CN213627511U - 一种盘根润滑压力监测系统、压裂泵液力端及压裂车 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种盘根润滑压力监测系统、压裂泵液力端及压裂车，涉及油、气井压裂设备技术领域，所述盘根润滑压力监测系统包括设置在压裂泵液力端注脂通道处的压力传感器，还包括供电装置与数据处理器，所述供电装置分别电连接所述压力传感器和所述数据处理器。本实用新型所述的盘根润滑压力监测系统、压裂泵液力端及压裂车，通过在注脂通道处安装压力传感器，所述注脂通道靠近所述盘根并直接与盘根相连通，直接采集各盘根内润滑的压力值，并且采集出的压力值能够准确代表盘根内润滑压力值，防止润滑脂泵总管路压力与盘根压力出现偏差时，通过润滑脂泵总管路的压力值来表示盘根润滑压力时发生误判，使得信息采集更加的准确。

Description

一种盘根润滑压力监测系统、压裂泵液力端及压裂车

技术领域

本实用新型涉及油、气井压裂设备技术领域，具体而言，涉及一种盘根润滑压力监测系统、压裂泵液力端及压裂车。

背景技术

压裂车是一种用于向井内注入高压、大排量压裂液，将地层压开并把支撑剂挤入裂缝的专用车辆。压裂泵液力端作为压裂液挤入裂缝的动力部件，柱塞与盘根发生多频次的高速往复运动，柱塞与盘根之间需注入润滑剂以防止摩擦力较大而产生较大的热量，防止柱塞与盘根被灼烧，确保压裂泵液力端工作的安全性。然而，由于柱塞与盘根的往复运动使得柱塞与盘根之间腔体的压力值不稳定，若注入盘根内的润滑剂压力值过大而容易造成压裂泵液力端损坏，压力值较小则使得润滑剂量不足，影响压裂泵液力端的使用寿命。

现有的压裂泵液力端普遍采用电动润滑脂泵润滑，在润滑脂泵总管路上安装压力传感器，压力超限时可以报警，并通过润滑系统溢流阀溢流，从而达到对润滑系统的额超压保护。然而，现有的压力监测系统由于监测位置有偏差容易出现监测误判，不能对液力端盘根内的润滑剂压力进行实时监测。并且，当润滑脂泵总管路上润滑剂压力正常而盘根内润滑剂压力过小的情况出现时，现有的监测系统判定润滑剂压力正常而造成误判，润滑剂量不良的情况却不能监测，容易造成烧盘根。

实用新型内容

本实用新型解决的问题是，现有的压力监测系统由于监测位置有偏差容易出现监测误判，不能对液力端盘根内的润滑剂压力进行实时监测；并且，当润滑脂泵总管路上润滑剂压力正常而盘根内润滑剂压力过小的情况出现时，现有的监测系统判定润滑剂压力正常而造成误判。

为解决上述问题，本实用新型提供一种盘根润滑压力监测系统，包括设置在压裂泵液力端注脂通道处的压力传感器，还包括供电装置与数据处理器，所述供电装置分别电连接所述压力传感器和所述数据处理器。

进一步地，所述盘根润滑压力监测系统还包括警报装置，所述显示装置与所述数据处理器电连接。

本实用新型所述的盘根润滑压力监测系统，相对于现有技术而言，其有益效果在于：

本实用新型提供了一种盘根润滑压力监测系统，通过在注脂通道处安装压力传感器，所述注脂通道靠近所述盘根并直接与盘根相连通，直接采集各盘根内润滑的压力值，并且采集出的压力值能够准确代表盘根内润滑压力值，防止润滑脂泵总管路压力与盘根压力出现偏差时，通过润滑脂泵总管路的压力值来表示盘根润滑压力时发生误判，使得信息采集更加的准确；所述盘根润滑压力监测系统将采集的压力传到数据处理器，对压力超限和不足的情况及时提供报警，精确掌握各盘根的润滑状态，确保液力端盘根润滑良好；本实用新型所述的盘根润滑压力监测系统，有效地降低压裂施工过程中因设备故障导致施工失败的情况发生，避免压裂施工过程中压裂泵液力端内润滑脂压力过大而造成液力端高压管线爆裂伤人风险，同时避免液力端盘根润滑脂量不足而增大柱塞与盘根的摩擦，提高设备使用寿命，降低生产与维修成本，提高作业效率。

本实用新型的另一目的在于提供一种压裂泵液力端，包括液力端本体，所述液力端本体包括泵头体、盘根与柱塞，所述盘根与所述柱塞之间设置有润滑腔，其特征在于，所述泵头体内设置有注脂通道，所述润滑腔与所述注脂通道连通；所述压裂泵液力端还包括上述任一项所述的盘根润滑压力监测系统，所述盘根润滑压力监测系统的所述压力传感器设置在所述注脂通道上，所述压力传感器适于监测所述注脂通道内润滑脂的压力值。

进一步地，所述压裂泵液力端包括至少一组所述盘根与所述柱塞的组合，每一组所述盘根与所述柱塞之间的所述润滑腔至少连接一个所述注脂通道，每一组所述盘根与所述柱塞至少有一个所述注脂通道设置所述压力传感器。

进一步地，所述压裂泵液力端还包括注脂分管，所述注脂通道背离所述润滑腔的一端与所述注脂分管连通。

进一步地，所述压裂泵液力端还包括三通管，所述三通管的三个通口分别与所述注脂通道、所述注脂分管与所述压力传感器连接。

进一步地，所述三通管与所述注脂通道连接的一端设置有外螺纹，所述注脂通道的开口处设置有与所述外螺纹匹配的内螺纹。

进一步地，所述压力传感器与所述三通管连接处设置有垫片。

进一步地，所述压裂泵液力端还包括单向阀，所述单向阀设置在所述注脂分管与所述三通管之间，所述单向阀适于限制润滑脂由所述注脂分管朝向所述三通管方向单向流通。

本实用新型所述的压裂泵液力端，相对于现有技术而言，其有益效果在于：

含有上述任一项所述的盘根润滑压力监测系统，通过在注脂通道处安装压力传感器，所述注脂通道靠近所述盘根并直接与盘根相连通，直接采集各盘根内润滑的压力值，并且采集出的压力值能够准确代表盘根内润滑压力值，防止润滑脂泵总管路压力与盘根压力出现偏差时，通过润滑脂泵总管路的压力值来表示盘根润滑压力时发生误判，使得信息采集更加的准确；所述盘根润滑压力监测系统将采集的压力传到数据处理器，对压力超限和不足的情况及时提供报警，精确掌握各盘根的润滑状态，确保液力端盘根润滑良好；本实用新型所述的压裂泵液力端，有效地降低压裂施工过程中因设备故障导致施工失败的情况发生，避免压裂施工过程中压裂泵液力端内润滑脂压力过大而造成液力端高压管线爆裂伤人风险，同时避免液力端盘根润滑脂量不足而增大柱塞与盘根的摩擦，提高设备使用寿命，降低生产与维修成本，提高作业效率。

并且，本实用新型所述的压裂泵液力端，通过三通管实现了注脂通道、注脂分管以及压力传感器的连接，在检测压力的同时不会对正常的注脂动作产生影响，并通过单向阀来限制润滑脂由所述注脂分管朝向所述三通管方向单向流通，确保所述压裂泵液力端正常工作的顺利性与安全性。

本实用新型的另一目的在于提供一种压裂车，包括上述任一项所述的压裂泵液力端。

本实施例所述压裂车现对于现有技术的压裂车而言，其有益效果与上述压裂泵液力端和上述盘根润滑压力监测系统相对于现有技术的有益效果相同，在此不再赘述。

附图说明

图1为本实用新型实施例所述的压裂泵液力端与盘根润滑压力监测系统连接示意图；

图2为本实用新型实施例所述的液力端本体与盘根润滑压力监测系统连接轴测示意图；

图3为本实用新型图2中Ⅰ处放大图；

图4为本实用新型实施例所述的单向阀、三通管、压力传感器与注脂通道连接示意图。

附图标记说明：

100-液力端本体；110-泵头体；111-注脂通道；120-盘根；130-柱塞；140-润滑腔；150-润滑脂泵总管路；151-注脂分管；160-三通管；161-第一通口；162-第二通口；163-第三通口；164-台阶；170-单向阀；180-垫片；200-压力传感器。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。

在本实用新型的描述中，应当说明的是，各实施例中的术语名词例如“上”、“下”、“前”、“后”等指示方位的词语，只是为了简化描述基于说明书附图的位置关系，并不代表所指的元件和装置等必须按照说明书中特定的方位和限定的操作及方法、构造进行操作，该类方位名词不构成对本实用新型的限制。

另外，在本实用新型的实施例中所提到的术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，并不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。

压裂车是一种用于向井内注入高压、大排量压裂液，将地层压开并把支撑剂挤入裂缝的专用车辆。现有压裂车主要由载车底盘、车台发动机、车台传动箱、压裂泵、管汇系统、润滑系统、电路系统、气路系统和液压系统等组成，用于向井内注入高压、大排量压裂液，将地层压开并把支撑剂挤入裂缝。压裂泵作为压裂液的动力装置，其工作原理是通过车台发动机产生的动力，通过车台传动箱和传动轴传到压裂泵的动力端，再通过曲轴等回转，以及十字头再带动压裂泵液力端的柱塞在泵缸内做往复运动，同时压裂液通过低压管进入压裂泵，压裂泵再由高压排出管排出，在吸入和排出阀的交替作用下，完成井下的压裂作业。

在压裂泵压缩压裂液过程中，压裂泵液力端的柱塞与盘根之间会发生高频率且快速的往复运动，需要润滑系统注入润滑剂以确保往复运动的润滑性，防止摩擦力较大而产生较高的问题，防止压裂泵液力端损坏，提高压裂泵液力端的使用寿命。压裂泵液力端液力端盘根位置处润滑，普遍采用电动润滑脂泵润滑，在润滑脂泵总管路(当一个压裂泵液力端有多个盘根需要润滑时，多采用一个润滑脂泵总管路分出多个支管对多个盘根注入润滑脂)上安装压力传感器，在润滑脂泵总管路压力值超限时可以报警，并通过润滑系统溢流阀溢流，从而达到对润滑系统的额超压保护。然而，目前采用的监测系统不能对液力端盘根压力进行实时监测，虽然超压时可以预警，但对压力过低，润滑脂量不良的情况却不能监测，容易造成盘根发热损坏，影响压裂泵液力端的使用寿命。并且，由于采集的是润滑系统总管路的压力，发生故障时，无法区分哪一支路润滑出现问题，只能进行普查，费时费力。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种盘根润滑压力监测系统，结合图1至图4所示，包括压力传感器200、供电装置与数据处理器。

具体地，所述压力传感器200设置在压裂泵液力端的注脂通道111处，用于对经过所述注脂通道111的润滑脂压力进行实时监测。

具体地，所述数据处理器与所述压力传感器200电连接，用于接收所述压力传感器200监测的压力值。具体地，所述数据处理器包括上位机数据处理和分析软件，所述上位机数据处理和分析软件将收到的压力值进行分析处理，对压力超限或者压力不足时发出警报信号与控制信号。控制信号发送至润滑脂泵控制器并用于控制润滑脂泵对润滑脂压力进行调节，调节所述盘根处润滑脂压力直至压力值处于正常范围内；警报信号发送至警报装置，警报装置发出警报，告知操作人员当前压裂泵液力端润滑脂压力过高或者压力过低，异常时告知操作人员及时停机检查，确保液力端盘根润滑良好。较好地，在监测得到润滑脂压力值过高或过低时，先发出控制信号进行自动调节，当调节失败或调节时间过长(如调节10分钟后盘根处润滑脂压力依旧超限或者不足)时，再发出警报装置，告知操作人员进行停机维修。

较好地，所述盘根润滑压力监测系统还包括警报装置，所述警报装置与所述数据处理器电连接。具体地，所述警报装置包括警铃装置与显示装置，所述警报铃声用于在收到警报信号时发出警报声；所述显示装置用于显示所述压力传感器200监测的实时数据，便于操作人员对盘根润滑脂压力进行实时了解，精确掌握各管路的润滑状态，并在收到警报信号时发出警报提示。

具体地，所述供电装置与所述压力传感器200电连接，用于向所述压力传感器200提供电能；以及所述供电装置与数据处理器电连接，用于向数据处理器供电。较好地，所述供电装置可采用压裂车的电路系统，如电瓶等。

具体地，所述压力传感器200为液压式传感器，主要包括赫斯曼接头型、直接引线型与航空插头型。液压式传感器的工作原理是压力直接作用在传感器的膜片上，使膜片产生与介质压力成正比的微位移，使传感器的电阻发生变化，和用电子线路监测这一变化，并转换输出一个对应于这个压力的标准信号。液体介质流过一体化传感器时，流体压力作用到安装在传感器壳体上的不锈钢上，再经密封硅油传输到扩散硅膜片上，同时参考端的压力作用于膜片的另一侧。这样在膜片的两侧加上的压差产生一个应力，使膜片的一侧受压，另一侧受拉，一对应变片位于压缩区内，另一对应变片位于拉伸区内，将两对应变片接成一个全动态电桥，以增大输出信号。该电桥采用恒流源供电，以减小环境温度的影响。当压力改变时，桥臂阻值发生变化引起输出电压变化，经过差分归一化放大器放大转换后，再变换成相应的电流信号，该电流经非线性矫正环路补偿后，即产生输入压力信号成近似线性关系的直流4～20mA的标准输出信号。

本实施例提出了一种盘根润滑压力监测系统，通过在注脂通道111处安装压力传感器200，实时采集各盘根润滑的压力值，将采集的压力传到数据处理器，对压力超限和不足的情况及时提供报警，精确掌握各盘根的润滑状态，确保液力端盘根润滑良好。

本实施例所述的盘根润滑压力监测系统，有效地降低压裂施工过程中因设备故障导致施工失败的情况发生，避免压裂施工过程中压裂泵液力端内润滑脂压力过大而造成液力端高压管线爆裂伤人风险，同时避免液力端盘根润滑脂量不足而增大柱塞与盘根的摩擦，提高设备使用寿命，降低生产与维修成本，提高作业效率。

具体地，本实施例还提供一种压裂泵液力端，用于与上述实施方式所述的盘根润滑压力监测系统相匹配。具体地，结合图1至图4所示，所述压裂泵液力端包括液力端本体100，所述液力端本体100包括泵头体110、盘根120与柱塞130，泵头体110作为压裂泵液力端的主体部分，所述盘根120设置在所述泵头体110内，所述柱塞130与所述盘根120之间可发生高频且高速的往复运动。具体地，所述盘根120与所述柱塞130之间设置有润滑腔140，所述润滑腔140内适于填充润滑脂以对所述柱塞130与所述盘根120之间的往复运动进行润滑。需要说明的是，本实施例以润滑脂为例，但是不限定本实用新型所述压裂泵液力端仅采用润滑脂，凡是作用与所述润滑脂作用相同的其他类型润滑剂，均落入本实用新型所限定的保护范围内。

具体地，所述泵头体110在靠近所述盘根120处设置有注脂通道111，所述注脂通道111用于连通注脂管与所述润滑腔140，其中注脂管与外部电动润滑脂泵相连通，适于向所述盘根润滑腔140处注入润滑脂。所述润滑腔140与所述注脂通道111连通，所述注脂通道111处设置有所述压力传感器200，压力传感器200适于对所述注脂通道111内的润滑脂压力进行监测，用于判断液力端所述盘根120内润滑脂的压力值。

具体地，本实施例所述液力端本体100中包含至少一组所述柱塞130与所述盘根120的组合，以便于压缩一定量的压裂液用于井下压裂施工，如本实施例图2所示的三组(其中一组为截面示图)。当所述液力端本体100包含一组以上的所述柱塞130与所述盘根120的组合时，每一组所述盘根120与所述柱塞130之间的所述润滑腔140至少连接一个所述注脂通道111，每一组所述盘根120与所述柱塞130至少有一个所述注脂通道111设置所述压力传感器200。也就是说，每一组所述盘根120与所述柱塞130之间的润滑腔140，可连通多个注脂通道111，每个注脂通道111也可连通多个注脂管，但是至少有一个注脂通道111处设置有压力传感器200，以确保每组所述盘根120与所述柱塞130均能够检测内部润滑脂的压力。

较好地，所述注脂管包括润滑脂泵总管路150与注脂分管151，所述润滑脂泵总管路150与所述电动润滑脂泵相连通，所述润滑脂泵总管路150内的润滑脂通过多个所述注脂分管151连通所述注脂通道111，多个所述注脂分管151汇集至一个润滑脂泵总管路150上，如本实施例图2所示的三个注脂分管151。

具体地，所述注脂通道111背离所述润滑腔的一端与所述注脂分管151连通，所述注脂分管151适于向所述注脂通道111内注入润滑脂。

所述压裂泵液力端还包括三通管160，所述三通管160的三个通口分别与所述注脂通道111、所述注脂分管151与所述压力传感器200连通，实现所述压力传感器200与所述注脂通道111的连通，并不防止所述注脂分管151向所述注脂通道111内注入润滑脂。

具体地，所述三通管160可采用Y型或T型形状，采用碳钢、不锈钢或合金钢制成的金属高压三通管。并且所述三通管160为螺纹连接式或卡扣式。较好地，所述三通管160采用不锈钢制成的T型形状，所述三通管160与所述注脂通道111、所述注脂分管151和所述压力传感器200均通过螺纹实现连接。所述三通管160包括第一通口161、第二通口162与所述第三通口163，所述第一通口161与所述第二通口162为所述三通管160直线相通的相对两端的通口，所述第三通口163为侧方垂直通口。所述注脂分管151与所述第一通口161相连接，所述注脂通道111与所述第二通口162相连接，所述压力传感器200与所述第三通口163相连接，使得所述三通管160不会对所述注脂分管151注入所述注脂通道111内的润滑脂产生阻碍。

较好地，结合图4所示，本实施例所述三通管160为异形三通管：所述三通管160位于所述第一通口161的一端设置有内螺纹，而所述单向阀170靠近所述三通管160的一端设置有外螺纹，所述单向阀170靠近所述三通管160的一端拧入到所述第一通口161中实现密封连接；所述三通管160位于所述第二通口162的一端设置有外螺纹，所述注脂通道111靠近所述三通管160的一侧内壁上设置有内螺纹，所述三通管160位于所述第二通口162的一端拧入所述注脂通道111内实现密封连接；所述三通管160位于所述第三通口163的一端设置有台阶164，所述台阶164靠近所述压力传感器200的一侧内壁上设置有内螺纹，所述压力传感器200靠近所述三通管160的一端设置有外螺纹，所述垫片180先插入到所述第三通口163内并卡接在所述台阶164处，再将所述压力传感器200靠近所述三通管160的一端拧入所述第三通口163内，实现所述三通管160与所述压力传感器200的密封连接。本实施例所述的异形三通管160，便于所述三通管160安装到泵头体110上并与所述注脂通道111连通，同时也便于所述压力传感器200与所述单向阀170安装到所述三通管160上，有利于所述三通管160、所述单向阀170与所述压力传感器200的安装与拆卸，便于维修。

具体地，所述压力传感器200与所述三通管160连接处设置有垫片180，所述垫片180在所述三通管160与所述压力传感器200连接处起到密封作用。较好地，垫片可采用片状材料制成，如垫纸、橡胶、硅橡胶、金属、软木、毛毡、氯丁橡胶、丁腈橡胶、玻璃纤维或塑料聚合物等，本实施例优选紫铜垫片，其成分接近于纯铜，其含有微量的银以增加垫片的连续工作温度，具有良好的耐腐蚀耐氧化性能,也具有耐高温的特点,可用于各类环境设备中的密封部位。退火处理后的紫铜垫片具有较低的硬度,增加了密封相关性能,如黄铜类的铜合金具有耐腐蚀等性能外,还具有耐磨高硬度等特点,可用于各类配件适用。

具体地，所述压裂泵液力端还包括单向阀170，所述单向阀170设施在所述注脂分管151与所述三通管160之间，单向阀170又称止回阀或逆止阀，用于液压系统中防止油流反向流动,或者用于气动系统中防止压缩空气逆向流动。单向阀170有直通式和直角式两种，本实施例采用直通式单向阀，并采用螺纹连接安装在管路上。所述单向阀170适于限制润滑脂由所述注脂分管151朝向所述三通管160方向单向流通。如本实施例所述单向阀170的入阀端连接所述注脂分管151，所述单向阀170的出阀端连接所述三通管160的所述第一通口。

具体地，本实施例还提供一种压裂车，所述压裂车用于向井内注入高压、大排量压裂液，将地层压开并把支撑剂挤入裂缝，载车底盘、车台发动机、车台传动箱、压裂泵液力端、管汇系统、润滑系统、电路系统、气路系统和液压系统等。

具体地，所述压裂车包含的压裂泵液力端为上述任一实施方式所述的压裂泵液力端，所述压裂泵液力端包含上述任一实施方式所述的盘根润滑压力监测系统，所述盘根润滑压力监测系统对所述压裂泵液力端盘根处的润滑压力进行实时监测。

较好地，所述压裂泵液力端还包括注脂系统，所述注脂系统包括电动润滑脂泵、润滑脂泵总管路150与注脂分管151，所述注脂分管151至少有个一个，所述润滑脂泵总管路150与所述电动润滑脂泵连通，所述注脂分管151与所述润滑脂泵总管路150连通。

本实施例所述压裂车现对于现有技术的有益效果，与上述压裂泵液力端和上述盘根润滑压力监测系统相对于现有技术的有益效果相同，在此不再赘述。

虽然本实用新型公开披露如上，但本实用新型公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本实用新型公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种盘根润滑压力监测系统，其特征在于，包括设置在压裂泵液力端注脂通道处的压力传感器，还包括供电装置与数据处理器，所述供电装置分别电连接所述压力传感器和所述数据处理器。

2.根据权利要求1所述的盘根润滑压力监测系统，其特征在于，所述盘根润滑压力监测系统还包括警报装置，所述警报装置与所述数据处理器电连接。

3.一种压裂泵液力端，包括液力端本体，所述液力端本体包括泵头体、盘根与柱塞，所述盘根与所述柱塞之间设置有润滑腔，其特征在于，所述泵头体内设置有注脂通道，所述润滑腔与所述注脂通道连通；所述压裂泵液力端还包括上述权利要求1或2所述的盘根润滑压力监测系统，所述盘根润滑压力监测系统的压力传感器设置在所述注脂通道上，所述压力传感器适于监测所述注脂通道内润滑脂的压力值。

4.根据权利要求3所述的压裂泵液力端，其特征在于，所述压裂泵液力端包括至少一组所述盘根与所述柱塞的组合，每一组所述盘根与所述柱塞之间的所述润滑腔至少连接一个所述注脂通道，每一组所述盘根与所述柱塞至少有一个所述注脂通道设置所述压力传感器。

5.根据权利要求3或4所述的压裂泵液力端，其特征在于，所述压裂泵液力端还包括注脂分管，所述注脂通道背离所述润滑腔的一端与所述注脂分管连通。

6.根据权利要求5所述的压裂泵液力端，其特征在于，所述压裂泵液力端还包括三通管，所述三通管的三个通口分别与所述注脂通道、所述注脂分管与所述压力传感器连接。

7.根据权利要求6所述的压裂泵液力端，其特征在于，所述三通管与所述注脂通道连接的一端设置有外螺纹，所述注脂通道的开口处设置有与所述外螺纹匹配的内螺纹。

8.根据权利要求6所述的压裂泵液力端，其特征在于，所述压力传感器与所述三通管连接处设置有垫片。

9.根据权利要求6所述的压裂泵液力端，其特征在于，所述压裂泵液力端还包括单向阀，所述单向阀设置在所述注脂分管与所述三通管之间，所述单向阀适于限制润滑脂由所述注脂分管朝向所述三通管方向单向流通。

10.一种压裂车，其特征在于，包括上述权利要求3-9任一项所述的压裂泵液力端。

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