CN117160351B - 一种油田压裂用纤维高效高精密加注装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油田压裂用纤维高效高精密加注装置及方法，本发明涉及向搅拌罐内加注纤维的技术领域，垫板上从左往右顺次设置有起吊臂、搅拌罐、用于打散纤维束的打散机构、用于称量纤维束的自动称重机构，起吊臂的悬钩上悬挂有旋风分离器；自动称重机构包括固设于垫板上的料仓、固设料仓底端口处的立管、固设于垫板上的称重传感器，称重传感器的顶部固设有位于立管正下方的暂存筒，暂存筒的右封闭端上固设有风机；打散机构包括固设于垫板上的罐体、固设于罐体底端口处的方筒、固设于方筒左侧壁上的排料管、固设于罐体顶壁上的弯管。本发明的有益效果是：极大提高纤维加注效率、极大提高纤维加注精度、自动化程度高。

Description

一种油田压裂用纤维高效高精密加注装置及方法

技术领域

本发明涉及向搅拌罐内加注纤维的技术领域，特别是一种油田压裂用纤维高效高精密加注装置及方法。

背景技术

油田压裂作业结束时，需要向经井口内注入一定量的封堵剂，封堵剂能够封堵住井壁上的裂缝，目前比较理想的封堵剂为纤维与压裂液的混合物。封堵剂的制备过程是：先将一定量的压裂液注入到搅拌罐内，而后根据压裂液的重量，经加注装置向搅拌罐内加注一定量的纤维，搅拌罐将压裂液与纤维混合，一段时间后，即可制备出所需的封堵剂。

某石油开采地区所使用的加注装置的结构如图1所示，它包括垫板1，垫板1上从左往右顺次设置有起吊臂2、搅拌罐3和用于打散纤维束的打散机构，起吊臂2的悬钩上悬挂有旋风分离器6，旋风分离器6的出料口7位于搅拌罐3的料斗8的正上方；打散机构包括固设于垫板1上的罐体17、固设于罐体17顶部的驱动电机26，驱动电机26的输出轴伸入于罐体17内，且延伸端上连接有主轴27，主轴27的柱面上焊接有多根棱柱28，罐体17的顶部设置有投料管48，罐体17的右侧壁上设置有风机13，罐体17下端部的左侧壁上固设有排料管19，排料管19的另一端口经软管与旋风分离器6的进风口连接。

该加注装置向搅拌罐3内加注一定量的纤维的方法是：

SI、工人根据加注到搅拌罐3内压裂液的重量称取一定重量的纤维束（纤维束由多根维抱团在一起）；

SII、控制驱动电机26启动，驱动电机26带动主轴27旋转，主轴27带动其上的棱柱28同步旋转；

SIII、工人经投料管48向罐体17内投放已称取的纤维束，当纤维束在下落过程中，转动的棱柱28的棱角碰撞纤维束，撞击力将纤维束打散成多根独立的纤维，从而将投放的纤维束打散成多根独立的纤维；

SIV、纤维的加注：工人将投料管48的顶端口封堵住，而后工人打开风机13，风机13向罐体17内鼓送风，在气流的气力作用下，罐体17内的纤维顺次经排料管19、软管、旋风分离器6的进风口，最后进入到旋风分离器6内，旋风分离器6将气流和纤维分离，分离后的气体从旋风分离器6的顶端口排放出来，同时分离后的纤维则在自重下，从旋风分离器6的出料口7处落下，纤维的下落方向如图1中箭头所示，落下的纤维掉落在搅拌罐3的料斗8内，最后纤维落入到搅拌罐3内，从而最终实现了纤维的加注；

SV、搅拌罐3将其内的压裂液与纤维混合，搅拌一段时间后，即可制备出封堵剂。

然而，这种加注装置虽然能够向搅拌罐3内加注纤维，但是在技术上仍然存在以下技术缺陷：

1、在步骤SI中，需要工人用称称量纤维束，而后还需人工手动将称好后的纤维束投放到投料管48内，整个工序均由人工来完成，这无疑是增加了后续纤维的加注时间，进而降低了纤维的加注效率。

2、在步骤SIII中，主轴27只能带动棱柱28在水平面上旋转，造成棱柱28的棱角撞击纤维束的方式单一，导致部分纤维束并没有被彻底打散开（而工艺上要求纤维束被彻底打散开），当未被彻底打散的纤维束加注到搅拌罐3内后，无疑是影响了制备出的封堵剂的质量，因此该加注装置存在加注纤维精度低的技术缺陷。

此外，有部分纤维束没有被棱柱28撞击到而直接落到罐体17的底部，当未被打散的纤维束加注到搅拌罐3内后，无疑是影响了制备出的封堵剂的质量，因此该加注装置存在加注纤维精度低的技术缺陷。

3、在步骤SIV中，当纤维从旋风分离器6的出料口7处下落过程中，由于纤维较轻，下落过程中四处飘，造成纤维落到料斗8的外部而并没有加注到搅拌罐3内，从而导致制备出的封堵剂中的纤维含量不符合要求，进而影响了制备出的封堵剂的质量，因此该加注装置存在加注纤维精度低的技术缺陷。

因此，亟需一种极大提高纤维加注效率、极大提高纤维加注精度的加注装置及方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种极大提高纤维加注效率、极大提高纤维加注精度、自动化程度高的油田压裂用纤维高效高精密加注装置及方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种油田压裂用纤维高效高精密加注装置，它包括垫板，所述垫板上从左往右顺次设置有起吊臂、搅拌罐、用于打散纤维束的打散机构、用于称量纤维束的自动称重机构，起吊臂的悬钩上悬挂有旋风分离器，旋风分离器的出料口位于搅拌罐的料斗的正上方；

所述自动称重机构包括固设于垫板上的料仓、固设料仓底端口处的立管、固设于垫板上的称重传感器，所述称重传感器的顶部固设有位于立管正下方的暂存筒，暂存筒的右封闭端上固设有风机，风机的排风口与暂存筒连通，暂存筒的左封闭端上固设有与其相连通的接头，所述立管的下端口伸入于暂存筒内，立管的右侧壁上固设有拦截电缸，拦截电缸活塞杆的作用端上固设有伸入于立管内的拦截板，拦截板的顶表面上堆放有数个位于料仓内的纤维束；

所述打散机构包括固设于垫板上的罐体、固设于罐体底端口处的方筒、固设于方筒左侧壁上的排料管、固设于罐体顶壁上的弯管，所述排料管上连接有截止阀，所述弯管的垂直部焊接于罐体的顶壁内，弯管的水平部位于罐体外部，所述罐体的定表面上固设有位于弯管左侧的第一立板，第一立板内旋转安装有第一转轴，第一转轴的右端部上固设有凸轮，第一立板的上端部滑动套设有活动板，活动板支撑于凸轮凸起部的顶表面上，活动板上固设有驱动电机，驱动电机的输出轴贯穿活动板，且延伸端上连接有主轴，主轴沿轴向贯穿弯管的垂直部且伸入于罐体内，主轴的柱面上焊接有多圈棱柱；

所述打散机构还包括滑动安装于方筒内的推板、分别焊接于方筒左右侧壁上的第二立板和导向座，第二立板内旋转安装有第二转轴，第二转轴与第一转轴之间连接有传动机构，第二转轴的右端部固设有位于方筒正下方的不完全齿轮；所述推板位于排料管的下方，推板的底表面上焊接有垂向设置的齿条，齿条与不完全齿轮上的齿相啮合，齿条的右端面上焊接有连接板，连接板的顶表面上固设有导向杆，导向杆的上端部滑动安装于导向座内，导向杆上套设有弹簧，弹簧的一端固设于导向座上，另一端固设于连接板上；所述第二立板上还设置有用于驱动第二转轴旋转的动力单元；

所述自动称重机构的接头与弯管的水平部经第一软管相连接，所述打散机构的排料管与旋风分离器的进风口经第二软管相连接。

所述料仓和罐体的底表面上均设置有固设于垫板上的支撑腿。

所述暂存筒的顶表面上开设有通孔，所述立管的下端部与通孔相配合，立管与通孔之间设置有密封圈。

所述传动机构包括第一链轮、第二链轮和链条，第一链轮固设于第一转轴上，第二链轮固设于第二转轴上，所述链条安装于第一链轮与第二链轮之间。

所述动力单元包括固设于第二立板右端面上的动力电机、固设于第二转轴左端部上的从动齿轮，所述动力电机的输出轴向左贯穿第二立板，且延伸端上连接有主动齿轮，主动齿轮与从动齿轮啮合。

所述棱柱向下倾斜设置，棱柱均匀分布于主轴上。

所述旋风分离器的出料口的正下方设置有环形水管，环形水管的顶表面与出料口的外壁之间焊接有连接架，环形水管的内壁上沿其圆周方向开设有多个喷雾小孔，所述环形水管经第三软管与水泵连接。

该加注装置还包括控制器，所述控制器与拦截电缸、称重传感器、动力电机、驱动电机、风机和水泵经信号线电连接。

一种油田压裂用纤维高效高精密加注方法，它包括以下步骤：

S1、纤维束的称量：工人控制自动称重机构的拦截电缸的活塞杆向右缩回，活塞杆带动拦截板向右运动，料仓与立管相连通，料仓内的纤维束在自身重力下顺次穿过立管、立管的底端口，最后落入到暂存筒内，此时称重传感器实时的对落入其内的纤维束进行称重，并将重量信号传递给控制器，当控制器监测到纤维束的重量达到设计重量时，控制器立即控制拦截电缸的活塞杆向左伸出，活塞杆带动拦截板向左运动，当拦截板复位后，料仓不再与立管连通，此时没有料仓内的纤维束不再向下落；

S2、纤维束的打散，其具体操作步骤为：

S21、工人控制驱动电机启动，驱动电机带动主轴旋转，主轴带动其上的棱柱在水平面上旋转，做旋转运动的棱柱打散纤维束；

S22、控制动力电机启动，动力电机带动主动齿轮旋转，主动齿轮带动从动齿轮旋转，从动齿轮带动第二转轴旋转，第二转轴带动不完全齿轮和第二链轮同步旋转，第二链轮经链条带动第一链轮旋转，第一链轮带动第一转轴旋转，第一转轴带动凸轮同步旋转；

当旋转的凸轮的凸起部朝远离活动板方向旋转时，活动板在自重下，沿着第一立板向下滑动，活动板带动驱动电机向下运动，进而带动主轴和棱柱向下运动；当旋转的凸轮的凸起部朝活动板方向旋转时，凸起部将活动板向上顶起，活动板沿着第一立板向上滑动，活动板带动驱动电机向上运动，进而带动主轴和棱柱向上运动；如此随着凸轮的往复旋转运动，活动板沿着第一立板上下往复运动，做上下往复运动的棱柱打散纤维束；

当旋转的不完全齿轮的齿与齿条相啮合时，不完全齿轮带动齿条向下运动，齿条带动推板和连接板同步向下运动，连接板带动导向杆向下运动，并且向下拉伸弹簧，而推板沿着方筒向下运动；当旋转的不完全齿轮的齿与齿条不相啮合时，在弹簧的恢复作用下，连接板带动齿条和导向杆同步向上运动，齿条带动推板沿着方筒向上运动；如此随着不完全齿轮的往复旋转运动，推板沿着方筒上下往复运动；

S23、控制风机启动，风机向暂存筒内鼓送风，在气流的气力作用下，暂存筒内的纤维束顺次经接头、第一软管、弯管的水平部、弯管的垂直部，最后进入到罐体内，当鼓风一段时间后，控制器控制风机关闭；其中，当纤维束在进入到罐体内后，步骤S22中转动的棱柱的棱角碰撞纤维束，撞击力将一部分纤维束打散成多根独立的纤维，同时步骤S22中做向上运动的推板将落在罐体底部未被打散的纤维束往上抛，棱柱对向上抛起而未被打散的纤维束再次打散；当一段时间后，即可将进入到罐体内的纤维束全部打散成多根独立的纤维，从而最终实现了纤维束的打散；

S3、纤维的加注，其具体操作步骤为：

S31、工人控制水泵启动，水泵向第三软管内泵入水，在泵压下，水进入到环形水管内，最后水从环形水管的喷雾小孔处喷出而形成水雾；

S32、工人控制截止阀开启，随后控制风机再次启动，在气流的气力作用下，罐体内的纤维顺次经截止阀、排料管、排料管的末端口、第二软管、旋风分离器的进风口，最后进入到旋风分离器内，旋风分离器将气流和纤维分离，分离后的气体从旋风分离器的顶端口排放出来，同时分离后的纤维则在自重下，从旋风分离器的出料口处落下，当纤维在穿过环形水管时，水雾与纤维接触而增加纤维的重量，增重后的纤维直接掉落在搅拌罐的料斗内，而后纤维从料斗处落入到搅拌罐内，从而最终实现了纤维的加注；

S4、搅拌罐将其内的压裂液与纤维混合，搅拌一段时间后，即可制备出封堵剂。

本发明具有以下优点：极大提高纤维加注效率、极大提高纤维加注精度、自动化程度高。

附图说明

图1 为某石油开采地区所使用的加注装置的结构示意图；

图2 为本发明的结构示意图；

图3 为图2的主剖示意图；

图4 为自动称重机构的结构示意图；

图5 为图4的主剖示意图；

图6 为打散机构的结构示意图；

图7 为图6的主剖示意图；

图8 为图7的A-A截面示意图；

图9 为图7的B-B截面示意图；

图10为罐体、第二立板、导向座和弯管的连接示意图；

图11为第一立板、凸轮和活动板的连接示意图；

图12为推板、齿条、连接板和导向杆的连接示意图；

图13为旋风分离器与环形水管的连接示意图；

图14为图13的C-C截面示意图；

图15 为拦截板向右运动的示意图；

图16为活动板和推板均向下运动的示意图；

图17为不完全齿轮与齿条不再啮合的示意图；

图18为纤维加注的示意图；

图中：

1-垫板，2-起吊臂，3-搅拌罐，4-打散机构，5-自动称重机构，6-旋风分离器，7-出料口，8-料斗；

9-料仓，10-立管，11-称重传感器，12-暂存筒，13-风机，14-接头，15-拦截电缸，16-拦截板；

17-罐体，18-方筒，19-排料管，20-弯管，21-截止阀，22-第一立板，23-第一转轴，24-凸轮，25-活动板，26-驱动电机，27-主轴，28-棱柱，29-推板，30-第二立板，31-导向座，32-第二转轴，33-不完全齿轮，34-齿条，35-连接板，36-导向杆，37-弹簧；

38-第一软管，39-第二软管，40-第一链轮，41-第二链轮，42-链条，43-动力电机，44-从动齿轮，45-环形水管，46-喷雾小孔，47-第三软管，48-投料管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述，本发明的保护范围不局限于以下所述：

如图2~图14所示，一种油田压裂用纤维高效高精密加注装置，它包括垫板1，所述垫板1上从左往右顺次设置有起吊臂2、搅拌罐3、用于打散纤维束的打散机构4、用于称量纤维束的自动称重机构5，起吊臂2的悬钩上悬挂有旋风分离器6，旋风分离器6的出料口7位于搅拌罐3的料斗8的正上方；所述旋风分离器6的出料口7的正下方设置有环形水管45，环形水管45的顶表面与出料口7的外壁之间焊接有连接架，环形水管45的内壁上沿其圆周方向开设有多个喷雾小孔46，所述环形水管45经第三软管47与水泵连接。

所述自动称重机构5包括固设于垫板1上的料仓9、固设料仓9底端口处的立管10、固设于垫板1上的称重传感器11，所述称重传感器11的顶部固设有位于立管10正下方的暂存筒12，暂存筒12的右封闭端上固设有风机13，风机13的排风口与暂存筒12连通，暂存筒12的左封闭端上固设有与其相连通的接头14，所述立管10的下端口伸入于暂存筒12内，暂存筒12的顶表面上开设有通孔，所述立管10的下端部与通孔相配合，立管10与通孔之间设置有密封圈；立管10的右侧壁上固设有拦截电缸15，拦截电缸15活塞杆的作用端上固设有伸入于立管10内的拦截板16，拦截板16的顶表面上堆放有数个位于料仓9内的纤维束；

所述打散机构4包括固设于垫板1上的罐体17、固设于罐体17底端口处的方筒18、固设于方筒18左侧壁上的排料管19、固设于罐体17顶壁上的弯管20，所述排料管19上连接有截止阀21，料仓9和罐体17的底表面上均设置有固设于垫板1上的支撑腿，所述弯管20的垂直部焊接于罐体17的顶壁内，弯管20的水平部位于罐体17外部，所述罐体17的定表面上固设有位于弯管20左侧的第一立板22，第一立板22内旋转安装有第一转轴23，第一转轴23的右端部上固设有凸轮24，第一立板22的上端部滑动套设有活动板25，活动板25支撑于凸轮24凸起部的顶表面上，活动板25上固设有驱动电机26，驱动电机26的输出轴贯穿活动板25，且延伸端上连接有主轴27，主轴27沿轴向贯穿弯管20的垂直部且伸入于罐体17内，主轴27的柱面上焊接有多圈棱柱28，棱柱28向下倾斜设置，棱柱28均匀分布于主轴27上；

所述打散机构4还包括滑动安装于方筒18内的推板29、分别焊接于方筒18左右侧壁上的第二立板30和导向座31，第二立板30内旋转安装有第二转轴32，第二转轴32与第一转轴23之间连接有传动机构，第二转轴32的右端部固设有位于方筒18正下方的不完全齿轮33；所述推板29位于排料管19的下方，推板29的底表面上焊接有垂向设置的齿条34，齿条34与不完全齿轮33上的齿相啮合，齿条34的右端面上焊接有连接板35，连接板35的顶表面上固设有导向杆36，导向杆36的上端部滑动安装于导向座31内，导向杆36上套设有弹簧37，弹簧37的一端固设于导向座31上，另一端固设于连接板35上；所述第二立板30上还设置有用于驱动第二转轴32旋转的动力单元。

所述自动称重机构5的接头14与弯管20的水平部经第一软管38相连接，所述打散机构4的排料管19与旋风分离器6的进风口经第二软管39相连接。

所述传动机构包括第一链轮40、第二链轮41和链条42，第一链轮40固设于第一转轴23上，第二链轮41固设于第二转轴32上，所述链条42安装于第一链轮40与第二链轮41之间。所述动力单元包括固设于第二立板30右端面上的动力电机43、固设于第二转轴32左端部上的从动齿轮44，所述动力电机43的输出轴向左贯穿第二立板30，且延伸端上连接有主动齿轮，主动齿轮与从动齿轮44啮合。

该加注装置还包括控制器，所述控制器与拦截电缸15、称重传感器11、动力电机43、驱动电机26、风机13和水泵经信号线电连接，通过控制器可控制拦截电缸15活塞杆的伸出或缩回，同时还能控制动力电机43、驱动电机26、风机13和水泵的启动或关闭，方便了工人的操作，具有自动化程度高的特点。

一种油田压裂用纤维高效高精密加注方法，它包括以下步骤：

S1、纤维束的称量：工人控制自动称重机构5的拦截电缸15的活塞杆向右缩回，活塞杆带动拦截板16向右运动，如图15所示，料仓9与立管10相连通，料仓9内的纤维束在自身重力下顺次穿过立管10、立管10的底端口，最后落入到暂存筒12内，此时称重传感器11实时的对落入其内的纤维束进行称重，并将重量信号传递给控制器，当控制器监测到纤维束的重量达到设计重量时，控制器立即控制拦截电缸15的活塞杆向左伸出，活塞杆带动拦截板16向左运动，当拦截板16复位后，料仓9不再与立管10连通，此时没有料仓9内的纤维束不再向下落；

从该步骤S1可知，本加注装置通过自动称重机构5能够根据搅拌罐3内压裂液的重量，来自动的称取纤维束的重量，相比于如图1所示的加注装置，无需人工手动将称好后的纤维束投放到投料管内，极大的缩短了后续纤维的加注时间，进而极大的提高了纤维的加注效率。

S2、纤维束的打散，其具体操作步骤为：

S21、工人控制驱动电机26启动，驱动电机26带动主轴27旋转，主轴27带动其上的棱柱28在水平面上旋转，棱柱的旋转方向如图16中实心箭头所示，做旋转运动的棱柱28打散纤维束；

S22、控制动力电机43启动，动力电机43带动主动齿轮旋转，主动齿轮带动从动齿轮44旋转，从动齿轮44带动第二转轴32旋转，第二转轴32带动不完全齿轮33和第二链轮41同步旋转，第二链轮41经链条42带动第一链轮40旋转，第一链轮40带动第一转轴23旋转，第一转轴23带动凸轮24同步旋转；

当旋转的凸轮24的凸起部朝远离活动板25方向旋转时，活动板25在自重下，沿着第一立板22向下滑动，活动板25的运动方向如图16中空心箭头所示，活动板25带动驱动电机26向下运动，进而带动主轴27和棱柱28向下运动；当旋转的凸轮24的凸起部朝活动板25方向旋转时，凸起部将活动板25向上顶起，活动板25沿着第一立板22向上滑动，活动板25带动驱动电机26向上运动，进而带动主轴27和棱柱28向上运动；如此随着凸轮24的往复旋转运动，活动板25沿着第一立板22上下往复运动，做上下往复运动的棱柱28打散纤维束；

当旋转的不完全齿轮33的齿与齿条34相啮合时，不完全齿轮33带动齿条34向下运动，齿条34带动推板29和连接板35同步向下运动，如图16所示，连接板35带动导向杆36向下运动，并且向下拉伸弹簧37，而推板29沿着方筒18向下运动；当旋转的不完全齿轮33的齿与齿条34不相啮合时，如图17所示，在弹簧37的恢复作用下，连接板35带动齿条34和导向杆36同步向上运动，齿条34带动推板29沿着方筒18向上运动；如此随着不完全齿轮33的往复旋转运动，推板29沿着方筒18上下往复运动；

S23、控制风机13启动，风机13向暂存筒12内鼓送风，在气流的气力作用下，暂存筒12内的纤维束顺次经接头14、第一软管38、弯管20的水平部、弯管20的垂直部，最后进入到罐体17内，当鼓风一段时间后，控制器控制风机13关闭；其中，当纤维束在进入到罐体17内后，步骤S22中转动的棱柱28的棱角碰撞纤维束，撞击力将一部分纤维束打散成多根独立的纤维，同时步骤S22中做向上运动的推板29将落在罐体17底部未被打散的纤维束往上抛，未被打散的纤维束的运动方向如图17中箭头所示，棱柱28对向上抛起而未被打散的纤维束再次打散；当一段时间后，即可将进入到罐体17内的纤维束全部打散成多根独立的纤维，从而最终实现了纤维束的打散；

其中，从步骤S22~S23可知，通过驱动电机26的启动，使棱柱28在水平面做旋转运动，以打散纤维束，同时通过动力电机43的启动，使凸轮24作往复旋转运动，凸轮24使活动板25沿着第一立板22做往复上下运动，进而使棱柱28做上下往复运动，以打散纤维束。由此可知，棱柱28不仅能够在旋转状态下打散纤维束，而且还能在垂向方向上打散纤维束，因此该加注装置相比于如图1所示加注装置的棱柱28以单一方式撞击纤维束，确保了被棱柱28撞击到的纤维束能够被彻底打散开，进而极大的提高了后续纤维的加注精度。

此外，从步骤S22~S23可知，当动力电机43启动时，第二转轴32带动不完全齿轮33旋转，当不完全齿轮33的齿与齿条34相啮合时，不完全齿轮33带动齿条34向下运动，齿条34经连接板35向下拉伸弹簧37，同时齿条34带动推板29向下运动；当不完全齿轮33的齿不再与齿条34相啮合时，在弹簧37的恢复力下，连接板35带动齿条34和推板29快速向上运动，以将落在罐体17底部未被打散的纤维束往上抛，即可使棱柱28对向上抛起而未被打散的纤维束再次打散，如此往复动作，即可将罐体17内的所有纤维束全部打散成独立的纤维，进而确保了后续加注到压裂液内的纤维中不含有纤维束，提高了封堵剂的质量，因此该加注装置相比于如图1所示的加注装置，极大的提高了后续纤维的加注精度。

S3、纤维的加注，其具体操作步骤为：

S31、工人控制水泵启动，水泵向第三软管47内泵入水，在泵压下，水进入到环形水管45内，最后水从环形水管45的喷雾小孔46处喷出而形成水雾；

S32、工人控制截止阀21开启，随后控制风机13再次启动，在气流的气力作用下，罐体17内的纤维顺次经截止阀21、排料管19、排料管19的末端口、第二软管39、旋风分离器6的进风口，最后进入到旋风分离器6内，旋风分离器6将气流和纤维分离，分离后的气体从旋风分离器6的顶端口排放出来，同时分离后的纤维则在自重下，从旋风分离器6的出料口7处落下，纤维的运动方向如图18中空心箭头所示，当纤维在穿过环形水管45时，水雾与纤维接触而增加纤维的重量，增重后的纤维直接掉落在搅拌罐3的料斗8内，而后纤维从料斗8处落入到搅拌罐3内，从而最终实现了纤维的加注；

其中，从步骤S3可知，当纤维向下穿过环形水管45时，水雾与纤维接触而使纤维重量加重，从而避免了纤维四处飘，确保了从旋风分离器6内落下来的纤维能够全部加注到搅拌罐3内，进一步的确保了制备出的封堵剂中的纤维含量符合要求，进而提高了制备出的封堵剂的质量，因此该加注装置相比于如图1所示的加注装置，极大的提高了纤维的加注精度。

S4、搅拌罐3将其内的压裂液与纤维混合，搅拌一段时间后，即可制备出封堵剂。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种油田压裂用纤维高效高精密加注装置，其特征在于：它包括垫板（1），所述垫板（1）上从左往右顺次设置有起吊臂（2）、搅拌罐（3）、用于打散纤维束的打散机构（4）、用于称量纤维束的自动称重机构（5），起吊臂（2）的悬钩上悬挂有旋风分离器（6），旋风分离器（6）的出料口（7）位于搅拌罐（3）的料斗（8）的正上方；

所述自动称重机构（5）包括固设于垫板（1）上的料仓（9）、固设料仓（9）底端口处的立管（10）、固设于垫板（1）上的称重传感器（11），所述称重传感器（11）的顶部固设有位于立管（10）正下方的暂存筒（12），暂存筒（12）的右封闭端上固设有风机（13），风机（13）的排风口与暂存筒（12）连通，暂存筒（12）的左封闭端上固设有与其相连通的接头（14），所述立管（10）的下端口伸入于暂存筒（12）内，立管（10）的右侧壁上固设有拦截电缸（15），拦截电缸（15）活塞杆的作用端上固设有伸入于立管（10）内的拦截板（16），拦截板（16）的顶表面上堆放有数个位于料仓（9）内的纤维束；

所述打散机构（4）包括固设于垫板（1）上的罐体（17）、固设于罐体（17）底端口处的方筒（18）、固设于方筒（18）左侧壁上的排料管（19）、固设于罐体（17）顶壁上的弯管（20），所述排料管（19）上连接有截止阀（21），所述弯管（20）的垂直部焊接于罐体（17）的顶壁内，弯管（20）的水平部位于罐体（17）外部，所述罐体（17）的定表面上固设有位于弯管（20）左侧的第一立板（22），第一立板（22）内旋转安装有第一转轴（23），第一转轴（23）的右端部上固设有凸轮（24），第一立板（22）的上端部滑动套设有活动板（25），活动板（25）支撑于凸轮（24）凸起部的顶表面上，活动板（25）上固设有驱动电机（26），驱动电机（26）的输出轴贯穿活动板（25），且延伸端上连接有主轴（27），主轴（27）沿轴向贯穿弯管（20）的垂直部且伸入于罐体（17）内，主轴（27）的柱面上焊接有多圈棱柱（28）；

所述打散机构（4）还包括滑动安装于方筒（18）内的推板（29）、分别焊接于方筒（18）左右侧壁上的第二立板（30）和导向座（31），第二立板（30）内旋转安装有第二转轴（32），第二转轴（32）与第一转轴（23）之间连接有传动机构，第二转轴（32）的右端部固设有位于方筒（18）正下方的不完全齿轮（33）；所述推板（29）位于排料管（19）的下方，推板（29）的底表面上焊接有垂向设置的齿条（34），齿条（34）与不完全齿轮（33）上的齿相啮合，齿条（34）的右端面上焊接有连接板（35），连接板（35）的顶表面上固设有导向杆（36），导向杆（36）的上端部滑动安装于导向座（31）内，导向杆（36）上套设有弹簧（37），弹簧（37）的一端固设于导向座（31）上，另一端固设于连接板（35）上；所述第二立板（30）上还设置有用于驱动第二转轴（32）旋转的动力单元；

所述自动称重机构（5）的接头（14）与弯管（20）的水平部经第一软管（38）相连接，所述打散机构（4）的排料管（19）与旋风分离器（6）的进风口经第二软管（39）相连接；

所述棱柱（28）向下倾斜设置，棱柱（28）均匀分布于主轴（27）上；所述旋风分离器（6）的出料口（7）的正下方设置有环形水管（45），环形水管（45）的顶表面与出料口（7）的外壁之间焊接有连接架，环形水管（45）的内壁上沿其圆周方向开设有多个喷雾小孔（46），所述环形水管（45）经第三软管（47）与水泵连接。

2.根据权利要求1所述的一种油田压裂用纤维高效高精密加注装置，其特征在于：所述料仓（9）和罐体（17）的底表面上均设置有固设于垫板（1）上的支撑腿。

3.根据权利要求2所述的一种油田压裂用纤维高效高精密加注装置，其特征在于：所述暂存筒（12）的顶表面上开设有通孔，所述立管（10）的下端部与通孔相配合，立管（10）与通孔之间设置有密封圈。

4.根据权利要求3所述的一种油田压裂用纤维高效高精密加注装置，其特征在于：所述传动机构包括第一链轮（40）、第二链轮（41）和链条（42），第一链轮（40）固设于第一转轴（23）上，第二链轮（41）固设于第二转轴（32）上，所述链条（42）安装于第一链轮（40）与第二链轮（41）之间。

5.根据权利要求4所述的一种油田压裂用纤维高效高精密加注装置，其特征在于：所述动力单元包括固设于第二立板（30）右端面上的动力电机（43）、固设于第二转轴（32）左端部上的从动齿轮（44），所述动力电机（43）的输出轴向左贯穿第二立板（30），且延伸端上连接有主动齿轮，主动齿轮与从动齿轮（44）啮合。

6.根据权利要求5所述的一种油田压裂用纤维高效高精密加注装置，其特征在于：该加注装置还包括控制器，所述控制器与拦截电缸（15）、称重传感器（11）、动力电机（43）、驱动电机（26）、风机（13）和水泵经信号线电连接。

7.一种油田压裂用纤维高效高精密加注方法，采用权利要求6所述的油田压裂用纤维高效高精密加注装置，其特征在于：它包括以下步骤：

S1、纤维束的称量：工人控制自动称重机构（5）的拦截电缸（15）的活塞杆向右缩回，活塞杆带动拦截板（16）向右运动，料仓（9）与立管（10）相连通，料仓（9）内的纤维束在自身重力下顺次穿过立管（10）、立管（10）的底端口，最后落入到暂存筒（12）内，此时称重传感器（11）实时的对落入其内的纤维束进行称重，并将重量信号传递给控制器，当控制器监测到纤维束的重量达到设计重量时，控制器立即控制拦截电缸（15）的活塞杆向左伸出，活塞杆带动拦截板（16）向左运动，当拦截板（16）复位后，料仓（9）不再与立管（10）连通，此时没有料仓（9）内的纤维束不再向下落；

S2、纤维束的打散，其具体操作步骤为：

S21、工人控制驱动电机（26）启动，驱动电机（26）带动主轴（27）旋转，主轴（27）带动其上的棱柱（28）在水平面上旋转，做旋转运动的棱柱（28）打散纤维束；

S22、控制动力电机（43）启动，动力电机（43）带动主动齿轮旋转，主动齿轮带动从动齿轮（44）旋转，从动齿轮（44）带动第二转轴（32）旋转，第二转轴（32）带动不完全齿轮（33）和第二链轮（41）同步旋转，第二链轮（41）经链条（42）带动第一链轮（40）旋转，第一链轮（40）带动第一转轴（23）旋转，第一转轴（23）带动凸轮（24）同步旋转；

当旋转的凸轮（24）的凸起部朝远离活动板（25）方向旋转时，活动板（25）在自重下，沿着第一立板（22）向下滑动，活动板（25）带动驱动电机（26）向下运动，进而带动主轴（27）和棱柱（28）向下运动；当旋转的凸轮（24）的凸起部朝活动板（25）方向旋转时，凸起部将活动板（25）向上顶起，活动板（25）沿着第一立板（22）向上滑动，活动板（25）带动驱动电机（26）向上运动，进而带动主轴（27）和棱柱（28）向上运动；如此随着凸轮（24）的往复旋转运动，活动板（25）沿着第一立板（22）上下往复运动，做上下往复运动的棱柱（28）打散纤维束；

当旋转的不完全齿轮（33）的齿与齿条（34）相啮合时，不完全齿轮（33）带动齿条（34）向下运动，齿条（34）带动推板（29）和连接板（35）同步向下运动，连接板（35）带动导向杆（36）向下运动，并且向下拉伸弹簧（37），而推板（29）沿着方筒（18）向下运动；当旋转的不完全齿轮（33）的齿与齿条（34）不相啮合时，在弹簧（37）的恢复作用下，连接板（35）带动齿条（34）和导向杆（36）同步向上运动，齿条（34）带动推板（29）沿着方筒（18）向上运动；如此随着不完全齿轮（33）的往复旋转运动，推板（29）沿着方筒（18）上下往复运动；

S23、控制风机（13）启动，风机（13）向暂存筒（12）内鼓送风，在气流的气力作用下，暂存筒（12）内的纤维束顺次经接头（14）、第一软管（38）、弯管（20）的水平部、弯管（20）的垂直部，最后进入到罐体（17）内，当鼓风一段时间后，控制器控制风机（13）关闭；其中，当纤维束在进入到罐体（17）内后，步骤S22中转动的棱柱（28）的棱角碰撞纤维束，撞击力将一部分纤维束打散成多根独立的纤维，同时步骤S22中做向上运动的推板（29）将落在罐体（17）底部未被打散的纤维束往上抛，棱柱（28）对向上抛起而未被打散的纤维束再次打散；当一段时间后，即可将进入到罐体（17）内的纤维束全部打散成多根独立的纤维，从而最终实现了纤维束的打散；

S3、纤维的加注，其具体操作步骤为：

S31、工人控制水泵启动，水泵向第三软管（47）内泵入水，在泵压下，水进入到环形水管（45）内，最后水从环形水管（45）的喷雾小孔（46）处喷出而形成水雾；

S32、工人控制截止阀（21）开启，随后控制风机（13）再次启动，在气流的气力作用下，罐体（17）内的纤维顺次经截止阀（21）、排料管（19）、排料管（19）的末端口、第二软管（39）、旋风分离器（6）的进风口，最后进入到旋风分离器（6）内，旋风分离器（6）将气流和纤维分离，分离后的气体从旋风分离器（6）的顶端口排放出来，同时分离后的纤维则在自重下，从旋风分离器（6）的出料口（7）处落下，当纤维在穿过环形水管（45）时，水雾与纤维接触而增加纤维的重量，增重后的纤维直接掉落在搅拌罐（3）的料斗（8）内，而后纤维从料斗（8）处落入到搅拌罐（3）内，从而最终实现了纤维的加注；

S4、搅拌罐（3）将其内的压裂液与纤维混合，搅拌一段时间后，即可制备出封堵剂。