CN111577592A - 一种预装式压裂泵 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种预装式压裂泵，包括泵体，所述泵体包括动力端和液力端，还包括底架，所述底架包括底座和上板，所述底座呈上端开口的矩形壳体，所述上板位于底座上部，上板两侧中部与底座铰接，所述动力端固定设置与上板上表面的一端，上板下表面与底座的底面之间设置有第一弹簧和第二弹簧，所述第一弹簧和第二弹簧分别位于动力端和液力端的下方，第一弹簧和第二弹簧的上下两端分别与上板和底座固定连接。本发明的目的在于解决或至少减轻现有压裂泵液力端受冲击振动造成疲劳损坏的问题，提供一种预装式压裂泵。
Description
技术领域
本发明涉及石油、煤层气和页岩气设备技术领域，尤其涉及一种预装式压裂泵。
背景技术
压裂工艺是目前提高油气井采收率的有效措施之一，已经成为改造低渗透油气藏和开发深部油气藏的主要手段。压裂泵作为储层压裂改造地面核心设备，主要功能是吸入压裂液，对其增压，并注入井底，对储层进行压裂改造。
压裂泵需要经常对其进行维护，以提高其寿命。压裂泵由动力端和液力端两大部分组成，目前动力端固定安装在基座上，而液力端因设计需求处于悬空状态，工作时，液力端受到压裂液长时间的冲击，此时动力端位置固定而液力端不断振动，造成硬性冲击，对内部的零部件造成疲劳损避免坏，缩短了整体压裂泵的预期使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，解决或至少减轻现有压裂泵液力端受冲击振动造成疲劳损坏的问题，提供一种预装式压裂泵。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种预装式压裂泵，包括泵体，所述泵体包括动力端和液力端，还包括底架，所述底架包括底座和上板，所述底座呈上端开口的矩形壳体，所述上板位于底座上部，上板两侧中部与底座铰接，所述动力端固定设置与上板上表面的一端，上板下表面与底座的底面之间设置有第一弹簧和第二弹簧，所述第一弹簧和第二弹簧分别位于动力端和液力端的下方，第一弹簧和第二弹簧的上下两端分别与上板和底座固定连接。
为了进一步实现本发明，可优先选用以下技术方案：
优选的，所述液力端与上板之间设置有第三弹簧，所述第三弹簧上下两端分别与液力端下表面和上板上表面固定连接。
优选的，所述预装式压裂泵还包括补偿机构，所述补偿机构包括凸轮轴、升降板、横移板和伸缩电机，所述升降板横向固定设置于第二弹簧中部，升降板两端纵向滑动设置于底座的侧壁，所述凸轮轴平行设置于位于升降板下方，凸轮轴两端与底座的侧壁转动连接，凸轮轴固定套合有凸轮套，所述凸轮套上部侧壁与升降板下表面相切贴合，凸轮套下部侧壁呈齿轮状，所述横移板位于凸轮套下方且与底座底面横向滑动连接，横移板上表面呈齿条状且与凸轮套下部侧壁相互啮合，所述伸缩电机设置于底座底面且与横移板传动连接。
优选的，所述第二弹簧为同排间隔设置的多个，所述凸轮轴的数量为两个，两个凸轮轴分别位于多个第二弹簧的两侧，多个所述凸轮套间隔阵列设置于凸轮轴，凸轮套的位置与相邻的两个第二弹簧形成的间隙位置相对应。
优选的，所述横移板位于相邻的两个第二弹簧形成的间隙内，横移板的数量等于凸轮轴上凸轮套的数量。
优选的，所述凸轮轴还固定套合有支撑套，所述支撑套下部呈半圆形且与底座的底面相切贴合，支撑套上端低于凸轮套的长轴上端，支撑套与凸轮套交错设置。
优选的，所述补偿机构还包括动力信号机构，所述动力信号机构包括压电发电机、蓄电池和控制器，所述压电发电机设置于第一弹簧与底座之间，所述蓄电池和控制器均与压电发电机和伸缩电机连接，所述控制器配置为根据压电发电机发出的电压信号的强度判定动力端的高度位置，进而通过伸缩电机调节第二弹簧的弹力，使泵体趋于水平状态。
优选的，所述压电发电机包括从下到上依次粘接的基底、下电极、固态柔性复合膜、上电极和聚酰亚胺薄膜，所述基底为柔性聚酰亚胺基底，所述下电极和上电极均为铜胶带。
优选的，所述底座上部设置有转轴，所述转轴的横向位置与动力端前端面位置相对应，所述上板下表面与转轴转动连接。
通过上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明的泵体安装于上板上表面，上板中部铰接与底座，上板下表面与底座的底面之间设置有第一弹簧和第二弹簧；工作时，液力端受到压裂液的冲击发生振动时，动力端会根据液力端的振动状态反向振动，使动力端和液力端保持相对位置，泵体不会受到硬性冲击，避免内部的零部件造成疲劳损避免坏，延长整体压裂泵的预期使用寿命。
本发明还设置有补偿机构，通过凸轮套机构改变第二弹簧拉伸长度，使上板连同泵体转动时，加大第二弹簧的拉力或弹力，使泵体更快趋于水平状态，降低泵体整体的振幅，保障整体正常工作。
本发明的补偿机构设置有动力信号机构，不仅能根据压电发电机发出的电压信号的强度通过伸缩电机定量控制第二弹簧拉伸长度，使振幅更为平稳，还能将振动时产生的压力动能转换成电能，进而为伸缩电机提供动力，使本发明无需外接电源，提高在野外的适用性。
附图说明
图1为本发明一种预装式压裂泵的结构示意图；
图2为本发明一种预装式压裂泵的结构剖视图；
图3为本发明一种预装式压裂泵的底架去除上板的结构示意图；
图4为本发明一种预装式压裂泵的底架去除上板的俯视图；
图5为本发明一种预装式压裂泵的图4中A-A处的剖视图；
图6为本发明一种预装式压裂泵的图4中B-B处的剖视图；
图7为本发明一种预装式压裂泵的凸轮轴的结构示意图；
图8为本发明一种预装式压裂泵的图7的局部放大图；
图9为本发明一种预装式压裂泵的横移板的结构示意图；
图10为本发明一种预装式压裂泵的压电发电机的结构示意图；
其中：1-动力端；2-液力端；3-底座；4-上板；5-第一弹簧；6-第二弹簧；7-第三弹簧；8-凸轮轴；9-升降板；10-横移板；11-伸缩电机；12-凸轮套；13-支撑套；14-压电发电机；15-蓄电池；16-转轴；1401-基底；1402-下电极；1403-固态柔性复合膜；1404-上电极；1405-聚酰亚胺薄膜。
具体实施方式
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将结合发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
如图1-10所示，一种预装式压裂泵，包括泵体，泵体包括动力端1和液力端2，还包括底架，底架包括底座3和上板4，底座3呈上端开口的矩形壳体，上板4位于底座3上部，上板4两侧中部与底座3铰接，动力端1固定设置与上板4上表面的一端，上板4下表面与底座3的底面之间设置有第一弹簧5和第二弹簧6，第一弹簧5和第二弹簧6分别位于动力端1和液力端2的下方，第一弹簧5和第二弹簧6的上下两端分别与上板4和底座3固定连接，底座3上部设置有转轴16，转轴16的横向位置与动力端1前端面位置相对应，上板4下表面与转轴16转动连接。
为了降低液力端2相对动力端1的振幅，液力端2与上板4之间设置有第三弹簧7，第三弹簧7上下两端分别与液力端2下表面和上板4上表面固定连接。
为了使泵体更快趋于水平状态，降低泵体整体的振幅，保障整体正常工作，预装式压裂泵还包括补偿机构，补偿机构包括凸轮轴8、升降板9、横移板10和伸缩电机11，升降板9横向固定设置于第二弹簧6中部，升降板9两端纵向滑动设置于底座3的侧壁，凸轮轴8平行设置于位于升降板9下方，凸轮轴8两端与底座3的侧壁转动连接，凸轮轴8固定套合有凸轮套12，凸轮套12上部侧壁与升降板9下表面相切贴合，凸轮套12下部侧壁呈齿轮状，横移板10位于凸轮套12下方且与底座3底面横向滑动连接，横移板10上表面呈齿条状且与凸轮套12下部侧壁相互啮合，伸缩电机11设置于底座3底面且与横移板10传动连接；第二弹簧6为同排间隔设置的多个，凸轮轴8的数量为两个，两个凸轮轴8分别位于多个第二弹簧6的两侧，多个凸轮套12间隔阵列设置于凸轮轴8，凸轮套12的位置与相邻的两个第二弹簧6形成的间隙位置相对应；横移板10位于相邻的两个第二弹簧6形成的间隙内，横移板10的数量等于凸轮轴8上凸轮套12的数量；凸轮轴8还固定套合有支撑套13，支撑套13下部呈半圆形且与底座3的底面相切贴合，支撑套13上端低于凸轮套12的长轴上端，支撑套13与凸轮套12交错设置。
为了定量的控制补偿强度，并且为伸缩电机11提供动力，补偿机构还包括动力信号机构，动力信号机构包括压电发电机14、蓄电池15和控制器，压电发电机14设置于第一弹簧5与底座3之间，蓄电池15和控制器均与压电发电机14和伸缩电机11连接，控制器配置为根据压电发电机14发出的电压信号的强度判定动力端1的高度位置，进而通过伸缩电机11调节第二弹簧6的弹力，使泵体趋于水平状态；压电发电机14包括从下到上依次粘接的基底1401、下电极1402、固态柔性复合膜1403、上电极1404和聚酰亚胺薄膜1405，基底1401为柔性聚酰亚胺基底1401，下电极1402和上电极1404均为铜胶带。
本发明的泵体安装于上板4上表面，上板4中部铰接与底座3，上板4下表面与底座3的底面之间设置有第一弹簧5和第二弹簧6；工作时，液力端2受到压裂液的冲击发生振动时，动力端1会根据液力端2的振动状态反向振动，使动力端1和液力端2保持相对位置，泵体不会受到硬性冲击，避免内部的零部件造成疲劳损避免坏，延长整体压裂泵的预期使用寿命。
本发明还设置有补偿机构，通过凸轮套12机构改变第二弹簧6拉伸长度，使上板4连同泵体转动时，加大第二弹簧6的拉力或弹力，使泵体更快趋于水平状态，降低泵体整体的振幅，保障整体正常工作。
工作时，位于动力端1一侧的上板4向下转动时，伸缩电机11通过横移板10驱动凸轮轴8转动，使凸轮套12的短轴端贴合于升降板9下表面，升降板9下移，加大第二弹簧6的拉伸长度，加大位于液力端2一侧的上板4受到的拉力；位于动力端1一侧的上板4向上转动时，伸缩电机11通过横移板10驱动凸轮轴8转动，使凸轮套12的长轴端贴合于升降板9下表面，升降板9上移，加大第二弹簧6的压缩长度，加大位于液力端2一侧的上板4受到的弹力；根据压电发电机14发出的电压信号的强度通过伸缩电机11定量控制第二弹簧6拉伸长度，使振幅更为平稳。
振动时产生的压力动能转换成电能，进而为伸缩电机11提供动力使本发明无需外接电源，提高在野外的适用性；当压电发电机14受到一定的外加压力，导致其固态柔性复合膜1403发生形变，使其内部由于应变作用产生一个压电势，由于感应电荷的存在，这个压电场会在上电极1404和下电极1402表面产生电势差，这个电势差会使驱动外电路的电子从一端流向另一端电极，从而形成电流，直至其电极上积累的电子与压电场电场达到平衡而当外部压力消失的时候，其压电电场形成的电势差就会消失，其中一个电极上积累的电子就会反流，这样就形成一个交流的电流信号；而在实际运用中，由于位于动力端1一侧的上板4向下转动时，第一弹簧5对压电发电机14产生的压力，从而使压电发电机14在上电极1404和下电极1402之间产生电压信号，电压信号的强度发送至控制器，产出的电能存储至蓄电池15。
最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，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 (9)
1.一种预装式压裂泵，包括泵体，所述泵体包括动力端（1）和液力端（2），其特征在于，还包括底架，所述底架包括底座（3）和上板（4），所述底座（3）呈上端开口的矩形壳体，所述上板（4）位于底座（3）上部，上板（4）两侧中部与底座（3）铰接，所述动力端（1）固定设置与上板（4）上表面的一端，上板（4）下表面与底座（3）的底面之间设置有第一弹簧（5）和第二弹簧（6），所述第一弹簧（5）和第二弹簧（6）分别位于动力端（1）和液力端（2）的下方，第一弹簧（5）和第二弹簧（6）的上下两端分别与上板（4）和底座（3）固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种预装式压裂泵，其特征在于，所述液力端（2）与上板（4）之间设置有第三弹簧（7），所述第三弹簧（7）上下两端分别与液力端（2）下表面和上板（4）上表面固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种预装式压裂泵，其特征在于，所述预装式压裂泵还包括补偿机构，所述补偿机构包括凸轮轴（8）、升降板（9）、横移板（10）和伸缩电机（11），所述升降板（9）横向固定设置于第二弹簧（6）中部，升降板（9）两端纵向滑动设置于底座（3）的侧壁，所述凸轮轴（8）平行设置于位于升降板（9）下方，凸轮轴（8）两端与底座（3）的侧壁转动连接，凸轮轴（8）固定套合有凸轮套（12），所述凸轮套（12）上部侧壁与升降板（9）下表面相切贴合，凸轮套（12）下部侧壁呈齿轮状，所述横移板（10）位于凸轮套（12）下方且与底座（3）底面横向滑动连接，横移板（10）上表面呈齿条状且与凸轮套（12）下部侧壁相互啮合，所述伸缩电机（11）设置于底座（3）底面且与横移板（10）传动连接。
4.根据权利要求3所述的一种预装式压裂泵，其特征在于，所述第二弹簧（6）为同排间隔设置的多个，所述凸轮轴（8）的数量为两个，两个凸轮轴（8）分别位于多个第二弹簧（6）的两侧，多个所述凸轮套（12）间隔阵列设置于凸轮轴（8），凸轮套（12）的位置与相邻的两个第二弹簧（6）形成的间隙位置相对应。
5.根据权利要求3所述的一种预装式压裂泵，其特征在于，所述横移板（10）位于相邻的两个第二弹簧（6）形成的间隙内，横移板（10）的数量等于凸轮轴（8）上凸轮套（12）的数量。
6.根据权利要求3所述的一种预装式压裂泵，其特征在于，所述凸轮轴（8）还固定套合有支撑套（13），所述支撑套（13）下部呈半圆形且与底座（3）的底面相切贴合，支撑套（13）上端低于凸轮套（12）的长轴上端，支撑套（13）与凸轮套（12）交错设置。
7.根据权利要求3所述的一种预装式压裂泵，其特征在于，所述补偿机构还包括动力信号机构，所述动力信号机构包括压电发电机（14）、蓄电池（15）和控制器，所述压电发电机（14）设置于第一弹簧（5）与底座（3）之间，所述蓄电池（15）和控制器均与压电发电机（14）和伸缩电机（11）连接，所述控制器配置为根据压电发电机（14）发出的电压信号的强度判定动力端（1）的高度位置，进而通过伸缩电机（11）调节第二弹簧（6）的弹力，使泵体趋于水平状态。
8.根据权利要求7所述的一种预装式压裂泵，其特征在于，所述压电发电机（14）包括从下到上依次粘接的基底（1401）、下电极（1402）、固态柔性复合膜（1403）、上电极（1404）和聚酰亚胺薄膜（1405），所述基底（1401）为柔性聚酰亚胺基底（1401），所述下电极（1402）和上电极（1404）均为铜胶带。
9.根据权利要求1所述的一种预装式压裂泵，其特征在于，所述底座（3）上部设置有转轴（16），所述转轴（16）的横向位置与动力端（1）前端面位置相对应，所述上板（4）下表面与转轴（16）转动连接。
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Denomination of invention: A pre installed fracturing pump Effective date of registration: 20230621 Granted publication date: 20211231 Pledgee: Qilu Bank Co.,Ltd. Dongying Kenli Branch Pledgor: SHANDONG YUKOS PETROLEUM EQUIPMENT CO.,LTD. Registration number: Y2023980044657 |