CN116624353A - 一种压裂泵液力端结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种压裂泵液力端结构，液力端包括吸入连接管、吸入软管、空心柱塞、阀箱；所述吸入软管通过吸入连接管与空心柱塞连接；所述吸入软管、吸入连接管、空心柱塞与阀箱连通；所述液力端通过连杆与动力端连接。与现有技术相比，本发明的压裂泵液力端结构可减少液力端重量与生产成本，取消了十字交叉孔的设计从而避免了现有液力端阀箱常见的应力集中问题，使用寿命得到大幅度提高，降低压裂施工成本，提高施工效率。

Description

一种压裂泵液力端结构

技术领域

本发明涉及油田压裂作业技术领域，尤其是涉及一种压裂泵液力端结构。

背景技术

在石油勘探开发作业中，压裂、酸化施工是改造油气藏的重要手段之一，压裂施工是通过注入高压流体使井底地层形成具有足够大小的填砂裂缝，以增加油气的流动性，提高油气采收率的一种有效的方法，特别是对于非常规油气的开采，压裂作业是必不可少的开采手段。

压裂施工最重要装备是压裂车、压裂橇或成套电驱压裂设备，其本质是一种大功率的柱塞泵(压裂泵)，不论是压裂车、压裂橇或成套电驱压裂设备，液力端是其必不可少的组成部分，所以压裂泵特别是液力端必须具有耐高压、耐疲劳、耐腐蚀、抗磨损性强、使用寿命长等特点，液力端阀箱受到的是高频率，高幅度的周期性压力，通常的破坏属于高应力下的应力腐蚀疲劳破坏。

现有液力端的阀箱内腔通常采用四通体结构，阀箱内腔前端开孔装有前压盖，阀箱内腔加工形成了十字交叉孔，该结构阀箱内腔存在明显的应力集中位置，虽然使用倒圆角等方法可以有效的减小相贯线位置度的应力集中程度，但是本质上没有解决应力集中的问题，在压裂泵液力端阀箱工作过程中十字交叉孔相贯线位置处受到交变应力作用最终仍然会疲劳开裂失效

液力端主要零件阀箱属于高值易损件，非常规油气开发的主要途径是水平井加分段压裂，随着非常规油气开采技术的发展，油气开采中高压井、深井的数量逐渐增多，压裂泵液力端承受的压力也随之提高，苛刻的高压条件导致阀箱的工作寿命受到极大影响，阀箱使用寿命不断减小，同时由于施工工况的不同液力端使用的柱塞尺寸有差别，现有产品根据柱塞直径实际现场需求，必须更换不同的液力端总成，频繁更换压裂泵液力端总成及开裂的阀箱严重影响到压裂工艺效率以及一系列相关成本。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种压裂泵液力端结构，本方案中的压裂泵液力端结构通过结构设计达到了减少液力端重量与生产成本，取消传统液力端十字交叉孔的设计，降低成本，提高寿命，提高施工效率。

本发明的目的可以通过以下发明来实现：

本发明的目的是提供一种压裂泵液力端结构，液力端包括吸入连接管、吸入软管、空心柱塞、阀箱；所述吸入软管通过吸入连接管与空心柱塞连接；所述吸入软管、吸入连接管、空心柱塞、阀箱依次连通；所述液力端通过连杆与外部的动力端连接。

进一步地，所述的阀箱内腔设置有吸入阀组件和排出阀组件；所述吸入阀组件包括吸入阀体、吸入阀座；所述排出阀组件包括排出阀体、排出阀座；所述吸入阀体安装在吸入阀座上；所述排出阀体安装在排出阀座上；所述吸入阀体、吸入阀座、排出阀体、排出阀座的轴线与空心柱塞轴线同轴；所述吸入阀体、吸入阀座、排出阀体、排出阀座中心线与空心柱塞中心线重合。

进一步地，所述吸入阀体上设有吸入阀体回复弹簧，助力液力端工作过程中吸入阀体的复位；所述排出阀体上设置有排出阀体回复弹簧，助力液力端工作过程中排出阀体的复位。

进一步地，所述吸入阀体安装于所述空心柱塞的顶部；所述吸入阀座固定安装于空心柱塞一端；所述吸入阀组件还包括吸入阀体保持轴；吸入阀体可小范围的轴线移动，所述吸入阀体与吸入阀体保持轴螺纹连接固定；所述吸入阀体保持轴安装于空心柱塞内部，并设计有限位台阶，只能在一定范围内轴向运动。

进一步地，所述排出阀座锥面配合固定安装于阀箱内部；所述排出阀组件还包括排出阀体支架、排出阀体密封；所述排出阀体支架固定于所述排出阀座上；所述排出阀体密封设于排出阀座和排出阀体之间，通过排出阀体密封实现腔体的密封效果；所述排出阀体支架设有预留孔位；所述排出阀体的一端插入排出阀体支架的预留孔位，确保阀体在运动过程中的平稳性。

进一步地，所述空心柱塞设有第一密封组件；所述第一密封组件包括密封堵头、压紧螺帽、密封堵头密封件；所述密封堵头设有预留孔位；所述排出阀体的另一端插入密封堵头的预留孔位，确保阀体在运动过程中的平稳性；所述密封堵头设有密封堵头密封件；所述压紧螺帽设于所述阀箱内并固定密封堵头，从而实现高压腔体的密封。

进一步地，所述吸入连接管两端设置有连接卡箍。

进一步地，两侧的连接卡箍分别与空心柱塞和动力端连杆连接；所述动力端连杆贯穿所述动力端。

进一步地，所述空心柱塞上设有第二密封组件。

进一步地，所述第二密封组件包括盘根密封压紧帽、盘根组合密封、盘根套、压紧螺帽密封；所述盘根组合密封安装于盘根套之内；所述盘根密封压紧帽与盘根组合密封连接，可以通过盘根密封压紧帽的调节来实现盘根组合密封的松紧程度；所述压紧螺帽密封安装于盘根密封压紧帽内，进一步防止泄露的发生。

进一步地，盘根套安装于阀箱的定位孔内，并通过盘根密封压紧帽进行固定，空心柱塞通过盘根组合密封伸入阀箱。

进一步地，所述空心柱塞与吸入阀体、吸入阀座通过阀体回复弹簧、吸入阀体保持轴装配成组件，可整体进行安装拆卸。

进一步地，吸入端依靠所述吸入软管通过吸入连接管与空心柱塞连接，流体通过吸入软管进入空心柱塞从而进入阀箱内腔，液力端通过连杆与动力端连接。

进一步地，所述吸入软管伴随动力端连杆的直线往复运动，吸入软管通过与吸入连接管的连接使得流体进入空心柱塞进而进入阀箱内腔。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1)本发明所提供的一种压裂泵液力端结构，取消传统液力端十字交叉孔的设计，以使用柱塞同轴的单一轴向开孔替代了目前液力端十字交叉孔，如此液力端的高度可以达到传统液力端1/2以上的减小如此大幅度的降低了易损件阀箱的重量，产品本身成本以及现场施工的成本可得到极大降低，施工效率得到有效提高。

2)本发明所提供的一种压裂泵液力端结构，由于取消了十字交叉孔的设计，阀箱内腔不存在明显的应力集中位置，阀箱使用寿命得到了极大的提高。

3)本发明所提供的一种压裂泵液力端结构，整体重量得到了降低，运输成本减低，施工现场整机装配效率提高。

4)本发明所提供的一种压裂泵液力端结构，关键件阀箱的加工工艺变得更为简单，产品机械加工的效率得到明显提升。

附图说明

图1为本发明的实施例中的压裂泵液力端结构的外形结构示意图。

图2为本发明的实施例中的压裂泵液力端结构的剖视图。

图3为本发明的实施例中的压裂泵液力端结构的剖视局部放大图。

图中标号所示：

1、液力端，2、动力端，3、连杆，4、连接卡箍，5、吸入连接管，6、吸入软管，7、空心柱塞，8、盘根密封压紧帽，9、盘根组合密封，10、盘根套，11、吸入阀体，12、排出阀体，13、密封堵头，14、压紧螺帽，15、密封堵头密封件，16、排出阀体回复弹簧，17、阀箱，18、吸入阀体密封，19、吸入阀座，20、吸入阀体回复弹簧，21、吸入阀体保持轴，22、压紧螺帽密封，23、动力端连杆，24、排出阀座，25、排出阀体支架，26、排出阀体密封。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本发明中如未明确说明的部件型号、材料名称、连接结构等特征，均视为现有技术中公开的常见技术特征。

实施例

如图1～3所示，本实施例提供一种压裂泵液力端结构，液力端1包括连接卡箍4、吸入连接管5、吸入软管6、空心柱塞7、盘根密封压紧帽8、盘根组合密封9、盘根套10、吸入阀体11、排出阀体12、密封堵头13、压紧螺帽14、密封堵头密封件15、排出阀体回复弹簧16、阀箱17、吸入阀体密封18、吸入阀座19、吸入阀体回复弹簧20、吸入阀体保持轴21、压紧螺帽密封22、排出阀座24、排出阀体支架25。

所述吸入软管6通过吸入连接管5与空心柱塞7连接；所述吸入软管6、吸入连接管5、空心柱塞7、阀箱17依次连通；所述液力端1通过连杆3与外部的动力端2连接。

所述的阀箱17内腔设置有吸入阀组件和排出阀组件；所述吸入阀组件包括吸入阀体11、吸入阀座19；所述排出阀组件包括排出阀体12、排出阀座24；所述吸入阀体11安装在吸入阀座19上；所述排出阀体12安装在排出阀座24上；所述吸入阀体11、吸入阀座19、排出阀体12、排出阀座24的轴线与空心柱塞7轴线同轴；所述吸入阀体11、吸入阀座19、排出阀体12、排出阀座24中心线与空心柱塞7中心线重合。

所述吸入阀体11上设有吸入阀体回复弹簧20，助力液力端工作过程中吸入阀体11的复位；所述排出阀体12上设置有排出阀体回复弹簧16，助力液力端工作过程中排出阀体12的复位。

所述吸入阀体11安装于所述空心柱塞7的顶部；所述吸入阀座19固定安装于空心柱塞7一端；所述吸入阀组件还包括吸入阀体保持轴21；吸入阀体11可小范围的轴线移动，所述吸入阀体11与吸入阀体保持轴21螺纹连接固定；所述吸入阀体保持轴21安装于空心柱塞7内部，并设计有限位台阶，只能在一定范围内轴向运动。

所述排出阀座24锥面配合固定安装于阀箱17内部；所述排出阀组件还包括排出阀体支架25、排出阀体密封26；所述排出阀体支架25固定于所述排出阀座24上；所述排出阀体密封26设于排出阀座24和排出阀体12之间，通过排出阀体密封26实现腔体的密封效果；所述排出阀体支架25设有预留孔位；所述排出阀体12的一端深入排出阀体支架25的预留孔位，确保阀体在运动过程中的平稳性。

所述空心柱塞7设有第一密封组件；所述第一密封组件包括密封堵头13、压紧螺帽14、密封堵头密封件15；所述密封堵头13设有预留孔位；所述排出阀体12的另一端深入密封堵头13的预留孔位，确保阀体在运动过程中的平稳性；所述密封堵头13设有密封堵头密封件15；所述压紧螺帽14设于所述阀箱17内并固定密封堵头13，从而实现高压腔体的密封。

所述吸入连接管5两端设置有连接卡箍4。

两侧的连接卡箍4分别与空心柱塞7和动力端连杆23连接；所述动力端连杆23贯穿所述动力端2。

所述空心柱塞7上设有第二密封组件。

所述第二密封组件包括盘根密封压紧帽8、盘根组合密封9、盘根套10、压紧螺帽密封22；所述盘根组合密封9安装于盘根套10之内；所述盘根密封压紧帽8与盘根组合密封9连接，可以通过盘根密封压紧帽8的调节来实现盘根组合密封9的松紧程度；所述压紧螺帽密封22安装于盘根密封压紧帽8内，进一步防止泄露的发生。

盘根套10安装于阀箱17的定位孔内，并通过盘根密封压紧帽8进行固定，空心柱塞7通过盘根组合密封9伸入阀箱17。

所述空心柱塞7与吸入阀体11、吸入阀座19通过阀体回复弹簧20、吸入阀体保持轴21装配成组件，可整体进行安装拆卸。

吸入端依靠所述吸入软管6通过吸入连接管5与空心柱塞7连接，流体通过吸入软管6进入空心柱塞7从而进入阀箱17内腔，液力端1通过连杆3与动力端2连接。

所述吸入软管6伴随动力端连杆23的直线往复运动，吸入软管6通过与吸入连接管5的连接使得流体进入空心柱塞7进而进入阀箱17内腔。

图2为图2为本发明液力端剖视图；动力端连杆23带动空心柱塞7运动，空心柱塞7远离阀箱17时，吸入阀体11在压差的作用下远离吸入阀座19，流体介质经由吸入连接管5、空心柱塞7进入阀箱17内腔；当动力端连杆23带动空心柱塞7运动，当空心柱塞7进入阀箱17时，吸入阀体11在压差与吸入阀体回复弹簧20的综合作用下与吸入阀座19，紧密贴合，吸入阀座19安装有吸入阀体密封18，通过与吸入阀座19的接触实现密封效果，最终随着压差的不断增加，排出阀体12与排出阀座24远离，实现了流体的增加排出；动力端连杆23带动空心柱塞7运动，空心柱塞7远离阀箱17，由于压差与排出阀体回复弹簧16的作用，排出阀体12与排出阀座24接触，通过排出阀体密封26实现腔体的密封效果。

图3为本发明液力端剖视局部放大图，空心柱塞7的密封依靠盘根组合密封9来实现，盘根组合密封9安装于盘根套10之内，可以通过盘根密封压紧帽8的调节来实现盘根组合密封9的松紧程度，盘根密封压紧帽8内安装有压紧螺帽密封22进一步的防止泄露的发生，在空心柱塞7的顶部安装有吸入阀体11、吸入阀座19、吸入阀体保持轴21、吸入阀体回复弹簧20，吸入阀座19固定安装于空心柱塞7一端，吸入阀体11可小范围的轴线移动，其与吸入阀体保持轴21螺纹连接固定，而吸入阀体保持轴21安装于空心柱塞7内部，并设计有限位台阶，只能在一定范围内轴向运动，并设计安装有吸入阀体回复弹簧20，助力液力端工作过程中吸入阀体11的复位；排出阀座24锥面配合固定安装于阀箱17内部，并直接固定了排出阀体支架25的位置，排出阀体12两端深入排出阀体支架25和密封堵头13预留孔位，确保阀体在运动过程中的平稳性，同时设计有排出阀体回复弹簧16助力液力端工作过程中排出阀体12的复位，密封堵头13设计有密封堵头密封件15，安装后依靠压紧螺帽14来进行固定，从而实现高压腔体的密封。

本发明使用的盘根套10可有效的减小由于冲蚀导致的阀箱17损坏，通过更换盘根套10就可保全液力端1的继续使用。

本发明通过结构设计达到了减少液力端1重量与生产成本，同时取消了传统的十字交叉孔设计，极大的延长了阀箱17的使用寿命，降低压裂施工成本，提高施工效率的效果。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种压裂泵液力端结构，其特征在于，液力端(1)包括吸入连接管(5)、吸入软管(6)、空心柱塞(7)、阀箱(17)；

所述吸入软管(6)通过吸入连接管(5)与空心柱塞(7)连接；

所述吸入软管(6)、吸入连接管(5)、空心柱塞(7)、阀箱(17)依次连通；

所述液力端(1)通过连杆(3)与动力端(2)连接。

2.根据权利要求1所述一种压裂泵液力端结构，其特征在于，所述的阀箱(17)内腔设置有吸入阀组件和排出阀组件；

所述吸入阀组件包括吸入阀体(11)、吸入阀座(19)；

所述排出阀组件包括排出阀体(12)、排出阀座(24)；

所述吸入阀体(11)安装在吸入阀座(19)上；

所述排出阀体(12)安装在排出阀座(24)上。

3.根据权利要求2所述一种压裂泵液力端结构，其特征在于，所述吸入阀体(11)、吸入阀座(19)、排出阀体(12)、排出阀座(24)的轴线与空心柱塞(7)轴线同轴。

4.根据权利要求3所述一种压裂泵液力端结构，其特征在于，所述吸入阀体(11)上设有吸入阀体回复弹簧(20)；

所述排出阀体(12)上设置有排出阀体回复弹簧(16)。

5.根据权利要求3所述一种压裂泵液力端结构，其特征在于，所述吸入阀体(11)安装于所述空心柱塞(7)的顶部；

所述吸入阀座(19)固定安装于空心柱塞(7)一端；

所述吸入阀组件还包括吸入阀体保持轴(21)；

所述吸入阀体(11)与吸入阀体保持轴(21)螺纹连接固定；

所述吸入阀体保持轴(21)安装于空心柱塞(7)内部。

6.根据权利要求3所述一种压裂泵液力端结构，其特征在于，所述排出阀座(24)锥面配合固定安装于阀箱(17)内部；

所述排出阀组件还包括排出阀体支架(25)、排出阀体密封(26)；

所述排出阀体支架(25)固定于所述排出阀座(24)上；

所述排出阀体密封(26)设于排出阀座(24)和排出阀体(12)之间；

所述排出阀体支架(25)设有预留孔位；

所述排出阀体(12)的一端插入排出阀体支架(25)的预留孔位。

7.根据权利要求6所述一种压裂泵液力端结构，其特征在于，所述空心柱塞(7)设有第一密封组件；

所述第一密封组件包括密封堵头(13)、压紧螺帽(14)、密封堵头密封件(15)；

所述密封堵头(13)设有预留孔位；

所述排出阀体(12)的另一端插入密封堵头(13)的预留孔位；

所述密封堵头(13)设有密封堵头密封件(15)；

所述压紧螺帽(14)设于所述阀箱(17)内并固定密封堵头(13)。

8.根据权利要求1所述一种压裂泵液力端结构，其特征在于，所述吸入连接管(5)两端设置有连接卡箍(4)；

两侧的连接卡箍(4)分别与空心柱塞(7)和动力端连杆(23)连接；

所述动力端连杆(23)贯穿所述动力端(2)。

9.根据权利要求1所述一种压裂泵液力端结构，其特征在于，所述空心柱塞(7)上设有第二密封组件。

10.根据权利要求9所述一种压裂泵液力端结构，其特征在于，所述第二密封组件包括盘根密封压紧帽(8)、盘根组合密封(9)、盘根套(10)、压紧螺帽密封(22)；

所述盘根组合密封(9)安装于盘根套(10)之内；

所述盘根密封压紧帽(8)与盘根组合密封(9)连接；

所述压紧螺帽密封(22)安装于盘根密封压紧帽(8)内。