砾石填充防砂工艺地面泵注装置的制作方法

本实用新型属于油气井开采工艺技术领域，特别涉及一种砾石填充防砂工艺地面泵注装置。

背景技术：

在石油开采技术领域，特别是针对疏松砂岩油气藏开采时，由于在开采过程中普遍出砂，严重影响了油气井的正常生产。采取防砂措施是解决油气井出砂的主要途径。砾石填充防砂工艺是目前国内外开发疏松砂岩油气藏最有效的防砂方法之一。该防砂工艺施工成功率高、有效期长、应用范围广。

砾石填充防砂工艺是从油管内泵入携砂液，经转换总成进入筛管和套管之间的环空，在皮碗的密封作用下，携砂液只能往下通过筛管，砾石被挡在筛管外，形成砾石填充层，液体从筛缝流入，通过冲管进入工具的回流通道，从皮碗上部的旁通孔流入套管返回地面，完成正循环填充。

在上述过程中，地面泵注装置是砾石填充防砂工艺的关键配套装置，其性能的好坏直接影响防砂施工的成功率。

现有的砾石填充地面泵注流程是：利用混砂车将砾石与携砂液混合，配制成砾石砂浆；再利用压裂泵车将砾石砂浆泵入井底。因此，若要在井下具有较好的砾石填充效果，必须采用高压、大排量的泵注装置，其中，压裂泵车的高压柱塞泵是整个泵注流程中最关键的部分之一，高压柱塞泵是一种典型的容积式水力机械，能在高压下输送液体，应用范围广泛，但其关键零部件均被国外垄断，售价高，导致作业成本高。

并且，目前的砾石填充地面泵注流程中，混砂装置与泵注装置是独立分开的，整套系统占地面积大，而且结构复杂。

鉴于此，本发明人根据多年从事本领域和相关领域的生产设计经验，研制出砾石填充防砂工艺地面泵注装置，以期解决现有技术存在的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提出一种砾石填充防砂工艺地面泵注装置，能够在满足了施工要求的前提下，降低施工成本。

为达到上述目的，本实用新型提出一种砾石填充防砂工艺地面泵注装置，其中，所述地面泵注装置包括由上至下顺序串联连通的储砂罐、螺旋输砂器、混砂器和分流器，所述分流器的底部设有多个分流出口，所述地面泵注装置还包括螺杆泵组和出液器，所述螺杆泵组包括多台螺杆泵，每个所述分流出口的下方均对应连通有一台所述螺杆泵，每个所述螺杆泵的入口与其对应的所述分流出口相连接，每个所述螺杆泵的出口均与所述出液器相连通，所述出液器上还设置有总出液口。

如上所述的砾石填充防砂工艺地面泵注装置，其中，所述分流器为内部中空的桶状体，所述分流器的顶面设有进液口，所述进液口与所述混砂器相连通，所述分流器的底面设有导流体，所述导流体设置在所述进液口的下方并具有向上凸出的球面，多个所述分流出口开设在所述分流器的底面并均布在所述导流体的周围。

如上所述的砾石填充防砂工艺地面泵注装置，其中，所述螺杆泵组包括五台并联设置的所述螺杆泵，所述分流器开设有五个所述分流出口，每个所述分流出口均连通有一台所述螺杆泵，五台所述螺杆泵的出口均与所述出液器相连通。

如上所述的砾石填充防砂工艺地面泵注装置，其中，所述螺杆泵的最大排量是0.5m³/min，所述螺杆泵的最高工作压力为12MPa。

如上所述的砾石填充防砂工艺地面泵注装置，其中，所述混砂器的内部具有横向设置的液体流道，所述液体流道包括顺序设置的携砂液入口、第一缩径段、喉段、第二缩径段、扩径段和携砂液出口，所述第一缩径段的内壁面和所述第二缩径段的内壁面均为渐缩的锥面，所述喉段的内壁面为柱面，所述扩径段的内壁面为渐扩的锥面，所述混砂器还包括纵向设置的导砂通道，所述导砂通道的一端与所述螺旋输砂器的出口连通，所述导砂通道的另一端与所述喉段相连通。

如上所述的砾石填充防砂工艺地面泵注装置，其中，所述地面泵注装置还包括动力系统和变速箱，每个所述螺杆泵均与所述变速箱相连接，所述变速箱与所述动力系统相连接。

如上所述的砾石填充防砂工艺地面泵注装置，其中，所述变速箱和所述螺杆泵的转子之间及所述动力系统和所述变速箱之间均通过联轴器相连。

如上所述的砾石填充防砂工艺地面泵注装置，其中，所述地面泵注装置还包括撬装架，所述储砂罐、所述螺旋输砂器、所述混砂器、所述分流器、所述螺杆泵组、所述出液器、所述动力系统和所述变速箱均安装在所述撬装架上。

如上所述的砾石填充防砂工艺地面泵注装置，其中，所述动力系统为柴油发电机。

如上所述的砾石填充防砂工艺地面泵注装置，其中，所述地面泵注装置还包括撬装架，所述储砂罐、所述螺旋输砂器、所述混砂器、所述分流器、所述螺杆泵组和所述出液器均安装在所述撬装架上。

与现有技术相比，本实用新型具有以下特点和优点：

本实用新型提出的砾石填充防砂工艺地面泵注装置，采用螺杆泵组代替了高压柱塞泵，螺杆泵组包括有多台螺杆泵，螺杆泵不但输砂性能好，而且结构简单、价格便宜，在满足了现场施工对泵注工艺的强度要求和排量要求的前提下，降低了地面填充设备的性能要求和施工成本。

本实用新型提出的砾石填充防砂工艺地面泵注装置，螺杆泵组中的多台螺杆泵并联连接，在满足了施工排量要求的前提下，降低了对单台螺杆泵的性能要求。

本实用新型提出的砾石填充防砂工艺地面泵注装置还包括撬装架，整套装置均安装在撬装架上，由于将用于混砂的单元与用于泵注的单元加工成一个撬装装置，本实用新型提出的砾石填充防砂工艺地面泵注装置结构简单，流程紧凑，不但便于运输，还减小了占地面积。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本实用新型公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本实用新型的理解，并不是具体限定本实用新型各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本实用新型的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本实用新型。

图1为本实用新型砾石填充防砂工艺地面泵注装置的结构示意图；

图2为本实用新型砾石填充防砂工艺地面泵注装置的主视图；

图3为本实用新型中分流器横向截面的结构示意图；

图4为本实用新型中分流器纵向截面的结构示意图；

图5为本实用新型中混砂器的结构示意图。

附图标记说明：

100 地面泵注装置； 110 储砂罐；

111 开口； 112 出口；

120 螺旋输砂器； 130 混砂器；

131 液流通道； 1311 携砂液入口；

1312 第一缩径段； 1313 喉段；

1314 第二缩径段； 1315 扩径段；

1316 携砂液出口； 140 分流器；

141 分流出口； 142 进液口；

143 导流体； 150 螺杆泵组；

151 螺杆泵； 160 出液器；

161 总出液口； 170 变速箱；

180 动力系统； 190 撬装架；

191 底盘； 192 支撑柱；

193 支撑架。

具体实施方式

结合附图和本实用新型具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本实用新型的细节。但是，在此描述的本实用新型的具体实施方式，仅用于解释本实用新型的目的，而不能以任何方式理解成是对本实用新型的限制。在本实用新型的教导下，技术人员可以构想基于本实用新型的任意可能的变形，这些都应被视为属于本实用新型的范围。

请参考图1和图2，图1为本实用新型砾石填充防砂工艺地面泵注装置的结构示意图；图2为本实用新型砾石填充防砂工艺地面泵注装置的主视图。如图1、图2所示，本实用新型提出的砾石填充防砂工艺地面泵注装置100包括由上至下顺序串联连通的储砂罐110、螺旋输砂器120、混砂器130和分流器140，分流器140的底部设有多个分流出口141，砾石填充防砂工艺地面泵注装置100还包括螺杆泵组150和出液器160，螺杆泵组150包括多台螺杆泵151，每个分流出口141的下方均对应连通有一台螺杆泵151，螺杆泵151的入口与分流出口141连接，螺杆泵151的出口与出液器160相连通，出液器160上还设置有总出液口161。

本实用新型提出的砾石填充防砂工艺地面泵注装置100采用螺杆泵组150代替了高压柱塞泵，螺杆泵组150包括有多台螺杆泵151，螺杆泵151不但输砂性能好，而且结构简单、价格便宜，在满足了现场对泵注工艺强度要求和排量要求的前提下，降低了地面填充设备的性能要求和施工成本。

本实用新型提出的砾石填充防砂工艺地面泵注装置100其螺杆泵组150中的多台螺杆泵151并联连接，在满足了施工对排量要求的前提下，降低了对单台螺杆泵151的性能要求。

在一个可选的例子中，如图1、图2所示，储砂罐110上部设有开口111，用于向储砂罐110中加入砾石，储砂罐110下部设有出口112并与螺旋输砂器120的入口相连通；螺旋输砂器120内设有能旋转的绞龙，绞龙将由螺旋输砂器120的入口进入的砾石输送至螺旋输砂器120的出口；螺旋输砂器120的出口与混砂器130相连通。出液器160由呈管状的出液管构成，在出液管上设置有总出液口161。

在本实用新型一个可选的例子中，如图1、图5所示，混砂器130的内部采用文丘里结构，具体的，混砂器130的内部具有横向设置的液体流道131，液体流道131包括顺序设置的携砂液入口1311、第一缩径段1312、喉段1313、第二缩径段1314、扩径段1315和携砂液出口1316，第一缩径段1312的内壁面和第二缩径段1314的内壁面为渐缩的锥面，喉段1313的内壁面为柱面，扩径段1315的内壁面为渐扩的锥面，混砂器130还包括纵向设置的导砂通道132，导砂通道132的一端与螺旋输砂器120的出口相连通，导砂通道132的另一端与喉段1313相连通。携砂液入口1311与携砂液输送管道相连通，携砂液由携砂液入口1311进入液体流道131，之后流经第一缩径段1312和喉段1313，并在喉段1313与由导砂通道132进入的砾石混合形成砾石砂浆，最后，砾石砂浆经第二缩径段1314、扩径段1315和携砂液出口1316流出。由于混砂器130内部采用了文丘里结构，能够保证携砂液和砾石充分高效地混合。

在本实用新型一个可选的例子中，如图1、图3和图4所示，分流器140为内部中空的桶状体，分流器的顶面设有进液口142，进液口142与混砂器130相连通，分流器140的底面设有导流体143，导流体143设置在进液口142的下方并具有向上凸出的半球面或圆锥面，多个分流出口141开设在分流器140的底面并均布在导流体143的周围。由于导流体143具有球顶结构，可以防止砾石在分流器140中堆积，能够促进砾石砂浆均匀进入位于导流体143周围的分流出口141。

在本实用新型一个可选的例子中，螺杆泵组150包括五台并联设置的螺杆泵151，分流器140开设有五个分流出口141，每个分流出口141均连通有一台螺杆泵151，五台螺杆泵151的出口均与出液器160相连通。螺杆泵151不但输砂性能好，而且结构简单、价格便宜，在满足了现场对泵注工艺强度要求和排量要求的前提下，降低了地面填充设备的性能要求和施工成本。

在本实用新型一个可选的例子中，螺杆泵151的最大排量是0.5m³/min，螺杆泵151的最高工作压力为12MPa。

在本实用新型一个可选的例子中，砾石填充防砂工艺地面泵注装置100还包括动力系统180和变速箱170，每个螺杆泵151均与变速箱170相连接，动力系统180与变速箱170相连接。动力系统180将动力传递给变速箱170，变速箱170驱动螺杆泵151转动，进而将砾石砂浆输送至出液器160。通过变速箱170可以调节螺杆泵151的转速，而通过调节螺杆泵151的转速，可以控制砾石填充施工排量。

在一个可选的例子中，变速箱170和螺杆泵151的转子之间、动力系统180和变速箱170之间均通过联轴器相连接。

在一个可选的例子中，动力系统180为柴油发电机。当然，动力系统180也可以采用本领域技术人员熟悉的其他形式。

在本实用新型一个可选的例子中，砾石填充防砂工艺地面泵注装置100还包括撬装架190，储砂罐110、螺旋输砂器120、混砂器130、分流器140、螺杆泵组150、出液器160、动力系统180和变速箱170均安装在撬装架190上。具体的，撬装架190包括底盘191和设置在底盘191上的四个支撑柱192，螺杆泵组150、出液器160、动力系统180和变速箱170均固定设置在底盘191上，储砂罐110通过多个支撑杆193设置在支撑柱192的上部，螺旋输砂器120、混砂器130和分流器140由上至下顺序安装在储砂罐110和螺杆泵组150之间，这样，整套装置均安装在撬装架190上。与现有技术相比，由于将用于混砂的单元以及用于泵注的单元加工成一个撬装装置，本实用新型提出的砾石填充防砂工艺地面泵注装置100结构简单、流程紧凑、便于运输并减小了占地面积。

本实用新型提出的砾石填充防砂工艺地面泵注装置100的工作过程为：

首先，将砾石加入储砂罐110中；之后，螺旋输砂器120转动，将砾石由储砂罐110的出口输送至混砂器130中；同时，携砂液从携砂液入口1311泵入混砂器130内部并与砾石混合，形成砾石砂浆；砾石砂浆进入分流器140，然后经多个分流出口141实现分流；分流器140的底面具有导流体143，导流体143的球形顶结构，可防止砾石在分流器140中堆积，促进砾石砂浆均匀进入分流出口141；动力系统180转动，并将动力传递给变速箱170；变速箱170驱动螺杆泵151转动，螺杆泵151将砾石砂浆由分流出口141输送至出液器160，出液器160的总出液口与井口装置连接，将砾石砂浆输入井底，进行砾石填充施工；通过调节螺旋输砂器120的转速，可以控制加砂速率；通过控制螺杆泵151的转速，可以控制砾石填充施工排量。

针对上述各实施方式的详细解释，其目的仅在于对本实用新型进行解释，以便于能够更好地理解本实用新型，但是，这些描述不能以任何理由解释成是对本实用新型的限制，特别是，在不同的实施方式中描述的各个特征也可以相互任意组合，从而组成其他实施方式，除了有明确相反的描述，这些特征应被理解为能够应用于任何一个实施方式中，而并不仅局限于所描述的实施方式。