CN104492314A - 一种混砂罐、混砂车及压裂车组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混砂罐、混砂车及一种压裂车组，以提高压裂液的均匀度，提高压裂质量，并降低设备能耗。混砂罐包括罐体、配置在罐体中且同轴线设置的通砂管、漏砂盘和搅拌叶轮，其中：所述罐体的顶部开口，底部具有压裂液出口；所述通砂管呈倒漏斗状，包括咀部和扩口部；所述漏砂盘位于所述扩口部的下方，具有多个漏砂槽；所述搅拌叶轮位于所述漏砂盘的下方。

Description

一种混砂罐、混砂车及压裂车组

技术领域

本发明涉及油田压裂设备技术领域，特别是涉及一种混砂罐、混砂车及一种压裂车组。

背景技术

在油田原油的采收过程中，需要通过压裂工艺增加采收率。混砂车作为压裂车组的核心设备，在油田压裂过程中起着至关重要的作用。在混砂车中，混砂罐是将砂粒与基液混合的核心部件。如图1所示，混砂车在工作时，基液从混砂罐100的基液注入口50被注入，砂粒由加砂机构从混砂罐100的顶部加入，砂粒与基液在混砂罐100的罐体内经搅拌叶轮70搅拌后形成压裂液，从压裂液出口60排出，并以一定的压力输送给主压车。

上述现有技术存在的缺陷在于，进入混砂罐的砂粒很容易呈现聚集状，由于搅拌叶轮的搅拌效果有限，砂粒与基液很难被搅拌均匀，从而使得输送给主压车的压裂液均匀度较差，严重影响到压裂质量。此外，搅拌叶轮工作时的搅拌能耗也比较高。

发明内容

本发明实施例提供了一种混砂罐、混砂车及一种压裂车组，以提高压裂液的均匀度，提高压裂质量，并降低设备能耗。

本发明实施例所提供的混砂罐，包括罐体、配置在罐体中且同轴线设置的通砂管、漏砂盘和搅拌叶轮，其中：

所述罐体的顶部开口，底部具有压裂液出口；

所述通砂管呈倒漏斗状，包括咀部和扩口部；

所述漏砂盘位于所述扩口部的下方，具有多个漏砂槽；

所述搅拌叶轮位于所述漏砂盘的下方。

优选的，所述通砂管和漏砂盘与所述罐体固定连接；所述混砂罐还包括转轴和旋转刮板，其中：所述转轴与所述漏砂盘枢装；所述旋转刮板与所述转轴位于漏砂盘上方的部分连接，且摊铺刮面面向所述漏砂盘的上表面；所述搅拌叶轮与所述转轴位于漏砂盘下方的部分连接。

优选的，所述漏砂槽包括长条形漏砂槽或长椭圆形漏砂槽；和/或，所述多个漏砂槽沿漏砂盘的周向呈辐射状均匀分布。

较佳的，所述旋转刮板的数量至少为两片且均匀分布。

可选的，所述旋转刮板包括直板型旋转刮板或弧型旋转刮板。

优选的，所述转轴位于漏砂盘上方的部分连接有轮毂，所述旋转刮板与所述轮毂连接；所述轮毂与所述漏砂盘的上表面形成坡状凸起。

较佳的，所述通砂管通过多个支撑架与所述罐体固定连接；所述漏砂盘通过多个支撑架与所述罐体固定连接。

可选的，所述通砂管与所述罐体固定连接，所述漏砂盘可旋转的配置在所述罐体中；当所述漏砂盘旋转时，位于所述漏砂盘上表面的砂粒可在离心力的作用下分散开并从所述漏砂槽落下。

采用本发明实施例的技术方案，在生产压裂液时，首先将基液从罐体的顶部开口处加入；之后，将砂粒从通砂管的顶部管口加入，砂粒会散落在漏砂盘的上表面并从多个漏砂槽以及漏砂盘的边缘均匀落下；而搅拌叶轮可以对落下的砂粒以及预先加入的基液进行搅拌，使之混合均匀；最后，混合均匀的压裂液从罐体的压裂液出口排出。漏砂盘的均匀布砂设计可以使砂粒在漏砂盘的下方空间内均匀下落，避免砂粒在罐体内产生堆积，从而增强了搅拌叶轮的搅拌效果。相比现有技术，该方案大大提高了压裂液的均匀度。将该压裂液用于压裂工艺，可大大提高压裂质量。进一步，由于上述原理使得压裂液的均匀度提高，搅拌机构的功耗也有所降低，因此，降低了设备能耗。

本发明实施例还提供了一种混砂车，包括前述任一技术方案所述的混砂罐。该混砂车所生产的压裂液均匀度较好，将该压裂液用于压裂工艺，可大大提高压裂质量，并且设备的能耗较低。

本发明实施例还提供了一种压裂车组，包括前述技术方案所述的混砂车。使用该压裂机组在进行油田原油的采收时，压裂质量较高，能耗较低。

附图说明

图1为现有混砂罐的立体结构示意图；

图2为本发明第二实施例混砂罐的立体结构示意图；

图3为本发明第二实施例混砂罐的内部组件的立体结构示意图；

图4a为本发明第二实施例的通砂管、漏砂盘、旋转刮板的配置方式立体示意图；

图4b为本发明第二实施例的通砂管、漏砂盘、转轴、旋转刮板的配置方式主视图；

图5为本发明第二实施例的旋转刮板、漏砂盘的配置方式立体示意图；

图6为本发明第二实施例的轮毂、漏砂盘的配置方式立体示意图；

图7为本发明第二实施例的旋转刮板、轮毂、转轴的配置方式主视图。

附图标记：

现有技术部分：

100-混砂罐；50-基液注入口；60-压裂液出口；70-搅拌叶轮。

本发明实施例部分：

200-混砂罐；1-罐体；2-转轴；3-通砂管；4-漏砂盘；5-旋转刮板；

6-搅拌叶轮；11-压裂液出口；31-咀部；32-扩口部；41-漏砂槽；

7-轮毂；8-支撑架；9-导流板。

具体实施方式

为了提高压裂液的均匀度，提高压裂质量，并降低设备能耗，本发明实施例提供了一种混砂罐、混砂车及一种压裂车组。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本发明作进一步详细说明。

本发明第一实施例提供的混砂罐，包括罐体、配置在罐体中且同轴线设置的通砂管、漏砂盘和搅拌叶轮，其中：

罐体的顶部开口，底部具有压裂液出口；

通砂管呈倒漏斗状，包括咀部和扩口部；

漏砂盘位于扩口部的下方，具有多个漏砂槽；

搅拌叶轮位于漏砂盘的下方。

采用本发明第一实施例的技术方案，在生产压裂液时，首先将基液从罐体的顶部开口处加入；之后，将砂粒从通砂管的顶部管口加入，砂粒会散落在漏砂盘的上表面并从多个漏砂槽以及漏砂盘的边缘均匀落下；而搅拌叶轮可以对落下的砂粒以及预先加入的基液进行搅拌，使之混合均匀；最后，混合均匀的压裂液从罐体的压裂液出口排出。漏砂盘的均匀布砂设计可以使砂粒在漏砂盘的下方空间内均匀下落，避免砂粒在罐体内产生堆积，从而增强了搅拌叶轮的搅拌效果。相比现有技术，该方案大大提高了压裂液的均匀度。将该压裂液用于压裂工艺，可大大提高压裂质量。进一步，由于上述原理使得压裂液的均匀度提高，搅拌机构的功耗也有所降低，因此，降低了设备能耗。

如图2、图3、图4a、图4b所示，本发明第二实施例提供的混砂罐200，包括罐体1、配置在罐体1中且同轴线设置的通砂管3、漏砂盘4、转轴2、旋转刮板5和搅拌叶轮6，通砂管3和漏砂盘4与罐体1固定连接，其中：

罐体1的顶部开口，底部具有压裂液出口11；

通砂管3呈倒漏斗状，包括咀部31和扩口部32；

漏砂盘4位于扩口部32的下方，具有多个漏砂槽41；

转轴2与漏砂盘4枢装；

旋转刮板5与转轴2位于漏砂盘4上方的部分连接，且摊铺刮面面向漏砂盘4的上表面；

搅拌叶轮6与转轴2位于漏砂盘4下方的部分连接。

在本发明第二实施例的技术方案中，通砂管3和漏砂盘4与罐体1的具体固定方式不限。如图2和图3所示，通砂管3可以通过多个支撑架8与罐体1固定连接；漏砂盘4也可以采用此方式通过多个支撑架(图中未示出)与罐体1固定连接。转轴2与漏砂盘4枢装，即在驱动装置的驱动下，转轴2可以相对漏砂盘4转动并带动搅拌叶轮6和旋转刮板5旋转。混砂罐内部也可以进一步设置与罐体1固定连接的轴套，转轴2同时枢装在轴套内，可以使得传动更加平稳、可靠。

如图5和图7所示，旋转刮板5与转轴2的具体连接结构为：转轴2位于漏砂盘4上方的部分连接有轮毂7，旋转刮板5与轮毂7连接(例如焊接在一起)。搅拌叶轮6可以直接装配在转轴2位于漏砂盘4下方的部分，也可以先装配在一传动轴上，该传动轴再与转轴2传动连接。驱动搅拌叶轮6和旋转刮板5旋转的驱动装置不限，例如可以为驱动电机或者液压马达等。

如图6所示，漏砂盘4的漏砂槽41为长条形漏砂槽，每个漏砂槽41沿漏砂盘4的径向设置，并且多个(该实施例中设置了20个漏砂槽41)漏砂槽41沿漏砂盘4的周向呈辐射状均匀分布。如图5所示，当旋转刮板5绕轴线旋转时，可将漏砂盘4上表面堆积的砂粒均匀摊铺，使砂粒从多个漏砂槽41以及漏砂盘4的边缘均匀落下。

值得一提的是，漏砂槽41的形状以及分布方式不限于此，例如，漏砂槽也可以为长椭圆形漏砂槽，或者圆孔漏砂槽、方孔漏砂槽等等。当采用圆孔漏砂槽或者方孔漏砂槽时，多个漏砂槽均匀分布即可。漏砂槽41的具体规格不限，可以根据经验结合砂粒的粒径来确定，以使砂粒能够顺畅的落下为佳。

在本发明的第二实施例中，漏砂槽41的数量，以及旋转刮板5的数量均不作具体限定。为提高砂粒的下落效率，旋转刮板5优选至少为两片且均匀分布，图5所示实施例中，旋转刮板5的数量为三片且均匀分布。漏砂槽41的数量应设置的足够多，以使漏砂盘4的下方空间能够均匀的充满正在下落的砂粒。旋转刮板5的具体形状不做具体限定，如图5所示，旋转刮板5为直板型旋转刮板。在本发明的其它实施例中，旋转刮板也可以采用弧型旋转刮板。

如图6所示，轮毂7与漏砂盘4的上表面形成坡状凸起，坡状凸起的坡面延伸至漏砂盘4的边缘。坡状凸起可以对从通砂管3落下的砂粒进行分流，并使砂粒在重力作用下快速下落，有利于提高砂粒与基液的混合效率。

本发明第二实施例所提供混砂罐的工作过程为：

将一定量的基液从罐体1的顶部开口处加入；

驱动旋转刮板5和搅拌叶轮6旋转；

将砂粒从通砂管3的顶部管口加入，砂粒散落在漏砂盘4的上表面，随即旋转的旋转刮板5对漏砂盘4上表面的砂粒进行摊铺，使砂粒从多个漏砂槽41以及漏砂盘4的边缘均匀落下。搅拌叶轮6对落下的砂粒以及预先加入的基液进行搅拌，使之混合均匀。

从上述过程可以看出，旋转刮板5和漏砂盘4的均匀布砂设计可以使砂粒在漏砂盘4的下方和边缘均匀下落，避免在罐体内产生堆积，从而增强了搅拌叶轮6的搅拌效果。相比现有技术，该方案大大提高了压裂液的均匀度。将该压裂液用于压裂工艺，可大大提高压裂质量。进一步，由于上述原理使得压裂液的均匀度提高，搅拌机构的功耗也有所降低，因此，降低了设备能耗。

此外，如图2所示，为了进一步增强搅拌叶轮6的搅拌效果，罐体1的内壁还可以固定有多个导流板9，多个导流板9沿罐体1内壁的周向排列。当搅拌叶轮6旋转时，罐体1内的液体被搅拌叶轮6推动同向流动，由于导流板9对流动的液体具有阻挡作用，因此可以使罐体1内产生许多小漩涡，从而减少搅拌死区，提高搅拌效率，使基液与砂粒更加均匀的混合。

本发明第三实施例提供的混砂罐包括罐体、配置在罐体中且同轴线设置的通砂管、漏砂盘和搅拌叶轮，其中：罐体的顶部开口，底部具有压裂液出口；通砂管与罐体固定连接，通砂管呈倒漏斗状，包括咀部和扩口部；漏砂盘位于扩口部的下方，可旋转的配置在罐体中，具有多个漏砂槽，当漏砂盘旋转时，位于漏砂盘上表面的砂粒可在离心力的作用下分散开并从漏砂槽落下。

采用该第三实施例的技术方案，在生产压裂液时，首先将基液从罐体的顶部开口处加入，然后，驱动漏砂盘和搅拌叶轮旋转，将砂粒从通砂管的顶部管口加入，砂粒散落在漏砂盘的上表面，并随着漏砂盘的旋转在离心力作用下从多个漏砂槽以及漏砂盘的边缘均匀落下。搅拌叶轮可以对落下的砂粒以及预先加入的基液进行搅拌，使之混合均匀。最后，混合均匀的压裂液从罐体的压裂液出口排出。漏砂盘的均匀布砂设计可以使砂粒在漏砂盘的下方空间内均匀下落，避免砂粒在罐体内产生堆积，从而增强了搅拌叶轮的搅拌效果。

进一步的，该实施例中，可以在漏砂盘的上方沿径向设置至少一个固定刮板，该固定刮板与罐体固定连接，摊铺刮面面向漏砂盘的上表面。当漏砂盘相对固定刮板旋转时，固定刮板可对漏砂盘上表面的砂粒进行摊铺，从而进一步提高漏砂盘的均匀漏砂效果和漏砂速度，增强搅拌叶轮的搅拌效果。

本发明实施例还提供了一种混砂车，包括前述任一实施例的混砂罐。该混砂车所生产的压裂液均匀度较好，将该压裂液用于压裂工艺，可大大提高压裂质量，并且设备的能耗较低。

本发明实施例还提供了一种压裂车组，包括前述实施例的混砂车。压裂车组除包括混砂车之外，还包括主压车、仪表车、砂罐车、水泥车、液氮车、液罐车，等等。使用该压裂车组在进行油田原油的采收时，压裂质量较高，能耗较低。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种混砂罐，其特征在于，包括罐体、配置在罐体中且同轴线设置的通砂管、漏砂盘和搅拌叶轮，其中：

所述罐体的顶部开口，底部具有压裂液出口；

所述通砂管呈倒漏斗状，包括咀部和扩口部；

所述漏砂盘位于所述扩口部的下方，具有多个漏砂槽；

所述搅拌叶轮位于所述漏砂盘的下方。

2.如权利要求1所述的混砂罐，其特征在于，所述通砂管和漏砂盘与所述罐体固定连接；所述混砂罐还包括转轴和旋转刮板，其中：所述转轴与所述漏砂盘枢装；所述旋转刮板与所述转轴位于漏砂盘上方的部分连接，且摊铺刮面面向所述漏砂盘的上表面；所述搅拌叶轮与所述转轴位于漏砂盘下方的部分连接。

3.如权利要求2所述的混砂罐，其特征在于，所述漏砂槽包括长条形漏砂槽或长椭圆形漏砂槽；和/或，所述多个漏砂槽沿漏砂盘的周向呈辐射状均匀分布。

4.如权利要求2所述的混砂罐，其特征在于，所述旋转刮板的数量至少为两片且均匀分布。

5.如权利要求2所述的混砂罐，其特征在于，所述旋转刮板包括直板型旋转刮板或弧型旋转刮板。

6.如权利要求2所述的混砂罐，其特征在于，所述转轴位于漏砂盘上方的部分连接有轮毂，所述旋转刮板与所述轮毂连接；所述轮毂与所述漏砂盘的上表面形成坡状凸起。

7.如权利要求2所述的混砂罐，其特征在于，所述通砂管通过多个支撑架与所述罐体固定连接；所述漏砂盘通过多个支撑架与所述罐体固定连接。

8.如权利要求1所述的混砂罐，其特征在于，所述通砂管与所述罐体固定连接，所述漏砂盘可旋转的配置在所述罐体中；当所述漏砂盘旋转时，位于所述漏砂盘上表面的砂粒可在离心力的作用下分散开并从所述漏砂槽落下。

9.一种混砂车，其特征在于，包括如权利要求1～8任一项所述的混砂罐。

10.一种压裂车组，其特征在于，包括如权利要求9所述的混砂车。