一种高效分选石油压裂砂的设备制造技术

本实用新型专利技术涉及湿法固固分离设备及方法技术领域，具体涉及一种高效分选石油压裂砂的设备。目前所知的分选设备中，砂浆给进管与给水管无配合关系，使得给进的砂浆不断破坏桶体内已建立并维持的分散系平衡，影响分级效果。本实用新型专利技术包括桶体、进砂部、给水部、溢流槽、排矿管；桶体设有半球面形滤水网；进砂部包括进砂管、混合腔，混合腔内设有一对叶轮。通过设置混合腔、叶轮，对砂浆进行前处理，有利于砂浆更加分散地进入桶体，避免砂浆对桶体动态平衡分散系的严重破坏，以提高砂浆的分级效率。

【技术实现步骤摘要】
一种高效分选石油压裂砂的设备
本技术涉及湿法固固分离设备及方法
，具体涉及一种高效分选石油压裂砂的设备。
技术介绍
当前，国内硅砂分级方法主要有两种：一是采用筛（平摇筛、高方筛、圆桶筛、振动筛等）分级，另一是采用水力分级（包括脱泥）。筛分分选粒度在0.1~1毫米（尤其是更细）的硅砂时，筛网易堵，分级效率不高，且筛网磨损严重。国内有不少硅砂选厂采用水力分级，主要使用脱泥斗或由脱泥斗改进的带上升水流的圆锥（或圆柱）水力分级机，脱泥或分级。这种水力分级设备本身无运动部件，不会磨损，在一定程度上能满足各工业部门（尤其是玻璃工业）对硅砂粒度的要求；但对于粒度要求严格的部门（如精密铸造），有时则难以保证质量，螺旋分级机和水力旋流器仅个别硅砂选矿厂采用。螺旋分级溢流粒度不易控制，且转动部件易磨损；水力旋流器对水压和给料等操作条件较敏感。我国铸造砂生产企业多数采用一系列圆锥水力分级机（包括下部圆锥较小、上部有一定高度柱体的圆柱水力分级机），通过水洗塔对天然硅砂进行连续脱泥一分级作业。虽然这种分级机结构简单，制造价格低廉，操作比较方便，但用于较粗颗粒（0.3~1毫米）分级时，由于其结构本身的限制，分级效果较差，分级产品中粗细混杂严重，粒度集中率低，容易出现不合格产品。在国外，硅砂分级也主要采用筛分和水力分级。天然砂脱泥一般以旋流器为主，原砂中含杂质很少时，选矿主要作业是分级。为了改进分级效果，提高分级效率，国外许多公司都注重研究开发高效分级设备，如弧型筛、喷射式分级机、虹吸分级机及各种上升水流分级机等。其中分级效果较好的有自动干涉沉降分级机、Rheax型分级机等。Rheax分级法，由于分级精确，在澳、芬、瑞典、奥、德、日等国被广泛采用。水力分级法分离砂子过程，首先把水分选设备中的砂子分为3大类，分别是漂浮层、悬浮层和沉底层，他们占据了分选容器中的上、中、下三层。在实际生产中，水力分级是在受阻沉降槽中进行的，因水力分级的特性，要达到分级精度和生产率要求，各粒径间必须具有较高的分散度，具有一定设备的断面尺寸作保证。从理论分析，在水流流速一定的条件下，循环水量与设备直径的平方成正比，设备处理能力越大，分级精度越高，所需设备的断面尺寸就越大，与此相对应的循环水量和动力消耗也就越大。为此受阻沉降槽的结构设计时尽量减小直径尺寸，而用增加设备高度尺寸的办法来解决各粒径间的分散度和生产率问题，通常受阻沉降槽高度尺寸都在3m以上。由于受阻沉降槽这样的结构特点，使得在同样的分级处理能力的情况下与筛选分级相比设备投资费大，厂房基建费用高。水力分级的优点是：水力分级是通过水流的浮力作用达到不同粒径间的颗粒分离，与筛选法比较，设备内无筛网，不需更换筛网，降低了设备的维修费用，减小了工人的劳动强度和生产的辅助时间，同时保证了生产的连续性和稳定性。缺点是：水力分级是依据水流特性，达到不同粒径间的颗粒分离，因此颗粒的密度、形状及沉降条件对沉降速度均有影响，加上设备的截面尺寸在设计上受到动力消耗等因素的限制，因而，分级时粒群混杂现象较严重，存在动力消耗大，分离精度低和单位积处理能力低等问题。另外水力分级操作控制较为严格，控制过程容易出现波动。当生产过程中各控制因素一但发生变化，容易导致分级的失败。因此，由上述描述可知，分选设备内水与砂之间所构成的分散系的状态对分级效果影响明显，即均一、稳定的分散系在一定程度上可以输出粒径单一（指一定目数范围）的砂子，分选产品的精度（某规格砂子中指定粒径砂子的占比）也较高。但目前所知的分选设备中，单体分级机（指单个分选设备的桶体）中砂浆给进管与给水管无配合关系，使得给进的砂浆不断破坏桶体内已建立并维持的分散系平衡，影响分级效果。石油压裂砂是属于压裂支撑剂的一种产品，具有很高的压裂强度，主要用于油田井下支撑，以增加石油天然气的产量。压裂支撑剂利用优质铝矾土等多种原材料，用陶瓷烧结而成，是天然石英砂、玻璃球、金属球等中低强度支撑剂的替代品，对增产石油天然气有良好效果。石油天然气深井开采时，高闭合压力低渗透性矿床经压裂处理后，使含油气岩层裂开，油气从裂缝形成的通道中汇集而出。用陶粒支撑材料随同高压溶液进入地层充填在岩层裂隙中，起到支撑裂隙不因应力释放而闭合的作用，从而保持高导流能力，使油气畅通，增加产量。实践证明，使用陶粒支撑剂压裂的油井可提高产量30－50%，还能延长油气井服务年限。压裂支撑剂可广泛用于深井，高压油气层的压裂改造。压裂支撑剂产品分类：1、按抗破碎度分别为：52MPa（7500psi）、69MPa（10000psi）和86MPa（12500psi）、102MPa（15000psi）四大系列；2、按体积密度分为：低密度、中密度、高密度；3、按规格分别为：12-20目、16-20目、16-30目、20-40目、30-50目、40-60目、40-70目、70-100目等。为满足国内外油气井的需求，用户可根据油井的深度，选用不同强度和不同规格的产品。当然，上述产品分类是以标准压裂支撑剂为准进行划分的，采用天然硅砂作为压裂支撑剂时，其分类的规格、抗破碎强度等指标也不尽相同。
技术实现思路
本技术的目的主要是：提供一种高效分选石油压裂砂的设备，即采用该套装置对天然硅砂进行水力分级的装置。上述目的是由以下技术方案实现的：一种高效分选石油压裂砂的设备，以下简称为分选设备，其特征在于：所述分选设备包括桶体、进砂部、给水部、溢流槽、排矿管；桶体呈圆桶状，上端开口，底部设有滤水网，该滤水网呈圆形半球面，滤水网设有多个滤水孔；进砂部包括进砂管、混合腔，混合腔呈圆筒形或球形，混合腔内设有一对叶轮；混合腔的一侧开口、且与桶体的侧壁相连通，混合腔另一侧与进砂管相连通；给水部包括给水管、给水腔，给水腔位于桶体底部，给水管与给水腔相连通；溢流槽位于桶体顶部外侧，溢流槽沿桶体环绕一周、形成环状槽形结构，溢流槽设有向外引出的溢流管；排矿管设在桶体底部中央，排矿管贯穿滤水网和给水腔、并向下延伸。所述进砂部设有2~4个，且全部进砂部均安装在桶体外壁相同高度的位置上，各进砂部呈中心对称的星型分布。所述进砂部设在从桶体顶端至滤水网上沿之间的二分之一高度处。所述叶轮设有叶轮轴、叶轮体、叶轮片，叶轮轴横置、且其两端固定装配在混合腔，叶轮体套在叶轮轴外部，叶轮片具有多个、均固定安装在叶轮体上。所述叶轮轴水平设置，且两个叶轮轴纵向排列，叶轮片相互穿插。所述进砂管与叶轮两个叶轮轴所在的平面相垂直。所述进砂管倾斜设置，进砂管远离桶体一端向上倾斜。所述桶体设有调流板，该调流板朝桶体中心方向、并向下倾斜，调流板设有支柱，该支柱将调流板固定连接在桶体内壁；调流板与桶体内壁之间留有间隙；所述调流板设有多个，该多个调流板沿桶体内壁周向和/或轴向交错排列。所述调流板设置在桶体的中段位置。所述给水管设有至少2个，且全部给水管呈星型分布、均指向桶体底部中央的排矿管。...

【技术保护点】
1.一种高效分选石油压裂砂的设备，以下简称为分选设备，其特征在于：/n所述分选设备包括桶体、进砂部、给水部、溢流槽、排矿管；/n桶体呈圆桶状，上端开口，底部设有滤水网，该滤水网呈圆形半球面，滤水网设有多个滤水孔；/n进砂部包括进砂管、混合腔，混合腔呈圆筒形或球形，混合腔内设有一对叶轮；混合腔的一侧开口、且与桶体的侧壁相连通，混合腔另一侧与进砂管相连通；/n给水部包括给水管、给水腔，给水腔位于桶体底部，给水管与给水腔相连通；/n溢流槽位于桶体顶部外侧，溢流槽沿桶体环绕一周、形成环状槽形结构，溢流槽设有向外引出的溢流管；/n排矿管设在桶体底部中央，排矿管贯穿滤水网和给水腔、并向下延伸。/n

【技术特征摘要】
1.一种高效分选石油压裂砂的设备，以下简称为分选设备，其特征在于：
所述分选设备包括桶体、进砂部、给水部、溢流槽、排矿管；
桶体呈圆桶状，上端开口，底部设有滤水网，该滤水网呈圆形半球面，滤水网设有多个滤水孔；
进砂部包括进砂管、混合腔，混合腔呈圆筒形或球形，混合腔内设有一对叶轮；混合腔的一侧开口、且与桶体的侧壁相连通，混合腔另一侧与进砂管相连通；
给水部包括给水管、给水腔，给水腔位于桶体底部，给水管与给水腔相连通；
溢流槽位于桶体顶部外侧，溢流槽沿桶体环绕一周、形成环状槽形结构，溢流槽设有向外引出的溢流管；
排矿管设在桶体底部中央，排矿管贯穿滤水网和给水腔、并向下延伸。


2.根据权利要求1所述的一种高效分选石油压裂砂的设备，其特征在于：
所述进砂部设有2~4个，且全部进砂部均安装在桶体外壁相同高度的位置上，各进砂部呈中心对称的星型分布。


3.根据权利要求2所述的一种高效分选石油压裂砂的设备，其特征在于：
所述进砂部设在从桶体顶端至滤水网上沿之间的二分之一高度处。


4.根据权利要求1所述的一种高效分选石油压裂砂的设备，其特征在于：
所述叶轮设有叶轮轴、叶轮体、叶轮片，叶轮轴横置、且其两端固定装配在混合腔，叶轮体套在叶轮轴外部，叶轮片具有多个、均固定安装在叶轮体上。

【专利技术属性】
技术研发人员：李继余，刘建华，王海会，
申请(专利权)人：中建材通辽矽砂工业有限公司，
类型：新型
国别省市：内蒙古;15