CN104525019A - 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、自上而下依次配置在罐体中且同轴线设置的漏盘、上伞板和下伞板，其中：罐体的顶部开口，底部具有基液进口和压裂液出口；漏盘与罐体固定连接，且其底部开口与罐体的内部空间连通；上伞板可转动地设置于罐体内，下表面分布有呈涡状排列的多个冲击叶片；下伞板与上伞板轴向相对设置，下伞板与多个冲击叶片之间具有间隙，且中心位置具有出液口，出液口与基液进口之间具有供基液流动的流体通道。

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、自上而下依次配置在罐体中且同轴线设置的漏盘、上伞板和下伞板，其中：

所述罐体的顶部开口，底部具有基液进口和压裂液出口；

所述漏盘与罐体固定连接，且其底部开口与所述罐体的内部空间连通；

所述上伞板可转动地设置于所述罐体内，下表面分布有呈涡状排列的多个冲击叶片；

所述下伞板与所述上伞板轴向相对设置，所述下伞板与所述多个冲击叶片之间具有间隙，且中心位置具有出液口，所述出液口与所述基液进口之间具有供基液流动的流体通道。

优选的，所述漏盘的内部中心位置固定有轴套，所述上伞板的中心位置具有与所述轴套枢装的转轴。

优选的，所述上伞板的上表面面向所述漏盘的底部开口，所述上伞板的上表面分布有多个径向筋条。

可选的，所述冲击叶片包括直板型冲击叶片或弧型冲击叶片。

较佳的，所述漏盘的内壁通过多个筋板与轴套固定连接；和/或，所述漏盘的外壁通过多个支撑板与罐体固定连接。

优选的，所述下伞板的出液口与一套管连接，该混砂罐还包括通入管，所述通入管的一端与所述罐体的基液进口连接，另一端与所述套管连接。

优选的，混砂罐还包括：配置于罐体的底部空间且与下伞板同轴线设置的搅拌叶轮，所述搅拌叶轮可被驱动装置驱动旋转。

更优的，混砂罐还包括：固定于罐体内壁的多个导流板，所述多个导流板沿罐体内壁的周向排列，且位于搅拌叶轮的上方。

在本发明实施例的技术方案中，当基液从罐体的基液进口持续加入时，由于流动惯性的存在，基液会从下伞板的出液口冲出，并冲击上伞板下表面的冲击叶片，从而带动上伞板持续旋转；冲击上伞板后的基液在重力作用下沿着上伞板的下表面和下伞板的上表面均匀的流向边缘处并落下。在基液通入一段时间流速稳定后，将砂粒从漏盘的敞口处加入，砂粒落至旋转的上伞板上表面并滑至边缘落下，与流动的基液混合。由于上伞板被基液不断冲击旋转，因此，落至上伞板上表面的砂粒能够均匀布满，基液与砂粒在下伞板边缘落下时能够均匀的混合，并在下伞板的边缘的下方呈现出均匀的瀑面形状。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，现有的搅拌机构可以低功耗运行或者取消，因此，大大降低了设备能耗。

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为本发明实施例混砂罐的立体结构示意图；

图3为本发明实施例的罐体、通入管配置方式主视图；

图4为本发明实施例的漏盘、上伞板、下伞板配置方式立体示意图；

图5a为本发明实施例的漏盘立体结构示意图；

图5b为本发明实施例的漏盘主视结构示意图；

图5c为本发明实施例的漏盘俯视结构示意图；

图6为本发明实施例的上伞板、下伞板配置方式主视图；

图7a为本发明实施例的上伞板主视结构示意图；

图7b为本发明实施例的上伞板立体结构示意图；

图7c为本发明实施例的上伞板俯视结构示意图；

图7d为本发明实施例的上伞板仰视结构示意图；

图8为本发明实施例的下伞板、通入管、套管配置方式立体示意图。

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-漏盘；3-通入管；4-上伞板；5-下伞板；

11-基液进口；12-压裂液出口；21-轴套；41-转轴；42-冲击叶片；

51-出液口；43-径向筋条；6-筋板；7-支撑板；8-套管；80-搅拌叶轮；

90-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。以下以具体实施例并结合附图详细说明本发明。

如图2至图4及图8所示，本发明一实施例提供的混砂罐200，包括罐体1、自上而下依次配置在罐体1中且同轴线设置的漏盘2、上伞板4和下伞板5，其中：

罐体1的顶部开口，底部具有基液进口11和压裂液出口12；

漏盘2与罐体1固定连接，且其底部开口与罐体1的内部空间连通；

上伞板4可转动地设置于罐体1内，下表面分布有呈涡状排列的多个冲击叶片42；

下伞板5与上伞板4轴向相对设置，下伞板5与多个冲击叶片42之间具有间隙，且中心位置具有出液口51，出液口51与基液进口11之间具有供基液流动的流体通道。

在本发明实施例的技术方案中，漏盘2与罐体1的具体固定方式不限。如图2所示，漏盘2的外壁通过多个支撑板7与罐体1固定连接。如图4、图5a、图5b和图5c所示，漏盘2的内部中心位置固定有轴套21，漏盘2的内壁通过多个筋板6与轴套21固定连接。上伞板4的中心位置具有与轴套21枢装的转轴41。上伞板4通过转轴41与漏盘2的轴套21枢装，因此，在外力作用下，可以相对漏盘2旋转。为改善转轴41与轴套21之间的受力状况，使上伞板4能够灵活转动，转轴41与轴套21之间优选设置有轴承。呈涡状排列的多个冲击叶片42可以焊接在上伞板4的下表面。

如图2、图3和图8所示，下伞板5的出液口51与一套管8连接，该混砂罐还包括通入管3，通入管3的一端与罐体1的基液进口11连接，另一端与套管8连接。即：管套8和通入管3形成出液口51与基液进口11之间供基液流动的流体通道。管套8的外壁可以通过连接板(图中未示出)与罐体1内壁连接，从而实现下伞板5和通入管3在罐体1内的固定。

如图4、图7a、图7b和图7c所示，上伞板4的上表面面向漏盘2的底部开口，上伞板4的上表面分布有多个径向筋条43。当砂粒滑落在上伞板4的上表面时，径向筋条43对砂粒有一定的阻挡作用，可以减少砂粒聚集，改善砂粒分布的均匀性。相邻的两个径向筋条43与上伞板4的上表面构成一个砂粒槽道，滑落在砂粒槽道内的砂粒沿着上伞板4的上表面滑至边缘落下。

上伞板4下表面所连接的冲击叶片42的具体类型不限，可以为直板型冲击叶片或弧型冲击叶片。优选采用图7d所示的弧形冲击叶片，这种形状更利于基液的流动，有利于提高冲击效率。

如图2和图6所示，本发明实施例所提供混砂罐的工作过程为：

将基液从基液进口11持续加入。由于流动惯性的存在，基液会从下伞板5的出液口51冲出，并冲击上伞板4下表面呈涡状排列的冲击叶片42，从而带动上伞板4持续旋转；冲击上伞板4后的基液在重力作用下沿着上伞板4的下表面和下伞板5的上表面均匀的流向边缘处并落下。

在基液通入一段时间流速稳定后，将砂粒从漏盘2的敞口处加入，砂粒落至旋转的上伞板4上表面并滑至边缘落下，与流动的基液混合。由于上伞板4受基液的冲击持续旋转，因此，落至上伞板4上表面的砂粒能够均匀布满，基液与砂粒在下伞板5边缘落下时能够均匀的混合，并在下伞板5的边缘的下方呈现出均匀的瀑面形状。

从上述过程可以看出，本方案利用漏盘2、上伞板4和下伞板5的结构特征使基液与砂粒均匀的混合，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。

如图2所示，在本发明实施例的方案中，混砂罐还包括配置于罐体1的底部空间且与下伞板5同轴线设置的搅拌叶轮80，搅拌叶轮80可被驱动装置(例如液压马达)驱动旋转。由于漏盘2、上伞板4和下伞板5的结构已经可以使基液与砂粒较为均匀的混合，因此，搅拌机构可以以较低的功耗运行。相比现有技术，本设计方案大大降低了设备能耗。

如图2所示，为了进一步增强搅拌叶轮80的搅拌效果，罐体1的内壁还固定有多个导流板90，多个导流板90沿罐体1内壁的周向排列，且位于搅拌叶轮80的上方。当搅拌叶轮80旋转时，罐体1内的液体被搅拌叶轮80推动同向流动，由于导流板90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。导流板90的具体形状不限，优选的，采用T型导流板，焊接在罐体1的内壁。

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、自上而下依次配置在罐体中且同轴线设置的漏盘、上伞板和下伞板，其中：

所述罐体的顶部开口，底部具有基液进口和压裂液出口；

所述漏盘与罐体固定连接，且其底部开口与所述罐体的内部空间连通；

所述上伞板可转动地设置于所述罐体内，下表面分布有呈涡状排列的多个冲击叶片；

所述下伞板与所述上伞板轴向相对设置，所述下伞板与所述多个冲击叶片之间具有间隙，且中心位置具有出液口，所述出液口与所述基液进口之间具有供基液流动的流体通道。

2.如权利要求1所述的混砂罐，其特征在于，所述漏盘的内部中心位置固定有轴套，所述上伞板的中心位置具有与所述轴套枢装的转轴。

3.如权利要求1所述的混砂罐，其特征在于，所述上伞板的上表面面向所述漏盘的底部开口，所述上伞板的上表面分布有多个径向筋条。

4.如权利要求1所述的混砂罐，其特征在于，所述冲击叶片包括直板型冲击叶片或弧型冲击叶片。

5.如权利要求2所述的混砂罐，其特征在于，所述漏盘的内壁通过多个筋板与轴套固定连接；和/或，所述漏盘的外壁通过多个支撑板与罐体固定连接。

6.如权利要求1所述的混砂罐，其特征在于，所述下伞板的出液口与一套管连接，所述混砂罐还包括通入管，所述通入管的一端与所述罐体的基液进口连接，另一端与所述套管连接。

7.如权利要求1所述的混砂罐，其特征在于，还包括：配置于罐体的底部空间且与下伞板同轴线设置的搅拌叶轮，所述搅拌叶轮可被驱动装置驱动旋转。

8.如权利要求7所述的混砂罐，其特征在于，还包括：固定于罐体内壁的多个导流板，所述多个导流板沿罐体内壁的周向排列，且位于搅拌叶轮的上方。

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。