CN110608028A - 一种双层电驱压裂撬装设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了用于一种双层电驱压裂撬装设备，它包括撬架、动力系统、压裂泵、控制系统、润滑系统和冷却系统；所述撬架采用双层结构，包括下层的底座和支撑在其顶部的上层的平台；所述动力系统包括电动机、减速箱和联轴器；所述减速箱、电动机、控制系统和冷却系统都布置安装在底座上；所述电动机和压裂泵通过平台呈双层布置在底座上；所述电动机与压裂泵通过减速箱相连并传递动力；所述压裂泵的输出端连接有低压进液管汇、高压排液管汇和安全管汇。具有大排量、成本低、节能、减排的性能特点，能够满足现有页岩气勘探开发的使用需求。
Description
技术领域
本发明属于页岩气开采技术领域，涉及一种页岩气开采用机械作业设备，尤其是涉及一种双层电驱压裂撬装设备。
背景技术
压裂技术是指采油或者采气过程中，利用压裂液的作用，使油气层形成裂缝的一种方法，其具体操作是利用高压大排量的泵注设备将压裂液以大于储层吸收能力的压力注入储层，使井筒内压力逐渐升高，从而在井底憋起高压，当此压力大于井壁附近的地应力和地层岩石的抗张强度时，便在井底附近地层产生裂缝，继续注入压裂液，裂缝向前延伸并填以支撑剂，关井后压裂液存在于裂缝中，从而在井底附近地层内形成具有一定几何尺寸和高导流能力的填砂裂缝，提高井底附近油气的渗透率，使油气井达到增产的目的。
常用的压裂设备采用柴油发动机、液力传动箱、液压系统、控制系统、压裂泵等组成，随着非常规油气藏勘探开发领域向深部地层、高温地层、低渗地层的方向发展，所需压裂设备的功率越来越大，压裂设备的重量和体积也越来越大，根据现状，大功率压裂设备的研发面临着：第一，受道路运输的限制，压裂装备的重量和体积不能再增加；第二，压裂设备中单台柱塞泵的排量已无法再继续增加，两台或多台柱塞泵存在成本高、质量重、吊装运输困难等情况；第三，新的环保法对于设备的噪音和排放提出更高的要求。设计开发出一种噪音小、排放低的大排量压裂装备具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电动机驱动的撬装压裂设备，具有大排量、成本低、节能、减排的性能特点，能够满足现有页岩气勘探开发的使用需求。
为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种双层电驱压裂撬装设备，它包括撬架、动力系统、压裂泵、控制系统、润滑系统和冷却系统；所述撬架采用双层结构，包括下层的底座和支撑在其顶部的上层的平台；所述动力系统包括电动机、减速箱和联轴器；所述减速箱、电动机、控制系统和冷却系统都布置安装在底座上；所述电动机和压裂泵通过平台呈双层布置在底座上；所述电动机与压裂泵通过减速箱相连并传递动力；所述压裂泵的端口分别对应连接有低压进液管汇、高压排液管汇和安全管汇。
所述电动机与压裂泵呈双层布置的第一结构形式为：所述电动机安装在底座上，所述压裂泵安装在平台上，所述减速箱的输入端位于下方，且与电动机相连，所述减速箱的输出端位于上方，且与压裂泵的动力端相连。
所述电动机与压裂泵呈双层布置的第二结构形式为：所述压裂泵安装在底座上，所述电动机安装在平台上，所述减速箱的输入端位于上方，且与电动机相连，所述减速箱的输出端位于下方，且与压裂泵的动力端连接。
所述减速箱的输入端和输出端位于同侧，且呈上下分布，所述减速箱采用立式减速箱，并竖直安装。
所述电动机的输出轴通过联轴器与减速箱的输入端相连；
所述电动机与联轴器、减速箱与联轴器之间采用花键连接或者平键连接；所述底座上装有配电箱、自动控制箱和工具箱，配电箱为电动机、润滑系统提供电气控制；自动控制箱显示设备运行状态、显示报警、提供整机自动控制功能，配电箱、自动控制箱和工具箱集成安装在吸入排出口相对的一端；所述冷却系统为润滑系统的润滑油进行冷却；
所述底座上还装有灭火器，平台上装有梯子。
所述减速箱的输出端与压裂泵的动力输入端之间通过法兰连接。
所述压裂泵包括一个动力端和两个三缸液力端，即第一液力端和第二液力端，所述动力端位于两个三缸液力端的中间。
所述低压进液管汇包括第一低压进液管汇和第二低压进液管汇；所述的高压排液管汇包括第一高压排液管汇和第二高压排液管汇。
所述压裂泵的第一液力端连接第一低压进液管汇、第一高压排液管汇和安全管汇；所述第二液力端连接第二低压进液管汇、第二高压排液管汇和安全管汇。
所述第一低压进液管汇和第二低压进液管汇由两路并为一路，布局在整机一端且带有两个进液口；所述第一高压排液管汇和第二高压排液管汇由两路并为一路布局在整机的同一端的另一侧。
本发明有如下有益效果：
1、本发明设计了一种双层电驱压裂撬装设备：采用变频控制电动机，能够调节施工排量，能满足不同压裂工艺的需求；采用电动机驱动，不使用柴油机驱动，可以实现节能、减排的效果，噪音更小；采用对置式压裂泵能够保证设备质量和体积增加值最小的情况下，设备的排量增加两倍；采用立式减速箱结构，压裂泵与其动力系统呈双层布局，满足了设备吊装及运输过程中的尺寸要求。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明专利方案一的主视图。
图2是本发明专利方案一的后视图。
图3是本发明专利方案一的右视图。
图4是本发明专利方案一的左视图。
图5是本发明专利方案一的俯视图。
图6是本发明专利方案二的主视图。
图7是本发明专利方案二的后视图。
图8是本发明专利方案二的右视图。
图9是本发明专利方案二的左视图。
图10是本发明专利方案二的俯视图。
图11是本发明专利的低压进液管汇示意图。
图12是本发明专利的高压排液管汇示意图。
图中：撬架1、动力系统2、压裂泵3、控制系统4、润滑系统5、冷却系统6、底座7、平台8、电动机9、减速箱10、联轴器11、低压进液管汇12、高压排液管汇13、安全管汇14、动力端15、第一液力端16、第二液力端17、第一低压进液管汇18、第二低压进液管汇19、第一高压排液管汇20、第二高压排液管汇21。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。
如图1-12所示，一种双层电驱压裂撬装设备，它包括撬架1、动力系统2、压裂泵3、控制系统4、润滑系统5和冷却系统6；所述撬架1采用双层结构，包括下层的底座7和支撑在其顶部的上层的平台8；所述动力系统2包括电动机9、减速箱10和联轴器11；所述减速箱10、电动机9、控制系统4和冷却系统6都布置安装在底座7上；所述电动机9和压裂泵3通过平台8呈双层布置在底座7上；所述电动机9与压裂泵3通过减速箱10相连并传递动力；所述压裂泵3的端口分别对应连接有低压进液管汇12、高压排液管汇13和安全管汇14。采用上述结构的压裂撬装设备，其具有大排量、成本低、节能、减排的性能特点，能够满足现有页岩气勘探开发的使用需求。
进一步的，所述压裂泵3的吸入口连接低压进液管汇12，所述压裂泵3的排出口连接高压排液管汇13，同时在压裂泵3的侧面连接安全管汇14。
进一步的，所述电动机9与压裂泵3呈双层布置的第一结构形式为：所述电动机9安装在底座7上，所述压裂泵3安装在平台8上，所述减速箱10的输入端位于下方，且与电动机9相连，所述减速箱10的输出端位于上方，且与压裂泵3的动力端相连。
进一步的，所述电动机9与压裂泵3呈双层布置的第二结构形式为：所述压裂泵3安装在底座7上，所述电动机9安装在平台8上，所述减速箱10的输入端位于上方，且与电动机9相连，所述减速箱10的输出端位于下方，且与压裂泵3的动力端连接。其中所述电动机9由外接电源供电，工作过程中，通过电动机9输入轴连接联轴器11通过减速箱10驱动压裂泵3，自动控制箱27用于对电动机9实现变频控制，实现电动机9在不同转速下的连续输出，使得施工排量连续可调，满足施工中压裂作业的需求，采用联轴器11将电动机9和减速箱10连接起来并传递扭矩及运动，不仅具有一定的补偿两轴偏移的能力，同时可以减少机械传动系统的振动、降低冲击尖峰载荷。
进一步的，所述减速箱10的输入端和输出端位于同侧，且呈上下分布，所述减速箱10采用立式减速箱，并竖直安装。
进一步的，所述电动机9的输出轴通过联轴器11与减速箱10的输入端相连；所述电动机9与联轴器11、减速箱10与联轴器11之间采用花键连接或者平键连接；所述底座7上装有配电箱26、自动控制箱27和工具箱28，配电箱26为电动机9、润滑系统5提供电气控制；自动控制箱27显示设备运行状态、显示报警、提供整机自动控制功能，配电箱26、自动控制箱27和工具箱28集成安装在吸入排出口相对的一端；所述冷却系统6为润滑系统5的润滑油进行冷却；
进一步的，所述底座7上还装有灭火器29，通过灭火器29在发生紧急情况下能够进行灭火。所述平台8上装有梯子30。进而方便对设备进行检修。
进一步的，所述减速箱10的输出端与压裂泵3的动力输入端之间通过法兰连接。通过法兰连接保证了动力的输出，同时保证了连接的可靠性。
进一步的，所述压裂泵3包括一个动力端15和两个三缸液力端，即第一液力端16和第二液力端17，所述动力端15位于两个三缸液力端的中间。两个三缸液力端的结构可以增加两倍的排量，但此结构的压裂泵相比两套常规压裂泵具有重量轻、占用空间小等特点。
进一步的，所述低压进液管汇12包括第一低压进液管汇18和第二低压进液管汇19；所述的高压排液管汇13包括第一高压排液管汇20和第二高压排液管汇21。
进一步的，所述压裂泵3的第一液力端16连接第一低压进液管汇18、第一高压排液管汇20和安全管汇14；所述第二液力端17连接第二低压进液管汇19、第二高压排液管汇21和安全管汇14。
进一步的，所述第一低压进液管汇18和第二低压进液管汇19由两路并为一路，布局在整机一端且带有两个进液口；所述第一高压排液管汇20和第二高压排液管汇21由两路并为一路布局在整机的同一端的另一侧。
在压裂作业过程中，电动机9提供动力，压裂液由低压进液管汇12的两个吸入口吸入，通过U型歧管经过第一低压进液管汇18和第二低压进液管汇19分别吸入第一液力端16和第二液力端17的泵腔内，压裂液通过加压后，分别由第一高压排液管汇20和第二高压排液管汇21排出，后经一个三通高压管汇并路，从高压排液管汇13打入井内，进行压裂作业；通过设定安全管汇14的最高压力，确保作业安全，两个吸入口和一个排出口分布在压裂撬一端的两侧，保证安全作业。
本发明的工作原理：
电动机和压裂泵呈双层布置，电动机连接联轴器通过减速箱驱动压裂泵；对置式压裂泵包含两个液力端，每个液力端连接有一套低压进液管汇、一套高压排液管汇和一套安全管汇，两套低压进液管汇并路为一套低压进液管汇配有两个进液口，两套高压排液管汇并路为一套高压排液管汇配有一个排液口，用于压裂液的吸入排出；两套安全管汇用于施工中紧急情况下安全泄压；控制系统主要由配电柜和自动控制箱两部分组成，配电柜用于供配电分配，自动控制箱用于对电动机实现变频控制，实现电动机在不同转速下的连续输出，使得施工排量连续可调；由动力端润滑系统、液力端润滑系统，动力端润滑油箱、液力端润滑油箱组成润滑系统，用于压裂泵动力端和液力端的润滑。
Claims (10)
1.一种双层电驱压裂撬装设备，它包括撬架（1）、动力系统（2）、压裂泵（3）、控制系统（4）、润滑系统（5）和冷却系统（6）；其特征在于：所述撬架（1）采用双层结构，包括下层的底座（7）和支撑在其顶部的上层的平台（8）；所述动力系统（2）包括电动机（9）、减速箱（10）和联轴器（11）；所述减速箱（10）、电动机（9）、控制系统（4）和冷却系统（6）都布置安装在底座（7）上；所述电动机（9）和压裂泵（3）通过平台（8）呈双层布置在底座（7）上；所述电动机（9）与压裂泵（3）通过减速箱（10）相连并传递动力；所述压裂泵（3）的不同端口对应连接有低压进液管汇（12）、高压排液管汇（13）和安全管汇（14）。
2.根据权利要求1所述的一种双层电驱压裂撬装设备，其特征在于：所述电动机（9）与压裂泵（3）呈双层布置的第一结构形式为：所述电动机（9）安装在底座（7）上，所述压裂泵（3）安装在平台（8）上，所述减速箱（10）的输入端位于下方，且与电动机（9）相连，所述减速箱（10）的输出端位于上方，且与压裂泵（3）的动力端相连。
3.根据权利要求1所述的一种双层电驱压裂撬装设备，其特征在于：所述电动机（9）与压裂泵（3）呈双层布置的第二结构形式为：所述压裂泵（3）安装在底座（7）上，所述电动机（9）安装在平台（8）上，所述减速箱（10）的输入端位于上方，且与电动机（9）相连，所述减速箱（10）的输出端位于下方，且与压裂泵（3）的动力端连接。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种双层电驱压裂撬装设备，其特征在于：所述减速箱（10）的输入端和输出端位于同侧，且呈上下分布，所述减速箱（10）采用立式减速箱，并竖直安装。
5.根据权利要求1所述的一种双层电驱压裂撬装设备，其特征在于：所述电动机（9）的输出轴通过联轴器（11）与减速箱（10）的输入端相连；
所述电动机（9）与联轴器（11）、减速箱（10）与联轴器（11）之间采用花键连接或者平键连接；
所述底座（7）上装有配电箱（26）、自动控制箱（27）和工具箱（28），配电箱（26）为电动机（9）、润滑系统（5）提供电气控制；自动控制箱（27）显示设备运行状态、显示报警、提供整机自动控制功能，配电箱（26）、自动控制箱（27）和工具箱（28）集成安装在吸入排出口相对的一端；所述冷却系统（6）为润滑系统（5）的润滑油进行冷却；
所述底座（7）上还装有灭火器（29），平台（8）上装有梯子（30）。
6.根据权利要求1、2或3所述的一种双层电驱压裂撬装设备，其特征在于：所述减速箱（10）的输出端与压裂泵（3）的动力输入端之间通过法兰连接。
7.根据权利要求1所述的一种双层电驱压裂撬装设备，其特征在于：所述压裂泵（3）包括一个动力端（15）和两个三缸液力端，即第一液力端（16）和第二液力端（17），所述动力端（15）位于两个三缸液力端的中间。
8.根据权利要求1所述的一种双层电驱压裂撬装设备，其特征在于：所述低压进液管汇（12）包括第一低压进液管汇（18）和第二低压进液管汇（19）；所述的高压排液管汇（13）包括第一高压排液管汇（20）和第二高压排液管汇（21）。
9.根据权利要求7所述的一种双层电驱压裂撬装设备，其特征在于：所述压裂泵（3）的第一液力端（16）连接第一低压进液管汇（18）、第一高压排液管汇（20）和安全管汇（14）；所述第二液力端（17）连接第二低压进液管汇（19）、第二高压排液管汇（21）和安全管汇（14）。
10.根据权利要求8所述的一种双层电驱压裂撬装设备，其特征在于：所述第一低压进液管汇（18）和第二低压进液管汇（19）由两路并为一路，布局在整机一端且带有两个进液口；所述第一高压排液管汇（20）和第二高压排液管汇（21）由两路并为一路布局在整机的同一端的另一侧。
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