加砂混砂裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種加砂混砂裝置，包括：吸入泵，其包括第一殼體、形成于所述第一殼體內(nèi)并依次連通的進(jìn)液腔、噴嘴、吸砂腔、喉道、增壓腔；所述進(jìn)液腔和增壓腔在朝向垂直于橫軸方向的截面的投影面積大于所述噴嘴和喉道朝向垂直于橫軸方向的截面的投影面積；在所述第一殼體的壁上開設(shè)有與所述吸砂腔相連通的開口；至少一個旋流器，任一所述旋流器包括第二殼體、形成于所述第二殼體內(nèi)壁上且沿著橫軸方向螺旋延伸的一個或多個肋板，所述第二殼體與所述肋板之間形成攪砂通道，所述第二殼體與所述第一殼體相密封，所述攪砂通道與所述吸入泵的增壓腔相連通。本發(fā)明所述加砂混砂裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)、均勻地輸出混砂液，保證了礫石充填模擬試驗(yàn)的效果。
【專利說明】加砂混砂裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種礫石充填模擬試驗(yàn)的試驗(yàn)設(shè)備，特別涉及一種加砂混砂裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 礫石充填防砂技術(shù)是一種能夠主動控制出砂規(guī)模，長期保持油井高產(chǎn)和維持井壁 穩(wěn)定的防砂技術(shù)，尤其適合于疏松出細(xì)粉砂的油藏。通過礫石充填防砂技術(shù)的攻關(guān)研究可 以將出砂對油井開發(fā)效果的影響降到最低，延長油井的開發(fā)壽命。
[0003] 在出砂油井開采過程中，采取防砂措施之前，一般需要進(jìn)行礫石充填模擬試驗(yàn)。礫 石充填模擬試驗(yàn)主要是為了獲得室內(nèi)試驗(yàn)優(yōu)化工藝參數(shù)，然后指導(dǎo)現(xiàn)場實(shí)施。如圖1所示， 所述的礫石充填模擬試驗(yàn)設(shè)備沿液體流動方向依次包括：儲液池51、控制閥52、高壓泵53、 加砂混砂裝置54和礫石充填試驗(yàn)?zāi)Ｐ?5,各部分之間由流程管線相連。其中，儲液池51用 于儲備試驗(yàn)用清水或有一定粘度的攜砂液?？刂崎y52用于控制水的開閉。高壓泵53與所 述水池51相連接，用于將水池51中的清水泵入加砂混砂裝置54中。加砂混砂裝置54用于 將液體和加入的砂子充分混合后，完成加砂和混砂，并把混砂液注入礫石充填試驗(yàn)?zāi)Ｐ?5。 礫石充填試驗(yàn)?zāi)Ｐ?5用于進(jìn)行地面模擬充填試驗(yàn)，以獲得優(yōu)化的工藝參數(shù)。
[0004] 其中針對加砂混砂裝置54, 2000年9月29日，中國專利CN2451733Y說明書給出 了一種實(shí)現(xiàn)方式。所述CN2451733Y說明書公開了一種加砂混砂裝置，如圖2所示，該裝置 包括絞龍69和砂箱62。所示砂箱62整體上為封閉結(jié)構(gòu)，砂箱62的上部設(shè)置有箱蓋61，砂 箱62的下部安裝有出液管610,砂箱62的外壁安裝有調(diào)速電機(jī)66,進(jìn)液管611從砂箱62 的側(cè)壁通過砂箱62內(nèi)部，其出口處和出液管610的入口處正對準(zhǔn)絞龍69的中心A處。使 用時，砂箱62中充滿砂粒，箱蓋61密封箱體。當(dāng)高壓液體從進(jìn)液管611進(jìn)入，并從出液管 610流出時，絞龍69在調(diào)速電機(jī)66的帶動下緩慢旋轉(zhuǎn)。砂箱62內(nèi)的砂粒自絞龍69的兩頭 向中心A移動，并與進(jìn)液管611內(nèi)的液體混合，再從出液管610排出。
[0005] 由于上述泵后加砂混砂裝置的砂箱62內(nèi)直接與高壓液體所在的高壓管路相連 通，砂箱62內(nèi)也必須與所述高壓管路保持同樣的壓力，因此砂箱62采用了封閉式結(jié)構(gòu)。由 于砂箱62為封閉式結(jié)構(gòu)，因此其裝砂量受限。如果試驗(yàn)過程中砂子不夠用就必須先停止高 壓泵，然后才能打開箱蓋61加砂，加砂后封閉箱蓋61再啟動高壓泵。然而所述試驗(yàn)過程中 中途停泵會影響實(shí)驗(yàn)效果。
[0006] 另外由于高速液體流速快，在中心A處與砂子的接觸時間極短，造成混砂時間較 短，砂液難以混合均勻，同樣也會影響試驗(yàn)效果。
[0007] 由于上述加砂混砂裝置的性能不佳，本領(lǐng)域技術(shù)人員迫切需要一種性能良好的加 砂混砂裝置。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的是提供一種性能良好的加砂混砂裝置，實(shí)現(xiàn)連續(xù)、均勻地輸出混砂 液，保證了實(shí)驗(yàn)效果。
[0009] 本發(fā)明的上述目的可采用下列技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：
[0010] 一種泵后加砂混砂裝置，它包括：
[0011] 吸入泵，其包括第一殼體、形成于所述第一殼體內(nèi)并依次連通且沿橫軸方向排布 的進(jìn)液腔、噴嘴、吸砂腔、喉道、增壓腔；所述進(jìn)液腔和增壓腔在朝向垂直于橫軸方向的截面 的投影面積大于所述噴嘴和喉道朝向垂直于橫軸方向的截面的投影面積；在所述第一殼體 的壁上開設(shè)有與所述吸砂腔相連通的開口；
[0012] 至少一個旋流器，任一所述旋流器包括第二殼體、形成于所述第二殼體內(nèi)壁上且 沿著橫軸方向螺旋延伸的一個或多個肋板，所述第二殼體與所述肋板之間形成攪砂通道， 所述第二殼體與所述第一殼體相密封，所述攪砂通道與所述吸入泵的增壓腔相連通。
[0013] 在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述旋流器的個數(shù)為兩個以上，任意兩個緊鄰的旋流器的 螺旋方向相反，且所述兩個緊鄰的旋流器的攪砂通道相連通。
[0014] 在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述兩個緊鄰的旋流器之間設(shè)置有具有空腔的過渡殼體， 所述過渡殼體的空腔的兩端分別與所述兩個緊鄰的旋流器的攪砂通道相連通。
[0015] 在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述泵后加砂混砂裝置還包括具有進(jìn)砂端和出砂端的砂 箱，所述砂箱的出砂端與所述吸入泵的開口相連通。
[0016] 在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述泵后加砂混砂裝置還包括超聲波檢測儀，且在旋流器 遠(yuǎn)離吸入泵的一端設(shè)置有帶有折彎的出口管線，所述超聲波檢測儀設(shè)置在所述出口管線折 彎處的外表面上。
[0017] 在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述喉道和所述噴嘴各自為形成于所述第一殼體內(nèi)的圓柱 型孔道，且所述喉道的孔徑大于所述噴嘴的孔徑。
[0018] 在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述噴嘴與所述喉道各自孔道的中心線重合。
[0019] 在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述噴嘴靠近所述喉道的一端延伸至空腔內(nèi)，且接近所述 喉道的入口。
[0020] 在優(yōu)選的實(shí)施方式中，在所述噴嘴與所述進(jìn)液腔之間，在所述喉道與所述增壓腔 之間設(shè)置有過渡段。
[0021] 在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述喉道與所述吸砂腔交界面上的端口為喉道的入口，在 所述入口上設(shè)置有倒角。
[0022] 本發(fā)明的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)是：本發(fā)明所述的加砂混砂裝置可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)、高壓工作，其 吸入泵的吸砂腔處產(chǎn)生的負(fù)壓可以將砂子直接吸入低壓液體中，低壓液體不會進(jìn)入開放式 砂箱中。因此砂箱不需設(shè)計(jì)成密閉的高壓砂箱，降低設(shè)備加工成本，提高了設(shè)備的安全性。 當(dāng)所述砂箱為開放式結(jié)構(gòu)時，試驗(yàn)過程中可以隨時向砂箱內(nèi)添加砂子，不須試驗(yàn)中途停止， 從而不會影響試驗(yàn)效果。所述吸入泵的出口端具有增壓作用，可以將喉道內(nèi)的低壓混砂液 轉(zhuǎn)換成高壓混砂液，從而實(shí)現(xiàn)高壓填砂試驗(yàn)。
[0023] 另外本發(fā)明可以在液體流經(jīng)旋流器時，其內(nèi)部螺旋狀的肋板能攪動混砂液，提高 混砂液中砂子混合的均勻程度，保證了試驗(yàn)效果。另外從所述旋流器內(nèi)出來的混砂液的含 砂濃度可以通過超聲波測試儀直接在線監(jiān)測。若所述含砂濃度未達(dá)到試驗(yàn)要求，則可以通 過調(diào)整砂箱的控制閥，進(jìn)而調(diào)節(jié)進(jìn)砂速度，操作方便。另外超聲波檢測儀不與含砂液體直接 接觸，因此所述超聲波檢測儀不易磨損。
[0024] 本發(fā)明所述加砂混砂裝置只需要一個動力源，例如高壓泵，由高壓泵提供高壓液 體動力，吸入泵、旋流器均為非運(yùn)動部件，可以提高整個加砂混砂裝置的使用壽命，減少檢 修工作量，降低運(yùn)行過程中的故障率，更好地保證了試驗(yàn)的連續(xù)進(jìn)行。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025] 圖1是現(xiàn)有技術(shù)中所述的礫石充填試驗(yàn)設(shè)備組合示意圖；
[0026] 圖2是現(xiàn)有技術(shù)中一種泵后加砂混砂裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027] 圖3是本發(fā)明一種加砂混砂裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028] 圖4是本發(fā)明一種加砂混砂裝置噴嘴和吸砂腔的截面示意圖；
[0029] 圖5是本發(fā)明一種加砂混砂裝置旋流器的截面示意圖；
[0030] 圖6是本發(fā)明一種加砂混砂裝置旋流器肋板的展開示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0031] 下面將結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案作詳細(xì)說明，應(yīng)理解這些實(shí) 施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人 員對本發(fā)明的各種等價形式的修改均落入本申請所附權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。
[0032] 本發(fā)明提供一種加砂混砂裝置，其設(shè)置在高壓泵和礫石充填試驗(yàn)?zāi)Ｐ椭g。如圖 3所示，所述加砂混砂裝置包括：吸入泵1，以用于將砂子和高壓液體初步混合，并送入旋流 器2內(nèi)，旋流器2,以用于將來自吸入泵1的混砂液進(jìn)行攪拌均勻。
[0033] 其中所述吸入泵1包括：第一殼體10,以及形成于所述第一殼體10內(nèi)并依次連通 且沿橫軸方向X排布的進(jìn)液腔11、噴嘴14、吸砂腔13、喉道15、增壓腔12。
[0034] 所述進(jìn)液腔11位于所述吸入泵1高壓液體流入的一端。例如，當(dāng)所述吸入泵1與 所述高壓泵密封連接時，從高壓泵內(nèi)流出的高壓液體通過所述進(jìn)液腔11進(jìn)入所述吸入泵1 內(nèi)。所述進(jìn)液腔11可以為圓柱形通孔。
[0035] 所述增壓腔12位于所述吸入泵1流體流出的一端，所述增壓腔12 -端與所述喉 道15連通，另一端與旋流器2密封連通。所述增壓腔12用于將從喉道15內(nèi)流入的混砂液 降低流速并增壓后注入所述旋流器2內(nèi)。所述增壓腔12可以為圓柱形通孔。所述進(jìn)液腔 11和增壓腔12的孔徑遠(yuǎn)大于所述噴嘴14和喉道15的孔徑。
[0036] 所述吸砂腔13位于所述噴嘴14和所述喉道15之間，并分別與所述噴嘴14和所述 喉道15連通。所述吸砂腔13截面示意圖如圖4所示，其整體上可以為圓形腔體。在所述 第一殼體11的殼壁上開設(shè)有與所述吸砂腔13相連通的開口 131。所述開口 131可以為設(shè) 置在第一殼體11殼壁上的圓形孔或其他形狀的孔，所述開口 131可以與加砂設(shè)備相連通， 用于向所述吸入泵1內(nèi)加入砂子。
[0037] 所述噴嘴14設(shè)置在所述吸砂腔13和所述進(jìn)液腔11之間，將所述進(jìn)液腔11和吸 砂腔13連通。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述噴嘴14的出液口可以延伸至空腔132內(nèi)。如圖 4所示，當(dāng)所述噴嘴14的出液口延伸至空腔132內(nèi)時，所述噴嘴14可以為孔徑較小的一段 耐壓圓管。所述噴嘴14的孔徑較小，通常為幾毫米。所述噴嘴14可以通過固定連接的方 式與所述進(jìn)液腔11所對應(yīng)第一殼體10固定連接，也可以與所述進(jìn)液腔11所對應(yīng)第一殼體 10 -體成型。當(dāng)所述噴嘴14延伸至所述空腔132內(nèi)后，有利于在所述空腔132中部形成負(fù) 壓，將從開口 131流入的砂子更好的吸下來并送入喉道15內(nèi)。
[0038] 所述噴嘴14與所述進(jìn)液腔11之間還可以設(shè)置第一過渡段114。所述第一過渡段 114可為直徑漸變的喇叭形，所述第一過渡段114的直徑沿著高壓液體的流動方向由大變 小。所述第一過渡段114 一端與所述進(jìn)液腔11過渡連接，另一端與噴嘴14過渡連接，從而 可以減小高壓液體在吸入泵1內(nèi)的摩擦，使得吸入泵1更耐用。
[0039] 所述吸砂腔13與所述增壓腔12之間設(shè)置有喉道15。所述喉道15可以為圓柱形 孔道，其一端與所述吸砂腔13的空腔32相連通，另一端與吸入泵1的增壓腔12相連通。所 述喉道15的孔徑比所述噴嘴14的直徑大幾毫米，但遠(yuǎn)小于增壓腔12的孔徑。
[0040] 在所述喉道15與所述增壓腔12之間還可以設(shè)置第二過渡段125。所述第二過渡 段125可為直徑漸變的喇叭形，所述第二過渡段125的直徑沿著的方向由小變大。所述第 二過渡段125 -端與所述喉道15過渡連接，另一端與所述吸入泵1增壓腔12過渡連接，從 而可以減小含砂液體在吸入泵1內(nèi)的摩擦，使得吸入泵1更耐用。
[0041] 在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述喉道15和所述噴嘴14各自為形成于所述第一殼體10 內(nèi)的圓柱型孔道。所述喉道15的孔徑大于所述噴嘴14的孔徑，從而可以將從所述噴嘴14 內(nèi)噴出的高壓液體和所述開口 131內(nèi)流出的砂子順利進(jìn)入所述喉道15內(nèi)，并以合理的速度 通過。
[0042] 在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述噴嘴14的高速液體流出的一端接近所述喉道15的入 口，以更好地保證所述噴嘴14噴出的高速流液能夠正好射入所述喉道15內(nèi)。所述入口位 于所述喉道15與所述吸砂腔13交界面上。例如，當(dāng)將所述噴嘴14的高速液體流出的一端 沿著橫軸方向X投影時，能夠投在喉道15入口所在的截面內(nèi)。優(yōu)選的，所述噴嘴14和所述 喉道的中心軸線重合，以利于所述噴嘴14內(nèi)噴出的高速液體能夠?qū)⑺隹涨?32內(nèi)的砂子 在單位時間內(nèi)更多地帶入喉道15內(nèi)，提高所述吸入泵1的工作效率。在所述喉道15的入 口上可以設(shè)置倒角151過渡。所述倒角151 -方面可以減少砂子的磨損，另一方面也增大 了入口處的截面積，有利于砂子和液體向喉道15內(nèi)流入。
[0043] 在所述吸砂腔13的開口處，還可以包括砂箱3,所述砂箱3為兩端開口的敞口容 器，進(jìn)砂端用于加入砂子，出砂端與所述吸入泵1的吸砂腔13相連通。所述出砂端與吸砂 腔連接的方式可以為焊接，以保證連接處的密封性。由于所述砂箱3屬于開放式結(jié)構(gòu)，可以 隨時添加砂子，不須試驗(yàn)中途停止，有利于保證試驗(yàn)效果。其中所加入的砂子可以是干燥砂 子也可以是高濃度含砂液體。
[0044] 在所述砂箱3的出砂端還可以設(shè)置控制閥31，所述控制閥31用于控制砂子的加入 速度。
[0045] 所述吸入泵1的工作原理如下：根據(jù)伯努利方程的機(jī)理，在忽略粘性損失的流動 中，流線上任意兩點(diǎn)的機(jī)械能即壓力勢能、動能與位勢能之和保持不變。處于同一高度的管 線上，位勢能相等。
[0046] 此時根據(jù)液流機(jī)械能轉(zhuǎn)化公式：p/k+o. 5v2/g = p/k+o. sv^/g
[0047] 式中，P為第一位置流體的壓力，單位為牛/平方米；V為第一位置流體的流速，單 位為米/秒；Pi為第二位置流體的壓力，單位為牛/平方米A為第二位置流體的流速，單 位為米/秒；g為重力加速度，單位為米/平方秒；k為流體的密度與重力加速度的乘積，單 位為牛/立方米。
[0048] 從上述公式中可知：在機(jī)械能總和不變時，當(dāng)動能變大，則壓力勢能相應(yīng)變小；當(dāng) 動能變小，則壓力勢能相應(yīng)變大。而所述動能取決于流體的速度，在總能量不變的情況下， 即流速低處壓力高，流速高處壓力低。
[0049] 在本發(fā)明的實(shí)施例中，例如在吸入泵1的進(jìn)液腔11，高壓泵中流入的高壓液體壓 力為P，流經(jīng)噴嘴14時，由于所述噴嘴14和喉道15直徑遠(yuǎn)小于吸入端11的孔徑，所述噴 嘴14和喉道15處的液體流動速度很大，因此所述噴嘴14和喉道15處的機(jī)械能主要為動 能，壓力P1很小。當(dāng)壓力P1小于吸砂腔13附近的大氣壓力時，可以在吸砂腔13處形成負(fù) 壓，從而將砂子吸入空腔132內(nèi)，進(jìn)而進(jìn)入喉道15內(nèi)。當(dāng)高速液體和砂子的混砂液流出喉 道15后，進(jìn)入吸入泵1的增壓腔12。由于增壓腔12處孔徑大于喉道15的孔徑，因此所述 混砂液的流速快速下降，吸入泵1的增壓腔12的壓力迅速提高到P入從而實(shí)現(xiàn)混砂液的增 壓。經(jīng)過增壓后的混砂液再注入旋流器2中。
[0050] 由于所述吸入泵1的吸砂腔13處產(chǎn)生的壓力P1小于大氣壓力，因此所述砂箱3 不需設(shè)計(jì)成高壓砂箱。所述吸砂腔13處產(chǎn)生的負(fù)壓可以將砂子直接吸入低壓液體中，所述 低壓液體也不會進(jìn)入開放式砂箱3中，這樣不僅降低設(shè)備的加工成本，而且提高了整個裝 置的安全性。
[0051] 所述旋流器2用于將來自吸入泵1的混砂液進(jìn)行攪拌均勻。所述旋流器2包括第 二殼體20、形成于所述第二殼體20內(nèi)壁上且沿著橫軸方向X螺旋延伸的一個或多個肋板 21。請參閱圖5和圖6,其中圖5為旋流器2的截面示意圖，所述旋流器2整體上可為中空 圓柱體。在圓周方向上所述肋板21的個數(shù)至少為一個，可以為多個，例如可以是5個、6個 等。所述多個肋板21可以沿著旋流器2的周向均勻分布，沿著橫軸方向X螺旋延伸，從而 更有利于將所述旋流器2內(nèi)的混砂液混合均勻。圖6為旋流器2肋板21的展開示意圖，所 述肋板21與旋流器2的橫軸方向X之間成一個非零的夾角。所述螺旋延伸的肋板21，能夠 使流經(jīng)旋流器2內(nèi)的混砂液產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，提高混砂液的均勻程度。
[0052] 所述第二殼體20與所述肋板21之間形成攪砂通道22。所述第二殼體20與所述 第一殼體1相密封連接，以使得所述攪砂通道22與所述吸入泵1的增壓腔12相連通。所 述密封連接的方式可以為焊接，也可以為螺紋連接。
[0053] 在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述旋流器2第二殼體20與所述吸入泵1增壓腔12在連 通的位置處孔徑相同，以利于所述從吸入泵1的增壓腔12內(nèi)流出的混砂液在進(jìn)入攪砂通道 22內(nèi)時，能夠平緩過渡，從而減少對所述旋流器2的磨損。
[0054] 所述旋流器2的數(shù)量至少為一個。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述旋流器2的數(shù)量可 以采用兩級或多級，以使得混砂液更均勻。當(dāng)所述旋流器2的個數(shù)為兩個或兩個以上時，任 意兩個緊鄰的旋流器2之間的螺旋方向相反，以使得混砂液更均勻。所述兩個緊鄰的旋流 器2之間還可以設(shè)置有具有空腔的過渡殼體23,所述過渡殼體23的兩端分別與所述兩個緊 鄰的旋流器2的攪砂通道22相連通。所述過渡殼體23可以為混砂液在進(jìn)入不同旋向的旋 流器2時，平滑過渡，減少摩擦阻力和降低對所述旋流器2第二殼體20的磨損。
[0055] 由于所述旋流器2可以在混砂液流經(jīng)旋流器2時自動攪動，且所述旋流器2的長 度長，且所述旋流器2的個數(shù)可以為多個，混砂液在所述旋流器2內(nèi)能夠得到充分地?cái)嚢瑁?從而能夠提高混砂液的均勻程度，保證試驗(yàn)效果。
[0056] 本發(fā)明所述加砂混砂裝置還可以包括超聲波檢測儀4,在旋流器2遠(yuǎn)離吸入泵1的 一端設(shè)置有帶有折彎的出口管線，所述超聲波檢測儀4設(shè)置在所述出口管線折彎處的外表 面上。例如，在本發(fā)明所述的實(shí)施方式中，所述超聲波檢測儀4可以設(shè)置在所述旋流器2和 礫石充填試驗(yàn)?zāi)Ｐ椭g管線折彎處的外表面上。當(dāng)混砂液中的砂子經(jīng)過所述折彎處時，因 流動方向發(fā)生改變，會與管線發(fā)生碰撞發(fā)出聲波，所述超聲波檢測儀4,可以根據(jù)砂子與管 線碰撞后產(chǎn)生的聲波的頻率，檢測出旋流器2輸出的混砂液中砂子的濃度。通過調(diào)整控制 閥31可使砂子濃度達(dá)到要求。當(dāng)所述砂子的濃度達(dá)到要求后，就可以將混砂液送往礫石充 填試驗(yàn)?zāi)Ｐ烷_始試驗(yàn)。另外所述超聲波檢測儀4不與含砂液體接觸，因此不易磨損。
[0057] 本發(fā)明所述加砂混砂裝置工作過程如下：
[0058] 從高壓泵泵送或者其他方式輸送的高壓液體在高壓P的作用下，從吸入泵1的噴 嘴14高速噴出。所述在噴嘴14噴出端噴出的高速液流產(chǎn)生負(fù)壓，使得吸砂腔13處的壓力 降為P1。此時打開控制閥31，將砂箱3中儲存的砂子通過吸入泵1的吸砂腔13吸進(jìn)吸入 泵1的喉道15內(nèi)。砂子在喉道15內(nèi)與液體初步混合，并加速進(jìn)入吸入泵1的具有增壓功 能的增壓腔12處，使混砂液的壓力增高至高壓P'。所述高壓混砂液流再從增壓腔12進(jìn)入 旋流器2,通過旋流器2肋條21的攪拌作用，使得混砂液進(jìn)一步充分混合，形成均勻的混砂 液。接著均勻的混砂液送至填砂試驗(yàn)?zāi)Ｐ椭羞M(jìn)行試驗(yàn)。其中所述混砂液的含砂濃度可以在 超聲波檢測儀4測出，若含砂濃度沒有達(dá)到試驗(yàn)要求，則可通過調(diào)整砂箱3的控制閥31，進(jìn) 而調(diào)整含砂濃度至滿足實(shí)驗(yàn)要求。
[0059] 本發(fā)明所述的加砂混砂裝置可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)、高壓工作，其吸入泵1的吸砂腔13處 產(chǎn)生的負(fù)壓可以將砂子直接吸入低壓液體中，低壓液體不會進(jìn)入開放式砂箱3中。因此砂 箱3不需設(shè)計(jì)成密閉的高壓砂箱，降低設(shè)備加工成本，提高了設(shè)備的安全性。當(dāng)所述砂箱3 為開放式結(jié)構(gòu)時，試驗(yàn)過程中可以隨時向砂箱3內(nèi)添加砂子，不須試驗(yàn)中途停止，從而不會 影響試驗(yàn)效果。所述吸入泵1的增壓腔12具有增壓作用，可以將喉道15內(nèi)的低壓混砂液 轉(zhuǎn)換成高壓混砂液，從而實(shí)現(xiàn)高壓填砂試驗(yàn)。所述CN2451733Y說明書公開了一種加砂混砂 裝置中，其進(jìn)液管611和出液管610的管徑尺寸沒有變化，因而其液體流經(jīng)絞龍時不會產(chǎn)生 流速變化，更不會產(chǎn)生負(fù)壓作用，也就無法產(chǎn)生對砂子的抽吸作用，無法實(shí)現(xiàn)砂子自動吸入 高壓液體中。
[0060] 本發(fā)明所述旋流器2可以在液體流經(jīng)旋流器2時，其內(nèi)部螺旋狀的肋板21能攪動 混砂液，提高混砂液的均勻程度，從而保證了試驗(yàn)效果。另外從所述旋流器2內(nèi)出來的混砂 液的含砂濃度可以通過超聲波測試儀4直接在線監(jiān)測。若所述含砂濃度未達(dá)到試驗(yàn)要求， 則可以通過調(diào)整砂箱3的控制閥31，進(jìn)而調(diào)節(jié)進(jìn)砂速度，操作方便。另外超聲波檢測儀4不 與含砂液體直接接觸，因此所述超聲波檢測儀4不易磨損。
[0061] 本發(fā)明所述加砂混砂裝置只需要一個動力源例如高壓泵，由高壓泵提供高壓液體 動力，吸入泵1、旋流器2均為非運(yùn)動部件，可以提高整個加砂混砂裝置的使用壽命，減少檢 修工作量，降低運(yùn)行過程中的故障率，更好地保證了試驗(yàn)連續(xù)進(jìn)行。
[〇〇62] 以上所述僅為本發(fā)明的幾個實(shí)施例，雖然本發(fā)明所揭露的實(shí)施方式如上，但所述 內(nèi)容只是為了便于理解本發(fā)明而采用的實(shí)施方式，并非用于限定本發(fā)明。任何本發(fā)明所屬 【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明所揭露的精神和范圍的前提下，可以在實(shí)施方式的 形式上及細(xì)節(jié)上作任何的修改與變化，但本發(fā)明的專利保護(hù)范圍，仍須以所附權(quán)利要求書 所界定的范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1. 一種加砂混砂裝置，其特征在于，它包括： 吸入泵，其包括第一殼體、形成于所述第一殼體內(nèi)并依次連通且沿橫軸方向排布的進(jìn) 液腔、噴嘴、吸砂腔、喉道、增壓腔；所述進(jìn)液腔和增壓腔在朝向垂直于橫軸方向的截面的投 影面積大于所述噴嘴和喉道朝向垂直于橫軸方向的截面的投影面積；在所述第一殼體的壁 上開設(shè)有與所述吸砂腔相連通的開口； 至少一個旋流器，任一所述旋流器包括第二殼體、形成于所述第二殼體內(nèi)壁上且沿著 橫軸方向螺旋延伸的一個或多個肋板，所述第二殼體與所述肋板之間形成攪砂通道，所述 第二殼體與所述第一殼體相密封，所述攪砂通道與所述吸入泵的增壓腔相連通。
2. 如權(quán)利要求1所述的加砂混砂裝置，其特征在于：所述旋流器的個數(shù)為兩個以上，任 意兩個緊鄰的旋流器的螺旋方向相反，且所述兩個緊鄰的旋流器的攪砂通道相連通。
3. 如權(quán)利要求2所述的加砂混砂裝置，其特征在于：所述兩個緊鄰的旋流器之間設(shè)置 有具有空腔的過渡殼體，所述過渡殼體的空腔的兩端分別與所述兩個緊鄰的旋流器的攪砂 通道相連通。
4. 如權(quán)利要求1所述的加砂混砂裝置，其特征在于：它還包括具有進(jìn)砂端和出砂端的 砂箱，所述砂箱的出砂端與所述吸入泵的開口相連通。
5. 如權(quán)利要求1所述的加砂混砂裝置，其特征在于：它還包括超聲波檢測儀，且在旋流 器遠(yuǎn)離吸入泵的一端設(shè)置有帶有折彎的出口管線，所述超聲波檢測儀設(shè)置在所述出口管線 折彎處的外表面上。
6. 如權(quán)利要求1所述的加砂混砂裝置，其特征在于：所述喉道和所述噴嘴各自為形成 于所述第一殼體內(nèi)的圓柱型孔道，且所述喉道的孔徑大于所述噴嘴的孔徑。
7. 如權(quán)利要求6所述的加砂混砂裝置，其特征在于：所述噴嘴與所述喉道各自孔道的 中心軸線重合。
8. 如權(quán)利要求7所述的加砂混砂裝置，其特征在于：所述噴嘴靠近所述喉道的一端延 伸至空腔內(nèi)，且接近所述喉道的入口。
9. 如權(quán)利要求1所述的加砂混砂裝置，其特征在于：在所述噴嘴與所述進(jìn)液腔之間，在 所述喉道與所述增壓腔之間設(shè)置有過渡段。
10. 如權(quán)利要求1所述的加砂混砂裝置，其特征在于：所述喉道與所述吸砂腔交界面上 的端口為喉道的入口，在所述入口上設(shè)置有倒角。
【文檔編號】E21B43/04GK104110239SQ201410323247
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年7月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月8日
【發(fā)明者】孫厚利, 張建軍, 陳大釗, 李學(xué)良, 王興巖, 周鷹, 孟慶菊, 劉松濤, 宗偉, 于曉溪, 王晶晶, 姬菱秀美, 胡祎, 馬麗麗 申請人:中國石油天然氣股份有限公司