消泡装置及压裂液消泡系统

摘要

本申请涉及压裂设备技术领域，本申请公开一种消泡装置及压裂液消泡系统。消泡装置，包括主体，主体包括：分散腔、打散器、导流罩，分散腔包括开口部，液体通过开口部流动至分散腔；打散器装配于分散腔内，导流罩内形成有导流通道，导流通道通过所述开口部与分散腔连通。与现有技术相比，本申请减小打散器在打散过程中的动力机构的阻力，有效提高消泡效率。

说明书

技术领域

本申请涉及压裂设备技术领域，尤其涉及一种消泡装置及压裂液消泡系统。

背景技术

目前压裂液的配置过程多数采用水、粉混合，在混合配液过程由于本身属于化学品等多方面原因，都非常容易产生泡沫，且泡沫量较大，导致后期混合设备排出压裂液的速度不稳定。由于泡沫较多，传统方式是添加化学消泡剂，然而消泡剂本身也是化学品有可能会对压裂液的化学特性产生影响进而影响整个压裂作业，同时消泡剂大量的使用对于环境的保护也产生了一定的危害，而常规的消泡器通过叶轮直接在混合的压裂液内的旋转将气泡打破，这种消泡方式叶轮在旋转中受到的阻力大，且气泡破碎后出液慢，因此消泡效率低的问题。

发明内容

为了解决消泡剂使用多环境污染大、消泡效率低的技术问题，本申请的主要目的在于，提供一种能够环境污染小、消泡效率高的一种消泡装置及压裂液消泡系统。

为实现上述发明目的，本申请采用如下技术方案：

根据本申请的一个方面，提供了一种消泡装置，包括主体，所述主体包括：

分散腔，包括开口部；

打散器，装配于所述分散腔内；

导流罩，所述导流罩内形成有导流通道，所述导流通道通过所述开口部与所述分散腔连通，所述导流通道用于将液体引出。

根据本申请的一实施方式，其中所述打散器包括叶轮及动力机构，所述叶轮可转动地装配于所述动力机构，所述分散腔包括壁体，所述壁体与所述叶轮的外周之间具有破壁区，所述破壁区与所述导流通道连通。

根据本申请的一实施方式，其中所述壁体呈圆柱状的壳体结构，所述壁体与所述叶轮共轴设置，所述壁体的直径大于所述叶轮的直径，所述破壁区包括所述壁体与所述叶轮外周之间的空腔。

根据本申请的一实施方式，其中所述导流罩包括第一导流壁及第二导流壁，所述第一导流壁设置有第一导流端及第二导流端，所述第二导流壁设置有第三导流端及第四导流端；

所述导流通道包括进液口及出液口，所述进液口与所述开口部连通，所述导流通道形成于所述第一导流壁及所述第二导流壁之间，所述第一导流端与所述第三导流端之间形成所述进液口，所述第二导流端与所述第四导流端之间形成有出液口。

根据本申请的一实施方式，其中所述导流罩还包括支撑部，所述支撑部的一端装配于所述第一导流壁，另一端装配于所述第二导流壁。

根据本申请的一实施方式，其中所述主体包括收纳罩，所述收纳罩的包括第一连接口及第二连接口，所述第一连接口与所述开口部连通，所述第二连接口面向气泡区域，所述收纳罩的截面面积由所述第二连接口至所述第一连接口逐渐缩小。

根据本申请的另一方面，提供一种压裂液消泡系统，包括所述的消泡装置。

根据本申请的一实施方式，其中包括混合容器，所述混合容器内包括多个隔板，所述隔板之间设置有隔腔；

包括多个流经口，所述流经口设置于相邻隔腔之间的隔板上；

至少一个所述消泡装置设置于一个所述流经口的上游。

根据本申请的一实施方式，其中包括至少一个搅拌器及至少一个拦泡器，所述搅拌器可转动地装配于所述隔腔内，所述拦泡器设置于所述流经口。

根据本申请的一实施方式，其中所述拦泡器包括框架、拦泡网及翻转板，所述拦泡网装配于所述翻转板，所述翻转板与所述框架之间设置有轴件，所述翻转板通过所述轴件可转动地装配于所述框架。

根据本申请的一实施方式，其中所述拦泡网包括多层钢丝网。

根据本申请的一实施方式，其中所述搅拌器包括：

旋转机构，包括转轴及驱动件，所述驱动件带动所述转轴转动；

搅拌叶，包括多个，多个所述搅拌叶沿周向间隔设置于所述转轴的周侧；

消泡桨，包括多个曲杆，多个所述曲杆沿周向间隔设置于所述转轴的周侧。

根据本申请的一实施方式，其中所述曲杆呈蛇形结构。

由上述技术方案可知，本申请的一种消泡装置及压裂液消泡系统的优点和积极效果在于：

在动力机构带动所述打散器对分散腔内的气泡进行打散时，一方面，由于所述打散器设置于分散腔内，可有效减小打散器在打散过程中的动力机构的阻力，另一方面，通过导流罩对气泡进行二次消泡，同时还可通过导流通道加快所述内液体的导出，提高消泡过程中的效率。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种消泡装置的整体截面结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种消泡装置的立体结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种消泡装置的部分截面结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种压裂液消泡系统内混合容器内的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的一种压裂液消泡系统内消泡原理结构示意图；

图6为本申请实施例提供的一种压裂液消泡系统内搅拌器的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的一种压裂液消泡系统内拦泡器的结构示意图；

图8为本申请实施例提供的一种压裂液消泡系统的整体结构示意图。

10、主体；

1、分散腔；101、开口部；102、壁体；103、破壁区；

2、打散器；201、叶轮；

3、动力机构；

4、导流罩；401、导流通道；402、第一导流壁；421、第一导流端；422、第二导流端；403、第二导流壁；431、第三导流端；432、第四导流端；404、支撑部；405、出液口；406、进液口；

5、收纳罩；501、第一连接口；502、第二连接口；

20、混合容器；21、隔板；

6、隔腔；7、流经口；

8、搅拌器；801、旋转机构；802、搅拌叶；803、消泡桨；

9、拦泡器；901、框架；902、拦泡网；903、翻转板；904、轴件。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

压裂是油气田增产的主要措施，当前国内外的压裂施工作业，尤其是页岩气的压裂施工现场需要大量的压裂基液。目前压裂液的配置过程多数采用水、粉混合，也有的采用浓缩液兑稀方式混合，不论是哪种方式在混合配液过程由于本身属于化学品等多方面原因，都非常容易产生泡沫，即容易导致混配设备排出不稳定无法正常作业，也容易导致下游设备泡沫增多，解决问题的传统方式是添加化学消泡剂，然而消泡剂本身也是化学品有可能会对压裂液的化学特性产生影响进而影响整个压裂作业，同时消泡剂大量的使用对于环境的保护也产生了一定的危害。

目前压裂施工过程中，现场即混即用的压裂液混配设备应用日趋广泛，并随着压裂规模的增大以及大排量混配作业工艺的增多，配液过程中产生气泡的问题越来越严重，甚至到了不使用消泡剂便无法作业的地步，因此消泡问题成为了油田压裂液混配行业的一个难题。

本申请技术方案提出是为了采用物理型式消除油田压裂液混配作业时产生的气泡，进一步提升混配混合作业效率、提升压裂液质量，减少气泡，减少消泡剂的使用，使压裂液混配作业更加环保、高效。

根据本申请的一个方面，提供了一种消泡装置，包括主体10所述主体10包括：

分散腔1，包括开口部101；

打散器2，装配于所述分散腔1内；

导流罩4，所述导流罩4内形成有导流通道401，所述导流通道401通过所述开口部101与所述分散腔1连通，所述导流通道401用于将液体引出。

参考图1-2所示，气泡通过所述开口部101流向所述分散腔1，所述打散器2在所述分散腔1内进行消泡，消泡后的液体经过分散腔1流至所述导流罩4内，通过所述导流通道401将液体引出，这样即可有效避免，在打散器2在运行过程中，与混合容器20内的气泡直接接触，启动的时候运行阻力小，可有效提高打散器2的消泡效率，另一方面，可通过所述导流罩4对液体内存在的小气泡进行进一步的消泡，减小气泡，还可将液体尽快导出，提高液体流出的效率。

作为示例，所述打散器2可采用旋转的叶片、翅片、叶轮201。

根据本申请的一实施方式，其中所述打散器2包括叶轮201及所述动力机构3，所述叶轮201可转动地装配于所述动力机构3，所述分散腔1包括壁体102，所述壁体102与所述叶轮201的外周之间具有破壁区103，所述破壁区103与所述导流通道401连通。

根据本申请的一实施方式，其中所述壁体102呈圆柱状的壳体结构，所述壁体102与所述叶轮201共轴设置，所述壁体102的直径大于所述叶轮201的直径，所述破壁区包括所述壁体与所述叶轮201外周之间的空腔。

所述破壁区103与所述壁体102有一定的径向间隔，所述分散腔1为呈柱状，所述壁体102呈圆柱的壳体结构，所述叶轮201与所述壁体102同轴设置，所述壁体102面向所述破壁区103设置有刺状尖角结构(图中未标注)，以进一步提高消泡效率。

所述叶轮201进行一次打散后，经过壁体102对液体进行导流，同时对液体中的小气泡进行二次消泡，通过破壁区103调整叶轮201内进气与外界的压力进行调整，便于使所述液体尽快排出。根据本申请的一实施方式，其中所述分散腔1沿所述叶轮201的轴向延伸，所述导流罩4设置于所述开口部101，所述导流通道401沿所述叶轮201的径向延伸。使导流通道401与叶轮201的出液方向相同，可提高导流通道401出液过程中速度。

作为示例，所述导流通道401与混合容器20内的混合腔的出液口连接，以进一步提高液体的排出效率。

作为示例，所述导流罩4面向所述导流通道401设置有刺状尖角结构(图中未标注)，以进一步提高消泡效率。

根据本申请的一实施方式，其中所述主体10包括收纳罩5，所述收纳罩5的包括第一连接口501及第二连接口502，所述第一连接口501与所述开口部101连通，所述第二连接口502面向所述混合腔内的气泡区域，所述收纳罩5的截面面积由所述第二连接口502至所述第一连接口501逐渐缩小。

通过所述收纳罩5的第一连接口501与所述开口部101连通，或是使所述第一连接口501与所述导流通道401的中心部分连通，使液体从所述导流罩4的内壁依赖于离心力导出。

参考图3所示，根据本申请的一实施方式，其中所述导流罩包括第一导流壁402及第二导流壁403，所述第一导流壁402设置有第一导流端421及第二导流端422，所述第二导流壁403设置有第三导流端431及第四导流端432；

所述导流通道401包括进液口406及出液口405，所述进液口406与所述开口部连通，所述导流通道形成于所述第一导流壁402及所述第二导流壁403之间，所述第一导流端421与所述第三导流端431之间形成所述进液口406，所述第二导流端422与所述第四导流端432之间形成有出液口405。

根据本申请的一实施方式，其中所述导流罩4还包括支撑部404，所述支撑部404的一端装配于所述第一导流壁402，另一端装配于所述第二导流壁403。

根据本申请的一实施方式，其中所述导流罩4包括第一导流壁402、第二导流壁403及支撑部404，所述第一导流壁402设置于所述开口部101，所述第一导流壁402与所述第二导流壁403通过所述支撑部404装配固定，所述导流通道401设置于所述第一导流壁402与所述第二导流壁403之间。

作为示例，所述第一导流壁402与所述第二导流壁403可设置为板状结构，通过支撑部404使第一导流壁402与所述第二导流壁403之间间隔有一定距离，形成导流通道401，可将所述第一导流壁402与所述第二导流壁403上的刺状尖角结构成啮合分布，进而使液体由所述进液口406至所述出液口405流出的过程中，对液体内的小气泡进行三次消泡，进一步提高消泡效率。

根据本申请的一实施方式，其中所述导流通道401包括出液口405，所述出液口405设置于所述导流罩4的周侧，所述出液口405用于液体的流出。作为示例，所述第一导流壁402与所述第二导流壁403可设置为板状结构，通过支撑部404使第一导流壁402与所述第二导流壁403之间间隔有一定距离，形成导流通道401，可将所述第一导流壁402与所述第二导流壁403周侧设置沿所述叶轮201周向分布的开口，使所述导流通道401内的液体快速排出，提高导出效率。

同时可将所述第一导流壁402与所述第二导流壁403上的刺状尖角结构成啮合分布，进而使液体在流出的过程中，对液体内的小气泡进行三次消泡，进一步提高消泡效率。

根据本申请的另一方面，提供一种压裂液消泡系统，包括所述的消泡装置。

根据本申请的一实施方式，其中包括混合容器，所述混合容器内包括多个隔板21，所述隔板21之间设置有隔腔6；

包括多个流经口7，所述流经口7设置于相邻隔腔6之间的隔板21上，压裂液通过所述流经口7在多个所述隔腔6之间流动；

至少一个所述消泡装置设置于一个所述流经口7的上游。

作为示例，参考图4-图8所示，基于油田领域压裂液混合作业设备，混合容器(混合罐)可为单个容器，也可在容器内分为1个以上的隔舱，混合液体在容器内通过上下溢流、左右流动、旋转搅拌等方式进行流动混合，在任一隔舱或多个隔舱(相当于隔腔6)之前设置上述的消泡装置，以在每个流经口7对泡沫进行多次消泡。

根据本申请的一实施方式，其中包括至少一个搅拌器8及至少一个拦泡器9，所述搅拌器8可转动地装配于所述隔腔6内，所述拦泡器9设置于所述流经口7，所述压裂液通过所述拦泡器9在多个所述隔腔6内流动。

作为示例，混合容器(混合罐)可为单个容器，也可在容器内分为1个以上的隔舱，混合液体在容器内通过上下溢流、左右流动、旋转搅拌等方式进行流动混合，在任一隔舱或多个隔舱(相当于隔腔6)之前设置上述的消泡装置，以在每个流经口7对泡沫进行多次消泡，同时在液体流经口7处安装拦泡器9，在拦泡器9之前安装消泡器(相当于消泡装置)，通过阻拦泡沫+机械消泡的结构和方法实现压裂液消泡功能。

根据本申请的一实施方式，其中所述拦泡器9包括框架901、拦泡网902及翻转板903，所述拦泡网902装配于所述翻转板903，所述翻转板903与所述框架901之间设置有轴件904，所述翻转板903通过所述轴件904可转动地装配于所述框架901。

参考图6所示，所述拦泡网902包括多层，通过所述框架901与所述流经口7固定，所述翻转板903上设置拦泡网902，通过所述轴件904，所述翻转板903带动所述拦泡网902相对所述流经口7转动，进而可调节拦泡器9与流经口7位置处的消泡角度，提高使用的灵活性，另外，需要更换拦泡网902时，方便工人操作。

根据本申请的一实施方式，其中所述拦泡网902包括多层钢丝网。

根据本申请的一实施方式，其中所述搅拌器8包括：

旋转机构801，包括转轴及驱动件，所述驱动件带动所述转轴转动；

搅拌叶802，包括多个，多个所述搅拌叶802沿周向间隔设置于所述转轴的周侧；

消泡桨803，包括多个曲杆，多个所述曲杆沿周向间隔设置于所述转轴的周侧。

作为示例，通过搅拌器8对混合腔内的压裂液进行搅拌，所述驱动件带动转轴转动，所述搅拌叶802及所述消泡桨803同步转动，在搅拌的同时实现对压裂液中内气泡进行消泡。

作为示例，根据本申请的一实施方式，其中所述曲杆呈蛇形结构，进而可通过曲杆对压裂液进行搅拌与消泡。

优选的，可在所述曲杆以及所述搅拌叶802上设置刺状尖角结构，以便于更好的对压裂液进行消泡。

优选的，多个所述流经口7交错分布，以提高所述混合容器20内的压裂液的混合效果。

基于油田领域压裂液混合作业设备，混合容器(混合罐)可为单个容器，也可在容器内分为1个以上的隔舱，混合液体在容器内通过上下溢流、左右流动、旋转搅拌等方式进行流动混合，在任一隔舱或多个隔舱液体流经口7处安装拦泡器9，在拦泡器9之前安装消泡器，通过阻拦泡沫+机械消泡的结构和方法实现压裂液消泡功能；

本申请中的技术方案中，消泡装置包含消泡器和拦泡器9，通过拦泡器9将泡沫进行拦截收集，然后通过消泡器将泡沫进行快速消除，两种设备即可配合使用也可单独使用，配合使用时可快速消除设备内产生的大小泡沫，适用于气泡量大、气泡产生速度快的情况；根据混配设备的不同结构以及不同的作业工艺，也可单独配备消泡器，消泡器能够将液体上表面的大量气泡抽吸并快速消除，单独使用拦泡器9总成时可通过拦泡器9自带的多层编织钢丝网将流经的液体浮泡快速破灭，均能够起到消泡功能；

消泡器是通过叶轮201旋转产生负压抽吸的原理，将罐内产生的泡沫抽吸进消泡器内，然后通过多叶片式叶轮201将泡沫打散，并甩至风机护罩上，然后通过护罩专门预留的排液口将泡沫破碎后的液体甩出，实现消泡功能；

拦泡器9除泡，携带泡沫的液体流经拦泡器9使，拦泡器9中的多层消泡钢丝网能够将流经的泡沫通过密集的钢丝切割消除泡沫，多层消泡钢丝网可以通过打开翻转固定板进行更换；

选用高速电机和高速液压马达两种方式为消泡器提供动力，可根据配套设备和油田井场情况选择任意一种动力方式；

消泡器旋转消泡结构既可以通过旋转产生负压抽吸泡沫进行消泡，也可以通过旋转机构801的叶片、翅片、叶轮201等直接旋转打散泡沫，同样起到旋转消泡的效果；

旋转消泡结构即可以安装在消泡器内消泡，也可以安装在混合容器内的搅拌装置上，随搅拌装置一同旋转，通过旋转的叶片、翅片、叶轮201等直接打散泡沫。

使用机械结构实现物理型式的消泡目的，使压裂液混配作业不再受到气泡问题的影响，无需添加化学消泡剂，不会影响压裂液的化添特性，同时消除了消泡剂对地下环境的污染，实现更加环保和高效的混配作业；

配备电驱和液压驱动两种方式，可长时间连续使用，空转也不影响设备使用寿命，转速可调，高转速运行可提高消泡能力，能够满足大排量混配作业工艺，解决行业内消泡难题；

消泡装置可匹配现场即混即用的可移动式的压裂液混配设备进行作业，也可用于油田领用压裂液混配的场站、工厂等固定环境使用；

消泡装置可组合配置也可单独安装，根据不同的油田压裂液混配设备可随意配置，安装简单，既可以在新设备上安装也可以在老旧设备改造安装。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。