CN107366616A - 一种应用于沙漠中的压裂泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于沙漠中的压裂泵，包括缸体和活塞杆，活塞杆的一端活动贯穿缸体的一个端面且连接有位于缸体内部的活塞，活塞杆的另一端与压裂泵的动力端连接；缸体上设置有进料口和排料口，进料口上方设置有吸入阀，缸体通过进料口与进料管连通，排料口上方设置有排出阀，缸体通过排料口与排料管连通，缸体外表面设置有第一凹槽，还包括冷却套，冷却套上设置有第二凹槽，第一凹槽与第二凹槽结合形成冷却流道，冷却流道与冷却套上设置的进液管和出液管连通。在传统的压裂泵基础上增加了冷却套，使得冷却套和缸体之间形成了流通冷却介质冷却流道，以达到对缸体降温的目的，避免泵头由于高温损坏或者无法正常工作。

Description

一种应用于沙漠中的压裂泵

技术领域

本发明涉及石油开采领域，具体涉及一种应用于沙漠中的压裂泵。

背景技术

人类文明的发展过程中，石油扮演着非常重要的角色。但石油属于不可再生资源，同时目前对石油的需求量逐年增加，导致了油田的石油储备量不断降低，对于大多数处于中后期的油田，常规的开采方法所得的石油量很少，因此在这些油田引入压裂工艺以提高石油产量。

压裂工艺中使用的压裂设备，例如压裂泵是提高石油产量的主要设备之一。压裂泵能够将压裂液运输到井底，致使井底的岩石裂开从而提高石油渗透率，增加石油在地层下方的快速流动以提高产油率。随着人们对产油率要求的提高，压裂泵也向着大功率、高压、大排量、输出介质多样化、多功能发展。

压裂泵的结构主要分为动力端和液力端两部分。其中，动力端通常采用曲柄连杆机构将转动能量转化成直线往复运动能量传递给活塞，动力端的常用零部件包括输入轴、曲轴、连杆、十字头、介杆；液力端又称作泵头，主要包括缸体、缸套、活塞杆、活塞、吸入阀、排出阀等零部件。相较于动力端，液力端不仅价格昂贵且容易损坏，因为液力端承受着高压和压裂液的腐蚀。

压裂泵液力端，即泵头，的活塞杆由动力端的曲柄连杆机构驱动，在液力端的缸体中带动活塞做往复运动。由于活塞与缸体内表面不断的摩擦，会产生较高的温度，当压裂泵在高温环境，例如沙漠中运行时，环境温度加之摩擦生热会使缸体发烫，如果不对该部分降温，持续的高温会导致泵头损坏。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用于沙漠中的压裂泵，以解决现有技术中压裂泵在高温环境中长时间工作后，缸体得不到降温而导致泵头发烫损坏的问题。

本发明通过下述技术方案实现：一种应用于沙漠中的压裂泵，包括缸体和活塞杆，所述活塞杆的一端活动贯穿缸体的一个端面且连接有位于缸体内部的活塞，活塞杆的另一端与压裂泵的动力端连接；缸体上设置有进料口和排料口，进料口上方设置有吸入阀，缸体通过进料口与进料管连通，排料口上方设置有排出阀，缸体通过排料口与排料管连通，缸体外表面设置有第一凹槽，还包括冷却套，所述冷却套上设置有第二凹槽，第一凹槽与第二凹槽结合形成冷却流道，所述冷却流道与冷却套上设置的进液管和出液管连通。

现有技术中，压裂泵液力端的活塞杆由动力端的曲柄连杆机构驱动，在液力端的缸体中带动活塞做往复运动。为了确保缸体内的压力，活塞与缸体内表面的结合紧密。压裂泵在工作中时，活塞与缸体内表面不断的摩擦，会产生较高的温度。在寒冷的环境中时，由于这种热量会快速散失，因此无需担心散热的问题。但是，当压裂泵在高温环境，例如沙漠中运行时，环境温度加之摩擦生热会使缸体发烫，如果不对缸体进行适当的冷却处理，持续的高温会导致泵头损坏或者无法正常工作。为了解决上述问题，本发明提供了一种应用于沙漠中的压裂泵，在传统的压裂泵基础上增加了冷却套，使得冷却套和缸体之间形成了流通冷却介质冷却流道，以达到对缸体降温的目的。

具体地，与现有技术相同，本发明也包括缸体、活塞、活塞杆、吸入阀、排出阀、进料口、进料管、排料口、排料管，上述零部件的连接方式与现有技术中的连接方式相同。即活塞杆一端连接压裂泵的动力端从而受到动力端的驱动，活塞杆的另一端连接有活塞，活塞受活塞杆的作用在缸体中做往复运动。缸体上还设置有进料口和排料口，缸体通过进料口、排料口分别与进料管、排料管连通，在进料口和排料口上方分别设置有吸入阀和排出阀。吸入阀和排出阀均为单向阀，其结构为现有技术，通过其内部设置的弹簧机构的压缩和反弹，以及缸体内外的压力差实现压裂液的吸入和排出。

不同的是，本发明的缸体外表面上设置有第一凹槽，第一凹槽可以是任意形状；还包括冷却套，冷却套上设置有第二凹槽，第二凹槽与第一凹槽的结构相匹配以形成冷却流道。例如，第一凹槽为流通截面半圆形凹槽，则第二凹槽也为流通截面为半圆形凹槽，从而当冷却套安装在缸体外侧时，第一凹槽和第二凹槽可以组成流通截面为圆形的冷却流道。当然，本领域技术人员应当理解的是，冷却流道可以是任意形状，例如流通截面为矩形，或者围绕缸体呈不规则的分布。形成的冷却流道与冷却套上设置的进液管和出液管连通。使用时，冷却介质从进液管进入冷却流道，与缸体交换热量后，温度升高的冷却介质从出液管流出冷却流道。对于水源充足的地区，进液管可以接自来水管，出液管可以直接连通下水道；对于水源不充足的地区，例如沙漠，可以将出液管连接至冷却装置，升温后的冷却介质经冷却装置冷却后，再循环至进液管，循环利用冷却介质。

通过冷却机构不仅可以利用冷却介质对缸体进行冷却，确保压裂泵在高温环境下仍能正常运行，同时，冷却流道有一部分在缸体中，因此冷却介质能够对缸体进行更好地冷却。不仅如此，在采用水作为冷却介质时，如果采用硬度较高的冷却水，容易在冷却流道中形成水垢，不易于清理，长时间积累后可能会堵塞流道或者造成冷却效果差等问题。但是，本发明中的冷却套是安装在缸体上的，需要清理时，卸下冷却套，即可对第一凹槽和第二凹槽进行清理，十分方便。

进一步地，冷却流道呈螺纹状环绕在缸体外侧。当第一凹槽呈螺纹状设置在缸体外侧，第二凹槽呈螺纹状设置在冷却套外侧时，第一凹槽和第二凹槽组成的冷却流道就呈螺纹状环绕在缸体周围，类似螺杆上的螺纹，螺纹的中心线与缸体的中轴线重叠。这样设置的好处是有充分的时间和面积使得冷却介质与缸体交换热量，冷却效果更好。

进一步地，冷却流道的螺距沿缸体一个端面至另一个端面先逐渐减小再逐渐增大。实践中发现，缸体的中部更容易发烫。因此将呈螺纹状的流道的螺距设计为不规则的。螺距指两条相邻的流道之间的距离，在缸体的两端螺距较宽，缸体中部螺距较窄。当低温的冷却介质进入冷却流道后，能够快速地进入缸体中部冷却区域，之后由于螺距变窄，热交换的时间会延长，面积会增大，充分交换热量后，温度升高的冷却介质再进入螺距变宽的区域，快速的从出液管排出。通过上述设计，能够更有效地利用冷却介质的温度。

进一步地，冷却流道的螺距为6-15厘米。

进一步地，冷却流道的直径为3-5厘米。

进一步地，还包括锁紧螺钉，冷却套通过锁紧螺钉固定在缸体上的螺孔中。通过螺纹连接可以快速、方便地拆卸或安装冷却套。

进一步地，冷却套中设置有隔热层。隔热层起到一定的隔热作用，减少冷却介质由于外部高温而导致的升温。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明在传统的压裂泵基础上增加了冷却套，使得冷却套和缸体之间形成了流通冷却介质冷却流道，以达到对缸体降温的目的，避免泵头由于高温损坏或者无法正常工作；

2、本发明的冷却套是安装在缸体上的，需要清理冷却流道时，卸下冷却套，即可对第一凹槽和第二凹槽进行清理，十分方便；

3、本发明的流道部分设置在缸体外表面上，能够更好地对缸体进行降温。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明的结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-缸体，2-活塞，3-活塞杆，4-冷却套，5-锁紧螺钉，6-排出阀，7-排料管，8-吸入阀，9-进料管，10-冷却流道，11-隔热层。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1：

如图1所示的一种应用于沙漠中的压裂泵，包括缸体1和活塞杆3，活塞杆3的一端活动贯穿缸体1的一个端面且连接有位于缸体1内部的活塞2，活塞杆3的另一端与压裂泵的动力端连接；缸体1上设置有进料口和排料口，进料口上方设置有吸入阀8，缸体1通过进料口与进料管9连通，排料口上方设置有排出阀6，缸体1通过排料口与排料管7连通，缸体1外表面设置有第一凹槽，还包括冷却套4，所述冷却套4上设置有第二凹槽，第一凹槽与第二凹槽结合形成冷却流道10，冷却流道10与冷却套4上设置的进液管和出液管连通；冷却流道10呈螺纹状环绕在缸体1外侧；冷却流道10的螺距沿缸体1一个端面至另一个端面先逐渐减小再逐渐增大；冷却流道10的螺距为6-15厘米；冷却流道10的直径为3-5厘米；还包括锁紧螺钉5，冷却套4通过锁紧螺钉5固定在缸体1上的螺孔中；冷却套4中设置有隔热层11。

使用时，当需要吸入压裂液时，受到动力端曲柄连杆机构的作用，活塞杆3带动活塞2在缸体1中做往复运动。冷却介质从进液管进入冷却流道10，与缸体1交换热量后，温度升高的冷却介质从出液管流出冷却流道10，并进入冷却装置，经冷却装置冷却后，冷却介质再循环至进液管，实现冷却介质的循环利用。当需要对冷却流道10进行清理时，卸下冷却套4，即可对第一凹槽和第二凹槽进行清理，十分方便。本发明在传统的压裂泵基础上增加了冷却套4，使得冷却套4和缸体1之间形成了流通冷却介质冷却流道，以达到对缸体降温的目的，避免泵头由于高温损坏或者无法正常工作。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种应用于沙漠中的压裂泵，包括缸体(1)和活塞杆(3)，所述活塞杆(3)的一端活动贯穿缸体(1)的一个端面且连接有位于缸体(1)内部的活塞(2)，活塞杆(3)的另一端与压裂泵的动力端连接；缸体(1)上设置有进料口和排料口，进料口上方设置有吸入阀(8)，缸体(1)通过进料口与进料管(9)连通，排料口上方设置有排出阀(6)，缸体(1)通过排料口与排料管(7)连通，其特征在于，缸体(1)外表面设置有第一凹槽，还包括冷却套(4)，所述冷却套(4)上设置有第二凹槽，第一凹槽与第二凹槽结合形成冷却流道(10)，所述冷却流道(10)与冷却套(4)上设置的进液管和出液管连通。

2.根据权利要求1所述的一种应用于沙漠中的压裂泵，其特征在于，所述冷却流道(10)呈螺纹状环绕在缸体(1)外侧。

3.根据权利要求2所述的一种应用于沙漠中的压裂泵，其特征在于，所述冷却流道(10)的螺距沿缸体(1)一个端面至另一个端面先逐渐减小再逐渐增大。

4.根据权利要求2所述的一种应用于沙漠中的压裂泵，其特征在于，所述冷却流道(10)的螺距为6-15厘米。

5.根据权利要求1所述的一种应用于沙漠中的压裂泵，其特征在于，所述冷却流道(10)的直径为3-5厘米。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的一种应用于沙漠中的压裂泵，其特征在于，还包括锁紧螺钉(5)，冷却套(4)通过锁紧螺钉(5)固定在缸体(1)上的螺孔中。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的一种应用于沙漠中的压裂泵，其特征在于，冷却套(4)中设置有隔热层(11)。