CN105134581A - 一种压裂泵及压裂车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压裂泵，包括动力端，所述动力端包括一个大齿轮及位于所述大齿轮两端的两根曲轴，两根所述曲轴分别与所述大齿轮连接，每根所述曲轴均通过连杆与十字头连接，所述十字头与柱塞连接，两根所述曲轴以所述大齿轮为中心对称设置，所述曲轴带动所述连杆和十字头，推动所述柱塞作往复运动。相比现有技术而言，本发明的动力端采用分段式结构设计，大齿轮中置，位于大齿轮两端的曲轴对称设置，理论上同时可以满足动平衡和静平衡的效果，进而减小曲轴在旋转时产生的附加力矩，降低压裂泵的振动幅度。同时，本发明还公开了一种包括上述压裂泵的压裂车。

Description

一种压裂泵及压裂车

技术领域

本发明涉及油气压裂技术领域，特别涉及一种压裂泵及设置有该压裂泵的压裂车。

背景技术

压裂施工作业是改造油气藏的重要手段之一，对于低渗透油气井，一般需要借助压裂作业才能达到稳产和增产的目的。压裂泵是压裂车的工作主机，是实现压裂工艺意图最直接的执行设备，主要由动力端总成和液力端总成等部件组成。

现有技术中，作为输送机构的压裂泵一般采用曲轴式柱塞泵，图1为这种曲轴式柱塞泵的结构示意图，如图1所示，该曲轴式柱塞泵包括曲轴1’、多个连杆4’和多个柱塞3’等，曲轴1’的两端设置有大齿轮2’，多个柱塞3’布置在曲轴1’的一侧，多个柱塞3’的一端可分别在液力端中来回移动，多个连杆4’设置在多个柱塞3’的另一端与曲轴1’之间，这样当曲轴1’转动时，将带动连杆4’作曲柄连杆运动，连杆4’进而驱动柱塞3’作往复运动，从而实现通过液力端将工作介质吸入并连续高压输出，以进行压力作业。

目前市场上压裂泵的曲轴有多种相位，但无论哪种相位，都难以满足曲轴的动平衡，致使曲轴在旋转时产生附加力矩，导致压裂泵振动，从而导致整车振动，转速越高，振动越大。尤其当整车的压裂泵布置、车架的刚度等设计不合适时，振动更加明显。振动严重影响了结构的配合精度，降低了零部件的使用寿命。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种压裂泵及包括该压裂泵的压裂车，以解决现有压裂泵曲轴难以动平衡、压裂泵振动大、曲轴寿命短的技术问题。

一方面，本发明提供了一种压裂泵，包括动力端，所述动力端包括一个大齿轮及位于所述大齿轮两端的两根曲轴，两根所述曲轴分别与所述大齿轮连接，每根所述曲轴均通过连杆与十字头连接，所述十字头与柱塞连接，两根所述曲轴以所述大齿轮为中心对称设置，所述曲轴带动所述连杆和十字头，推动所述柱塞作往复运动。

作为本发明一种压裂泵在一方面的改进，每根所述曲轴上设置的所述连杆数量相同。

作为本发明一种压裂泵在一方面的改进，每根所述曲轴上依次并列设置有一个或一个以上的连杆轴颈。

作为本发明一种压裂泵在一方面的改进，每根所述曲轴上的所述连杆一端与连杆轴颈连接，其另一端与所述十字头连接。

作为本发明一种压裂泵在一方面的改进，每根所述曲轴上依次并列设置有三个连杆轴颈，相邻两个所述连杆轴颈的相位差为120°，每根所述曲轴上的连杆数量为三根。

作为本发明一种压裂泵在一方面的改进，所述压裂泵还包括液力端，所述液力端包括柱塞和泵头体，所述柱塞上连接有泵头体。

作为本发明一种压裂泵在一方面的改进，所述泵头体上设置有柱塞腔，所述柱塞的一端与所述十字头连接，所述柱塞的另一端可移动地插入所述柱塞腔内。

综上所述，本发明的压裂泵，包括动力端，所述动力端包括一个大齿轮及位于所述大齿轮两端的两根曲轴，两根所述曲轴分别与所述大齿轮连接，每根所述曲轴均通过连杆与十字头连接，所述十字头与柱塞连接，两根所述曲轴以所述大齿轮为中心对称设置，所述曲轴带动所述连杆和十字头，推动所述柱塞作往复运动。相比现有技术而言，本发明的动力端采用分段式结构设计，大齿轮中置，位于大齿轮两端的曲轴对称设置，理论上同时可以满足动平衡和静平衡的效果，进而减小曲轴在旋转时产生的附加力矩，降低压裂泵的振动幅度。

进一步地，每根所述曲轴上依次并列设置有三个连杆轴颈，相邻两个所述连杆轴颈的相位差为120°，每根所述曲轴上的连杆数量为三根，此时，大齿轮单侧均为三缸结构，压裂泵整体为六缸，允许一定程度地降低曲轴转速，更利于延长曲轴的使用寿命。

另一方面，本发明还提供一种装设有该压裂泵的压裂车，包括底盘和压裂泵，所述压裂泵为其上任一项所述的压裂泵，所述压裂泵横向安装于所述底盘的后部。

作为本发明一种压裂泵在一方面的改进，所述压裂车还包括发动机和传动系统，所述传动系统与所述发动机连接，所述压裂泵与所述传动系统连接，所述发动机和传动系统的进油管和回油管分别与油泵及油箱连接，用于实现对压裂泵的润滑。

作为本发明一种压裂泵在一方面的改进，所述压裂车还包括压裂液进口管汇和压裂液出口管汇，所述压裂液进口管汇和压裂液出口管汇分别与所述压裂泵的液力端连接。

本发明的压裂车显然具有前述压裂泵的全部有益效果，在此不再赘述。

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为相关技术中曲轴式柱塞泵的结构示意图；

图2为本发明压裂泵的部分结构示意图；

图3为图2的侧视图。

图1附图标记说明

1’曲轴

2’大齿轮

3’柱塞

4’连杆

图2至图3附图标记说明

1曲轴

2大齿轮

3柱塞

4连杆

5十字头

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明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。

为更好地阐述本发明，所述压裂泵横向安装于底盘时，曲轴1沿底盘的长度方向设置。

本发明的基本思想在于：本发明采用大齿轮2中置的结构，将动力端分为左右两部分，单侧优选为三缸，两侧曲轴1的相位都为120°，且相对于大齿轮2对称布置，这样，曲轴1不仅满足静平衡，同时满足动平衡，进而从根源上降低了压裂泵的振动。

如图2所示，一种压裂泵，包括动力端和液力端，该动力端包括一个大齿轮2、两根曲轴1、连杆4及十字头5，两根曲轴1分别设置于大齿轮2的两端且与大齿轮2连接，每根曲轴1上都设置有连杆4，每根曲轴1通过连杆4与十字头5连接，液力端包括柱塞3和泵头体，前述十字头5与柱塞3连接，柱塞3上连接有泵头体，两根曲轴1以大齿轮2为中心左右对称设置，曲轴1带动连杆4和十字头5，推动柱塞3作往复运动，在泵头体的腔内依次完成吸入和排出压裂作业。

优选地，每根曲轴1上设置的连杆4数量相同，每根曲轴1上依次并列设置有一个或一个以上的连杆轴颈，故此，连杆4的数量可为一个或多个。同时，每根曲轴1上的连杆4一端与连杆轴颈连接，其另一端与十字头5连接，通过上述设置可以更好地保证大齿轮2左右两端的曲轴2对称设置，进而实现静平衡和动平衡。

此外，值得提及的是，本发明优选实施例中每根曲轴1上依次并列设置有三个连杆轴颈，相邻两个连杆轴颈的相位差为120°，每根曲轴1上的连杆4数量为三根。即大齿轮2的左右两端均为三缸，且对称设置，压裂泵整体为六缸柱塞泵，在相同排量下，缸数越多，转速相对就可小些，故可允许一定程度的降低曲轴1的转速，有利于延长曲轴1的使用寿命。

具体地，泵头体上设置有柱塞腔，前述柱塞3的一端与十字头5连接，柱塞3的另一端则可移动地插入该柱塞腔内，用于实现压裂泵的吸入和排出压裂作业。

相比现有技术，本发明的动力端采用分段式结构设计，包括一个大齿轮2及位于大齿轮2两端的两根曲轴1，每根曲轴1均通过连杆4与十字头5连接，十字头5与柱塞3连接，两根曲轴1以大齿轮2为中心对称设置，大齿轮2中置，位于大齿轮2两端的曲轴1对称设置，理论上同时可以满足动平衡和静平衡的效果，进而减小曲轴在旋转时产生的附加力矩，降低压裂泵的振动幅度。尤其在大齿轮2左右两端均为三缸对称布置时，可以一定程度地降低曲轴1的转速，有利于延长曲轴1的使用寿命。

另一方面，本发明还提供了一种压裂车，包括底盘、压裂泵、发动机和传动系统，所述压裂泵为其上所述的压裂泵，且压裂泵横向安装于所述底盘的后部，传动系统与发动机连接，压裂泵与传动系统连接，发动机和传动系统的进油管与回油管分别于油泵及油箱连接，用于实现对压裂泵的润滑。

进一步地，前述传动系统包括油泵和液压马达，发动机用于驱动油泵，油泵与液压马达连接，且油泵连接有油箱，油泵用于为液压马达提供压力油，液压马达与压裂泵连接，用于驱动压裂泵。压裂泵由液压马达带动，通过大齿轮2带动左右两端的两根曲轴1旋转，曲轴1带动连杆4和十字头5，推动柱塞3作往复运动，将工作介质以一定的压力排出。

同时，本发明中的压裂车还包括压裂液进口管汇和压裂液出口管汇，压裂液进口管汇和压裂液出口管汇分别与压裂泵的液力端连接，具体地其与液力端的泵头体连接。

本发明的压裂车显然具有同时可以满足动平衡和静平衡，压裂泵的振动幅度，甚至整车的振动幅度都较小，曲轴的使用寿命较长的优点。

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)

1.一种压裂泵，包括动力端，其特征在于：所述动力端包括一个大齿轮(2)及位于所述大齿轮(2)两端的两根曲轴(1)，两根所述曲轴(1)分别与所述大齿轮(2)连接，每根所述曲轴(1)均通过连杆(4)与十字头(5)连接，所述十字头(5)与柱塞(3)连接，两根所述曲轴(1)以所述大齿轮(2)为中心对称设置，所述曲轴(1)带动所述连杆(4)和十字头(5)，推动所述柱塞(3)作往复运动。

2.如权利要求1所述的压裂泵，其特征在于：每根所述曲轴(1)上设置的所述连杆(4)数量相同。

3.如权利要求2所述的压裂泵，其特征在于：每根所述曲轴(1)上依次并列设置有一个或一个以上的连杆轴颈。

4.如权利要求3所述的压裂泵，其特征在于：每根所述曲轴(1)上的所述连杆(4)一端与连杆轴颈连接，其另一端与所述十字头(5)连接。

5.如权利要求4所述的压裂泵，其特征在于：每根所述曲轴(1)上依次并列设置有三个连杆轴颈，相邻两个所述连杆轴颈的相位差为120°，每根所述曲轴(1)上的连杆(4)数量为三根。

6.如权利要求1至5中任一项所述的压裂泵，其特征在于：所述压裂泵还包括液力端，所述液力端包括柱塞(3)和泵头体，所述柱塞(3)上连接有泵头体。

7.如权利要求6所述的压裂泵，其特征在于：所述泵头体上设置有柱塞腔，所述柱塞(3)的一端与所述十字头(5)连接，所述柱塞(3)的另一端可移动地插入所述柱塞腔内。

8.一种压裂车，包括底盘和压裂泵，其特征在于：所述压裂泵为权利要求1至7中任一项所述的压裂泵，所述压裂泵横向安装于所述底盘的后部。

9.如权利要求8所述的压裂车，其特征在于：还包括发动机和传动系统，所述传动系统与所述发动机连接，所述压裂泵与所述传动系统连接，所述发动机和传动系统的进油管和回油管分别与油泵及油箱连接，用于实现对压裂泵的润滑。

10.如权利要求9所述的压裂车，其特征在于：还包括压裂液进口管汇和压裂液出口管汇，所述压裂液进口管汇和压裂液出口管汇分别与所述压裂泵的液力端连接。