CN108489856B - 一种混砂设备携砂液密度测量装置及其测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混砂设备携砂液密度测量装置，在混砂车携砂液排出管汇中截取一段测量管汇，在测量管外壁设置一个稍大通径的套管，在测量管汇上选取不同携砂液取样点，取样的携砂液经过独立的取液收集管后进入汇流管，由汇流管后端的质量流量计测量携砂液密度；本发明还公开了一种混砂设备携砂液密度测量的方法，采用多层多段的取样方法测量携砂液各层的密度和各层携砂液混合后的密度，避免了放射性元素测量带来的危害，且节省使用成本。

Description

一种混砂设备携砂液密度测量装置及其测量方法

技术领域

本发明属于油田作业设备技术领域，涉及一种混砂设备携砂液密度测量装置，还涉及一种混砂设备携砂液密度测量方法。

背景技术

在现阶段大型压裂作业中，混砂车排出的携砂液密度大小对井下压裂造缝成形起着至关重要的作用，密度太小，井下缝隙无法形成；密度太大，容易形成砂堵。

而对混砂车中携砂液的密度测量，第一种方式是通过铯137放射源进行测量，由于携砂液在水平段存在着砂粒沉积现象，因此这种测量方式要求测量段必须是竖直放置，且放射源属于国家重点监控和跟踪的危险物品，对操作人员有辐射伤害，且运输和安放需要登记等，属于危险物品，这种方法的使用将会受到了诸多限制。

第二种方式是通过质量流量计测量，而混砂车排出管汇一般为8英寸，尺寸较大，一次排出的携砂液的质量较大，很容易造成质量流量计被砂粒磨损，使用寿命变短，且大尺寸质量流量计价格昂贵，如果长期施工需经常更换，作业成本高，不利于常规施工。

发明内容

本发明的目的是提供一种混砂设备携砂液密度测量装置，解决了现有技术中存在的放射性元素测量带来的危害问题。

本发明的另目的是提供一种混砂设备携砂液密度测量方法。

本发明所采用的第一种技术方案是，一种混砂设备携砂液密度测量装置，包括测量管汇，测量管汇通过蝶阀连接汇流管的一端，汇流管的另一端采用法兰连接质量流量计的进口端，质量流量计的出口端通过法兰连接回流管。

本发明第一种技术方案的特点还在于：

测量管汇包括测量管，测量管外部套接有套管，测量管和套管之间设置有若干个分隔板，若干个分隔板将套管和测量管汇分成若干个管壁携砂液取样段和若干个管内携砂液取样段；

测量管管壁上设置有若干个管壁取液管，每个管壁携砂液取样段至少对应一个管壁取液管，套管外部设置有若干个取液收集管a，套管通过若干个取液排出管a与每个取液收集管a连通，每个取液收集管a均为弧形，且每个取液收集管a的端头均固定连接取液管封板，每个取液收集管a连通导出管a；

测量管管壁上设置有若干个内部取液管，内部取液管伸向测量管内部，每个管内携砂液取样段至少对应一个内部取液管；套管外部设置有若干个取液收集管b，套管通过若干个取液排出管b与每个取液收集管b连通，每个取液收集管b均为弧形，且每个取液收集管b的端头均固定连接取液管封板，每个取液收集管b连通导出管b。

每个内部取液管均为豁口开孔的减少流阻结构或端部为90°弯头的结构，且伸向所述测量管内部的长度可调节。

汇流管的长度可调整。

质量流量计的尺寸不大于8英寸。

本发明第二种技术方案是，一种混砂设备携砂液密度测量的方法，具体按以下步骤实施：

步骤1、采用测量管汇对携砂液进行分层分段取样；

步骤2、开启蝶阀，待携砂液进入汇流管进行混合后得到混合携砂液；

步骤3、采用质量流量计对混合携砂液的密度进行测量；

步骤4、将回流管连通混砂设备，通过回流管将经步骤4测量后的混合携砂液转移至混砂设备。

本发明第二种技术方案的特点还在于：

一种混砂设备携砂液密度测量的方法，测量管汇包括测量管，测量管外部套接有套管，测量管和套管之间设置有若干个分隔板，若干个分隔板将套管和测量管汇分成若干个管壁携砂液取样段和若干个管内携砂液取样段；

测量管管壁上设置有若干个管壁取液管，每个管壁携砂液取样段至少对应一个管壁取液管，套管外部设置有若干个取液收集管a，套管通过若干个取液排出管a与每个取液收集管a连通，每个取液收集管a均为弧形，且每个取液收集管a的端头均固定连接取液管封板，每个取液收集管a连通导出管a；

测量管管壁上设置有若干个内部取液管，内部取液管伸向测量管内部，每个管内携砂液取样段至少对应一个内部取液管；套管外部设置有若干个取液收集管b，套管通过若干个取液排出管b与每个取液收集管b连通，每个取液收集管b均为弧形，且每个取液收集管b的端头均固定连接取液管封板，每个取液收集管b连通导出管b。

一种混砂设备携砂液密度测量的方法，步骤1的具体步骤如下：

步骤1.1、在测量管上的若干个所述管壁携砂液取样段上，选取若干个管壁携砂液取样断面，对测量管管壁处的携砂液进行取样，待携砂液通过若干个均匀分布的管壁取液管流出，依次经取液排出管a、取液收集管a流至导出管a内后，关闭导出管a上的蝶阀；

步骤1.2、步骤1.1结束后，在测量管上的若干个所述管内携砂液取样段上，选取若干个管内携砂液取样断面，调节内部取液管伸向所述测量管内部的长度，对测量管内部不同位置处的携砂液进行取样，待携砂液通过若干个均匀分布的内部取液管流出，依次经取液排出管b、取液收集管b流至导出管b后，关闭导出管b上的蝶阀。

本发明的有益效果是：

(1)本发明一种混砂设备携砂液密度测量装置，结构简单，安装灵活方便，没有安装的限制要求，能最大程度的保证取出的携砂液代表所排出携砂液的密度，能单独测量携砂液各层的密度，且能检测携砂液混合的效果；

(2)本发明一种混砂设备携砂液密度测量装置，可与尺寸较小的质量流量计配合使用，节省使用成本；

(3)本发明一种混砂设备携砂液密度测量装置，同时避免了放射性元素测量带来的危害；

(4)本发明一种混砂设备携砂液密度测量装置测量携砂液密度时，采用两层两段取样的方法，亦可根据实际测量管的大小采用多层多段法。

附图说明

图1是本发明一种混砂设备携砂液密度测量装置的结构示意图；

图2是本发明一种混砂设备携砂液密度测量装置的测量管汇的整体结构图；

图3是本发明一种混砂设备携砂液密度测量装置的管壁携砂液取样段的剖视图；

图4为本发明一种混砂设备携砂液密度测量装置的管内携砂液取样段的剖视图；

图5是本发明一种混砂设备携砂液密度测量装置的内部取液管的结构简图，图5 a为主视图，图5 b为俯视图。

图中，1.测量管汇，2.蝶阀，3.汇流管，4.质量流量计，5.回流管， 6.测量管，7.套管，8.管壁取液管，9.内部取液管，10.取液排出管a，11.取液排出管b，12.取液收集管a，13.取液收集管b，14.分隔板，15.取液管封板， 16.导出管a，17.导出管b，18.管壁携砂液取样段，19.管内携砂液取样段。

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。

本发明一种混砂设备携砂液密度测量装置，如图1所示，包括测量管汇 1，测量管汇1通过蝶阀2连接汇流管3的一端，汇流管3的另一端采用法兰连接质量流量计4的进口端，质量流量计4的出口端通过法兰连接回流管 5。

如图2所示，测量管汇1包括测量管6，测量管6外部套接有套管7，测量管6和套管7之间设置有若干个分隔板14，若干个分隔板14将套管7 和测量管汇1分成若干个管壁携砂液取样段18和若干个管内携砂液取样段 19；

如图3所示，测量管6管壁上设置有若干个管壁取液管8，每个管壁携砂液取样段18至少对应一个管壁取液管8，套管7外部设置有若干个取液收集管a12，套管7通过若干个取液排出管a10与每个取液收集管a12连通，每个取液收集管a12均为弧形，且每个取液收集管a12的端头均固定连接取液管封板15，每个取液收集管a12连通导出管a16；

如图4所示，测量管6管壁上设置有若干个内部取液管9，内部取液管 9伸向测量管6内部，每个管内携砂液取样段19至少对应一个内部取液管9；套管7外部设置有若干个取液收集管b13，套管7通过若干个取液排出管b11 与每个取液收集管b13连通，每个取液收集管b13均为弧形，且每个取液收集管b13的端头均固定连接取液管封板15，每个取液收集管b13连通导出管 b17。

如图5所示，每个内部取液管9均为豁口开孔的减少流阻结构或端部为 90°弯头的结构，且伸向所述测量管6内部的长度可调节，图5a为内部取液管9的主视图，图 5b为内部取液管9的俯视图。

汇流管3的长度可调整。

质量流量计4的尺寸不大于8英寸。

采用一种混砂设备携砂液密度测量装置进行携砂液密度测量的方法，具体按以下步骤实施。

步骤1、采用测量管汇1对携砂液进行分层分段取样；

步骤2、开启蝶阀2，待携砂液进入汇流管3进行混合后得到混合携砂液；

步骤3、采用质量流量计4对混合携砂液的密度进行测量；

步骤4、将回流管5连通混砂设备，通过回流管5将经步骤4测量后的混合携砂液转移至混砂设备。

一种混砂设备携砂液密度测量的方法，采用上述混砂设备携砂液密度测量装置，测量管汇1包括测量管6，测量管6外部套接有套管7，测量管6 和套管7之间设置有若干个分隔板14，若干个分隔板14将套管7和测量管汇1分成若干个管壁携砂液取样段18和若干个管内携砂液取样段19；

测量管6管壁上设置有若干个管壁取液管8，每个管壁携砂液取样段18 至少对应一个管壁取液管8，套管7外部设置有若干个取液收集管a12，套管7通过若干个取液排出管a10与每个取液收集管a12连通，每个取液收集管a12均为弧形，且每个取液收集管a12的端头均固定连接取液管封板15，每个取液收集管a12连通导出管a16；

测量管6管壁上设置有若干个内部取液管9，内部取液管9伸向测量管 6内部，每个管内携砂液取样段19至少对应一个内部取液管9；套管7外部设置有若干个取液收集管b13，套管7通过若干个取液排出管b11与每个取液收集管b13连通，每个取液收集管b13均为弧形，且每个取液收集管b13 的端头均固定连接取液管封板15，每个取液收集管b13连通导出管b17。

一种混砂设备携砂液密度测量的方法，步骤1的具体步骤如下：

步骤1.1、在测量管6上的若干个所述管壁携砂液取样段18上，选取若干个管壁携砂液取样断面，对测量管6管壁处的携砂液进行取样，待携砂液通过若干个均匀分布的管壁取液管8流出，依次经取液排出管a10、取液收集管a12流至导出管a16内后，关闭导出管a16上的蝶阀2；

步骤1.2、步骤1.1结束后，在测量管6上的若干个所述管内携砂液取样段19上，选取若干个管内携砂液取样断面，调节内部取液管9伸向所述测量管6内部的长度，对测量管6内部不同位置处的携砂液进行取样，待携砂液通过若干个均匀分布的内部取液管9流出，依次经取液排出管b11、取液收集管b13流至导出管b17后，关闭导出管b17上的蝶阀2。

本发明一种混砂设备携砂液密度测量装置中主要部件的作用分别如下：

蝶阀2：在测量密度的过程中，可以开启或者关闭其中的一个蝶阀2，测量管内携砂液各层的密度，检测携砂液的混合均匀性；

汇流管3：对取液收集管a12和取液收集管b13内的携砂液进行混合；

内部取液管9：进行测量管6内部的携砂液的取样，为豁口开孔的减少流阻结构或端部为90°弯头的结构，避免了两段取液段液体相互影响形成紊流；

管壁取液管10：进行测量管6管壁处的携砂液的取样；

分隔板14：将管壁取液管8和内部取液管9取出的携砂液隔离，避免了管壁取液管8和内部取液管9取出的携砂液相互干扰。

本发明一种混砂设备携砂液密度测量装置，其优点在于：结构简单，能最大程度的保证取出的携砂液代表所排出携砂液的密度，可与尺寸较小的质量流量计配合使用，节省使用成本，同时避免了放射性元素测量带来的危害；本发明一种混砂设备携砂液密度测量的方法，能单独测量携砂液各层的密度，且能检测携砂液混合的效果；测量装置的安装灵活方便，没有安装的限制要求。

实施例：

本发明一种混砂设备携砂液密度测量装置，包括测量管汇1，测量管汇 1通过蝶阀2连接汇流管3的一端，汇流管3的另一端采用法兰连接质量流量计4的进口端，质量流量计4的出口端通过法兰连接回流管5。汇流管3 呈Y字型。质量流量计4为2英寸质量流量计。

测量管汇1包括测量管6，测量管6管径为8英寸，测量管6外部套接有套管7，套管7的管径为10英寸，测量管6和套管7之间设置有两个分隔板14，两个分隔板14将测量管汇1和套管7分成管壁携砂液取样段18和管内携砂液取样段19；

在测量管6的管壁上设置有4个管壁取液管8，4个管壁取液管8与管壁携砂液取样段18对应，在套管7外部设置有1个取液收集管a12，套管7 通过3个取液排出管a10与取液收集管a12连通，取液收集管a12为弧形，且取液收集管a12的两个端头均固定连接取液管封板15，取液收集管a12连通1个导出管a16；

在测量管6的管壁上设置有4个内部取液管9，4个内部取液管9与管内携砂液取样段19对应，4个中心取液管9伸向测量管6内部，套管7外部设置有1取液收集管b13，套管7通过3个取液排出管b11与取液收集管b13 连通，取液收集管b13为弧形，且取液收集管b13的两个端头均固定连接取液管封板15，取液收集管b13连通导出管b17。

每个内部取液管9均为豁口开孔的减少流阻结构或端部为90°弯头的结构，且伸向测量管6内部的长度可调节，图5a为内部取液管的主视图，图 5b为内部取液管的俯视图

汇流管3的长度可调整。

采用上述装置进行携砂液密度测量的方法，取样断面采用两层两段独立取样的方式，具体按以下步骤实施：

步骤1、在测量管6上的管壁携砂液取样段18上，选取1个管壁携砂液取样断面，对测量管6管壁处的携砂液进行取样，待携砂液通过若干个均匀分布的管壁取液管8流出，依次经取液排出管a10、取液收集管a12流至导出管a16内后，关闭导出管a16上的蝶阀2；

步骤2、步骤1结束后，在测量管6上的管内携砂液取样段19上，选取 1个管内携砂液取样断面，调节内部取液管9伸向所述测量管6内部的长度，对测量管6内部不同位置处的携砂液进行取样，待携砂液通过若干个均匀分布的内部取液管9流出，依次经取液排出管b11、取液收集管b13流至导出管b17内后，关闭导出管b17上的蝶阀2；

步骤3、同时开启导出管a16和导出管b17上的蝶阀2，待携砂液进入汇流管3进行混合后，得到混合携砂液；

步骤4、采用质量流量计4对混合携砂液的密度进行测量；

步骤5、将回流管5连通混砂设备，通过回流管5将经步骤4测量后的混合携砂液转移至混砂设备。

Claims (7)

1.一种混砂设备携砂液密度测量装置，其特征在于，包括测量管汇（1），测量管汇（1）通过蝶阀（2）连接汇流管（3）的一端，所述汇流管（3）的另一端采用法兰连接质量流量计（4）的进口端，所述质量流量计（4）的出口端通过法兰连接回流管（5）；

所述测量管汇（1）包括测量管（6），所述测量管（6）外部套接有套管（7），所述测量管（6）和套管（7）之间设置有若干个分隔板（14），若干个所述分隔板（14）将所述套管（7）和所述测量管汇（1）分成若干个管壁携砂液取样段（18）和若干个管内携砂液取样段（19）；

所述测量管（6）管壁上设置有若干个管壁取液管（8），每个所述管壁携砂液取样段（18）至少对应一个管壁取液管（8），所述套管（7）外部设置有若干个取液收集管a（12），所述套管（7）通过若干个取液排出管a（10）与每个所述取液收集管a（12）连通，每个所述取液收集管a（12）均为弧形，且每个所述取液收集管a（12）的端头均固定连接取液管封板（15），每个所述取液收集管a（12）连通导出管a（16）；

所述测量管（6）管壁上设置有若干个内部取液管（9），所述内部取液管（9）伸向所述测量管（6）内部，每个所述管内携砂液取样段（19）至少对应一个所述内部取液管（9）；所述套管（7）外部设置有若干个取液收集管b（13），所述套管（7）通过若干个取液排出管b（11）与每个取液收集管b（13）连通，每个所述取液收集管b（13）均为弧形，且每个所述取液收集管b（13）的端头均固定连接取液管封板（15），每个所述取液收集管b（13）连通导出管b（17）。

2.根据权利要求1所述的一种混砂设备携砂液密度测量装置，其特征在于，每个所述内部取液管（9）均为豁口开孔的减少流阻结构或端部为90°弯头的结构，且伸向所述测量管（6）内部的长度可调节。

3.根据权利要求1所述的一种混砂设备携砂液密度测量装置，其特征在于，所述汇流管（3）的长度可调整。

4.根据权利要求1所述的一种混砂设备携砂液密度测量装置，其特征在于，所述质量流量计（4）的尺寸不大于8英寸。

5.一种混砂设备携砂液密度测量的方法，其特征在于，采用了权利要求1所述的一种混砂设备携砂液密度测量装置具体按以下步骤实施，

步骤1、采用测量管汇（1）对携砂液进行分层分段取样；

步骤2、开启蝶阀（2），待携砂液进入汇流管（3）进行混合后得到混合携砂液；

步骤3、采用质量流量计（4）对混合携砂液的密度进行测量；

步骤4、将回流管（5）连通混砂设备，通过回流管（5）将经步骤4测量后的混合携砂液转移至混砂设备。

6.根据权利要求5所述的一种混砂设备携砂液密度测量的方法，其特征在于，所述测量管汇（1）包括测量管（6），所述测量管（6）外部套接有套管（7），所述测量管（6）和套管（7）之间设置有若干个分隔板（14），若干个所述分隔板（14）将所述套管（7）和所述测量管汇（1）分成若干个管壁携砂液取样段（18）和若干个管内携砂液取样段（19）；

所述测量管（6）管壁上设置有若干个管壁取液管（8），每个所述管壁携砂液取样段（18）至少对应一个管壁取液管（8），所述套管（7）外部设置有若干个取液收集管a（12），所述套管（7）通过若干个取液排出管a（10）与每个所述取液收集管a（12）连通，每个所述取液收集管a（12）均为弧形，且每个所述取液收集管a（12）的端头均固定连接取液管封板（15），每个所述取液收集管a（12）连通导出管a（16）；

所述测量管（6）管壁上设置有若干个内部取液管（9），所述内部取液管（9）伸向所述测量管（6）内部，每个所述管内携砂液取样段（19）至少对应一个所述内部取液管（9）；所述套管（7）外部设置有若干个取液收集管b（13），所述套管（7）通过若干个取液排出管b（11）与每个取液收集管b（13）连通，每个所述取液收集管b（13）均为弧形，且每个所述取液收集管b（13）的端头均固定连接取液管封板（15），每个所述取液收集管b（13）连通导出管b（17）。

7.根据权利要求6所述的一种混砂设备携砂液密度测量的方法，其特征在于，所述步骤1的具体步骤如下：

步骤1.1、在测量管（6）上的若干个所述管壁携砂液取样段（18）上，选取若干个管壁携砂液取样断面，对测量管（6）管壁处的携砂液进行取样，待携砂液通过若干个均匀分布的管壁取液管（8）流出，依次经取液排出管a（10）、取液收集管a（12）流至导出管a（16）内后，关闭导出管a（16）上的蝶阀（2）；

步骤1.2、步骤1.1结束后，在测量管（6）上的若干个所述管内携砂液取样段（19）上，选取若干个管内携砂液取样断面，调节内部取液管（9）伸向所述测量管（6）内部的长度，对测量管（6）内部不同位置处的携砂液进行取样，待携砂液通过若干个均匀分布的内部取液管（9）流出，依次经取液排出管b（11）、取液收集管b（13）流至导出管b（17）后，关闭导出管b（17）上的蝶阀（2）。

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