专利名称：防酸混砂车的设计方法
技术领域：
本发明技术涉及油气田的配液压裂施工工艺技术装备，特别是一种防 酸混砂车的设计方法。
背景技术：
油气田采集油气时通常采用混砂车将高压力、高砂比的压裂砂、水、 化学添加剂等支撑剂经混砂车混合搅拌，再通过压裂泵泵入井底进行压裂。 现有的混砂车普遍存在的问题是:.
1、 上水系统、混合系统和排出系统材质不防酸，被酸腐蚀后不能保证 正常施工，发生问题不能及时解决。
2、 混砂罐结构为敞开式，在施工中经常会出现部分混砂液溢出，使用 酸液后，酸液溅出造成人员伤害、设备的损坏和造成环境污染。酸液在混 合搅拌过程中形成酸气，将会对操作人员造成伤害。
3、 酸液溢出后溅到操作人员身上现场无法快速进行中和处理，存在不 安全隐患。
为满足酸液压裂的技术要求，增加混砂车的应用范围，适应保护人员 设备和环境的要求，设计一种防酸混砂车成为酸液压裂施工的设备，从而 达到改造地层减少地层伤害已经成为丞待解决的问题。
发明内容
本发明的目的之一是在原有的混砂车基础上增加防酸功能，使其能满 足酸液压裂的技术要求，增加混砂车的应用范围，达到改造地层减少地层伤
害的目的。
本发明的目的之二是增加防酸功能并具有酸液在吸入、搅拌混合、排 出过程中防止酸液溅出造成人员伤害、设备的损坏和造成环境污染。
本发明的技术方案是，防酸混砂车的设计方法，其特征是防酸混砂 车车体上连接有酸气中和治理装置、混砂罐和输砂机构，混砂罐是封闭罐， 并分别与酸气中和治理装置和输砂机构的输砂口封闭式连通。
所述的防酸混砂车车体的后部通过液压支架与输砂机构固定连接。
所述的防酸混砂车车体的平台上装有酸气中和治理装置，酸气中和治 理装置由酸气中和罐、酸气排出管线、酸气吸入泵、酸气吸入管线依次密 封连接并相互连通构成，酸气中和罐和酸气吸入泵固定在防酸混砂车车体
4的车厢平台上，酸气吸入管线与混砂罐密封式连通。
所述的输砂机构为双筒双砂斗螺旋输砂器，输砂器的两个输砂螺旋结 构对称，每个输砂螺旋下部对应固定一个输砂斗，上部对应固定有一个输 砂螺旋出砂口，两个输砂螺旋出砂口分别通过筒形耐酸胶皮导流套与混砂 罐的两个对应进砂口封闭式连通。
所述的混砂罐的上部固定有酸液溢流管线和消泡喷射管，混砂罐内串 联连接有两个搅拌叶轮，混砂罐吸入口和混砂罐排出口在混砂罐的侧面， 混砂罐的上表面有安全视窗、两个进砂口、照明视窗、酸气吸入口及干粉 添加剂加入口。
所述的混砂罐的罐沿高出罐顶端，混砂罐上边沿焊接有酸液溢流管线， 罐沿是弧状。
所述的混砂罐的顶部有钢化玻璃作成的安全视窗和照明视窗。 所述的混砂罐上部的罐壁处连接有消泡喷射管，消泡喷射管的管线上
均匀分布有若干个交错排列、其孔径为lmm的小孔，消泡喷射管与混砂罐 的吸入口连通。
所述的混砂罐罐底通过法兰固定有超声波探测器，工作时由装在管体 上的超声波探测器向液面发出波，输出4 20mA的电流信号，传送给计算 机控制器，由电位计控制电控变量柱塞泵而带动吸入马达，通过控制马达 的转速来控制吸入泵的排量，以控制进入混砂罐的清水排量。
所述的防酸混砂车车体的后部通过液压支架与输砂机构固定连接，输 砂机构为双筒双砂斗螺旋输砂器，施工时左右输砂器可分开45。，小砂量 施工时，左右输砂器可独立工作和计量；防酸混砂车车体的车厢平台上装 有酸气中和治理装置，酸气中和治理装置由酸气中和罐、酸气排出管线、 酸气吸入泵、酸气吸入管线依次密封连接并相互连通构成，酸气中和罐和 酸气吸入泵固定在防酸混砂车车体的车厢平台上，酸气吸入管线与混砂罐 连通并与外界密封，混砂罐的两个进砂口与两个输砂螺旋出砂口各自通过 筒形耐酸胶皮导流套封闭式连通，两个输砂螺旋下部各自对应固定有相对 应的输砂斗，两个输砂螺旋上部有两个各自对应的输砂螺旋出砂口，酸液 溢流管线和消泡喷射管固定在混砂罐的上部，搅拌叶轮、搅拌叶轮串联连 接在混砂罐内，混砂罐吸入口和混砂罐排出口在混砂罐的侧面；混砂罐的 上表面有密封式安全视窗、两个进砂口、照明视窗、酸气吸入口及干粉添 加剂加入口。
本发明特点是由于本发明采用了防酸飞溅的混砂罐.罐内设计了搅拌液体泡沫消除方案；并采用了酸气的回收中和装置，它的上水系统、混 合系统和排出系统的材质全部采用优质的防酸材料如304L号不锈钢。将混 砂罐的结构由敞开式改为封闭式，使用超声波液位计控制液面高度，防止 溢罐，增加酸气回收中和装置回收酸气。还有应急物资的存放。将敞开的 混砂罐设计为封闭的罐体，利用巧妙的环形喷射达到消除泡沫效果，增加 了酸气回收中和装置、防酸液溢流设计。能够满足酸液压裂的技术要求， 增加混砂车的应用范围，达到改造地层减少地层伤害的目的；增加耐酸功 能并具有酸液在吸入、搅拌混合、排出过程中防止酸液溅出造成人员伤害、 设备的损坏和造成环境污染。
下面结合实施例附图对本发明做进一步说明。 图1是实施例防酸混砂车结构示意图； 图2是防酸混砂车混砂罐结构示意图； 图3是图2的俯视图。
图中1、酸气中和罐；2、酸气排出管线；3、酸气吸入泵；4、酸气 吸入管线；5、混砂罐；6、输砂螺旋出砂口； 7、输砂螺旋；8、输砂斗；9、 酸液溢流管线；10、消泡喷射管；11、 12、搅拌叶轮；13、混砂罐吸入口； 14混砂罐排出口； 15、安全视窗；16、进砂口； 17、照明视窗；18、酸气 吸入口； 19、干粉添加剂加入口； 20、防酸混砂车车体；21、液压支架； 22、输砂机构。
具体实施例方式
实施例如图1所示，防酸混砂车车体20的后部通过液压支架21与输 砂机构22固定连接，输砂机构22为双筒双砂斗螺旋输砂器，施工时左右 输砂器可分开45。。小砂量施工时，左右输砂器可独立工作和计量。防酸 混砂车车体20的车厢平台上装有酸气中和治理装置，酸气中和治理装置由 酸气中和罐l、酸气排出管线2、酸气吸入泵3、酸气吸入管线4依次密封 连接并相互连通构成，酸气中和罐1和酸气吸入泵3固定在防酸混砂车车 体20的车厢平台上，酸气吸入管线4与混砂罐5连通并与外界密封，混砂 罐5的两个进砂口 16与两个输砂螺旋出砂口 6各自通过筒形耐酸胶皮导流 套封闭式连通，两个输砂螺旋7下部各自对应固定有相对应的输砂斗8， 两个输砂螺旋7上部有两个各自对应的输砂螺旋出砂口 6，酸液溢流管线9 和消泡喷射管10固定在混砂罐5的上部，搅拌叶轮ll、搅拌叶轮12串联 连接在混砂罐5内，混砂罐吸入口 13和混砂罐排出口 14在混砂罐5的侧面。混砂罐5的上表面有密封式安全视窗15、两个进砂口 16、照明视窗 17、酸气吸入口 18及干粉添加剂加入口 19。 本实施例的特点是-
1、 混砂罐5采用防溢出设计如图2所示如混砂罐5的罐沿高出罐顶 端50mm能回流，混砂罐5上边沿焊接有酸液溢流管线9，当出现紧急情况 下酸液溢出时酸液溢流管线9直接排污，罐沿为圆弧状防止伤人。
2、 混砂罐5采用封闭式设计如图.3所示，如在罐的顶部装有钢化玻璃 作成的密封视窗盖板如图3中的安全视窗15和照明视窗17，可随时在罐 外观察到罐内液面的高度，且可防止酸液飞溅出。在两个进砂口 16与两个 输砂螺旋出砂口 6中的砂粒通过筒形耐酸胶皮导流套封闭式连通，既能减 少酸气从2个输砂螺旋的入罐口溢出，又能使砂粒顺利进入混砂罐5。
3、 减少搅拌混砂液产生泡沫的设计如在混砂罐5上部的罐壁处装有 1"的消泡喷射管IO，消泡喷射管10的管线上均匀的分布有若干个小孔， 它们交错排列，孔径为lmm，消泡喷射管10与混砂罐5的吸入口连通、由 于混砂罐吸入口13酸液有压力，所以消泡喷射管10的小孔射出的液流将 泡沬打碎。而且消泡喷射管10的接口从供液泵排出端经流量计计量后引 入，这样既可以不影响供液计量，也可通过小孔喷射达到消除泡沫的目的。
4、 实现液面自动控制在混砂罐休通过法兰固定有超声波探测器，工 作时由装在管体上的超声波探测器向液面发出波，输出4 20mA的电流信 号，传送给计算机控制器，由电位计控制电控变量柱塞泵而带动吸入马达， 通过控制马达的转速来控制吸入泵的排量，以控制进入混砂罐5的清水排 量。该控制系统能够确保混砂罐5内的混合液在规定的范围内变化，达到
既不外溢又不抽空，实现自动/手动控制砂浓度和液面相对稳定的控制功 能。最大工作流量6m3/min (酸液)；最大输砂量^2方/分。
5、 将搅拌过程中产生的酸气进行回收设计在混砂罐5的顶部装有酸 气吸入管线4接酸气吸入泵3，将罐中酸液混合后反应产生的气体及挥发 的酸气通过酸气吸入管线4、酸气吸入泵3、酸气排出管线2抽到一个盛有 NaHCo3的容器酸气中和罐l内，防止污染环境和对人的伤害。泵的电源为 24V，功率是1.5kW 。
6、 应急物资的储存在防酸混砂车车体20上安装的酸气中和罐1个 50升的不锈钢罐，用来存放浓度为10。/。的NaHC03溶液。实施例中上水系 统、混合系统和排出系统的材质全部采用优质的防酸材料304L号不锈钢。
7、 混砂车具备左右上水(酸)和左右排出液体功能。需要说明的是，本实施例中未尽详细叙述部件，属于外购部件，在此不 做赘叙。并本实施例仅用于说明本发明，并不用于限制本发明的实施范围。 本发明的工作过程是在现场应用过程中，由混砂车的吸入泵将配置 好的酸液吸入混砂罐和输砂螺旋提上来的沙粒及液体添加剂泵和干粉添加 剂泵注入的各种添加剂混合，由混砂罐内的叶轮进行搅拌(为防止酸液飞 溅混砂罐密闭，只有入砂口和干粉添加剂口相对密闭，在这两个口增加了 防酸飞溅的封闭套；混砂罐密封后光线交暗，为保证罐内照明，在混砂罐 内安装了照明装置；为防止酸雾污染环境、腐蚀设备和伤害操作人员，在 混砂罐上安装了酸雾中和装置)，充分混合后由排出砂泵排出，给压裂车供 液。整个系统的液面高度、吸入、排出排量、输砂比例及各种添加剂的比 例均由计算机精确控制。完成精确酸液压裂。
权利要求
1、防酸混砂车的设计方法，其特征是防酸混砂车车体(20)上连接有酸气中和治理装置、混砂罐(5)和输砂机构(22)，混砂罐(5)是封闭罐，并分别与酸气中和治理装置和输砂机构(22)的输砂口封闭式连通。
2、 根据权利要求1所述的防酸混砂车的设计方法，其特征是所述的 防酸混砂车车体(20)的后部通过液压支架(2)与输砂机构(22)固定连接。
3、 根据权利要求1所述的防酸混砂车的设计方法，其特征是所述的 防酸混砂车车体(20)的车厢平台上装有酸气中和治理装置，酸气中和治理 装置由酸气中和罐(l)、酸气排出管线(2)、酸气吸入泵(3)、酸气吸入管线 (4)依次密封连接并相互连通构成，酸气中和罐(1)和酸气吸入泵(3)固定在 防酸混砂车车体(20)的车厢平台上，酸气吸入管线(4)与混砂罐(5)密封式 连通。
4、 根据权利要求1所述的防酸混砂车的设计方法，其特征是所述的输砂机构(22)为双筒双砂斗螺旋输砂器，输砂器的两个输砂螺旋(7)结构对 称，每个输砂螺旋(7)下部对应固定一个输砂斗(8)，上部对应固定有一个 输砂螺旋出砂口 (6)，两个输砂螺旋出砂口 (6)分别通过筒形耐酸胶皮导流 套与混砂罐(5)的两个对应进砂口 (16)封闭式连通。
5、 根据权利要求.l所述的防酸混砂车的设计方法，其特征是所述的 混砂罐(5)的上部固定有酸液溢流管线(9)和消泡喷射管(10)，混砂罐(5) 内串联连接有搅拌叶轮(11)和搅拌叶轮(12)，混砂罐吸入口 (13)和混砂罐 排出口(14)在混砂罐(5)的侧面，混砂罐(5)的上表面有安全视窗(15)、两 个进砂口(16)、照明视窗(17)、酸气吸入口(18)及干粉添加剂加入口(19)。
6、 根据权利要求1所述的防酸混砂车的设计方法，其特征是所述的 混砂罐(5)的罐沿高出罐顶端，混砂罐(5)上边沿焊接有酸液溢流管线(9)， 罐沿是弧状。
7、 根据权利要求1所述的防酸混砂车的设计方法，其特征是所述的混砂罐(5)的顶部有钢化玻璃作成的安全视窗(15)和照明视窗(17)。
8、 根据权利要求1所述的防酸混砂车的设计方法，其特征是所述的 混砂罐(5)上部的罐壁处连接有消泡喷射管(10)，消泡喷射管(10)的管 线上均匀分布有若干个交错排列、其孔径为lmm的小孔，消泡喷射管(10) 与混砂罐(5)的吸入口连通。
9、 根据权利要求1所述的防酸混砂车的设计方法，其特征是所述的 混砂罐(5)罐体上通过法兰固定有超声波探测器，工作时由装在管体上的超声波探测器向液面发出波，输出'4 20mA的电流信号，传送给计算机控 制器，由电位计控制电控变量柱塞泵而带动吸入马达，通过控制马达的转 速来控制吸入泵的排量，以控制进入混砂罐(5)的清水排量。
10、 根据权利要求1所述的防酸混砂车的设计方法，其特征是所述 的防酸混砂车车体(20)的后部通过液压支架(2)与输砂机构(22)固定 连接，输砂机构(22)为双筒双砂斗螺旋输砂器，施工时左右输砂器可分 开45° ，小砂量施工时，左右输砂器可独立工作和计量；防酸混砂车车体(20)的车厢平台上装有酸气中和治理装置，酸气中和治理装置由酸气中 和罐(1)、酸气排出管线(2)、酸气吸入泵(3)、酸气吸入管线(4)依次密封 连接并相互连通构成，酸气中和罐(1)和酸气吸入泵(3)固定在防酸混砂车 车体(20)的车厢平台上，酸气吸入管线(4)与混砂罐(5)连通并与外界密封， 混砂罐(5)的两个进砂口 (16)与两个输砂螺旋出砂口 (6)各自通过筒形 耐酸胶皮导流套封闭式连通，两个输砂螺旋(7)下部各自对应固定有相对 应的输砂斗(8)，两个输砂螺旋(7)上部有两个各自对应的输砂螺旋出砂 口 (6)，酸液溢流管线(9)和消泡喷射管(10)固定在混砂罐(5)的上 部，搅拌叶轮(11)、搅拌叶轮(12)串联连接在混砂罐(5)内，混砂罐 吸入口 (13)和混砂罐排出口 (14)在混砂罐(5)的侧面；混砂罐(5) 的上表面有密封式安全视窗(15)、两个进砂口 (16)、照明视窗(17)、酸 气吸入口 (18)及干粉添加剂加入口 (19)。
全文摘要
本发明技术涉及油气田的配液压裂施工工艺技术装备，特别是一种防酸混砂车的设计方法，其特征是防酸混砂车车体(20)上连接有酸气中和治理装置、混砂罐(5)和输砂机构(22)，混砂罐(5)是封闭罐，并分别与酸气中和治理装置和输砂机构(22)的输砂口封闭式连通。该设备能满足酸液压裂的技术要求，增加混砂车的应用范围，达到改造地层减少地层伤害的目的；并且具有防止酸液溅出造成人员伤害、减少设备的损坏和减少环境污染的特点。
文档编号E21B43/27GK101493005SQ20091002132
公开日2009年7月29日 申请日期2009年2月27日 优先权日2009年2月27日
发明者付军刚, 付长赢, 虎 孙, 王继红, 白明伟, 贾凯雄, 赵维斌 申请人: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