CN105422073A - 一种供液系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种供液系统，涉及页岩气压裂技术领域，达到的目的是一种结构紧凑、占地面积小且便于运输的供液系统。主要采用的技术方案为：该供液系统包括底撬与框架、动力柴油机、离合器、联轴器、离心泵、进水管汇和出水管汇；框架与底撬上安装动力柴油机、离合器、联轴器、离心泵、进水管汇和出水管汇；离合器分别与动力柴油机动力输出端和联轴器连接，用于切断或接合动力柴油机动力传递；联轴器用于连接离心泵和离合器输出轴，将动力柴油机的旋转扭矩传递给离心泵；离心泵两侧面上设有进水端和出水端；进水端与进水管汇连接，出水端与出水管汇连接；其中，离心泵选择中开式双吸单级离心泵。

Description

一种供液系统

技术领域

本发明涉及页岩气压裂技术领域，尤其涉及一种供液系统。

背景技术

页岩气作为重要的非常规天然气资源已成为全球油气资源勘探与开发的新亮点，通常采用压裂的方式进行地层改造，提高油气生产效率。而在页岩气压裂施工中，所需的倒液和供液过去主要通过潜水泵提供，由于潜水泵的排量小，需要采用多台潜水泵辅助作业，使得供液系统管线连接复杂凌乱，加上需要电源，地面布设电缆，安全隐患较大，受到许多限制；国内也有采用大排量供离心泵撬的，但主要缺点是体积大，占用井场空间多，运输成本高，使用多有不便。

发明内容

本发明的主要目的在于解决目前供液系统存在的问题，力求提供一种新型结构的供液系统，使之结构紧凑、连接与使用方便，占地面积小且便于运输和装卸的供液系统。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的：

本发明提供一种供液系统，该供液系统包括：

底撬与框架、动力柴油机、离合器、联轴器、离心泵、进水阀门、出水阀门、进水管汇和出水管汇；

所述底撬与框架上设有所述动力柴油机、所述离合器、所述联轴器、所述离心泵、所述进水管汇和所述出水管汇；

所述动力柴油机具有动力输出端；

所述离合器分别与所述动力输出端和所述联轴器连接，用于切断或接合所述动力柴油机和所述联轴器；

所述联轴器分别与所述离合器的输出轴和所述离心泵连接，用于将动力柴油机的旋转扭矩传递给所述离心泵；

所述离心泵的相对两侧面上设有进水端和出水端；所述进水端与所述进水管汇连接，所述出水端与所述出水管汇连接；

所述进水阀门设置在所述进水端，所述出水阀门设置在所述出水端；

其中，所述离心泵采用单级双吸中开式离心泵。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

如前所述的供液系统，其中，所述进水管汇和所述出水管汇均沿着所述离心泵的侧面设置。

如前所述的供液系统，其中，所述出水管汇为L型，所述进水管汇为I型；

所述进水管汇与所述出水管汇形成U型围设在所述离心泵的周边。

如前所述的供液系统，其中，所述出水管汇的与所述离心泵连接的连接端上设有压力表和带有排气阀门的排空管线。

如前所述的供液系统，其中，所述供液系统还包括：

燃油箱，所述燃油箱与所述动力柴油机连接。

如前所述的供液系统，其中，所述供液系统还包括：

水箱，所述水箱用于储存灌泵的液体；

输水管，所述输水管分别与所述水箱和所述离心泵连接，用于在所述离心泵高于水源时，向所述离心泵的泵腔里灌水引流；

灌水阀门，所述灌水阀门设置在所述输水管上。

借由上述技术方案，本发明结构至少具有下列优点：

本发明提供的技术方案通过设有底撬与框架，将动力柴油机、离合器、联轴器、离心泵、进水管汇和出水管汇均设置在底撬与框架上，结构紧凑，使用方便，从而使得供液系统便于装卸，省时省力；通过采用单级双吸中开式离心泵，检修叶轮、轴封、轴承时，不需拆除和吊下笨重的离心泵总成，只需揭开离心泵上半部分泵壳即便解决，检修方便；通过将进、出水端设置在离心泵两侧，在使用大排量双吸中开式离心泵时，减小了采用大排量旋臂式离心泵的出水口高度，从而降低了进、出水管汇的长度和体积，使得进水管汇和出水管汇平行离心泵的轴线排设，供液系统结构紧凑，从而使供液系统整体尺寸缩小，减小了运输体积和施工占用场地；通过设置用于灌泵引水的水箱，无需人工加水，便实现了离心泵的泵腔灌水引流以及离心泵运行后自动加水。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明实施例提供的供液系统的结构主视图；

图2为本发明实施例提供的供液系统的结构俯视图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的技术方案的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。

图1为本发明实施例提供的供液系统的结构主视图。本实施例的供液系统用于为页岩气压裂施工过程中供液。结合图1和图2所示，该供液系统包括：底撬与框架1、动力柴油机2、离合器3、联轴器4、离心泵5、进水阀门61、出水阀门71、进水管汇6和出水管汇7。底撬与框架1上设有动力柴油机2、离合器3、联轴器4、离心泵5、进水管汇6和出水管汇7。其中，底撬与框架1采用为矩形钢或工字钢制成的底盘，在装卸过程中通过起重设备即可实现供液系统的装卸，操作简单，省时省力。底撬与框架可以采用连接销进行活连接，设备重大维修可以取下框架，方便的拆装动力柴油机等。动力柴油机2用于提供动力。使得供液系统无需电力即可实现独立作业，安全性高、灵活性大。离合器3分别与动力输出端和联轴器4连接，用于切断或接合动力柴油机2和联轴器4，便于向离心泵柔和、平稳输出动力以及紧急切断动力。联轴器4分别与离合器3的输出轴和离心泵5连接，用于将动力柴油机2的旋转扭矩传递给离心泵5，以使在高速重载的动力传动中，缓冲、减振和提高轴系动态性能。离心泵5的相对两侧面设有进水端和出水端。进水端与进水管汇6连接，出水端与出水管汇7连接，使得进水管汇6和出水管汇7围设在离心泵5的周边，从而使得供液系统结构紧凑。其中，离心泵5采用单级双吸中开式离心泵5。由于单级双吸中开式离心泵5的进水端和出水端均在离心泵5的轴心线两侧下方，检修时，只需将离心泵5上盖揭开，即可将全部零件(如叶轮、轴封、轴承等)拆下进行维修，维修方便。又由于大排量的单级双吸中开式离心泵5的自吸高度、性能曲线、运转平稳性等优于其他同等排量的离心泵，在作业时，离心泵5运转平稳，水力对称，轴向力得到平衡，轴承受力小，使得供液系统稳定运行。进水阀门61设置在进水端，出水阀门71设置在出水端。进、出水管汇上设置多个4寸快速接头与碟阀，用于连接水源与用水设备。

在实际作业中，采用本发明实施例提供的供液系统可达到清水排量21m³/min，能够有效保证压裂施工供液。

进一步的，为了使得供液系统结构紧凑，上述实施例中所述的进水管汇6和出水管汇7均沿着离心泵5的侧面设置。也就是说，进水管汇6和出水管汇7平行于离心泵5的轴线排设，即进水管汇6和出水管汇7围设在离心泵5的周边。其中，进水管汇6的口径为14寸，出水管汇7的口径为12寸，进水口61、出水口71连接管线均为4寸。

具体实施时，出水管汇为L型(出水口转在在后端面，避免超宽)，进水管汇为I型，进水管汇与出水管汇形成U型围设在离心泵的周边(如图2所示)。最大限度的控制供液泵撬的长度为4800mm，宽度为2200mm，供液系统的高度可以为2100mm。质量为6200千克。综上所述，本发明实施例提供的供液系统体积小，便于运输。

为了便于监控离心泵的工作状态，出水管汇7上设置压力表，并且设置排空管线和排气阀门，也可用来冲洗设备。上述实施例中，如果水源高于离心泵5时：在供液系统运行前，打开进水阀门61，关闭出水口阀门71，启动动力柴油机2，运转正常后，结合离合器，动力柴油机2产生的动力通过离合器3和联轴器4传递给离心泵5，离心泵5在动力作用下旋转打水，由于泵腔和进水管汇6中有空气，所以出水管汇7上的压力表的指针会摆动。此时，工作人员需将排气阀门打开将空气排出，当观察到压力表的指针停止摆动后，打开排水阀门正常供水；如果水源低于离心泵时：首先关闭进水阀门61，关闭出水阀门71，打开灌泵水箱开关，向泵腔内灌满水，然后启动动力柴油机，运转正常后，结合离合器，提高发动机转速，打开排空阀门，打开进水阀门61，待排水管汇7上的排空管线排出的液体无空气，压力表指针显示压力相对恒定时，打开排出阀门71，正常供液。同时关闭排空管线，打开灌水阀门，让灌泵水箱反冲进水，待水箱水满时，关闭灌水阀门。

如图1和图2所示，上述实施例中所述的动力柴油机2还包括：燃油箱8，燃油箱8与动力柴油机连接，用于为动力柴油机提供可连续工作8小时的燃油。使得供液系统具有足够的备用油量。

这里需要补充的是，动力柴油机上设有操控面板，除离合器外，设备的一切操作都集中在本面板上。操控面板上安装有动力柴油机转速表、运转小时计、机油压力表、电压表、水温表，发动机启动开关，发动机熄火开关、照明开关等等操作方便，同时如果资金许可，还可以在动力柴油机上增加小空压机，增加储气罐、气动离合器等，全部实现在面板上直接操作。

如图1和图2所示，上述实施例中所述的供液系统还包括：水箱10、输水管和灌水阀门(图中未示出)。水箱10用于储存灌泵液体。输水管分别与水箱10和离心泵5连接，用于在水箱10和离心泵5之间输送液体。灌水阀门设置在输水管上。本发明实施例提供的供液系统通过增加水箱10，当离心泵5需要灌水时只需打开连接水箱10和离心泵5的输水管上的灌水阀门即可，无需工作人员提水灌离心泵5，节省了人力损耗。水箱容积大小应满足灌水所需要的泵腔、管汇总容积要求。为减小水箱容积，可在距离离心泵较近部位的进、出水管汇上安装总进、出水阀门。

在实际作业中，在离心泵正常工作后可打开灌水阀门，离心泵可将清水反灌进水箱，以备再次使用。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以根据不同施工要求，对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，如动力柴油机型号、功率、转速；离心泵型号、排量、扬程；离合器型号、联轴器型号等，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。另外本供液系统所说的“液”，可以是清水，也可以是类似清水的压裂液，但不包含有腐蚀性的酸碱液(如供酸碱液体，需要选择不同类型的泵和管汇)；如液体密度、粘度大于清水，则泵效、扬程、排量会有相应影响。

Claims (6)

1.一种供液系统，其特征在于，包括：底撬与框架、动力柴油机、离合器、联轴器、离心泵、进水阀门、出水阀门、进水管汇和出水管汇；

所述底撬与框架上设有所述动力柴油机、所述离合器、所述联轴器、所述离心泵、所述进水管汇和所述出水管汇；

所述动力柴油机具有动力输出端；

所述离合器分别与所述动力输出端和所述联轴器连接，用于切断或接合所述动力柴油机和所述联轴器；

所述联轴器分别与所述离合器的输出轴和所述离心泵连接，用于将动力柴油机的旋转扭矩传递给所述离心泵；

所述离心泵的相对两侧面上设有进水端和出水端；所述进水端与所述进水管汇连接，所述出水端与所述出水管汇连接；

所述进水阀门设置在所述进水端，所述出水阀门设置在所述出水端；

其中，所述离心泵采用单级双吸中开式离心泵。

2.根据权利要求1所述的供液系统，其特征在于，所述进水管汇和所述出水管汇均沿着所述离心泵的侧面设置。

3.根据权利要求2所述的供液系统，其特征在于，所述出水管汇为L型，所述进水管汇为I型；

所述进水管汇与所述出水管汇形成U型围设在所述离心泵的周边。

4.根据权利要求3所述的供液系统，其特征在于，所述出水管汇的与所述离心泵连接的连接端上设有压力表和带有排气阀门的排空管线。

5.根据权利要求1所述的供液系统，其特征在于，所述供液系统还包括：

燃油箱，所述燃油箱与所述动力柴油机连接。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的供液系统，其特征在于，所述供液系统还包括：

水箱，所述水箱用于储存灌泵的液体；

输水管，所述输水管分别与所述水箱和所述离心泵连接，用于在所述离心泵高于水源时，向所述离心泵的泵腔里灌水引流；

灌水阀门，所述灌水阀门设置在所述输水管上。