Устройство и способ непрерывного смешивания твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления

Изобретение относится к устройству и способу непрерывного смешивания твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления. Устройство непрерывного смешивания твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления содержит устройство (1) хранения сырьевого материала, пневматическое устройство (2) доставки сырьевого материала, силовое устройство (3), устройство (4) измерения потока и устройство (5) растворения. Способ непрерывного смешивания твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления использует устройство непрерывного смешивания твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления, которое может осуществлять непрерывное смешивание твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления во время крупномасштабного гидроразрыва пласта. Технический результат изобретения - снижение гидравлического сопротивления. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к технической области текучих сред для гидроразрыва пласта и составу текучей среды для гидроразрыва пласта. Более конкретно, оно относится к устройству и способу непрерывного смешивания твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

С развитием нетрадиционных нефтегазовых месторождений, представленных сланцевым газом, гидроразрыв пласта, осуществляемый с помощью большого количества текучей среды и большого объема вытеснения, все больше становится основным способом гидроразрыва и добычи нетрадиционной нефти и газа. Как правило, для горизонтальной скважины на сланцевый газ на каждую скважину используют около 30 000 см³ текучей среды для гидроразрыва, а рабочий объем вытеснения составляет около 14 см³ в минуту. Традиционный способ приготовления состава текучей среды с использованием резервуаров для текучей среды не может соответствовать требованиям операций на площадке, и технология, обеспечивающая возможность непрерывного смешивания текучих сред для гидроразрыва, стала одной из ключевых технологий при разработке нетрадиционных залежей нефти и газа.

В настоящее время основным веществом для снижения гидравлического сопротивления, используемым при гидроразрыве пластов месторождений сланцевого газа, являются полиакриламиды. Вязкость таких веществ для снижения гидравлического сопротивления увеличивается под воздействием воды и тепла, что затрудняет закачивание. Для операций на площадке для закачивания обычно используют автомобильный гидросмеситель непрерывного действия или готовят концентрат вещества для снижения гидравлического сопротивления перед операциями гидроразрыва пласта. При использовании автомобильного гидросмесителя непрерывного действия подключение рабочего трубопровода является сложным и дорогостоящим. При приготовлении концентрата вещества для снижения гидравлического сопротивления в крупном масштабе перед операциями гидроразрыва пласта невозможно выполнить требования к операциям на площадке, рабочая нагрузка возрастает из-за предварительного приготовления, характеристики растворения вещества для снижения гидравлического сопротивления в концентрате плохие, и легко образуются агломераты.

Следовательно, в соответствии с настоящим изобретением предлагается устройство и способ непрерывного смешивания твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления для решения вышеуказанных проблем.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей настоящего изобретения является разработка устройства и способа непрерывного смешивания твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления с тем, чтобы решить проблемы, связанные с невозможностью непрерывного смешивания существующих веществ для снижения гидравлического сопротивления, высокими эксплуатационными расходами при использовании автомобильного гидросмесителя непрерывного действия, сложностью трубопроводов и наличием больших ограничений при подготовке концентратов перед операциями гидроразрыва пласта.

Для решения вышеуказанной задачи в настоящем изобретении использовано следующее техническое решение:

устройство непрерывного смешивания твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления, содержащее устройство хранения сырьевого материала, пневматическое устройство доставки сырьевого материала, силовое устройство, устройство измерения потока и устройство растворения;

причем устройство хранения сырьевого материала соединено с пневматическим устройством доставки сырьевого материала для подачи твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления к пневматическому устройству доставки сырьевого материала;

пневматическое устройство доставки сырьевого материала соединено, соответственно, с устройством хранения сырьевого материала, силовым устройством и устройством измерения потока для доставки твердого вещества для снижения гидравлического сопротивление от устройства хранения сырьевого материала к устройству растворения при помощи сжатого воздуха в качестве источника энергии;

устройство растворения соединено с устройством измерения потока для растворения твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления;

силовое устройство соединено с пневматическим устройством доставки сырьевого материала для подачи сжатого воздуха в качестве источника энергии к пневматическому устройству доставки сырьевого материала;

устройство измерения потока расположено между пневматическим устройством доставки сырьевого материала и устройством растворения для измерения скорости потока твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления, подаваемого из пневматического устройства доставки сырьевого материала к устройству растворения, и регулирования скорости подачи сырьевого материала из пневматического устройства доставки сырьевого материала в соответствии со скоростью потока.

В предпочтительном варианте устройство непрерывного смешивания твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления дополнительно содержит пескосмесительное устройство, соединенное с устройством растворения, и пескосмесительное устройство используют для нагнетания растворенного в устройстве растворения твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления, в продуктивный пласт, подвергаемый гидроразрыву.

В предпочтительном варианте устройство непрерывного смешивания твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления дополнительно содержит устройство подачи воды, соединенное с устройством растворения, и устройство подачи воды используют для подачи воды к устройству растворения для растворения твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления.

В предпочтительном варианте пневматическое устройство доставки сырьевого материала соединено с устройством хранения сырьевого материала посредством первого трубопровода; пневматическое устройство доставки сырьевого материала соединено с силовым устройством посредством второго трубопровода; пневматическое устройство подачи сырьевого материала соединено с устройством измерения потока посредством третьего трубопровода; и устройство растворения соединено с устройством измерения потока посредством четвертого трубопровода.

В предпочтительном варианте первый трубопровод, второй трубопровод, третий трубопровод и четвертый трубопровод выполнены из прозрачного пластика.

В предпочтительном варианте пескосмесительное устройство соединено с устройством растворения посредством пятого трубопровода, и пятый трубопровод предпочтительно выполнен из нержавеющей стали.

В предпочтительном варианте устройство растворения соединено с устройством подачи воды посредством шестого трубопровода, и шестой трубопровод предпочтительно выполнен из нержавеющей стали.

В предпочтительном варианте первый трубопровод имеет длину трубы от 0,2 м до 0,5 м и диаметр трубы от 4 мм до 8 мм, предпочтительно 5 мм.

В предпочтительном варианте второй трубопровод имеет длину трубы от 1 м до 3 м и диаметр трубы от 1 мм до 5 мм, предпочтительно 3 мм.

В предпочтительном варианте третий трубопровод имеет длину трубы от 1 м до 2 м и диаметр трубы от 8 мм до 15 мм, предпочтительно 10 мм.

В предпочтительном варианте четвертый трубопровод имеет длину трубы от 2 м до 3 м и диаметр трубы от 8 мм до 15 мм, предпочтительно 10 мм.

В предпочтительном варианте пятый трубопровод имеет длину трубы от 10 м до 20 м и диаметр трубы от 15 мм до 25 мм, предпочтительно 20 мм.

В предпочтительном варианте шестой трубопровод имеет длину трубы от 1 м до 10 м и диаметр трубы от 10 мм до 20 мм.

Длина трубы и диаметр трубы вышеупомянутых трубопроводов, предложенных в соответствии с настоящим изобретением, являются оптимальными диапазонами, полученными при помощи аэродинамических расчетов. Если трубопроводы имеют слишком большую длину или слишком маленький диаметр трубы, они имеют тенденцию к вызыванию проблему закупорки в трубопроводе подачи твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления. Если трубопроводы имеют слишком малую длину или слишком большой диаметр трубы, будет трудно регулировать скорость подачи твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления, что приводит к таким проблемам, как потери сырьевого материала.

В предпочтительном варианте пневматическое устройство доставки сырьевого материала представляет собой центробежный вентилятор, центробежный нагнетатель, воздушный турбокомпрессор или пневматический диафрагменный насос, более предпочтительно пневматический диафрагменный насос.

Предпочтительно, пневматическое устройство доставки сырьевого материала выполнено из нержавеющей стали во избежание образования ржавчины, которая ухудшила бы рабочие характеристики вещества для снижения гидравлического сопротивления и вызвала бы эксплуатационный отказ.

Предпочтительно, устройство измерения потока включает в себя контрольно-измерительное устройство и устройство отображения.

В предпочтительном варианте силовое устройство включает в себя воздушный компрессор.

В предпочтительном варианте устройство растворения представляет собой шестеренчатый насос, плунжерный насос или эмульгирующий насос; более предпочтительно эмульгирующий насос.

Предпочтительно, внутренняя стенка полости устройства растворения выполнена из нержавеющей стали.

Предпочтительно, устройство хранения сырьевого материала включает в себя коническую воронку.

Предпочтительно, пескосмесительное устройство включает в себя пескосмесительное транспортное средство.

В соответствии с настоящим изобретением дополнительно предлагается способ непрерывного смешивания твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления с использованием вышеупомянутого устройства, включающий следующие этапы:

добавление твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления в устройство хранения сырьевого материала; запуск силового устройства для приведения в действие пневматического устройства доставки материала; подача твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления от устройства хранения сырьевого материала к устройству растворения при помощи пневматического устройства подачи сырьевого материала; измерение при помощи устройства измерения потока скорости потока подаваемого от пневматического устройства доставки сырьевого материала к устройству растворения твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления, и регулирование скорости подачи сырьевого материала от пневматического устройства доставки сырьевого материала в соответствии со скоростью потока; обеспечение возможности растворения твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления в устройстве растворения для завершения приготовления состава твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления.

Предпочтительно, максимальный объем устройства хранения сырьевого материала составляет 50 л.

Предпочтительно, скорость подачи сырьевого материала, обеспечиваемая пневматическим устройством доставки сырьевого материала, составляет от 1 кг/мин до 10 кг/мин.

Предпочтительно, давление, обеспечиваемое силовым устройством, составляет от 5 кПа до 100 кПа. Если давление, обеспечиваемое силовым устройством, является слишком низким, этого не достаточно для запуска пневматического устройства доставки материала, что вызывает эксплуатационный отказ пневматического устройства доставки материала. Если давление, обеспечиваемое силовым устройством, является слишком высоким, срок службы пневматического устройства доставки материала сократится.

Предпочтительно, диапазон измерения устройства измерения потока составляет от 0 кг/мин до 25 кг/мин, и устройство измерения потока в режиме онлайн отслеживает, соответствует ли скорость подачи твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления конструкционным требованиям. Если скорость потока слишком мала, это может привести к ухудшению характеристик снижения сопротивления, что приводит к большому трению во время работы или даже к эксплуатационному отказу. Если скорость слишком велика, количество вещества для снижения гидравлического сопротивления превысит расчетное значение, что приведет к потере сырьевого материала и увеличению стоимости.

В предпочтительном варианте частота вращения устройства растворения составляет от 2000 об/мин до 4000 об/мин. Если частота вращения устройства растворения слишком мала, скорости растворения будет недостаточно для удовлетворения требований, предъявляемых к операциям на площадке, и между тем твердое вещество для снижения гидравлического сопротивления будет оседать в полости устройства растворения, что приведет к закупорке. Если частота вращения слишком мала, центробежная сила устройства растворения будет небольшой, что приведет к малой силе всасывания, прикладываемой устройством растворения к твердому веществу для снижения гидравлического сопротивления, что вызовет осаждение твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления и закупорку отверстия насоса.

Предпочтительно, максимальный объем устройства растворения составляет 5 л.

Предпочтительно, твердое вещество для снижения гидравлического сопротивления представляет собой вещество для снижения гидравлического сопротивления на основе полиакриламида.

В предпочтительном варианте твердое вещество для снижения гидравлического сопротивления представляет собой вещество для снижения гидравлического сопротивления на основе анионного полиакриламида, вещество для снижения гидравлического сопротивления на основе катионного полиакриламида, вещество для снижения гидравлического сопротивления на основе неионогенного полиакриламида или вещество для снижения гидравлического сопротивления на основе амфотерного полиакриламида.

Предпочтительно, размер частиц твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления составляет от 60 до 100 меш.

В предпочтительном варианте время растворения твердого вещества для снижения гидравлического сопротивление в устройстве растворения составляет не более 60 секунд.

Кроме того, если не указано иное, любой диапазон, записанный в настоящем описании, включает в себя конечные значения и любые значения между конечными значениями, а также любые поддиапазоны, определяемые конечными значениями или любыми значениями между конечными значениями.

Благоприятные эффекты настоящего изобретения заключаются в следующем.

В соответствии с настоящим изобретением предложено устройство непрерывного смешивания твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления, которое обеспечивает возможность непрерывного смешивания твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления во время крупномасштабного гидроразрыва пласта без "рыбьих глаз". Устройство представляет собой устройство на салазках для транспортировки на площадке с простым соединением и легким управлением, а также с малыми затратами при использовании. Устройство обеспечивает возможность точного управления подачей твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления для удовлетворения требований различных перемещений на площадке. Устройство может работать непрерывно от 3 до 8 часов для соответствия требованиям различного времени работы и тем самым решает проблему затвердевания и прерывистой подачи вещества для снижения гидравлического сопротивления вследствие тепла, выделяемого обычным винтовым насосом. Устройство обеспечивает возможность точного управления в реальном времени концентрацией подаваемого твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления в диапазоне концентраций от 2 кг/мин до 9 кг/мин с точностью ±0,1 кг/мин. Твердое вещество для снижения гидравлического сопротивления, приготавливаемое этим устройством, может обеспечивать осуществление непрерывного смешивания.

ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Далее более подробно описаны некоторые конкретные варианты осуществления настоящего изобретения со ссылками на сопроводительные чертежи.

На Фигуре 1 схематически изображено устройство для непрерывного смешивания твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления, представленное в Примере 1 настоящего изобретения.

Ссылочные позиции основных компонентов:

1 - устройство хранения сырьевого материала,

2 - пневматическое устройство доставки сырьевого материала,

3 - силовое устройство,

4 - устройство измерения потока,

5 - устройство растворения,

6 - пескосмесительное устройство,

7 - устройство подачи воды,

8 - первый трубопровод,

9 - второй трубопровод,

10 - третий трубопровод,

11 - четвертый трубопровод,

12 - пятый трубопровод,

13 - шестой трубопровод.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Для более четкого объяснения настоящего изобретения оно описано далее вместе с предпочтительными вариантами осуществления. Специалистам в данной области техники понятно, что содержание, описанное ниже, является скорее иллюстративным, чем ограничивающим, и не должно быть использовано для ограничения объема охраны настоящего изобретения.

Для решения проблем, связанных с невозможностью непрерывного смешивания существующих веществ для снижения гидравлического сопротивления, высокими эксплуатационными расходами при использовании автомобильного гидросмесителя непрерывного действия, сложными трубопроводами и большими ограничениями при приготовлении концентратов перед операциями гидроразрыва пласта, в соответствии с настоящим изобретением предложено устройство непрерывного смешивания твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления, имеющее практичную конструкцию и надежные рабочие характеристики.

В частности, как показано на Фиг. 1, предложено устройство непрерывного смешивания твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления, содержащее устройство 1 хранения сырьевого материала, пневматическое устройство 2 доставки сырьевого материала, силовое устройство 3, устройство 4 измерения потока и устройство 5 растворения;

причем устройство 1 хранения сырьевого материала соединено с пневматическим устройством 2 доставки сырьевого материала для подачи твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления к пневматическому устройству 2 доставки сырьевого материала;

пневматическое устройство 2 доставки сырьевого материала соединено, соответственно, с устройством 1 хранения сырьевого материала, силовым устройством 3 и устройством 4 измерения потока для доставки твердого вещества для снижения гидравлического сопротивление от устройства 1 хранения сырьевого материала к устройству 5 растворения при помощи сжатого воздуха в качестве источника энергии;

устройство 5 растворения соединено с устройством 4 измерения потока для растворения твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления;

силовое устройство 3 соединено с пневматическим устройством 2 доставки сырьевого материала для подачи сжатого воздуха в качестве источника энергии к пневматическому устройству 2 доставки сырьевого материала;

устройство 4 измерения потока расположено между пневматическим устройством 2 доставки сырьевого материала и устройством 5 растворения для измерения скорости потока твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления, подаваемого из пневматического устройства 2 доставки сырьевого материала к устройству 5 растворения, и регулирования скорости подачи сырьевого материала из пневматического устройства 2 доставки сырьевого материала в соответствии со скоростью потока.

Пневматическое устройство доставки сырьевого материала в настоящем изобретении использует сжатый воздух, обеспечиваемый силовым устройством, в качестве энергии, и при этом не выделяется тепло, что позволяет избежать растворения твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления во время его доставки. Устройство измерения потока контролирует поток подачи твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления в режиме онлайн и может регулировать скорость подачи сырьевого материала из пневматического устройства доставки сырьевого материала в соответствии с потоком подачи и, тем самым, позволяет избежать таких проблем, как потери сырьевого материала, вызванные чрезмерно большим потоком, и плохие характеристики снижения сопротивления, вызванные чрезмерно малым потоком.

Кроме того, устройство непрерывного смешивания твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления может дополнительно содержать пескосмесительное устройство 6, соединенное с устройством 5 растворения, и пескосмесительное устройство 6 используют для нагнетания растворенного твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления в нефтегазовое месторождение.

Более того, устройство непрерывного смешивания твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления дополнительно содержит устройство 7 подачи воды, соединенное с устройством 5 растворения, и устройство 7 подачи воды используют для подачи воды к устройству 5 растворения для растворения твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления.

В частности, устройство 1 хранения сырьевого материала включает в себя коническую воронку; пневматическое устройство 2 доставки сырьевого материала представляет собой центробежный вентилятор, центробежный нагнетатель, воздушный турбокомпрессор или пневматический диафрагменный насос, более предпочтительно пневматический диафрагменный насос; силовое устройство 3 включает в себя воздушный компрессор; устройство 4 измерения потока включает в себя контрольно-измерительное устройство и устройство отображения; устройство 5 растворения представляет собой шестеренчатый насос, плунжерный насос или эмульгирующий насос, более предпочтительно эмульгирующий насос; и пескосмесительное устройство 6 включает в себя пескосмесительное транспортное средство.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения пневматическое устройство 2 доставки сырьевого материала выполнено из нержавеющей стали, и внутренняя стенка полости устройства 5 растворения выполнена из нержавеющей стали во избежание образования ржавчины, которая ухудшила бы рабочие характеристики вещества для снижения гидравлического сопротивления и вызвала бы эксплуатационный отказ.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения максимальный объем устройства хранения сырьевого материала составляет 50 л. Если объем устройства хранения сырьевого материала слишком мал, необходимо постоянно добавлять твердое вещество для снижения гидравлического сопротивления во время работы, что может вызвать перебои в работе. Если объем устройства хранения сырьевого материала слишком большой, это невыгодно для операций на площадке и транспортировки и, соответственно, увеличивает производственные затраты.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения диапазон измерения устройства 4 измерения потока составляет от 0 кг/мин до 25 кг/мин, и устройство измерения потока в режиме онлайн отслеживает, соответствует ли скорость подачи твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления конструкционным требованиям. Если скорость потока слишком мала, это может привести к ухудшению характеристик снижения сопротивления, что приводит к большому трению во время работы или даже к эксплуатационному отказу. Если скорость слишком велика, количество вещества для снижения гидравлического сопротивления превысит расчетное значение, что приведет к потере сырьевого материала и увеличению стоимости.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения максимальная емкость устройства растворения составляет 5 л. Если емкость устройства растворения слишком мала, необходимо непрерывное добавление твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления в устройство, что требует большой трудоемкости, большего количества рабочих и высоких затрат. Если емкость устройства растворения слишком велика, устройство на салазках будет иметь большой объем, потребуется большая площадь для транспортировки и установки, что приведет к неудобствам при транспортировке и высокой стоимости.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, как показано на Фиг. 1, пневматическое устройство 2 доставки сырьевого материала соединено с устройством 1 хранения сырьевого материала посредством первого трубопровода 8; причем первый трубопровод 8 предпочтительно выполнен из прозрачного пластика, имеет длину трубы от 0,2 м до 0,5 м и диаметр трубы от 4 мм до 8 мм, предпочтительно 5 мм;

пневматическое устройство 2 доставки сырьевого материала соединено с силовым устройством 3 посредством второго трубопровода 9; причем второй трубопровод 9 предпочтительно выполнен из прозрачного пластика, имеет длину трубы от 1 м до 3 м и диаметр трубы от 1 мм до 5 мм, предпочтительно 3 мм;

пневматическое устройство 2 доставки сырьевого материала соединено с устройством 4 измерения потока посредством третьего трубопровода 10; причем третий трубопровод 10 предпочтительно выполнен из прозрачного пластика, имеет длину трубы от 1 м до 2 м и диаметр трубы от 8 мм до 15 мм, предпочтительно 10 мм;

устройство 5 растворения соединено с устройством 4 измерения потока посредством четвертого трубопровода 11; причем четвертый трубопровод 11 предпочтительно выполнен из прозрачного пластика, имеет длину трубы от 2 м до 3 м и диаметр трубы от 8 мм до 15 мм, предпочтительно 10 мм.

Кроме того, пескосмесительное устройство 6 соединено с устройством 5 растворения посредством пятого трубопровода 12. Пятый трубопровод 12 выполнен из пластика, имеет длину трубы от 10 м до 20 м и диаметр трубы от 15 мм до 25 мм, предпочтительно 20 мм.

Кроме того, устройство 5 растворения соединено с устройством 7 подачи воды посредством шестого трубопровода 13. Шестой трубопровод 13 выполнен из нержавеющей стали, имеет длину трубы от 1 м до 20 м и диаметр трубы от 10 мм до 20 мм, предпочтительно 15 мм.

Длина трубы и диаметр трубы вышеупомянутых трубопроводов являются оптимальными диапазонами, полученными посредством аэродинамических расчетов, которые решают проблему закупорки трубопроводов твердым веществом для снижения гидравлического сопротивления во время транспортировки и нарушения непрерывного смешивания. Среди вышеупомянутых трубопроводов первый трубопровод, второй трубопровод, третий трубопровод и четвертый трубопровод предпочтительно выполнены из прозрачного пластика, что не только облегчает разборку, но также облегчает наблюдение за состоянием потока твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления. Кроме того, следует понимать, что специалисты в данной области техники могут разместить клапан(-ы) на каждом трубопроводе в соответствии с фактическими потребностями.

В другом аспекте настоящее изобретение также относится к непрерывному смешиванию твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления с использованием устройства непрерывного смешивания твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления, представленного на Фигуре 1, в частности, включающему следующие этапы:

добавление твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления в устройство 1 хранения сырьевого материала; запуск силового устройства 3 для приведения в действие пневматического устройства 2 доставки материала; подача твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления от устройства 1 хранения сырьевого материала к устройству 5 растворения при помощи пневматического устройства 2 подачи сырьевого материала; измерение при помощи устройства 4 измерения потока скорости потока твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления, подаваемого от пневматического устройства 2 доставки сырьевого материала к устройству 5 растворения, и регулирование скорости подачи сырьевого материала от пневматического устройства 2 доставки сырьевого материала в соответствии со скоростью потока; обеспечение возможности растворения твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления в устройстве 5 растворения для завершения смешивания твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления.

Во время непрерывного смешивания твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления, как описано выше, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения скорость подачи сырьевого материала, обеспечиваемая пневматическим устройством 2 доставки сырьевого материала, составляет от 1 кг/мин до 10 кг/мин для соответствия требованиям эксплуатации на площадке. Во время доставки такая скорость подачи сырьевого материала может соответствовать требованиям эксплуатации на площадке, а слишком большая или слишком маленькая скорость не может соответствовать требованиям смешивания.

Во время непрерывного смешивания твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления, как описано выше, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения давление, обеспечиваемое силовым устройством 3, составляет от 5 кПа до 100 кПа. Если давление, обеспечиваемое силовым устройством, является слишком низким, этого не достаточно для запуска пневматического устройства доставки материала, что вызывает эксплуатационный отказ пневматического устройства доставки материала. Если давление, обеспечиваемое силовым устройством, является слишком высоким, срок службы пневматического устройства доставки материала сократится.

Во время непрерывного смешивания твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления, как описано выше, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения частота вращения устройства 5 растворения составляет от 2000 об/мин до 4000 об/мин. Кроме того, время растворения твердого вещества для снижения гидравлического сопротивление в устройстве 5 растворения составляет не более 60 секунд. Если частота вращения устройства растворения слишком мала, скорости растворения будет недостаточно для удовлетворения требований, предъявляемых к операциям на площадке, и, кроме того, твердое вещество для снижения гидравлического сопротивления будет оседать в полости устройства растворения, что приведет к закупорке. Если частота вращения слишком мала, центробежная сила устройства растворения будет небольшой, что приведет к малой силе всасывания, прикладываемой устройством растворения к твердому веществу для снижения гидравлического сопротивления, что вызовет осаждение твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления и закупорку отверстия насоса.

Во время непрерывного смешивания твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления, как описано выше, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения твердое вещество для снижения гидравлического сопротивления представляет собой вещество для снижения гидравлического сопротивления на основе полиакриламида; еще более предпочтительно, твердое вещество для снижения гидравлического сопротивления представляет собой вещество для снижения гидравлического сопротивления на основе анионного полиакриламида, вещество для снижения гидравлического сопротивления на основе катионного полиакриламида, вещество для снижения гидравлического сопротивления на основе неионогенного полиакриламида или вещество для снижения гидравлического сопротивления на основе амфотерного полиакриламида. Размер частиц твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления составляет от 60 до 100 меш.

Таким образом, устройство непрерывного смешивания твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления, предложенное в соответствии с настоящим изобретением, может работать бесперебойно до 8 часов, так что решает проблемы, связанные с невозможностью непрерывного смешивания существующих веществ для снижения гидравлического сопротивления, высокими эксплуатационными расходами при использовании автомобильного гидросмесителя непрерывного действия, сложностью трубопроводов и наличием больших ограничений при подготовке концентратов перед операциями гидроразрыва пласта.

Очевидно, что вышеупомянутые примеры настоящего изобретения предназначены только для ясной иллюстрации настоящего изобретения и не предназначены для ограничения осуществления настоящего изобретения. Специалистам в данной области техники понятно, что могут быть сделаны другие изменения или модификации в различных формах на основании вышеприведенного описания. В настоящем документе невозможно дать исчерпывающий список всех вариантов осуществления. Любые очевидные изменения или изменения, вытекающие из технических решений настоящего изобретения, все же находятся в пределах объема охраны настоящего изобретения.

1. Устройство непрерывного смешивания твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления, содержащее устройство хранения сырьевого материала, пневматическое устройство доставки сырьевого материала, силовое устройство, устройство измерения потока, устройство растворения и устройство подачи воды;

причем устройство хранения сырьевого материала соединено с пневматическим устройством доставки сырьевого материала для подачи твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления к пневматическому устройству доставки сырьевого материала;

пневматическое устройство доставки сырьевого материала соединено, соответственно, с устройством хранения сырьевого материала, силовым устройством и устройством измерения потока для доставки твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления от устройства хранения сырьевого материала к устройству растворения при помощи сжатого воздуха в качестве источника энергии;

устройство растворения соединено с устройством измерения потока для растворения твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления; устройство растворения представляет собой шестеренчатый насос, плунжерный насос или эмульгирующий насос;

устройство подачи воды соединено с устройством растворения и используется для подачи воды к устройству растворения для растворения твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления;

силовое устройство соединено с пневматическим устройством доставки сырьевого материала для подачи сжатого воздуха в качестве источника энергии к пневматическому устройству доставки сырьевого материала;

устройство измерения потока расположено между пневматическим устройством доставки сырьевого материала и устройством растворения для измерения скорости потока твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления, подаваемого из пневматического устройства доставки сырьевого материала к устройству растворения, и регулирования скорости подачи сырьевого материала из пневматического устройства доставки сырьевого материала в соответствии со скоростью потока;

причем пневматическое устройство доставки сырьевого материала соединено с устройством хранения сырьевого материала посредством первого трубопровода; пневматическое устройство доставки сырьевого материала соединено с силовым устройством посредством второго трубопровода; пневматическое устройство подачи сырьевого материала соединено с устройством измерения потока посредством третьего трубопровода; устройство растворения соединено с устройством измерения потока посредством четвертого трубопровода; устройство растворения соединено с устройством подачи воды посредством шестого трубопровода; и

первый трубопровод имеет длину трубы от 0,2 м до 0,5 м и диаметр трубы от 4 мм до 8 мм; второй трубопровод имеет длину трубы от 1 м до 3 м и диаметр трубы от 1 мм до 5 мм; третий трубопровод имеет длину трубы от 1 м до 2 м и диаметр трубы от 8 мм до 15 мм; четвертый трубопровод имеет длину трубы от 2 м до 3 м и диаметр трубы от 8 мм до 15 мм; шестой трубопровод имеет длину трубы от 1 м до 10 м и диаметр трубы от 10 мм до 20 мм.

2. Устройство непрерывного смешивания твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления по п. 1, в котором первый трубопровод, второй трубопровод, третий трубопровод и четвертый трубопровод выполнены из прозрачного пластика.

3. Устройство непрерывного смешивания твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления по п. 1 или 2, дополнительно содержащее пескосмесительное устройство, соединенное с устройством растворения, причем пескосмесительное устройство используют для нагнетания растворенного в устройстве растворения твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления в продуктивный пласт, подвергаемый гидроразрыву.

4. Устройство непрерывного смешивания твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления по п. 3, в котором пескосмесительное устройство соединено с устройством растворения посредством пятого трубопровода; и пятый трубопровод имеет длину трубы от 10 м до 20 м и диаметр трубы от 15 мм до 25 мм.

5. Устройство непрерывного смешивания твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления по п. 4, в котором пятый трубопровод выполнен из нержавеющей стали.

6. Устройство непрерывного смешивания твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления по п. 1, в котором шестой трубопровод выполнен из нержавеющей стали.

7. Устройство непрерывного смешивания твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления по п. 1, в котором максимальный объем устройства хранения сырьевого материала составляет 50 л.

8. Устройство непрерывного смешивания твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления по п. 1, в котором диапазон измерения устройства измерения потока составляет от 0 кг/мин до 25 кг/мин.

9. Устройство непрерывного смешивания твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления по п. 1, в котором максимальный объем устройства растворения составляет 5 л.

10. Устройство непрерывного смешивания твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления по п. 1, в котором пневматическое устройство доставки сырьевого материала представляет собой центробежный вентилятор, центробежный нагнетатель, воздушный турбокомпрессор или пневматический диафрагменный насос; и пневматическое устройство доставки сырьевого материала выполнено из нержавеющей стали.

11. Устройство непрерывного смешивания твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления по п. 1, в котором силовое устройство включает в себя воздушный компрессор.

12. Устройство непрерывного смешивания твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления по п. 1, в котором внутренняя стенка полости устройства растворения выполнена из нержавеющей стали.

13. Способ непрерывного смешивания твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления с использованием устройства непрерывного смешивания твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления по любому из пп. 1-12, включающий следующие этапы:

добавление твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления в устройство хранения сырьевого материала; запуск силового устройства для приведения в действие пневматического устройства доставки материала; подача твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления от устройства хранения сырьевого материала к устройству растворения при помощи пневматического устройства подачи сырьевого материала; измерение при помощи устройства измерения потока скорости потока твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления, подаваемого от пневматического устройства доставки сырьевого материала к устройству растворения, и регулирование скорости подачи сырьевого материала от пневматического устройства доставки сырьевого материала в соответствии со скоростью потока; обеспечение возможности растворения твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления в устройстве растворения для завершения смешивания твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления.

14. Способ непрерывного смешивания твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления по п. 13, в котором скорость подачи сырьевого материала из пневматического устройства доставки сырьевого материала составляет от 1 кг/мин до 10 кг/мин.

15. Способ непрерывного смешивания твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления по п. 13, в котором давление, обеспечиваемое силовым устройством, составляет от 5 кПа до 100 кПа.

16. Способ непрерывного смешивания твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления по п. 13, в котором частота вращения устройства растворения составляет от 2000 об/мин до 4000 об/мин.

17. Способ непрерывного смешивания твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления по п. 13, в котором время растворения твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления в устройстве растворения составляет не более 60 секунд.

18. Способ непрерывного смешивания твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления по п. 13, в котором твердое вещество для снижения гидравлического сопротивления представляет собой вещество для снижения гидравлического сопротивления на основе полиакриламида.

19. Способ непрерывного смешивания твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления по п. 13, в котором размер частиц твердого вещества для снижения гидравлического сопротивления составляет от 60 до 100 меш.