阅读说明：本技术 自动电驱螺旋输砂储砂装置 (Automatic electric-driven spiral sand conveying and storing device ) 是由 万林 李水华 韩淳 余俊勇 于 2019-09-12 设计创作，主要内容包括：本发明公开了自动电驱螺旋输砂储砂装置,包括机架(13),起重机(1)和砂斗(2),所述机架(13)左底部设置有与砂斗(2)出砂口连通的水平螺旋输送机A(3),机架(13)左顶部设置有与水平螺旋输送机A(3)连通的垂直螺旋输送机B(5),机架(13)右顶部设置有与垂直螺旋输送机B(5)连通的水平螺旋输送机B(6),机架(13)右中部设置有多个砂罐(11),多个砂罐(11)顶部进砂口与水平螺旋输送机B(6)的相对应出砂口连通,机架(13)右底部设置有出砂螺旋输送机(9),砂罐(11)底部出砂口与出砂螺旋输送机(9)连通。本发明能够密闭式连续输砂、储砂、精确出砂、占地面积小的特点。(The invention discloses an automatic electric-drive spiral sand conveying and storing device which comprises a rack (13), a crane (1) and a sand hopper (2), wherein a horizontal spiral conveyor A (3) communicated with a sand outlet of the sand hopper (2) is arranged at the left bottom of the rack (13), a vertical spiral conveyor B (5) communicated with the horizontal spiral conveyor A (3) is arranged at the left top of the rack (13), a horizontal spiral conveyor B (6) communicated with the vertical spiral conveyor B (5) is arranged at the right top of the rack (13), a plurality of sand tanks (11) are arranged at the right middle part of the rack (13), sand inlets at the tops of the sand tanks (11) are communicated with corresponding sand outlets of the horizontal spiral conveyor B (6), a sand outlet spiral conveyor (9) is arranged at the right bottom of the rack (13), and sand outlets at the bottoms of the sand tanks (11) are communicated with the sand outlet spiral conveyor (9). The invention has the characteristics of closed continuous sand conveying and storing, accurate sand discharging and small occupied area.)

自动电驱螺旋输砂储砂装置

技术领域

本发明涉及到页岩气压裂施工作业装备领域，特别是自动电驱螺旋输砂储砂装置。

背景技术

在非常规油气勘探作业中，由于特殊的地质条件，含油气储层大多具备极低的孔隙度和渗透率，必须对储层进行压裂才能获得工业油气流。压裂装备是对储层实施压裂工艺所必须的装备，压裂装备由压裂泵、混砂撬、高压管汇、仪表撬以及辅助装备等组成。在施工作业时，需要通过砂罐对混砂撬进行供砂，支撑剂在混砂撬混合罐内与压裂液混合后供应给压裂泵，携砂压裂液通过压裂泵上的压裂柱塞泵获得高压后经高压管汇系统注入井口。

随着非常规油气开发压裂工艺的不断发展，压裂作业规模越来越大，压裂施工过程中所需要的压裂支撑剂量越来越多，一般单段加砂量达到近八十方。

目前，国外的非常规油气开发使用的输砂储砂流程，其设备主要采用风送或者斗提式输砂，储砂装置运输尺寸较大，不能满足中国的页岩气开采实际情况，且前端将砂从工厂运输至井场的方式与国内的运输方式有差异，使用兼容性不佳，其输砂方式难以借鉴到国内使用。国内非常规油气开发使用的储砂装置主要以叠式砂罐为主，广泛采用的输砂方式是：通过吊车将运输车中的沙袋直接吊运到立式砂罐的顶部，然后再进行加砂作业。该方式存在以下问题：1、加沙作业人工成本高，操作时需要三个操作人员，同时协作工作，需要1~2名操作工操作砂罐的卸砂口，实现卸砂口开启和关闭，混砂橇的操作人员实时有效的了解砂罐卸砂口的工作状态，存在混砂橇与砂罐操作工沟通不当，易操作失误的问题；2、当协助作业的操作人员站在立式砂垛上进行作业时，存在有高危作业的风险性；3、吊运高度高（超过10米），在恶劣天气情况下，存在有较大的安全隐患；4、作业效率低，给压裂施工单位提高作业效率和作业安全带来了诸多困难；5.输砂过程和砂罐为开放式，存在支撑剂被污染的问题，影响压裂泵的正常作业，减少设备的使用寿命；6.砂罐顶部进行破袋，存在高空扬尘的问题，不符合HSE的相关要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种能够密闭式连续输砂、储砂、精确出砂、占地面积小的自动电驱螺旋输砂储砂装置。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

自动电驱螺旋输砂储砂装置，包括机架，起重机和砂斗，所述机架（13）左底部设置有与砂斗出砂口连通的水平螺旋输送机A，所述水平螺旋输送机A的右侧，机架左顶部设置有与水平螺旋输送机A连通的垂直螺旋输送机B，所述垂直螺旋输送机B的右侧，机架右顶部设置有与垂直螺旋输送机B连通的水平螺旋输送机B，机架右中部设置有多个砂罐，多个砂罐顶部进砂口与水平螺旋输送机B的相对应出砂口连通，机架右底部设置有出砂螺旋输送机，砂罐底部出砂口与出砂螺旋输送机连通。

进一步地，所述机架上还设置有PLC控制器，所述PLC控制器分别与起重机、水平螺旋输送机A、垂直螺旋输送机B、水平螺旋输送机B和出砂螺旋输送机电连接。

进一步地，所述机架左中部设置有分别与水平螺旋输送机A和垂直螺旋输送机B连通的垂直螺旋输送机A，并且垂直螺旋输送机A与PLC控制器电连接。

进一步地，所述多个砂罐顶部进砂口处设置有进砂阀门，并且进砂阀门与PLC控制器电连接。

进一步地，所述多个砂罐底部出砂口处设置有出砂阀门，并且出砂阀门与PLC控制器电连接。

进一步地，所述砂罐内，顶部设置有超声波传感器用于检测储砂量。

进一步地，所述机架上固定连接有用于为起重机和砂斗遮雨的雨棚。

进一步地，所述起重机为组合式悬挂起重机。

本发明具有以下优点：

1.本发明通过设置的水平螺旋输送机A，使得料斗中的原料在进入时，有一个水平方向的初速度，在支撑剂沿着螺旋输送机的滑道流动过程中，能够使支撑剂分散，进而避免支撑剂中出现结块的问题，同时使原料能够保持快速流动状态，分散进入砂罐，提高输送效率；

2.本发明根据非常规油气开发压裂工艺的特点，利用自动控制技术，解放了高空操作人员，避免了高空作业的风险性，可以实现安全、高效、低成本的压裂输砂作业；

3.本发明从环境保护和职业健康的角度，通过对设备的输砂系统、储砂系统、出砂系统封闭式管理，避免的支撑剂的污染与扬尘现象，可以增加后续工序中压裂泵，混砂撬等后续压裂工艺设备的使用寿命；

4.本发明创新性的使用垂直输砂，输送高度根据需求增减垂直螺旋输送机的数量，可以将不同种类的砂输送至指定位置，实现与储砂设备的无缝连接。

附图说明

图1 为本发明的结构示意图；

图2 为砂罐处剖视图；

图中：1-起重机，2-砂斗，3-水平螺旋输送机A，4-垂直螺旋输送机A，5-垂直螺旋输送机B，6-水平螺旋输送机B，7-雨棚，8-进砂阀门，9-出砂螺旋输送机，10-出砂阀门，11-砂罐，12-PLC控制器，13-机架，14-超声波传感器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1-2所示，自动电驱螺旋输砂储砂装置，包括机架13，起重机1和砂斗2，优选地，所述起重机1为组合式悬挂起重机；所述机架13左底部设置有与砂斗2出砂口连通的水平螺旋输送机A3，所述水平螺旋输送机A3的右侧，机架13左顶部设置有与水平螺旋输送机A3连通的垂直螺旋输送机B5，所述垂直螺旋输送机B5的右侧，机架13右顶部设置有与垂直螺旋输送机B5连通的水平螺旋输送机B6，机架13右中部设置有四个砂罐11，四个砂罐11顶部进砂口与水平螺旋输送机B6的相对应出砂口连通，机架13右底部设置有出砂螺旋输送机9，砂罐11底部出砂口与出砂螺旋输送机9连通，出砂螺旋输送机9的数量也可根据出砂需求设置，在本实施例中，出砂螺旋输送机9的数量为两个，分别与两个砂罐11连通。

所述出砂螺旋输送机9优选水平螺旋输送机构，同时为了便于接砂，可将出砂螺旋输送机9的出砂口向上倾斜一定角度，在本实施例中，倾斜角度优选25°。

所述机架13上还设置有PLC控制器12，所述PLC控制器12分别与起重机1、水平螺旋输送机A3、垂直螺旋输送机B5、水平螺旋输送机B6和出砂螺旋输送机9电连接。

为了达到输砂高度，所述机架13左中部设置有分别与水平螺旋输送机A3和垂直螺旋输送机B5连通的垂直螺旋输送机A4，并且垂直螺旋输送机A4与PLC控制器12电连接，需要说明的是，在生产需要更高的输砂高度时，还可增加垂直螺旋输送机的数量。

所述四个砂罐11顶部进砂口处设置有进砂阀门8，并且进砂阀门8与PLC控制器12电连接。

所述四个砂罐11底部出砂口处设置有出砂阀门10，并且出砂阀门10与PLC控制器12电连接。

所述砂罐11内，顶部设置有超声波传感器14用于检测储砂量。

为了适应下雨天气，所述机架13上固定连接有用于为起重机1和砂斗2遮雨的雨棚7。

本发明的工作过程如下：起重机1将运砂车运来的砂吊入砂斗2中，砂斗2中的砂通过水平螺旋输送机A3，依次经过垂直螺旋输送机A4、垂直螺旋输送机B5，然后到达水平螺旋输送机B6，可根据需要通过PLC控制器控制打开不同的进砂阀门8，将砂输送进不同的砂罐11中储存，通过砂罐11中设置的超声波传感器14可实时监测砂罐11中的储存量，当需要出砂时，根据出砂需求，通过PLC控制器打开不同的出砂阀门10，通过出砂螺旋输送机9出砂。