CN211621799U - 页岩气压裂高扬程供水专用调压塔 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种页岩气压裂高扬程供水专用调压塔，调压塔底部通过连接管连接有输水管道，调压塔内从上至下依次为排水箱、溢水腔和储水箱，排水箱和储水箱内分别设有液位传感器A和液位传感器B，调压塔的外壁设有微控制器和警铃，所述储水箱为两个，分别安装在调压塔底部的左右两侧，且其横向隔开，使得两个储水箱的侧壁之间形成一个流通腔，所述储水箱朝向流通腔的侧壁均开设有进水口A，其底部通过出水管与输水管道连通；所述流通腔内还设有活塞块，活塞块的顶部与排水箱的底部之间连接有弹簧。本实用新型的调压塔内设置活塞块，在输水管道过高时，水压冲击活塞块，使得流通腔与溢水腔之间连通，以缓解输水管道内的水压。

Description

页岩气压裂高扬程供水专用调压塔

技术领域

本实用新型涉及页岩气开采技术领域，特别是涉及一种页岩气压裂高扬程供水专用调压塔。

背景技术

页岩气是赋存与富有机质泥页岩及其夹层中，以吸附和游离状态为主要存在方式的非常规天然气，成分以甲烷为主，与煤层气、致密气同属一类。页岩气作为一种清洁的非常规天然气资源现已成为全球油气勘探开发的新宠。目前页岩气的开发技术主要采用的是水力压裂，水力压裂方法是将部分化学物质、水和泥沙的混合物通过高压注入地下井，压裂附近的页岩储层构造，给吸附和游离的页岩气创造了孔裂隙通道，有利于收集页岩气。因为页岩气开采地和其周围地势的原因，很多时候需要采用高扬程输水系统来进行页岩气压裂的供水，而高扬程输水管道往往会发生水压不稳定的情况，所以为了保障管线安全、稳定的运行，常常需要在管线设置调压塔等防护设备，例如中国专利文件201821317364.2提出的一种多功能调压塔，其在调压塔内设置有漂浮在水面上的浮球，调压管上方设有通气管，通过浮球与通气管可以构成阀门开关的作用，以在输水系统中出现水压上升或者水压下降的时候进行调节。但是上述结构存在一个很严重的问题，即在水压上升时，浮球会被带动上升，当水压上升至通气管底部时，因为浮球的直径大于通气管的直径，浮球会堵住通风管，从而限制调压塔内水位的上升，但是这样的结构无法缓解水压上升的问题，即输水系统中的水压会一直保持在最高水压，长时间的高压状态下，会损坏输水系统中的管道，导致输水管道无法正常输水，所以提出一种页岩气压裂高扬程供水专用调压塔是很重要的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：为了克服上述缺陷，提出一种页岩气压裂高扬程供水专用调压塔以在输水管道中水压不稳定的时候能够进行自行调节，以保证输水管道的正常运行。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：页岩气压裂高扬程供水专用调压塔，调压塔底部通过连接管1连接有输水管道，调压塔内从上至下依次为排水箱、溢水腔和储水箱，排水箱和储水箱内分别设有液位传感器A和液位传感器B，调压塔的外壁设有微控制器和警铃，液位传感器A、B传递信号至微控制器后，微控制器可触发警铃；所述储水箱为两个，分别安装在调压塔底部的左右两侧，且其横向隔开，使得两个储水箱的侧壁之间形成一个流通腔，且连接管1的开口正对流通腔；所述储水箱朝向流通腔的侧壁均开设有进水口A，其底部通过出水管与输水管道连通；所述流通腔内还设有活塞块，活塞块的顶部与排水箱的底部之间连接有弹簧。

进一步地，所述活塞块的两端设置有滑条，在调压塔的左右侧壁设有与滑条相配合的滑槽。

进一步地，所述排水箱的顶部还设有排水管，其底部设有进水口 B。

进一步地，所述储水箱内储存有预备水，且其水位低于进水口A 所在水平面。

进一步地，所述输水管道内设有水流传感器。

进一步地，所述出水管上设有单向阀。

由于采用了上述方案，本实用新型的有益效果在于：解决了现有技术的不足，本实用新型提出一种页岩气压裂高扬程供水专用调压塔，其好处是：

(1)本实用新型的调压塔内设置了活塞块，在输水管道过高时，水压冲击活塞块，使得流通腔与溢水腔之间连通，水流可流入溢水腔中，以缓解输水管道内的水压。

(2)本实用新型在储水箱中事先设置有预备水，当输水管道在正常水压下发生水压降低的情况时，可以通过出水管将预备水运输至输水管道中，以改善管道内的水压情况。

(3)本实用新型在调压塔顶部设置有排水箱，当输水管道中水压持续上升，溢水腔中的水可流至排水箱中，以进一步缓解输水管道中的水压。

(4)本实用新型在排水箱和储水箱中均设有传感器，通过传感器与调压塔上设置的微控制器连接，可以有效的在输水管道中出现异常水压变化的紧急情况下，及时通知工作人员查看输水管道的情况，避免输水管道出现破裂或者影响后期页岩气的开采。

附图说明

图1是本实用新型所述输水管道水压正常时调压塔的剖视图。

图2是本实用新型所述输水管道水压增高时调压塔的剖视图。

图3是本实用新型所述滑条与滑槽配合的结构示意图。

附图标记：1-连接管，2-输水管道，3-排水箱，31-排水管，32- 进水口B，4-溢水腔，5-储水箱，51-进水口A，52-出水管，6-流通腔，7-活塞块，71-滑条，8-弹簧，9-滑槽。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例

如图1所示，页岩气压裂高扬程供水专用调压塔，调压塔底部通过连接管1连接有输水管道2，输水管道2为页岩气压裂作业中的主供水管道，输水管道2内设有水流传感器。

所述调压塔内部结构从上至下依次为排水箱3、溢水腔4和储水箱5。所述储水箱5为两个，分别安装在调压塔底部的左右两侧。排水箱3和储水箱5内分别设有液位传感器A和液位传感器B，调压塔的外壁设有微控制器和警铃。其中液位传感器A、B和水流传感器的输出端均与微控制器的输入端电连接，微控制器的输出端与警铃的输入端电连接。微控制器的型号选用PIC18F66K80，液位传感器选用 WH311，水流传感器的型号选用QVE1901，警铃的型号选用SSM24-6。

所述储水箱5底部的下表面均与调压塔底部的上表面固定，两个储水箱5朝向调压塔的侧壁分别与调压塔的左右侧壁固定，两个储水箱5横向隔开，即在调压塔底部中间形成一个流通腔6，连接管1位于调压塔内的开口正对流通腔6。储水箱5朝向流通腔6的侧壁均开设有进水口A51，其底部通过出水管52与输水管道2连通，出水管 52上设有单向阀。储水箱5内部承装有预备水，且其水位低于进水口A51所在水平面。单向阀与微控制器电连接，即通过微控制器可控制单向阀的开与关。

进一步地，所述排水箱3顶部的上表面与调压塔顶部的下表面固定，其两侧壁分别与调压塔的左右侧壁固定，在排水箱3的顶部还设有排水管31，以在排水管31内积水过多的时候排出。排水箱3底部设有进水口B32，以使得溢水腔4内的水可流入排水箱3内。

进一步地，在流通腔6内还设有活塞块7，活塞块7的顶部与排水箱3的底部之间连接有弹簧8。活塞块7的底部位于两个储水箱5 形成的流通腔6之间，其顶部位于溢水腔4中。因为活塞块7是具有重力的，那么在没有水压的时候，活塞块7是对弹簧8具有拉力的，而弹簧8长期处于拉伸状态下，会减少弹性，影响弹簧8的使用寿命，所以本申请还在活塞块7的两端设置有滑条71，在调压塔的左右侧壁设有与滑条71相配合的滑槽9，如图3所示。滑条71的初始状态是位于滑槽9的最低端的，即通过滑槽9的底端可固定此时滑条71 的位置，即可固定活塞块7的位置，使得弹簧8的初始状态为正常非拉伸的状态，以保证弹簧8的使用寿命。

具体地说，当输水管道2中的水压处于正常压力，活塞块7底部没有来自输水管道2中水压的冲力时，其通过两端的滑条71稳定在流通腔6中，此时弹簧8处于正常状态下。当输水管道2中的水压突然增大时，水流通过连接管1流向流通腔6中以降低输水管道2中的水压。随着流通腔6内水流的水位高于进水口A51后，水流即会流入储水箱5中，以进一步降低输水管道2中的水压，随着储水箱5中水位的逐渐稳定，储水箱5与输水管道2会形成相对稳定的状态，那么输水管道2中的水压即得到了缓解，并趋于稳定。

进一步地，若输水管道2水压持续上升，那么储水箱5与输水管道2形成的恒压系统被破坏，持续增大的水压会将流通腔6内的活塞块7向调压塔的溢水腔4中推动，即活塞块7逐渐压缩其顶端的弹簧 8，其两端的滑条71也通过滑槽9向上滑动，随着活塞块7退出流通腔6，流通腔6与溢水腔4之前的开口被打开，水流涌入溢水腔4中，从而可进一步缓解输水管道2中的水压，避免调压塔内长期处于高水压的状态，如图2所示。所述溢水腔4的顶端还设有连接有排水箱3，若输水管道2还在长时间的持续增压，那么溢水腔4中的水则会排至排水箱3中，排水箱3内部的液位传感器A以设定好最高水位值，若排水箱3中的水位到达了一定高度，触发了液位传感器A，那么液位传感器A则传递信号至微控制器，微控制器从而控制警铃发出声音，以警示工作人员，调压塔内的水位出现异常高度，即输水管道2内水压异常持续上升，需要人为查看并处理，以避免异常的水压上升情况造成调压塔及输水管道的损坏。

当输水管道2经历过水压上升后，再次出现水压降低的情况时，因为此时溢水腔4中已有水，那么溢水腔4中的水会通过连接管1向输水管道2输水，以恢复其水压，当溢水腔4的水位逐渐下降，活塞块7没有来自水流的压力后，弹簧8恢复正常状态，滑条71在滑槽 9内下滑，活塞块7的底部重新恢复至流通腔6中，若水位仍持续下降，即会触发设置在输水管道2中的水流传感器，水流传感器将此信号传递至微控制器中，微控制器控制出水管52上的单向阀打开，以将储水箱5中储备的水传输至输水系统中，待储水箱5中的水位降低，并触发器内部的液位传感器B时，微控制器会同时接受到来自储水箱 5中的液位传感器B和水流传感器的信号，其会传递信号至警铃，以提醒工作人员输水管道2内水压异常下降，需要人为查看并处理，以避免异常的水压下降情况影响后期页岩气的开采。

进一步地，当输水系统在正常水压下出现首次水压降低，触发设置在输水管道2中的水流传感器时，水流传感器将此信号传递至微控制器中，微控制器控制出水管52上的单向阀打开，以将储水箱5中提前储备的水传输至输水系统中，待储水箱5中的水位降低，并触发器内部的液位传感器B时，微控制器会同时接受到来自储水箱5中的液位传感器B和水流传感器的信号，其会传递信号至警铃，以提醒工作人员输水管道2内水压异常下降，需要人为查看并处理。

上述方式中未述及的部分采取或借鉴已有技术即可实现，以避免异常的水压下降情况影响后期页岩气的开采。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，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。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.页岩气压裂高扬程供水专用调压塔，调压塔底部通过连接管(1)连接有输水管道(2)，其特征在于：调压塔内从上至下依次为排水箱(3)、溢水腔(4)和储水箱(5)，排水箱(3)和储水箱(5)内分别设有液位传感器A和液位传感器B，调压塔的外壁设有微控制器和警铃，液位传感器A、B传递信号至微控制器后，微控制器可触发警铃；所述储水箱(5)为两个，分别安装在调压塔底部的左右两侧，且其横向隔开，使得两个储水箱(5)的侧壁之间形成一个流通腔(6)，且连接管(1)的开口正对流通腔(6)；所述储水箱(5)朝向流通腔(6)的侧壁均开设有进水口A(51)，其底部通过出水管(52)与输水管道(2)连通；所述流通腔(6)内还设有活塞块(7)，活塞块(7)的顶部与排水箱(3)的底部之间连接有弹簧(8)。

2.根据权利要求1所述的页岩气压裂高扬程供水专用调压塔，其特征在于：所述活塞块(7)的两端设置有滑条(71)，在调压塔的左右侧壁设有与滑条(71)相配合的滑槽(9)。

3.根据权利要求1所述的页岩气压裂高扬程供水专用调压塔，其特征在于：所述排水箱(3)的顶部还设有排水管(31)，其底部设有进水口B(32)。

4.根据权利要求1所述的页岩气压裂高扬程供水专用调压塔，其特征在于：所述储水箱(5)内储存有预备水，且其水位低于进水口A(51)所在水平面。

5.根据权利要求1所述的页岩气压裂高扬程供水专用调压塔，其特征在于：所述输水管道(2)内设有水流传感器。

6.根据权利要求1所述的页岩气压裂高扬程供水专用调压塔，其特征在于：所述出水管(52)上设有单向阀。

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