压裂返排液处理精密固体给料装置研制★

引言

压裂作业是提高油气产量的方式之一。大量的压裂作业产生了较多的压裂返排液。随着压裂返排液的逐渐增多，环保压力越来越大。为了减轻环保压力，压裂返排液资源化处理已迫在眉睫。

由于压裂返排液成分复杂，水质波动大，对压裂返排液处理工艺及成套装备提出了更高的技术要求。自动精密给料工艺环节是压裂返排液处理过程中关键工艺技术环节之一，自动精密给料装置的实时性与精确性直接影响了各阶段的水质指标。

自动精密固体给料装置是专门针对成分复杂的油田压裂返排液研制的工艺设备，具有精确度高、自动化程度高、实时控制和模块化设计等特点。

1 压裂返排液处理精密固体给料装置简介

自动精密固体给料装置主要由主机体、精密给料模块、称量模块、自动化控制模块组成，如图1所示。主机体主要包括设备支架、外壳和储料装置，其主要作用是储料。精密给料模块主要由精密给料装置和下料装置组成，其主要作用是连续均匀给料。称重计量模块主要由电子秤检测模块和信号处理模块，其主要作用是精确计量。自动化控制模块主要由在线检测模块、信号反馈与处理模块、控制模块组成，主要作用通过检测压裂返排液水质成分的数据来控制精密给料量，使之适应返排液水质波动的特点。

体质与睡眠也存在千丝万缕的关系。随着生物—心理—社会医学模式渐渐受到关注。付桂玲调查结果显示在临床上SAHS患者肥胖人比较多，相对应的就是痰湿质显多。中医肥胖痰湿体质类型是SAHS发病的重要关键，具有倾向性。朱颖文对120例阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征与中医体质的相关性进行探究，认为中医体质是多元化的，以痰湿质、血瘀质、气虚质、气郁质为常见体质类型，痰湿质、血瘀质与病情的严重程度有关系，而且痰湿质、气郁质对诱发心律失常有一定影响。综上，通过对SAHS中医体质的研究，可以在一定程度上为中医防治方法学更上一个台阶。

2 工作原理及结构设计

2.1 工作原理

近日公布的《国家物流枢纽布局和建设规划》中提出到2020年，布局建设30个左右辐射带动能力较强、现代化运作水平较高、互联衔接紧密的国家物流枢纽。到2025年，布局建设150个左右国家物流枢纽，基本形成以国家物流枢纽为核心的现代化物流运行体系，推动全社会物流总费用与GDP的比率下降至12%左右。机构认为，多举并施下，铁路货运中期增长趋势清晰，铁路货运企业及配套港口均将受益。

  

图1 自动精密固体给料装置

2.2.4 精密给料装置的输送量Im核算[15]

  

图2 工作原理示意图

2.2 精密给料装置设计计算

根据固体物料的物理特性，设计了精密给料装置。精密给料装置是自动精密固体给料装置关键技术之一，该装置采用了在线监测与控制系统，通过自动控制实现精密给料装置的给料量在一定范围内连续添加。精密给料装置设计参数中给料螺旋直径、螺旋轴转速、功率、输送量核算是关键技术参数[1-10]。

2.2.1 给料螺旋直径的计算

给料螺旋直径为[11]：

 

电机功率P[14]：

式中：Im为输送量，t/h；Dg外为螺旋公称外径，0.082 m；Dg内为螺旋公称内径，0.068m；S为螺旋螺距，0.032m。

根据油田压裂返排液水质成分波动大的特点，精密固体给料装置的储料量也设计了0.1 m3、0.3 m3、0.8 m3、1 m3、2 m3、2.5 m3、3 m3 等不同系列。为了方便给料并防止产生蓬料现象，主机体底部采用半圆柱体结构或锥形结构，在主机体合适位置针对不同的物料的特性设计了防蓬料装置。

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2.2.2 螺旋轴转速计算

式中：K1为功率备用系数，对Y型系列电动机K1=1.0；η为驱动装置总效率，一般取0.90～0.94，本文取0.90。

螺旋轴转速在满足输送量的条件下不宜过高，以免物料受过大的切向力而被抛起，以致无法向前输送。因此，螺旋轴转速n不能超过某一极限转速nj[12]：

 

式中：A为表示物料综合系数，根据常用物料综合系数表取75。将给料螺旋直径量与物料综合系数代入螺旋转速公式可以得出螺旋极限转速为16.77 r/min，将转速圆整为20 r/min。

2.2.3 功率计算

精密给料装置所需的轴功率P0[13]：

 

式中：H为螺旋输送机倾斜布置时在垂直平面上的投影高，mm，H=0；L为螺旋输送机水平投影长度，L=145 mm；w0为物料阻力系数，1～4，此处取 1.5。

将参数代入精密给料装置所需的轴功率P0公式，可以得出功率P0=0.49 kW。

式中：Q为给料能力，0.833 kg/min；K为物料特性系数，常用物料的K值，取0.0415；φ为填充系数，取0.35；C为倾角系数，倾角为0°，取C=1；ρ为物料密度，脱稳剂密度ρ=0.93 t/m3。

 

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将参数代入式（4），计算得P=0.54 kW。

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通过在线水质监测装置对压裂返排液水质成分进行实时监测，将相应的信号输送到信号处理系统。经过信号处理后，将相应控制信号输送到电子称计量系统，通过调节自动精密给料装置的给料速度实现自动监测控制。精密给料计量装置将实时状态信号反馈到信号处理系统，提高了系统的精度和可靠性。该装置工作原理示意图如图2所示。

 

将上述参数代入给料螺旋直径计算公式可得D≥19.6 mm，取给料螺旋直径D=20 mm。

将参数代入式（5），计算得Im=20.6 kg/h。

3 调试实验及现场应用

3.1 调试实验

自动精密固体给料装置通过变频控制精密给料速度来实时调整给料量，因此对装置进行了实验室标定实验与油田现场调试。不同物料具有不同的物料特性，需要分别标定给料速度和单位时间给料量，如表1所示。物料添加速率与频率曲线图如图3所示。

公式（6）为频率-下料速率曲线的拟合公式。使用该公式可以计算任意频率下的固体物料的给料速率。

 

表1 固体物料添加装置给料速度标定

  

频率/Hz下料量/kg速率/（kg·min-1）速率/（kg·h-1）单位添加量/（kg·m-3）0 0.000 0.000 0 0.00 0.000 5 0.288 0.096 0 5.76 0.288 10 0.613 0.204 3 12.26 0.613 15 1.016 0.338 7 20.32 1.016 20 1.435 0.478 3 28.70 1.435 25 1.862 0.620 7 37.24 1.862 30 2.289 0.763 0 45.78 2.289 35 2.696 0.898 7 53.92 2.696 40 3.100 1.033 3 62.00 3.100 45 3.465 1.155 0 69.30 3.465 50 3.857 1.285 7 77.14 3.857

  

图3 药剂添加装置频率－下料速率曲线

 

3.2 现场应用效果及推广前景

自动精密固体给料装置目前已经推广应用于中石油、中石化、延长油田。根据在线监测系统实时监测压裂返排液中离子浓度，通过电子称量模块实时调整固体给料量，实现了自动精确添加。设备运行稳定，处理水质达标，应用效果良好，得到了用户好评。可根据用户使用工况特点将自动精密固体给料装置设计成不同储料量、不同精密给料量和不同设备配置的系列产品，满足不同使用要求，其应用范围可推广至水处理行业、食品行业。

4 结论

1）自动精密固体给料装置的给料速度与工作频率近似于线性关系，可以根据线性关系自动调节频率。

2）自动精密固体给料装置实现了压裂返排液处理中的药剂在线检测、自动精确添加的功能，节约了人工成本。

(3)0～10 cm土层，0.05～0.25 mm和<0.0 5 mm粒径微团聚体有机碳对总有机碳有显著作用；10～20 cm土层，在1～2 mm、0.05～0.25 mm粒径，团聚体有机碳对总有机碳有显著作用；20～40 cm和40～60 cm土层有机碳对团聚体有机碳影响不明显。这与植物根系分布深度及耕作施肥深度有关，同时也说明了红壤有机碳的增加通过形成或进入小团聚体而实现。

在数据处理方面，业内有一个“一秒定律”，即需要在一秒以内的时间产生分析结果，超过一秒的时间，那么结果将不具有价值。对于大数据形式下的速度分为两部分：一、结果产生快；二、结果处理快。以实时数据作为依据，以实时产生结果作为行为导向，通过大数据平台进行科学化布置安排，也就是说在人们还没有意识到一些事情的时候，大数据已经进行了相关事情的处理。数据的时效性直接导致速度要快，只有快才会产生价值，没有时效性的数据是没有价值的。

3）自动控制实现了实时反馈、实时控制，根据水质指标变化，自动调整给料量，提高了压裂返排液处理的指标。

参考文献

[1]濮良贵，纪名刚.机械设计[M].北京：高等教育出版社，2001:22-34.

[2]谭春林.奶牛饲喂装置的设计研究[D].石河子：石河子大学，2007.

[3]王兴晶.Visua l Basic.NET数据库开发典型实例[M].北京：电子工业出版社，2002：124-160.

[4]夏路易.单片机技术基础教程与实践[M].北京：电子工业出版社，2008：20-27.

[5]李林，郭晓剑，夏国英.新疆-4联合收割机卸粮搅龙的设计[J].新疆农机化，2006（2）：19.

[6]姜一民.螺旋钻机搅龙的设计和制作技术[J].石油工程建设，2005（3）：71.

[7]洪致育，林良明.连续运输机[M].北京：机械工业出版社，2001.

[8]梁庚煌.运输机械手册（第二册）[M].北京：化学工业出版社，2009.

[9]王联奎，侯建华.螺旋输送机传动装置设计[J].现代制造技术与装备，2007，176（1）：16-18.

[10]舒服华.基于蚁群算法的饲料螺旋输送机优化设计[J].饲料工业，2006，27（15）：1-4.

[11]王振华.运输机械设计选用与标准实用手册[M].合肥：安徽文化音像出版社，2004.

[12]洪致育，林良明.连续运输机[M].北京：机械工业出版社，2010.

[13]李振亮，万文艳，李亚.定量螺旋给料机在粉洗盐生产中的应用研究[J].盐业与化工，2007（10）：35-36.

[14]黄石茂.螺旋输送机输送机理及其主要参数的确定[J].广东造纸，1998（4）：67-68.

[15]李志义，王淑兰，丁信伟.粉体料仓的设计[J].化学工业与工程技术，1999（1）：90-91.