一種小型混砂泵注裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提供了小型混砂泵注裝置，包括撬架和撬裝在該撬架上的發(fā)動機(jī)、機(jī)械式傳動箱和設(shè)置在傳動箱一側(cè)的柱塞泵，柱塞泵的一側(cè)設(shè)置有混砂罐，混砂罐的頂端設(shè)置有臥式螺旋輸砂器；混砂罐的輸入端連接有吸入管匯，輸出端連接有排出管匯，排出管匯與柱塞泵連接；還包括控制傳動箱轉(zhuǎn)速和臥式螺旋輸砂器絞輪轉(zhuǎn)速的PLC控制單元；臥式螺旋輸砂器包括臥式輸砂螺旋、設(shè)置在臥式輸砂螺旋上端的儲砂器和設(shè)置在臥式輸砂螺旋一端的絞輪計數(shù)器，臥式輸砂螺旋垂直于混砂罐的軸向設(shè)置。該裝置通過柱塞泵實現(xiàn)小排量混砂液，通過將臥式螺旋輸紗器設(shè)置在混砂罐的頂部實現(xiàn)低砂比，并進(jìn)行一體化橇裝，實現(xiàn)小排量、低砂濃度的精確控制，確保連續(xù)油管特作的順利完成。
【專利說明】一種小型混砂泵注裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型提供了一種小型混砂泵注裝置，主要應(yīng)用于油、氣井連續(xù)油管特作技 術(shù)領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來,連續(xù)油管技術(shù)在國內(nèi)各大油田普遍開展,連續(xù)油管又稱撓件油管、蛇形管 或盤管，指可纏繞在大直徑卷筒上、由若干段鋼帶斜接在一起，經(jīng)軋制成型焊接而成的無接 頭連續(xù)油管。這種具有高強(qiáng)度、高韌性特點的連續(xù)性的油管，外形猶如兩米多高卷起來的電 纜一樣，可以代替常規(guī)油管進(jìn)行很多作業(yè)，連續(xù)油管作業(yè)設(shè)備具有帶壓作業(yè)、連續(xù)起下的特 點，設(shè)備體積小，作業(yè)周期快，成本低。由于提高了自動化且機(jī)動性好，使作業(yè)更加安全高效 環(huán)保，應(yīng)用在石油工業(yè)之后，在最近的這二十年被廣泛地應(yīng)用在多項油氣作業(yè)領(lǐng)域。連續(xù)油 管除用于油料集輸外，連續(xù)油管目前可廣泛用于油田鉆井、完井、壓裂、酸化、排液、試油、采 油采氣、修井、集輸管線解堵等領(lǐng)域，僅修井方面可用10余種工藝。因為適用范圍廣，鮮有 一項技術(shù)能與之相媲美。在油氣工業(yè)，連續(xù)油管及其作業(yè)裝備被形象地稱為"萬能作業(yè)機(jī)"。 與傳統(tǒng)作業(yè)相比，連續(xù)油管作業(yè)周期短、事故率低、運輸方便；能不壓井帶壓作業(yè)，保護(hù)油氣 儲層；水平井、定向井作業(yè)方便快捷；能進(jìn)行油管內(nèi)作業(yè)、過油管作業(yè)等。與傳統(tǒng)鉆井相比， 連續(xù)油管鉆井在改善鉆井工藝或降低成本(可節(jié)約25%?40%的費用），在定向鉆井和欠平 衡鉆井方面處于技術(shù)優(yōu)勢地位。
[0003] 連續(xù)油管在水力噴射、井下切割、水平井水平段打孔等特作方面，通常只需要低排 量、低砂濃度攜砂液作為工作液體。但目前在現(xiàn)場施工過程中，實際使用的是配套于壓裂機(jī) 組的混砂車，而混砂車由于設(shè)計排量和設(shè)計輸砂能力過大，無法精確的配置出達(dá)到設(shè)計要 求的混砂液，因此有可能造成連續(xù)油管相關(guān)特作的失敗。另外，混砂車在混合混砂液之前， 需要通過輸砂裝置將陶粒輸送至混砂裝置，而現(xiàn)有的輸砂裝置在在陶粒輸送過程中，將陶 粒由低向高通過輸砂螺旋進(jìn)行輸送，在上砂過程中，部分陶粒由于重力的影響不會被輸砂 器輸送至混砂罐，造成螺旋輸砂絞輪在使用過程中上砂效率較低，導(dǎo)致輸砂量有一定的波 動，因此常規(guī)的輸砂裝置存在上砂效率過低的問題。為此，急需研制一種小型混砂泵注裝置 作為連續(xù)油管在此類特作的配套設(shè)備。 實用新型內(nèi)容
[0004] 本實用新型提供了一種小型混砂泵注裝置，解決現(xiàn)有的壓裂機(jī)組配置的混砂車設(shè) 計排量和設(shè)計輸砂能力過大，無法精確的配置出達(dá)到設(shè)計要求的小排量、低濃度混砂液的 問題。
[0005] 為此，本實用新型提供了一種小型混砂泵注裝置，包括撬架和撬裝在該撬架上的 發(fā)動機(jī)、與發(fā)動機(jī)連接的機(jī)械式傳動箱和設(shè)置在機(jī)械式傳動箱一側(cè)的柱塞泵，所述柱塞泵 的一側(cè)設(shè)置有混砂罐，混砂罐的頂端設(shè)置有臥式螺旋輸砂器；
[0006] 所述混砂罐的輸入端連接有吸入管匯，輸出端連接有排出管匯，所述的排出管匯 與柱塞栗連接；
[0007] 所述的混砂泵注裝置還包括控制機(jī)械式傳動箱轉(zhuǎn)速和臥式螺旋輸砂器絞輪轉(zhuǎn)速 的PLC控制單元；
[0008] 所述的臥式螺旋輸砂器包括臥式輸砂螺旋、設(shè)置在臥式輸砂螺旋上端的儲砂器和 設(shè)置在臥式輸砂螺旋一端的絞輪計數(shù)器，所述的臥式輸砂螺旋垂直于混砂罐的軸向設(shè)置。
[0009] 所述的吸入管匯連接有吸入泵。
[0010] 所述的排出管匯連接有排出泵。
[0011] 所述的柱塞泵還連接有連續(xù)油管。
[0012] 所述的混砂罐和連續(xù)油管之間并聯(lián)有雙機(jī)雙泵。
[0013] 所述的柱塞栗是二缸柱塞栗。
[0014] 本實用新型的有益效果：解決了現(xiàn)有壓裂機(jī)組配置的混砂車設(shè)計排量和設(shè)計輸砂 能力過大，無法精確的配置出達(dá)到設(shè)計要求的小排量、低濃度混砂液的問題。該混砂泵注裝 置為車載式小型撬裝設(shè)備，集成混砂裝置和泵注裝置并統(tǒng)一布置在一臺撬架上，將常規(guī)的 混砂裝置和壓裂裝置所具有的功能合二為一。通過高壓柱塞泵實現(xiàn)小排量混砂液，通過將 臥式螺旋輸紗器設(shè)置在混砂罐的頂部實現(xiàn)低砂比，從而實現(xiàn)砂比的精確控制。為連續(xù)油管 水力噴射、切割作業(yè)、水平井水平段打孔作業(yè)等特種作業(yè)泵注小排量、低砂比攜砂液，以確 保特種作業(yè)順利正常完成。
[0015] 以下將結(jié)合附圖對本實用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 圖1是混砂泵注裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017] 圖2是臥式螺旋輸紗器的示意圖。
[0018] 附圖標(biāo)記：1、油箱；2、液壓風(fēng)扇；3、撬架；4、氣壓系統(tǒng)；5、液壓系統(tǒng)；6、加熱系統(tǒng)； 7、發(fā)動機(jī)；8、機(jī)械式傳動箱；9、柱塞泵；10、吸入管匯；11、混砂罐；12、臥式螺旋輸砂器； 12a、臥式輸砂螺旋；12b、儲砂器；12c、絞輪計數(shù)器；13、PLC控制單元；14、排出管匯；15吸 入泵；16、排出泵。

【具體實施方式】
[0019] 實施例1 :
[0020] 如圖1所示，一種小型混砂泵注裝置，包括撬架3(為混砂泵注裝置的支撐，整個裝 置安裝在撬架3上方便吊裝和搬運)和撬裝在該撬架3上的發(fā)動機(jī)7、與發(fā)動機(jī)7連接的機(jī) 械式傳動箱8 (機(jī)械式傳動箱8起到動力傳輸?shù)墓δ?，同時，在機(jī)械式傳動箱8和發(fā)動機(jī)7 的連接處設(shè)有分動箱，用于動力分配）和設(shè)置在機(jī)械式傳動箱8 -側(cè)的柱塞泵9,所述柱塞 泵9的一側(cè)設(shè)置有混砂罐11，混砂罐11的頂端設(shè)置有臥式螺旋輸砂器12 ;所述混砂罐11 的輸入端連接有吸入管匯10,吸入管匯10用于將液體吸入至混砂罐11，輸出端連接有排出 管匯14,排出管匯14用于將混砂罐11的液體輸送至柱塞泵9或輸送至外部的雙機(jī)雙泵。 所述的排出管匯14與柱塞泵9連接；所述的混砂泵注裝置還包括控制機(jī)械式傳動箱8轉(zhuǎn)速 和臥式螺旋輸砂器12絞輪轉(zhuǎn)速的PLC控制單元13,該PLC控制單元13采用紅獅redlion 生產(chǎn)的paxcdllO控制器；
[0021] 如圖2所示，所述的臥式螺旋輸砂器12包括臥式輸砂螺旋12a、設(shè)置在臥式輸砂螺 旋12a上端的儲砂器12b和設(shè)置在臥式輸砂螺旋12a-端的絞輪計數(shù)器12c，所述的臥式輸 砂螺旋12a垂直于混砂罐11的軸向設(shè)置。
[0022] 所述的吸入管匯10連接有吸入泵15,所述的排出管匯14和柱塞泵9之間連接有 排出泵16,所述的柱塞泵9與連續(xù)油管連接?；焐肮?1和連續(xù)油管之間并聯(lián)有雙機(jī)雙泵， 所述的雙機(jī)雙泵是撬裝的高壓泵注設(shè)備，排量和承壓相對于撬裝的三缸柱塞泵9較高，柱 塞栗9是二缸柱塞栗。
[0023] 該裝置的工作過程是：混砂泵注裝置在工作過程中，由吸入泵15吸入液體，并將 液體通過吸入管匯10泵入混砂罐11，同時臥式螺旋輸砂器12將砂子輸入混砂罐11，液體 和砂子在混砂罐11內(nèi)進(jìn)行混合后，排出至排出泵16,并由排出泵16將混砂液泵入柱塞泵 9,而后由柱塞泵9將混砂液泵入連續(xù)油管，通過連續(xù)油管注入井內(nèi)，進(jìn)行施工。
[0024] 混砂車在混合混砂液之前，需要通過臥式螺旋輸砂器12將陶粒輸送至混砂罐11， 而現(xiàn)有的螺旋輸砂器在在陶粒輸送過程中，將陶粒由低向高通過輸砂螺旋進(jìn)行輸送上砂的 過程中，部分陶粒由于重力的影響及絞輪的磨損，砂子會從輸砂螺旋和絞輪外壁之間的空 隙中流下來，造成螺旋輸砂絞輪在使用過程中上砂效率不穩(wěn)定，導(dǎo)致輸砂量有一定的波動， 通常在小砂比的輸送過程中，常規(guī)輸砂絞輪的絞輪轉(zhuǎn)速不會大于10轉(zhuǎn)，此時由于輸砂效率 的影響，砂比會出現(xiàn)較大的波動，不能穩(wěn)定，甚至在絞輪使用時間較長上砂效率較低的情況 下，砂子就無法輸送至混砂罐11。為了避免上述問題的發(fā)生，臥式螺旋輸砂器12采用臥式 螺旋輸砂器12,將臥式螺旋臥式螺旋輸砂器12設(shè)置在混砂罐11的上方，具體的操作過程如 下：
[0025] 實現(xiàn)低砂比的精確控制：在施工過程中，預(yù)先將陶粒放置在儲砂器12b內(nèi)，由于連 續(xù)油管特作過程中所需的砂量較小，因此設(shè)計儲砂器12b的容積為3. Om3。陶粒通過臥式輸 砂螺旋12a將陶粒運送至混砂罐11，絞輪計數(shù)器12c用于對輸砂絞輪轉(zhuǎn)速進(jìn)行實時監(jiān)測并 上傳至控制儀表。由于臥式輸砂螺旋12a垂直于混砂罐11的軸向放置，且儲砂器12b設(shè)置 在臥式輸砂螺旋12a的上方，因此在施工過程中，避免了常規(guī)的混砂車螺旋輸砂絞輪在陶 粒輸送過程中將陶粒由低向高通過輸砂螺旋進(jìn)行輸送，造成的上砂過程中，部分陶粒由于 重力的影響不會被輸砂器輸送至混砂罐11，造成螺旋輸砂絞輪在使用過程中存在的上砂效 率低的問題，可保證輸砂螺旋每一轉(zhuǎn)輸送的砂量穩(wěn)定且輸砂螺旋無效率損失，進(jìn)而實現(xiàn)小 排量低砂比的精確控制。在本實用新型中，要實現(xiàn)低排量小砂比精確控制，必須使絞輪輸砂 效率達(dá)到100%，因此采用臥式螺旋輸砂器，輸砂絞輪每一轉(zhuǎn)所輸送的砂量都是一個定值，具 體的是由PLC控制單元13控制臥式螺旋輸砂器的絞輪轉(zhuǎn)速來控制輸送砂子的量，進(jìn)而控制 砂濃度的高低，因此能實現(xiàn)小砂比的精確控制，可使絞輪達(dá)到穩(wěn)定輸砂的效果。
[0026] 實現(xiàn)小排量的精確控制：通過發(fā)動機(jī)7、機(jī)械式傳動箱8、柱塞泵9等設(shè)備，具體實 現(xiàn)過程由發(fā)動機(jī)7提供動力，然后由機(jī)械式傳動箱8將動力傳遞至柱塞泵9,再有柱塞泵9 排出至連續(xù)油管，由連續(xù)油管排至井底。PLC控制單元13通過控制機(jī)械式傳動箱8的轉(zhuǎn)速 來控制傳遞給柱塞泵9的動力，從而控制柱塞泵9的輸出排量。
[0027] 該裝置采用三缸柱塞泵，該泵為現(xiàn)有產(chǎn)品（STP600型柱塞泵9)，通過上述裝置實 現(xiàn)了 50-500L/min小排量的精確控制，解決了常規(guī)混砂、壓裂設(shè)備排量小于ImVmin時排量 不準(zhǔn)確的問題，主要完成高壓泵注的工作。作業(yè)時，混砂罐11通過吸入泵15自供液(車)罐 吸入液體，由臥式螺旋輸砂器12將砂子輸入混砂罐11，在混砂罐11中混合攪拌后，經(jīng)低壓 管匯送至柱塞泵9吸入口，柱塞泵9將混合液加壓后經(jīng)連續(xù)油管注入至井底進(jìn)行水力噴射、 切割作業(yè)、水平井水平段打孔作業(yè)等特種作業(yè)。
[0028] 與傳統(tǒng)的液壓傳動箱相比，本實用新型采用機(jī)械式傳動箱8。液壓式傳動箱在工 作過程中，必須工作在閉鎖狀態(tài)，也就是發(fā)動機(jī)7轉(zhuǎn)速必須超過1650轉(zhuǎn)/分鐘，一旦在不閉 鎖狀態(tài)運行，短時間內(nèi)會由于溫度過高而燒毀液壓式傳動箱。而機(jī)械式傳動箱8則不存在 此類問題。下表是一個柱塞泵9傳動箱在1-3檔時轉(zhuǎn)速與排量的對照表，以該泵為例，如 使用液壓式傳動箱，該泵不能工作在排量62L/min以下，同時，排量不能達(dá)到70-80L/min， 90-103L/min。而采用機(jī)械式變速箱，則可保證排量在50-120L/min的范圍內(nèi)設(shè)備正常工 作。
[0029] 表一柱塞泵傳動箱在1-3檔時轉(zhuǎn)速與排量的對照表
[0030]

【權(quán)利要求】
1. 一種小型混砂泵注裝置，其特征在于，包括撬架（1)和撬裝在該撬架（1)上的發(fā)動 機(jī)（7)、與發(fā)動機(jī)（7)連接的機(jī)械式傳動箱（8)和設(shè)置在機(jī)械式傳動箱（8) -側(cè)的柱塞泵 (9)，所述柱塞泵（9)的一側(cè)設(shè)置有混砂罐（11)，混砂罐（11)的頂端設(shè)置有臥式螺旋輸砂器 (12)； 所述混砂罐（11)的輸入端連接有吸入管匯（10)，輸出端連接有排出管匯（14)，所述的 排出管匯（14)與柱塞泵（9)連接； 所述的混砂泵注裝置還包括控制機(jī)械式傳動箱（8)轉(zhuǎn)速和臥式螺旋輸砂器（12)絞輪 轉(zhuǎn)速的PLC控制單元（13); 所述的臥式螺旋輸砂器（12)包括臥式輸砂螺旋（12a)、設(shè)置在臥式輸砂螺旋（12a)上 端的儲砂器（12b)和設(shè)置在臥式輸砂螺旋（12a) -端的絞輪計數(shù)器（12c)，所述的臥式輸砂 螺旋（12a)垂直于混砂罐（11)的軸向設(shè)置。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種小型混砂泵注裝置，其特征在于，所述的吸入管匯（10)連 接有吸入泵（15)。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種小型混砂泵注裝置，其特征在于，所述的排出管匯（14)連 接有排出泵（16)。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種小型混砂泵注裝置，其特征在于，所述的柱塞泵（9)還連接 有連續(xù)油管。
5. 如權(quán)利要求1或4所述的一種小型混砂泵注裝置，其特征在于，所述的混砂罐（11) 和連續(xù)油管之間并聯(lián)有雙機(jī)雙泵。
6. 如權(quán)利要求1所述的一種小型混砂泵注裝置，其特征在于，所述的柱塞泵（9)是三缸 柱塞栗。
【文檔編號】E21B43/26GK204140047SQ201420554704
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月25日
【發(fā)明者】柴龍, 孫虎, 趙維斌, 王祖文, 白明偉, 費節(jié)高, 蘭建平, 張鐵軍, 譚愛兵, 鐘新榮, 陳飛, 張小平, 李緒誼, 鄧斌奇, 王美琴 申請人:中國石油集團(tuán)川慶鉆探工程有限公司長慶井下技術(shù)作業(yè)公司