[发明专利]加砂装置及方法

说明书

本发明公开了一种加砂装置及方法，包括：壳体，壳体呈圆筒状，壳体的两端分别设有入液口和出液口，壳体的侧壁上设有入砂口；内套筒，内套筒设置于壳体的内部，与壳体同轴设置且可在壳体内部转动，内套筒的侧壁上设有开窗，内套筒在壳体内部转动时，开窗能够与入砂口对准或错开；一对叶轮，一对叶轮设置于壳体中且分别位于壳体的两端，一对叶轮通过传动轴传动连接；传动装置，传动装置分别与一对叶轮和内套筒连接，传动装置在一对叶轮的驱动下带动内套筒转动。该装置及方法能够实现脉冲加砂且加砂频率与加砂周期可调。

技术领域

本发明属于及石油开发及采油工程技术领域，更具体地，涉及一种加砂装置及方法。

背景技术

支撑剂对裂缝的支撑作用是决定储层改造效果的重要因素。通过脉冲式加砂可一定程度上实现裂缝的高导流能力。而脉冲加砂所需的设备是该技术的核心影响因素。

温庆志(2013)所申请的发明专利“实现超高导流能力的压裂脉冲加砂系统及工作方法”(CN201310281751.0)中，通过电控单元实现挤液及混砂液的交替排出，最终实现脉冲加砂；李晖(2015)所申请的发明专利“一种脉冲式加砂压裂系统及其控制方法”(CN201510045899.3)中，通过电控设备改变循环管路中支撑剂的运移路径实现脉冲式加砂；温庆志(2015)所申请的发明专利“一种实现高导流能力的通道压裂混砂车及应用”(CN201510362540.9)中，通过电控阀门控制储砂罐的开合，实现脉冲加砂；尹进(2017)所申请的发明专利“一种压裂施工用脉冲式加砂装置”(CN201710984579.3)中，通过砂斗底部闸板的开合使支撑剂不连续下落，形成脉冲加砂的效果。目前这些脉冲加砂设备的核心多为通过电控闸板、阀门、开关等造成支撑的不连续运移，以实现脉冲加砂，其本质仍需设备的频繁启动，多存在滞后性，且操作不精确，脉冲效果不佳，有较大的提升空间。

因此期待研发一种加砂装置及方法，实现脉冲加砂的同时，使加砂频率可调，并能够随排量自适应调节，以提高自动化程度，简化脉冲加砂的施工程序。

发明内容

本发明的目的是为解决当前脉冲加砂设备多为手动控制带来的精度受限、设备频繁启动的问题，提出可调节频率的自适应脉冲的加砂装置及方法，通过简单可靠的机械构造实现脉冲加砂、频率可调、随排量自适应的多重功能，提高自动化程度，简化脉冲加砂的施工程序。

为了实现上述目的，本发明提供一种加砂装置，包括：

壳体，所述壳体呈圆筒状，所述壳体的两端分别设有入液口和出液口，所述壳体的侧壁上设有入砂口；

内套筒，所述内套筒设置于所述壳体的内部，与所述壳体同轴设置且可在所述壳体内部转动，所述内套筒的侧壁上设有开窗，所述内套筒在所述壳体内部转动时，所述开窗能够与所述入砂口对准或错开；

一对叶轮，所述一对叶轮设置于所述壳体中且分别位于所述壳体的两端，所述一对叶轮通过传动轴传动连接；

传动装置，所述传动装置分别与所述一对叶轮和所述内套筒连接，所述传动装置在所述一对叶轮的驱动下带动所述内套筒转动。

可选地，所述传动装置包括至少一对行星齿轮组件，所述至少一对行星齿轮组件位于所述一对叶轮之间，每对所述行星齿轮组件中的一个行星齿轮组件靠近所述壳体的一端，另一个行星齿轮组件靠近所述壳体的另一端；每个所述行星齿轮组件通过所述传动轴与所述叶轮传动连接，且与所述内套筒传动连接。

可选地，每个所述行星齿轮组件包括主齿轮及多个小齿轮，所述主齿轮与所述传动轴连接，所述多个小齿轮环绕所述主齿轮设置且与所述主齿轮啮合传动，所述多个小齿轮的齿轮轴连接于所述内套筒。

可选地，所述传动装置包括多对行星齿轮组件，各对行星齿轮组件的主齿轮与小齿轮之间的传动比不同，各对行星齿轮组件的小齿轮一一对应且同轴。

可选地，所述传动轴上设有键槽，所述主齿轮通过可拆卸地设于所述键槽内的键与所述传动轴传动连接。