CN211524793U - 一种间歇式三缸3000马力大功率压裂泵 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的一种间歇式三缸3000马力大功率压裂泵，包括动力端、压力传感器、液力端、温度传感器、流量传感器、数据处理单元、机架；所述动力端、液力端分别设置在机架两端；所述液力端由三组相互贯通的阀体组装而成；所述压力传感器固定安装在液力端输出口端；所述温度传感器固定安装在液力端一侧；所述流量传感器固定安装在液力端另一输出口端；所述压力传感器、温度传感器、流量传感器电性连接至数据处理单元；所述数据处理单元用于处理数据并发出指令。将压裂泵设计成间歇式工作方式，即采取措施使压裂泵在高温，超高压下连续运行一定时间后回归到正常非工作状态，以保证泵的长期使用，延长压裂泵的使用寿命。

Description

一种间歇式三缸3000马力大功率压裂泵

技术领域

本实用新型属于机械领域，特别涉及一种间歇式三缸3000马力大功率压裂泵。

背景技术

全球页岩气资源约为456万亿立方米，主要分布在北美、中亚、中国、拉美、中东、北非和前苏联，其中北美最多。中国页岩气可采资源量为25万亿立方米，而此前EIA (世界能源研究所)曾于2013年开展过新一轮的页岩气资源评估，评估区域包括中国的四川盆地、塔里木盆地、准噶尔盆地、松辽盆地、扬子地台、江汉盆地和苏北盆地。结果显示，中国页岩气地质资源量为134.4万亿立方米，技术可采资源量为31.6万亿立方米。远远超过美国，仅少于俄罗斯而在全球排名第二。

要使深藏在坚硬页岩中的天然气释放出来，目前美国成熟的技术是采用水平井+水力压裂技术开采页岩气。这就需要装配有压裂泵的压裂车。

由于压裂泵的工作环境恶劣，长期在高温、高压泥沙浆条件下运行，容易导致压裂泵局部损坏，影响使用寿命。国外有的公司为了延长压裂泵的使用寿命，曾在用户操作手册中提醒要间歇式工作，但没有给出具体操作方法和原则。

国内外目前生产的压裂泵，大多是1500马力以下的中小型超高压三缸活塞泵；超过 2000马力的中大功率压裂泵一般都是五缸活塞泵。

五缸活塞泵体积大，重量也大，2500马力以上的压裂泵难于装配在移动式压裂车上，应用受到限制。

因国内页岩气大多储藏在地面1000米以上的深处，页岩气开采都期望能有更大功率的压裂泵装配在压裂车上。目前虽有人开发了4000马力的大功率压裂泵，但体积和重量过大，加上三缸大功率压裂泵因活塞冲程增大而产生活塞杆抖动问题至今难于装配在移动式压裂车上推广使用。

实用新型内容

由于压裂泵在高温和超高压力下连续运行容易损坏，本实用新型提供了一种间歇式三缸3300马力大功率压裂泵，将压裂泵设计成间歇式工作方式，即采取措施使压裂泵在高温，超高压下连续运行一定时间后回归到正常非工作状态，以保证泵的长期使用，延长压裂泵的使用寿命。

具体技术方案为：包括动力端、压力传感器、液力端、温度传感器、流量传感器、数据处理单元、机架；所述动力端、液力端分别设置在机架两端；所述液力端由三组相互贯通的阀体组装而成；所述压力传感器固定安装在液力端输出口端；所述温度传感器固定安装在液力端一侧；所述流量传感器固定安装在液力端另一输出口端；所述压力传感器、温度传感器、流量传感器电性连接至数据处理单元；所述数据处理单元用于处理数据并发出指令。

作为改进，还包括驱动电机、压裂液入口端，所述驱动电机采用液压驱动，通过曲轴驱动连杆，通过连杆带动活塞往复运动，使压裂液从压裂液入口端输入后在液力端内增压到所述压力后输出。

作为改进，所述液力端每一组阀体内部沿径向方向均设置有高压腔截止阀芯、高压腔截止阀弹簧、低压腔截止阀芯和低压腔截止阀弹簧。

作为改进，所述曲轴与活塞连接点设置在活塞的中点位置；设置曲轴回转中心偏离活塞移动方向中心线角度为10-45°。

作为改进，所述阀体四爪采用激光熔覆工艺，采用激光熔覆工艺，熔覆厚度为为1-50cm，实现阀体与阀座的结合。

作为改进，所述液力端由四组相互贯通的阀体组装而成，工作时任一选择其中三组阀体工作，一组阀体不工作。

有益效果：本实用新型提供的一种间歇式三缸3300马力大功率压裂泵，将压裂泵设计成间歇式工作方式，即采取措施使压裂泵在高温，超高压下连续运行一定时间后回归到正常非工作状态，以保证泵的长期使用，延长压裂泵的使用寿命。是在国内外压裂泵发展基础上，创新性地首次开发间歇式三缸柱塞3300马力大功率压裂泵，通过在泵体上增加传感器，根据压裂泵运行状态经智能控制器发出指令控制驱动电机转速，实现间歇式工作，以延长泵压裂使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型压裂泵的俯视角度下的结构示意图。

图2为本实用新型压裂泵沿D-D方向截面下剖面图。

图3为本实用新型压裂泵的立体图。

以上附图中：1、动力端；2、压力传感器；3、液力端；4、温度传感器；5、压裂液入口端；6、流量传感器；7、机架；8、动力端输入轴；9、油温传感器；10、曲轴；11、连杆；12、活塞；13、高压腔截止阀芯；14、高压腔截止阀弹簧；15、低压腔截止阀芯； 16、低压腔截止阀弹簧。

具体实施方式

下面对本实用新型作出进一步说明。

一种间歇式三缸3300马力大功率压裂泵，包括动力端1、压力传感器2、液力端3、温度传感器4、流量传感器6、数据处理单元、机架7；所述动力端1、液力端3分别设置在机架7两端，其中动力端1固定安装有一动力端输入轴8。

液力端3由三组相互贯通的阀体组装而成，利用三缸泵结构尺寸减小的特点，将三缸液力端做成三个独立式的拼装结构，可以实现仅仅更换磨损大的那个泵头就可以急需运行，从而大大节约生产成本。

压力传感器2固定安装在液力端3输出口端；温度传感器4固定安装在液力端3一侧；流量传感器6固定安装在液力端3另一输出口端；压力传感器2、温度传感器4、流量传感器6电性连接至数据处理单元；数据处理单元用于处理数据并发出指令。通过在泵体上增加传感器，根据压裂泵运行状态经智能控制器发出指令控制驱动电机转速，实现间歇式工作，以延长泵压裂使用寿命。

还包括驱动电机、压裂液入口端5，驱动电机采用液压驱动，通过曲轴10驱动连杆11，通过连杆11带动活塞12往复运动，使压裂液从压裂液入口端5输入后在液力端3 内增压到所述压力后输出。

液力端3每一组阀体内部沿径向方向均设置有高压腔截止阀芯13、高压腔截止阀弹簧14、低压腔截止阀芯15和低压腔截止阀弹簧16。

曲轴10与活塞12连接点设置在活塞12的中点位置，以达到受力均匀；设置曲轴10回转中心偏离活塞12移动方向中心线角度为1-75°，优选为10-45°，已达到最佳受力状态和最小功耗以及最佳效能的作用。

阀体四爪的接触面采用激光熔覆工艺，熔覆厚度为为1-50cm，实现阀体与阀座的结合面的耐磨性，降低磨损，提升抗疲劳寿命。

液力端3由四组相互贯通的阀体组装而成，工作时任一选择其中三组阀体工作，一组阀体不工作，实现了三个阀体同时工作，第三个阀体可以根据泵体运行状况设定运行时间，实现了四个阀体轮换停歇，延长了使用寿命。

作为本实用新型的另一实施例，液力端3相关零部件采用高强度、综合力学性能优异的独特不锈钢新材料，可以经受高压、交变负载及腐蚀性环境的考验，增加压裂泵使用寿命和运行可靠性。

作为本实用新型的另一实施例，温度传感器可以设置为多组，其中一组为油温传感器9，用于负责检测油液温度，一组轴承外圈温度传感器设置在轴承外圈位置，用于检测轴承外圈温度。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种间歇式三缸3000马力大功率压裂泵，其特征在于：包括动力端(1)、压力传感器(2)、液力端(3)、温度传感器(4)、流量传感器(6)、数据处理单元、机架(7)；所述动力端(1)、液力端(3)分别设置在机架(7)两端；所述液力端(3)由三组相互贯通的阀体组装而成；所述压力传感器(2)固定安装在液力端(3)输出口端；所述温度传感器(4)固定安装在液力端(3)一侧；所述流量传感器(6)固定安装在液力端(3)另一输出口端；所述压力传感器(2)、温度传感器(4)、流量传感器(6)电性连接至数据处理单元；所述数据处理单元用于处理数据并发出指令。

2.根据权利要求1所述的一种间歇式三缸3000马力大功率压裂泵，其特征在于：还包括驱动电机、压裂液入口端(5)，所述驱动电机采用液压驱动，通过曲轴(10)驱动连杆(11)，通过连杆(11)带动活塞(12)往复运动，使压裂液从压裂液入口端(5)输入后在液力端(3)内增压到所述压力后输出。

3.根据权利要求1所述的一种间歇式三缸3000马力大功率压裂泵，其特征在于：所述液力端(3)每一组阀体内部沿径向方向均设置有高压腔截止阀芯(13)、高压腔截止阀弹簧(14)、低压腔截止阀芯(15)和低压腔截止阀弹簧(16)。

4.根据权利要求2所述的一种间歇式三缸3000马力大功率压裂泵，其特征在于：所述曲轴(10)与活塞(12)连接点设置在活塞(12)的中点位置；设置曲轴(10)回转中心偏离活塞(12)移动方向中心线角度为10-45°。

5.根据权利要求1所述的一种间歇式三缸3000马力大功率压裂泵，其特征在于：所述阀体四爪采用激光熔覆工艺，熔覆厚度为为1-50cm，实现阀体与阀座的结合。

6.根据权利要求1所述的一种间歇式三缸3000马力大功率压裂泵，其特征在于：所述液力端(3)由四组相互贯通的阀体组装而成，工作时任一选择其中三组阀体工作，一组阀体不工作。

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