CN103754108B - 压裂车及压裂设备组 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种压裂车及压裂设备组。本发明提供的压裂车包括底盘，以及设置于底盘上的压裂泵；该压裂车还包括设置在底盘上的散热箱体，散热箱体上设置有压裂液入口、压裂液出口、需冷却介质入口和需冷却介质出口，进入散热箱体内的压裂液和需冷却介质相隔离并可换热；压裂液出口与压裂泵的压裂液输入口连通。本发明提供的压裂车，利用压裂车的工作介质压裂液对需冷却介质散热，冷却效率高且有助于缩小压裂车散热结构的尺寸，并可以提高压裂车的输出功率和降低压裂车运输状态的负载。

Description

压裂车及压裂设备组

技术领域

本发明涉及能源开采设备领域，更具体地，涉及一种压裂车及压裂设备组。

背景技术

压裂车被广泛应用于石油、页岩气和煤层气等行业，其与供水车、混砂车、管汇车等设备协同作业形成压裂设备组，用于向井内注入高压、大排量的压裂液，将地层压开，把支撑剂挤入裂缝中。

图1即示出了现有技术中的压裂车的结构，由图1中可以看出，在压裂车的底盘11’上设置有车台发动机12’、柱塞泵14’和位于二者之间的大型风冷散热器13’。压裂设备组在工作过程中，供水车通过管路向混砂车供水，混砂车用于将水、砂和其他物料经搅拌、胶联等工序后制成压裂液，混砂车输出的压裂液经管汇车进入压裂车的柱塞泵加压，加压后的压裂液再经过管汇车压入井底。常用的压裂车的输出功率为1800hp—2500hp，配备的发动机功率超过2000hp，压裂车还具有液压系统、柱塞泵润滑系统、变矩器润滑系统等等，整个系统发热量大。

图2即示出了压裂车的风冷散热器13’的结构。由图中可以看出，风冷散热器13’包括液压马达130’、风扇131’和布置于风扇131’上方的多个需冷却介质散热管（图中未示出），液压马达130’由液压泵带动，并用于驱动风扇131’转动，风扇131’位于风冷散热器13’的底部且风向朝上，用于对各需冷却介质散热管降温。发动机缸套水、中冷水、燃油、液压油和润滑油通过相应的管道进入各自对应的需冷却介质散热管中，通常风冷散热器13’内的需冷却介质散热管道一般分为三层布置，上层134’布置有发动机缸套水散热管，中层133’布置有发动机中冷水散热管，下层132’布置有燃油散热管、液压油散热管和润滑油散热管，各需冷却介质经过风冷散热器13’冷却后回到各个系统，并如此循环。

由于压裂车整个系统发热量大，为保证较好的风冷效果，风冷散热器13’需配置有较大的散热面积，这样导致风冷散热器13’的外形尺寸较大、运输状态下底盘负载重。另外，风冷散热器13’工作时散热器风扇131’在高速转动时，会产生较大的振动和噪音。此外，因为风冷散热器13’需要从车台发动机12’或变矩器取力驱动，大型风冷散热器13’需要高达60～80KW的驱动功率，风冷散热器13’的能耗大，致使压裂车的输出功率较低。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种压裂车，以解决现有技术的压裂车采用的风冷散热器存在的尺寸大，运输状态下底盘负载重的问题。本发明的又一个目的在于提供一种压裂设备组。

本发明提供的一种压裂车，包括底盘，以及设置于底盘上的压裂泵；该压裂车还包括设置在底盘上的散热箱体，散热箱体上设置有压裂液入口、压裂液出口、需冷却介质入口和需冷却介质出口，进入散热箱体内的压裂液和需冷却介质相隔离并可换热；压裂液出口与压裂泵的压裂液输入口连通。

进一步地，散热箱体内形成有压裂液容纳腔，压裂液入口、压裂液出口分别与压裂液容纳腔相通；散热箱体内设置有散热管，散热管的两端分别与需冷却介质入口、需冷却介质出口连接。

进一步地，压裂液入口和需冷却介质出口同处于散热箱体的第一侧壁上；压裂液出口和需冷却介质入口同处于散热箱体的第二侧壁上，第一侧壁与第二侧壁相对设置。

进一步地，散热箱体内设置有压裂液流通管和散热管，压裂液流通管的两端分别与压裂液入口和压裂液出口连接；散热管的两端分别与需冷却介质入口和需冷却介质出口连接。

进一步地，散热箱体内形成有需冷却介质容纳腔，需冷却介质入口、需冷却介质出口分别与需冷却介质容纳腔相通；散热箱体内设置有压裂液流通管，压裂液流通管的两端分别与压裂液入口和压裂液出口连接。

本发明提供的一种压裂设备组，包括混砂车和上述的压裂车，散热箱体的压裂液入口和混砂车的压裂液输出口连通。

本发明提供的另一种压裂设备组，包括供水车和压裂车，供水车上设置有水仓，水仓连接有第一出水管道、压裂车的底盘上设置有压裂泵和散热箱体，散热箱体上设置有入水口、出水口、需冷却介质入口和需冷却介质出口；水仓通过第一出水管道与散热箱体的入水口连通，进入散热箱体内的水和需冷却介质相隔离并可换热。

进一步地，该压裂设备组还包括混砂车；水仓还连接有第一入水管道和第二出水管道，散热箱体的出水口通过第一入水管道与水仓连通，水仓通过第二出水管道与混砂车的进水口连通；混砂车的压裂液输出口与压裂泵的压裂液输入口连通。

进一步地，第一出水管道和第二出水管道与水仓的同一个供水口相通。

进一步地，散热箱体的出水口通过第三出水管道与混砂车的进水口连通；混砂车的压裂液输出口与压裂泵的压裂液输入口连通。

本发明提供的压裂车，采用在底盘上设置散热箱体，散热箱体上设置有压裂液入口、压裂液出口、需冷却介质入口和需冷却介质出口，进入散热箱体内的压裂液和需冷却介质相隔离并可换热；压裂液出口与压裂泵的压裂液输入口连通的技术方案，这样，当压裂车处于工作状态时，从混砂车源源不断输出的新鲜冷态压裂液在进入压裂泵的压裂液输入口之前首先通过散热箱体，温度低的压裂液与温度高的需冷却介质在散热箱体内换热，即通过液冷的方式对需冷却介质降温，而且用于对需冷却介质降温的冷却液采用的是压裂车的工作介质压裂液，不需要额外准备其他的冷却液。与现有技术采用风冷降温的方式相比，本发明采用液冷方式对需冷却介质散热，散热效果好且冷却效率高，为将整个散热结构优化以降低散热结构的整体尺寸提供了可能。另外，压裂液本身在系统内的压力作用下是流动的，也就是说压裂液穿过散热箱体的流通过程不需要外接动力源，从而可以降低能耗。另外，因压裂液的流动不需要从压裂车的车台发动机或者变速箱取力，因此可以提高压裂车的输出功率。另外，当压裂车处于运输状态时，散热箱体内可以空载，可以大幅度降低了压裂车底盘的负载。此外，采用液冷散热不需要设置风扇，压裂车处于工作状态时振动小，噪音小。

本发明提供的一种压裂设备组具备上述的压裂车，散热箱体的压裂液入口和混砂车的压裂液输出口连通，通过混砂车源源不断输出的冷态压裂液对需冷却介质进行冷却，以取得良好的冷却效果好且不需要额外配置冷却源，并且可以对压裂车的散热结构进行优化以降低散热结构的整体尺寸，还可以提高压裂车的输出功率。

本发明提供的另一种压裂设备组，该压裂设备组包括供水车和压裂车，供水车上设置有水仓，水仓连接有第一出水管道、压裂车的底盘上设置有压裂泵和散热箱体，散热箱体上设置有入水口、出水口、需冷却介质入口和需冷却介质出口；水仓通过第一出水管道与散热箱体的入水口连通，进入散热箱体内的水和需冷却介质相隔离并可换热，这样可以充分利用供水车水仓内的水对需冷却介质进行冷却，以取得良好的冷却效果且不需要额外配置冷却源，并且可以对压裂车的散热结构进行优化以降低散热结构的整体尺寸，还可以提高压裂车的输出功率。

在进一步的技术方案中，散热箱体的出水口通过第一入水管道与水仓连通，水仓通过第二出水管道与混砂车的进水口连通，这样，换热后的水回流至供水车的水仓，与供水车内的冷水混合后输入到混砂车继续参与制造压裂液，不会造成水资源的浪费。

在进一步的技术方案中，可以将第一出水管道和第二出水管道与水仓的同一个供水口相通，这样相当于将水仓供给至混砂车的水通过第一出水管道分流出一部分流向散热箱体以与需冷却介质换热，也就不需要额外配置动力源以将水泵送至第一出水管道中，因而简化了该压裂设备组的结构，降低了该压裂设备组的成本。

在进一步的技术方案中，散热箱体的出水口通过第三出水管道与混砂车的进水口连通，供水车水仓内的水在散热箱体内与需冷却介质散热后直接供给至混砂车，而不必再回流至供水车的水仓内，这样可以采用供水车原有动力源将水泵送至第一出水管道中，不需要对供水车额外配置其他用于泵水的动力源，也即不需要对现有技术中已有的供水车进行改造，从而进一步降低了压裂设备组的成本。而且，用于对需冷却介质降温的冷却液采用的是压裂设备组的工作介质水，也就不需要额外配备冷却源。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示意性示出了现有技术的压裂车的主视图；

图2示意性示出了现有技术的压裂车上的风冷散热器的主视图；

图3示意性示出了本发明提供的压裂车的第一实施例的主视图；

图4示意性示出了本发明提供的压裂车第一实施例中散热箱体的俯视图；

图5示意性示出了本发明提供的压裂车第一实施例中散热箱体的立体图；

图6示意性示出了本发明提供的压裂设备组的第一实施例的原理图；

图7示意性示出了本发明提供的压裂设备组的第二实施例的原理图；

图8示意性示出了本发明提供的压裂设备组的第三实施例的原理图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

图3示出了本发明提供的压裂车的第一实施例的主视图，如图3所示，压裂车1包括底盘11，设置于底盘11上的车台发动机12和用于对压裂液加压的压裂泵14，以及设置在底盘11上的散热箱体13。

压裂泵14可以采用现有技术中的柱塞泵，或者可以采用其他可以对压裂液加压的泵设备。

结合图4和图5所示，散热箱体13上设置有压裂液入口131、压裂液出口132、需冷却介质入口151和需冷却介质出口152，进入散热箱体13内的压裂液和需冷却介质相隔离并可换热，结合参考图6，压裂液出口132通过管路141与压裂泵14的压裂液输入口连通，这样，当压裂车1处于工作状态时，混砂车的压裂液输出口通过管路与散热箱体13的压裂液入口131连通，从混砂车源源不断输出的新鲜冷态压裂液在进入压裂泵14的压裂液输入口之前首先通过散热箱体13，温度低的压裂液与温度高的需冷却介质在散热箱体13内换热，即通过液冷的方式对需冷却介质降温，而且用于对需冷却介质降温的冷却液采用的是压裂车1的工作介质压裂液，不需要为散热结构额外配备其他的冷却液。另外，与现有技术采用风冷降温的方式相比，本发明采用液冷方式对需冷却介质散热，散热效果好且冷却效率高，这也就为将整个散热结构优化以降低散热结构的整体尺寸提供了可能。另外，压裂液本身在系统内的压力作用下是流动的，也就是说压裂液穿过散热箱体13的流通过程不需要外接动力源，从而可以降低能耗。另外，因为压裂液的流动不需要从压裂车的车台发动机或变速箱取力，因此可以提高压裂车1的输出功率。另外，当压裂车1处于运输状态时，散热箱体13内可以空载，从而大幅度降低了压裂车底盘11的负载。此外，采用液冷散热不需要设置风扇，压裂车1处于工作状态时振动小，噪音小。

参见图4和图5，本实施例中示出了散热箱体13的一种优选结构，如图所示，散热箱体13内形成有压裂液容纳腔130，压裂液入口131、压裂液出口132分别与压裂液容纳腔130相通，压裂液从压裂液入口131进入压裂液容纳腔130内后，从压裂液出口132流出，并通过管路141进入压裂泵14的压裂液输入口中，然后在压裂泵14内加压。

在散热箱体13内还设置有散热管15，散热管15的两端分别与需冷却介质入口151、需冷却介质出口152连接。需冷却介质在散热管15内流动，以与在压裂液容纳腔130内流动的压裂液相隔离并可换热。需要冷却的介质主要包括发动机缸套水、发动机中冷水、燃油、液压油和润滑油等介质。因此，散热管15可以设置有多个，例如包括发动机缸套水散热管、发动机中冷水散热管、燃油散热管、液压油散热管和润滑油散热管。虽然由图4和图5中可以看出本实施例中的散热管15的个数为三个，但是根据实际的冷却需要，散热管15的数目和类型并不限于上述例举。优选地，每个散热管15为连续的弯管段，这样可以增加散热面积，提高散热效果；另外，在散热管15上还可以设置有散热翅片，进一步增加散热面积和散热效果。优选地，如图5所示，可以将散热管15与散热箱体13做成一体式结构，使散热管15和散热箱体13可以作为一个单独的散热结构独立于其他的设备之外，这样便于散热结构的整体安装和拆卸。

图4中的箭头方向分别指出了压裂液的流动方向和需冷却介质的流通方向，优选地，由图4中可以看出，压裂液入口131和需冷却介质出口152同处于散热箱体13的第一侧壁133上，压裂液出口132和需冷却介质入口151同处于散热箱体13的第二侧壁134上，第一侧壁133与第二侧壁134相对设置，这样可以取得更好的对流换热效果。当然，在未示出的实施例中，压裂液入口131、压裂液出口132、需冷却介质入口151和需冷却介质出口152在散热箱体13上的开设位置还可以有其他方式，并不限于上述例举。

本发明还提供了压裂车的第二实施例，与上述第一实施例的不同之处在于散热箱体13的结构。本实施例中，在散热箱体13内设置有压裂液流通管和散热管，压裂液流通管的两端分别与压裂液入口131和压裂液出口132连接，散热管的两端分别与需冷却介质入口151和需冷却介质出口152连接，即压裂液和需冷却介质进入散热箱体13内后在不同的管路内流通，这样也可以保证在散热箱体13内的压裂液和需冷却介质的互相隔离并保证二者之间的换热。

本发明还提供了压裂车的第三实施例，与上述第一实施例的不同之处也在于散热箱体13的结构。本实施例中，散热箱体13内形成需冷却介质容纳腔，需冷却介质入口151、需冷却介质出口152分别与需冷却介质容纳腔相通。散热箱体13内还设置有压裂液流通管，压裂液流通管的两端分别与压裂液入口131和压裂液出口132连接。这样，可以在散热箱体13内布置多个需冷却介质容纳腔，各需冷却介质容纳腔内均布置有压裂液流通管，压裂液在压裂液流通管内流通，需冷却介质在需冷却介质容纳腔内流通，这样也可以保证在散热箱体13内的压裂液和需冷却介质的互相隔离并保证二者之间的换热。

图6示出了本发明提供的压裂设备组的第一实施例。如图所示，该压裂设备组包括混砂车3和上述的压裂车1，混砂车3的压裂液输出口通过管路31进入管汇2后又通过管路21与压裂液入口131连通，也即散热箱体13的压裂液入口131和混砂车3的压裂液输出口连通（在其他实施例中可以将混砂车3的压裂液输出口与压裂液入口131直接连通而不设置管汇2），这样，当压裂车1处于工作状态时，从混砂车3源源不断输出的新鲜冷态压裂液在进入压裂泵14的压裂液输入口之前首先通过散热箱体13，温度低的压裂液与温度高的需冷却介质在散热箱体13内通过时换热，即通过液冷的方式对需冷却介质降温，且用于对需冷却介质降温的冷却液采用的是压裂车1的工作介质压裂液，也就不需要额外配备其他的冷却源。与现有技术采用风冷降温的方式相比，本发明采用液冷方式对需冷却介质散热，散热效果好且冷却效率高，为将整个散热结构优化以降低散热结构的整体尺寸提供了可能。另外，压裂液本身在系统内的压力作用下是流动的，也就是说压裂液穿过散热箱体13的流通过程不需要外接动力源，从而可以降低能耗。另外，因为压裂液的流动不需要从压裂车的车台发动机或变速箱取力，因此可以提高压裂车1的输出功率。另外，当压裂车1处于运输状态时，散热箱体13内可以空载，从而大幅度降低了压裂车底盘11的负载。此外，采用液冷散热不需要设置风扇，压裂车1处于工作状态时振动小，噪音小。

参见图7，示出了本发明提供的压裂设备组的第二实施例。如图7中可以看出，该压裂设备组包括供水车4和压裂车1，还可以包括混砂车3和管汇2。供水车4上设置有水仓，供水车4用于向混砂车3供水，混砂车3用于向压裂车1供压裂液。由图7中可以看出，供水车4的水仓连接有第一出水管道41，压裂车1的底盘上设置有压裂泵14和散热箱体13，散热箱体13上设置有入水口135、出水口136、需冷却介质入口151和需冷却介质出口152。

散热箱体13可以采用上文其他实施例中所涉及的散热箱体13的结构，具体而言，本实施例中的入水口135与上文其他实施例中的压裂液入口131相当，本实施例中的出水口136与上文其他实施例中的压裂液出口132相当，本实施例中的需冷却介质入口151和需冷却介质出口152与上文其他实施例中的需冷却介质入口151和需冷却介质出口152相当，只要能够达到进入散热箱体内的水和需冷却介质相隔离并可换热的效果即可，因此在本实施例中，对散热箱体13的结构不再展开详述。

本实施例提供的压裂设备组充分利用供水车4水仓内的水对需冷却介质进行冷却，与上述实施例一样，采用液冷的方式对需冷却介质散热，散热效果好且冷却效率高，也不需要额外配置冷却源，从而可以对压裂车1的散热结构优化以降低散热结构的整体尺寸。另外，因作为冷却液的水的流动不需要从压裂车1取力，因此还可以提高压裂车1的输出功率。另外，当压裂车1处于运输状态时，散热箱体13内可以空载，从而大幅度降低了压裂车底盘的负载。此外，采用液冷散热不需要设置风扇，压裂车1处于工作状态时振动小，噪音小。此外，通过散热箱体13换热后的水可以回流至水仓中也可以直接输送给混砂车3，以免造成水资源的浪费。

如图7中可以看出，本实施例中，散热箱体13的出水口136通过第一入水管道44与水仓连通，水仓通过第二出水管道42与混砂车3的进水口连通，与需冷却介质换热后的水回流至供水车的水仓，与供水车内的冷水混合后通过第二出水管道42输入到混砂车3继续参与制造压裂液。

优选地，可以将第一出水管道41和第二出水管道42与水仓的同一个供水口相通，这样相当于将水仓供给至混砂车3的水通过第一出水管道41分流出一部分流向散热箱体13以与需冷却介质换热，不需要额外配置动力源以将水泵送至第一出水管道41中，因而简化了该压裂设备组的结构，并可以降低该压裂设备组的成本。

由图7中可以看出，混砂车3制成的压裂液通过管路32进入管汇2中，又通过管路22进入压裂泵14的压裂液输入口内进行加压。需要说明的是，在其他实施例中，也可以将混砂车3的压裂液输出口与压裂泵14的压裂液输入口直接连通而不设置管汇2。

图8示出了本发明提供的压裂设备组的第三实施例，与上述的压裂设备组的第二实施例的不同之处在于，散热箱体13的出水口136通过第三出水管道43与混砂车3的进水口连通，这样，供水车4水仓内的水在散热箱体13内与需冷却介质散热后直接供给至混砂车3参与制造压裂液，而不必再回流至供水车4的水仓内，这样可以采用供水车4原有动力源将水泵送至第一出水管道41中，不需要对供水车4额外配置其他用于泵水的动力源，也即不需要对现有技术中已有的供水车进行改造，从而进一步降低了压裂设备组的成本。而且，对需冷却介质降温的水采用的是压裂设备组的工作介质，不需要额外准备冷却源。

由图8中可以看出，混砂车3制成的压裂液通过管路32进入管汇2中，又通过管路22进入压裂泵14的压裂液输入口内进行加压。需要说明的是，在其他实施例中，也可以将混砂车3的压裂液输出口与压裂泵14的压裂液输入口直接连通而不设置管汇2。

通过上述描述可知，本发明实施例提供的压裂设备组，通过其工作介质水或者压裂液作为对需冷却介质降温的冷却源，采用液冷的方式对压裂车的需冷却介质降温，不需要额外配备其他冷却源，而且冷却效果好，为降低压裂车散热结构的尺寸提供了可能。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种压裂车(1)，包括底盘(11)，以及设置于所述底盘(11)上的压裂泵(14)；其特征在于，还包括设置在所述底盘(11)上的散热箱体(13)，所述散热箱体(13)上设置有压裂液入口(131)、压裂液出口(132)、需冷却介质入口(151)和需冷却介质出口(152)，进入所述散热箱体(13)内的压裂液和需冷却介质相隔离并可换热；所述压裂液出口(132)与所述压裂泵(14)的压裂液输入口连通；

所述散热箱体(13)内形成有压裂液容纳腔(130)，所述压裂液入口(131)、所述压裂液出口(132)分别与所述压裂液容纳腔(130)相通；

所述散热箱体(13)内设置有散热管(15)，所述散热管(15)的两端分别与所述需冷却介质入口(151)、所述需冷却介质出口(152)连接。

2.根据权利要求1所述的压裂车，其特征在于，

所述压裂液入口(131)和所述需冷却介质出口(152)同处于所述散热箱体(13)的第一侧壁(133)上；所述压裂液出口(132)和所述需冷却介质入口(151)同处于所述散热箱体(13)的第二侧壁(134)上，所述第一侧壁(133)与所述第二侧壁(134)相对设置。

3.根据权利要求1所述的压裂车，其特征在于，所述散热箱体(13)内设置有压裂液流通管和散热管，所述压裂液流通管的两端分别与所述压裂液入口(131)和所述压裂液出口(132)连接；所述散热管的两端分别与所述需冷却介质入口(151)和所述需冷却介质出口(152)连接。

4.根据权利要求1所述的压裂车，其特征在于，

所述散热箱体(13)内形成有需冷却介质容纳腔，所述需冷却介质入口(151)、所述需冷却介质出口(152)分别与所述需冷却介质容纳腔相通；

所述散热箱体(13)内设置有压裂液流通管，所述压裂液流通管的两端分别与所述压裂液入口(131)和所述压裂液出口(132)连接。

5.一种压裂设备组，其特征在于，包括混砂车(3)和权利要求1至4中任一项所述的压裂车，所述散热箱体(13)的压裂液入口(131)和所述混砂车(3)的压裂液输出口连通。

6.一种压裂设备组，包括供水车(4)和压裂车(1)，其特征在于，

所述供水车(4)上设置有水仓，所述水仓连接有第一出水管道(41)、所述压裂车(1)的底盘上设置有压裂泵(14)和散热箱体(13)，所述散热箱体(13)上设置有入水口(135)、出水口(136)、需冷却介质入口(151)和需冷却介质出口(152)；所述水仓通过所述第一出水管道(41)与所述散热箱体(13)的入水口(135)连通，进入所述散热箱体(13)内的水和需冷却介质相隔离并可换热。

7.根据权利要求6所述的压裂设备组，其特征在于，还包括混砂车；

所述水仓还连接有第一入水管道(44)和第二出水管道(42)，所述散热箱体(13)的出水口(136)通过所述第一入水管道(44)与所述水仓连通，所述水仓通过所述第二出水管道(42)与所述混砂车(3)的进水口连通；

所述混砂车(3)的压裂液输出口与所述压裂泵(14)的压裂液输入口连通。

8.根据权利要求7所述的压裂设备组，其特征在于，所述第一出水管道(41)和所述第二出水管道(42)与所述水仓的同一个供水口相通。

9.根据权利要求8所述的压裂设备组，其特征在于，所述散热箱体(13)的出水口(136)通过第三出水管道(43)与所述混砂车(3)的进水口连通；所述混砂车(3)的压裂液输出口与所述压裂泵(14)的压裂液输入口连通。