压裂混砂装置及应用其的混砂设备的制作方法

本实用新型涉及采油/气设备技术领域，特别涉及一种压裂混砂装置及应用其的混砂设备。

背景技术：

油、气井在试油或生产过程中，由于近井地带有污染或地层原始渗透率低的原因会造成油、气井的产量较低，而此问题可以通过压裂技术来解决。

压裂技术是指采油或采气过程中，利用液体压力作用，使油、气的储层形成裂缝的一种方法，其具体操作是采用高压大排量的泵，利用液体传压的原理，将具有一定粘度的压裂液，以大于储层的吸收能力的压力向储层注入，并使井筒内压力逐渐升高，从而在井底憋起高压，当此压力大于井壁附近的地应力和地层岩石的抗张强度时，便在井底附近地层产生裂缝，继续注入压裂液，裂缝向前延伸并填以压裂液，关井后压裂液存在于裂缝中，从而在井底附近地层内形成具有一定几何尺寸和高导流能力的填砂裂缝，使井达到增产增注的目的。其中，压裂液由作为溶剂的基液(例如：液态二氧化碳或液态丙烷)和作为溶质的固体颗粒(例如：石英砂)混配而成。

目前，压裂混砂装置能够用于混配固、液原料使其成为压裂液；具体地，现有技术中的压裂混砂装置主要包括：固体输送装置和与其导通的压力容器，该压力容器上设有基液导入口和固液导出口。使用时，先通过固体输送装置向压力容器内加入砂子，加砂完毕后，再将压力容器的基液导入口与基液存储设备连接、固液导出口与压裂泵送设备连接，以使基液存储设备、压力容器和压裂泵送设备形成连通的密闭空间，然后向压力容器内缓慢充装基液，当压力容器内砂子的温度和压力达到施工作业要求时，关闭基液导入口阀门、停止充装，最后基液在压力容器内与砂子混合后由固液导出口排出，进入压裂泵送设备。

然而，本申请实用新型人发现，由于在施工作业过程中需要始终保证压力容器为高压密闭空间，以有效储存由液态二氧化碳或液态丙烷作为基液的压裂液，因此现有的压裂混砂装置通常是定量先加砂后再憋压，定量的砂用完后，停工加砂再憋压后才能施工，从而导致现有的压裂混砂装置无法连续施工，也只能满足小型施工作业，无法应用于大型施工作业。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种压裂混砂装置及应用其的混砂设备，以解决现有技术中的压裂混砂装置无法满足大型连续施工作业的技术问题。

本实用新型提供一种压裂混砂装置，包括：压力储存罐，所述压力储存罐分为主压力储存室和副压力储存室，所述主压力储存室和所述副压力储存室之间通过储存室阀门连通；所述副压力储存室设置有注压口阀门和上料口阀门，所述主压力储存室设置有压裂液出口阀门。

其中，所述副压力储存室还设置有放压口阀门。

相对于现有技术，本实用新型所述的压裂混砂装置具有以下优势：

本实用新型提供的压裂混砂装置中，由于设置有由储存室阀门连通的主压力储存室和副压力储存室构成的压力储存罐，且副压力储存室设置有注压口阀门和上料口阀门、主压力储存室设置有压裂液出口阀门，因此使用时可以：关闭储存室阀门、注压口阀门和压裂液出口阀门，并开启上料口阀门；固体颗粒经上料口阀门进入副压力储存室内；待固体颗粒输送完毕后，关闭上料口阀门；开启注压口阀门，基液经注压口阀门进入副压力储存室内；待基液注入完毕后，关闭注压口阀门；开启储存室阀门，固体颗粒和基液经储存室阀门由副压力储存室进入主压力储存室后，关闭储存室阀门，固体颗粒和基液在主压力储存室内混合形成压裂液；开启压裂液出口阀门，压裂液经压裂液出口阀门由主压力储存室输送至泵送系统；需要加砂时，开启上料口阀门，固体颗粒经上料口阀门进入副压力储存室内；待固体颗粒输送完毕后，关闭上料口阀门；开启注压口阀门，基液经注压口阀门进入副压力储存室内；待基液注入完毕后，关闭注压口阀门；开启储存室阀门，固体颗粒和基液经储存室阀门由副压力储存室进入主压力储存室后，关闭储存室阀门，固体颗粒和基液在主压力储存室内混合形成压裂液，压裂液经压裂液出口阀门由主压力储存室输送至泵送系统。由此分析可知，本实用新型提供的压裂混砂装置能够在使用和加砂过程中，始终保证主压力储存室处于高压密封状态，从而能够在使用过程中实现连续加砂，进而能够满足大型连续施工作业。

本实用新型提供一种压裂混砂装置，包括：主压力储存罐和副压力储存罐，所述主压力储存罐和所述副压力储存罐之间通过储存罐阀门连通；所述副压力储存罐设置有注压口阀门和上料口阀门，所述主压力储存罐设置有压裂液出口阀门。

其中，所述副压力储存罐还设置有放压口阀门。

具体地，所述注压口阀门连通有液态二氧化碳罐车或液态丙烷罐车。

实际应用时，所述上料口阀门处连通有上料机。

其中，所述上料机为绞龙上料机。

具体地，所述绞龙上料机的出料口与所述上料口阀门连通。

实际应用时，所述压裂液出口阀门处连通有输砂器。

其中，所述输砂器为螺旋输砂器。

具体地，所述螺旋输砂器的进料斗与所述压裂液出口阀门连通。

实际应用时，所述主压力储存罐至少对应设置有两个所述副压力储存罐。

其中，多个所述副压力储存罐间隔设置在所述主压力储存罐的顶部区域。

实际应用时，所述储存罐阀门位于所述副压力储存罐的底部、所述主压力储存罐的顶部区域。

其中，所述上料口阀门位于所述副压力储存罐的顶部区域。

具体地，所述注压口阀门位于所述副压力储存罐的顶部。

进一步地，所述压裂液出口阀门位于所述主压力储存罐的底部。

更进一步地，所述放压口阀门位于所述副压力储存罐的顶部。

实际应用时，所述压裂混砂装置中设置有至少两个所述主压力储存罐。

其中，所述主压力储存罐的横截面为圆形、矩形或椭圆形。

具体地，所述副压力储存罐的横截面为圆形、矩形或椭圆形。

相对于现有技术，本实用新型所述的压裂混砂装置具有以下优势：

本实用新型提供的压裂混砂装置中，由于设置有由储存罐阀门连通的主压力储存罐和副压力储存罐，且副压力储存罐设置有注压口阀门和上料口阀门、主压力储存罐设置有压裂液出口阀门，因此使用时可以：关闭储存罐阀门、注压口阀门和压裂液出口阀门，并开启上料口阀门；固体颗粒经上料口阀门进入副压力储存罐内；待固体颗粒输送完毕后，关闭上料口阀门；开启注压口阀门，基液经注压口阀门进入副压力储存罐内；待基液注入完毕后，关闭注压口阀门；开启储存罐阀门，固体颗粒和基液经储存罐阀门由副压力储存罐进入主压力储存罐后，关闭储存罐阀门，固体颗粒和基液在主压力储存罐内混合形成压裂液；开启压裂液出口阀门，压裂液经压裂液出口阀门由主压力储存罐输送至泵送系统；需要加砂时，开启上料口阀门，固体颗粒经上料口阀门进入副压力储存罐内；待固体颗粒输送完毕后，关闭上料口阀门；开启注压口阀门，基液经注压口阀门进入副压力储存罐内；待基液注入完毕后，关闭注压口阀门；开启储存罐阀门，固体颗粒和基液经储存罐阀门由副压力储存罐进入主压力储存罐后，关闭储存罐阀门，固体颗粒和基液在主压力储存罐内混合形成压裂液，压裂液经压裂液出口阀门由主压力储存罐输送至泵送系统。由此分析可知，本实用新型提供的压裂混砂装置能够在使用和加砂过程中，始终保证主压力储存罐处于高压密封状态，从而能够在使用过程中实现连续加砂，进而能够满足大型连续施工作业。

本实用新型还提供一种混砂设备，包括：根据上述任一项所述的压裂混砂装置。

实际应用时，所述混砂设备为混砂车。

实际应用时，所述混砂设备为混砂撬。

所述混砂设备与上述压裂混砂装置相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例提供的一种压裂混砂装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的另一种压裂混砂装置的结构示意图。

图中：

10－压力储存罐； 11－主压力储存室；

12－副压力储存室； 13－储存室阀门；

121－注压口阀门； 122－上料口阀门；

111－压裂液出口阀门； 123－放压口阀门；

01－主压力储存罐； 02－副压力储存罐；

03－储存罐阀门； 04－上料机；

05－输砂器。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

图1为本实用新型实施例提供的一种压裂混砂装置的结构示意图。

如图1所示，本实用新型实施例提供一种压裂混砂装置，包括：压力储存罐10，压力储存罐10分为主压力储存室11和副压力储存室12，主压力储存室11和副压力储存室12之间通过储存室阀门13连通；副压力储存室12设置有注压口阀门121和上料口阀门122，主压力储存室11设置有压裂液出口阀门111。

相对于现有技术，本实用新型实施例所述的压裂混砂装置具有以下优势：

本实用新型实施例提供的压裂混砂装置中，如图1所示，由于设置有由储存室阀门13连通的主压力储存室11和副压力储存室12构成的压力储存罐10，且副压力储存室12设置有注压口阀门121和上料口阀门122、主压力储存室11设置有压裂液出口阀门111，因此使用时可以：关闭储存室阀门13、注压口阀门121和压裂液出口阀门111，并开启上料口阀门122；固体颗粒经上料口阀门122进入副压力储存室12内；待固体颗粒输送完毕后，关闭上料口阀门122；开启注压口阀门121，基液经注压口阀门121进入副压力储存室12内；待基液注入完毕后，关闭注压口阀门121；开启储存室阀门13，固体颗粒和基液经储存室阀门13由副压力储存室12进入主压力储存室11后，关闭储存室阀门13，固体颗粒和基液在主压力储存室11内混合形成压裂液；开启压裂液出口阀门111，压裂液经压裂液出口阀门111由主压力储存室11输送至泵送系统；需要加砂时，开启上料口阀门122，固体颗粒经上料口阀门122进入副压力储存室12内；待固体颗粒输送完毕后，关闭上料口阀门122；开启注压口阀门121，基液经注压口阀门121进入副压力储存室12内；待基液注入完毕后，关闭注压口阀门121；开启储存室阀门13，固体颗粒和基液经储存室阀门13由副压力储存室12进入主压力储存室11后，关闭储存室阀门13，固体颗粒和基液在主压力储存室11内混合形成压裂液，压裂液经压裂液出口阀门111由主压力储存室11输送至泵送系统。由此分析可知，本实用新型实施例提供的压裂混砂装置能够在使用和加砂过程中，始终保证主压力储存室11处于高压密封状态，从而能够在使用过程中实现连续加砂，进而能够满足大型连续施工作业。

其中，为了防止加砂过程中在开启上料口阀门122时，造成副压力储存室12及压力储存罐10发生爆炸，如图1所示，上述副压力储存室12还应设置有放压口阀门123，从而在加砂过程中开启上料口阀门122之前，应先开启放压口阀门123，进而通过该放压口阀门123对副压力储存室12内的压力进行释放，以有效提高压裂混砂装置的安全性。

图2为本实用新型实施例提供的另一种压裂混砂装置的结构示意图。

如图2所示，本实用新型实施例提供一种压裂混砂装置，包括：主压力储存罐01和副压力储存罐02，主压力储存罐01和副压力储存罐02之间通过储存罐阀门03连通；副压力储存罐02设置有注压口阀门121和上料口阀门122，主压力储存罐01设置有压裂液出口阀门111。

相对于现有技术，本实用新型实施例所述的压裂混砂装置具有以下优势：

本实用新型实施例提供的压裂混砂装置中，如图2所示，由于设置有由储存罐阀门03连通的主压力储存罐01和副压力储存罐02，且副压力储存罐02设置有注压口阀门121和上料口阀门122、主压力储存罐01设置有压裂液出口阀门111，因此使用时可以：关闭储存罐阀门03、注压口阀门121和压裂液出口阀门111，并开启上料口阀门122；固体颗粒经上料口阀门122进入副压力储存罐02内；待固体颗粒输送完毕后，关闭上料口阀门122；开启注压口阀门121，基液经注压口阀门121进入副压力储存罐02内；待基液注入完毕后，关闭注压口阀门121；开启储存罐阀门03，固体颗粒和基液经储存罐阀门03由副压力储存罐02进入主压力储存罐01后，关闭储存罐阀门03，固体颗粒和基液在主压力储存罐01内混合形成压裂液；开启压裂液出口阀门111，压裂液经压裂液出口阀门111由主压力储存罐01输送至泵送系统；需要加砂时，开启上料口阀门122，固体颗粒经上料口阀门122进入副压力储存罐02内；待固体颗粒输送完毕后，关闭上料口阀门122；开启注压口阀门121，基液经注压口阀门121进入副压力储存罐02内；待基液注入完毕后，关闭注压口阀门121；开启储存罐阀门03，固体颗粒和基液经储存罐阀门03由副压力储存罐02进入主压力储存罐01后，关闭储存罐阀门03，固体颗粒和基液在主压力储存罐01内混合形成压裂液，压裂液经压裂液出口阀门111由主压力储存罐01输送至泵送系统。由此分析可知，本实用新型实施例提供的压裂混砂装置能够在使用和加砂过程中，始终保证主压力储存罐01处于高压密封状态，从而能够在使用过程中实现连续加砂，进而能够满足大型连续施工作业。

其中，为了防止加砂过程中在开启上料口阀门122时，造成副压力储存罐02及主压力储存罐01发生爆炸，如图2所示，上述副压力储存罐02还应设置有放压口阀门123，从而在加砂过程中开启上料口阀门122之前，应先开启放压口阀门123，进而通过该放压口阀门123对副压力储存罐02内的压力进行释放，以有效提高压裂混砂装置的安全性。

具体地，上述注压口阀门121连通有液态二氧化碳罐车或液态丙烷罐车。由于使用水基或油基的压裂液进行压裂操作时，在降解后容易对储层造成损害(尤其是降解产生的杂质会对储层裂缝周围的毛细孔造成损害)，并且压裂完成后，水基或油基的压裂液反排时间较长、反排效果较差，容易影响油、气田的正常开采，因此为了解决上述问题，本实用新型实施例提供的压裂混砂装置的注压口阀门121连通有液态二氧化碳罐车或液态丙烷罐车，从而通过液态二氧化碳或液态丙烷作为压裂液的基液。

实际应用时，为了便于固体颗粒的输送，如图2所示，上述上料口阀门122处可以连通有上料机04，从而通过该上料机04实现对固体颗粒的输送，使固体颗粒由上料口阀门122进入副压力储存罐02内。其中，为了实现由低处往高处的上料操作，上述上料机04可以选为绞龙上料机，从而通过绞龙上料机实现将固体颗粒由较低位置(例如：喂料斗处)输送至较高位置(上料口阀门122处)的目的。具体装配时，如图2所示，绞龙上料机的出料口与上料口阀门122连通，从而固体颗粒能够在绞龙电机及绞龙的作用下经提升筒由喂料斗处提升输送至出料口处，并由出料口经上料口阀门122进入副压力储存罐02内。

实际应用时，为了便于压裂液的输送，如图2所示，上述压裂液出口阀门111处可以连通有输砂器05，从而通过该输砂器05实现对压裂液的输送，使压裂液经压裂液出口阀门111由主压力储存罐01输送至泵送系统。其中，为了实现良好地低速输砂操作，上述输砂器05可以选为螺旋输砂器。具体装配时，如图2所示，螺旋输砂器05的进料斗与压裂液出口阀门111连通，从而压裂液能够经螺旋输砂器05的进料斗并在叶片电机及叶片作用下由主压力储存罐01平稳输送至泵送系统。

实际应用时，为了提高压裂混砂装置的工作效率，如图2所述，上述主压力储存罐01可以至少对应设置有两个副压力储存罐02，从而在加砂时通过多个副压力储存罐02的交替加砂或同时加砂，以实现提高压裂混砂装置工作效率的目的。

其中，为了保证固体颗粒及基液能够由主压力储存罐01顺利进入副压力储存罐02中，如图2所示，多个副压力储存罐02可以间隔设置在主压力储存罐01的顶部区域，从而固体颗粒及基液能够在重力的作用下自行由主压力储存罐01进入副压力储存罐02。此种设置，无需在罐体内加设输送装置，从而能够简化压裂混砂装置的结构，并降低制造成本和维护成本。

实际应用时，为了便于固体颗粒及基液在主压力储存罐01和副压力储存罐02内的输送流通，如图2所示，储存罐阀门03位于副压力储存罐02的底部、主压力储存罐01的顶部区域；并且，上料口阀门122位于副压力储存罐02的顶部区域，注压口阀门121位于副压力储存罐02的顶部，压裂液出口阀门111位于主压力储存罐01的底部，从而固体颗粒及基液能够在主压力储存罐01和副压力储存罐02内全程由重力作用的驱动实现自行输送。

其中，为了能够高效率地实现副压力储存罐02内的压力释放，如图2所示，上述放压口阀门123可以位于副压力储存罐02的顶部，从而保证高压气体能够由副压力储存罐02经放压口阀门123直接向上喷出，实现高效、快速地放压操作，并保证压裂混砂装置的安全性，有效起到防爆作用。

实际应用时，为了进一步提高压裂混砂装置的工作效率，可以设置有至少两个主压力储存罐01，且每个主压力储存罐01可以对应设置有多个副压力储存罐02，从而通过多个主压力储存罐01和多个副压力储存罐02，以进一步有效提高压裂混砂装置的工作效率。

其中，为了保证主压力储存罐01和副压力储存罐02具有较高的承压能力，同时较大程度地降低造价，如图2所示，上述主压力储存罐01和副压力储存罐02的横截面均可以优选为圆形或椭圆形。当然，主压力储存罐01和副压力储存罐02的横截面也可以为其它形状，例如矩形等，在此不作限制。

本实用新型实施例提供一种压裂方法，包括如下步骤：在副压力储存罐02或副压力储存室12内注入固体颗粒和基液，并加压至预设值；固体颗粒和基液保压进入主压力储存罐01或主压力储存室11，混合形成压裂液并对外泵送；在主压力储存罐01或主压力储存室11对外泵送压裂液的同时，在副压力储存罐02或副压力储存室12内继续注入固体颗粒和基液，加压至预设值，用于对主压力储存罐01或主压力储存室11中的压裂液进行补充。

具体操作时，结合图2所示，可以包括如下步骤：关闭储存罐阀门03、注压口阀门121、放压口阀门123和压裂液出口阀门111，并开启上料口阀门122；固体颗粒通过绞龙上料机经上料口阀门122进入副压力储存罐02内；固体颗粒输送完毕后，关闭上料口阀门122；开启注压口阀门121，基液通过液态二氧化碳罐车或液态丙烷罐车经注压口阀门121进入副压力储存罐02内；基液注入完毕后，关闭注压口阀门121；开启储存罐阀门03，固体颗粒和基液在重力作用下经储存罐阀门03由副压力储存罐02进入主压力储存罐01后，关闭储存罐阀门03，固体颗粒和基液在主压力储存罐01内混合形成压裂液；开启压裂液出口阀门111，压裂液通过螺旋输砂器经压裂液出口阀门111由主压力储存罐01输送至泵送系统；需要加砂时，开启放压口阀门123，待副压力储存罐02内的压力释放完毕，开启上料口阀门122，固体颗粒通过绞龙上料机经上料口阀门122进入副压力储存罐02内；固体颗粒输送完毕后，关闭上料口阀门122和放压口阀门123；开启注压口阀门121，基液通过液态二氧化碳罐车或液态丙烷罐车经注压口阀门121进入副压力储存罐02内；基液注入完毕后，关闭注压口阀门121；开启储存罐阀门03，固体颗粒和基液在重力作用下经储存罐阀门03由副压力储存罐02进入主压力储存罐01后，关闭储存罐阀门03，固体颗粒和基液在主压力储存罐01内混合形成压裂液，压裂液通过螺旋输砂器经压裂液出口阀门111由主压力储存罐01输送至泵送系统。

本实用新型实施例还提供一种混砂设备，包括：根据上述任一项所述的压裂混砂装置；实际应用时，该混砂设备可以为混砂车或混砂撬。由于本实用新型实施例提供的压裂混砂装置能够在使用过程中实现连续加砂，以满足大型连续施工作业，因此设置有该压裂混砂装置的混砂设备(例如：混砂车或混砂撬)也能够在使用过程中实现连续加砂，以满足大型连续施工作业。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，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。