CN105311979A - 一种大流量水粉混合装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大流量水粉混合装置，从上到下依次为主混合单元和辅混合单元，主混合单元包括中空的主混合体，主混合体上端口设有端盖，主混合体内腔中装有活塞，端盖和活塞中共同穿有一个中空的喷头；主混合体管壁沿直径两端对称设置有一对主进水口；喷头的上端口为胶粉入口，喷头的外侧壁与进水口之间的空间称为主水压腔，主水压腔之上的活塞另一侧为与主水压腔对应的调压腔；主混合体下部的内腔称为主混合腔，喷头的下端锥形外壁与主混合腔上部渐缩管的斜面形成向主混合腔注入水的流量调节环缝。本发明的装置，胶粉与清水在装置中完成两次混合，混合效果更加充分均匀。

Description

一种大流量水粉混合装置

技术领域

本发明属于油田压裂设备技术领域，涉及一种大流量水粉混合装置。

背景技术

随着油田大规模压裂作业的开展，对压裂液混配质量和效率均提出了更高要求。用于油田压裂作业的压裂基液主要由胍胶粉(简称胶粉)和清水混合而成。在压裂基液的配制过程中，水和胶粉连续接触的配比量控制不稳定容易出现结块，这些结块不仅会降低压裂液的粘度，还会降低其渗透性。

现有的混合装置均采用单级混合，受结构尺寸限制，混合装置的供水能力有限，大量配液时，需采用多台混和装置同时工作才能满足要求，使得生产成本显著提高。

发明内容

本发明的目的是提供一种大流量水粉混合装置，解决了现有技术中存在压裂基液混配质量不稳定和配液效率低的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种大流量水粉混合装置，从上到下依次为主混合单元和辅混合单元，

其中的主混合单元结构是，包括中空的主混合体，主混合体上端口设置有端盖，在主混合体内腔中安装有活塞，端盖和活塞中共同穿有一个中空的喷头，喷头与活塞固定连接成一体；主混合体管壁沿直径两端对称设置有一对主进水口；喷头的上端口即为胶粉入口，喷头的外侧壁与进水口之间的空间称为主水压腔，主水压腔之上的活塞另一侧为与主水压腔对应的调压腔，调压腔所对的主混合体壁上开有调压孔；

主混合体下部的内腔称为主混合腔，主混合腔包括一段渐缩管和一段渐扩管，渐缩管与渐扩管之间无过渡喉管；喷头的下端锥形外壁与主混合腔上部渐缩管的斜面形成向主混合腔注入水的流量调节环缝。

本发明的大流量水粉混合装置，其特征还在于：

活塞与主混合体内壁之间设置有O型圈，喷头与端盖之间设置有密封圈。

端盖上表面固定有一支架，支架中穿有一螺钉，螺钉套装在喷头的凹槽里。

辅混合单元的结构是，包括中空的辅混合体，辅混合体的上部设置有双层壁，辅混合体的内壁为漏斗形开口，辅混合体的外壁与内壁之间沿切线方向设置有辅进水口，内、外壁之间的环形空间称为辅水压腔；辅混合体的下部内腔称为辅混合腔，辅水压腔的底部为一圈均匀分布的射流孔，辅水压腔通过射流孔与辅混合腔连通，辅混合体的下端称为排出口。

主混合体的主混合腔伸进辅混合体中，主混合腔的下端口高于射流孔的下端出口位置。

主混合体的底部固定有连接座，连接座与辅混合体上端面通过螺栓连接。

本发明的有益效果是，采用两级混合的结构设置，增大了胶粉入口的吸入负压，增大了装置的胶粉吸入能力；胶粉与清水在装置中完成两次混合，混合更加充分、均匀；增加了辅进水口，提高了装置配液效率。

附图说明

图1是本发明装置的结构示意图；

图2是图1中的A-A截面剖视图。

图中，1.主混合体，2.辅混合体，3.喷头，4.连接座，5.活塞，6.端盖，7.螺栓，11.主混合腔，12.主进水口，13.主水压腔，14.调压腔，15.胶粉入口，16.调压孔，21.辅进水口，22.辅水压腔，23.射流孔，24.辅混合腔，25.排出口，51.O型圈，61.密封圈。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

参照图1、图2，本发明装置的结构是，沿整个装置的轴向，从上到下依次为主混合单元和辅混合单元，两单元之间通过螺栓连接，

其中的主混合单元结构是，包括中空的主混合体1，主混合体1上端口设置有端盖6，端盖6外圆周设置有密封螺纹，与主混合体1的上端口内壁螺纹实现密封；在主混合体1内腔中安装有活塞5，端盖6和活塞5中共同穿有一个中空的喷头3，活塞5与主混合体1内壁之间设置有O型圈51，喷头3与端盖6之间设置有密封圈61，喷头3与活塞5固定连接成一体，喷头3可在主混合体1内与活塞5一同沿轴向移动；端盖6上表面固定有一支架，支架中穿有一螺钉7，螺钉7套装在喷头3的凹槽里，可以防止喷头3工作时周向旋转；主混合体1管壁沿直径两端对称设置有一对主进水口12；

喷头3的上端口即为胶粉入口15，喷头3的外侧壁与进水口12之间的空间称为主水压腔13，主水压腔13之上的活塞5另一侧为与主水压腔13对应的调压腔14，调压腔14所对的主混合体1壁上开有调压孔16，通过调压孔16向调压腔14内充入设定压力的气体或液体，实现调压；

主混合体1下部的内腔称为主混合腔11，主混合腔11包括一段渐缩管和一段渐扩管，渐缩管与渐扩管之间无过渡喉管；喷头3的下端锥形外壁与主混合腔11上部渐缩管的斜面形成向主混合腔11注入水的流量调节环缝。

辅混合单元的结构是，包括中空的辅混合体2，辅混合体2的上部设置有双层壁，辅混合体2的内壁为漏斗形开口，辅混合体2的外壁与内壁之间沿切线方向设置有辅进水口21，内、外壁之间的环形空间称为辅水压腔22；辅混合体2的下部内腔称为辅混合腔24，辅水压腔22的底部为一圈均匀分布的射流孔23，辅水压腔22通过射流孔23与辅混合腔24连通，辅混合体2的下端称为排出口25；

主混合体1的底部固定(焊接)有连接座4，连接座4与辅混合体2上端面通过螺栓连接。

主混合体1的主混合腔11伸进辅混合体2中，主混合腔11的下端口高于射流孔23的下端出口位置。

本发明的工作过程是，

1)在主混合单元中，预先向调压腔14内充入设定压力的液体或气体，压力推动活塞5下行，环缝趋于关闭。从主进水口12进入主水压腔13的清水推动活塞5上行，环缝趋于打开。当清水压力超过调压腔14的压力时环缝打开，清水在环缝处形成高速水流，喷射进入主混合腔11，主混合腔11由一端渐缩管和渐扩管构成，根据文丘里效应，主混合腔11内产生负压，负压将胶粉从胶粉入口15吸入并进行初次混合，混合液通过主混合体1下端出口进入辅混合单元；

2)在辅混合单元中，清水从辅进水口21进入辅水压腔22，通过辅水压腔22底部的射流孔23进入辅混合腔24，在辅混合腔24中胍胶液与清水进行二次混合，从射流孔23进入的高速水流在辅混合腔24内也产生一定负压，该负压与主混合腔1产生的负压叠加，加强了胶粉入口15的负压抽吸作用，使得混合效果更加明显。

本发明的装置，涉及油田压裂施工作业设备领域的压裂基液混合装置，喷头安装在主混合单元内，该喷头与主混合体之间形成有环缝，环缝的间隙可通过进水压力自动调节，从主进水口进入的清水在环缝处形成高速水流，高速水流产生的负压将胶粉吸入主混合体内并进行初次混合。辅混合单元安装在主混合单元的下端，在辅混合单元内，胶液和清水进行二次混合。通过两级混合使清水和胶粉的混合更充分、均匀，有效避免了胶粉结块，显著提高了压裂基液的配制效率。

Claims (6)

1.一种大流量水粉混合装置，其特征在于：从上到下依次为主混合单元和辅混合单元，

其中的主混合单元结构是，包括中空的主混合体(1)，主混合体(1)上端口设置有端盖(6)，在主混合体(1)内腔中安装有活塞(5)，端盖(6)和活塞(5)中共同穿有一个中空的喷头(3)，喷头(3)与活塞(5)固定连接成一体；主混合体(1)管壁沿直径两端对称设置有一对主进水口(12)；喷头(3)的上端口即为胶粉入口(15)，喷头(3)的外侧壁与进水口(12)之间的空间称为主水压腔(13)，主水压腔(13)之上的活塞(5)另一侧为与主水压腔(13)对应的调压腔(14)，调压腔(14)所对的主混合体(1)壁上开有调压孔(16)；

主混合体(1)下部的内腔称为主混合腔(11)，主混合腔(11)包括一段渐缩管和一段渐扩管，渐缩管与渐扩管之间无过渡喉管；喷头(3)的下端锥形外壁与主混合腔(11)上部渐缩管的斜面形成向主混合腔(11)注入水的流量调节环缝。

2.根据权利要求1所述的大流量水粉混合装置，其特征在于：所述的活塞(5)与主混合体(1)内壁之间设置有O型圈(51)，喷头(3)与端盖(6)之间设置有密封圈(61)。

3.根据权利要求1所述的大流量水粉混合装置，其特征在于：所述的端盖(6)上表面固定有一支架，支架中穿有一螺钉(7)，螺钉(7)套装在喷头(3)的凹槽里。

4.根据权利要求1所述的大流量水粉混合装置，其特征在于：所述的辅混合单元的结构是，

包括中空的辅混合体(2)，辅混合体(2)的上部设置有双层壁，辅混合体(2)的内壁为漏斗形开口，辅混合体(2)的外壁与内壁之间沿切线方向设置有辅进水口(21)，内、外壁之间的环形空间称为辅水压腔(22)；辅混合体(2)的下部内腔称为辅混合腔(24)，辅水压腔(22)的底部为一圈均匀分布的射流孔(23)，辅水压腔(22)通过射流孔(23)与辅混合腔(24)连通，辅混合体(2)的下端称为排出口(25)。

5.根据权利要求4所述的大流量水粉混合装置，其特征在于：所述的主混合体(1)的主混合腔(11)伸进辅混合体(2)中，主混合腔(11)的下端口高于射流孔(23)的下端出口位置。

6.根据权利要求4所述的大流量水粉混合装置，其特征在于：所述的主混合体(1)的底部固定有连接座(4)，连接座(4)与辅混合体(2)上端面通过螺栓连接。