專(zhuān)利名稱(chēng)：一種應(yīng)用在油氣井纖維輔助壓裂過(guò)程中的纖維輸送裝置及其工作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用在油氣井纖維輔助壓裂過(guò)程中的纖維輸送裝置及其工作方法，屬于石油開(kāi)采的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
壓裂井加快排液速度和控制支撐劑回流返吐是一對(duì)矛盾排液速度太快就可能超過(guò)臨界出砂流速，導(dǎo)致支撐劑回流；排液速度太低又會(huì)導(dǎo)致排液時(shí)間增加和返排率下降，解決這一矛盾，一直是個(gè)難題。采用混注纖維壓裂技術(shù)(纖維增強(qiáng)加砂壓裂技術(shù))，可以提高填砂裂縫的臨界出砂流速，提高壓裂后返排的速度，有效預(yù)防支撐劑回流?；熳⒗w維壓裂技術(shù)是指把具有一定柔韌性的纖維物質(zhì)混在攜砂液中同時(shí)注入地層，在人工裂縫中形成復(fù)合性支撐劑，支撐劑是基體，纖維是增強(qiáng)相?；烊氲睦w維起到穩(wěn)固支撐劑填充層的作用，每根纖維與若干支撐劑顆粒相互接觸，通過(guò)接觸壓力和摩擦力相互作用；纖維與支撐劑間的相互作用形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)而增強(qiáng)支撐劑的內(nèi)聚力，從而將支撐劑穩(wěn)定在原始位置，而流體可以自由通過(guò)，達(dá)到預(yù)防支撐劑回流的目的。支撐劑中的纖維成分能夠增強(qiáng)支撐劑砂拱移動(dòng)變形的阻力；纖維可以同時(shí)與多個(gè)砂粒作用使它們纏繞在一起，從而增加了支撐劑耐沖刷的能力。這兩種作用將大大提高支撐劑充填層穩(wěn)定性，使一盤(pán)散砂變成了一個(gè)整體?；熳⒗w維壓裂技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是沒(méi)有復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)而是通過(guò)物理作用來(lái)穩(wěn)定裂縫中的支撐劑，受地層流體、地層溫度、閉合壓力和關(guān)井時(shí)間的影響較小，與壓裂液的配伍性良好，可在壓后直接開(kāi)井返排，有利于提高返排效率和降低地層傷害。目前，針對(duì)上述纖維的輸送一般采用氣力輸送裝置，輸送的介質(zhì)為空氣和纖維的混合物。氣力輸送裝置一般由供料器、輸料管道、風(fēng)機(jī)和分離器四個(gè)部分組成?；熳⒗w維壓裂技術(shù)目前所使用的氣力輸送裝置存在以下問(wèn)題(1)氣力輸送裝置體積大，且需要專(zhuān)門(mén)的車(chē)輛運(yùn)裝；( 使用風(fēng)機(jī)進(jìn)行纖維輸送，成本高，纖維浪費(fèi)量大，且容易造成環(huán)境污染； (3)使用的電源為380v動(dòng)力電源，不利于壓裂現(xiàn)場(chǎng)操作施工。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)以上的技術(shù)不足，本發(fā)明提供一種應(yīng)用在油氣井纖維輔助壓裂過(guò)程中的纖維輸送裝置，該裝置不但能控制纖維的加入速度，還能防止纖維抱團(tuán)，最終使纖維均勻的加入混砂罐中。本發(fā)明還提供一種上述纖維輸送裝置的工作方法。本發(fā)明的技術(shù)方案在于一種應(yīng)用在油氣井纖維輔助壓裂過(guò)程中的纖維輸送裝置，包括外形呈正圓錐臺(tái)的輸料腔、馬達(dá)a和馬達(dá)b，所述的輸料腔的小端與混砂罐的頂部固定連接，所述輸料腔與混砂罐相連通，在輸料腔的大端設(shè)置有頂蓋，在頂蓋的圓心處設(shè)置有攪拌孔，在攪拌孔的內(nèi)壁上固定設(shè)置有軸承，空心軸貫通頂蓋通過(guò)軸承設(shè)置在輸料腔內(nèi)，所述空心軸的上部設(shè)置有從動(dòng)齒輪，在頂蓋上設(shè)置有馬達(dá)b，所述馬達(dá)b上設(shè)置有主動(dòng)齒輪，所述主動(dòng)齒輪與從動(dòng)齒輪嚙合傳動(dòng)連接；在頂蓋上還設(shè)置有與輸料腔相連通的進(jìn)料口 ；在空心軸的外表面均勻分布設(shè)置有多個(gè)攪拌斜桿，所述攪拌斜桿的末端朝向輸料腔的小端方向傾斜，所述的攪拌斜桿與空心軸之間的夾角范圍是30-60° ；所述空心軸的旋轉(zhuǎn)速度范圍是10轉(zhuǎn)/min-100轉(zhuǎn)/min ；在頂蓋上固定設(shè)置有馬達(dá)a，馬達(dá)a的傳動(dòng)端與攪拌軸相連，所述攪拌軸貫穿設(shè)置在空心軸內(nèi)，所述攪拌軸的末端穿出空心軸的末端，在攪拌軸的末端固定設(shè)置有攪拌橫桿； 所述攪拌橫桿的旋轉(zhuǎn)速度范圍是2000轉(zhuǎn)/min-6000轉(zhuǎn)/min ；所述空心軸和攪拌橫桿的旋轉(zhuǎn)方向相同。根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述的攪拌斜桿的數(shù)量為9-12個(gè)。根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述正圓錐臺(tái)形的輸料腔的小端直徑范圍是20-30cm;所述正圓錐臺(tái)形的輸料腔的大端直徑范圍是50-75cm ；正圓錐臺(tái)形的輸料腔的垂直高度范圍是 50_75cmo根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述攪拌斜桿的長(zhǎng)度范圍是8-12cm ；所述攪拌橫桿的長(zhǎng)度范圍是 10-15cm。一種上述纖維輸送裝置的工作方法，包括步驟如下(1)將纖維輸送裝置的輸料腔小端與混砂罐的頂部固定連接，使輸料腔與混砂罐相連通；(2)將纖維輸送裝置接通電源，馬達(dá)a以2000轉(zhuǎn)/min-6000轉(zhuǎn)/min的速度帶動(dòng)攪拌軸、攪拌橫桿轉(zhuǎn)動(dòng)；馬達(dá)b帶動(dòng)空心軸6和攪拌斜桿10以10轉(zhuǎn)/min-100轉(zhuǎn)/min的速度轉(zhuǎn)動(dòng)；所述空心軸和攪拌橫桿的旋轉(zhuǎn)方向相同；(3)將纖維沿進(jìn)料口放入輸料腔內(nèi)，放入纖維的速度范圍是0. l-20000g/min。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于1.本發(fā)明所述纖維輸送裝置中馬達(dá)a和馬達(dá)b分別以相對(duì)較高和較低的轉(zhuǎn)速傳動(dòng)，馬達(dá)b傳動(dòng)攪拌斜桿轉(zhuǎn)動(dòng)使纖維均勻落入輸料腔內(nèi)，避免了由于氣送纖維所出現(xiàn)的纖維吹出等問(wèn)題，馬達(dá)a傳動(dòng)攪拌橫桿以高速旋轉(zhuǎn)，使纖維能夠均勻的落入到混砂罐中，并防止纖維抱團(tuán)。2.本發(fā)明所述纖維輸送裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝、看管方便，占地面積小，設(shè)備及維修費(fèi)用少。3.本發(fā)明所述纖維輸送裝置電源為220v交流電源，壓裂現(xiàn)場(chǎng)使用更便捷。4.本發(fā)明所述纖維輸送裝置能夠安全高效的將纖維與混砂罐內(nèi)的物料混合，防止纖維外露，避免對(duì)工作人員的健康威脅，減少環(huán)境的污染，節(jié)約纖維的用量，生產(chǎn)成本和操作成本低廉。


圖1是本發(fā)明的纖維輸送裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；在圖1中，1、輸料腔；2、輸料腔的小端；3、輸料腔的大端；4、頂蓋；5、攪拌孔；6、空心軸；7、從動(dòng)齒輪；8、主動(dòng)齒輪；9、進(jìn)料口 ；10、攪拌斜桿；11、攪拌軸；12、攪拌橫桿；13、正圓錐臺(tái)形的輸料腔1的垂直高度；其中，a為馬達(dá)a ；b為馬達(dá)b。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)的說(shuō)明，但不限于此。實(shí)施例1、3和5為本發(fā)明所述纖維輸送裝置的3個(gè)具體實(shí)例；實(shí)施例2、4和6分別為實(shí)施例1、3和5的具體工作方法。以上實(shí)施例中所選用的纖維，其直徑范圍是l_200um，其長(zhǎng)度范圍是l_30mm。實(shí)施例1、一種應(yīng)用在油氣井纖維輔助壓裂過(guò)程中的纖維輸送裝置，包括外形呈正圓錐臺(tái)的輸料腔1、馬達(dá)a和馬達(dá)b，所述的輸料腔1的小端2與混砂罐的頂部固定連接，所述輸料腔 1與混砂罐相連通，在輸料腔1大端3設(shè)置有頂蓋4，在頂蓋4的圓心處設(shè)置有攪拌孔5，在攪拌孔5的內(nèi)壁上固定設(shè)置有軸承，空心軸6貫通頂蓋4通過(guò)軸承設(shè)置在輸料腔1內(nèi)，所述空心軸6的上部設(shè)置有從動(dòng)齒輪7，在頂蓋4上設(shè)置有馬達(dá)b，所述馬達(dá)b上設(shè)置有主動(dòng)齒輪8，所述主動(dòng)齒輪8與從動(dòng)齒輪7嚙合傳動(dòng)連接；在頂蓋4上還設(shè)置有與輸料腔1相連通的進(jìn)料口 9 ；在空心軸6的外表面均勻分布設(shè)置有9個(gè)攪拌斜桿10，攪拌斜桿10的長(zhǎng)度是 8cm，所述攪拌斜桿10的末端朝向輸料腔的小端2方向傾斜，所述的攪拌斜桿10與空心軸 6之間的夾角是30° ；所述空心軸6的旋轉(zhuǎn)速度是100轉(zhuǎn)/min ；在頂蓋4上固定設(shè)置有馬達(dá)a，馬達(dá)a的傳動(dòng)端與攪拌軸11相連，所述攪拌軸11貫穿設(shè)置在空心軸6內(nèi)，所述攪拌軸 11的末端穿出空心軸6的末端，在攪拌軸11的末端固定設(shè)置有攪拌橫桿12，攪拌橫桿12 的長(zhǎng)度是IOcm ；所述攪拌橫桿12的旋轉(zhuǎn)速度是2000轉(zhuǎn)/min，所述空心軸和攪拌橫桿的旋轉(zhuǎn)方向相同。所述正圓錐臺(tái)形的輸料腔1的小端2直徑是20cm ；所述正圓錐臺(tái)形的輸料腔1的大端3直徑是50cm ；正圓錐臺(tái)形的輸料腔1的垂直高度13是50cm。實(shí)施例2、一種如實(shí)施例1所述纖維輸送裝置的工作方法，包括步驟如下(1)將纖維輸送裝置的輸料腔小端2與混砂罐的頂部固定連接，使輸料腔1與混砂罐相連通；(2)將纖維輸送裝置接通電源，馬達(dá)a以2000轉(zhuǎn)/min的速度帶動(dòng)攪拌軸11、攪拌橫桿12轉(zhuǎn)動(dòng)；馬達(dá)b帶動(dòng)空心軸6和攪拌斜桿10以100轉(zhuǎn)/min的速度轉(zhuǎn)動(dòng)；所述空心軸 6和攪拌橫桿12的旋轉(zhuǎn)方向相同；(3)將纖維沿進(jìn)料口 9放入輸料腔1內(nèi)，放入纖維的速度為0. 1-lOOg/min。實(shí)施例3、一種如實(shí)施例1所述的纖維輸送裝置，其區(qū)別在于，所述攪拌斜桿10的長(zhǎng)度是 IOcm,所述的攪拌斜桿10與空心軸6之間的夾角是45° ；所述空心軸6的旋轉(zhuǎn)速度是50轉(zhuǎn) /min ；攪拌橫桿12的長(zhǎng)度是12cm ；所述攪拌橫桿12的旋轉(zhuǎn)速度是4000轉(zhuǎn)/min。所述正圓錐臺(tái)形的輸料腔1的小端2直徑是25cm ；所述正圓錐臺(tái)形的輸料腔1的大端3直徑是60cm ；正圓錐臺(tái)形的輸料腔1的垂直高度13是62. 5cm。實(shí)施例4、一種如實(shí)施例2所述纖維輸送裝置的工作方法，其區(qū)別在于，步驟O)中馬達(dá)a以
54000轉(zhuǎn)/min的速度帶動(dòng)攪拌軸、攪拌橫桿轉(zhuǎn)動(dòng)；馬達(dá)b帶動(dòng)空心軸6和攪拌斜桿10以50 轉(zhuǎn)/min的速度轉(zhuǎn)動(dòng)；步驟(3)中放入纖維的速度為100-5000g/min。實(shí)施例5、一種如實(shí)施例1所述的纖維輸送裝置，其區(qū)別在于，所述攪拌斜桿10的長(zhǎng)度是 12cm,所述的攪拌斜桿10與空心軸6之間的夾角是60° ；所述空心軸6的旋轉(zhuǎn)速度是10轉(zhuǎn) /min ；攪拌橫桿12的長(zhǎng)度是15cm ；所述攪拌橫桿12的旋轉(zhuǎn)速度是6000轉(zhuǎn)/min。所述正圓錐臺(tái)形的輸料腔1的小端2直徑是30cm ；所述正圓錐臺(tái)形的輸料腔1的大端3直徑是75cm ；正圓錐臺(tái)形的輸料腔1的垂直高度13是75cm。實(shí)施例6、一種如實(shí)施例2所述纖維輸送裝置的工作方法，其區(qū)別在于，步驟O)中馬達(dá)a以 6000轉(zhuǎn)/min的速度帶動(dòng)攪拌軸、攪拌橫桿轉(zhuǎn)動(dòng)；馬達(dá)b帶動(dòng)空心軸6和攪拌斜桿10以10 轉(zhuǎn)/min的速度轉(zhuǎn)動(dòng)；步驟(3)中放入纖維的速度為5000-20000g/min。
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用在油氣井纖維輔助壓裂過(guò)程中的纖維輸送裝置，其特征在于，其包括外形呈正圓錐臺(tái)的輸料腔、馬達(dá)a和馬達(dá)b，所述的輸料腔的小端與混砂罐的頂部固定連接，所述輸料腔與混砂罐相連通，在輸料腔的大端設(shè)置有頂蓋，在頂蓋的圓心處設(shè)置有攪拌孔，在攪拌孔的內(nèi)壁上固定設(shè)置有軸承，空心軸貫通頂蓋通過(guò)軸承設(shè)置在輸料腔內(nèi)，所述空心軸的上部設(shè)置有從動(dòng)齒輪，在頂蓋上設(shè)置有馬達(dá)b，所述馬達(dá)b上設(shè)置有主動(dòng)齒輪，所述主動(dòng)齒輪與從動(dòng)齒輪嚙合傳動(dòng)連接；在頂蓋上還設(shè)置有與輸料腔相連通的進(jìn)料口 ；在空心軸的外表面均勻分布設(shè)置有多個(gè)攪拌斜桿，所述攪拌斜桿的末端朝向輸料腔的小端方向傾斜，所述的攪拌斜桿與空心軸之間的夾角范圍是30-60° ；所述空心軸的旋轉(zhuǎn)速度范圍是10轉(zhuǎn)/min-100轉(zhuǎn)/min ；在頂蓋上固定設(shè)置有馬達(dá)a，馬達(dá)a的傳動(dòng)端與攪拌軸相連，所述攪拌軸貫穿設(shè)置在空心軸內(nèi)，所述攪拌軸的末端穿出空心軸的末端，在攪拌軸的末端固定設(shè)置有攪拌橫桿；所述攪拌橫桿的旋轉(zhuǎn)速度范圍是2000轉(zhuǎn)/min-6000轉(zhuǎn)/min ；所述空心軸和攪拌橫桿的旋轉(zhuǎn)方向相同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用在油氣井纖維輔助壓裂過(guò)程中的纖維輸送裝置，其特征在于，所述的攪拌斜桿的數(shù)量為9-12個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用在油氣井纖維輔助壓裂過(guò)程中的纖維輸送裝置，其特征在于，所述正圓錐臺(tái)形的輸料腔的小端直徑范圍是20-30cm;所述正圓錐臺(tái)形的輸料腔的大端直徑范圍是50-75cm ；正圓錐臺(tái)形的輸料腔的垂直高度范圍是50-75cm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用在油氣井纖維輔助壓裂過(guò)程中的纖維輸送裝置，其特征在于，所述攪拌斜桿的長(zhǎng)度范圍是8-12cm ；所述攪拌橫桿的長(zhǎng)度范圍是10-15cm。
5.一種如權(quán)利要求1所述纖維輸送裝置的工作方法，其特征在于，其包括步驟如下(1)將纖維輸送裝置的輸料腔小端與混砂罐的頂部固定連接，使輸料腔與混砂罐相連通；(2)將纖維輸送裝置接通電源，馬達(dá)a以2000轉(zhuǎn)/min-6000轉(zhuǎn)/min的速度帶動(dòng)攪拌軸、攪拌橫桿轉(zhuǎn)動(dòng)；馬達(dá)b帶動(dòng)空心軸和攪拌斜桿以10轉(zhuǎn)/min-100轉(zhuǎn)/min的速度轉(zhuǎn)動(dòng)；所述空心軸和攪拌橫桿的旋轉(zhuǎn)方向相同；(3)將纖維沿進(jìn)料口放入輸料腔內(nèi)，放入纖維的速度范圍是0.l-20000g/min。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用在油氣井纖維輔助壓裂過(guò)程中的纖維輸送裝置，包括外形呈正圓錐臺(tái)的輸料腔、馬達(dá)a和馬達(dá)b，所述的輸料腔的小端與混砂罐的頂部固定連接，所述輸料腔與混砂罐相連通，在輸料腔的大端設(shè)置有頂蓋，在頂蓋的圓心處設(shè)置有攪拌孔，在攪拌孔的內(nèi)壁上固定設(shè)置有軸承，空心軸貫通頂蓋通過(guò)軸承設(shè)置在輸料腔內(nèi)，所述空心軸的上部設(shè)置有從動(dòng)齒輪，在頂蓋上設(shè)置有馬達(dá)b，所述馬達(dá)b上設(shè)置有主動(dòng)齒輪，所述主動(dòng)齒輪與從動(dòng)齒輪嚙合傳動(dòng)連接；在頂蓋上還設(shè)置有與輸料腔相連通的進(jìn)料口。本發(fā)明能安全高效的將纖維與混砂罐內(nèi)的物料混合，防止纖維外露，避免對(duì)工作人員的健康威脅，減少環(huán)境的污染，節(jié)約纖維的用量，生產(chǎn)成本和操作成本低廉。
文檔編號(hào)E21B43/267GK102536188SQ201210073480
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2012年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月20日
發(fā)明者戰(zhàn)永平, 溫慶志, 潘曉軍, 羅明良, 胡藍(lán)霄, 賈長(zhǎng)貴 申請(qǐng)人:中國(guó)石油大學(xué)(華東)