CN104482402A - 一种液氮泵车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及氮气作业技术领域，公开了一种液氮泵车。在该液氮泵车中，第一发动机用于驱动至少一个液压泵，第二发动机用于驱动其他液压泵，液压泵用于为第一液压缸和所述第二液压缸提供压力油，第一液压缸和第二液压缸的活塞杆伸出端分别通过柱塞可移动地设置于第一柱塞缸和第二柱塞缸中，第一柱塞缸和第二柱塞缸的无杆腔均分别通过吸入阀和排出阀连接于低压管汇的出口和液氮高压管汇的进口。实施本发明，能够在满足输出功率要求的同时，有效降低整车成本，实现无极变速，增加液氮排量和压力的覆盖范围，有助于使整车结构布置更加紧凑，提高维护及维修的便利性。

Description

一种液氮泵车

技术领域

本发明涉及氮气作业技术领域，尤其涉及一种液氮泵车。

背景技术

利用氮气对油井、油层进行处理具有安全、省时、快捷、高效的特点，而且成功率高，不仅适用于常规油藏，在低压、低渗、粘土胶结等特殊油气藏中也有独到的作用。基于氮气密度低、稳定性好、易压缩等特点，它在提高采收率及钻井、射孔、增产措施和修井等方面有着广泛的应用，例如氮气气举、氮气置换、混气压裂、混气酸化、氮气正负压射孔、氮气垫测试等。在天然气开采方面，氮气压裂技术在天然气开采中效果显著，已成为天然气开发过程中的必备技术，得到了广泛的应用。另外，在煤层气开采方面，以氮气驱替煤层气的储层改造技术已成为煤层气开采技术的发展方向之一。

氮气作业的关键设备是液氮泵车。现有技术中，液氮泵车一般包括底盘以及设置于底盘车体上的液氮罐、发动机、传动箱、传动轴、高压柱塞泵(多缸柱塞泵)、低压管汇、高压管汇、蒸发器等，其中，液氮罐布置于底盘的尾部，高压柱塞泵位于液氮罐的前侧，高压管汇可以包括液氮高压管汇和气氮高压管汇，液氮罐的作用是储存液氮，发动机的作用是通过传动箱、传动轴向高压柱塞泵提供驱动力，高压柱塞泵的作用是通过低压管汇将液氮罐供应的液氮吸入并高压泵出并通过液氮高压管汇泵送至蒸发器，蒸发器的作用是将高压泵送的液氮加热到一定温度下以成为气态氮，并通过气氮高压管汇将高压氮气输送至井筒中。

目前，由于施工所需的氮气排量和压力越来越大，对于液氮泵车的各方面性能提出了更高的要求，然而现有的液氮泵车越来越难以满足这种要求。例如，现有的液氮泵车中，其发动机、高压柱塞泵以及传动系统的零部件尤其是传动箱的成本较高，若需要生产输出功率较大的液氮泵车时，这些部分所需的成本将迅速上升，选型困难，因而难以广泛使用；并且，现有的液氮泵车的传动箱为有级变速，这样使得液氮泵车的排量不连续，为了满足施工需要，在大部分情形下，液氮泵车的排量大于施工所需排量，这样造成了氮气的巨大浪费；另外，高压柱塞泵的结构复杂、占用空间，既不利于内部维修和维护，也不利于外部维修和维护以及影响车体上其他部件的布置。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提供一种液氮泵车，能够在满足输出功率要求的同时，有效降低整车成本，实现无极变速，增加液氮排量和压力的覆盖范围，有助于使整车结构布置更加紧凑，提高维护及维修的便利性。

具体地，本发明的液氮泵车包括底盘以及布置于所述底盘的车体上的液氮罐、低压管汇、液氮高压管汇和蒸发器，其特征在于，还包括布置于所述车体上的第一发动机、第二发动机、第一液压缸、第一柱塞缸、第二液压缸、第二柱塞缸和多个液压泵，其中：所述第一发动机用于驱动至少一个液压泵，所述第二发动机用于驱动其他液压泵，所述液压泵用于为所述第一液压缸和所述第二液压缸提供压力油，所述第一液压缸和所述第二液压缸的活塞杆伸出端分别通过柱塞可移动地设置于所述第一柱塞缸和所述第二柱塞缸中，所述第一柱塞缸和所述第二柱塞缸的无杆腔均分别通过吸入阀和排出阀连接于所述低压管汇的出口和所述液氮高压管汇的进口。

进一步地，所述液氮罐布置于所述车体上的尾部区域，所述第一发动机、所述第二发动机、所述第一液压缸、所述第一柱塞缸、所述第二液压缸、所述第二柱塞缸、所述液氮高压管汇、所述低压管汇、所述多个液压泵和所述蒸发器均布置于所述液氮罐的前侧。

进一步地，在所述车体的前后方向上，所述第一液压缸和所述第一柱塞缸分别与所述第二液压缸和所述第二柱塞缸并排平行布置，并且所述第一液压缸和所述第二液压缸分别位于所述第一柱塞缸和所述第二柱塞缸的前侧。

进一步地，所述第一发动机和所述第二发动机并排布置于所述车体的前部区域，所述第一液压缸和所述第二液压缸的前端位于所述第一发动机和所述第二发动机之间的间隙中。

进一步地，所述液氮泵车还包括散热器，所述散热器通过第一支架布置于所述车体的前部区域，且位于所述第一发动机和所述第二发动机的上方。

进一步地，所述蒸发器通过第二支架布置于所述车体的中部区域，且位于各液压缸和各柱塞缸的上方。

进一步地，所述液氮泵车还包括控制箱，所述控制箱设置于所述第二支架上。

进一步地，所述液氮泵车还包括液力配流装置，所述吸入阀和所述排出阀设置于所述液力配流装置中。

进一步地，所述液氮泵车还包括气化器，所述气化器设置于所述液氮罐的下方，用于增大输送所述液氮罐的输送压力。

进一步地，所述液氮泵车还包括增压泵，所述增压泵的进口接于所述液氮罐的出口，所述增压泵的出口接于所述低压管汇的进口。

在本发明中，采用两个发动机作为动力源，多个液压泵由两个发动机驱动，多个液压泵为两个液压缸提供压力油，两个液压缸在依次伸缩时可以使对应的两个柱塞缸实现低压液氮的连续吸入和高压液氮的连续输出，采用两个发动机、多个液压泵以及液压传动的方式能够满足输出功率的要求，并且省略了传动箱和传动轴等部件，选型方便且能够有效降低整车成本，而通过调整液压泵向各液压缸的供油方式，可以使液氮排量连续可调，实现无极变速，增加了液氮排量和压力的覆盖范围，另外省略了结构复杂、占用空间较大的多缸柱塞泵，能够使整车的结构布置更加紧凑以及提高整体维护及维修的便利性。

本发明的更多特点和优势将在之后的具体实施方式予以说明。

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为本发明实施例提供的液氮泵车在第一侧视角度的结构示意图；

图2为图1所示液氮泵车在第二侧视角度的结构示意图。

图中标号说明：

1 底盘

2 车体

3 第一发动机

4 散热器

5 第一支架

6 第一液压缸

7 第一柱塞缸

8 蒸发器

9 第二支架

10 液力配流装置

11 控制箱

12 低压管汇

13 液氮罐

14 气化器

15 增压泵

16 第二柱塞缸

17 液氮高压管汇

18 第二液压缸

19 液压泵

20 第二发动机

具体实施方式

应当指出，本部分中对具体结构的描述及描述顺序仅是对具体实施例的说明，不应视为对本发明的保护范围有任何限制作用。此外，在不冲突的情形下，本部分中的实施例以及实施例中的特征可以相互组合。

请同时参考图1和图2，下面将结合附图对本发明实施例的液氮泵车作详细说明。

如图所示，该实施例的液氮泵车可以包括底盘1、第一发动机3、第二发动机20、第一液压缸6、第一柱塞缸7、第二液压缸18、第二柱塞缸16、低压管汇12、高压管汇、多个(两个及两个以上)液压泵19、蒸发器8和液氮罐13。

其中，高压管汇可以包括液氮高压管汇17和气氮高压管汇(图中未标出)，液氮罐13可以布置于底盘1的车体2上的尾部区域，第一发动机3、第二发动机20、第一液压缸6、第一柱塞缸7、第二液压缸18、第二柱塞缸16、高压管汇、低压管汇12、多个液压泵19和蒸发器8可以布置于液氮罐13前侧的车体上，在本申请中，“前”是指和底盘1行走前进方向相同，“后”是指与该前进方向相反。

第一发动机3的输出端和至少一个液压泵19的驱动轴传动连接，第二发动机3的输出端和其他液压泵19的驱动轴传动连接，各液压泵19用于为第一液压缸6和第二液压缸18的伸缩动作提供压力油，第一液压缸6和第二液压缸18的活塞杆伸出端分别通过柱塞可移动地设置于第一柱塞缸7和第二柱塞缸16中，第一柱塞缸7和第二柱塞缸16的无杆腔均分别通过吸入阀和排出阀连接于低压管汇12的出口和液氮高压管汇17的进口，液氮高压管汇17的出口连接于蒸发器8的进口，蒸发器8的出口连接于气氮高压管汇的进口，液氮罐13的出口通过管路连接于低压管汇12的进口。

下面结合具体场景说明上述实施例的液氮泵车的工作原理：

在氮气作业过程中，第一发动机3和第二发动机20运转带动各液压泵，液压泵19通过提供液压油将动力传递给第一液压缸6和第二液压缸18，实现第一液压缸6和第二液压缸18的交替伸缩，当第一液压缸6(第二液压缸18)作缩回动作时，第一柱塞缸7(第二柱塞缸16)的无杆腔中形成负压，进而通过吸入阀将液氮罐13供应至低压管汇12中的液氮吸入，与此同时，第二液压缸18(第一液压缸6)作伸出动作，第二柱塞缸16(第一柱塞缸7)的无杆腔的压力增大，并通过排出阀将高压液氮泵入液氮高压管汇17中，由于第一液压缸6和第二液压缸18交替伸缩，第一柱塞缸7和第二柱塞缸16交替吸入和排出，因而能够实现低压液氮的连续输入和高压液氮的连续排出，排出的高压液氮经过液氮高压管汇17到达蒸发器8，蒸发器8将高压泵送的液氮加热到一定温度使其气化，并通过气氮高压管汇将高压氮气输送至井筒中；当需要调整液氮的排量和压力时，可以通过调整液压泵19向第一液压缸6和第二液压缸18供应的压力油流量，使液氮的排量和压力连续变化，直至目标值。

从上述可知，在上述实施例中，采用两个发动机、多个液压泵以及液压传动的方式能够满足液氮泵车输出功率的要求，并且省略了传动箱和传动轴等部件，选型方便且能够有效降低整车成本，而由于液氮的排量连续可调，实现了无极变速，增加了液氮排量和压力的覆盖范围，提高了液氮泵车的性能和适应能力，另外以两组液压缸和柱塞缸替代结构复杂、占用空间较大的多缸柱塞泵，能够使整车的结构布置更加紧凑以及提高整体维护及维修的便利性。

在具体实施过程中，为了进一步提高液氮罐向低压管汇的灌注能力，可以在液氮罐13的出口至低压管汇12之间的管路上设置增压泵15；另外，为了增大液氮罐13的输送压力，可以在液氮罐13的下方设置气化器14，气化器14能够将液氮罐13中的部分液氮转化为气体，进而提高液氮罐13出口的压力；另外，吸入阀和排出阀可以集成于液力配流装置10中，液力配流装置上设置有吸入阀和排出阀的进出连接管道，第一柱塞缸7和第二柱塞缸16的无杆腔以及低压管汇12的出口和液氮高压管汇17的进口均连接于液力配流装置10上。

需要说明的是，多个液压泵19在驱动第一液压缸6和第二液压缸18的伸缩动作时，多个液压泵19的压力油可以先合流，然后合流后的压力油再通过相应的控制阀连接于第一液压缸6和第二液压缸18上，从而实现第一液压缸6和第二液压缸18的交替伸缩，并且两者的驱动力大体一致。

为了进一步优化车体上各部分的布置，在保证维护及维修便利性的同时，使整机结构更加紧凑，可以使第一液压缸6和第一柱塞缸7在车体2的前后方向上依次布置，以及使第二液压缸18和第二柱塞缸16在车体2的前后方向上依次布置，并且使第一液压缸6和所述第一柱塞缸7分别与第二液压缸18和第二柱塞缸16并排平行布置。另外，可以将第一发动机3和第二发动机20并排布置于车体2的前部区域，并使第一液压缸6和第二液压缸18的前端位于第一发动机3和第二发动机20之间的间隙中。另外，车体2上还可以布置散热器4，如图所示，该散热器4可以通过第一支架5布置于车体2上的前部区域，且位于第一发动机3和第二发动机20的上方。蒸发器8可以通过第二支架9布置于车体2上的中部区域，且位于各液压缸和各柱塞缸的上方，液氮泵车的控制箱11也可以设置于该第二支架上。采用前述优化方案后，既能使液氮泵车的整机高度满足运输要求，结构紧凑，同时便于维修及维护。

以上所述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 (10)

1.一种液氮泵车，包括底盘(1)以及布置于所述底盘(1)的车体(2)上的液氮罐(13)、低压管汇(12)、液氮高压管汇(17)和蒸发器(8)，其特征在于，还包括布置于所述车体(2)上的第一发动机(3)、第二发动机(20)、第一液压缸(6)、第一柱塞缸(7)、第二液压缸(18)、第二柱塞缸(16)和多个液压泵(19)，其中：

所述第一发动机(3)用于驱动至少一个液压泵(19)，所述第二发动机(20)用于驱动其他液压泵(19)，所述多个液压泵(19)用于为所述第一液压缸(6)和所述第二液压缸(18)提供压力油，所述第一液压缸(6)和所述第二液压缸(18)的活塞杆伸出端分别通过柱塞可移动地设置于所述第一柱塞缸(7)和所述第二柱塞缸(16)中，所述第一柱塞缸(7)和所述第二柱塞缸(16)的无杆腔均分别通过吸入阀和排出阀连接于所述低压管汇(12)的出口和所述液氮高压管汇(17)的进口。

2.如权利要求1所述的液氮泵车，其特征在于，所述液氮罐(13)布置于所述车体(2)上的尾部区域，所述第一发动机(3)、所述第二发动机(20)、所述第一液压缸(6)、所述第一柱塞缸(7)、所述第二液压缸(18)、所述第二柱塞缸(16)、所述液氮高压管汇(17)、所述低压管汇(12)、所述多个液压泵(19)和所述蒸发器(8)均布置于所述液氮罐(13)的前侧。

3.如权利要求2所述的液氮泵车，其特征在于，在所述车体(2)的前后方向上，所述第一液压缸(6)和所述第一柱塞缸(7)分别与所述第二液压缸(18)和所述第二柱塞缸(16)并排平行布置，并且所述第一液压缸(6)和所述第二液压缸(18)分别位于所述第一柱塞缸(7)和所述第二柱塞缸(16)的前侧。

4.如权利要求3所述的液氮泵车，其特征在于，所述第一发动机(3)和所述第二发动机(20)并排布置于所述车体(2)的前部区域，所述第一液压缸(6)和所述第二液压缸(18)的前端位于所述第一发动机(3)和所述第二发动机(20)之间的间隙中。

5.如权利要求4所述的液氮泵车，其特征在于，所述液氮泵车还包括散热器(4)，所述散热器(4)通过第一支架(5)布置于所述车体(2)的前部区域，且位于所述第一发动机(3)和所述第二发动机(20)的上方。

6.如权利要求3所述的液氮泵车，其特征在于，所述蒸发器(8)通过第二支架(9)布置于所述车体(2)的中部区域，且位于各液压缸和各柱塞缸的上方。

7.如权利要求6所述的液氮泵车，其特征在于，所述液氮泵车还包括控制箱(11)，所述控制箱(11)设置于所述第二支架(9)上。

8.如权利要求1所述的液氮泵车，其特征在于，所述液氮泵车还包括液力配流装置(10)，所述吸入阀和所述排出阀设置于所述液力配流装置(10)中。

9.如权利要求1至8任一项所述的液氮泵车，其特征在于，所述液氮泵车还包括气化器(14)，所述气化器(14)设置于所述液氮罐(13)的下方，用于增大输送所述液氮罐的(13)输送压力。

10.如权利要求1至8任一项所述的液氮泵车，其特征在于，所述液氮泵车还包括增压泵(15)，所述增压泵(15)的进口接于所述液氮罐(13)的出口，所述增压泵(15)的出口接于所述低压管汇(12)的进口。