一种用于泡沫管流的加砂装置及其加砂方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于泡沫管流的加砂装置及其加砂方法，该加砂装置包含加砂罐、支撑架、电动机、联轴器、输送机、阀门装置、机架，加砂罐顶端设有加砂口，底部通过法兰装置连接输送机，输送机的一端通过联轴器连接电动机，在电动机的作用下加砂罐中的砂体通过输送机流入实验管段，输送机的另一端设有阀门装置，支撑架用来支撑加砂罐，机架用来支撑整个加砂装置，加砂装置还包含高压气源，高压气源通过连接管与加砂罐连接，高压气源的工作压力范围为0-25MPa。该发明保证砂体顺利地加入实验管段，实时控制砂比。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于泡沫管流的加砂装置及其加砂方法，属于石油开采的技术领 域。 -种用于泡沬管流的加砂装置及其加砂方法
【背景技术】
[0002] 近年来，泡沫流体在油田开发中的应用越来越广泛，泡沫不仅应用于泡沫助排、泡 沫调驱，而且在泡沫压裂、泡沫携砾石充填、泡沫冲砂洗井方面也有较多的应用，因此室内 通过管流实验研究泡沫的携砂流动规律是十分必要的。但是泡沫携砂流动涉及到固液气三 相流动，固相的加入方式，三相的混合顺序至关重要。泡沫最大携砂量受很多因素制约，力口 砂方式也多种多样，目前最普遍的加砂方式是将石英砂直接与起泡剂水溶液混合，充分搅 拌后由泥浆泵注入管道，这种方法不能实时控制砂比，并且石英砂的比重比较大，所以石英 砂在起泡剂中的分布也不均匀。
[0003] 中国专利文献CN202245231U公布了一种加砂系统，其包括：控制装置、砂罐、气动 蝶阀以及皮带机；所述砂罐具有进砂口以及出砂口；所述气动蝶阀安装于所述砂罐的出砂 口，且所述气动蝶阀与控制装置连接；所述皮带机与所述控制装置连接，且所述皮带机与所 述砂罐的出砂口相对。该实用新型加砂系统使用寿命较长、能够适应不同大小的砂粒且有 利于提高生产效率。但是，该专利存在以下缺陷：砂粒不能顺利地从砂罐流出；砂的比重过 大，不能实时控制砂比。
【发明内容】
[0004] 针对上述问题，本发明提供一种用于泡沫管流的加砂装置及其加砂方法。
[0005] 本发明的技术方案在于：
[0006] 本发明涉及一种用于泡沫管流的加砂装置，该加砂装置包含加砂罐、支撑架、电动 机、联轴器、输送机、阀门装置、机架，所述加砂罐顶端设有加砂口，底部通过法兰装置连接 输送机，所述输送机的一端通过联轴器连接电动机，在电动机的作用下加砂罐中的砂体通 过输送机流入实验管段，所述输送机的另一端设有阀门装置，所述支撑架用来支撑加砂罐， 所述机架用来支撑整个加砂装置，所述加砂装置还包含高压气源，所述高压气源通过连接 管与加砂罐连接，所述高压气源的工作压力范围为0-25MPa ;
[0007] 此处设计的优势在于，高压气源提供足够的压力平衡实验过程中实验管段的压 力，高压气源中的压力根据需要设定，保证砂体顺利地加入实验管段。
[0008] 根据本发明优选的，所述加砂装置还包含变频器和减速器，所述变频器连接所述 电动机，所述电动机和所述联轴器之间连接减速器；
[0009] 此处设计的优势在于，变频器通过改变三相交流电的频率改变电动机的频率，进 而通过减速器改变输送机的转速，调整砂体的流量，从而达到实时控制砂比的目的。
[0010] 根据本发明优选的，所述的阀门装置包含两个法兰装置和一个球形阀门，两个法 兰装置之间连接所述的球形阀门，所述的法兰装置是可拆卸的，根据实验管段直径的大小 加工成不同大小的法兰直径D，法兰装置的角度是可调整的，所述的法兰装置内部中间位置 加装密封垫圈，所述的法兰装置与输送机连接处通过生料带密封；
[0011] 此处设计的优势在于，阀门装置保证实验开始阶段液体不倒灌；所述的法兰装置 与输送机连接处通过生料带密封，便于与试验管段连接，有效防止液体外漏；球形阀门操作 简单，打开和闭合方便快捷。
[0012] 根据本发明优选的，所述的加砂口要加装密封垫圈；
[0013] 此处设计的优势在于，避免漏气，影响试验效果。
[0014] 根据本发明优选的，所述的输送机为管式螺旋输送机。
[0015] 根据本发明优选的，所述的高压气源为气瓶或空气压缩机；
[0016] 此处设计的优势在于，空气压缩机不仅价格便宜、操作简单，而且可以设定压力。
[0017] 一种利用上述用于泡沫管流的加砂装置的加砂方法，具体包括步骤如下：
[0018] (1)关闭阀门装置；
[0019] (2)利用现有技术调整试验管段内泡沫的质量，利用现有技术测得实验管段内的 泡沫压力保持不变时，即达到了所要研究的泡沫质量；
[0020] (3)调整高压气源内气压，使高压气源内气压大于实验管段内泡沫的压力；
[0021] (4)打开加砂罐阀门装置，打开电动机和减速器，加砂罐里的砂体通过输送机顺利 流入实验管段。
[0022] 本发明的有益效果是：
[0023] 1、所述加砂装置中设有高压电源，高压气源提供足够的压力平衡实验过程中实验 管段的压力，高压气源中的压力根据需要设定，保证砂体顺利地加入实验管段。
[0024] 2、所述加砂装置还包含变频器和减速器，所述变频器连接所述电动机，所述电动 机和所述联轴器之间连接减速器；变频器通过改变三相交流电的频率改变电动机的频率， 进而通过减速器改变输送机的转速，调整砂体的流量，从而达到实时控制砂比的目的。
[0025] 3、所述的阀门装置包含两个法兰装置和一个球形阀门，两个法兰装置之间连接所 述的球形阀门，所述的法兰装置是可拆卸的，根据实验管段直径的大小加工成不同大小的 法兰直径D，法兰的角度是可调整的，所述的法兰装置内部中间位置加装密封垫圈，所述的 法兰装置与输送机连接处通过生料带密封；阀门装置保证实验开始阶段液体不倒灌；所述 的法兰装置与输送机连接处通过生料带密封，便于与试验管段连接，有效防止液体外漏；球 形阀门操作简单，打开和闭合方便快捷。
[0026] 4、所述的加砂口要加装密封垫圈；避免漏气，影响试验效果。
[0027] 5、所述的高压气源为气瓶或空气压缩机；空气压缩机不仅价格便宜、操作简单，而 且可以设定压力。
【专利附图】
【附图说明】
[0028] 图1是本发明的结构示意图；
[0029] 图2是本发明阀门装置的结构放大图；
[0030] 其中，1、变频器；2、电动机；3、联轴器；4、减速器；5、加砂罐；6、输送机；7、支撑 架；8、机架；9、高压气源；10、连接管；11、法兰装置；12、球形阀门。
【具体实施方式】
[0031] 下面结合说明书附图和实施例对本发明作进一步说明，下述【具体实施方式】仅用于 说明本发明而不用于限制本发明的范围。
[0032] 实施例1
[0033] 本发明涉及一种用于泡沫管流的加砂装置，该加砂装置包含加砂罐5、支撑架7、 电动机2、联轴器3、输送机6、阀门装置、机架8,所述加砂罐5顶端设有加砂口，底部通过法 兰装置11连接输送机6,所述输送机6的一端通过联轴器3连接电动机2,在电动机2的作 用下加砂罐5中的砂体通过输送机6流入实验管段，所述输送机6的另一端设有阀门装置， 所述支撑架7用来支撑加砂罐5,所述机架8用来支撑整个加砂装置，所述加砂装置还包含 高压气源9,所述高压气源9通过连接管10与加砂罐5连接，所述高压气源9的工作压力为 3MPa ；
[0034] 此处设计的优势在于，高压气源9提供足够的压力平衡实验过程中实验管段的压 力，高压气源9中的压力根据需要设定，保证砂体顺利地加入实验管段。
[0035] 实施例2
[0036] 根据实施例1所述的一种加砂装置，其区别在于所述加砂装置还包含变频器1和 减速器4,所述变频器1连接所述电动机2,所述电动机2和所述联轴器3之间连接减速器 4 ；
[0037] 此处设计的优势在于，变频器1通过改变三相交流电的频率改变电动机2的频率， 进而通过减速器4改变输送机6的转速，调整砂体的流量，从而达到实时控制砂比的目的。
[0038] 实施例3
[0039] 根据实施例1所述的一种加砂装置，其区别在于，所述的阀门装置包含两个法兰 装置11和一个球形阀门12,两个法兰装置11之间连接所述的球形阀门12,所述的法兰装 置11是可拆卸的，根据实验管段直径的大小加工成不同大小的法兰直径D，法兰装置11的 角度是可调整的，所述的法兰装置11内部中间位置加装密封垫圈，所述的法兰装置11与输 送机6连接处通过生料带密封；
[0040] 此处设计的优势在于，阀门装置保证实验开始阶段液体不倒灌；所述的法兰装置 11与输送机6连接处通过生料带密封，便于与试验管段连接，有效防止液体外漏；球形阀门 12操作简单，打开和闭合方便快捷。
[0041] 实施例4
[0042] 根据实施例1所述的一种加砂装置，其区别在于，所述的加砂口要加装密封垫圈；
[0043] 此处设计的优势在于，避免漏气，影响试验效果。
[0044] 实施例5
[0045] 根据实施例1所述的一种加砂装置，其区别在于，所述的输送机6为管式螺旋输送 机。
[0046] 实施例6
[0047] 根据实施例1所述的一种加砂装置，其区别在于，所述的高压气源9为气瓶或空气 压缩机；
[0048] 此处设计的优势在于，空气压缩机不仅价格便宜、操作简单，而且可以设定压力。
[0049] 实施例7
[0050] 根据实施例2所述的一种加砂装置的加砂方法，具体包括步骤如下：
[0051] (1)关闭阀门装置；
[0052] (2)利用现有技术调整试验管段内泡沫质量，利用现有技术测得实验管段内的泡 沫压力保持不变时，即达到了所要研究的泡沫质量；
[0053] (3)调整高压气源9内气压，使高压气源9内气压大于实验管段内泡沫的压力；
[0054] (4)打开加砂罐5阀门装置，打开电动机2和减速器4,加砂罐5里的砂体通过输 送机6顺利流入实验管段。
【权利要求】
1. 一种用于泡沫管流的加砂装置，该加砂装置包含加砂罐、支撑架、电动机、联轴器、输 送机、阀门装置、机架，所述加砂罐顶端设有加砂口，底部通过法兰装置连接输送机，所述输 送机的一端通过联轴器连接电动机，在电动机的作用下加砂罐中的砂体通过输送机流入实 验管段，所述输送机的另一端设有阀门装置，所述支撑架用来支撑加砂罐，所述机架用来支 撑整个加砂装置，其特征在于，所述加砂装置还包含高压气源，所述高压气源通过连接管与 加砂罐连接，所述高压气源的工作压力范围为〇-25MPa。
2. 根据权利要求1所述的一种用于泡沫管流的加砂装置，其特征在于，所述加砂装置 还包含变频器和减速器，所述变频器连接所述电动机，所述电动机和所述联轴器之间连接 减速器。
3. 根据权利要求1所述的一种用于泡沫管流的加砂装置，其特征在于，所述的阀门装 置包含两个法兰装置和一个球形阀门，两个法兰装置之间连接所述的球形阀门，所述的法 兰装置是可拆卸的，根据实验管段直径的大小加工成不同大小的法兰直径D，法兰装置的角 度是可调整的，所述的法兰装置内部中间位置加装密封垫圈，所述的法兰装置与输送机连 接处通过生料带密封。
4. 根据权利要求1所述的一种用于泡沫管流的加砂装置，其特征在于，所述的加砂口 要加装密封垫圈。
5. 根据权利要求1所述的一种用于泡沫管流的加砂装置，其特征在于，所述的输送机 为管式螺旋输送机。
6. 根据权利要求1所述的一种用于泡沫管流的加砂装置，其特征在于，所述的高压气 源为气瓶或空气压缩机。
7. -种利用权利要求2所述的一种用于泡沫管流的加砂装置的加砂方法，其特征在 于，具体包括步骤如下： (1) 关闭阀门装置； (2) 利用现有技术调整试验管段内泡沫的质量，利用现有技术测得实验管段内的泡沫 压力保持不变时，即达到了所要研究的泡沫质量； (3) 调整高压气源内气压，使高压气源内气压大于实验管段内泡沫的压力； (4) 打开加砂罐阀门装置，打开电动机和减速器，加砂罐里的砂体通过输送机顺利流入 实验管段。
【文档编号】G09B25/02GK104064103SQ201410298400
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年6月26日 优先权日:2014年6月26日
【发明者】黄善波, 李兆敏, 贾祯, 李松岩, 李宾飞, 吕其超, 田帅, 李嘉 申请人:中国石油大学(华东)