CN114377605A - 一种集成供液功能的全电动混砂系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种集成供液功能的全电动混砂系统，包括橇架，橇架上固设有支撑剂输送装置、混合搅拌装置、固体添加剂输送装置、液体添加剂输送装置、吸入泵装置以及排出泵装置，所述支撑剂输送装置、固体添加剂输送装置、液体添加剂输送装置以及吸入泵装置与混合搅拌装置中的混合罐连通。所有运转部件均使用电机作为动力源，在体积、功率受限的条件下，提高整机的性能，满足深井、超深井作业需求；通过电机直连，传动简单，维护难度小；零排放，噪音低，符合环保要求。整机集成供液泵装置，既可既可联机参与混砂作业，补充排出泵排量不足，也可单独作业，进行泵送桥塞、供水、供酸等，减少设备配置，降低作业成本。

Description

一种集成供液功能的全电动混砂系统

技术领域

本发明涉及石油天然气压裂作业的技术领域，具体涉及一种集成供液功能的全电动混砂系统。

背景技术

混砂设备是压裂装备的重要组成部分，其作用是将支撑剂、液体添加剂、固体添加剂按照不同的比例与压裂液进行混合，然后将混合液输送至压裂装备。

传统混砂装备，使用柴油机驱动液压系统为各个部件提供动力，包括液压泵、液压马达、阀件、管路等部件，存在结构复杂，维保难度大，效率低等缺点，同时柴油机也面临排放要求高、噪声大等环保问题。

面对深井、超深井压裂工况，由于台上柴油机功率、体积及液压系统传动效率的限制，一台柴驱混砂设备最大排量往往达不到作业要求，工程方一般使用两台柴驱混砂设备同时工作；在多井同时压裂作业时，往往需要另外准备一台小排量的供液设备，在进行比如：泵送桥塞时供液、单独供水、供酸等，这两方面的原因造成作业设备投入高。

所以急需开发一种结构简单、排量大、多功能且又环保的混砂设备。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种集成供液功能的全电动混砂系统，解决上述背景技术中的问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：包括橇架，橇架上固设有支撑剂输送装置、混合搅拌装置、固体添加剂输送装置、液体添加剂输送装置、吸入泵装置以及排出泵装置，所述支撑剂输送装置、固体添加剂输送装置、液体添加剂输送装置以及吸入泵装置与混合搅拌装置中的混合罐连通，分别向混合罐中输送支撑剂、固体添加剂、液体添加剂以及水，排出泵装置与混合罐的出口连接，通过排出泵装置将混合罐中的压裂液输送到压裂设备内。

优选方案中，支撑剂输送装置中的第一料斗固设在橇架的一侧，第一料斗底部出口处设有多个输送绞龙，输送绞龙端部设有第一变频电机，输送绞龙端部的出砂口与混合罐连通；

第一变频电机驱动输送绞龙转动，从而将第一料斗内的支撑剂输送到混合罐中。

优选方案中，固体添加剂输送装置中的第二料斗固设在混合罐上，第二料斗底部出口处设有螺旋输送机，螺旋输送机一端设有第三变频电机，螺旋输送机另一端的出口与混合罐连通；

第三变频电机驱动螺旋输送机转动，从而将第二料斗内的固定添加剂输送到混合罐中。

优选方案中，液体添加剂输送装置中的液添泵固定在橇架上，液添泵的入口与储液罐连通，液添泵的出口通过管路与混合罐连通，液添泵端部设有第四变频电机；

第四变频电机驱动液添泵运转，从而将储液罐内的液体添加剂输送到混合罐中。

优选方案中，吸入泵装置中的吸入离心泵固定在橇架上，吸入离心泵的入口设有吸入管汇，吸入管汇与外部水箱连通，吸入离心泵的出口通过管路与混合罐连通，吸入管汇上设有流量计，用于监测水的流量，吸入离心泵端部设有第五变频电机；

第五变频电机驱动吸入离心泵运转，从而将外部水箱内的水输送到混合罐中。

优选方案中，排出泵装置中的排出离心泵固定在橇架中部，排出离心泵的入口通过管路与混合罐的出口连通，排出离心泵的出口设有排出管汇，排出管汇上设有流量计，排出管汇与压裂设备连通，排出离心泵端部设有第六变频电机；

第六变频电机驱动排出离心泵运转，从而将混合罐中的压裂液输送到压裂设备内。

优选方案中，混合搅拌装置中的混合罐固定在橇架上，混合罐内设有转动的搅拌轴，搅拌轴端部固设有第一变频电机，混合罐一侧固设有挡砂板，挡砂板设在支撑剂输送装置的一侧，混合罐内设有液位计。

优选方案中，还设有供液泵装置，供液泵装置中的供液离心泵固定在橇架上，供液离心泵的进口设有供液管汇，供液管汇与外部水箱连通，供液离心泵的出口通过管路与排出管汇连通，供液管汇上设有流量计，供液离心泵端部设有第七变频电机；

第七变频电机驱动供液离心泵运转，从而将外部水箱中的水通过排出管汇通入到压裂设备中。

优选方案中，供液离心泵出口管路与供液管汇上设有阀门，通过阀门切换以使供液离心泵作为备用可单独使用。

优选方案中，还设有控制系统与配电系统，配电系统用于为各个电器元件进行供电，控制系统用于控制电机转速、阀门启闭及自动化控制作业。

本发明提供了一种集成供液功能的全电动混砂系统，有益效果：

1、所有运转部件均使用电机作为动力源，在体积、功率受限的条件下，提高整机的性能，满足深井、超深井作业需求；通过电机直连，传动简单，维护难度小；零排放，噪音低，符合环保要求；

2、整机集成供液泵装置，既可既可联机参与混砂作业，补充排出泵排量不足，也可单独作业，进行泵送桥塞、供水、供酸等，减少设备配置，降低作业成本。

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是本发明整体结构流程图；

图2是本发明控制系统流程图；

图3是本发明整体结构左轴侧视图；

图4是本发明整体结构正视图；

图5是本发明整体结构右轴侧视图；

图6是本发明整体结构后视图；.

图7是本发明整体结构俯视图；

图中：橇架1；支撑剂输送装置2；第一料斗201；输送绞龙202；第一变频电机203；出砂口205；混合搅拌装置3；混合罐301；挡砂板302；第二变频电机303；固体添加剂输送装置4；第二料斗401；螺旋输送机402；第三变频电机403；液体添加剂输送装置5；液添泵501；第四变频电机502；管路503；吸入泵装置6；吸入离心泵601；第五变频电机602；吸入管汇603；排出泵装置7；排出离心泵701；第六变频电机702；排出管汇703；供液泵装置8；供液离心泵801；第七变频电机802；供液管汇803；控制系统9；配电系统10。

具体实施方式

实施例1

如图1~7所示，一种集成供液功能的全电动混砂系统，包括橇架1，橇架1上固设有支撑剂输送装置2、混合搅拌装置3、固体添加剂输送装置4、液体添加剂输送装置5、吸入泵装置6以及排出泵装置7，所述支撑剂输送装置2、固体添加剂输送装置4、液体添加剂输送装置5以及吸入泵装置6与混合搅拌装置3中的混合罐301连通，分别向混合罐301中输送支撑剂、固体添加剂、液体添加剂以及水，排出泵装置7与混合罐301的出口连接，通过排出泵装置7将混合罐301中的压裂液输送到压裂设备内。由此结构，橇架1上方有四个吊点，中部有操作平台，人员可通过梯子上去，四周有护栏，防止人员坠落，橇架1上有遮阳棚，为人员遮蔽阳光、风雨；橇架1上有工具箱，用于存放常用工具。

优选方案中，支撑剂输送装置2中的第一料斗201固设在橇架1的一侧，第一料斗201底部出口处设有多个输送绞龙202，输送绞龙202端部设有第一变频电机203，输送绞龙202端部的出砂口205与混合罐301连通；

第一变频电机203驱动输送绞龙202转动，从而将第一料斗201内的支撑剂输送到混合罐301中。由此结构，输送绞龙202倾斜安装，从而可以将支撑剂输送至高处，出砂口205位于混合罐301内部，可防止支撑剂泄漏。第一变频电机203与输送绞龙202的转轴连接，提供动力，可调节输送绞龙202转动。

优选方案中，固体添加剂输送装置4中的第二料斗401固设在混合罐301上，第二料斗401底部出口处设有螺旋输送机402，螺旋输送机402一端设有第三变频电机403，螺旋输送机402另一端的出口与混合罐301连通；

第三变频电机403驱动螺旋输送机402转动，从而将第二料斗401内的固定添加剂输送到混合罐301中。由此结构，第二料斗401内存储固体添加剂，螺旋输送机402的出口位于混合罐301内部，第三变频电机403可以调节螺旋输送机402转速，可根据不同的施工要求进行调配添加剂。

优选方案中，液体添加剂输送装置5中的液添泵501固定在橇架1上，液添泵501的入口与储液罐连通，液添泵501的出口通过管路503与混合罐301连通，液添泵501端部设有第四变频电机502；

第四变频电机502驱动液添泵501运转，从而将储液罐内的液体添加剂输送到混合罐301中。由此结构，第四变频电机502可调节液添泵501的转速，可根据不同的施工要求调配添加剂。

优选方案中，吸入泵装置6中的吸入离心泵601固定在橇架1上，吸入离心泵601的入口设有吸入管汇603，吸入管汇603与外部水箱连通，吸入离心泵601的出口通过管路与混合罐301连通，吸入管汇603上设有流量计，用于监测水的流量，吸入离心泵601端部设有第五变频电机602；

第五变频电机602驱动吸入离心泵601运转，从而将外部水箱内的水输送到混合罐301中。由此结构，第五变频电机602可调节离心泵601的转速，通过流量计可以计量水的排量。

优选方案中，排出泵装置7中的排出离心泵701固定在橇架1中部，排出离心泵701的入口通过管路与混合罐301的出口连通，排出离心泵701的出口设有排出管汇703，排出管汇703上设有流量计，排出管汇703与压裂设备连通，排出离心泵701端部设有第六变频电机702；

第六变频电机702驱动排出离心泵701运转，从而将混合罐301中的压裂液输送到压裂设备内。由此结构，第六变频电机702可调节排出离心泵701的转速，通过流量计可以计量压裂液的排量。

优选方案中，混合搅拌装置3中的混合罐301固定在橇架1上，混合罐301内设有转动的搅拌轴，搅拌轴端部固设有第一变频电机203，混合罐301一侧固设有挡砂板302，挡砂板302设在支撑剂输送装置2的一侧，混合罐301内设有液位计。由此结构，挡砂板302可以防止支撑剂四散，搅拌轴位于混合罐301中心，以使水、支撑剂、添加剂能充分混合，通过第二变频电机303可以调节搅拌轴转速，液位计用于测量混合罐301内的液位，通过控制系统可保持混合罐301液位。

优选方案中，还设有供液泵装置8，供液泵装置8中的供液离心泵801固定在橇架1上，供液离心泵801的进口设有供液管汇803，供液管汇803与外部水箱连通，供液离心泵801的出口通过管路与排出管汇703连通，供液管汇803上设有流量计，供液离心泵801端部设有第七变频电机802；

第七变频电机802驱动供液离心泵801运转，从而将外部水箱中的水通过排出管汇703通入到压裂设备中。由此结构，第七变频电机802可调节供液离心泵801的转速，通过流量计可以计量输送排量。

优选方案中，供液离心泵801出口管路与供液管汇803上设有阀门，通过阀门切换以使供液离心泵801作为备用可单独使用。由此结构，供液离心泵801既可既可联机参与混砂作业，补充排出离心泵701排量不足，也可单独作业，进行泵送桥塞、供水、供酸等，减少设备配置，降低作业成本。

优选方案中，还设有控制系统9与配电系统10，配电系统10用于为各个电器元件进行供电，控制系统9用于控制电机转速、阀门启闭及自动化控制作业。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种集成供液功能的全电动混砂系统，其特征是：包括橇架（1），橇架（1）上固设有支撑剂输送装置（2）、混合搅拌装置（3）、固体添加剂输送装置（4）、液体添加剂输送装置（5）、吸入泵装置（6）以及排出泵装置（7），所述支撑剂输送装置（2）、固体添加剂输送装置（4）、液体添加剂输送装置（5）以及吸入泵装置（6）与混合搅拌装置（3）中的混合罐（301）连通，分别向混合罐（301）中输送支撑剂、固体添加剂、液体添加剂以及水，排出泵装置（7）与混合罐（301）的出口连接，通过排出泵装置（7）将混合罐（301）中的压裂液输送到压裂设备内。

2.根据权利要求1所述一种集成供液功能的全电动混砂系统，其特征是：支撑剂输送装置（2）中的第一料斗（201）固设在橇架（1）的一侧，第一料斗（201）底部出口处设有多个输送绞龙（202），输送绞龙（202）端部设有第一变频电机（203），输送绞龙（202）端部的出砂口（205）与混合罐（301）连通；

第一变频电机（203）驱动输送绞龙（202）转动，从而将第一料斗（201）内的支撑剂输送到混合罐（301）中。

3.根据权利要求1所述一种集成供液功能的全电动混砂系统，其特征是：固体添加剂输送装置（4）中的第二料斗（401）固设在混合罐（301）上，第二料斗（401）底部出口处设有螺旋输送机（402），螺旋输送机（402）一端设有第三变频电机（403），螺旋输送机（402）另一端的出口与混合罐（301）连通；

第三变频电机（403）驱动螺旋输送机（402）转动，从而将第二料斗（401）内的固定添加剂输送到混合罐（301）中。

4.根据权利要求1所述一种集成供液功能的全电动混砂系统，其特征是：液体添加剂输送装置（5）中的液添泵（501）固定在橇架（1）上，液添泵（501）的入口与储液罐连通，液添泵（501）的出口通过管路（503）与混合罐（301）连通，液添泵（501）端部设有第四变频电机（502）；

第四变频电机（502）驱动液添泵（501）运转，从而将储液罐内的液体添加剂输送到混合罐（301）中。

5.根据权利要求1所述一种集成供液功能的全电动混砂系统，其特征是：吸入泵装置（6）中的吸入离心泵（601）固定在橇架（1）上，吸入离心泵（601）的入口设有吸入管汇（603），吸入管汇（603）与外部水箱连通，吸入离心泵（601）的出口通过管路与混合罐（301）连通，吸入管汇（603）上设有流量计，用于监测水的流量，吸入离心泵（601）端部设有第五变频电机（602）；

第五变频电机（602）驱动吸入离心泵（601）运转，从而将外部水箱内的水输送到混合罐（301）中。

6.根据权利要求1所述一种集成供液功能的全电动混砂系统，其特征是：排出泵装置（7）中的排出离心泵（701）固定在橇架（1）中部，排出离心泵（701）的入口通过管路与混合罐（301）的出口连通，排出离心泵（701）的出口设有排出管汇（703），排出管汇（703）上设有流量计，排出管汇（703）与压裂设备连通，排出离心泵（701）端部设有第六变频电机（702）；

第六变频电机（702）驱动排出离心泵（701）运转，从而将混合罐（301）中的压裂液输送到压裂设备内。

7.根据权利要求1所述一种集成供液功能的全电动混砂系统，其特征是：混合搅拌装置（3）中的混合罐（301）固定在橇架（1）上，混合罐（301）内设有转动的搅拌轴，搅拌轴端部固设有第一变频电机（203），混合罐（301）一侧固设有挡砂板（302），挡砂板（302）设在支撑剂输送装置（2）的一侧，混合罐（301）内设有液位计。

8.根据权利要求1所述一种集成供液功能的全电动混砂系统，其特征是：还设有供液泵装置（8），供液泵装置（8）中的供液离心泵（801）固定在橇架（1）上，供液离心泵（801）的进口设有供液管汇（803），供液管汇（803）与外部水箱连通，供液离心泵（801）的出口通过管路与排出管汇（703）连通，供液管汇（803）上设有流量计，供液离心泵（801）端部设有第七变频电机（802）；

第七变频电机（802）驱动供液离心泵（801）运转，从而将外部水箱中的水通过排出管汇（703）通入到压裂设备中。

9.根据权利要求8所述一种集成供液功能的全电动混砂系统，其特征是：供液离心泵（801）出口管路与供液管汇（803）上设有阀门，通过阀门切换以使供液离心泵（801）作为备用可单独使用。

10.根据权利要求1所述一种集成供液功能的全电动混砂系统，其特征是：还设有控制系统（9）与配电系统（10），配电系统（10）用于为各个电器元件进行供电，控制系统（9）用于控制电机转速、阀门启闭及自动化控制作业。

Images