采油机械课件-压裂与酸化设备

压裂与酸化设备第一节概述一、酸化压裂工艺

1、作用：压裂和酸化是目前油、气井增产和注水井增注的有效措施。

2、压裂过程：利用高压液体(压裂液)在井底生产层造成裂缝或扩展原始裂纹，再用支撑剂(砂子或其它固体颗粒)充填，以形成高渗透率区域。（1）形成高压（2）形成裂缝（3）填充支承剂

3、酸化过程：向井底注入酸液，以解除井底堵塞或溶去一部分地层岩石颗粒，从而提高油层渗透率。

近年来，在裂缝性灰岩中发展了一种酸化-压裂联合处理的有效方法。这种方法实质上是压裂，只不过用酸液代替了压裂液，不加支撑剂。经过酸化-压裂处理后，可得到导流能力强，裂缝长的通道，增产效果好。实践证明，进行压裂或酸化后，油、气井产量可增加几倍至十几倍。

二、压裂酸化设备进行压裂和酸化，需要整套的压裂和酸化设备。（1）压裂设备由压裂车(或压裂机泵组)，混砂车、运砂车、储罐车、管汇车、仪表车及井口附件等组成。

（2）酸化设备还应配备酸罐车或酸化车。压裂和酸化设备的性能和工作好坏是影响油井压裂和酸化效果的重要因素。三、压裂酸化设备国内发展趋势随着我国油、气井深度的不断增加及压裂和酸化工艺的日益强化：（1）压裂和酸化设备愈来愈朝着高压力、大排量和高功率的方向发展。（2）海洋和偏远等地区钻采事业的发展又要求这些设备具有高度的运移性和适应性。（3）压裂和酸化操作质量的不断提高则要求工艺过程的检测和控制更加自动化。我国生产的压裂和酸化设备就是按照上述的方向不断地完善和改进的。

第二节压裂与酸化设备的组成、结构和作用原理一、泵注设备

一般称为泵车。压裂用泵车叫压裂车。低压酸化时，用固井水泥车.

高压酸化时，特别是酸化压裂时直接用压裂车进行。

用途：低压酸化时，用水泥车向井中注入酸液。国产SNC-H300型水泥车的外形图1、水泥车

SNC-H300型水泥车装在JN一150型黄河牌载重汽车底盘上。主要由固井泵系统、水泵系统、水泥浆混合系统，管汇系统和底座构架系统等五部分组成。（1）固井泵系统由汽车发动机(6135型柴油机，当转速1800r／min时额定功率为118kW)经汽车变速箱和功率分配箱，驱动固井泵。固井泵为卧式双缸双作用活塞泵。

★注：SNC-H300型水泥车的最关键设备是固井泵。该泵是卧式双缸双作用活塞泵。基本性能参数：最高压力30.0MPa

最大排量1.27m3／min

冲程次数26～117min

冲程长度250mm

JRPS50型固井泵撬

（2）水泵系统由专用汽油发动机(NJ-70型，当转速2800r／min时最大功率为52kW)通过变速箱驱动水泵。水泵用立式三缸单作用柱塞泵，最大压力为1.5MPa，当转速204r／min时最大排量为1m3／min。可利用变速箱档次的改变来调节水量。（3）水泥混合系统由水力式混合器（漏斗）、水箱和泥浆槽组成。水力式混合器的生产能力为1t/min（干水泥），它是一个漏斗装置，在漏斗下部有喷嘴，利用高速水流在喷嘴顶部区域造成一定真空度，使水泥从漏斗上不自动吸入，然后和水混合成水泥浆，再经固井泵加压，注入井筒。水箱容积为3m3，用隔板分为两半，便于测水量。泥浆槽容积为0.25m3。（4）管汇系统管汇系统是连接固井泵系统、水泵系统和水泥浆混合系统的管线以及各种阀门。（5）底座构件系统包括以上各系统的底座和金属构件。2．压裂车(或压裂机泵组)

1）压裂车(或压裂机泵组)的主要作用：（1）向井内注入高压大排量的压裂液，将油、水层造成人工裂缝，并向裂缝里注入带支撑剂(如砂)的混合液，支撑住已形成的裂缝，提高井底附近地层的渗透率。（2）酸化压裂时，用酸化压裂泵来冲洗油井，带出脏物，然后注酸，并用顶替液把酸全部挤到油层中。

2）分类：

压裂车(或压裂机泵组)一般分为车装式和撬装式两大类。车装式压裂机泵组通常就叫做压裂车。撬装式压裂机泵组专供交通不便地区和海上作业用，所用设备和压裂车完全一样。3）

典型压裂车：YLC-850型压裂车(兰州通用机器厂生产)

装在SH161型交通牌载重汽车(改型)的底盘上。由柴油发动机、传动装置、压裂泵、控制系统和管汇系统等几部分组成。发动机是一台12V180ZJ型柴油机，当转速1500r／min时最大功率为735kW，额定功率为669kW。

压裂泵是YLC-850型压裂车中最关键的设备

压裂泵是卧式三缸单作用柱塞泵

主要性能参数：

最高压力:85MPa

最大排量:24.3L／s(87.5m3/d）

输入功率：482kW

水功率：400kW

冲程长度：160mm

冲程次数：157～450min-1

柱塞直径：75和100mm采用：泵外行星减速箱减速，简化了结构。

（1）压裂泵的驱动部分（动力端）

由箱体、曲轴、连杆一十字头组、滑道、盘根盒等零部件组成。压裂泵（YLC-850型压裂车）结构

A、曲轴：整体式，有三个互成120°的曲拐，曲柄偏心距为80mm。曲轴由四个主轴承支承：中间两个为单列短圆柱滚子轴承两端各为一个自动调心的双列向心滚子轴承，以承受轻微的轴向力和限制曲轴沿中心线移动。

B、连杆-十字头组连杆、连杆盖、连杆大小轴承、十字头、十字头横销和衬套等组成。

连杆大头是剖分式，采用剖分式滑动轴承

连杆小头是整体式，内嵌衬套。连杆体制成工字形截面，保证重量小而刚度大。十字头为整体铸件，用十字头横销和连杆小头相连。十字头上下滑动表面上铣有油槽，以保证十字头和滑导间的润滑。

C、盘根盒装置将驱动部分和水力部分隔开，实现低压密封。用直通式布置，有利于泵缸吸入。由泵头(阀箱)、柱塞、柱塞密封、阀和空气包等零部件组成。（2）压裂泵的水力部分（液力端）

A、泵头

用35CrMnSiA钢锻制成整体式，并经过热处理，加工完毕后还需在110MPa压力下进行水压试验。泵头内流道尽量短而直。

B、柱塞和柱塞密封（组成一对摩擦副）

a）为了调节排量，柱塞配备有两种直径：Ф75和Ф100mm。

b）材料：同时为了适应加砂压裂及酸化压裂的不同要求，柱塞由两种不同材料制成：加砂压裂时，柱塞材料用铬钼钢加工，并进行表面氮化处理；酸化压裂时，柱塞材料用20Cr，正火处理后，表面上堆焊一层厚1.5毫米的镍铬硼硅耐蚀合金。

c）使用表明，柱塞往往在高压的水力部分损坏最严重，如果将其调转方向再用，可延长使用寿命约l.5～2倍左右。

d）密封方式：柱塞密封采用自封式叠置密封圈。由于柱塞有两种尺寸，密封装置也有两种尺寸。

C、泵阀

分类：a）排出阀位于泵缸的最高点，使缸内不滞留气体，以提高泵缸充满程度。b）吸入阀和排出阀尽量靠近泵缸，以减小余隙容积和水力损失的影响。

组成：泵阀是自动作用式锥形盘阀，用四个导向翼导向。阀盘和导向翼分成两体，用螺杆螺母或锁销连接。这样便于单独拆换导向翼，加工方便。a）阀盘作成双工作锥面，可掉转使用。

b）导向翼用薄板冲压件，以减轻阀重和增加阀的过流断面。

材料：a）泵阀材料用30CrMnTi，渗碳淬火，渗碳深度在1mm以上，工作锥面硬度HRC57～61，芯部硬度HRC34～35。耐酸泵阀采用20Cr，表面堆焊镍铬硼硅耐腐蚀合金。b）阀密封圈材料一般用耐油合成橡胶，如丁氰胶。目前还用聚氨基甲酸酯(聚胺酯)为密封圈材料，密封效果较好，但在高温下和高碱性介质中，性能受到较大影响。

D、压裂泵的吸入空气包

由总管(内径Ф156mm)、支管(内径Ф104mm)和法兰等组成。支管插入总管中心处进行焊接，作吸入空气包，以改善吸入条件。二、混合设备

混砂车工作的好坏和机械化程度的高低对压裂施工质量以及压裂工人的劳动强度有很大影响。混砂车的动力一般就用装载汽车的发动机，必要时可另装发动机。（一）概述

作用：压裂时，需将压裂液和支撑剂(如石英砂)按一定比例混合(有时还需将固体和液体的化学添加剂以不同比例加入)，供给压裂车。压裂用的混合设备称为混砂车，是压裂施工中不可缺少的关键设备之一。（二）组成1-控制盘2-混合装置3-工作螺旋输砂器；4-焊接储罐7、8-进、出口管汇9-散装材料送给量调节器10-汽车底盘的框架11-离心式砂泵12-液压系统5-装料螺旋输砂器；6-气动发振器混砂车主要由供液系统、输砂系统及传动系统三部分组成。1、供液系统

（2）作用：供给压裂液以及将压裂液和砂子混合均匀后输送到压裂车上。供液泵将储罐里的压裂液输送到混砂罐内，在混砂罐里压裂液和砂子进行混合，然后用砂泵将混砂液打入压裂车的吸入管线。供液泵多为离心泵，也有用齿轮泵。在供液泵的出口管线上安装流量计和控制闸门，用于测量和调节流量。（1）组成：供液泵、混合装置、砂泵、控制闸门及管线等。2、输砂系统

（1）作用:

根据混砂液不同的混砂比，将砂子从地面或某一高度输送到混砂罐内。输砂系统必须工作可靠，上砂均匀并能调节砂量等要求。输砂系统的输砂量一般应在30～l00t／h范围内。A、螺旋输砂式

原理：利用螺旋叶片的旋转，使砂子沿螺旋槽斜面向前推移，达到输砂的目的。优点：可靠、输砂量大、功率消耗小和对砂子温度的适应性强。应用较广。（2）输砂方式

B、气力输砂式

原理：利用高速空气流来输送砂子。分类：吸气式、压气式和混合式三种。以

吸气式气力输砂装置（HSC--45型混砂车）为例：组成：由鼓风机，卸料器(即混砂罐）、控制风门、吸入软管和吸嘴等组成。原理：由于鼓风机的抽吸作用使管道内产生一定的真空度，砂子随气流经吸嘴和吸入软管进入卸料器。空气进入卸料器后，流速降低，砂子便全部沉降下来，而分离出来的空气电鼓风机排出口排出。优点：（气力输砂式与螺旋输砂式比）结构简单，工作范围较广，操作方便。只要一个人移动吸嘴和吸入软管就可从任何位置将砂子输送到混砂罐去。3、传动系统混砂车的传动方式有机械传动和液压传动两种。

机械传动一般是用分动箱把汽车发动机的动力引出，驱动供液泵、砂泵、输砂系统和机械搅拌器等。

液压传动是用汽车发动机带动油泵，再用管线把压力油经控制阀分送到几个油马达，由油马达带动各执行机构工作。液压传动的突出优点：结构紧凑、传动简单、能无级变速和自动控制等。

(1)水力式混合法

从供液泵出口管线引出2～3根支管，支管出口作成喷嘴形。压裂液进入支管后，从喷嘴中向混砂罐内壁和底部按一定角度高速喷出，液体在罐内形成旋涡，和砂子均匀混合。也有使砂、液先在喉管内进行混合，然后再送到罐内。

优点是结构简单，制造容易，效果好。

缺点是影响供液泵的排量和不适于高粘度压裂液。(2)机械搅拌式混合法通常在混砂罐内装三个四叶片浆式搅拌器进行搅拌混合。此法适用于高粘度压裂液，混合可靠。搅拌器轴的转速以5O～80min-1为宜。4、混合装置(混砂罐)

作用:

将不同性质的压裂液和支撑剂，按不同比例均匀混合。混合方式有水力式和机械式两种，也有两种方式联合应用的。三、运料设备为了配合高速混合及泵注设备的需要，供料速度必须大大提高。采用散装装运可提高运料效率，同时可降低包装及装运费用。（1）作用（运砂车）：

运砂车是和混砂车配套使用的，它的作用是运砂和将砂子输送给混砂车，（2）组成：包括砂罐(或砂槽)和输砂装置。

水平输砂器把砂槽内的砂子送到斜输砂器的入口，然后再由斜输砂器送到混砂车输砂器的入口。（3）运砂车典型结构

我国各油田已制成不同类型的运砂车。图4-14为某油田使用的运砂车传动示意图。

A、砂槽容积为10m3

B、有两个水平螺旋输砂器

C、一个斜螺旋输砂器。

运砂车也有用气力输送的，用压缩空气排出砂罐内的存砂。四、储罐设备

1、作用：运送和储存压裂和酸化所需液体(水、油、压裂液、酸液等)的车辆。

在某些储罐车上，由于在储罐前面装了一台立式三缸柱塞泵或离心泵，因而扩大了使用范围。液体可以从别的容器打入罐内或由罐内抽取，也可由一个容器打到另一个容器或在罐内循环。2、结构：如图4-15示，储罐是卧式椭圆形的钢板焊制容器，容积为9m3，

（1）罐内有四块波形隔板，把储罐分成连通的五格，其目的是为了减小行车时液体的振荡。

（2）罐顶有加液孔与呼吸阀，后端装有浮标式液面测量计。

（3）在罐内还有蒸气盘管供加热液体用。五、管汇设备

在油气井压裂和酸化过程中，安装压裂、酸化设备和井口装置的连接管汇是一件既费时又繁重的操作。实际上，管汇安装时间常常超过整个工艺过程本身所需时间好几倍。为了简化管汇安装工作和缩减安装时间，提高设备的运移性和适应性，同时为了便于检测工艺过程的主要参数(流量、压力和密度)，保证工作的连续性和可靠性，应该采用管汇组或管汇车。

管汇组或管汇车组成：

必须包括分配集管和压力集管。（1）分配集管是从液源到混合设备的管汇。（2）压力集管是和泵注设备排出管线相连的管汇。六、检测和控制设备一般称为仪表车．作用：集中检测和控制压裂和酸化过程的主要设备和工艺参数。对于压裂过程，主要是压裂车和混砂车；对于酸化过程，主要是酸化压裂车和酸罐车。

工作：包括计量和自动记录压力、流量、累积流量、混砂比等参数，并能进行自动控制。有时为了指挥方便，仪表车上还装有扩大器或送话器等通讯联络设备，所以又叫仪表指挥车。在仪表车中应注意检测仪器的防震性以及能发出光和声的警报装置等。七、井口附件

压裂和酸化用井口附件是井口压裂头。图8-31投球器结构图压裂及酸化设备的组成、结构八、辅助设备及工具

1．平衡车压裂施工中，压裂管柱最上部封隔器的上、下压力相差很大，对封隔器强度产生不利影响：一旦封隔器受到破坏，压裂管柱内的高压液体就会通过套管环形空间上窜，使封隔器上部套管压力突然增大，可能导致套管断裂或其它恶性事故。平衡车是用以向封隔器上部套管环形空间打入一定压力的液体，平衡封隔器的部分压差，改善封隔器的工作条件，达到保护封隔器、防止上述恶性事故的目的。此外，平衡车有时还用于处理砂堵等事故，进行反洗或反压井等工作。平衡压力由套管及井口装置的强度决定，一般以不超过套管的抗拉强度为上限。压裂及酸化设备的组成、结构2、井下工具图8-32DG0451型喷砂器1-上接头；2-调节环；3-隔环；4-弹簧；5-中心管；6-剪钉；7-“O”型胶圈；8-阀；9-滑套芯子；10-阀座；11-钨钢套；12-护罩；13-衬套；14-下接头压裂及酸化设备的组成、结构

图8-33SL0551型胶囊水力锚

1-上接头；2-螺钉；3-衬管；4-锚爪；5-定向块；

6-胶囊；7-锚体；8-压帽；9-下接头压裂及酸化设备的组成、结构图8-34DG0351型安全型接头1-上接头；2-“O”型胶圈；3-下接头压裂及酸化设备的组成、结构图8-35HB0351型安全接头1-上接头；2、5、6-“O”型胶圈；3-锁套；4-滑套芯子；7-销钉；8-下接头压裂及酸化设备的组成、结构九、酸化地面设备对油、气层进行酸化处理时，常用的地面设备有压裂车、高压井口管汇和各种辅助车辆，它们统一布置于井场，组成一个如图8—36所示的酸化流程。图8-36酸化处理井场布置示意图1-高压井口装置；2-高压管汇；3-高压管线；4-低压分配线；5-供配管线；6-压裂车组；

7-高压针形阀；8-计量池；9-平衡车；10-边配边注车；11-供酸车；12-储酸车；13-运酸车；14-水罐压裂及酸化设备的组成、结构

图8-37高压井口管汇

1-压力表；2-放空阀门；

3-死弯头；4-大小头；

5-压力表阀门；6-短节；

7-高压管汇；8-法兰；

9-总阀门；10-油管挂；

11-套管四通；12-套管头；

13-套管阀门；14-活动弯头；

15-高压由壬；16-单流阀；

17-四通；18-三通注：在压裂和酸化的成套设备中，最重要的是泵注设备和混合设备。需要较深入地进行分析研究：

1）泵注设备中的高压往复泵和其动力驱动装置

2）在混合和运料设备中的螺旋和气力输砂装置的有关设计计算和选择第三节泵注设备的设计计算一、高压往复泵设计中的几个问题

1．高压问题

为了解决深层和低渗透率地层的压裂酸化问题，压裂泵的排出压力有愈来愈提高的趋势。压裂泵的排出压力最高已达140～l55MPa。高压工作对泵的设计和使用提出一系列新问题。

例如:

有一台高压往复泵的柱塞直径8mm，冲程长度50mm，在排出压力85MPa下输送水，测得泵的容积效率等于41％.

总容积损失:59％间隙的漏失所引起的损失:l0.6%

液体的可压缩性和泵缸弹性变形所引起的损失:48.4%(后者占整个容积损失的89.4％)

（1）高压对泵效的影响问题

1）影响因素:

A、液体的可压缩性B、泵缸的弹性变形C、泵缸余隙容积尺寸

试验证实:当高压时(p排≌100MPa)，泵的容积效率显著降低，在绝大多数情况下，这不是由于液体通过缝隙处的漏失，而是由于被输送液体的可压缩性和泵缸的弹性变形所引起的。

2）输送液体的可压缩性和泵缸的弹性变形对泵工作的影响A、液体不可压缩和泵缸为绝对刚性示功图：ABCDB、液体可压缩和缸体为绝对刚性示功图：A′BC′DC、液体可压缩和缸体有弹性变形示功图：A″BC″D在不考虑漏失条件下，高压往复泵的理论容积效率可根据下式计算:式中：q——考虑被输送液体的压缩性和泵缸弹性变形后，在一个冲程中排出液体的容积；

b——柱塞在一个冲程所走过的容积3）高压往复泵的容积效率η容求取为了提高理论容积η容，应尽量减小泵缸的余隙容积系数r。为了降低r值，在高压往复泵的结构设计上可以从两方面着手：

A、减小余隙容积，措施：（1）吸入阀和排出阀尽量接近泵缸；（2）尽可能缩小缸盖和柱塞端面所夹空间；（3）尽可能缩小柱塞和泵缸壁间的缝隙尽可能缩小等。

B、增加泵缸内柱塞的排出容积。采用增加冲程长度比加大柱塞直径较为有利。（2）高压泵的缸套冷却问题

缸套需冷却原因：

1）避免由于液体压缩所产生的热量使泵缸温度过高；

2）延长缸套和其它摩擦副的寿命。

(3)高压泵的柱塞密封部件结构问题（５种密封结构）

①压裂泵的柱塞密封较普遍采用自封式V型多皮碗密封结构V型密封②图4-19，国外生产的压裂泵采用的柱塞密封。它由几个特殊的密封环、两个金属垫环和一个弹簧组成，安装完毕后不需再调整。密封环金属垫环弹簧③三个高硬度、高强度的密封涨圈所组成的密封结构

优点：●可以消除在循环载荷作用下支承涨圈在密封间隙附近产生的疲劳破坏现象●将密封区域分配到几个涨圈，改善了摩擦和温升情况，当工作液有少量漏失时还能保证柱塞密封较长的寿命。矿场试验表明，上述的新型柱塞密封比现有结构提高了寿命8倍，并且维护和使用也很方便。第一个密封涨圈(零件7)用橡胶制成；第二个密封涨圈(零件6)用橡胶和卡普龙纤维混合物制成；第三个为支承涨圈(零件4)，用聚酰胺制成。

④锥形套筒密封结构：●橡胶密封的外锥面和轴线交角范围为8～15°，可取11°。●大端的径向壁厚应为小端径向壁厚的两倍以上，●与柱塞相接触部分长度至少应为大端壁厚的三倍。●密封的径向尺寸在自由状态下应略大于密封盒和柱塞间的空间尺寸，以保证压紧后产生径向抱紧力。整体式柱塞密封外挤压套筒

⑤背压密封硬密封

(4)高压时，被输送液体的粘度变化对泵总效率的影响试验证实：当压力从０提高到300MPa时，40℃的矿物油粘度可提高1500多倍。在同一条件下合成液粘度提高约50倍。显然，液体粘度增加一定会增加泵的水力损失，降低泵的总效率。因此，在选配带泵的发动机功率时应该考虑这方面的影响。2．高压往复泵的泵缸和柱塞的强度设计计算

A、高压往复泵的泵缸(或泵头)

一般用锻钢制成，可作成组装式或整体式。当泵缸的外径和内径之比时，就可当作厚壁圆筒结构进行强度设计。

B、高压往复泵的柱塞

高压往复泵的柱塞可作成实心式或空心式。在该结构中，如果其外径和内径之比时，也可当作厚壁圆筒结构进行强度设计。

为了给出高压往复泵的泵缸和柱塞的强度设计计算方法，下面先分析厚壁圆筒的应力变形特点和应力计算公式。(1)厚壁圆筒的特点当承受内压或外压后，厚壁圆筒中将产生三个应力分量：——环向应力，沿壁厚方向非均匀分布——径向应力，沿壁厚方向非均匀分布——轴向应力，沿壁厚方向均匀分布根据弹性理论，在两端封闭的厚壁圆筒中，用两个径向平面和两个同心圆柱面，取出一个微单元体。径向应力轴向应力环向应力在该微单元体的面上作用：当作用有内压力和外压力时：

A、只有内压力作用，而=0，则上述公式可写作下列形式：

B、如果只有外压力作用，而=0时：

从图中可以看出，在两种情况下，应力最大点均在内壁或外壁上。内应等于泵缸的设计压力，一般为泵缸最高工作压力的1.1～1.25倍。

(2)泵缸的强度设计计算

高压往复泵的泵缸可以看作只承受内压力的厚壁圆筒。此时的内压力当,的绝对值都达到最大值和的绝对值都为最小值。和当,当一定,据最大切应力理论来进行强度计算：——考虑到壁厚附加量0.3～0.7cm——钢材的许用拉应力缸法兰与缸盖壁厚计算：——盖板半径。缸盖:r盖＝Ｒ缸内；阀盖:r盖应取阀箱的内半径——钢材的许用弯曲应力（3）柱塞的强度计算（空心柱塞）——考虑到壁厚附加量0.3～0.7cm——钢材的许用压应力注意：、、由高压压力容器用钢材的基本许用值加以适当修正得出。3、高压往复泵冲程长度和冲程次数的选择合理地选择往复泵的冲程长度和冲程次数对于提高泵的技术经济指标有重要的意义。国内外用于压裂的三缸单作用柱塞泵太多都采用中心曲柄连杆机构（活塞中心轨迹通过曲柄的旋转中心线，即偏心距等于零）。对于这种泵：曲柄和连杆的长度比：和值进行数理统计结果，得出其平均数值：压裂泵的冲程长度和冲程次数的选择步骤如下：第一步：１）根据压裂工艺要求的压力、排量，并考虑泵的总效率，计算出压裂泵所需的输入功率；２）再根据输入功率，由图4—29查得泵的冲程长度值，值最后圆整到优先数。第二步，根据圆整后的值，由图4一28选择出泵的最大冲程次数。二、泵注设备的动力机选择问题1、柴油机2、燃气轮机

第四节混合设备的设计计算一、螺旋输送装置的设计计算

1．螺旋输送装置的结构和输送原理

螺旋输送装置主要用来输送各种粉状、粒状、小块状物料，例如水泥、砂、谷物和小块煤等。结构与输送原理:

螺旋输送装置特点螺旋输送装置优点：结构简单横截面尺寸小密封性能好便于中间装料和卸料操作安全方便制造成本低

螺旋输送装置缺点：输送过程中物料易破碎零件磨损较大消耗功率较大螺旋输送机使用工况：

(1)环境温度:-20°～+50℃(2)物料温度:<200℃(3)一般输送倾角β≤20°，也有倾斜到45°左右，甚至垂直使用的。

(4)用于散粒物料的螺旋输送装置输送能力一般不超过l000kN／h，最大可达3800kN／h；

(5)输送长度一般为30～40m，只有在少数情况下才达到50～60m。2．螺旋输送装置的基本计算

(1)螺旋输送装置基本尺寸的确定实体面型螺旋的螺旋输送机重量生产率：kN/hF物－－被输送物料层的横断面面积，ｍ2γ物－－被输送物料的堆积重度，（可作为已知）ｋＮ／ｍ3Ｖ均－－被输送物料的平均轴向输送速度，ｍ／ｓ式中：ｍ2Ｄ－－螺旋直径，ｍβ0－－倾斜布置的输送装置对F物的影响系数

β0＝1－0.02β（β为小于20度的输送角）ψ－－料槽的充填系数，下表中查取。①求F物：ｍ/ｓ将Ｖ物、F物代入Ｑ物计算式，并使ＫＤ＝ｓ／Ｄ，得：kN/h②V均求取③Q物求取④D（螺旋的直径）求取驱动功率：N=N1+N2+N3(2)螺旋输送装置的驱动功率计算

螺旋输送装置的驱动功率是用来克服物料输送过程中的各种阻力所消耗的能量，主要包括：①提升物料所需的能量。②物料对料槽壁和螺旋面的摩擦所引起的能量消耗。③物料内部各颗粒间相互摩擦(搅拌和破碎)所引起的能量消耗。④物料沿料槽运动造成止推轴承处的摩擦引起的能量消耗。⑤中间轴承和末端轴承处的摩擦引起的能量消耗。

3.螺旋输送装置的设计计算步骤及设计注意事项螺旋输送装置设计计算的原始资料：

(1)输送物料的重量生产率；

(2)输送物料的性质，包括粒度、组成、容重、温度、湿度、粘度、磨砺性等；

(3)工作环境：露天或室内，干燥或潮湿，灰尘多少，环境温度；

(4)输送装置布置形式。螺旋输送装置的设计计算步骤包括如下内容：

(1)确定螺旋输送装置的螺旋面型；

(2)计算出螺旋直径，再圆整为标准尺寸；

(3)确定螺旋螺距；

(4)计算螺旋转速；

(5)验算充填系数：根据圆整后的螺旋直径和转速，对充填系数ψ进行验算。▲若得出的充填系数在所推荐的范围内，则认为圆整值和是合适的；▲若ψ高于表4-2所列数值的上限，应加大螺旋直径；▲若ψ低于表列数值的下限，则应降低螺旋转速。

(6)计算螺旋输送装置的驱动功率及选择所需的电动机。在设计螺旋输送装置时，应注意以下几点：

(1)螺旋轴应布置为受拉构件，即出料口应布置在有止推轴承处；

(2)螺旋轴一般用无缝钢管制成，通常不须进行强度计算。

(3)中间吊挂轴承的设计应保证物料的有效流通断面，不会发生物料堵塞现象。

轴承宽度要窄，使螺旋中断距离减小，并应特别注意密封。对磨砺性小的物料，用滑动轴承可简化密封；对磨砺性大的物料，则应用滚动轴承并采用较完善的密封；

(4)螺旋叶片的厚度一般取4～10mm，螺旋叶片和机壳间的间隙可取7～10mm.

二、气力输送装置的设计计算

（一）气力输送装置的输送原理和基本类型在压裂、固井的混合和运料设备中愈来愈多地采用气力输送装置，使用效果良好。（1）优点：

A、生产率高；

B、可以极大地降低装卸成本减轻体力劳动；

C、运输过程的密封性好；

D、结构简单；

E、管理方便，工作可靠，不仅投资费用少，维修费用也省；

F、可使运输过程完全自动化。（2）缺点：

A、动力消耗量比较大；

B、运输磨砺性物料时各部分磨损较快，

C、不能用于运移潮湿的、具有流动性和粘滞性的物品。

气力输送装置已成为现代化的运输工具，是散装物料(如水泥、砂和粮谷等)的整个运输过程机械化的发展方向之一。

（3）应用气力输送装置的主要参数变化范围很广：每小时生产率：可自几吨到几百吨，运输长度：可达几千米，提升高度：可达一百米或更大。（4）分类

气力输送基本类型有三种：吸气式、压气式和混合式

相应输送装置：吸气式气力输送装置、压气式气力输送装置、混合式气力输送装置。混合式气力输送装置的特点：A、在一些区段借助于真空度来工作，在另一些区段则借助于压缩空气来工作。B、具有装料简单和能远距离输送物料的优点。不同运送方式的适用范围：

吸气式气力输送装置：输送小颗粒物料

压气式气力输送装置：运输距离很长和较难运移的物料（如沉重的粉状物料和块状物料)

混合式气力输送装置：在上述两种情况下都有使用。（二）气力输送装置的基本计算（略）（1）装置型式的选择（2）重量混合比确定（3）气流速度计算（4）空气消耗量和管路直径的确定（5）管路中所需空气压力的计算（6）电动机功率的确定（7）气力输送装置的设计计算步骤第五节液压驱动式压裂泵和泵外加砂装置简介随着水力压裂技术的不断发展，压裂设备发展方向是输送：高泵压大排量、高砂比、大砂径和高酸度、大粘度的新型压裂液。为了满足这些要求，国外发展了一种液压驱动式压裂泵以及一种泵外加砂新工艺。一、液压驱动式压裂泵液压驱动式压裂泵是利用一般的液压增压原理来提高泵的排出压力。增压的倍数m：等于动力缸活塞直径和泵缸柱塞直径比值的平方。液压驱动式压裂泵