CN205225231U - 混砂装置、混砂车及压裂设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种混砂装置，该混砂装置在吸入管和排出管之间设置有过渡管，且混合罐的进口处设置有第一通断阀，过渡管上设置有第二通断阀；在生产携砂液的时候，第一通断阀打开，第二通断阀关闭，此时，第一吸入泵和第二吸入输出的原料供入混合罐内，混合罐将原料混合后获得携砂液，然后，第一排出泵和第二排出泵将携砂液加压后经排出管输出至压裂泵；当需要清洗管汇时，关闭第一通断阀，打开第二通断阀，第一吸入泵和第二吸入泵输出的清洗液依次经吸入管、过渡管、第二通断阀及排出管流出，清洗液将管汇内沉积的支撑剂冲洗掉，从而防止管汇堵塞。另外，本实用新型还提出一种具有该混砂装置的混砂车及压裂设备。

Description

混砂装置、混砂车及压裂设备

技术领域

本实用新型涉及油气田开采技术，具体涉及一种混砂装置、混砂车及压裂设备。

背景技术

作为一种有效的增产方式，水力压裂技术在油气田开采中得到了广泛应用。水力压裂技术的工作原理是：通过压裂泵将高粘性的压裂液注入含油岩层中，当注入压裂液的速度超过油层的吸收能力时，在井底油层上形成很高的压力，当这种压力超过岩层的破裂压力时，岩层将被压开并产生裂缝；为了保持压开的裂缝处于张开状态，接着向油层挤入带有支撑剂(通常石英砂)的携砂液，携砂液进入裂缝之后，支撑剂可以支撑起已经压开的裂缝，使其不致于闭合。

在压裂过程中，携砂液通常由混砂车在现场混合而成，混砂车通常包括管汇、混合罐、吸入泵及排出泵，吸入泵的主要作用是将原料泵入混合罐内，混合罐将原料混合成携砂液，排出泵将混合形成的携砂液泵出给压裂泵，管汇的作用是在吸入泵、排出泵、混合罐及原料储存装置之间形成输送通道。

目前，较为常见的混砂车具有两个吸入泵和两个排出泵(俗称双泵吸双泵排结构)，它既能在双泵同时工作时获得大排量，又能在单泵工作时，具有较好的可靠性；然而，随着携砂液的含砂比提高，这种结构的混砂车容易出现管汇堵塞的问题，大大降低了工作效率。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提出一种混砂装置，该混砂装置可以高效的对管汇进行清洗，进而减少堵塞。另外，本实用新型还提出一种具有该混砂装置的混砂车及压裂设备。

作为第一方面，本实用新型提出了一种混砂装置，它包括混合罐、第一吸入泵、第二吸入泵、第一排出泵、第二排出泵及管汇，所述管汇包括吸入管、排出管、过渡管、第一通断阀和第二通断阀，所述第一吸入泵和第二吸入泵的出口通过所述吸入管与混合罐的进口连接，所述混合罐的出口与第一排出泵、第二排出泵的进口连接，第一排出泵及第二排出泵的出口与排出管连接；所述吸入管通过过渡管与排出管连接，所述第一通断阀设置于吸入管上并位于混合罐的进口处，所述第二通断阀设置于过渡管上。

优选地，所述过渡管与排出管的连接位置位于第一排出泵和第二排出泵的出口的上游。

优选地，所述第一排出泵和第二排出泵的出口分别通过90度弯头与排出管连接。

优选地，所述90度弯头的出口朝水平方向布置，且所述90度弯头的出口处设置有第三通断阀。

优选地，所述管汇包括第一吸排总管和第二吸排总管，所述第一吸排总管和第二吸排总管之间设置有第一连接管，其中，第一连接管上设置有第四通断阀和第五通断阀；所述排出管与第一连接管连接，且连接位置处于第四通断阀和第五通断阀之间；所述第一吸入泵经第六通断阀与第一吸排总管连接，第二吸入泵经第七通断阀与第二吸排总管连接；所述第一吸入泵的入口与第二吸入泵的入口之间设置有第二连接管。

优选地，所述第二连接管上设置有第八通断阀。

优选地，所述第一吸排总管和第二吸排总管均包括多个流通口，每个所述流通口上均设置有阀门。

优选地，所述排出管和/或吸入管上设置有流量计，所述流量计用于检测流量。

本实用新型提出的混砂装置在吸入管和排出管设置有过渡管，且混合罐的进口处设置有第一通断阀，过渡管上设置有第二通断阀；在生产携砂液的时候，第一通断阀打开，第二通断阀关闭，此时，第一吸入泵和第二吸入输出的原料供入混合罐内，混合罐将原料混合后获得携砂液，然后，第一排出泵和第二排出泵将携砂液加压后经排出管输出至压裂泵；当需要清洗管汇时，关闭第一通断阀，打开第二通断阀，第一吸入泵和第二吸入泵输出的清洗液依次经吸入管、过渡管、第二通断阀及排出管流出，清洗液将管汇内沉积的支撑剂冲洗掉，从而防止管汇堵塞。

在优选的技术方案中，通过采用90度弯头，将90度弯头的出口朝水平方向布置，并且第三通断阀设置在90度弯头的出口处，使支撑剂更少的沉积在弯头和第三通断阀附近，也方便清洗液对这些位置的清洗。

作为第二方面，本实用新型提出一种混砂车，它包括底盘及上述任意一项的混砂装置，所述混砂装置设置于所述底盘上。

通过采用上述混砂装置，该混砂车可以有效减少管汇堵塞，从而提高作业效率。

作为第三方面，本实用新型提出一种压裂设备，它包括压裂泵及上述任意一项的混砂装置，所述压裂泵的吸入口与排出管直接或间接连接。

通过采用上述混砂装置，该压裂设备可以有效减少管汇堵塞，从而提高作业效率。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型具体实施例提供的混砂装置的结构示意图；

图2为图1所示的混砂装置的局部示意图。

附图标记说明：

1—混合罐2—第一吸入泵3—第二吸入泵4—第一排出泵

5—第二排出泵6—吸入管7—排出管8—第一通断阀

9—第二通断阀10—第一吸排总管11—第二吸排总管12—过渡管

13—弯头14—第三通断阀15—第四通断阀16—第五通断阀

17—第六通断阀18—第七通断阀19—第八通断阀

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

本实用新型具体实施例提出了一种压裂设备，具体包括混砂装置和压裂泵，混砂装置的主要作用是将原料(主要是清水、基液和支撑剂)按比例混合得到携砂液，并将携砂液供给压裂泵，压裂泵将携砂液加压后泵入油气井内。

图1所示为本实用新型具体实施例提供的混砂装置的结构示意图；图2为图1的局部放大图；该混砂装置包括混合罐1、第一吸入泵2、第二吸入泵3、第一排出泵4、第二排出泵5及管汇，管汇的主要作用是将混合罐1、第一吸入泵2、第二吸入泵3、第一排出泵4、第二排出泵5及压裂泵连接起来，使原料和携砂液能够按预定的方式流动；其中，管汇包括吸入管6、排出管7、过渡管12、第一通断阀8、第二通断阀9、第一吸排总管10和第二吸排总管11，第一吸入泵2和第二吸入泵3的出口通过吸入管6与混合罐1的进口连接，混合罐1的出口与第一排出泵4、第二排出泵5的进口连接，第一排出泵4及第二排出泵5的出口与排出管7连接；吸入管6通过过渡管12与排出管7连接，第一通断阀8设置于吸入管6上并位于混合罐1的进口处，第二通断阀9设置于过渡管12上，过渡管12与排出管7的连接位置位于第一排出泵4和第二排出泵5的出口的上游；第一吸排总管10和第二吸排总管11之间设置有第一连接管，其中，第一连接管上设置有第四通断阀15和第五通断阀16；排出管7与第一连接管连接，且连接位置处于第四通断阀15和第五通断阀16之间；第一吸入泵2经第六通断阀17与第一吸排总管10连接，第二吸入泵3经第七通断阀18与第二吸排总管11连接；第一吸入泵2的入口与第二吸入泵3的入口之间设置有第二连接管。

混砂作业时，第一吸排总管10与压裂泵连接，第二吸排总管11与原料输送车或者原料储存罐连接，此时，第一通断阀8打开，第二通断阀9关闭，第四通断阀15打开，第五通断阀16关闭，第六通断阀17关闭，第七通断阀18打开；原料依次经第二吸排总管11、第七通断阀18进入第二吸入泵3，并依次经第二吸排总管11、第七通断阀18及第二连接管进入第一吸入泵2，经第一吸入泵2和第二吸入泵3加压后，原料经吸入管6和第一通断阀8进入到混合罐1，混合罐1将原料混合形成携砂液；第一排出泵4和第二排泵将携砂液加压后依次经排出管7、第一连接管、第四通断阀15及第一吸排总管10输送给压裂泵。在另一种工作模式下，也可以单泵系单泵排，即第一吸入泵2和第二吸入泵3仅一个工作，另一个作为备份，第一排出泵4和第二排出泵5也仅一个工作，另一备份。

清洗管汇时，可以有以下两种工作模式；

1)直供液排砂模式

第一吸排总管10与压裂泵连接，第二吸排总管11与清水(或基液)的储存罐连接，此时，第一通断阀8关闭，第二通断阀9打开，第四通断阀15打开，第五通断阀16关闭，第六通断阀17关闭，第七通断阀18打开，第一排出泵4和第二排出泵5不工作；清水(或基液)依次经第二吸排总管11、第七通断阀18进入第二吸入泵3，并依次经第二吸排总管11、第七通断阀18及第二连接管进入第一吸入泵2，经第一吸入泵2和第二吸入泵3加压后，清水(或者基液)依次经吸入管6、过渡管12、第二通断阀9、排出管7、第一连接管、第四通断阀15及第一吸排总管10输送给压裂泵。清水或基液在流动过程中，将管汇内沉积的支撑剂清洗出来。

2)自清理排砂模式

将清水储存装置直接与第一吸入泵2、第二吸入泵3的入口连接，此时，第一通断阀8关闭，第二通断阀9打开，第四通断阀15打开，第五通断阀16打开，第六通断阀17关闭，第七通断阀18关闭，第一排出泵4和第二排出泵5不工作；经第一吸入泵2和第二吸入泵3加压后，清水依次经吸入管6、过渡管12、第二通断阀9、排出管7、第一连接管、第四通断阀15进入第一吸排总管10，同时经第五通断阀16进入第二吸排总管11；最终通过第一吸排总管10和第二吸排总管11排出；清水或基液在流动过程中，将管汇内沉积的支撑剂清洗出来。

为了防止流体倒流入第一排出泵4和第二排出泵5，在第一排出泵4与排出管7之间、第二排出泵5与排出管7之间均设置有第三通断阀14，混砂作业时将第三通断阀14单口，清洗管汇时，将第三通断阀14关闭。另外，为了减少支撑剂在管道内沉积，采用90度弯头13来连接第一排出泵4和排出管7、第二排出泵5和排出管7，且90度弯头13的出口朝水平方向布置，第三通断阀14设置于90度弯头13的出口处。通过采用90度弯头13，将90度弯头13的出口朝水平方向布置，并且第三通断阀14设置在90度弯头13的出口处，使支撑剂更少的沉积在弯头13和第三通断阀14附近，也方便清洗液对这些位置的清洗。

在进一步的实施例中，第二连接管上设置有第八通断阀19，在单泵吸单泵排的工作模式下，关闭第八通断阀19可以防止原料进入到第一吸入泵2或第二吸入泵3内，减少原料对备用吸入泵的腐蚀。

在进一步的实施例中，排出管7和吸入管6上均设置有流量计，流量计用于检测排出管7和吸入管6的流量，在压裂作业过程中，根据流量计检测的实时流量可以精确掌握混砂装置的工作状态，进而方便压裂作业的控制。

在上述实施例中，所有通断阀均可以采用球阀或蝶阀，优先采用蝶阀。

在其它实施例中，为了简化结构，管汇中可以省去第一吸排总管10、第二吸排总管11等部件，压裂作业时，直接将排出管7与压裂泵连接。

另外，本实用新型具体实施例还提出一种混砂车，包括底盘及上述的混砂装置，混砂装置设置于底盘上。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种混砂装置，其特征在于，包括混合罐(1)、第一吸入泵(2)、第二吸入泵(3)、第一排出泵(4)、第二排出泵(5)及管汇，所述管汇包括吸入管(6)、排出管(7)、过渡管(12)、第一通断阀(8)和第二通断阀(9)，所述第一吸入泵(2)和第二吸入泵(3)的出口通过所述吸入管(6)与混合罐(1)的进口连接，所述混合罐(1)的出口与第一排出泵(4)、第二排出泵(5)的进口连接，第一排出泵(4)及第二排出泵(5)的出口与排出管(7)连接；所述吸入管(6)通过过渡管(12)与排出管(7)连接，所述第一通断阀(8)设置于吸入管(6)上并位于混合罐(1)的进口处，所述第二通断阀(9)设置于过渡管(12)上。

2.根据权利要求1所述的混砂装置，其特征在于，所述过渡管(12)与排出管(7)的连接位置位于第一排出泵(4)和第二排出泵(5)的出口的上游。

3.根据权利要求1所述的混砂装置，其特征在于，所述第一排出泵(4)和第二排出泵(5)的出口分别通过90度弯头(13)与排出管(7)连接。

4.根据权利要求3所述的混砂装置，其特征在于，所述90度弯头(13)的出口朝水平方向布置，且所述90度弯头(13)的出口处设置有第三通断阀(14)。

5.根据权利要求1所述的混砂装置，其特征在于，所述管汇包括第一吸排总管(10)和第二吸排总管(11)，所述第一吸排总管(10)和第二吸排总管(11)之间设置有第一连接管，其中，第一连接管上设置有第四通断阀(15)和第五通断阀(16)；所述排出管(7)与第一连接管连接，且连接位置处于第四通断阀(15)和第五通断阀(16)之间；所述第一吸入泵(2)经第六通断阀(17)与第一吸排总管(10)连接，第二吸入泵(3)经第七通断阀(18)与第二吸排总管(11)连接；所述第一吸入泵(2)的入口与第二吸入泵(3)的入口之间设置有第二连接管。

6.根据权利要求5所述的混砂装置，其特征在于，所述第二连接管上设置有第八通断阀(19)。

7.根据权利要求6所述的混砂装置，其特征在于，所述第一吸排总管(10)和第二吸排总管(11)均包括多个流通口，每个所述流通口上均设置有阀门。

8.根据权利要求1至7任意一项所述的混砂装置，其特征在于，所述排出管(7)和/或吸入管(6)上设置有流量计，所述流量计用于检测流量。

9.一种混砂车，其特征在于，包括底盘及权利要求1至8任意一项所述的混砂装置，所述混砂装置设置于所述底盘上。

10.一种压裂设备，其特征在于，包括压裂泵及权利要求1至8任意一项所述的混砂装置，所述压裂泵的吸入口与排出管(7)直接或间接连接。