CN112389950A - 一种组合式油田压裂作业供砂系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种组合式油田压裂作业供砂系统，包括砂斗，砂斗安装在第一带式输送机的输入端上方，第一带式输送机另一端通过水平对接料口与斗式提升机连接，斗式提升机下端通过固定铰支座安装在基础上，斗式提升机上端安装在固定架上，固定架位于砂仓上端；所述斗式提升机的输出端下方设有第二带式输送机，第二带式输送机的两端与砂仓的进料口正对。本发明提供的一种组合式油田压裂作业供砂系统,使用在大型砂仓工况条件,设备的尺寸设计合理，满足功用且方便运输。

Description

一种组合式油田压裂作业供砂系统及方法

技术领域

本发明涉及供砂设备，尤其是一种组合式油田压裂作业供砂系统及方法。

背景技术

油井生产到一定阶段后，产能和渗透率降低，为了增强排油能力，提高油井产量，人们发明了压裂工艺技术。压裂的方法分水力压裂和高能气体压裂两大类，水力压裂是靠地面高压泵车车组将流体高速注入井中，借助井底憋起的高压，使油层岩石破裂产生裂缝。为防止泵车停止工作后，压力下降，裂缝又自行合拢，在地层破裂后的注入液体中，混入比地层密度大数倍的砂子，同流体一并进入裂缝，并永久停留在裂缝中，支撑裂缝处于开启状态，使油流环境长期得以改善。而压裂用砂的输送储存是其中一个重要环节。

为保证压裂时供砂的连续性，井口均配备有储砂仓，而将压裂用砂输送至储砂仓,目前工艺多采用将砂袋移运到砂仓旁的立式砂斗上进行破袋，再通过输送设备对砂粒自动地进行输送，有效将砂粒进行储存。因此砂粒输送设备是油田大型加砂压裂作业用的一项重要配套设备。由于砂仓会经常运输至不同井口作业，输送设备也需要经常随之移动，目前能满足小型砂仓（砂仓高度小于6米，输送量小于100m³/h）要求的输送设备有可折叠的挡边带式输送机、外形紧凑的螺旋输送机、斗式提升机等。但这些设备在大型砂仓（高度达到9米，输送量达到135m³/h）使用过程中均存在不同的缺陷：

1、折叠式挡边带式输送机，高度限制严重，当压裂砂仓高度超过6米时，挡边带式输送机即使折叠仍然会尺寸超限,无法满足陆路汽车的道路运输要求；

2、挡边带式输送机垂直提升输送量有限，当每小时输送量要求较大时需倾斜布置或加大机型，倾斜布置空间要求就更大，不利现场布置，而机型加大则运输困难；

3、外形紧凑的螺旋输送机可垂直输送，空间占地也小，也方便运输。但容易堵料卡死，同时非常不利于输送含有少量水分的砂子，供砂安全系数低，易造成作业停止；

4、斗式提升机空间占地小，垂直输送，对物料要求也不严格，但是由于设备属性原因设备本身进料高度高，同时井口无法预埋基础，只能制作固定底座，这样进料口会更高，配备破袋砂斗后进料高度达到3米以上，一般方便快捷的辅助进料设备无法满足此高度供料。这样需要在斗式提升机布置处开挖地坑降低进料，仓高度不变情况下，这样就造成斗式提升机设备整体高度加高，而且每更换一处井口就会重新开挖地坑，浪费大量人力和财力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种组合式油田压裂作业供砂系统及方法，既方便运输，也方便安装，尤其在大型砂仓连续输送砂料时，可靠性好。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种组合式油田压裂作业供砂系统，包括砂斗，砂斗安装在第一带式输送机的输入端上方，第一带式输送机另一端与斗式提升机连接，斗式提升机下端安装在基础上，斗式提升机上端安装在固定架上，固定架位于砂仓上端；所述斗式提升机的输出端下方设有第二带式输送机，第二带式输送机的两端与砂仓的进料口正对。

所述第一带式输送机上端铰接有卸料斗，卸料斗与斗式提升机上的水平对接料口直接对接，第一带式输送机下端安装有固定拉杆，固定拉杆另一端与砂仓连接。

所述斗式提升机底部一端通过固定铰支座与基础铰接、另一端通过快开式铰接螺栓锁紧。

所述斗式提升机的卸料口与第二带式输送机上端的立式对接料口直接套接。

所述第二带式输送机的左右两端均安装有分料三通阀。

一种组合式油田压裂作业供砂方法，其特征在于：

步骤一、安装第二带式输送机：第二带式输送机与分料三通阀连接成整体式设备，可整体运输、吊装。该结构与砂仓对接时一端采用定位插销与砂仓顶端的固定铰支座直接定位，另一侧通过快开式铰接螺栓锁紧，实现整体快速安装固定。

步骤二、安装斗式提升机：该设备所有部件均通过整体支架固定焊接形成整体式设备，整体支架设置多处吊点，可整体运输、吊装。该结构与砂仓的基础对接时，斗式提升机一端采用定位插销与基础的固定铰支座直接定位，其余固定点通过快开式铰接螺栓锁紧，实现整体快速安装固定。固定完成后，斗式提升机的卸料口与第二带式输送机的立式对接料口直接插接套接实现两种设备物料转运衔接通道。

步骤三、安装第一带式输送机，第一带式输送机为挡边带式输送机，整体式设备，可整体运输、吊装。吊装后，第一带式输送机的卸料斗的端面与斗式提升机的水平对接料口对接，完成后实现两种设备物料转运衔接通道。对接完成后，通过固定拉杆4进行精确方位对接调节和固定。

步骤四、砂斗定位固定在第一带式输送机的进料处上方。

步骤五、由砂斗接收由叉车放入的砂袋，并进行破袋，压裂砂自流入闸板阀，闸板阀控制流入第一带式输送机的砂量，系统入料量达到稳定，压裂砂经由第一带式输送机通过卸料斗和水平对接料口进入斗式提升机，斗式提升机再将压裂砂提高到需要高度通过卸料口、立式对接料口进入第二带式输送机，第二带式输送机为双向输送设计，可根据工况需要输送至左侧的砂仓或右侧的砂仓。

本发明一种组合式油田压裂作业供砂系统及方法，具有以下技术效果：

1）、通过采用挡边带式输送机、斗式提升机及第二带式输送机组合的模式，在砂仓高度达到6-10.5米时，不仅满足输送要求，而且克服了单体输送设备外形尺寸过大的缺陷，这样每一件单体设备（挡边带式输送机、斗式提升机、第二带式输送机）的外形尺寸均在陆路汽车能常规运输的范围内。

2）、挡边带式输送机、斗式提升机、第二带式输送机均通过料口对接方式完成相互之间的连接，安装过程中直接吊装对位即可，无拆卸、安装过程，简单方便。

3）、斗式提升机通过整体固定架形成整体，可以通过大型铰支座固定，也可随大型铰支座翻转。

4）、双仓设计时，本系统可输送最大高度达到9米，单仓设计不需要第二带式输送机，本系统可输送最大高度达到10.5米。

5）、固定拉杆的两端为正反螺纹，力量强，固定、拆卸方便。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明的主视图。

图2为本发明的左视图。

图3为本发明中卸料斗处的布局示意图。

图4为本发明中固定拉杆的结构示意图。

图5为本发明中斗式提升机底部的连接示意图。

图6为本发明中斗式提升机顶部的连接示意图。

图7为本发明中第一带式输送机的连接示意图。

图8为本发明中快开式铰接螺栓连接处的俯视图。

图9为本发明中分料三通阀的结构示意图。

图中：砂斗1，闸板阀2，第一带式输送机3，固定拉杆4，卸料斗5，水平对接料口6，固定铰支座7，斗式提升机8，固定架9，第二带式输送机10，立式对接料口11，基础12，砂仓13，快开式铰接螺栓14，卸料口15，分料三通阀16，阀进口16.1，左出料口16.2，右出料口16.3，电动推杆16.4，阀板16.5，摇杆16.6。

具体实施方式

如图1-3所示，一种组合式油田压裂作业供砂系统，包括砂斗1，砂斗1内安装有闸板阀2，闸板阀2控制流入第一带式输送机3的砂量。第一带式输送机3安装在的砂斗1的下方，第一带式输送机3为挡边带式输送机。第一带式输送机3的输出端安装有卸料斗5，斗式提升机8通过水平对接料口6的端面与卸料斗5的端面进行对接形成流通通道。水平对接料口6与卸料斗5对接后通过固定拉杆4定位固定拉紧牢固。

如图4所示，固定拉杆4设计为快开式销轴固定结构。固定拉杆4包括架体4-1，架体4-1左右焊接有螺母4-2，两个螺母4-2的旋向相反。每个螺母4-2与一个螺杆4-3螺纹连接，左右的螺杆4-3与另一端通过销轴4-4安装在斗式提升机8上或第一带式输送机3上。通过旋转架体4-1，可使得左右的螺杆4-3相对靠近或远离，这样方便安装及固定。

斗式提升机8上端与固定架9完全焊接成整体，使之从分段的设备成为一件独立的整体设备。固定架9固定安装在砂仓13上端。

斗式提升机8下端采用大型的固定铰支座7与基础12连接，固定铰支座7不仅可起到固定作用，在转运作业过程中也可通过其翻转放倒斗式提升机8，满足装卸运输要求。斗式提升机8的输出端的卸料口15与第二带式输送机10上方的立式对接料口11套接。卸料口15与立式对接料口11采用上口小，下口大的方式。安装时，安装好第二带式输送机10再将斗式提升机8垂直下放，上口套入下口即可，科学对接不撒料。

第二带式输送机10采用双向输送设计，可根据需要调节分别向左右的砂仓13送料。

如图9所示，第二带式输送机10左右两端下端均连接有分料三通阀16，分料三通阀16包括三通管，三通管上设有阀进口16.1、左出料口16.2及右出料口16.3，在三通管上另外还安装有电动推杆16.4，电动推杆16.4与摇杆16.6铰接，摇杆16.6安装在转轴上，转轴通过轴承安装在分料三通阀16上。阀板16.5与转轴固定并位于三通管内。电动推杆16.4推动阀板16.5工作，电动推杆16.4伸出推动阀板16.5至左侧，物料由阀进口16.1处进料，从右出料口16.3出料，电动推杆16.4缩回拉动阀板16.5至右侧，物料由阀进口16.1处进料，从左出料口16.2出料。

砂仓主体安装完成后，开始安装供砂系统。

步骤一、安装第二带式输送机10：第二带式输送机10与分料三通阀16连接成整体式设备，可整体运输、吊装。该结构与砂仓13对接时一端采用定位插销与砂仓13顶端的固定铰支座7直接定位，另一侧通过快开式铰接螺栓14锁紧，实现整体快速安装固定。

步骤二、安装斗式提升机8：该设备所有部件均通过整体支架固定焊接形成整体式设备，整体支架设置多处吊点，可整体运输、吊装。该结构与砂仓13的基础12对接时，斗式提升机8一端采用定位插销与基础12的固定铰支座7直接定位，其余固定点通过快开式铰接螺栓14锁紧，实现整体快速安装固定。固定完成后，斗式提升机8的卸料口15与第二带式输送机10的立式对接料口11直接插接套接实现两种设备物料转运衔接通道。

步骤三、安装第一带式输送机3，第一带式输送机3为挡边带式输送机，整体式设备，可整体运输、吊装。吊装后，第一带式输送机3的卸料斗5的端面与斗式提升机8的水平对接料口6对接，完成后实现两种设备物料转运衔接通道。对接完成后，通过固定拉杆4进行精确方位对接调节和固定。

步骤四、砂斗1定位固定在第一带式输送机3的进料处上方。

设备的整体拆除方法为上述安装方法逆向操作，仅为保证运输方便3挡边带式输送机出料漏斗进行反向翻转固定。

设备整体功能实现：本系统由砂斗1接收由叉车放入的砂袋，并进行破袋，压裂砂自流入闸板阀2，闸板阀2控制流入第一带式输送机3的砂量，系统入料量达到稳定，压裂砂经由第一带式输送机3通过卸料斗5和水平对接料口6进入斗式提升机8，斗式提升机8再将压裂砂提高到需要高度通过卸料口15、立式对接料口11进入第二带式输送机10，第二带式输送机10为双向输送设计，可根据工况需要输送至左侧的砂仓13或右侧的砂仓13。

Claims (6)

1.一种组合式油田压裂作业供砂系统，其特征在于： 包括砂斗（1），砂斗（1）安装在第一带式输送机（3）的输入端上方，第一带式输送机（3）另一端与斗式提升机（8）连接，斗式提升机（8）下端安装在基础（12）上，斗式提升机（8）上端安装在固定架（9）上，固定架（9）位于砂仓（13）上端；所述斗式提升机（8）的输出端下方设有第二带式输送机（10），第二带式输送机（10）的两端与砂仓（13）的进料口正对。

2.根据权利要求1所述的一种组合式油田压裂作业供砂系统，其特征在于：所述第一带式输送机（3）上端铰接有卸料斗（5），卸料斗（5）与斗式提升机（8）上的水平对接料口（6）直接对接，第一带式输送机（3）下端安装有固定拉杆（4），固定拉杆（4）另一端与砂仓（13）连接。

3.根据权利要求1所述的一种组合式油田压裂作业供砂系统，其特征在于：所述斗式提升机（8）底部一端通过固定铰支座（7）与基础（12）铰接、另一端通过快开式铰接螺栓（14）锁紧。

4.根据权利要求1所述的一种组合式油田压裂作业供砂系统，其特征在于：所述斗式提升机（8）的卸料口（15）与第二带式输送机（10）上端的立式对接料口（11）直接套接。

5.根据权利要求1所述的一种组合式油田压裂作业供砂系统，其特征在于：所述第二带式输送机（10）的左右两端均安装有分料三通阀（16）。

6.根据权利要求1-5所述的一种组合式油田压裂作业供砂系统进行供砂的方法，其特征在于：

步骤一、安装第二带式输送机（10）：第二带式输送机（10）与分料三通阀（16）连接成整体式设备，可整体运输、吊装；该结构与砂仓（13）对接时一端采用定位插销与砂仓（13）顶端的固定铰支座（7）直接定位，另一侧通过快开式铰接螺栓（14）锁紧，实现整体快速安装固定；

步骤二、安装斗式提升机（8）：该设备所有部件均通过整体支架固定焊接形成整体式设备，整体支架设置多处吊点，可整体运输、吊装；

该结构与砂仓（13）的基础（12）对接时，斗式提升机（8）一端采用定位插销与基础（12）的固定铰支座（7）直接定位，其余固定点通过快开式铰接螺栓（14）锁紧，实现整体快速安装固定；固定完成后，斗式提升机（8）的卸料口（15）与第二带式输送机（10）的立式对接料口（11）直接插接套接实现两种设备物料转运衔接通道；

步骤三、安装第一带式输送机（3），第一带式输送机（3）为挡边带式输送机，整体式设备，可整体运输、吊装；吊装后，第一带式输送机（3）的卸料斗（5）的端面与斗式提升机（8）的水平对接料口（6）对接，完成后实现两种设备物料转运衔接通道；对接完成后，通过固定拉杆4进行精确方位对接调节和固定；

步骤四、砂斗（1）定位固定在第一带式输送机（3）的进料处上方；

步骤五、由砂斗（1）接收由叉车放入的砂袋，并进行破袋，压裂砂自流入闸板阀（2），闸板阀（2）控制流入第一带式输送机（3）的砂量，系统入料量达到稳定，压裂砂经由第一带式输送机（3）通过卸料斗（5）和水平对接料口（6）进入斗式提升机（8），斗式提升机（8）再将压裂砂提高到需要高度通过卸料口（15）、立式对接料口（11）进入第二带式输送机（10），第二带式输送机（10）为双向输送设计，可根据工况需要输送至左侧的砂仓（13）或右侧的砂仓（13）。

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