出液口，構成從所述儲液罐到所述排出閥組的工作管路；所述泵和所述計量罐之間的管路上設置調節閥，該調節閥與儲液罐的進液口通過管路構成從儲液罐回到儲液罐的自循環分支管路；所述儲液罐和計量罐內均設置液位計；所述泵、調節閥、排出閥組、液位計均與控制模塊信號聯接。
2.根據權利要求1所述的一種批量式液體劑添加裝置，其特徵在於:所述控制模塊包括PLC自動控制系統和手動控制系統。
3.根據權利要求1所述的一種批量式液體劑添加裝置，其特徵在於:所述液位計包括電子液位計和目示液位計。
4.根據權利要求1所述的一種批量式液體劑添加裝置，其特徵在於:所述排出閥組是一■位二通閥，或是一■位一■通閥。
5.—種批量式液體劑添加系統，其特徵在於:包括多個如權利要求1所述的一種批量式液體劑添加裝置，各批量式液體劑添加裝置的計量罐出液口並連到與控制模塊信號聯接的排出閥組，各批量式液體劑添加裝置的泵、調節閥、液位計均與控制模塊信號聯接。
6.如權利要求5所述的一種批量式液體劑添加系統的加液方法，包括如下步驟: 步驟一，在工作液輸送的過程中，設置相互間獨立的儲液單元，使各儲液單元進行依次循環交替儲液和排液控制，在保證輸送工作液連續性的前提下，將工作液等效為多個批次工作液； 步驟二，控制模塊根據所需添加劑和工作液的比例要求，確定單個批次各液體劑添加裝置所需添加劑的液體量； 步驟三，經各液體劑添加裝置的泵從各儲液罐輸送添加劑到各計量罐，控制模塊根據各液位計確定各計量罐的添加劑達到該單個批次所需液體量時，控制各泵停止輸送添加劑到各計量罐； 步驟四，控制模塊確定該對應的工作液批次處在儲液階段，經排出閥組向該批次工作液一次性批量地加入添加劑，各計量罐排空後，控制模塊控制排出閥組關閉； 步驟五，循環步驟二到步驟四，直到整個添加劑添加工作完成。
【文檔編號】E21B33/13GK104481435SQ201410774456
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月16日 優先權日:2014年12月16日
【發明者】王慶楠, 黃紅華, 曲玉強, 汪承材 申請人:四機賽瓦石油鑽採設備有限公司