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、機械式傳動箱和設置在傳動箱一側的柱塞泵，柱塞泵的一側設置有混砂罐，混砂罐的頂端設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速和臥式螺旋輸砂器絞輪轉速的PLC控制單元；臥式螺旋輸砂器包括臥式輸砂螺旋、設置在臥式輸砂螺旋上端的儲砂器和設置在臥式輸砂螺旋一端的絞輪計數器，臥式輸砂螺旋垂直于混砂罐的軸向設置。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置在混砂罐的頂部實現(xiàn)低砂比，并進行一體化橇裝，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

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

【背景技術】
[0002] 近年來,連續(xù)油管技術在國內各大油田普遍開展,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，經軋制成型焊接而成的無接 頭連續(xù)油管。這種具有高強度、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)油管進行很多作業(yè)，連續(xù)油管作業(yè)設備具有帶壓作業(yè)、連續(xù)起下的特 點，設備體積小，作業(yè)周期快，成本低。由于提高了自動化且機動性好，使作業(yè)更加安全高效 環(huán)保，應用在石油工業(yè)之后，在最近的這二十年被廣泛地應用在多項油氣作業(yè)領域。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"。 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)，保護油氣 儲層；水平井、定向井作業(yè)方便快捷；能進行油管內作業(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 組的混砂車，而混砂車由于設計排量和設計輸砂能力過大，無法精確的配置出達到設計要 求的混砂液，因此有可能造成連續(xù)油管相關特作的失敗。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備。 實用新型內容
[0004] 本實用新型提供了一種小型混砂泵注裝置，解決現(xiàn)有的壓裂機組配置的混砂車設 計排量和設計輸砂能力過大，無法精確的配置出達到設計要求的小排量、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、與發(fā)動機連接的機械式傳動箱和設置在機械式傳動箱一側的柱塞泵，所述柱塞泵 的一側設置有混砂罐，混砂罐的頂端設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械式傳動箱轉速和臥式螺旋輸砂器絞輪轉速 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、設置在臥式輸砂螺旋上端的儲砂器和 設置在臥式輸砂螺旋一端的絞輪計數器，所述的臥式輸砂螺旋垂直于混砂罐的軸向設置。
[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)有壓裂機組配置的混砂車設計排量和設計輸砂 能力過大，無法精確的配置出達到設計要求的小排量、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] 以下將結合附圖對本實用新型做進一步詳細說明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 圖1是混砂泵注裝置的結構示意圖。
[0017] 圖2是臥式螺旋輸紗器的示意圖。
[0018] 附圖標記：1、油箱；2、液壓風扇；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；8、機械式傳動箱；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7、與發(fā)動機7連接的機 械式傳動箱8 (機械式傳動箱8起到動力傳輸的功能，同時，在機械式傳動箱8和發(fā)動機7 的連接處設有分動箱，用于動力分配）和設置在機械式傳動箱8 -側的柱塞泵9,所述柱塞 泵9的一側設置有混砂罐11，混砂罐11的頂端設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械式傳動箱8轉速 和臥式螺旋輸砂器12絞輪轉速的PLC控制單元13,該PLC控制單元13采用紅獅redlion 生產的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、設置在臥式輸砂螺 旋12a上端的儲砂器12b和設置在臥式輸砂螺旋12a-端的絞輪計數器12c，所述的臥式輸 砂螺旋12a垂直于混砂罐11的軸向設置。
[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。混砂罐11和連續(xù)油管之間并聯(lián)有雙機雙泵， 所述的雙機雙泵是撬裝的高壓泵注設備，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內進行混合后，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，進行施工。
[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)輸砂絞輪的絞輪轉速不會大于10轉，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，預先將陶粒放置在儲砂器12b內，由于連 續(xù)油管特作過程中所需的砂量較小，因此設計儲砂器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，絞輪計數器12c用于對輸砂絞輪轉速進行實時監(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輸送的砂量穩(wěn)定且輸砂螺旋無效率損失，進而實現(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 效率達到100%，因此采用臥式螺旋輸砂器，輸砂絞輪每一轉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速來控制輸送砂子的量，進而控制 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7、機械式傳動箱8、柱塞泵9等設備，具體實 現(xiàn)過程由發(fā)動機7提供動力，然后由機械式傳動箱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通過控制機械式傳動箱8的轉速 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、壓裂設備排量小于ImVmin時排量 不準確的問題，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將混合液加壓后經連續(xù)油管注入至井底進行水力噴射、 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7轉速必須超過1650轉/分鐘，一旦在不閉 鎖狀態(tài)運行，短時間內會由于溫度過高而燒毀液壓式傳動箱。而機械式傳動箱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，排量不能達到70-80L/min， 90-103L/min。而采用機械式變速箱，則可保證排量在50-120L/min的范圍內設備正常工 作。
[0029] 表一柱塞泵傳動箱在1-3檔時轉速與排量的對照表
[0030]

【權利要求】
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（7)、與發(fā)動機（7)連接的機械式傳動箱（8)和設置在機械式傳動箱（8) -側的柱塞泵 (9)，所述柱塞泵（9)的一側設置有混砂罐（11)，混砂罐（11)的頂端設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械式傳動箱（8)轉速和臥式螺旋輸砂器（12)絞輪 轉速的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)、設置在臥式輸砂螺旋（12a)上 端的儲砂器（12b)和設置在臥式輸砂螺旋（12a) -端的絞輪計數器（12c)，所述的臥式輸砂 螺旋（12a)垂直于混砂罐（11)的軸向設置。
2. 如權利要求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)有雙機雙泵。
6. 如權利要求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:中國石油集團川慶鉆探工程有限公司長慶井下技術作業(yè)公司