[实用新型]一种固体颗粒投加装置

说明书

本实用新型提供了一种固体颗粒投加装置，包括铅直的套管、一个上阀盖、一个下阀盖；所述上阀盖设有通孔而能供固体颗粒向下投入和常压液体向上排出，所述下阀盖设有通孔而能供固体颗粒向下投出和高压液体流入；套管中在上阀盖和下阀盖之间设置可沿套管纵向轴线旋转的转子，该转子具有一个或多个上下贯通的通路，转子的所述通路布置成与上阀盖通孔、下阀盖通孔不能同时接通。本实用新型能够避免颗粒对高压压力泵柱塞和配流止回阀的接触，大大改善高压压裂泵运行条件，延长其配流止回阀、柱塞使用寿命，减少备用高压压裂泵（车），从而减少高压压裂泵（车）台数，能有效避免或大大减少支撑剂与阀门或阀门装置的干涉，保证高压密封摩擦副长期、稳定、高效运行。

技术领域

本实用新型涉及压裂领域，尤其涉及一种固体颗粒支撑剂投加装置。

背景技术

在油气工业的完井操作作业中，常常采用水力压裂（通常称作“Fracking”或“Fracing”）以增加岩层中的油气释放。通常压裂系统的工作压力从35MPa到140MPa。水力压裂施工过程中，一般由混配车连续配液提供具有一定粘度和携砂能力的滑溜水和线性胶压裂液，混砂车将支撑剂（支撑剂包括100目数的粉砂，40～70目数的中砂和30～50目数的粗砂、陶瓷粒）和压裂液混合均匀形成携砂液并将携砂液传输给压裂泵车，作为压裂施工“心脏”的压裂泵车通过台上发动机提供动力将携砂液由液力端低压端吸入，经柱塞加压后由液力端高压端排出，高压携砂液流经地面高压管汇进入井口，进而到达井底实现人工造缝，实现更多的油气释放，同时支撑剂进入人工造缝防止和减少压裂液减压时人工造缝闭合。

当前压裂系统，支撑剂由高压泵低压端吸入，经高压泵吸入和排出配流止回阀、柱塞腔整个流道，柱塞和配流阀使用时间约15-20小时就需要更换，不但高压泵的使用维护费用高，而且高压泵的工作效率低，维修需要时间工作时间变短，为维持压裂水流量需要更多台的造价高昂的高压泵（车）。

申请号为201480066042.3和201580051507.2的中国实用新型专利申请说明书所公开的技术方案，尽管采用了高强度、高耐磨的碳化钨之类的陶瓷材料，由于固体支撑剂与在配流盘处与转子和端盖的直接干涉，摩擦副磨损严重、高压系统不稳定，该技术方案至今还在试验阶段，无法进入工程应用。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种压裂系统的固体颗粒投加装置，能提高使用寿命。为此，本实用新型采用以下技术方案：

一种固体颗粒投加装置，其特征在于：所述投加装置包括铅直的套管、一个上阀盖、一个下阀盖；所述上阀盖设有一个或多个通孔而能供固体颗粒向下投入和常压液体向上排出，所述下阀盖设有一个或多个通孔而能供固体颗粒向下投出和高压液体流入；套管中在上阀盖和下阀盖之间设置可沿套管纵向轴线旋转的转子，该转子具有一个或多个上下贯通的通路，转子的所述通路布置成与上阀盖通孔、下阀盖通孔不能同时接通，使得转子通路交替地从上阀盖通孔向下装入固体颗粒同时向上排出转子通路中的液体、保持所装入的固体颗粒和留存的液体、依靠重力通过下阀盖通孔向下排尽所装载的固体颗粒同时流入相应体积的高压液体、保持通道全部液体。上阀盖的通孔设计用于固体颗粒投入和置换出的低压液体流出的开口，下阀盖的通孔设计用于固体颗粒排出和置换的高压液体流入的开口。

进一步地，所述投加装置部分或全部安装在高压环境中，以减少固体颗粒投加装置组件所受张力最小、弹性变形最小。

进一步地，所述投加装置设有或连接计量装置，使每次所述向下投入的固体颗粒的体积小于转子通道的体积。

进一步地，所述投加装置包含固体颗粒投入口、固体颗粒高压排出口，且固体颗粒高压排出口设置在该固体颗粒投加装置下阀盖的下方，该固体颗粒高压排出口也是高压液体的连接口。

进一步地，所述投加装置的铅直套管包括通轴线并连接在一起的高压套管和低压套管，低压套管在上，高压套管在下，所述高压套管设置所述上阀盖和下阀盖。