CN113000198A - 组合式洗砂脱水装置 - Google Patents

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CN113000198A CN202110214738.8A CN202110214738A CN113000198A CN 113000198 A CN113000198 A CN 113000198A CN 202110214738 A CN202110214738 A CN 202110214738A CN 113000198 A CN113000198 A CN 113000198A
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熊林
宁铜
张福祥
龚翔旻
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Abstract

本发明为一种组合式洗砂脱水装置，该组合式洗砂脱水装置包括对石英砂进行初步清洗并初选的洗砂机以及对石英砂进行二次清洗并脱水的振动筛，洗砂机的出料口与振动筛的进料口连接，振动筛的下方设置有复用水箱，振动筛的排水口与复用水箱顶部的进水口连通，复用水箱的排水口与供水管道的一端连接，供水管道的另一端接入洗砂机，供水管道还与水幕喷淋管道和渣浆泵连接，水幕喷淋管道延伸至振动筛的上方。本发明不仅解决了石英砂加工设备存在安装使用不便的问题，而且解决了洗砂效果不佳、洗砂废水外排浪费的技术问题。

Description

组合式洗砂脱水装置
技术领域
本发明涉及石油、天然气井压裂领域，进一步的，涉及一种组合式洗砂脱水装置，尤其涉及一种石油、天然气井压裂过程中用于石英砂支撑剂的生产、加工的组合式洗砂脱水装置。
背景技术
随着近年来油气资源勘探开发快速发展，特别是页岩气、致密油等非常规油气资源的规模开发，压裂技术广泛应用于非常规油气井增产作业。
天然石英砂因其具有较好的圆整度、抗酸、抗压等特性，被广泛的用作压裂支撑剂使用。现阶段，用于压裂支撑剂的天然石英砂主要以黄砂和白砂为主，分布于内蒙、宁夏、新疆等地，其主要指标为圆球度、浊度、纯度、抗压强度等。
目前，由于国内非常规油气开发蓬勃发展，对高品质的石英砂支撑剂的需求量越来越大，而国内厂家生产加工能力有限，优质的砂源奇缺，由于砂源的储量小，不便于固定投资建厂；另外，由于砂源地的环境十分恶劣，给设备的安装、调试工作提出了极大的挑战，现有的石英砂加工设备不仅存在安装使用不便，而且存在洗砂效果不佳、洗砂废水外排浪费的问题，目前尚未给出有效的解决方案。
由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种组合式洗砂脱水装置，以克服现有技术的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种组合式洗砂脱水装置，结构简单，方便组合安装，无需大规模建厂即可从根本上解决砂源地野外生产的需要，提高石英砂支撑剂的加工质量，提高工作效率，降低成本，适于大规模推广使用。
本发明的另一目的在于提供一种组合式洗砂脱水装置，具有更好的洗砂效果，洗砂水能够循环重复利用，避免资源的浪费，能够保证长期、稳定作业的需求。
本发明的目的可采用下列技术方案来实现：
本发明提供一种组合式洗砂脱水装置，所述组合式洗砂脱水装置包括对石英砂进行初步清洗并筛选的洗砂机以及对石英砂进行二次清洗并脱水的振动筛，其中：
所述洗砂机的出料口与所述振动筛的进料口连接，所述振动筛的下方设置有复用水箱，所述振动筛的排水口与所述复用水箱顶部的进水口连通，所述复用水箱的排水口与供水管道的一端连接，所述供水管道的另一端接入所述洗砂机，所述供水管道还与水幕喷淋管道连接，所述水幕喷淋管道延伸至所述振动筛的上方。
在本发明的一较佳实施方式中，所述洗砂机包括容置槽和螺旋洗砂组件，所述容置槽一端的顶部设置有第一进料口，所述容置槽另一端的底部设置有第一排料口，所述容置槽由所述第一排料口一端至所述第一进料口一端逐渐向上倾斜，所述螺旋洗砂组件设置于所述容置槽的内部且位于所述第一进料口与所述第一排料口之间，所述容置槽的第一排料口即为所述洗砂机的出料口。
在本发明的一较佳实施方式中，所述洗砂机还包括带动所述螺旋洗砂组件转动的驱动电机和传动带，所述驱动电机设置于所述容置槽的上方且靠近所述第一排料口一端；所述螺旋洗砂组件包括中心轴和螺旋叶片，所述中心轴在所述容置槽内沿所述第一进料口至所述第一排料口方向延伸，所述螺旋叶片环设于所述中心轴的外壁上，所述传动带连接于所述驱动电机的输出轴与所述中心轴之间。
在本发明的一较佳实施方式中，所述螺旋洗砂组件的数量为多个，各所述螺旋洗砂组件平行排列。
在本发明的一较佳实施方式中，所述洗砂机还包括第一支架和第一撬装底座，所述容置槽设置于所述第一支架的顶部，所述第一支架设置于所述第一撬装底座的顶部，所述第一撬装底座的底部固定于安装平面上。
在本发明的一较佳实施方式中，所述复用水箱顶部的进水口处设置有筛体，所述筛体的内部与所述复用水箱顶部的进水口相贯通，所述筛体一端的顶部设置有第二进料口，所述筛体另一端的底部设置有第二排料口，所述筛体内设置有振动电机和筛网，所述振动电机的输出轴与所述筛体连接，所述筛网位于所述第二进料口与所述第二排料口之间且靠近所述筛体的底部；所述筛体的第二进料口即为所述振动筛的进料口。
在本发明的一较佳实施方式中，所述复用水箱的排水口处设置有渣浆泵。
在本发明的一较佳实施方式中，所述振动筛还包括第二支架和第二撬装底座，所述筛体设置于所述第二支架的顶部，所述第二支架设置于所述第二撬装底座的顶部，所述第二撬装底座的底部固定于安装平面上，且所述第二撬装底座与所述第一撬装底座通过螺栓配合连接。
在本发明的一较佳实施方式中，所述筛体与所述第二支架之间设置有多个减震支腿，各所述减震支腿的顶端与所述筛体的底部连接，各所述减震支腿的底端与所述第二支架的顶部连接。
在本发明的一较佳实施方式中，所述水幕喷淋管道上设置有多个喷嘴，各所述喷嘴的喷射方向均朝向所述振动筛的进料口。
由上所述，本发明的组合式洗砂脱水装置的特点及优点是：将洗砂机与振动筛通过撬装底座组合安装，使洗砂机的出料口与振动筛的进料口连接，结构简单、拆装方便，通过洗砂机对石英砂进行初步清洗并初选，之后通过振动筛对筛选出的石英砂进行脱水，可在现场临时组装并进行石英砂支撑剂的加工作业，无需大规模建厂即可从根本上解决砂源地野外生产的需要，有效提高工作效率，降低成本，适于大规模推广使用；另外，在振动筛的上方设置有水幕喷淋管道，水幕喷淋管道通过供水管道与复用水箱连接，还可通过水幕喷淋管道对脱水之前的石英砂进行二次清洗处理，以充分冲洗掉石英砂上附着的杂质，有效提高石英砂支撑剂的加工质量，复用水箱还依次通过供水管道和渣浆泵与洗砂机连接，将振动筛中脱掉的水循环供给洗砂机进行洗砂使用，保证更好的洗砂效果的同时，洗砂水能够循环重复利用，避免资源的浪费，能够保证长期、稳定作业的需求，尤其适于野外环境中水资源紧缺的情况下进行使用。
附图说明
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。
其中：
图1：为本发明组合式洗砂脱水装置的正视图。
图2：为本发明组合式洗砂脱水装置的俯视图。
图3：为本发明组合式洗砂脱水装置中洗砂机的正视图。
图4：为本发明组合式洗砂脱水装置中吸砂机的俯视图。
图5：为本发明组合式洗砂脱水装置中振动筛的正视图。
图6：为本发明组合式洗砂脱水装置中振动筛的右视图。
图7：为本发明组合式洗砂脱水装置中振动筛的俯视图。
本发明中的附图标号为：
1、螺旋洗砂组件； 101、中心轴；
102、螺旋叶片； 2、驱动电机；
3、传动带； 4、容置槽；
401、第一进料口； 402、第一排料口；
5、第一支架； 6、第一撬装底座；
7、筛体； 701、第二进料口；
702、第二排料口； 8、振动电机；
9、筛网； 10、减震支腿；
11、第二支架； 12、复用水箱；
13、第二撬装底座； 14、渣浆泵；
15、水幕喷淋管道； 16、供水管道；
100、洗砂机； 200、振动筛。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。
如图1至图7所示，本发明提供了一种组合式洗砂脱水装置，该组合式洗砂脱水装置包括洗砂机100和振动筛200，洗砂机100用于对石英砂进行初步清洗并初选，振动筛200用于对石英砂进行二次清洗并脱水。其中：洗砂机100的出料口与振动筛200的进料口连接，振动筛200的下方设置有复用水箱12，振动筛200的排水口与复用水箱12顶部的进水口连通，复用水箱12的排水口与供水管道16的一端连接，供水管道16的另一端接入洗砂机100，供水管道16还与水幕喷淋管道15连接，水幕喷淋管道15延伸至所述振动筛(200)的上方。
本发明将洗砂机100与振动筛200组合安装，使洗砂机100的出料口与振动筛200的进料口连接，结构简单、拆装方便，通过洗砂机100对石英砂进行初步清洗并筛选，之后通过振动筛200对筛选出的石英砂进行脱水，可在现场临时组装并进行石英砂支撑剂的加工作业，无需大规模建厂即可从根本上解决砂源地野外生产的需要，有效提高工作效率，降低成本，适于大规模推广使用。另外，可通过水幕喷淋管道15对脱水之前的石英砂进行二次清洗处理，以充分冲洗掉石英砂上附着的杂质，有效提高石英砂支撑剂的加工质量，复用水箱12还通过供水管道16与洗砂机100连接，将振动筛200中脱掉的水循环供给洗砂机100进行洗砂使用，保证更好的洗砂效果的同时，洗砂水能够循环重复利用，避免资源的浪费，能够保证长期、稳定作业的需求，尤其适于野外环境中水资源紧缺的情况下进行使用。
本发明的一个可选实施例中，如图1至图4所示，洗砂机100为螺旋洗砂机，洗砂机100包括容置槽4和螺旋洗砂组件1，容置槽4为长条形槽状结构，容置槽4一端的顶部设置有第一进料口401，容置槽4另一端的底部设置有第一排料口402，容置槽4由第一排料口402一端至第一进料口401一端逐渐向上倾斜，螺旋洗砂组件1设置于容置槽4的内部且位于第一进料口401与第一排料口402之间，容置槽4的第一排料口402即为洗砂机100的出料口。石英砂通过第一进料口401进入容置槽4内，在螺旋洗砂组件1旋转带动下随螺旋洗砂组件1向第一排料口402方向移动，同时容置槽4内的水对石英砂进行清洗，清洗后的石英砂通过第一排料口402排出至振动筛200中。
进一步的，如图1至图4所示，洗砂机100还包括驱动电机2和传动带3，驱动电机2与传动带3相配合带动螺旋洗砂组件1转动，驱动电机2固定设置于容置槽4的上方且靠近第一排料口402一端；螺旋洗砂组件1包括中心轴101和螺旋叶片102，中心轴101在容置槽4内沿第一进料口401至第一排料口402方向延伸，螺旋叶片102环设于中心轴101的外壁上，传动带3的一端套设于驱动电机2的输出轴上，传动带3的另一端套设于中心轴101上。通过驱动电机2输出动力，并通过传动带3将动力传动至中心轴101，从而带动中心轴101及其上的螺旋叶片102转动，达到对石英砂清洗和提升的目的。
进一步的，螺旋洗砂组件1的数量为多个，各螺旋洗砂组件1在容置槽4的宽度方向上平行排列。其中，容置槽4的宽度方向为与中心轴101相垂直的方向。
具体的，如图2、图4所示，螺旋洗砂组件1的数量可为但不限于2个。
进一步的，如图1至图4所示，洗砂机100还包括第一支架5和第一撬装底座6，容置槽4的底部与第一支架5的顶部连接，第一支架5的底部与第一撬装底座6的顶部连接，第一撬装底座6的底部固定于安装平面上，通过第一支架5和第一撬装底座6起到对容置槽4支撑固定的作用。
进一步的，容置槽4、第一支架5与第一撬装底座6之间的连接方式可为但不限于焊接。
本发明的一个可选实施例中，如图1、图2、图5至图7所示，振动筛200为直线振动筛，复用水箱12顶部的进水口处固定设置有筛体7，筛体7的内部与复用水箱12顶部的进水口相贯通，筛体7一端的顶部设置有第二进料口701，筛体7另一端的底部设置有第二排料口702，筛体7内设置有振动电机8和筛网9，振动电机8的输出轴与筛体7连接，筛网9位于第二进料口701与第二排料口702之间且靠近所述筛体7的底部；筛体7的第二进料口701即为振动筛200的进料口。通过振动电机8带动筛网9振动，石英砂通过第二进料口701进入至筛体7内，水幕喷淋管道15对筛网9上的石英砂进行喷淋清洗，清洗后的石英砂在筛网9的振动作用下完成脱水，脱水后的石英砂通过筛体7的第二排料口702排出。
进一步的，如图1、图2、图5至图7所示，复用水箱12的排水口处设置有渣浆泵14。通过复用水箱12对石英砂脱除的废水进行收集，沉淀后并通过渣浆泵14将废水泵入至洗砂机100的容置槽4内，进行循环使用。
进一步的，振动电机8的内部设置有偏心块，在振动电机8工作过程中，振动电机8的输出轴做偏心转动，从而使得筛体7发生振动，由于筛网9安装于筛体7上靠近底部的位置，筛网9随筛体7同步振动，进而达到对石英砂脱水的目的。
进一步的，如图1、图2、图5、图6所示，振动筛200还包括第二支架11和第二撬装底座13，筛体7的底部与第二支架11的顶部连接，第二支架11的底部与第二撬装底座13的顶部连接，第二撬装底座13的底部固定于安装平面上，且第二撬装底座13与第一撬装底座6通过螺栓配合连接，并通过螺栓对第二撬装底座13与第一撬装底座6的连接位置进行固定，通过第一撬装底座6与第二撬装底座13相配合，洗砂机100和振动筛200可单独使用，当生产需要时，可现场组装在一起，方便实用，便于运输和拆装。
进一步的，筛体7、第二支架11与第二撬装底座13之间的连接方式可为但不限于焊接。
在本发明的一个可选实施例中，如图5、图7所示，筛体7与第二支架11之间设置有多个减震支腿10，各减震支腿10的顶端与筛体7的底部连接，各减震支腿10的底端与第二支架11的顶部连接，通过减震支腿10对筛体7起到减震缓冲的作用。
进一步的，减震支腿10可采用但不限于弹性材料制成。
进一步的，水幕喷淋管道15上设置有多个喷嘴，各喷嘴的喷射方向均朝向振动筛200的进料口，保证对石英砂充分清洗。
本发明的组合式洗砂脱水装置的工作原理为：根据实际生产需要，将洗砂机100与振动筛200通过预留的接口以及螺栓进行组合安装，使洗砂机100的出料口与振动筛200的进料口连接，石英砂进入容置槽4内并启动驱动电机2，通过驱动电机2带动中心轴101和螺旋叶片102转动，从而使石英砂中的泥土与容置槽4内的水进行混合，以达到对石英砂进行初步清洗的目的，石英砂随螺旋叶片102逐步上移完成筛选，最终从洗砂机100的出料口排出至振动筛200内，完成石英砂清洗筛选作业。通过振动电机8带动筛网9振动，石英砂通过第二进料口701进入至筛体7内，在振动筛200中脱掉的水进入复用水箱12内，复用水箱12中的水依次通过渣浆泵14和供水管道16循环供给洗砂机100使用，复用水箱12中的水还依次通过渣浆泵14、供水管道16和水幕喷淋管道15供给振动筛200进行洗砂使用，从而对石英砂进行二次清洗，清洗后的石英砂在筛网9的振动作用下完成脱水，脱水后的石英砂通过筛体7的第二排料口702排出，而筛除的水和细砂进入至复用水箱12中，细砂在复用水箱12中沉淀，上部的清水经过渣浆泵14泵入至洗砂机100的容置槽4中循环使用。
本发明的组合式洗砂脱水装置的特点及优点是：
一、该组合式洗砂脱水装置结构简单、拆装方便，通过洗砂机100对石英砂进行初步清洗并初选，之后通过振动筛200对筛选出的石英砂进行脱水，可在现场临时组装并进行石英砂支撑剂的加工作业，无需大规模建厂即可从根本上解决砂源地野外生产的需要，有效提高工作效率，降低成本，适于大规模推广使用。
二、该组合式洗砂脱水装置在振动筛200的上方设置有水幕喷淋管道15，可通过水幕喷淋管道15对脱水之前的石英砂进行二次清洗处理，充分冲洗掉石英砂上附着的杂质，有效提高石英砂支撑剂的加工质量。
三、该组合式洗砂脱水装置能够将振动筛200中脱掉的水循环供给洗砂机100使用，并将复用水箱12中的水供给振动筛200进行洗砂使用，保证更好的洗砂效果的同时，洗砂水能够循环重复利用，避免资源的浪费，能够保证长期、稳定作业的需求，尤其适于野外环境中水资源紧缺的情况下进行使用。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种组合式洗砂脱水装置，其特征在于，所述组合式洗砂脱水装置包括对石英砂进行初步清洗并初选的洗砂机(100)以及对石英砂进行二次清洗并脱水的振动筛(200)，其中：
所述洗砂机(100)的出料口与所述振动筛(200)的进料口连接，所述振动筛(200)的下方设置有复用水箱(12)，所述振动筛(200)的排水口与所述复用水箱(12)顶部的进水口连通，所述复用水箱(12)的排水口与供水管道(16)的一端连接，所述供水管道(16)的另一端接入所述洗砂机(100)，所述供水管道(16)还与水幕喷淋管道(15)连接，所述水幕喷淋管道(15)延伸至所述振动筛(200)的上方。
2.如权利要求1所述的组合式洗砂脱水装置，其特征在于，所述洗砂机(100)包括容置槽(4)和螺旋洗砂组件(1)，所述容置槽(4)一端的顶部设置有第一进料口(401)，所述容置槽(4)另一端的底部设置有第一排料口(402)，所述容置槽(4)由所述第一排料口(402)一端至所述第一进料口(401)一端逐渐向上倾斜，所述螺旋洗砂组件(1)设置于所述容置槽(4)的内部且位于所述第一进料口(401)与所述第一排料口(402)之间，所述容置槽(4)的第一排料口(402)即为所述洗砂机(100)的出料口。
3.如权利要求2所述的组合式洗砂脱水装置，其特征在于，所述洗砂机(100)还包括带动所述螺旋洗砂组件(1)转动的驱动电机(2)和传动带(3)，所述驱动电机(2)设置于所述容置槽(4)的上方且靠近所述第一排料口(402)一端；所述螺旋洗砂组件(1)包括中心轴(101)和螺旋叶片(102)，所述中心轴(101)在所述容置槽(4)内沿所述第一进料口(401)至所述第一排料口(402)方向延伸，所述螺旋叶片(102)环设于所述中心轴(101)的外壁上，所述传动带(3)连接于所述驱动电机(2)的输出轴与所述中心轴(101)之间。
4.如权利要求2或3所述的组合式洗砂脱水装置，其特征在于，所述螺旋洗砂组件(1)的数量为多个，各所述螺旋洗砂组件(1)平行排列。
5.如权利要求2所述的组合式洗砂脱水装置，其特征在于，所述洗砂机(100)还包括第一支架(5)和第一撬装底座(6)，所述容置槽(4)设置于所述第一支架(5)的顶部，所述第一支架(5)设置于所述第一撬装底座(6)的顶部，所述第一撬装底座(6)的底部固定于安装平面上。
6.如权利要求5所述的组合式洗砂脱水装置，其特征在于，所述复用水箱(12)顶部的进水口处设置有筛体(7)，所述筛体(7)的内部与所述复用水箱(12)顶部的进水口相贯通，所述筛体(7)一端的顶部设置有第二进料口(701)，所述筛体(7)另一端的底部设置有第二排料口(702)，所述筛体(7)内设置有振动电机(8)和筛网(9)，所述振动电机(8)的输出轴与所述筛体(7)连接，所述筛网(9)位于所述第二进料口(701)与所述第二排料口(702)之间且靠近所述筛体(7)的底部；所述筛体(7)的第二进料口(701)即为所述振动筛(200)的进料口。
7.如权利要求6所述的组合式洗砂脱水装置，其特征在于，所述复用水箱(12)的排水口处设置有渣浆泵(14)。
8.如权利要求6所述的组合式洗砂脱水装置，其特征在于，所述振动筛(200)还包括第二支架(11)和第二撬装底座(13)，所述筛体(7)设置于所述第二支架(11)的顶部，所述第二支架(11)设置于所述第二撬装底座(13)的顶部，所述第二撬装底座(13)的底部固定于安装平面上，且所述第二撬装底座(13)与所述第一撬装底座(6)通过螺栓配合连接。
9.如权利要求8所述的组合式洗砂脱水装置，其特征在于，所述筛体(7)与所述第二支架(11)之间设置有多个减震支腿(10)，各所述减震支腿(10)的顶端与所述筛体(7)的底部连接，各所述减震支腿(10)的底端与所述第二支架(11)的顶部连接。
10.如权利要求6所述的组合式洗砂脱水装置，其特征在于，所述水幕喷淋管道(15)上设置有多个喷嘴，各所述喷嘴的喷射方向均朝向所述振动筛(200)的进料口。
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