一種三級纖維分散膨化裝置及其工作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于石油開采的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種三級纖維分散膨化裝置及其工作方法，可應(yīng)用于油氣井精確輸送纖維，這種三級纖維分散膨化裝置及其工作方法，采用物理打散、風(fēng)壓膨化、水流攪散三級分散膨化方式，使設(shè)備能將纖維很好的分散在工作液中，可以滿足現(xiàn)場的纖維壓裂的需要，具有分散效果好、與工作液體直接均勻混合，經(jīng)濟(jì)有效。而且通過實(shí)時(shí)計(jì)量稱重、自動(dòng)調(diào)整技術(shù)來實(shí)現(xiàn)纖維精確加入，通過自動(dòng)調(diào)整技術(shù)來調(diào)節(jié)絞輪速度達(dá)到設(shè)計(jì)纖維加入速度，速度可調(diào)、操作方便、計(jì)量準(zhǔn)確。
【專利說明】
一種三級纖維分散膨化裝置及其工作方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于石油開采的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種三級纖維分散膨化裝置及其工作方法，可應(yīng)用于油氣井精確輸送纖維。
【背景技術(shù)】
[0002]在石油開采過程中，隨著壓裂技術(shù)的發(fā)展，壓裂過程中加入纖維有利于優(yōu)化支撐劑在裂縫中的鋪置，改善裂縫導(dǎo)流能力，降低壓裂液粘度，配合液體快速返排，減小濾失傷害，防止支撐劑倒流，從而實(shí)現(xiàn)低傷害壓裂改造，因此形成了纖維防砂壓裂、纖維攜砂壓裂及纖維轉(zhuǎn)向壓裂等工藝技術(shù)。
[0003]纖維壓裂技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)在越來越廣泛，加入纖維后，能防止支撐劑回流，降低摩阻，優(yōu)化支撐劑在裂縫中的鋪置，改善裂縫導(dǎo)流能力，提高攜砂能力，在老井轉(zhuǎn)向壓裂和高速通道等壓裂工藝中起到了關(guān)鍵作用。
[0004]以前主要采用人工加入方式，但這種方法完全無法實(shí)現(xiàn)纖維的分散和控制加入速度;而采用風(fēng)壓膨化后的纖維不能很好的直接分散在液體當(dāng)中，并且吹散的纖維漂浮在空中容易被周邊人員吸入，會(huì)影響環(huán)境和工作人員身體，這些方式都不能滿足現(xiàn)場加入纖維的需求。
[0005]為此，針對纖維壓裂的需求，需要研究一種滿足纖維能在液體里充分均勻分散的裝置及其工作方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是克服目前石油開采壓裂過程中，加入纖維的加入方式不能滿足現(xiàn)場加入纖維的需求的問題。
[0007]為此，本發(fā)明提供了一種三級纖維分散膨化裝置，包括殼體和殼體內(nèi)部的多個(gè)打散膨化裝置，殼體內(nèi)部設(shè)有三級打散膨化裝置，分別為一級打散器、二級風(fēng)壓膨化器和三級水流分散器；
所述的殼體上設(shè)置有進(jìn)料口，一級打散器位于進(jìn)料口正下方，一級打散器連接傳輸箱，傳輸箱內(nèi)安裝著傳輸軸，傳輸箱通過管匯連通至二級風(fēng)壓膨化器，二級風(fēng)壓膨化器的出口連通至三級水流分散器上部，三級水流分散器下部設(shè)有出料口。
[0008]所述的一級打散器包括一級打散器殼體和位于其內(nèi)部的纖維打散軸;所述的傳輸軸為外帶螺旋絞輪的轉(zhuǎn)動(dòng)軸;所述的二級風(fēng)壓膨化器包括二級風(fēng)壓膨化器殼體和連接該殼體的風(fēng)機(jī);所述的三級水流分散器包括三級水流分散器殼體和位于其內(nèi)部的攪拌輪和旋轉(zhuǎn)軸，攪拌輪套在旋轉(zhuǎn)軸上，三級水流分散器殼體上還設(shè)有進(jìn)液口。
[0009]所述的纖維打散軸為不規(guī)則分布著突刺的轉(zhuǎn)動(dòng)軸。
[0010]所述的纖維打散軸、旋轉(zhuǎn)軸、傳輸軸均分別連接著旋轉(zhuǎn)電機(jī)，通過旋轉(zhuǎn)電機(jī)帶動(dòng)自身轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0011]所述的纖維打散軸、旋轉(zhuǎn)軸、傳輸軸連接著的旋轉(zhuǎn)電機(jī)以及二級風(fēng)壓膨化器的風(fēng)機(jī)分別電連接著一個(gè)主控端。
[0012]所述的主控端是電腦或者CPU控制器。
[0013]所述的主控端還電連接著稱重傳感器，一級打散通過稱重傳感器固定在殼體內(nèi)壁上。
[0014]一種三級纖維分散膨化方法，包括如下步驟:
1)首先在主控端設(shè)定額定纖維輸送速度，然后由進(jìn)料口向一級打散器內(nèi)加入纖維；
2)—級打散器內(nèi)部的纖維打散軸將纖維分散打散，然后通過傳輸箱的傳輸軸傳輸至二級風(fēng)壓膨化器；
3)在風(fēng)機(jī)的作用下將纖維吹出二級風(fēng)壓膨化器進(jìn)入三級水流分散器；
4)纖維在三級水流分散器中，進(jìn)行充分?jǐn)嚢瑁鶆蚍稚⒃谝后w當(dāng)中，通過出料口外輸。
[0015]纖維在傳輸過程中，稱重傳感器實(shí)時(shí)測量一級打散器及位于一級打散器內(nèi)部的纖維的總質(zhì)量，然后將數(shù)據(jù)傳給主控端;主控端根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與時(shí)間的比值計(jì)算出纖維的實(shí)時(shí)輸送速度，將實(shí)時(shí)輸送速度與設(shè)定的額定纖維輸送速度比較后，然后由主控端控制連接著纖維打散軸、旋轉(zhuǎn)軸、傳輸軸的各個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)改變轉(zhuǎn)速，調(diào)整實(shí)時(shí)輸送速度與額定纖維輸送速度相同。
[0016]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明提供的這種三級纖維分散膨化裝置及其工作方法，采用物理打散、風(fēng)壓膨化、水流攪散三級分散膨化方式，使設(shè)備能將纖維很好的分散在工作液中，可以滿足現(xiàn)場的纖維壓裂的需要，具有分散效果好、與工作液體直接均勻混合，經(jīng)濟(jì)有效。而且通過實(shí)時(shí)計(jì)量稱重、自動(dòng)調(diào)整技術(shù)來實(shí)現(xiàn)纖維精確加入，此實(shí)時(shí)計(jì)量稱重裝置將計(jì)量風(fēng)送纖維裝置以上全部質(zhì)量，這樣可以準(zhǔn)確計(jì)算出離開儀器的纖維質(zhì)量;初始采用絞輪速度進(jìn)行纖維加入，當(dāng)計(jì)算得到的纖維加入速度與實(shí)際設(shè)計(jì)速度不相符，通過自動(dòng)調(diào)整技術(shù)來調(diào)節(jié)絞輪速度達(dá)到設(shè)計(jì)纖維加入速度，速度可調(diào)、操作方便、計(jì)量準(zhǔn)確。
【附圖說明】
[0017]以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0018]圖1是本發(fā)明的這種三級纖維分散膨化裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]附圖標(biāo)記說明:1、殼體;2、一級打散器;3、二級風(fēng)壓膨化器;4、三級水流分散器;5、進(jìn)料口； 6、傳輸軸;7、纖維打散軸;8、攪拌輪;9、旋轉(zhuǎn)軸；10、進(jìn)液口； 11、主控端；12、稱重傳感器。
【具體實(shí)施方式】
[0020]實(shí)施例1:
本實(shí)施例提供一種三級纖維分散膨化裝置，如圖1所示，包括殼體I和殼體I內(nèi)部的多個(gè)打散膨化裝置，殼體I內(nèi)部設(shè)有三級打散膨化裝置，分別為一級打散器2、二級風(fēng)壓膨化器3和三級水流分散器4;
殼體I上設(shè)置有進(jìn)料口 5，一級打散器2位于進(jìn)料口 5正下方，一級打散器2連接傳輸箱，傳輸箱內(nèi)安裝著傳輸軸6，傳輸箱通過管匯連通至二級風(fēng)壓膨化器3，二級風(fēng)壓膨化器3的出口連通至三級水流分散器4上部，三級水流分散器4下部設(shè)有出料口。
[0021]纖維首先由上面的進(jìn)料口5處加入，通過一級打散器2，將在箱體中的纖維不斷的攪拌打散，再通過傳輸箱的傳輸軸6的輸送下進(jìn)入二級風(fēng)壓膨化器3，箱中的纖維在風(fēng)機(jī)的作用下被吹出，運(yùn)輸?shù)饺壦鞣稚⑵?，纖維在三級水流分散器4中，進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，均勻分散在液體當(dāng)中，通過出料口運(yùn)輸?shù)交焐败囍小?br>[0022]此三級纖維分散膨化裝置將加入的纖維經(jīng)過初次的絞輪不斷的打散，再經(jīng)過風(fēng)壓膨化后，纖維更加的分散，最后到達(dá)水箱與液體充分的攪拌均勻，操作方便、纖維在液體中分散均勻。這種物理打散、風(fēng)壓膨化、水流攪散三級分散膨化方式裝置及其工作方法可以滿足纖維壓裂的現(xiàn)場需要。
[0023]實(shí)施例2:
本實(shí)施例在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上進(jìn)一步進(jìn)行詳細(xì)說明，本實(shí)施例中，一級打散器2包括一級打散器殼體和位于其內(nèi)部的纖維打散軸7;所述的傳輸軸6為外帶螺旋絞輪的轉(zhuǎn)動(dòng)軸;所述的二級風(fēng)壓膨化器3包括二級風(fēng)壓膨化器殼體和連接該殼體的風(fēng)機(jī);所述的三級水流分散器4包括三級水流分散器殼體和位于其內(nèi)部的攪拌輪8和旋轉(zhuǎn)軸9，攪拌輪8套在旋轉(zhuǎn)軸9上，三級水流分散器殼體上還設(shè)有進(jìn)液口 1。
[0024]纖維打散軸7為不規(guī)則分布著突刺的轉(zhuǎn)動(dòng)軸。
[0025]纖維由進(jìn)料口5進(jìn)入一級打散器2后，一級打散器2的纖維打散軸7在高速旋轉(zhuǎn)，纖維碰到纖維打散軸7上不規(guī)則分布著的突刺，會(huì)漸漸被打散;打散后的纖維進(jìn)入傳輸箱，傳輸軸6外帶的螺旋絞輪將纖維進(jìn)行傳輸，然后進(jìn)入二級風(fēng)壓膨化器3，在風(fēng)機(jī)吹風(fēng)作用下進(jìn)行膨化，膨化后進(jìn)入級水流分散器4進(jìn)行液體均勻分散。
[0026]實(shí)施例3:
本實(shí)施例是在實(shí)施例1和實(shí)施例2的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步進(jìn)行說明，纖維打散軸7、旋轉(zhuǎn)軸9、傳輸軸6均分別連接著旋轉(zhuǎn)電機(jī)，通過旋轉(zhuǎn)電機(jī)帶動(dòng)自身轉(zhuǎn)動(dòng)。纖維打散軸7、旋轉(zhuǎn)軸9、傳輸軸6連接著的旋轉(zhuǎn)電機(jī)以及二級風(fēng)壓膨化器3的風(fēng)機(jī)分別電連接著一個(gè)主控端11，主控端11是電腦或者CHJ控制器。
[0027]本實(shí)施例的這種結(jié)構(gòu)效果更佳顯著，本實(shí)施例的這種結(jié)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整，屬于一種PID自動(dòng)調(diào)整技術(shù)，不斷進(jìn)行反饋調(diào)整。在最開始需要設(shè)定一個(gè)預(yù)定的傳輸速率，然后將裝置測得的實(shí)時(shí)速率不斷與設(shè)定的速率進(jìn)行對比，不一致的時(shí)候便由主控端11調(diào)整連接著纖維打散軸7、旋轉(zhuǎn)軸9、傳輸軸6的各個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)纖維打散軸7、旋轉(zhuǎn)軸9、傳輸軸6的轉(zhuǎn)速的改變，進(jìn)而改變傳輸速率，直至達(dá)到設(shè)定的預(yù)定速率，實(shí)現(xiàn)精確調(diào)整和精確傳輸。
[0028]實(shí)施例4:
主控端11還電連接著稱重傳感器12，一級打散器2通過稱重傳感器12固定在殼體I內(nèi)壁上。
[0029]本實(shí)施例的這種結(jié)構(gòu)，使得一級打散器2在殼體I內(nèi)的安置需要稱重傳感器12輔助完成，稱重傳感器12不僅起到稱重的作用，還起到連接件的作用，一級打散器2通過稱重傳感器12懸掛在殼體I內(nèi)，稱重傳感器12實(shí)時(shí)監(jiān)測一級打散器2的重量，包括初始質(zhì)量、加入纖維后的質(zhì)量以及纖維傳送過程中的實(shí)時(shí)質(zhì)量。
[0030]當(dāng)然本實(shí)施例只是一種常規(guī)的稱重測試手段，其他的比如將稱重傳感器12設(shè)置在一級打散器2外底部，也能實(shí)時(shí)測試到質(zhì)量的變化，具體結(jié)構(gòu)千變?nèi)f化，此些常規(guī)手段在此不做特別說明。
[0031]實(shí)施例5: 本實(shí)施例提供一種三級纖維分散膨化方法，包括如下步驟:
(1)、首先在主控端11設(shè)定額定纖維輸送速度，然后由進(jìn)料口5向一級打散器2內(nèi)加入纖維；
(2)、一級打散器2內(nèi)部的纖維打散軸7將纖維分散打散，然后通過傳輸箱的傳輸軸6傳輸至二級風(fēng)壓膨化器3;
(3)、在風(fēng)機(jī)的作用下將纖維吹出二級風(fēng)壓膨化器3進(jìn)入三級水流分散器4;
(4)、纖維在三級水流分散器4中，進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，均勻分散在液體當(dāng)中，通過出料口外輸。
[0032]纖維在傳輸過程中，稱重傳感器12實(shí)時(shí)測量一級打散器2及位于一級打散器2內(nèi)部的纖維的總質(zhì)量，然后將數(shù)據(jù)傳給主控端11;主控端11根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與時(shí)間的比值計(jì)算出纖維的實(shí)時(shí)輸送速度，將實(shí)時(shí)輸送速度與設(shè)定的額定纖維輸送速度比較后，然后由主控端11控制連接著纖維打散軸7、旋轉(zhuǎn)軸9、傳輸軸6的各個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)改變轉(zhuǎn)速，調(diào)整實(shí)時(shí)輸送速度與額定纖維輸送速度相同。
[0033]綜上所述，本發(fā)明提供的這種三級纖維分散膨化裝置及其工作方法，采用物理打散、風(fēng)壓膨化、水流攪散三級分散膨化方式，使設(shè)備能將纖維很好的分散在工作液中，可以滿足現(xiàn)場的纖維壓裂的需要，具有分散效果好、與工作液體直接均勻混合，經(jīng)濟(jì)有效。
[0034]以上例舉僅僅是對本發(fā)明的舉例說明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的保護(hù)范圍的限制，凡是與本發(fā)明相同或相似的設(shè)計(jì)均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種三級纖維分散膨化裝置，包括殼體(I)和殼體(I)內(nèi)部的多個(gè)打散膨化裝置，其特征在于:殼體(I)內(nèi)部設(shè)有三級打散膨化裝置，分別為一級打散器(2)、二級風(fēng)壓膨化器(3)和三級水流分散器(4); 所述的殼體(I)上設(shè)置有進(jìn)料口(5)，一級打散器(2)位于進(jìn)料口(5)正下方，一級打散器(2)連接傳輸箱，傳輸箱內(nèi)安裝著傳輸軸(6)，傳輸箱通過管匯連通至二級風(fēng)壓膨化器(3)，二級風(fēng)壓膨化器(3)的出口連通至三級水流分散器(4)上部，三級水流分散器(4)下部設(shè)有出料口。2.如權(quán)利要求1所述的三級纖維分散膨化裝置，其特征在于:所述的一級打散器(2)包括一級打散器殼體和位于其內(nèi)部的纖維打散軸(7);所述的傳輸軸(6)為外帶螺旋絞輪的轉(zhuǎn)動(dòng)軸;所述的二級風(fēng)壓膨化器(3)包括二級風(fēng)壓膨化器殼體和連接該殼體的風(fēng)機(jī);所述的三級水流分散器(4)包括三級水流分散器殼體和位于其內(nèi)部的攪拌輪(8)和旋轉(zhuǎn)軸(9)，攪拌輪(8)套在旋轉(zhuǎn)軸(9)上，三級水流分散器殼體上還設(shè)有進(jìn)液口( 10)。3.如權(quán)利要求2所述的三級纖維分散膨化裝置，其特征在于:所述的纖維打散軸(7)為不規(guī)則分布著突刺的轉(zhuǎn)動(dòng)軸。4.如權(quán)利要求2或3所述的三級纖維分散膨化裝置，其特征在于:所述的纖維打散軸(7 )、旋轉(zhuǎn)軸(9 )、傳輸軸(6 )均分別連接著旋轉(zhuǎn)電機(jī)，通過旋轉(zhuǎn)電機(jī)帶動(dòng)自身轉(zhuǎn)動(dòng)。5.如權(quán)利要求4所述的三級纖維分散膨化裝置，其特征在于:所述的纖維打散軸(7)、旋轉(zhuǎn)軸(9)、傳輸軸(6)連接著的旋轉(zhuǎn)電機(jī)以及二級風(fēng)壓膨化器(3)的風(fēng)機(jī)均電連接至主控端(Il)06.如權(quán)利要求5所述的三級纖維分散膨化裝置，其特征在于:所述的主控端(11)是電腦或者CPU控制器。7.如權(quán)利要求5或6所述的三級纖維分散膨化裝置，其特征在于:所述的主控端(11)還電連接著稱重傳感器(12)，一級打散器(2)通過稱重傳感器(12)固定在殼體(I)內(nèi)壁上。8.一種三級纖維分散膨化方法，其特征在于，包括如下步驟: 1)首先在主控端(11)設(shè)定額定纖維輸送速度，然后由進(jìn)料口(5)向一級打散器(2)內(nèi)加入纖維； 2)—級打散器(2)內(nèi)部的纖維打散軸(7)將纖維分散打散，然后通過傳輸箱的傳輸軸(6)傳輸至二級風(fēng)壓膨化器(3); 3)在風(fēng)機(jī)的作用下將纖維吹出二級風(fēng)壓膨化器(3)進(jìn)入三級水流分散器(4); 4)纖維在三級水流分散器(4)中，進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，均勻分散在液體當(dāng)中，通過出料口外輸。9.如權(quán)利要求8所述的三級纖維分散膨化方法，其特征在于:纖維在傳輸過程中，稱重傳感器(12)實(shí)時(shí)測量一級打散器(2)及位于一級打散器(2)內(nèi)部的纖維的總質(zhì)量，然后將數(shù)據(jù)傳給主控端(11);主控端(11)根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與時(shí)間的比值計(jì)算出纖維的實(shí)時(shí)輸送速度，將實(shí)時(shí)輸送速度與設(shè)定的額定纖維輸送速度比較后，然后由主控端(11)控制連接著纖維打散軸(7 )、旋轉(zhuǎn)軸(9)、傳輸軸(6 )的各個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)改變轉(zhuǎn)速，調(diào)整實(shí)時(shí)輸送速度與額定纖維輸送速度相同。
【文檔編號】B65G43/08GK105822280SQ201610373392
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年5月31日
【發(fā)明人】池曉明, 陳飛, 樂平, 鄧?yán)^學(xué), 袁海平, 胡翔赟, 張延平, 韓紀(jì)科, 賈繼生, 賈凱雄, 屈海清, 張凡, 焦崢輝, 徐俊芳
【申請人】中國石油集團(tuán)川慶鉆探工程有限公司長慶井下技術(shù)作業(yè)公司