CN204457720U - 加砂压裂砂量校准装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种加砂压裂砂量校准装置，加砂压裂装置包括通过物料输送管线相互连接的砂罐和混砂车，所述砂量校准装置包括3D物位检测装置和物位可视装置，所述3D物位检测装置是一个设置在砂罐顶部开口处的3D物位扫描仪、该3D物位扫描仪的测量探头对应砂罐内物料的上表面，物位可视装置是沿竖直方向设置在砂罐侧面上的透明条形视窗。本实用新型不用工人爬高架组合砂罐，减少高空作业风险，且计量准确，不受天气和环境状况的影响，作业现场指挥人员能准确掌握砂余量做出施工调整，混砂车上的操作人员能及时调校输砂参数（因子）、按质按量完成设计作业。
Description
技术领域
本实用新型涉及油气井增产措施中、加砂压裂作业的设备，具体是一种加砂压裂中砂量的校准装置。
背景技术
组合砂罐、混砂车、仪表车是大型加砂压裂保障加砂施工连续性的重要设备。油气井开采由浅层至深层，加砂压裂规模由小到大，装砂由原来第一代的砂车，第二代得立式小砂罐，发展到第3代大型几百方的组合砂罐设备。按石化企业加砂压裂要求，加砂总量误差不大于5%，所以作业中组合砂罐内的砂余量要精确控制。而作业现场的不确定因素(1)砂厂质检单砂密度与组合砂罐内砂密度是否一致；（2）主压设备故障或井下情况变化至施工设计更改;（3）放砂口是否满量程开启（4）输砂、混砂设备是否老化、磨损、校准。以上因素都可能影响组合砂罐内砂余量而达不到施工设计要求。
以往校准砂罐的砂余量，第一种方法是：工人爬上砂罐靠肉眼观察、估计大概的砂罐内砂余量，但是这种方法，高空作业安全风险大、误差也大，有时有十几二十方偏差造成误判断影响施工质量，如果是夜间作业、灯光暗不便工人观查。第一种方法是：靠混砂车计量校准，机械传输设备的磨损，液压电子元器件故障也使校准误差大。所以对组合砂罐内陶粒消耗实时监控，能提供相应报警，并能综合分析施工过程中的陶粒消耗相关数据，已成为当前施工作业发展的趋势。
发明内容
本实用新型的目的在于：提供一种加砂压裂砂量校准装置，在加砂压裂过程中能够及时监测砂罐内的砂量，减轻作业人员的工作量、确保作业安全可靠。
本实用新型所采用的技术方案是：
加砂压裂砂量校准装置，加砂压裂装置包括通过物料输送管线相互连接的砂罐和混砂车，所述砂量校准装置包括3D物位检测装置和物位可视装置，所述3D物位检测装置是一个设置在砂罐顶部开口处的3D物位扫描仪、该3D物位扫描仪的测量探头对应砂罐内物料的上表面，物位可视装置是沿竖直方向设置在砂罐侧面上的透明条形视窗。
所述砂量校准装置还包括数位显示仪和无纸记录仪、与3D物位扫描仪构成3D物位检测系统，3D物位扫描仪由无线输出器、数据处理器和低频发射器构成，具体的：
所述低频发射器向砂罐内物料的上表面发射低频脉冲，并接受其反射回来的脉冲回波，其信号输出端与数据处理器的信号输入端相连；
数据处理器对上述脉冲回波进行取样和分析，生成砂罐内物料的实际分布状况的三维立体图像信号和参数信号，其信号输出端与无线输出器的信号输入端相连；
无线输出器将上述三维立体图像信号和参数信号发送至开放式无线网络中；
数位显示仪包括图文显示器和无线接收器，无线接收器连接在开放式无线网络中、接收上述三维立体图像信号和参数信号，并通过接口将该信号输送至图文显示器，图文显示器上显示该三维立体图像信号和参数信号；
无纸记录仪包括数据存储器和无线接收器，无线接收器连接在开放式无线网络中、接收上述三维立体图像信号和参数信号，并通过接口将该信号输送至数据存储器，数据存储器存储该三维立体图像信号和参数信号。
所述数位显示仪设置在混砂车上。
所述透明条形视窗侧设置有刻度线。
所述砂罐是上下结构的组合式砂罐，砂罐上半部分为竖直筒体、下半部分呈锥形漏斗状。
所述透明条形视窗设置在锥形漏斗状的砂罐下半部分外壁上。
本实用新型所产生的有益效果是：
本实用新型的加砂压裂砂量校准装置，通过3D物位扫描仪非常准确的监测出砂罐内物料的物位、体积和质量，生成砂罐内物料的实际分布状况的三维立体图像，并将其在设置在混砂车的数位显示仪上显示出来，使得混砂车上的操作人员清楚掌握当前砂余量、能够对照施工设计及时调整加砂速度；又通过无纸记录仪存储该数据，将无纸记录仪上的数据转存到电脑上，可用上位机数据管理软件，对数据进行保存、处理等，在上位机上重现历史数据和历史曲线。同时，在砂罐上设计有透明条形视窗，下方的作业现场指挥人员可以直观地了解到砂罐内砂面的高度、掌握砂余量，做出施工调整。
本实用新型不用工人爬高架组合砂罐，减少高空作业风险，且计量准确，不受天气和环境状况的影响，作业现场指挥人员能准确掌握砂余量做出施工调整，混砂车上的操作人员能及时调校输砂参数（因子）、按质按量完成设计作业。
附图说明
图1是本实用新型加砂压裂砂量校准装置的整体结构示意图；
图2是本实用新型3D物位扫描仪的安装结构示意图；
图3是本实用新型砂罐下半部分的结构示意图。
图中标号表示：1-3D物位扫描仪、2-混砂车、3-数位显示仪、4-仪表车、5-无纸记录仪、6-锥形漏斗部、7-砂罐、8-低频发射器、9-数据处理器、10-无线输出器、11-固定支架、12-砂罐顶部开口、13-透明条形视窗、14-刻度线。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
如图1～3所示，本实用新型是一种加砂压裂砂量校准装置，加砂压裂装置包括通过物料输送管线相互连接的砂罐7和混砂车2。砂量校准装置包括3D物位检测装置和物位可视装置。具体的：
3D物位检测装置是一个设置在砂罐顶部开口12处的3D物位扫描仪1，该3D物位扫描仪1通过固定支架11安装固定在砂罐7上表面罐体上，安装时、调整3D物位扫描仪1的测量探头对应砂罐7内物料的上表面。本具体实施方式中，3D物位扫描仪1选用APM-JD 3D物位扫描仪1，3D物位扫描仪1由无线输出器10、数据处理器9和低频发射器8构成。在砂罐7顶部中心处开孔、并在顶部制作3D物位扫描仪1的固定支架11，安装固定扫描3D物位扫描仪1。
砂量校准装置还包括数位显示仪3和无纸记录仪5、与3D物位扫描仪1构成3D物位检测系统。3D物位检测系统具体说明如下：
低频发射器8向砂罐7内物料的上表面发射低频脉冲，并接受其反射回来的脉冲回波，其信号输出端与数据处理器9的信号输入端相连；该低频发射器8不仅可以测量每个回波的时间和距离，而且还可以测量其方向。
数据处理器9对上述脉冲回波进行取样和分析，生成砂罐7内物料的实际分布状况的三维立体图像信号和参数信号，其信号输出端与无线输出器10的信号输入端相连；数据处理器9非常准确的监测出砂罐7内物料的物位、体积和质量，并将其制作为参数信号数据。
无线输出器10将上述三维立体图像信号和参数信号发送至开放式无线网络中；
数位显示仪3包括图文显示器和无线接收器，无线接收器连接在开放式无线网络中、接收上述三维立体图像信号和参数信号，并通过接口将该信号输送至图文显示器，图文显示器上显示该三维立体图像信号和参数信号；本具体实施方式中，数位显示仪3设置在混砂车2的操作室内、对应混砂车上的操作人员观看，通过图文显示器直接显示当前砂量，便于操作人员实时调整加砂速度，可直观监测计量15方以上砂余量；同时，还可以在数位显示仪3内设置比较器和报警装置，比较器内存储报警砂量值、并实时与接收到的参数信号中的砂余量进行比较，当砂余量下降到报警砂量值时，报警装置发出警报。
无纸记录仪5包括数据存储器和无线接收器，无线接收器连接在开放式无线网络中、接收上述三维立体图像信号和参数信号，并通过接口将该信号输送至数据存储器，数据存储器存储该三维立体图像信号和参数信号。本具体实施方式中，无纸记录仪5设置在仪表车4上，无纸记录仪5可以外设图文显示设备，在图文显示设备上直观、实时地反映砂罐7内砂面的3D画面和砂量的参数数据，并可以进行历史数据查询，便于施工指挥掌控。通过优盘或CF卡转存无纸记录仪5内存储的数据，将三维立体图像信号和参数信号的数据转存到电脑上，可用上位机数据管理软件，对数据进行保存、处理等，在上位机上重现历史数据和历史曲线。
物位可视装置是沿竖直方向设置在砂罐7侧面上的透明条形视窗13。本具体实施方式中，透明条形视窗13侧设置有刻度线14，便于作业人员直观了解到砂余量。砂罐7是上下结构的组合式砂罐，砂罐7上半部分为竖直筒体、下半部分呈锥形漏斗状，其中：透明条形视窗13设置在锥形漏斗状的砂罐7下半部分（即砂罐7的锥形漏斗部6）外壁上，可监测最后的15方砂余量。更具体的设计：砂罐7下半部分容量为15方，以实际砂面四方为底，向上开宽200毫米、高800毫米的条形窗（根据砂罐7的大小尺寸可调节），内嵌等壁厚、大小的透明胶板，构成透明条形视窗13。透明胶板与砂罐7罐体的连接使用胶皮、不修钢压条等、开孔螺栓固定。透明条视窗13侧以每2方为基准划刻度线14便于观察。
上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，上述实施方式只是示意性的，而不是限制本实用新型，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种改进，均属于本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1. 加砂压裂砂量校准装置，加砂压裂装置包括通过物料输送管线相互连接的砂罐和混砂车，其特征在于：所述砂量校准装置包括3D物位检测装置和物位可视装置，所述3D物位检测装置是一个设置在砂罐顶部开口处的3D物位扫描仪、该3D物位扫描仪的测量探头对应砂罐内物料的上表面，物位可视装置是沿竖直方向设置在砂罐侧面上的透明条形视窗。
2.根据权利要求1所述加砂压裂砂量校准装置，其特征在于：所述砂量校准装置还包括数位显示仪和无纸记录仪、与3D物位扫描仪构成3D物位检测系统，3D物位扫描仪由无线输出器、数据处理器和低频发射器构成，具体的：
所述低频发射器向砂罐内物料的上表面发射低频脉冲，并接受其反射回来的脉冲回波，其信号输出端与数据处理器的信号输入端相连；
数据处理器对上述脉冲回波进行取样和分析，生成砂罐内物料的实际分布状况的三维立体图像信号和参数信号，其信号输出端与无线输出器的信号输入端相连；
无线输出器将上述三维立体图像信号和参数信号发送至开放式无线网络中；
数位显示仪包括图文显示器和无线接收器，无线接收器连接在开放式无线网络中、接收上述三维立体图像信号和参数信号，并通过接口将该信号输送至图文显示器，图文显示器上显示该三维立体图像信号和参数信号；
无纸记录仪包括数据存储器和无线接收器，无线接收器连接在开放式无线网络中、接收上述三维立体图像信号和参数信号，并通过接口将该信号输送至数据存储器，数据存储器存储该三维立体图像信号和参数信号。
3.根据权利要求2所述加砂压裂砂量校准装置，其特征在于：所述数位显示仪设置在混砂车上。
4.根据权利要求1所述加砂压裂砂量校准装置，其特征在于：所述透明条形视窗侧设置有刻度线。
5.根据权利要求1所述加砂压裂砂量校准装置，其特征在于：所述砂罐是上下结构的组合式砂罐，砂罐上半部分为竖直筒体、下半部分呈锥形漏斗状。
6.根据权利要求5所述加砂压裂砂量校准装置，其特征在于：所述透明条形视窗设置在锥形漏斗状的砂罐下半部分外壁上。
Priority Applications (1)
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| CN201520066756.6U CN204457720U (zh) | 2015-01-30 | 2015-01-30 | 加砂压裂砂量校准装置 |
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| CN (1) | CN204457720U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110595747A (zh) * | 2019-09-06 | 2019-12-20 | 中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆井下技术作业公司 | 一种混砂车绞轮上砂标校装置及其使用方法 |
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