CN104728208A - 一种大功率液力驱动压裂泵泵站系统 - Google Patents

一种大功率液力驱动压裂泵泵站系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种大功率液力驱动压裂泵泵站系统，它由控制室、油箱、滤油器、电动机、液压油泵、溢流阀、压力变送器、电动阀、步进电机、配流阀、动力油缸、压裂油缸、压裂液进油管汇、压裂液出油管汇、冷却器、流量变送器、控制管线、液压管线组成，所述油箱经液压管线与滤油器相连；滤油器的出口管线与多个液压油泵连接；液压油泵的出口管线均连接溢流阀；电动阀与配流阀连接；配流阀进油管线与三个动力缸连接；动力缸的进液管路、排液管路与配流阀连接；动力缸与压裂缸串联；控制室与泵站的各电动机、输送管线上的电动阀、配流阀的步进电机连接。本发明实现不同工况下的压裂作业，满足大型压裂高流量高压力的要求，降低油田生产成本。

Description

一种大功率液力驱动压裂泵泵站系统
技术领域
本发明涉及一种大功率液力驱动压裂泵泵站系统，属于油气田开发作业设备。
背景技术
压裂施工作业是改造油气藏的一个重要手段，对于低渗透油气井，一般需要借助于压裂作业才能达到稳产和增产的目的。压裂车是压裂施工的主要设备，作用是向地层内注入高压、大排量的压裂液，将地层压开，将压裂砂挤入裂缝，以增强地层渗透率，增加油气的流动性，提高油气采油率。
随着我国石油工业的稳步发展，我国在压裂设备制造方面也取得了很大发展成果，陆续开发研制出压力为50MPa、70MPa、85MPa、105MPa系列压裂设备，最大排量可达6m3/min。现国内研制的压裂车最高工作压力可达140MPa，最大施工排量可达12m3/min。虽然，其工作压力得到明显提高，但是在不同油气井压裂施工中，仅靠单台的压裂设备不足以满足压裂的需要，往往需要几台甚至10台以上的压裂车组合进行压裂施工。
目前，在国内采用酸化压裂和加砂压裂工艺的不断提高，以及在油气井开采深度的不断增加，对压裂泵的压裂要求也越来越高。现在不断朝着更大排量、更高压力、更大功率的方向发展。随着油气开采环境的不断恶化，对压裂设备的整体运移性、稳定性和适应性提出更高的要求。为此，进一步改进压裂系统，将压裂施工过程的监测和控制更加自动化、智能化和人性化方向发展，使压裂设备更具耐腐蚀、耐磨损，提高压裂泵及其他压裂设备的使用寿命，提高泵的控制和输送效果，节省产油成本，满足不同工况下的压裂作业需要，具有很大的意义。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种大功率液力驱动压裂泵泵站系统，以满足高排量高压力的压裂要求，可调控式的对液力泵站进行控制，有效提高压裂泵的控制和输送效果，实现不同工况下的压裂作业，提高油气田的综合经济效益，降低油田生产成本。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
本发明一种大功率液力驱动压裂泵泵站系统，由控制室、油箱、滤油器、电动机、液压油泵、溢流阀、压力变送器、电动阀、步进电机、配流阀、动力油缸、压裂油缸、压裂液进油管汇、压裂液出油管汇、冷却器、流量变送器、控制管线、液压管线组成，所述油箱经液压管线与滤油器相连；滤油器的出口管线与多个液压油泵连接；液压油泵的出口管线均连接溢流阀；电动阀与配流阀连接；配流阀进油管线与三个动力缸连接；动力缸的进液管路、排液管路与配流阀连接；配流阀与冷却器连接；冷却器经液压管线与油箱连接；动力缸与压裂缸串联；压裂缸分别连接压裂液进口管汇和压裂液出口管汇；控制室与泵站的各电动机、输送管线上的电动阀、配流阀的步进电机连接。
5个液压油泵与5台电动机及5个溢流阀组成液力泵站，提供高压液压源。动力缸与压裂缸串联连接；柱塞杆一端连接到动力缸内，另一端柱塞连接到压裂缸内。压裂缸无杆腔端连接压裂液进液管汇，高压压裂液从压裂液出口管汇输出。
控制室根据输送管线上压力变送器的压力值变化以及压裂液汇出管汇上流量变送器流量值的变化对泵站进行调节控制。
本发明具有的优点和积极效果有：1、采用本发明的技术方案后，能进一步改进压裂泵系统，建立以多台电机驱动的并联液压油泵，形成的一个高压输出液力泵站，输出比普通泵车更大的压力和流量，充分满足在不同作业条件下的压裂液压力需求。2、可调控式的对液力泵站进行控制，有效提高压裂泵的控制和输送效果，实现不同工况下的压裂作业，满足大型压裂高流量高压力的要求，提高油气田的综合经济效益，降低油田生产成本。3、液力泵站中液压油泵的个数随着井场作业条件变化，可以任意增减液压油泵数目，以输出需要的泵压。撬装式的压裂泵组多个液压泵同时工作，提高了压裂作业的效率4、整个压裂泵系统，以液力泵站为核心，给各压裂泵提供高液压油，满足所需要压裂压力和流量，避免了井场压裂泵车数和过多的连接管汇。将压裂泵组装置进行撬装式安装，极大的降低了占地面积，利于井场的布置作业。
附图说明
图1为本发明一种大功率液力驱动压裂泵泵站系统的示意图。
图中：1.油箱；2.滤油器；3.电动机；4.液压油泵；5.溢流阀；6.电动阀；7.步进电机；8.配流阀；9.动力缸；10.柱塞杆；11.压裂缸；12.压裂液进液管汇；13.压裂液出液管汇；14.冷却器；15.油箱；16.压力变送器；17.流量变送器；18.控制室；19.泵站控制线；20.压力变送器控制线；21.电动阀控制线；22.配流阀控制线；23.动力油缸排液管路；24.动力油缸进液管路；25.流量变送器控制线；26.压裂泵组；27.压裂泵组；28.压裂泵组；29.液力泵站。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述：
如图1所示，本发明一种大功率液力驱动压裂泵泵站系统，由控制室18、油箱1、滤油器2、电动机3、液压油泵4、溢流阀5、压力变送器16、电动阀6、步进电机7、配流阀8、动力油缸9、压裂油缸11、压裂液进油管汇12、压裂液出油管汇13、冷却器14、流量变送器17、控制管线、液压管线组成，所述油箱1经液压管线与滤油器2相连；滤油器2的出口管线与多个液压油泵4连接；液压油泵4的出口管线均连接溢流阀5；电动阀6与配流阀8连接；配流阀8进油管线与三个动力缸9连接；动力缸9的进液管路24、排液管路23与配流阀8连接；配流阀8与冷却器14连接；冷却器14经液压管线与油箱15连接；动力缸9与压裂缸11串联；压裂缸11连接压裂液进口管汇12和压裂液出口管汇13；控制室18与泵站的各电动机3、液压管线上的电动阀6、配流阀8的步进电机7连接。
5个液压油泵4与5台电动机3及5个溢流阀5组成液力泵站29，提供高压液压源。动力缸9与压裂缸11串联连接；柱塞杆10一端连接到动力缸9内，另一端柱塞连接到压裂缸11内。所述压裂缸11无杆腔端连接压裂液进液管汇12，高压压裂液从压裂液出口管汇13输出。控制室18根据输送管线上压力变送器16的压力值变化以及压裂液汇出管汇13上流量变送器17流量值的变化对液力泵站29进行调节控制。
在高压输出液压油管线安装压力变送器16，以及高压压裂液出油管汇13安装流量变送器，时时进行监测，可以及时将输送管线信息反馈到控制室18，从而对电动机3、电动阀6以及步进电机7进行可调控制。
当其中任意压裂泵组(26、27、28)出现故障或由于作业条件的限制，只需要一两个压裂泵组工作时，压力变送器16经压力变送器控制线20或流量变送器17经流量变送器控制线25将反馈信息传到，控制室18经泵站控制线19启停液力泵站29中电动机3的运行，从而控制一定数量的液压油泵4工作，或经控制管线21控制电流阀6，控制管线22控制配流阀8的启停工作，调节输送管线的压力和流量，这样既保证了压裂作业的正常进行，又在不降低压裂效率的前提下，使压裂作业成本得到降低。
本发明的原理是：电动机3带动液压油泵4工作，液压油泵4从油箱1经滤油器2取油，提供高压油；溢流阀5保证泵站系统的安全；电动阀6启停控制高压油进入配流阀8；配流阀8由步进电机7驱动；配流阀8控制三个动力油缸9协调工作，动力油缸9中的压力油经输送管线回到配流阀8；做功后的液压油通过冷却器14进行散热，冷却后的液压油流进油箱15；压裂缸11与动力缸9串联，压裂缸11由柱塞杆10推动压裂缸11内的柱塞工作；压裂液在压裂缸11作用下经压裂液进油管汇12进入，压裂液出口管汇13输出高压压裂液；压力变送器16监测高压输送管线的压力，流量变送器17监测压裂液出口管汇13流量，通过控制室18控制电动机3、电动阀6以及步进电机7的启停，根据压裂作业情况输出需要的液压力和流量，保证压裂作业的正常运行。

Claims (4)

1.一种大功率液力驱动压裂泵泵站系统，由控制室(18)、油箱(1)、滤油器(2)、电动机(3)、液压油泵(4)、溢流阀(5)、压力变送器(16)、电动阀(6)、步进电机(7)、配流阀(8)、动力油缸(9)、压裂油缸(11)、压裂液进油管汇(12)、压裂液出油管汇(13)、冷却器(14)、流量变送器(17)、控制管线、液压管线组成，其特征在于：所述油箱(1)经液压管线与滤油器(2)相连；滤油器(2)的出口管线与多个液压油泵(4)连接；液压油泵(4)的出口管线均连接溢流阀(5)；电动阀(6)与配流阀(8)连接；配流阀(8)进油管线与三个动力缸(9)连接；动力缸(9)的进液管路(24)、排液管路(23)与配流阀(8)连接；配流阀(8)与冷却器(14)连接；冷却器(14)经液压管线与油箱(15)连接；动力缸(9)与压裂缸(11)串联；压裂缸(11)连接压裂液进口管汇(12)和压裂液出口管汇(13)；控制室(18)与泵站的各电动机(3)、液压管线上的电动阀(6)、配流阀(8)的步进电机(7)连接。
2.根据权利1所述的一种大功率液力驱动压裂泵泵站系统，其特征在于，5个液压油泵(4)与5台电动机(3)及5个溢流阀(5)组成液力泵站(29)，提供高压液压源。
3.根据权利1所述的一种大功率液力驱动压裂泵泵站系统，其特征在于，动力缸(9)与压裂缸(11)串联连接；柱塞杆(10)一端连接到动力缸(9)内，另一端柱塞连接到压裂缸(11)内；所述压裂缸(11)无杆腔端连接压裂液进液管汇(12)，高压压裂液从压裂液出口管汇(13)输出。
4.根据权利1所述的一种大功率液力驱动压裂泵泵站系统，其特征在于，控制室(18)根据输送管线上压力变送器(16)的压力值变化以及压裂液汇出管汇(13)上流量变送器(17)流量值的变化对液力泵站(29)进行调节控制。
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