一种大排量压裂液混配装置的制作方法

本实用新型涉及油气田压裂施工配液工艺技术领域，尤其涉及一种大排量压裂液混配装置。

背景技术：

随着水力压裂施工在油田增产及页岩气开采上应用普及，一次压裂所需压裂液的量越来越大。传统的压裂液连续混配橇是由柴油发动机作为动力源，通过液压系统来完成混配工作，该技术方案噪音大、排放大、能耗高。同时由于发动机的体积大，单台车的装机功率受到限制，由于装机功率的原因，单台混配车的排量目前只能达10方/分，但页岩气压裂作业的常用排量已达20方/分，单台车的排量无法满足页岩气的压裂作业，往往采用两台柴驱混配车并联运行的方案。目前同一段压裂中也出现了两种混配配方，需要混配两种粉料，需要进行快速切换，故目前需要一种大排量压裂液混配装置，且需要该装置能够同时混配两种粉料且能够混配快速切换。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的实施例提供了一种大排量压裂液混配装置，具有较大的排量，能够满足页岩气的压裂作业。

本实用新型的实施例提供一种大排量压裂液混配装置，包括失重计量加料单元、水合单元和连接所述失重计量加料单元和所述水合单元的混合单元，还包括液添泵，所述混合单元包括用于将粉水混合成浓流体的粉水混合器及均与所述粉水混合器连接以向其注入清水的上水管汇、以向其导入粉料的管道、以接收其导入的浓流体的扩散槽，所述失重计量加料单元连接所述管道将将粉料导入到粉水混合器，所述水合单元包括与所述扩散槽内部连通的混合罐，至少局部所述扩散槽伸入所述混合罐内，所述混合单元还包括稀释组件，所述稀释组件包括与所述上水管汇连接的稀释管线和与所述稀释管线连接且位于所述扩散槽内的喷射兑稀管，通过喷射兑稀管向所述扩散槽内喷洒稀释用的清水，所述混合罐的下端设有排出泵，通过所述排出泵排出所述混合罐内混合均匀的流体；所述液添泵连接所述排出泵以将液体添加剂按设计比例添加到混合均匀的流体中去。

进一步地，所述失重计量加料单元包括具有双腔和双出口的储粉罐、用于计量所述储粉罐总体重量的重量检测装置和对应所述储粉罐双出口的双输出螺旋输送机，所述双输出螺旋输送机通过受料斗连接所述管道，所述储粉罐中的双腔与双出口一一对应连通。

进一步地，所述双输出螺旋输送机包括相互并列的两螺旋输送机和与所述两螺旋输送机一一对应连通的两料仓，两料仓相互隔开且均位于与之对应的螺旋输送机的上方并与所述储粉罐的双腔的出口一一对应连接，所述受料斗位于所述双输出螺旋输送机的正下方能够同时接收两所述螺旋输送机传送的粉料，所述双输出螺旋输送机通过所述受料斗的出口连接所述管道而实现与所述管道之间的连接，所述管道为透明软管。

进一步地，所述失重计量加料单元还包括支架，所述支架包括具有穿孔的支撑台，所述重量检测装置为设于所述支撑台边沿的电子称，所述储粉罐包括主体和设于所述主体外围的托台，所述主体无摩擦的贯穿所述穿孔的同时所述托台被所述电子称支撑。

进一步地，所述扩散槽的内壁上设有螺旋槽，所述粉水混合器内部设有喷嘴，所述喷嘴沿相应的螺旋槽的切线方向设置从而使其喷出的高速浓流体沿所述螺旋槽在所述扩散槽内流动。

进一步地，所述喷射兑稀管为与所述扩散槽共轴线的中空柱状结构，其侧壁上开设有大量喷孔，所述喷射兑稀管的长度大于所述扩散槽深度的一半。

进一步地，所述扩散槽的槽底具有若干与所述混合罐连通的通孔，所述扩散槽内的流体通过所述通孔流入所述混合罐；所述混合罐内设有使流体上下起伏流动的隔板和用于搅拌流体的搅拌器。

进一步地，所述上水管汇上设有监测其内水流量的上水流量计，所述稀释管线上设有监测其内水流量的兑稀流量计，所述混合罐中设有监测其内液位的液位计；所述上水管汇连接上水泵，一控制器连接所述上水流量计、兑稀流量计和液位计，以获取所述上水管汇、稀释管线中的流量数据和获取所述混合罐内的液位高度，所述控制器连接所述上水泵和排出泵以根据其获取的数据调控所述上水泵和排出泵的排量。

进一步地，所述的大排量压裂液混配装置还包括底盘车，所述失重计量加料单元、水合单元和混合单元均固设于所述底盘车的底盘上，所述的大排量压裂液混配装置还包括设于所述底盘车的控制室、操作台、供电房、定频电机和分动箱；所述供电房内设有变压器和电机软起动器，所述电机软起动器用于启动所述定频电机，所述电机软起动器通过所述变压器与现场电源连接；所述定频电机连接所述分动箱以通过所述分动箱驱动失重计量加料单元、水合单元和混合单元工作。

进一步地，所述上水泵与上水泵驱动液压马达连接从而能被所述上水泵驱动液压马达的运转驱动，所述排出泵与排出泵驱动液压马达连接从而能被所述排出泵驱动液压马达的运转驱动，所述搅拌器与搅拌器驱动液压马达连接从而能被所述搅拌器驱动液压马达的运转驱动，所述双输出螺旋输送机与螺旋输送机驱动液压马达连接从而能被所述螺旋输送机驱动液压马达的运转驱动；所述液添泵与液添泵驱动液压马达连接从而能被所述液添泵驱动液压马达的运转驱动；所述的大排量压裂液混配装置还包括液压油泵和液压油箱，所述液压油泵与所述上水泵驱动液压马达、排出泵驱动液压马达、搅拌器驱动液压马达驱动和螺旋输送机驱动液压马达一一对应连接，所述液压油泵从所述液压油箱中吸油，所述定频电机通过所述分动箱驱动各所述液压油泵驱动对应的液压马达运转；所述的大排量压裂液混配装置还包括液压升降平台，所述液压升降平台临靠所述储粉罐用于将粉料包托举至所述储粉罐的加料口处。

本实用新型的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

1.本发明采用定频电机作为动力源后，排量大增至20方/分，一台定频电机为动力、液压直驱的大排量压裂液混配车的排量与两台柴驱车的排量相差无几，占用井场面积小，方便井场设备摆放；

2.成本低：与发动机比，定频电机成本不到发动机的一半，具有极强成本优势；

3.能源供应方便：本发明采用电力驱动方式，可以直接利用现场电网供电，或利用现场的天然气，用天然气发电机组供电，节省燃油运输；

4.本发明采用定频电机作为动力源，与柴油机相比，电机维护极简单，不需要向发动机一样定期进行保养，如换机油、换防冻液、换机油滤、换空气滤芯等，仅需每半年对轴承处加注润滑脂，大大减少了日常维护工作量降低了成本；

5.工作可靠性高：定频电机的可靠性远高于柴油机，定频电机可以实现20 年免维护；

6.噪间小：定频电机工作噪间发动机小很多，操作舒适度提高；

7.储粉罐加上双输出螺旋输送机实现混配两种粉的功能，满足更广混配工况。

附图说明

图1是本实用新型大排量压裂液混配装置的主视图；

图2是本实用新型大排量压裂液混配装置的俯视图；

图3是本实用新型大排量压裂液混配装置的左视图。

附图标记说明：1.粉水混合器，2.扩散槽，3.上水泵，3-1.上水泵驱动液压马达，4.稀释管线，4-1.喷射兑稀管,5.上水管汇，6混合罐,7.搅拌器，7-1. 搅拌器驱动液压马达，8.底盘车,9.定频电机,10.分动箱，11-1.液压油泵，11-2. 液压油箱，12.储粉罐，13.电子称，14.双输出螺旋输送机，14-1.螺旋输送机驱动液压马达，15.液添泵，16.供电房，17.变压器，18.电机软起动器，19. 控制室，20.操作台，21.液压升降平台，22.兑稀流量计,23.上水流量计，24. 液位计，25.排出泵，25-1.排出泵驱动液压马达26.受料斗，27.管道，A.腔， 28.螺旋输送机，29.料仓，30.支架，31.支撑台。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地描述。

请参考图1和图2，本实用新型的实施例提供了一种大排量压裂液混配装置，包括失重计量加料单元、水合单元和连接所述失重计量加料单元和所述水合单元的混合单元，还包括液添泵15，所述混合单元包括用于将粉水混合成浓流体的粉水混合器1及均与所述粉水混合器1连接以向其注入清水的上水管汇5、以向其导入粉料的管道27、以接收其导入的浓流体的扩散槽，所述失重计量加料单元连接所述管道27以将粉料导入粉水混合器1，所述水合单元包括与所述扩散槽2内部连通的混合罐6，至少局部所述扩散槽2伸入所述混合罐6内，所述混合单元还包括稀释组件，所述稀释组件包括与所述上水管汇5连接的稀释管线4和与所述稀释管线4连接且位于所述扩散槽2内的喷射兑稀管4-1，通过喷射兑稀管4-1向所述扩散槽2内喷洒稀释用的清水，所述混合罐6的下端设有排出泵25，通过所述排出泵25排出所述混合罐6内混合均匀的流体。所述液添泵15从外部帛吸液体添加剂按设计比例添加到混合均匀的流体中去，加入点一般位于排出泵25的出口。

请参考图1和图3，所述失重计量加料单元包括具有双腔A和双出口的储粉罐12、用于计量所述储粉罐12总体重量的重量检测装置和对应所述储粉罐12 双出口的双输出螺旋输送机14，所述双输出螺旋输送机14连接所述管道27，所述储粉罐12中的双腔A与双出口一一对应连通。

所述双输出螺旋输送机14包括相互并列的两螺旋输送机28和与所述两螺旋输送机28一一对应连通的两料仓29，两料仓29相互隔开且均位于与之对应的螺旋输送机28的上方并与所述储粉罐12的双腔A的出口一一对应连接，一受料斗26位于所述双输出螺旋输送机14的正下方能够同时接收两所述螺旋输送机28传送的粉料，所述双输出螺旋输送机14通过所述受料斗26的出口连接所述管道27而实现与所述管道27之间的连接。通过双腔A、双料仓29和双螺旋输送机28实现在添加分料时将两种不同的分料分开和分别添加，并且可以通过控制双螺旋输送机28的运转来很方便、很快速的实现两种分料的切换。

请参考图1和图3，所述失重计量加料单元还包括支架30，所述支架30包括具有穿孔的支撑台31，所述重量检测装置为设于所述支撑台31边沿的电子称 13，所述储粉罐12包括主体和设于所述主体外围的托台，所述主体无摩擦的贯穿所述穿孔的同时所述托台被所述电子称13支撑，即通过所述电子称13支撑起所述储粉罐12的整体重量，当所述储粉罐12中的粉料通过双输出螺旋输送机14向受料斗输出粉料时，所述电子称13能够准确的记录流失的粉料重量，即记录所述储粉罐12的失重。从而能够基本的判断出传入所述粉水混合器1的粉料有多少，从而能够对传入的粉料进行量的控制。优选所述管道27为透明软管。

所述扩散槽2的内壁上设有螺旋槽，所述粉水混合器1内部设有喷嘴，所述喷嘴沿相应的螺旋槽的切线方向设置从而使其喷出的高速浓流体沿所述螺旋槽在所述扩散槽2内流动。

所述喷射兑稀管4-1为与所述扩散槽2共轴线的中空柱状结构，其侧壁上开设有大量喷孔，所述喷射兑稀管4-1的长度大于所述扩散槽2深度的一半。所述扩散槽2的槽底具有若干与所述混合罐6连通的通孔，所述扩散槽2内的流体通过所述通孔流入所述混合罐6；所述混合罐6内设有使流体上下起伏流动的隔板和用于搅拌流体的搅拌器7。

所述上水管汇5上设有监测其内水流量的上水流量计23，所述稀释管线4 上设有监测其内水流量的兑稀流量计22，所述混合罐6中设有监测其内液位的液位计24；所述上水管汇5连接上水泵3，一控制器连接所述上水流量计23、兑稀流量计22和液位计24，以获取所述上水管汇5、稀释管线4中的流量数据和获取所述混合罐6内的液位高度，所述控制器连接所述上水泵3和排出泵25 以根据其获取的数据调控所述上水泵3和排出泵25的排量，从而使所述混合罐 6内的液位保持在适当水平，不至于溢出也不至于见底。

所述的大排量压裂液混配装置还包括底盘车8，所述失重计量加料单元、水合单元和混合单元均固设于所述底盘车的底盘上，所述的大排量压裂液混配装置还包括设于所述底盘车的控制室19、操作台20、供电房16、定频电机9和分动箱10；所述供电房16内设有变压器17和电机软起动器18，所述电机软起动器18用于启动所述定频电机9，所述电机软起动器18通过所述变压器9与现场 (如井场)电源连接，所述现场电源可以是现场电网，也可以是发电机组；所述定频电机9连接所述分动箱10以通过所述分动箱10驱动失重计量加料单元、水合单元、混合单元工作及液添泵。

具体的，所述上水泵3与上水泵驱动液压马达3-1连接从而能被所述上水泵驱动液压马达3-1的运转驱动，所述排出泵25与排出泵驱动液压马达25-1 连接从而能被所述排出泵驱动液压马达25-1的运转驱动，所述搅拌器7与搅拌器驱动液压马达7-1连接从而能被所述搅拌器驱动液压马达7-1的运转驱动，所述双输出螺旋输送机14与螺旋输送机驱动液压马达14-1连接从而能被所述螺旋输送机驱动液压马达14-1的运转驱动；所述的大排量压裂液混配装置还包括液压油泵11-1和液压油箱11-2，所述液压油泵11-1与所述上水泵驱动液压马达3-1、排出泵驱动液压马达25-1、搅拌器驱动液压马达驱动7-1和螺旋输送机驱动液压马达14-1一一对应连接，所述液压油泵11-1从所述液压油箱11-2 中吸油，所述定频电机9通过所述分动箱10驱动各所述液压油泵11-1驱动对应的液压马达运转；所述液压油箱11-2连接液添泵，当液压油箱内油量不足时，通过所述液添泵对所述液压油箱添油25；所述的大排量压裂液混配装置还包括液压升降平台21，所述液压升降平台21临靠所述储粉罐12用于将粉料包托举至所述储粉罐12的进料口处。

使用时：使用液压升降平台21将袋状粉料从地面提升至储粉罐12顶，再用人力搬至储粉罐12顶加料口，人工破袋将粉料加入储粉罐12的两腔A、B之一中。储粉罐12的底部出口连接液压直驱的双输出螺旋输送机14。双输出螺旋输送机14中对应腔A中的粉料落入对应的料仓29中，然后该料仓29将粉料导入对应的螺旋输送机28中，通过该螺旋输送机28将粉料输出至所述受料斗26。上水管汇5向所述粉水混合器1注水时会在所述粉水混合器1内形成负压，受料斗26中的粉料通过管道7被吸至所述粉水混合器1并在所述粉水混合器1内部与清水混合成浓流体，然后浓流体被喷嘴高速的喷至所述扩散槽2，且被喷出的浓流体沿扩散槽2内螺旋槽自上向下流动；所述稀释管线4将上水管汇5中的部分清水引入喷射兑稀管4-1中，然后通过所述喷射兑稀管4-1喷入所述扩散槽2内来稀释上述浓流体并与上述浓流体进行初步混合，初步混合后的流体进入所述混合罐6，所述混合罐6对其内的流体进行搅拌以使其混合的更加均匀，最终流体通过所述排出泵25排出。在这个过程中，实现了配两种粉料的工艺要求。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，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。