CN116877411A - 一种压裂设备性能测试系统以及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种压裂设备性能测试系统以及方法。试压泵与水箱连接,泵端卸荷阀以及气动截止阀分别与试压泵连接,泵端卸荷阀与水箱连接,球阀与气动截止阀连接,球阀与油壬接头四通连接,容器卸荷阀与水箱连接,注水泵与水箱连接,注水泵分别与泵端卸荷阀以及气动截止阀和试压泵之间的管路连接,调压补偿组件以及变频离心泵分别与现场水罐连接,调压补偿组件与油壬接头四通连接,油壬接头四通与压裂设备连接,调压补偿组件和现场水罐之间的管路连接,变频离心泵与油壬接头四通连接,第二压力传感器以及流量传感器安装在变频离心泵和油壬接头四通之间的管路上。
Description
技术领域
本发明涉及油气井工程技术领域,尤其涉及一种压裂设备性能测试系统以及方法。
背景技术
压裂技术是石油开采工程中关键的部分之一,在降低开采成本、提高开采效率等方面发挥着重要作用。随着压裂设备的不断升级,设备性能和作业参数不断提升,对于压裂设备的作业安全性能要求也更加严格。压裂现场工作环境恶劣以及持续作业造成压裂设备老化、疲劳损伤、设备故障等的原因,导致压裂功率不足、管路泄露,压裂车综合性能下降,都会严重威胁压裂作业安全。利用检验检测技术可以在压裂作业前对压裂设备功能和性能进行测试,确保设备满足压裂作业要求,降低压裂作业设备故障风险,有效保障压裂作业的质量和效率。然而,现有的压裂设备检验检测仍存在测试功能单一以及压裂现场应用困难的问题,常规的检测方式无法满足现场使用。因此,现在迫切需要一种能够进行压裂设备多功能检测、自动化程度高,并且能够满足压裂现场应用的压裂设备检验检测技术,以克服现有技术中的种种缺陷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足,提供一种压裂设备性能测试系统以及方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下:一种压裂设备性能测试系统,包括:撬装移运组件、压裂设备、远程控制系统、电控系统、水箱、试压泵、泵端卸荷阀、气动截止阀、球阀、第一压力传感器、容器卸荷阀、注水泵、调压补偿组件、油壬接头四通、光电传感器、第二压力传感器、流量传感器、变频离心泵、现场水罐,所述电控系统、所述水箱、所述试压泵、所述泵端卸荷阀、所述气动截止阀、所述球阀、所述第一压力传感器、所述容器卸荷阀、所述注水泵、所述调压补偿组件、所述油壬接头四通、所述光电传感器、所述第二压力传感器、所述流量传感器、所述变频离心泵以及所述现场水罐均安装在所述撬装移运组件中,所述试压泵的一端通过管路与所述水箱连接,所述泵端卸荷阀的一端以及所述气动截止阀的一端分别通过管路与所述试压泵的另一端连接,所述泵端卸荷阀的另一端通过管路与所述水箱连接,所述球阀的一端通过管路与所述气动截止阀的另一端连接,所述球阀的另一端通过管路与所述油壬接头四通的第一端连接,所述第一压力传感器安装在所述球阀和所述油壬接头四通之间的管路上,所述容器卸荷阀的一端通过管路与所述水箱连接,所述容器卸荷阀的另一端通过管路与所述气动截止阀和所述球阀之间的管路连接,所述注水泵的一端通过管路与所述水箱连接,所述注水泵的另一端通过管路分别与所述泵端卸荷阀的另一端以及所述气动截止阀和所述试压泵之间的管路连接,所述调压补偿组件的一端以及所述变频离心泵的一端分别通过管路与所述现场水罐连接,所述调压补偿组件的另一端通过管路与所述油壬接头四通的第二端连接,所述油壬接头四通的第三端通过管路与所述压裂设备连接,所述光电传感器安装在所述油壬接头四通和所述压裂设备之间的管路上,所述变频离心泵的另一端通过管路与所述油壬接头四通的第四端连接,所述第二压力传感器以及所述流量传感器安装在所述变频离心泵和所述油壬接头四通之间的管路上,所述电控系统分别与所述试压泵、所述泵端卸荷阀、所述气动截止阀、所述球阀、所述第一压力传感器、所述容器卸荷阀、所述注水泵、所述调压补偿组件、所述光电传感器、所述第二压力传感器、所述流量传感器以及所述变频离心泵连接,所述远程控制系统与所述电控系统连接。
采用本发明技术方案的有益效果是:基于静水压测试原理和水循环控压测试方式设计压裂设备性能测试系统。能够对压裂设备进行泵体耐压测试作业、泵功率测试以及超压保护装置测试检验作业,将多种测试功能集于一体。通过将测试装置集成撬装,形成了便于车辆装载移运的检验检测系统,能够在压裂作业现场快捷应用。能够在不影响压裂作业技术现状和现场工况情况下,利用静水压测试技术、水循环泵功率测试技术,对现场压裂设备进行泵端耐压测试、泵功率测试以及超压保护装置测试,并快速对检验检测结果出具相应的检测分析报告,以确保压裂设备的性能和安全功能正常,进而保障压裂作业的效果,对压裂作业现场人员安全和财产起到保护作用。使用调压补偿组件的调压补偿技术,调压补偿组件与压力传感器相配合,压力传感器定时采集压力管汇内压力信号,以电信号形式反馈于远程控制系统,远程控制系统内设定信号与接收信号对比后,调节控制信号发送给调压补偿组件,调压补偿组件控制开口度,进行憋压或卸压,对压力管汇组件中的流体压力进行控制,调节测试压裂设备的泵端负载。对出口流量进行调节,快速对压力管汇内压力进行补偿,保持管汇压力相对稳定,形成压力调节闭环。压力补偿的技术,定时调节压力管汇内的压力,缩小测试压裂泵泵端输出压力波动。定时调节管汇内的压力,定时间隔由压力传感器采集间隔设计决定,可根据设备控制精度,设置采集时间间隔。采集时间间隔越短,对压力传感器精度要求越高,对调压补偿组件控制越频繁,调压补偿组件控制精度越高,压力管汇内压力越稳定。使用调压补偿技术,控制压力管汇管汇内压力稳定性,对于数据采集精确度更有保障,有助于提升测试结果准确性和可靠性,提升了装置整体性能和测试能力。
进一步地,所述调压补偿组件包括:变频伺服电机、节流调压阀、气动卸荷阀、气动增压机,所述变频伺服电机与所述节流调压阀连接,所述节流调压阀的一端通过管路与所述现场水罐连接,所述节流调压阀的另一端通过管路与所述油壬接头四通的第二端连接,所述气动卸荷阀的一端通过管路与所述节流调压阀和所述现场水罐之间的管路连接,所述气动卸荷阀的另一端通过管路与所述节流调压阀和所述油壬接头四通之间的管路连接,所述气动增压机与所述气动卸荷阀连接。
采用上述进一步技术方案的有益效果是:使用调压补偿组件的调压补偿技术,调压补偿组件与压力传感器相配合,压力传感器定时采集压力管汇内压力信号,以电信号形式反馈于远程控制系统,远程控制系统内设定信号与接收信号对比后,调节控制信号发送给变频伺服电机,变频伺服电机控制节流调压阀开口度,进行憋压或卸压,对压力管汇组件中的流体压力进行控制,调节测试压裂设备的泵端负载。对出口流量进行调节,快速对压力管汇内压力进行补偿,保持管汇压力相对稳定,形成压力调节闭环。压力补偿的技术,定时调节压力管汇内的压力,缩小测试压裂泵泵端输出压力波动。定时调节管汇内的压力,定时间隔由压力传感器采集间隔设计决定,可根据设备控制精度,设置采集时间间隔。采集时间间隔越短,对压力传感器精度要求越高,对变频伺服电机控制越频繁,节流调压阀控制精度越高,压力管汇内压力越稳定。使用调压补偿技术,控制压力管汇管汇内压力稳定性,对于数据采集精确度更有保障,有助于提升测试结果准确性和可靠性,提升了装置整体性能和测试能力。
进一步地,所述水箱和所述试压泵之间的管路上设有第一进水球阀,所述试压泵和所述气动截止阀之间的管路上设有第一单向阀,所述油壬接头四通上设有安全阀。
采用上述进一步技术方案的有益效果是:球阀的设置,便于根据实际需要启闭管路,便于水箱的安装以及维护。单向阀的设置,使得流体只能单向流动,防止流体逆流,提高系统的稳定性以及可靠性。安全阀的设置,防止系统过载,提高系统的稳定性以及可靠性。
进一步地,所述撬装移运组件中还设有溢流阀、第二单向阀,所述溢流阀的一端通过管路与所述泵端卸荷阀的另一端连接,所述溢流阀的另一端通过管路与所述注水泵和所述气动截止阀之间的管路连接。
采用上述进一步技术方案的有益效果是:溢流阀的设置,用于过载保护,提高系统的稳定性以及可靠性。单向阀的设置,使得流体只能单向流动,防止流体逆流,提高系统的稳定性以及可靠性。
进一步地,所述球阀和所述油壬接头四通之间的管路上设有第一压力表,所述变频离心泵和所述油壬接头四通之间的管路上设有第二压力表以及流量计。
采用上述进一步技术方案的有益效果是:压力表以及流量计的设置,便于压力以及流量测量,便于用户直观观察系统压力、流量以及工作状态。
进一步地,所述水箱和所述注水泵之间的管路上设有第一过滤器以及第二进水球阀,所述现场水罐和所述变频离心泵之间的管路上设有第二过滤器以及进水蝶阀。
采用上述进一步技术方案的有益效果是:球阀的设置,便于根据实际需要启闭管路,便于水箱的安装以及维护。过滤器的设置,防止水箱以及水罐中的杂质进入系统,提高系统的稳定性以及可靠性。进水蝶阀的设置,便于根据实际需要启闭管路,便于水罐的安装以及维护。
进一步地,所述容器卸荷阀并联有手动卸荷阀,所述手动卸荷阀的两端通过管路一一对应与所述容器卸荷阀的两端连接,所述节流调压阀和所述油壬接头四通之间的管路上设有手动旋塞阀,所述泵端卸荷阀、所述气动截止阀、所述容器卸荷阀以及所述手动卸荷阀的阀体集成于一体。
采用上述进一步技术方案的有益效果是:手动卸荷阀的设置,便于根据实际需要主动卸荷。手动旋塞阀的设置,便于根据实际需要启闭管路。泵端卸荷阀、气动截止阀、容器卸荷阀、手动卸荷阀的阀体均集成于一体,各自具有独立阀口,阀体上设计有信号采集接口,方便外接压力传感器、流量传感器、压力表、流量计等计量工具。
进一步地,所述撬装移运组件包括:撬装底盘、设备移运箱、多个监控装置、温控装置以及温度检测装置,所述设备移运箱安装在所述撬装底盘的顶端,多个所述监控装置安装在所述设备移运箱的顶部拐角位置处,所述温控装置安装在所述设备移运箱的侧壁上,所述温度检测装置安装在所述设备移运箱的顶部,多个所述监控装置、所述温控装置以及所述温度检测装置均与所述远程控制系统连接。
采用上述进一步技术方案的有益效果是:通过将测试装置集成撬装,形成了便于车辆装载移运的检验检测系统,能够在压裂作业现场快捷应用。多个监控装置、温控装置以及温度检测装置的设置,便于对系统内部工作状态进行监测,提高系统的稳定性以及可靠性。
此外,本发明还提供了一种压裂设备性能测试方法,基于上述任意一项所述的一种压裂设备性能测试系统,压裂设备性能测试方法包括:
S1、进行泵体耐压测试时,远程控制系统向电控系统发送第一控制指令,电控系统根据第一控控制指令,关闭泵端卸荷阀以及容器卸荷阀,开启气动截止阀、试压泵、注水泵,将压裂设备压力升高;
第一压力传感器采集流体压力信号;
当内压力达到测试目标压力时,关闭气动截止阀,开启泵端卸荷阀,进行保压测试;
当保压测试无异常时,关闭泵端卸荷阀,打开气动截止阀,进行高压测试,远程控制系统生成第一测试结果;
S2、进行水功率测试实验和超压保护装置测试时,远程控制系统向电控系统发送第二控制指令,电控系统根据第二控控制指令,关闭球阀,开启调压补偿组件、压裂设备、变频离心泵;
第二压力传感器采集实时压力,流量传感器采集实时流量,光电传感器采集压裂设备的主轴转速数据;
调压补偿组件调节压裂设备的泵端负载,实现调压补偿;
远程控制系统根据实时压力、实时流量以及主轴转速数据,生成第二测试结果。
采用本发明技术方案的有益效果是:基于静水压测试原理和水循环控压测试方式设计压裂设备性能测试系统。能够对压裂设备进行泵体耐压测试作业、泵功率测试以及超压保护装置测试检验作业,将多种测试功能集于一体。通过将测试装置集成撬装,形成了便于车辆装载移运的检验检测系统,能够在压裂作业现场快捷应用。能够在不影响压裂作业技术现状和现场工况情况下,利用静水压测试技术、水循环泵功率测试技术,对现场压裂设备进行泵端耐压测试、泵功率测试以及超压保护装置测试,并快速对检验检测结果出具相应的检测分析报告,以确保压裂设备的性能和安全功能正常,进而保障压裂作业的效果,对压裂作业现场人员安全和财产起到保护作用。使用调压补偿组件的调压补偿技术,调压补偿组件与压力传感器相配合,压力传感器定时采集压力管汇内压力信号,以电信号形式反馈于远程控制系统,远程控制系统内设定信号与接收信号对比后,调节控制信号发送给调压补偿组件,调压补偿组件控制开口度,进行憋压或卸压,对压力管汇组件中的流体压力进行控制,调节测试压裂设备的泵端负载。对出口流量进行调节,快速对压力管汇内压力进行补偿,保持管汇压力相对稳定,形成压力调节闭环。压力补偿的技术,定时调节压力管汇内的压力,缩小测试压裂泵泵端输出压力波动。定时调节管汇内的压力,定时间隔由压力传感器采集间隔设计决定,可根据设备控制精度,设置采集时间间隔。采集时间间隔越短,对压力传感器精度要求越高,对调压补偿组件控制越频繁,调压补偿组件控制精度越高,压力管汇内压力越稳定。使用调压补偿技术,控制压力管汇管汇内压力稳定性,对于数据采集精确度更有保障,有助于提升测试结果准确性和可靠性,提升了装置整体性能和测试能力。
进一步地,所述调压补偿组件调节压裂设备的泵端负载,实现调压补偿的步骤包括:
远程控制系统将实时压力与预设压力进行对比,生成第三控制指令;
电控系统根据第三控制指令调节变频伺服电机,变频伺服电机带动节流调压阀调节压裂设备的泵端负载,实现调压补偿。
采用上述进一步技术方案的有益效果是:使用调压补偿技术,调压补偿组件与压力传感器相配合,压力传感器定时采集压力管汇内压力信号,以电信号形式反馈于远程控制系统,远程控制系统内设定信号与接收信号对比后,调节控制信号发送给变频伺服电机,变频伺服电机控制节流调压阀开口度,对出口流量进行调节,快速对压力管汇内压力进行补偿,保持管汇压力相对稳定,形成压力调节闭环。压力补偿的技术,定时调节所述压力管汇内的压力,缩小所述测试压裂泵泵端输出压力波动。定时调节管汇内的压力,定时间隔由所述压力传感器采集间隔设计决定,可根据设备控制精度,设置采集时间间隔。采集时间间隔越短,对压力传感器精度要求越高,对变频伺服电机控制越频繁,节流调压阀控制精度越高,压力管汇内压力越稳定。使用调压补偿技术,控制压力管汇管汇内压力稳定性,对于数据采集精确度更有保障,有助于提升测试结果准确性和可靠性,提升了装置整体性能和测试能力。
本发明附加的方面的优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明实践了解到。
附图说明
图1为本发明实施例提供的压裂设备性能测试系统的结构示意图。
图2为本发明实施例提供的静水压泵体测试装置的结构示意图。
图3为本发明实施例提供的水循环测试装置的结构示意图。
图4为本发明实施例提供的压裂设备性能测试方法的示意性流程图。
附图标号说明:1、静水压泵体测试装置;2、撬装移运组件;3、监控装置;4、压裂设备;5、水循环测试装置;6、远程控制系统;7、电控系统;101、水箱;102、第一进水球阀;103、试压泵;104、第一单向阀;105、泵端卸荷阀;106、溢流阀;107、第二单向阀;108、气动截止阀;109、球阀;110、第一压力表;111、第一压力传感器;112、容器卸荷阀;113、手动卸荷阀;114、注水泵;115、第一过滤器;116、第二进水球阀;501、连接管Ⅱ;502、变频伺服电机;503、节流调压阀;504、手动旋塞阀;505、连接管Ⅰ;506、油壬接头四通;507、安全阀;508、光电传感器;509、气动卸荷阀;510、气动增压机;511、连接管Ⅲ;512、第二压力表;513、流量计;514、第二压力传感器;515、流量传感器;516、变频离心泵;517、第二过滤器;518、进水蝶阀;519、现场水罐。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述,所举实例只用于解释本发明,并非用于限定本发明的范围。
如图1至图3所示,本发明实施例提供了一种压裂设备性能测试系统,包括:撬装移运组件2、压裂设备4、远程控制系统6、电控系统7、水箱101、试压泵103、泵端卸荷阀105、气动截止阀108、球阀109、第一压力传感器111、容器卸荷阀112、注水泵114、调压补偿组件、油壬接头四通506、光电传感器508、第二压力传感器514、流量传感器515、变频离心泵516、现场水罐519,所述电控系统7、所述水箱101、所述试压泵103、所述泵端卸荷阀105、所述气动截止阀108、所述球阀109、所述第一压力传感器111、所述容器卸荷阀112、所述注水泵114、所述调压补偿组件、所述油壬接头四通506、所述光电传感器508、所述第二压力传感器514、所述流量传感器515、所述变频离心泵516以及所述现场水罐519均安装在所述撬装移运组件2中,所述试压泵103的一端通过管路与所述水箱101连接,所述泵端卸荷阀105的一端以及所述气动截止阀108的一端分别通过管路与所述试压泵103的另一端连接,所述泵端卸荷阀105的另一端通过管路与所述水箱101连接,所述球阀109的一端通过管路与所述气动截止阀108的另一端连接,所述球阀109的另一端通过管路与所述油壬接头四通506的第一端连接,所述第一压力传感器111安装在所述球阀109和所述油壬接头四通506之间的管路上,所述容器卸荷阀112的一端通过管路与所述水箱101连接,所述容器卸荷阀112的另一端通过管路与所述气动截止阀108和所述球阀109之间的管路连接,所述注水泵114的一端通过管路与所述水箱101连接,所述注水泵114的另一端通过管路分别与所述泵端卸荷阀105的另一端以及所述气动截止阀108和所述试压泵103之间的管路连接,所述调压补偿组件的一端以及所述变频离心泵516的一端分别通过管路与所述现场水罐519连接,所述调压补偿组件的另一端通过管路与所述油壬接头四通506的第二端连接,所述油壬接头四通506的第三端通过管路与所述压裂设备4连接,所述光电传感器508安装在所述油壬接头四通506和所述压裂设备4之间的管路上,所述变频离心泵516的另一端通过管路与所述油壬接头四通506的第四端连接,所述第二压力传感器514以及所述流量传感器515安装在所述变频离心泵516和所述油壬接头四通506之间的管路上,所述电控系统7分别与所述试压泵103、所述泵端卸荷阀105、所述气动截止阀108、所述球阀109、所述第一压力传感器111、所述容器卸荷阀112、所述注水泵114、所述调压补偿组件、所述光电传感器508、所述第二压力传感器514、所述流量传感器515以及所述变频离心泵516连接,所述远程控制系统6与所述电控系统7连接。
采用本发明技术方案的有益效果是:基于静水压测试原理和水循环控压测试方式设计压裂设备性能测试系统。能够对压裂设备进行泵体耐压测试作业、泵功率测试以及超压保护装置测试检验作业,将多种测试功能集于一体。通过将测试装置集成撬装,形成了便于车辆装载移运的检验检测系统,能够在压裂作业现场快捷应用。能够在不影响压裂作业技术现状和现场工况情况下,利用静水压测试技术、水循环泵功率测试技术,对现场压裂设备进行泵端耐压测试、泵功率测试以及超压保护装置测试,并快速对检验检测结果出具相应的检测分析报告,以确保压裂设备的性能和安全功能正常,进而保障压裂作业的效果,对压裂作业现场人员安全和财产起到保护作用。使用调压补偿组件的调压补偿技术,调压补偿组件与压力传感器相配合,压力传感器定时采集压力管汇内压力信号,以电信号形式反馈于远程控制系统,远程控制系统内设定信号与接收信号对比后,调节控制信号发送给调压补偿组件,调压补偿组件控制开口度,进行憋压或卸压,对压力管汇组件中的流体压力进行控制,调节测试压裂设备的泵端负载。对出口流量进行调节,快速对压力管汇内压力进行补偿,保持管汇压力相对稳定,形成压力调节闭环。压力补偿的技术,定时调节压力管汇内的压力,缩小测试压裂泵泵端输出压力波动。定时调节管汇内的压力,定时间隔由压力传感器采集间隔设计决定,可根据设备控制精度,设置采集时间间隔。采集时间间隔越短,对压力传感器精度要求越高,对调压补偿组件控制越频繁,调压补偿组件控制精度越高,压力管汇内压力越稳定。使用调压补偿技术,控制压力管汇管汇内压力稳定性,对于数据采集精确度更有保障,有助于提升测试结果准确性和可靠性,提升了装置整体性能和测试能力。
其中,图1左侧虚线框为静水压泵体测试装置1,右侧虚线框为水循环测试装置5。节流调压阀503通过连接管Ⅱ501与现场水罐519连接,手动旋塞阀504通过连接管Ⅰ505与油壬接头四通506连接,变频离心泵516通过连接管Ⅲ511与油壬接头四通506连接。
本发明实施例提供的压裂设备性能测试系统,能够在不影响压裂作业技术现状和现场工况情况下,利用静水压测试技术、水循环泵功率测试技术,对现场压裂设备进行泵端耐压测试、泵功率测试以及超压保护装置测试,并快速对检验检测结果出具相应的检测分析报告,以确保压裂设备的性能和安全功能正常,进而保障压裂作业的效果,对压裂作业现场人员安全和财产起到保护作用。能够对压裂设备性能和功能进行检验检测,并且便捷地在压裂作业现场提供检测,提供测试报告,对压裂作业及压裂设备安全提供保障。
压裂设备性能测试系统可以包括静水压泵体测试装置1和水循环测试装置5,静水压泵体测试装置1和水循环测试装置5为前端执行装置,远程控制系统6为后端自动化控制及后处理主体。
静水压泵体测试装置1主要包括:注水组件、增压组件、调节阀组、信号采集组件Ⅰ、高压过滤器、进水球阀、水箱等零部件;水循环测试装置5主要包括:调压补偿系统组件、压力管汇组件、循环给水组件、信号采集组件Ⅱ、现场水罐等;电控系统主要包括电控柜、变频控制装置、数据传输线Ⅰ等;撬装移运组件主要包括:定制撬装底盘、定制设备移运箱等;远程控制系统6主要包括:远程手动操作箱、远程控制上位机、远程控制自动化系统、压裂设备性能测试系统监控装置、数据传输线Ⅱ等。
静水压泵体测试装置1的注水组件主要包括注水泵114、注水单向阀、进水球阀、过滤器、溢流阀;增压组件主要包括高压试压泵(试压泵)、高压单向阀(单向阀)、进水球阀、过滤器、溢流阀106;调节阀组为多阀块集成,包括泵端卸荷阀105、气动截止阀108、容器卸荷阀112、手动卸荷阀113;信号采集组件主要包括压力传感器、高压压力表(压力表)等装置。
调节阀组为集成结构,泵端卸荷阀105、气动截止阀108、容器卸荷阀112、手动卸荷阀113的阀体均集成于一体,各自具有独立阀口,阀体上设计有信号采集接口,方便外接压力传感器、流量传感器、压力表、流量计等计量工具,阀组为气控类型。
调压补偿系统组件主要包括节流调压阀503、气动卸荷阀509、变频伺服电机502;压力管汇组件主要包括:安全阀507、油壬接头、连接管Ⅰ505、连接管Ⅱ501、连接管Ⅲ511、高压管线、油壬接头四通506、手动旋塞阀504、高压球阀(球阀);循环给水组件主要包括:变频离心泵516、过滤器、进水蝶阀518;信号采集组件主要包括压力传感器、流量传感器515、光电传感器508、流量计513、压力表等。
水功率测试实验通过压力传感器采集测试压裂设备4的实际输出压力P,单位为MPa,流量传感器515采集测试压裂设备4的实际流量Q,单位为m3/min,依据泵功率计算公式:p=P×Q,在远程控制系统6中对泵功率进行计算并体现在测试报告中。
水循环测试,使用一种调压补偿技术,调压补偿组件与压力传感器相配合,压力传感器定时采集压力管汇内压力信号,以电信号形式反馈于远程控制系统6,远程控制系统6内设定信号与接收信号对比后,调节控制信号发送给变频伺服电机502,变频伺服电机502控制节流调压阀503开口度,对出口流量进行调节,快速对压力管汇内压力进行补偿,保持管汇压力相对稳定,形成压力调节闭环。压力补偿的技术,定时调节压力管汇内的压力,缩小测试压裂泵泵端输出压力波动。定时调节管汇内的压力,定时间隔由压力传感器采集间隔设计决定,可根据设备控制精度,设置采集时间间隔。采集时间间隔越短,对压力传感器精度要求越高,对变频伺服电机502控制越频繁,节流调压阀503控制精度越高,压力管汇内压力越稳定。使用调压补偿技术,控制压力管汇管汇内压力稳定性,对于数据采集精确度更有保障,有助于提升测试结果准确性和可靠性,提升了装置整体性能和测试能力。
静水压泵体测试装置1、水循环测试装置5并联集成为一套测试系统,安装于定制撬装底盘上,放置于定制设备移运箱内。
远程控制系统6的远程手动操作箱主要具备开关按钮、紧急停机按钮等多个必须手动控制的功能按钮,远程手动操作箱通过通信线路与电控系统7相连接。
远程控制系统6的远程控制上位机搭载远程控制自动化系统,远程控制自动化系统主要通过输入测试参数,依据底层固定程序发送控制信号至电控系统7,电控系统7控制测试装置执行作业指令;远程控制自动化系统(远程控制系统)具备紧急泄压停机功能,也可自主控制静水压泵体测试装置和水循环测试装置中的主要泵件和阀件的启停,对测试装置中采集的数据进行实时采集、展示、存储,具备数据加载分析和报告输出功能,可自定义分析公式辅助数据分析处理。
压裂设备泵体耐压测试作业、压裂设备泵功率测试以及超压保护装置测试检验作业最高测试压力可达到150MPa,适用140MPa压力系列压裂设备以及其他不超过150MPa作业压力的泵体测试。所测试压裂设备档位对应压力、流量数值可参考下表。
表1:
远程控制方式是通过远程控制系6通过数据通信线传输系统控制命令给电控系统7,电控系统7对静水压泵体测试装置1和水循环测试装置5发送控制电信号,静水压泵体测试装置1和水循环测试装置5执行测试动作。
远程控制系统6基于C#系统编制,包括但不仅限于C#系统,具有数据汇总、存储、分析、数据后处理、出具报告等功能。
定制设备移运箱(设备移运箱)中具有监控装置、温控装置和温度检测装置,在定制设备移运箱的四角安装监控装置、顶部安装温感装置(温度检测装置)、侧边安装空调装置(温控装置),监控装置、温控装置和温度检测装置均与远程控制系统6相连接,由远程控制系统6控制和显示。
结构简单,方法合理,基于静水压测试原理和水循环控压测试方式,利用高压泵、注水泵、离心泵、多种控制阀、变频器、气控装置、变频伺服电机以及压力管汇等器件,创造性地提出了静水压泵体测试装置、水循环测试装置,能够对压裂设备进行泵体耐压测试作业、泵功率测试以及超压保护装置测试检验作业,通过将测试装置集成撬装,形成了便于车辆装载移运的检验检测系统,能够在压裂作业现场快捷应用,且不影响压裂作业工况,实现对压裂设备主要性能和功能的有效测试,并能对测试数据进行分析输出测试报告。通过检验检测,确保压裂设备的性能和安全功能正常,进而保障压裂作业的效果,对压裂作业现场人员安全和财产起到保护作用。相比于常规的高压管汇检测方式,本发明摆脱了一般检测仪器装置固定装配无法移运,难以现场便捷使用的弊端,能够在压裂现场及时进行检测作业,同时将多种测试功能集于一体,避免了测试现场功能单一无法满足使用要求、测试不全面的情况,提高了压裂作业现场安全性。此外,本发明结合压裂现场装置和设施条件特点,依据静水压测试方法和水循环测试方法,分别设计的静水压泵体测试装置、水循环测试装置,能够对压裂设备进行准确的耐压测试,通过对压裂设备进行压力加载,能够测试压裂设备实际输出功率以及超压保护装置的功能。压裂设备性能检测系统整体结构简单,自动化控制,操作简单,有效实现压裂作业现场实时检测,为后续压裂作业做好准备,保证了工程质量。同时,实际操作中,可以依据实际工况,针对不同参数的压裂设备的相同检测内容,通过设置系统测试参数,调整测试环节,实现测试内容的匹配。并且可以通过更换连接管汇,实现对废压裂设备的测试。
如图1至图3所示,进一步地,所述调压补偿组件包括:变频伺服电机502、节流调压阀503、气动卸荷阀509、气动增压机510,所述变频伺服电机502与所述节流调压阀503连接,所述节流调压阀503的一端通过管路与所述现场水罐519连接,所述节流调压阀503的另一端通过管路与所述油壬接头四通506的第二端连接,所述气动卸荷阀509的一端通过管路与所述节流调压阀503和所述现场水罐519之间的管路连接,所述气动卸荷阀509的另一端通过管路与所述节流调压阀503和所述油壬接头四通506之间的管路连接,所述气动增压机510与所述气动卸荷阀509连接。
采用上述进一步技术方案的有益效果是:使用调压补偿组件的调压补偿技术,调压补偿组件与压力传感器相配合,压力传感器定时采集压力管汇内压力信号,以电信号形式反馈于远程控制系统,远程控制系统内设定信号与接收信号对比后,调节控制信号发送给变频伺服电机,变频伺服电机控制节流调压阀开口度,进行憋压或卸压,对压力管汇组件中的流体压力进行控制,调节测试压裂设备的泵端负载。对出口流量进行调节,快速对压力管汇内压力进行补偿,保持管汇压力相对稳定,形成压力调节闭环。压力补偿的技术,定时调节压力管汇内的压力,缩小测试压裂泵泵端输出压力波动。定时调节管汇内的压力,定时间隔由压力传感器采集间隔设计决定,可根据设备控制精度,设置采集时间间隔。采集时间间隔越短,对压力传感器精度要求越高,对变频伺服电机控制越频繁,节流调压阀控制精度越高,压力管汇内压力越稳定。使用调压补偿技术,控制压力管汇管汇内压力稳定性,对于数据采集精确度更有保障,有助于提升测试结果准确性和可靠性,提升了装置整体性能和测试能力。
如图1至图3所示,进一步地,所述水箱101和所述试压泵103之间的管路上设有第一进水球阀102,所述试压泵103和所述气动截止阀108之间的管路上设有第一单向阀104,所述油壬接头四通506上设有安全阀507。
采用上述进一步技术方案的有益效果是:球阀的设置,便于根据实际需要启闭管路,便于水箱的安装以及维护。单向阀的设置,使得流体只能单向流动,防止流体逆流,提高系统的稳定性以及可靠性。安全阀的设置,防止系统过载,提高系统的稳定性以及可靠性。
如图1至图3所示,进一步地,所述撬装移运组件2中还设有溢流阀106、第二单向阀107,所述溢流阀106的一端通过管路与所述泵端卸荷阀105的另一端连接,所述溢流阀106的另一端通过管路与所述注水泵114和所述气动截止阀108之间的管路连接。
采用上述进一步技术方案的有益效果是:溢流阀的设置,用于过载保护,提高系统的稳定性以及可靠性。单向阀的设置,使得流体只能单向流动,防止流体逆流,提高系统的稳定性以及可靠性。
如图1至图3所示,进一步地,所述球阀109和所述油壬接头四通506之间的管路上设有第一压力表110,所述变频离心泵516和所述油壬接头四通506之间的管路上设有第二压力表512以及流量计513。
采用上述进一步技术方案的有益效果是:压力表以及流量计的设置,便于压力以及流量测量,便于用户直观观察系统压力、流量以及工作状态。
如图1至图3所示,进一步地,所述水箱101和所述注水泵114之间的管路上设有第一过滤器115以及第二进水球阀116,所述现场水罐519和所述变频离心泵516之间的管路上设有第二过滤器517以及进水蝶阀518。
采用上述进一步技术方案的有益效果是:球阀的设置,便于根据实际需要启闭管路,便于水箱的安装以及维护。过滤器的设置,防止水箱以及水罐中的杂质进入系统,提高系统的稳定性以及可靠性。进水蝶阀的设置,便于根据实际需要启闭管路,便于水罐的安装以及维护。
如图1至图3所示,进一步地,所述容器卸荷阀112并联有手动卸荷阀113,所述手动卸荷阀113的两端通过管路一一对应与所述容器卸荷阀112的两端连接,所述节流调压阀503和所述油壬接头四通506之间的管路上设有手动旋塞阀504,所述泵端卸荷阀105、所述气动截止阀108、所述容器卸荷阀112以及所述手动卸荷阀113的阀体集成于一体。
采用上述进一步技术方案的有益效果是:手动卸荷阀的设置,便于根据实际需要主动卸荷。手动旋塞阀的设置,便于根据实际需要启闭管路。泵端卸荷阀、气动截止阀、容器卸荷阀、手动卸荷阀的阀体均集成于一体,各自具有独立阀口,阀体上设计有信号采集接口,方便外接压力传感器、流量传感器、压力表、流量计等计量工具。
如图1至图3所示,进一步地,所述撬装移运组件2包括:撬装底盘、设备移运箱、多个监控装置3、温控装置以及温度检测装置,所述设备移运箱安装在所述撬装底盘的顶端,多个所述监控装置3安装在所述设备移运箱的顶部拐角位置处,所述温控装置安装在所述设备移运箱的侧壁上,所述温度检测装置安装在所述设备移运箱的顶部,多个所述监控装置3、所述温控装置以及所述温度检测装置均与所述远程控制系统6连接。
采用上述进一步技术方案的有益效果是:通过将测试装置集成撬装,形成了便于车辆装载移运的检验检测系统,能够在压裂作业现场快捷应用。多个监控装置、温控装置以及温度检测装置的设置,便于对系统内部工作状态进行监测,提高系统的稳定性以及可靠性。
此外,本发明还提供了一种压裂设备性能测试方法,基于上述任意一项所述的一种压裂设备性能测试系统,压裂设备性能测试方法包括:
S1、进行泵体耐压测试时,远程控制系统向电控系统发送第一控制指令,电控系统根据第一控控制指令,关闭泵端卸荷阀以及容器卸荷阀,开启气动截止阀、试压泵、注水泵,将压裂设备压力升高;
第一压力传感器采集流体压力信号;
当内压力达到测试目标压力时,关闭气动截止阀,开启泵端卸荷阀,进行保压测试;
当保压测试无异常时,关闭泵端卸荷阀,打开气动截止阀,进行高压测试,远程控制系统生成第一测试结果;
S2、进行水功率测试实验和超压保护装置测试时,远程控制系统向电控系统发送第二控制指令,电控系统根据第二控控制指令,关闭球阀,开启调压补偿组件、压裂设备、变频离心泵;
第二压力传感器采集实时压力,流量传感器采集实时流量,光电传感器采集压裂设备的主轴转速数据;
调压补偿组件调节压裂设备的泵端负载,实现调压补偿;
远程控制系统根据实时压力、实时流量以及主轴转速数据,生成第二测试结果。
采用本发明技术方案的有益效果是:基于静水压测试原理和水循环控压测试方式设计压裂设备性能测试系统。能够对压裂设备进行泵体耐压测试作业、泵功率测试以及超压保护装置测试检验作业,将多种测试功能集于一体。通过将测试装置集成撬装,形成了便于车辆装载移运的检验检测系统,能够在压裂作业现场快捷应用。能够在不影响压裂作业技术现状和现场工况情况下,利用静水压测试技术、水循环泵功率测试技术,对现场压裂设备进行泵端耐压测试、泵功率测试以及超压保护装置测试,并快速对检验检测结果出具相应的检测分析报告,以确保压裂设备的性能和安全功能正常,进而保障压裂作业的效果,对压裂作业现场人员安全和财产起到保护作用。使用调压补偿组件的调压补偿技术,调压补偿组件与压力传感器相配合,压力传感器定时采集压力管汇内压力信号,以电信号形式反馈于远程控制系统,远程控制系统内设定信号与接收信号对比后,调节控制信号发送给调压补偿组件,调压补偿组件控制开口度,进行憋压或卸压,对压力管汇组件中的流体压力进行控制,调节测试压裂设备的泵端负载。对出口流量进行调节,快速对压力管汇内压力进行补偿,保持管汇压力相对稳定,形成压力调节闭环。压力补偿的技术,定时调节压力管汇内的压力,缩小测试压裂泵泵端输出压力波动。定时调节管汇内的压力,定时间隔由压力传感器采集间隔设计决定,可根据设备控制精度,设置采集时间间隔。采集时间间隔越短,对压力传感器精度要求越高,对调压补偿组件控制越频繁,调压补偿组件控制精度越高,压力管汇内压力越稳定。使用调压补偿技术,控制压力管汇管汇内压力稳定性,对于数据采集精确度更有保障,有助于提升测试结果准确性和可靠性,提升了装置整体性能和测试能力。
进一步地,所述调压补偿组件调节压裂设备的泵端负载,实现调压补偿的步骤包括:
远程控制系统将实时压力与预设压力进行对比,生成第三控制指令;
电控系统根据第三控制指令调节变频伺服电机,变频伺服电机带动节流调压阀调节压裂设备的泵端负载,实现调压补偿。
采用上述进一步技术方案的有益效果是:使用调压补偿技术,调压补偿组件与压力传感器相配合,压力传感器定时采集压力管汇内压力信号,以电信号形式反馈于远程控制系统,远程控制系统内设定信号与接收信号对比后,调节控制信号发送给变频伺服电机,变频伺服电机控制节流调压阀开口度,对出口流量进行调节,快速对压力管汇内压力进行补偿,保持管汇压力相对稳定,形成压力调节闭环。压力补偿的技术,定时调节所述压力管汇内的压力,缩小所述测试压裂泵泵端输出压力波动。定时调节管汇内的压力,定时间隔由所述压力传感器采集间隔设计决定,可根据设备控制精度,设置采集时间间隔。采集时间间隔越短,对压力传感器精度要求越高,对变频伺服电机控制越频繁,节流调压阀控制精度越高,压力管汇内压力越稳定。使用调压补偿技术,控制压力管汇管汇内压力稳定性,对于数据采集精确度更有保障,有助于提升测试结果准确性和可靠性,提升了装置整体性能和测试能力。
一种压裂设备性能测试系统,主要包括静水压泵体测试装置1、水循环测试装置5、电控系统7、撬装移运组件2以及远程控制系统6。该系统主要针对压裂设备的性能和功能进行测试检验,包括压裂设备检测功能、数据实时采集功能、远程监测控制功能、数据储存分析功能、检测结果输出功能。静水压泵体测试装置1主要执行压裂设备泵体耐压测试作业;水循环测试装置5主要执行压裂设备泵功率测试以及超压保护装置测试检验作业;电控系统7主要对静水压泵体测试装置1、水循环测试装置5进行PLC系统电控;撬装移运组件2主要是作为底盘承担静水压泵体测试装置1、水循环测试装置5的整体安装固定及构成箱体整体移运;远程控制系统6通过数据传输线连接电控系统7,对静水压泵体测试装置1、水循环测试装置5进行远程测试指令控制。
如图2所示,静水压泵体测试装置1主要包括水箱101、进水球阀Ⅰ(第一进水球阀)、高压试压泵(试压泵)、高压单向阀Ⅰ(第一单向阀)、泵端卸荷阀105、溢流阀106、高压单向阀Ⅱ(第二单向阀)、气动截止阀108、高压球阀(球阀)、高压压力表(第一压力表)、压力传感器(第一压力传感器)、容器卸荷阀112、手动卸荷阀113、注水泵114、过滤器(第一过滤器)以及进水球阀Ⅱ(第二进水球阀)。
静水压泵体测试装置1进行泵体耐压测试时,由电控系统7和远程控制系统6进行参数设置和指令控制,关闭泵端卸荷阀105、容器卸荷阀112、手动卸荷阀113,保持气动截止阀108开启,通过注水泵114从水箱101将流体通过过滤器(第一过滤器)过滤后泵入静水压泵体测试装置1中,高压试压泵(试压泵)起动,从水箱101将流体泵入静水压泵体测试装置1中,利用高压试压泵(试压泵)进行静水压泵体测试装置1注液增压,将测试压裂设备4进水口端压力升高,通过压力传感器(第一压力传感器)、高压压力表(第一压力表)对静水压泵体测试装置1中流体压力信号进行采集,当装置内压力达到测试目标压力,控制气动截止阀108关闭,泵端卸荷阀105打开,执行保压测试环节,保压时不停机,当达到保压时间,测试无异常,控制泵端卸荷阀105关闭,气动截止阀108打开,高压试压泵103对静水压泵体测试装置1内进行升压,进行更高压力测试,远程控制系统6采集、存储静水压泵体测试装置1测试数据,进行分析处理,出具测试结果(第一测试结果)。
如图3所示,水循环测试装置5主要包括连接管Ⅱ501、变频伺服电机502、节流调压阀503、手动旋塞阀504、连接管Ⅰ505、油壬接头四通506、安全阀507、光电传感器508、气动卸荷阀509、气动增压机510、连接管Ⅲ511、压力表(第二压力表)、流量计513、压力传感器(第二压力传感器)、流量传感器515、变频离心泵516、过滤器(第二过滤器)、进水蝶阀518以及现场水罐519。
进行水功率测试实验和超压保护装置测试时,远程控制系统6进行实验模式选择和参数设置,电控系统7发出控制指令,关闭高压球阀(球阀),保持节流调压阀503、气动卸荷阀509开启,启动测试压裂设备4,启动变频离心泵516,将流体从现场水罐519通过过滤器(第二过滤器)泵送到测试压裂设备4入口端,流体通过测试压裂设备4出口端进入连接管Ⅰ505经过节流调压阀503,流出节流调压阀503后通过连接管Ⅱ501返回现场水罐519,形成循环回路。通过控制节流调压阀503的阀口开口度,进行憋压或卸压,对压力管汇组件中的流体压力进行控制,调节测试压裂设备4的泵端负载。压力传感器(第二压力传感器)、流量传感器515采集测试过程的实时压力和流量,用于计算测试压裂设备4的实时输出功率。光电传感器508采集测试压裂设备4的主轴转速数据,将数据传递给远程控制系统6,实时监测测试压裂设备4的负载转速。远程控制系统6采集、存储水功率测试实验数据,进行分析处理,出具测试结果(第二测试结果)。
压裂设备性能测试方法可以包括以下步骤:
(1)准备工作:压裂设备性能测试系统作业前将被测压裂设备4的供液端和输出端分别与测试系统压力管汇输出、输入端相连接,设备供电后,在远程控制系统6设置测试项目和测试参数,启动测试。
(2)静水压泵体测试装置1测试步骤为:a.参数设置,在远程控制系统6上进行测试模式和测试参数的预填写,包括增压阶段、增压值、保压时间等。b.注水工作,利用注水组件将流体从水箱中泵入静水压泵体测试装置1内,充满被测压裂设备4连接端。c.自动测试环节,通过电控系统7启动增压组件进行注水升压,当静水压泵体测试装置1内压力到预设压力值,调压组件执行保压动作进行系统保压,达到保压时间后,若需要继续升压,则由远程控制系统6下达指令,调节调压组件,增压组件继续执行增压、保压测试。最后一次保压结束,则由远程控制系统6控制执行卸荷停机指令,控制调压组件进行卸荷,卸荷完毕,测试结束。保存记录并生成曲线、表格,打印报告。
(3)泵功率测试步骤为:a.参数设置,在远程控制系统6上进行测试模式和测试参数的预填写,包括憋压值、调压补偿时间、调压补偿误差等。b.远程控制系统6开始控制试压,全开调压补偿组件的阀口,启动循环给水组件,启动测试压裂设备4,运行稳定后,控制调压补偿组件,调节压力管汇中的压力。当压力达到测试档位允许最高工作压力时,泵的输入转速不降低,则停止调节,信号采集装置采集此时压力、流量和压裂泵的输入转速等数据。远程控制系统6根据预设压力值,控制调压补偿组件进行压力管汇压力控制和压力补偿,使压裂泵的输出压力稳定在设定压力左右。在启动测试以后远程控制系统6实时记录压力泵的输出压力和流量,数据处理分析。输出测试报告,测试完成。
(4)超压保护装置测试检验步骤为:a.参数设置,在远程控制系统6上进行测试模式和测试参数的预填写,包括测试压力设置,每次测试分为两个压力等级,由低到高分别设定超压保护值为测试档位最高压力的50%和70%。b.远程控制系统控制水循环测试装置和测试压裂设备启动,并达到额定转速,调整调压补偿组件逐步升高排出压力到超压保护装置启动,停止调节,锁定调压补偿组件,测试压裂设备回怠速,记录保护开启压力值,调压补偿组件卸压。保存记录数据和曲线,打印测试报告。
如图4所示,压裂设备性能测试系统的静水压泵体测试装置进行步骤1、静水压泵体测试,步骤2、输入参数,步骤3、自动注水,步骤4、自动升压,步骤5、不停机保压,步骤6、保压结束,步骤7、继续升压测试,若正常,返回步骤4,若异常,步骤8、测试数据保存分析,步骤9、数据后处理,步骤10、输出测试报告。
压裂设备性能测试系统的水循环测试装置进行步骤11、水功率测试,步骤12、输入参数,步骤13、装置启动,步骤14、形成水循环,步骤15、节流调节阀调压,步骤16、测试压裂设备达到目标压力负载,步骤17、采集转速、压力、流量参数,步骤18、继续升压测试,若正常,返回步骤15,若异常,步骤19、测试数据保存分析,步骤20、数据后处理,步骤21、输出测试报告。
压裂设备性能测试系统的水循环测试装置进行步骤31、超压保护装置测试,步骤32、设置超压保护装置触发压力;步骤33、装置启动,步骤34、形成水循环;步骤35、节流调压阀调压,步骤36、触发超压保护装置,步骤37、采集压力参数,步骤38、继续升压测试,若正常,返回步骤35,若异常,步骤38、测试数据保存分析,步骤39、数据后处理,步骤40、输出测试报告。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各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,或者对其中部分或者全部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范围。
Claims (10)
1.一种压裂设备性能测试系统,其特征在于,包括:撬装移运组件(2)、压裂设备(4)、远程控制系统(6)、电控系统(7)、水箱(101)、试压泵(103)、泵端卸荷阀(105)、气动截止阀(108)、球阀(109)、第一压力传感器(111)、容器卸荷阀(112)、注水泵(114)、调压补偿组件、油壬接头四通(506)、光电传感器(508)、第二压力传感器(514)、流量传感器(515)、变频离心泵(516)、现场水罐(519),所述电控系统(7)、所述水箱(101)、所述试压泵(103)、所述泵端卸荷阀(105)、所述气动截止阀(108)、所述球阀(109)、所述第一压力传感器(111)、所述容器卸荷阀(112)、所述注水泵(114)、所述调压补偿组件、所述油壬接头四通(506)、所述光电传感器(508)、所述第二压力传感器(514)、所述流量传感器(515)、所述变频离心泵(516)以及所述现场水罐(519)均安装在所述撬装移运组件(2)中,所述试压泵(103)的一端通过管路与所述水箱(101)连接,所述泵端卸荷阀(105)的一端以及所述气动截止阀(108)的一端分别通过管路与所述试压泵(103)的另一端连接,所述泵端卸荷阀(105)的另一端通过管路与所述水箱(101)连接,所述球阀(109)的一端通过管路与所述气动截止阀(108)的另一端连接,所述球阀(109)的另一端通过管路与所述油壬接头四通(506)的第一端连接,所述第一压力传感器(111)安装在所述球阀(109)和所述油壬接头四通(506)之间的管路上,所述容器卸荷阀(112)的一端通过管路与所述水箱(101)连接,所述容器卸荷阀(112)的另一端通过管路与所述气动截止阀(108)和所述球阀(109)之间的管路连接,所述注水泵(114)的一端通过管路与所述水箱(101)连接,所述注水泵(114)的另一端通过管路分别与所述泵端卸荷阀(105)的另一端以及所述气动截止阀(108)和所述试压泵(103)之间的管路连接,所述调压补偿组件的一端以及所述变频离心泵(516)的一端分别通过管路与所述现场水罐(519)连接,所述调压补偿组件的另一端通过管路与所述油壬接头四通(506)的第二端连接,所述油壬接头四通(506)的第三端通过管路与所述压裂设备(4)连接,所述光电传感器(508)安装在所述油壬接头四通(506)和所述压裂设备(4)之间的管路上,所述变频离心泵(516)的另一端通过管路与所述油壬接头四通(506)的第四端连接,所述第二压力传感器(514)以及所述流量传感器(515)安装在所述变频离心泵(516)和所述油壬接头四通(506)之间的管路上,所述电控系统(7)分别与所述试压泵(103)、所述泵端卸荷阀(105)、所述气动截止阀(108)、所述球阀(109)、所述第一压力传感器(111)、所述容器卸荷阀(112)、所述注水泵(114)、所述调压补偿组件、所述光电传感器(508)、所述第二压力传感器(514)、所述流量传感器(515)以及所述变频离心泵(516)连接,所述远程控制系统(6)与所述电控系统(7)连接。
2.根据权利要求1所述的一种压裂设备性能测试系统,其特征在于,所述调压补偿组件包括:变频伺服电机(502)、节流调压阀(503)、气动卸荷阀(509)、气动增压机(510),所述变频伺服电机(502)与所述节流调压阀(503)连接,所述节流调压阀(503)的一端通过管路与所述现场水罐(519)连接,所述节流调压阀(503)的另一端通过管路与所述油壬接头四通(506)的第二端连接,所述气动卸荷阀(509)的一端通过管路与所述节流调压阀(503)和所述现场水罐(519)之间的管路连接,所述气动卸荷阀(509)的另一端通过管路与所述节流调压阀(503)和所述油壬接头四通(506)之间的管路连接,所述气动增压机(510)与所述气动卸荷阀(509)连接。
3.根据权利要求1所述的一种压裂设备性能测试系统,其特征在于,所述水箱(101)和所述试压泵(103)之间的管路上设有第一进水球阀(102),所述试压泵(103)和所述气动截止阀(108)之间的管路上设有第一单向阀(104),所述油壬接头四通(506)上设有安全阀(507)。
4.根据权利要求1所述的一种压裂设备性能测试系统,其特征在于,所述撬装移运组件(2)中还设有溢流阀(106)、第二单向阀(107),所述溢流阀(106)的一端通过管路与所述泵端卸荷阀(105)的另一端连接,所述溢流阀(106)的另一端通过管路与所述注水泵(114)和所述气动截止阀(108)之间的管路连接。
5.根据权利要求1所述的一种压裂设备性能测试系统,其特征在于,所述球阀(109)和所述油壬接头四通(506)之间的管路上设有第一压力表(110),所述变频离心泵(516)和所述油壬接头四通(506)之间的管路上设有第二压力表(512)以及流量计(513)。
6.根据权利要求1所述的一种压裂设备性能测试系统,其特征在于,所述水箱(101)和所述注水泵(114)之间的管路上设有第一过滤器(115)以及第二进水球阀(116),所述现场水罐(519)和所述变频离心泵(516)之间的管路上设有第二过滤器(517)以及进水蝶阀(518)。
7.根据权利要求1所述的一种压裂设备性能测试系统,其特征在于,所述容器卸荷阀(112)并联有手动卸荷阀(113),所述手动卸荷阀(113)的两端通过管路一一对应与所述容器卸荷阀(112)的两端连接,所述调压补偿组件和所述油壬接头四通(506)之间的管路上设有手动旋塞阀(504),所述泵端卸荷阀(105)、所述气动截止阀(108)、所述容器卸荷阀(112)以及所述手动卸荷阀(113)的阀体集成于一体。
8.根据权利要求1所述的一种压裂设备性能测试系统,其特征在于,所述撬装移运组件(2)包括:撬装底盘、设备移运箱、多个监控装置、温控装置以及温度检测装置,所述设备移运箱安装在所述撬装底盘的顶端,多个所述监控装置安装在所述设备移运箱的顶部拐角位置处,所述温控装置安装在所述设备移运箱的侧壁上,所述温度检测装置安装在所述设备移运箱的顶部,多个所述监控装置、所述温控装置以及所述温度检测装置均与所述远程控制系统(6)连接。
9.一种压裂设备性能测试方法,其特征在于,基于上述权利要求1至8任意一项所述的一种压裂设备性能测试系统,压裂设备性能测试方法包括:
S1、进行泵体耐压测试时,远程控制系统向电控系统发送第一控制指令,电控系统根据第一控控制指令,关闭泵端卸荷阀以及容器卸荷阀,开启气动截止阀、试压泵、注水泵,将压裂设备压力升高;
第一压力传感器采集流体压力信号;
当内压力达到测试目标压力时,关闭气动截止阀,开启泵端卸荷阀,进行保压测试;
当保压测试无异常时,关闭泵端卸荷阀,打开气动截止阀,进行高压测试,远程控制系统生成第一测试结果;
S2、进行水功率测试实验和超压保护装置测试时,远程控制系统向电控系统发送第二控制指令,电控系统根据第二控控制指令,关闭球阀,开启调压补偿组件、压裂设备、变频离心泵;
第二压力传感器采集实时压力,流量传感器采集实时流量,光电传感器采集压裂设备的主轴转速数据;
调压补偿组件调节压裂设备的泵端负载,实现调压补偿;
远程控制系统根据实时压力、实时流量以及主轴转速数据,生成第二测试结果。
10.根据权利要求9所述的一种压裂设备性能测试方法,其特征在于,所述调压补偿组件调节压裂设备的泵端负载,实现调压补偿的步骤包括:
远程控制系统将实时压力与预设压力进行对比,生成第三控制指令;
电控系统根据第三控制指令调节变频伺服电机,变频伺服电机带动节流调压阀调节压裂设备的泵端负载,实现调压补偿。
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