CN103089226A - 一种油田开采压裂机组 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种油田开采压裂机组，它包括信号采集系统、仪表车、压裂泵车、管汇车和混砂车：仪表车包括数据采集分析系统（4）、通讯系统（6）、泵车控制系统（7）、混砂车控制系统（8）和管汇车控制系统（9）；压裂泵车包括控制系统、电机驱动装置、数据发送和接收装置、多组压裂泵；管汇车包括液压控制系统、滚筒总成和自动盘管装置。本发明的优点在于：通过局域网实现数据共享，在仪表车上集中控制压裂泵车、混砂车和管汇车，提高了设备的控制精度及施工安全性，操作方便简单；减少各车之间的电缆连接，更新控制技术，使得设备故障率降低，大幅度地减少了维护成本。

Description

一种油田开采压裂机组

技术领域

本发明涉及页岩气开采设备领域，特别是一种油田开采压裂机组。

背景技术

页岩气是保留在生油岩层中的天然气，是“非常规天然气”的一种，与“煤层气”、“致密气”同属一类，全球页岩油气资源非常丰富。美国《油气》杂志预测，全世界页岩油储蓄约11万亿吨～13万亿吨，远远超过4000多亿吨的世界常规石油储量。页岩油气的开采成为了解决能源危机的重要研究课题。据中国石油天然气股份有限公司估计，中国的页岩气资源可能多达45万亿立方米，其中可采储量为38万亿立方米，位居世界第一。压裂设备是开采煤层气和天然气的主要设备，同样的，页岩气的开采也主要依赖于压裂设备。

我国从上世纪80年代开始引进国外成套的压裂机组，这些设备的引进使我国的压裂设备有了质的飞跃，并达到同期国际同步水平。随着有天的开发和发展，一方面是煤层气和天然气井的压裂作业对压裂施工的排量和压力提出了更高的要求，另一方面是采用承包方式，对压裂施工工艺和压裂精度提出了更高的要求。引进的国外压裂机组大多处于超龄服役阶段，其有效功率下降，部件故障率增加，特别是控制技术落后，施工中的每台压裂泵车通过多芯电缆将控制和显示信号传输到仪表车，通过设置仪表车内的集中控制面板来启动和控制各台压裂泵车，这种控制和显示信号传输方式所需连接电缆多，系统需要经常维护。另外，各压裂泵车之间没有实现数据共享，无法通过任何一台压裂泵车的操作面板控制和观测其余压裂泵车的所有关键操作参数，增加了各压裂泵车之间的协调难度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种操作方便简单和维护成本低的油田开采压裂机组，通过局域网实现数据共享，各车均配有一个无线局域通讯网络，在仪表车上集中控制压裂泵车、混砂车和管汇车，实现压裂泵车和混砂车的“无人”操作，提高了设备的控制精度以及施工安全性。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种油田开采压裂机组，它包括信号采集系统、仪表车、压裂泵车、管汇车和混砂车，信号采集系统与仪表车相连，仪表车分别与多台压裂泵车、管汇车和混砂车相连：

所述的仪表车包括仪表车底盘、操作室、电源系统、数据采集分析系统、通讯系统、泵车控制系统、混砂车控制系统和管汇车控制系统，操作室置于仪表车底盘上方，电源系统、数据采集分析系统、泵车控制系统、混砂车控制系统和管汇车控制系统依次安装在操作室内部，在操作室的顶部设置有通讯系统，电源系统分别与数据采集分析系统、泵车控制系统、混砂车控制系统、管汇车控制系统和通讯系统通过电缆相连，数据采集分析系统分别与泵车控制系统、混砂车控制系统和管汇车控制系统通过硬线相连，数据采集分析系统与通讯系统相连；

所述的压裂泵车包括压裂泵车底盘、电控房、控制系统、电机驱动装置、数据发送和接收装置、电机、减速箱和多组压裂泵，电控房设置在压裂泵车底盘上方的一侧，电控房内部设置有控制系统和电机驱动装置，电机设置于压裂泵车底盘上方的另一侧，电机的输出端与减速机的输入端相连，减速机的输出端与压裂泵的输入端相连；压裂泵车底盘上方还设置有数据发送与接收装置；

所述的管汇车包括管汇车底盘、液压控制系统、滚筒总成和自动盘管装置，管汇车底盘上方依次设置有液压控制系统、滚筒总成和自动盘管装置，液压控制系统与自动盘管装置通过高压胶管相连。

所述的操作室内部还设置有冷暖系统。

所述的滚筒总成的一侧还设置有压紧装置，压紧装置包括立柱、转臂、液压缸、拉杆和压头，立柱的底端固定在管汇车底盘上，立柱的顶端与转臂铰接，转臂的另一端设置有压头，转臂的中部铰接有拉杆，拉杆与立柱之间连接有液压缸，液压缸与液压控制系统通过高压胶管相连。

本发明具有以下优点：

1、通过局域网络通讯系统，在仪表车上集中控制压裂泵车、管汇车、混砂车以及其它辅助设备，操作方便简单。

2、减少了各车之间的电缆连接，更新了控制技术，使得设备故障率降低，大幅度地减少了维护成本。

3、通过局域网实现数据共享，各车均配有一个无线局域通讯网络，在仪表车上集中控制压裂泵车、混砂车和管汇车，实现压裂泵车和混砂车的“无人”操作，提高了设备的控制精度以及施工安全性。

附图说明

图1 为仪表车的结构示意图；

图2 为压裂泵车的结构示意图；

图3 为管汇车的结构示意图；

图4 为压紧装置的结构示意图；

图中：1-仪表车底盘，2-电源系统，3-操作室，4-数据采集分析系统，5-冷暖系统，6-通讯系统，7-泵车控制系统，8-混砂车控制系统，9-管汇车控制系统，10-压裂泵车底盘，11-控制系统，12-电控房，13-电机驱动装置，14-数据发送和接收装置，15-电机，16-减速箱，17-压裂泵，18-管汇车底盘，19-液压控制系统，20-压紧装置，21-滚筒总成，22-高压胶管，23-自动盘管装置，24-立柱，25-转臂，26-液压缸，27-拉杆，28-压头。 

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

一种油田开采压裂机组，它包括信号采集系统、仪表车、压裂泵车、管汇车和混砂车，信号采集系统与仪表车相连，仪表车分别与多台压裂泵车、管汇车和混砂车相连：

如图1所示，仪表车包括仪表车底盘1、操作室3、电源系统2、数据采集分析系统4、通讯系统6、泵车控制系统7、混砂车控制系统8和管汇车控制系统9，操作室3置于仪表车底盘1上方，电源系统2、数据采集分析系统4、泵车控制系统7、混砂车控制系统8和管汇车控制系统9依次安装在操作室3内部，在操作室3的顶部设置有通讯系统6，电源系统2分别与数据采集分析系统4、泵车控制系统7、混砂车控制系统8、管汇车控制系统9和通讯系统6通过电缆相连，数据采集分析系统4分别与泵车控制系统7、混砂车控制系统8和管汇车控制系统9通过硬线相连，数据采集分析系统4与通讯系统6相连；操作室3内部还设置有冷暖系统5。

如图2所示，压裂泵车包括压裂泵车底盘10、电控房12、控制系统11、电机驱动装置13、数据发送和接收装置14、电机15、减速箱16和多组压裂泵17，电控房12设置在压裂泵车底盘10上方的一侧，电控房12内部设置有控制系统11和电机驱动装置13，电机15设置于压裂泵车底盘10上方的另一侧，电机15的输出端与减速机16的输入端相连，减速机16的输出端与压裂泵17的输入端相连；压裂泵车底盘10上方还设置有数据发送与接收装置14；

如图3所示，管汇车包括管汇车底盘18、液压控制系统19、滚筒总成21和自动盘管装置23，管汇车底盘18上方依次设置有液压控制系统19、滚筒总成21和自动盘管装置23，液压控制系统19与自动盘管装置23通过高压胶管22相连。

滚筒总成21的一侧还设置有压紧装置20，如图4所示，压紧装置20包括立柱24、转臂25、液压缸26、拉杆27和压头28，立柱24的底端固定在管汇车底盘18上，立柱24的顶端与转臂25铰接，转臂25的另一端设置有压头28，转臂25的中部铰接有拉杆27，拉杆27与立柱24之间连接有液压缸26，液压缸26与液压控制系统19通过高压胶管22相连。

本发明的工作过程如下：仪表车是整套机组的控制中心，它通过局域网络接受来自各执行机构的工作状态信号并对压裂泵车、管汇车和混砂车进行控制，仪表车上的通讯系统6是接收和发送信号的枢纽，在混砂车上分别设置有泵车控制系统7、混砂车控制系统8、管汇车控制系统9和数据采集分析系统4，能实现压裂泵车、混砂车和管汇车“无人”操作。在压裂泵车上有设置手动和自动两个选项，其中手动控制拥有最高权限，选择手动控制，在压裂泵车上进行操作控制，同时通过其中一台压裂泵车的操作面板即可控制和观测其它任意一台压裂泵车的所有关键操作参数，使各压裂泵车之间的协调难度降低。 

Claims (3)

1.一种油田开采压裂机组，其特征在于：它包括信号采集系统、仪表车、压裂泵车、管汇车和混砂车，信号采集系统与仪表车相连，仪表车分别与多台压裂泵车、管汇车和混砂车相连：

所述的仪表车包括仪表车底盘（1）、操作室（3）、电源系统（2）、数据采集分析系统（4）、通讯系统（6）、泵车控制系统（7）、混砂车控制系统（8）和管汇车控制系统（9），操作室（3）置于仪表车底盘（1）上方，电源系统（2）、数据采集分析系统（4）、泵车控制系统（7）、混砂车控制系统（8）和管汇车控制系统（9）依次安装在操作室（3）内部，在操作室（3）的顶部设置有通讯系统（6），电源系统（2）分别与数据采集分析系统（4）、泵车控制系统（7）、混砂车控制系统（8）、管汇车控制系统（9）和通讯系统（6）通过电缆相连，数据采集分析系统（4）分别与泵车控制系统（7）、混砂车控制系统（8）和管汇车控制系统（9）通过硬线相连，数据采集分析系统（4）与通讯系统（6）相连；

所述的压裂泵车包括压裂泵车底盘（10）、电控房（12）、控制系统（11）、电机驱动装置（13）、数据发送和接收装置（14）、电机（15）、减速箱（16）和多组压裂泵（17），电控房（12）设置在压裂泵车底盘（10）上方的一侧，电控房（12）内部设置有控制系统（11）和电机驱动装置（13），电机（15）设置于压裂泵车底盘（10）上方的另一侧，电机（15）的输出端与减速机（16）的输入端相连，减速机（16）的输出端与压裂泵（17）的输入端相连；压裂泵车底盘（10）上方还设置有数据发送与接收装置（14）；

所述的管汇车包括管汇车底盘（18）、液压控制系统（19）、滚筒总成（21）和自动盘管装置（23），管汇车底盘（18）上方依次设置有液压控制系统（19）、滚筒总成（21）和自动盘管装置（23），液压控制系统（19）与自动盘管装置（23）通过高压胶管（22）相连。

2.根据权利要求1所述的一种油田开采压裂机组，其特征在于：所述的操作室（3）内部还设置有冷暖系统（5）。

3.根据权利要求1所述的一种油田开采压裂机组，其特征在于：所述的滚筒总成（21）的一侧还设置有压紧装置（20），压紧装置（20）包括立柱（24）、转臂（25）、液压缸（26）、拉杆（27）和压头（28），立柱（24）的底端固定在管汇车底盘（18）上，立柱（24）的顶端与转臂（25）铰接，转臂（25）的另一端设置有压头（28），转臂（25）的中部铰接有拉杆（27），拉杆（27）与立柱（24）之间连接有液压缸（26），液压缸（26）与液压控制系统（19）通过高压胶管（22）相连。

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