[發明專利]煤礦井下水力壓裂遠程連續泵后高壓加砂系統及其方法

有效

• 申請號: 201810337722.4
• 申請日: 2018-04-16
• 公開（公告）號: CN108590621B
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發明（設計）人: 張群;殷新勝;劉柏根;孫四清;趙繼展
• 申請（專利權）人: 中煤科工集團西安研究院有限公司
• 主分類號: E21B43/267
• 分類號: E21B43/267
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司 11340
• 代理人: 李振文

1.一種煤礦井下水力壓裂遠程連續泵后高壓加砂系統，包含加砂系統、壓裂泵送系統和遠程測控系統，其特征在于：

所述壓裂泵送系統包含壓裂泵組和泵后高壓管道，所述泵后高壓管道的一端連接至壓裂泵組的出口，另一端連接孔內壓裂管路，所述泵后高壓管道連接至加砂系統，所述加砂系統和壓裂泵送系統均連接至遠程測控系統以實現遠程控制；

所述加砂系統包含至少兩個儲砂罐、裝砂漏斗和輸砂傳送帶，所述泵后高壓管道連接至至少兩個儲砂罐，所述裝砂漏斗位于所述輸砂傳送帶的后端下方以接收傳送過來的砂子，所述裝砂漏斗的下端連接至儲砂罐，以將砂子輸入儲砂罐。

2.如權利要求1所述的煤礦井下水力壓裂遠程連續泵后高壓加砂系統，其特征在于：所述至少兩個儲砂罐包含第一儲砂罐和第二儲砂罐，所述第一儲砂罐和第二儲砂罐的結構相同，所述第一儲砂罐包含高壓儲砂罐罐 體，所述高壓儲砂罐罐體為上大下小的減縮狀，所述高壓儲砂罐罐體內設有可調電驅出砂器，其頂部中間位置設有所述可調電驅出砂器的遠控電機，在頂部周緣設有排氣口，且所述高壓儲砂罐罐體的上部側壁設有連接至裝砂漏斗的進砂口，中上部側壁設有連接至進水平衡管的進水口，下部側壁設有排渣口，底端設有連接至泵后高壓管道的出砂口。

3.如權利要求2所述的煤礦井下水力壓裂遠程連續泵后高壓加砂系統，其特征在于：所述第一儲砂罐的進水口連接的進水平衡連接管的下端通過第一三通連接至泵后高壓管道，所述第一儲砂罐的出砂口通過第二三通連接至泵后高壓管道，所述第二儲砂罐底端的出砂口通過第三三通連接至泵后高壓管道，所述第二儲砂罐的進水口連接另一進水平衡管，所述另一進水平衡管通過第四三通連接至泵后高壓管道。

4.如權利要求3所述的煤礦井下水力壓裂遠程連續泵后高壓加砂系統，其特征在于：所述第一三通位于第二三通的上游，所述第三三通位于第四三通的上游。

5.如權利要求2所述的煤礦井下水力壓裂遠程連續泵后高壓加砂系統，其特征在于：所述排氣口設有排氣口電磁閥，所述進砂口設有進砂口電磁閥，所述出砂口設有出砂口電磁閥，所述排渣口設有排渣口電磁閥，所述進水口設有進水口電磁閥，所述輸砂傳送帶、壓裂泵組、遠控電機、排氣口電磁閥、進砂口電磁閥、出砂口電磁閥、排渣口電磁閥和進水口電磁閥均連接至遠程測控系統，所述電磁閥和遠程測控系統均采用防爆型。

6.如權利要求1所述的煤礦井下水力壓裂遠程連續泵后高壓加砂系統，其特征在于：所述裝砂漏斗的頂端設有供砂子進入的開口，下端分別設有至少兩條輸砂管以分別連接至儲砂罐的進砂口。

7.如權利要求2所述的煤礦井下水力壓裂遠程連續泵后高壓加砂系統，其特征在于：所述可調電驅出砂器包括長軸、攪拌葉片和椎體螺旋引砂裝置，所述長軸的上端連接于遠控電機的傳動軸，且所述長軸伸入高壓儲砂罐罐體內并設有至少一攪拌葉片，所述長軸的下端連接至椎體螺旋引砂裝置。

8.如權利要求7所述的煤礦井下水力壓裂遠程連續泵后高壓加砂系統，其特征在于：所述椎體螺旋引砂裝置的上部較粗且向下逐漸變細，整個椎體螺旋引砂裝置的椎體上焊接有螺旋葉片或洗削有螺旋槽，以將輸入的砂子和泵送的水通過出砂口引入泵后高壓管道。

9.一種如權利要求1-8中任一所述的煤礦井下水力壓裂遠程連續泵后高壓加砂系統的方法，其特征在于包含如下步驟：

步驟一：開啟遠程測控系統，將遠控電機、各電磁閥處于關閉狀態；

步驟二：開啟第一儲砂罐的排氣口電磁閥和排渣口電磁閥，清空儲砂罐體；關閉排渣口電磁閥，開啟進砂口電磁閥，開啟輸砂傳送帶，將計量好的砂量裝入第一儲砂罐，關閉第一儲砂罐的排氣口電磁閥和進砂口電磁閥，關停輸砂傳送帶，完成第一儲砂罐的儲砂；

步驟三：對第二儲砂罐進行同樣儲砂操作，完成第二儲砂罐的儲砂；

步驟四：先開啟第一儲砂罐的進水口電磁閥，再開啟出砂口電磁閥，隨后啟動遠程電機，開始第一儲砂罐加砂作業，當罐內剩余砂量小于0.05m³時，關閉第一儲砂罐的出砂口電磁閥和進水口電磁閥，完成第一儲砂罐的單次加砂；

步驟五：對第二儲砂罐進行同樣的加砂操作，完成第二儲砂罐的單次加砂，在進行第二儲砂罐的單次加砂的同時進行第一儲砂罐的儲砂操作；

步驟六：重復上述步驟二至五直至完成整個加砂操作。