新时期组合砂罐自动化实现路径

新时期组合砂罐自动化实现路径

陈阳关，孙怀志，赵国彬

西南石油工程有限公司，井下作业分公司酸化压裂队  618000

摘要：为提升组合砂罐生产效能，实现生产过程的智能化、数字化、集约化管控，满足多元场景下的使用要求。文章从多个维度出发，综合运用文献资料研究法和案例分析法，概括总结过往经验，尝试整合现有技术资源，创新技术参数，优化技术流程，搭建组合砂罐自动化生产机制。

关键词：组合砂罐 ；运行现状 ；自动化升级 ；实现路径

前言

组合砂罐作为用来装载压裂支撑剂的一种大型组合罐体，在井下作业中发挥着关键性作用。经过多年技术摸索，组合砂罐技术逐步成熟，实用属性稳步提升，但必须清楚地认识到，现阶段行业流行的智能砂罐存在购置成本高、占地面积大、部分功能还不能满足现阶段加砂要求[1]。针对这种情况，越来越多的技术团队尝试对组合砂罐技术模式进行调整，通过自动化升级，改变组合砂罐运行的基本形态，提升运行效能，降低运行成本，改善环境适应能力。

1.组合砂罐技术现状

系统分析组合砂罐运行现状，明确设备运行中存在的问题与短板，全面厘清思路，掌握技术要领，为后续自动化升级奠定坚实基础。

组合砂罐在使用过程中，暴露出自动化程度低、工作强度大、安全管控难度高、施工质量可控性低等问题，这些问题如果没有达到妥善处置，势必影响整体生产效率，推高生产风险，妨碍正常生产活动的进行。具体来看，现有的组合砂罐设备主要依赖人工出砂，人工倒砂响应速度较慢，生产误差较大。现行压裂施工作业模式下，临时切换支撑剂时，先由现场指挥通知混砂操作手，后操作手通知砂口操作人员手动切换砂罐出口闸板进行相应的切换操作，这种倒砂模式时效性差。同时因现场噪声较大，易出现操作指令传达及接收失真，现场多次出现未能及时按指挥要求切换/倒砂的情况，导致入地砂量误差较大，影响施工质量[2]。同时，在出砂作业中需要两人连续配合作业7-10小时，负责开关砂罐口闸板及支撑剂切换，作业时间长，劳动强度大。长时间的高强度劳动，极易增加施工误差，影响生产进度。砂罐靠近混砂车、泵车组，噪声、粉尘等职业病危害以及高处作业等工况会给作业人员造成一定的影响，发生安全事故的几率较大。

2.组合砂罐自动化升级的必要性

细化组合砂罐自动化升级的必要性和重要性，引导技术团队消除错误认知，推动设备参数、加工流程的稳步升级。

2.1提高工作质效

组合砂罐的自动化升级，将成熟的计算机技术、信息技术、控制技术引入生产施工流程，搭建控制平台，更好地解决过往生产过程中存在的误差大、效率低等问题。具体来看，组合砂罐自动化系统，实现了支撑剂量和种类的精准控制，科学介入生产流程，最大程度地发挥支撑剂的作用，增强生产效能，排除干扰因素的影响[3]。同时，组合砂罐自动化升级，降低了生产流程对人为操作的依赖程度，在保证生产效率和生产质量的前提下，持续管控劳动强度，在很大程度上，能够有效避免人工倒砂误差，全方位增强生产质量，为后续生产活动的稳步有序开展提供便利条件。组合砂罐生产环境较为复杂，设备运行中，往往需要对杂物开展清理，确保装砂效率，技术团队通过整合自动化技术，使得组合砂罐具备杂物自动清理能力，实现装砂效率的提升。

2.2降低生产成本

组合砂罐自动化升级，深刻改变了传统的生产模式，在很大程度上，减少人工使用，根据费用测算，一套砂罐改造成本约50万元，较直接投资一套自动化输砂装置节约300余万元。着眼组合砂罐自动化升级的经济价值，越来越多的企业，更加倾向于选择组合砂罐自动化设备，借助设备优势和技术优势，推动整个生产流程和生产体系的高效化和可控化。随着在组合砂罐自动化体系的成熟，技术经验逐步丰富，更多的技术团队通过技术尝试，对旧设备进行改造，借助旧设备改造，减少新设备的采购，在很大程度上节约成本投入，满足组合砂罐运转效能[4]。

2.3改善环保能力

组合砂罐自动化升级深刻改变了传统生产模式，实现了生产的绿色化和无害化进程。具体来看，组合砂罐自动化升级可以在很大程度上杜绝噪声、粉尘等职业病危害，可以有效降低粉尘、噪音的职业病发生率和减高空作业危险，营造出安全、稳定的生产环境，推动后续生产活动稳步有序开展。

3.组合砂罐自动化升级的技术思路

着眼组合砂罐自动化升级的总体要求，技术团队借鉴过往成功经验，及时调整思路，通过重点性创新和关键性优化，搭建起完备的技术架构，稳步增强生产过程的自动化水平。

组合砂罐自动化升级环节，技术团队应当结合实际，厘清技术思路，推动技术创新等活动的有序开展。对砂罐出砂口进行自动控制改装，在手动转盘开关基础上安装液压驱动装置，加装液压马达+减速器+刀板阀，在出砂口闸板开关位置安装相应的限位开关，便于实时反馈闸板位置，设置留有应急开关闸板装置，应急时可通过手轮开关闸板。改变现出砂口操作模式，将人工倒换改为液压操作，使砂口操作更加便捷、高效，实现不同粒径支撑剂准确加入，减少施工误差，提升施工质量，减少操作人员，降低安全风险，从源头上避免作业人员职业病危害。

4.组合砂罐自动化升级的实现路径与策略

组合砂罐自动化升级环节，技术团队要充分遵循客观规律，依据自动化升级的总体定位，进行相应的技术布局，确保组合砂罐自动化升级方案的实用性、经济性、高效性得到全方位兼顾。

4.1出砂过程的自动化监控

组合砂罐自动化升级中，着眼生产要求，技术团队应当技巧出砂过程控制。具体来看，在出砂口区域安装高清视频监控，将监控画面回传至混砂车操作室内，便于操作人员观测出砂情况及闸阀开启度，针对异常情况可快速调整，保障设计供砂和换砂正常衔接。

4.2控制过程的自动化设置

组合砂罐自动化升级环节，技术团队可以采用PLC控制系统，运用PLC控制系统，加强对生产过程的介入能力，逐步搭建起技术闭环[5]。例如，技术团队可以配置按键进行操作控制，可控制三个砂罐单切换+或两砂罐同时控制运行。混砂车操作室控制不同粒径砂罐开关，保障按设计要求充填砂斗。在砂罐底部配置震击器，确保支撑剂下滑，保障出砂效率。

4.3装砂杂物的自动化清理

组合砂罐自动化升级中，注重做好杂物处置，避免影响生产活动。在破袋锥下方设置滤网用于阻隔破袋后产生的碎屑、薄膜等杂物。在杂物聚集位置增加引出装置，用于将杂物带出破袋器，实现杂物自动清理，确保装砂连续作业。

4.4砂罐物位的自动化监测

组合砂罐自动化升级过程，技术团队要加强砂罐物位的监控能力，使得自动化系统能够在短时间内，精准判定砂罐物位。具体操作中，要设置物位实时监测装置，实现实时观察，并精确计算砂罐内砂量，方便施工操作人员进行识别

结语

着眼组合砂罐使用场景，文章从多个维度出发，在分析组合砂罐运行现状和自动化升级必要性的基础上，整理技术思路，细化技术要求，完善技术策略，稳步增强组合砂罐自动化水平，使其能够胜任复杂场景的使用要求。

参考文献

[1]杨明琴，郭卓武，李凯瑞等.自动化接板转盘在镁合金板材砂制领域的应用[J].世界有色金属，2022（20）：220-222.

[2]张洁.自动化立体仓库在铸造砂芯存储管理中的应用研究[J].机械工程与自动化，2023（4）：193-194.

[3]李心成，张树立，杨海龙等.基于Fluent的混砂罐排出性能影响分析[J].石油机械，2023（3）：132-152.

[4]许晓璐，缪黄兵，聂文金等.引流砂罐防吸潮技术改进实践[J].冶金标准化与质量，2022（1）：47-53.

[5]聂俊，杨延增，叶文勇.CO2密闭混砂装置清砂参数优化及现场试验[J].非常规油气，2023（3）：121-126.