RU98493U1

RU98493U1 - PUMP INSTALLATION

Info

Publication number: RU98493U1
Application number: RU2010116400/06U
Authority: RU
Inventors: Леонид Михайлович Груздилович; Александр Владимирович Линевич; Геннадий Петрович Куканков; Николай Григорьевич Хлуд
Original assignee: Совместное закрытое акционерное общество "ФИДМАШ"
Priority date: 2010-04-26
Filing date: 2010-04-26
Publication date: 2010-10-20

Abstract

1. Насосная установка, содержащая шасси автомобиля, на платформе которого установлена силовая установка, насос высокого давления, соединенный трансмиссией с приводным двигателем силовой установки, манифольды низкого и высокого давления, система подогрева и охлаждения, а также система управления насосной установкой, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит опрессовочный насос и электросистему, установленные на платформе, а в качестве насоса высокого давления используется трехплунжерный насос производительностью 4500 л/мин, при этом трансмиссия содержит дисковый тормоз, установленный перед трехплунжерным насосом, манифольд низкого давления - гаситель пульсаций рабочей жидкости, а на входном фланце насоса высокого давления установлен демпфер. ! 2. Насосная установка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве шасси автомобиля используют полноприводное шасси с колесной формулой 8×8. ! 3. Насосная установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что приводной двигатель силового агрегата имеет электронную систему управления с автоматическим отслеживанием аварийных режимов работ. ! 4. Насосная установка по п.3, отличающаяся тем, что трансмиссия содержит гидромеханическую семискоростную коробку передач и карданный вал. ! 5. Насосная установка по п.1 или 4, отличающаяся тем, что система охлаждения выполнена в виде блока радиаторов с программно управляемым вентилятором. ! 6. Насосная установка по п.1, отличающаяся тем, что система управления может быть установлена в отдельном комплексе. 1. A pump installation comprising a chassis of a car on the platform of which a power plant is installed, a high pressure pump connected by a transmission to a power unit drive engine, low and high pressure manifolds, a heating and cooling system, and a pump installation control system, characterized in that it additionally contains a pressure pump and an electrical system installed on the platform, and a three-plunger pump with a productivity of 4500 l / min is used as a high-pressure pump, at The transmission contains a disk brake installed in front of the three-plunger pump, a low pressure manifold - a pulsation dampener, and a damper is installed on the inlet flange of the high pressure pump. ! 2. The pump installation according to claim 1, characterized in that the all-wheel drive chassis with a wheel formula of 8 × 8 is used as a car chassis. ! 3. The pump installation according to claim 1 or 2, characterized in that the drive motor of the power unit has an electronic control system with automatic tracking of emergency operation. ! 4. The pump installation according to claim 3, characterized in that the transmission comprises a hydromechanical seven-speed gearbox and a driveshaft. ! 5. The pump installation according to claim 1 or 4, characterized in that the cooling system is made in the form of a block of radiators with a software-controlled fan. ! 6. The pump installation according to claim 1, characterized in that the control system can be installed in a separate complex.

Description

Полезная модель относится к насосным установкам, предназначенным для нагнетания различных типов жидкостей в скважину при проведении гидравлических и кислотных разрывов нефтяных и газовых пластов, а так же в составе комплекса с применением колтюбинговой установки для проведения работ по промывке скважин, гидропескоструйной обработке призабойной зоны и других работ при ремонте скважин.The utility model relates to pumping units designed to pump various types of fluids into a well during hydraulic and acid fractures of oil and gas formations, as well as as part of a complex using a coiled tubing installation for flushing wells, hydro-sandblasting of the bottom-hole zone and other works when repairing wells.

Известна насосная установка, предназначенная для нагнетания жидкостно-песчаных смесей при гидроразрыве пластов, гидроперфорациях, опрессовках и других работах. Установка смонтирована на шасси автомобиля и состоит из силовой установки, насоса высокого давления, манифольда, состоящего из приемной и нагнетательной линий, вспомогательного трубопровода, системы управления, расположенной в кабине автомобиля, системы продувки, осушки и обогрева, контрольно-измерительных приборов. /1/ Насос приводится в действие от двигателя силового агрегата. Управление двигателем силового агрегата осуществляется с поста управления, расположенного в кабине водителя.Known pumping unit designed for injection of liquid-sand mixtures during hydraulic fracturing, hydroperforations, crimping and other works. The installation is mounted on the car chassis and consists of a power plant, a high pressure pump, a manifold consisting of a receiving and discharge lines, an auxiliary pipeline, a control system located in the car cabin, a purge, drying and heating system, and instrumentation. / 1 / The pump is driven by the engine of the power unit. The engine control of the power unit is carried out from a control station located in the driver's cab.

Общим недостатком известных насосных установок для нагнетания технологических жидкостей в скважину является их низкая эффективность из-за низкой производительности насоса высокого давления и невозможности проведения промывочных работ с помощью одной насосной установки без привлечения дополнительной техники.A common disadvantage of known pumping units for pumping process fluids into a well is their low efficiency due to the low productivity of the high pressure pump and the inability to flush with a single pumping unit without involving additional equipment.

Другим недостатком известных установок является низкая надежность работы установки из-за ограниченного числа снимаемых параметров и отсутствия автоматического контроля над проведением технологических операций.Another disadvantage of the known installations is the low reliability of the installation due to the limited number of parameters taken and the lack of automatic control over technological operations.

Известен также насосный агрегат АНА-105М предназначенный для закачки в скважину рабочей жидкости под давлением, а также для осуществления гидравлического, гидропескоструйного или химического воздействия на призабойную зону скважины производительностью 2050 л/мин. Насосный агрегат смонтирован на шасси автомобиля и содержит две силовые установки и трансмиссию, состоящую из двух планетарных четырехскоростных коробок передач и суммирующего редуктора, передающего крутящий момент от приводных двигателей силовых установок на трехплунжерный насос. Насосный агрегат содержит смонтированные на платформе шасси трехплунжерный насос производительностью 2050 л/мин., манифольды низкого и высокого давления, систему подогрева и охлаждения, систему управления насосным агрегатом, включающую электрооборудование с системой датчиков, микропроцессорной системой автоматического управления и контроля. Управление работой насосного агрегата - дистанционное, из машины управления комплексом по гидроразрыву пластов.The ANA-105M pumping unit is also known for pumping hydraulic fluid into a well under pressure, as well as for carrying out hydraulic, hydro-sandblasting or chemical treatment of the bottom-hole zone of a well with a productivity of 2050 l / min. The pump unit is mounted on the chassis of the car and contains two power plants and a transmission consisting of two planetary four-speed gearboxes and a summing gearbox that transmits torque from the drive motors of the power plants to a three-plunger pump. The pump unit contains a three-plunger pump mounted on the chassis platform with a capacity of 2050 l / min, low and high pressure manifolds, a heating and cooling system, a pump unit control system that includes electrical equipment with a sensor system, a microprocessor-based automatic control and monitoring system. The operation control of the pumping unit is remote, from the control machine of the hydraulic fracturing complex.

Отсутствие в составе насосного агрегата опрессовочного насоса и электросистемы для освещения установки требует привлечения дополнительного оборудования, что снижает эффективность работы установки. Наличие двух силовых установок, а также выполнение трансмиссии из двух планетарных четырехскоростных коробок передач и суммирующего редуктора, передающего крутящий момент от приводных двигателей силовых установок на трехплунжерный насос, усложняет конструкцию и снижает надежность насосного агрегата.The absence of a pressure test pump and an electrical system in the pumping unit for lighting the installation requires the use of additional equipment, which reduces the efficiency of the installation. The presence of two power plants, as well as the transmission of two planetary four-speed gearboxes and a summing gearbox that transmits torque from the drive motors of the power plants to a three-plunger pump, complicates the design and reduces the reliability of the pump unit.

Задачей заявляемой полезной модели является повышение надежности и эффективности работы насосной установки.The objective of the claimed utility model is to increase the reliability and efficiency of the pump unit.

Поставленная задача достигается тем, что насосная установка, содержащая шасси автомобиля на платформе которого установлена силовая установка, насос высокого давления, соединенный трансмиссией с приводным двигателем силовой установки, манифольды низкого и высокого давления, система подогрева и охлаждения, а также система управления насосной установкой, дополнительно содержит опрессовочный насос и электросистему, установленные на платформе, а в качестве насоса высокого давления используется трехплунжерный насос производительностью 4500 л/мин, при этом трансмиссия содержит дисковый тормоз, установленный перед трехплунжерным насосом, манифольд низкого давления содержит гаситель пульсаций рабочей жидкости, а на входном фланце трехплунжерного насоса установлен демпфер.The task is achieved in that the pump installation containing the chassis of the vehicle on the platform of which the power plant is installed, a high pressure pump connected by the transmission to the power plant drive engine, low and high pressure manifolds, a heating and cooling system, as well as a pump installation control system, are additionally contains a pressure pump and an electrical system installed on the platform, and a three-plunger pump with a capacity of 4500 l / min, while the transmission contains a disk brake installed in front of the three-plunger pump, the low-pressure manifold contains a pulsation dampener, and a damper is installed on the inlet flange of the three-plunger pump.

В качестве шасси автомобиля используют полноприводное шасси с колесной формулой 8х8. Приводной двигатель силовой установки имеет электронную систему управления с автоматическим отслеживанием аварийных режимов работ, а трансмиссия содержит гидромеханическую семискоростную коробку передач и карданный вал. Система охлаждения выполнена в виде блока радиаторов с программно управляемым вентилятором.As the chassis of the car, an all-wheel drive chassis with a wheel arrangement of 8x8 is used. The drive engine of the power plant has an electronic control system with automatic tracking of emergency operation, and the transmission contains a hydromechanical seven-speed gearbox and a driveshaft. The cooling system is made in the form of a block of radiators with a software-controlled fan.

Наличие в составе насосной установки опрессовочного насоса, а также электросистемы для освещения насосной установки позволяет уменьшить количество дополнительного оборудования для выполнения полного технологического цикла работ, повышая тем самым эффективность и надежность установки.The presence of a pressure pump in the pumping unit, as well as the electrical system for lighting the pumping unit, can reduce the amount of additional equipment to perform a complete work cycle, thereby increasing the efficiency and reliability of the installation.

Использование в насосной установке трехплунжерного насоса высокой производительности с приводом от одной силовой установки и гидромеханической семискоростной коробкой передач увеличивает ее эффективность, а наличие электронной системой управления с автоматическим отслеживанием режимов работ привода трехплунжерного насоса повышает надежность установки.The use of a high-performance three-plunger pump in a pump installation driven by one power unit and a seven-speed hydromechanical gearbox increases its efficiency, and the presence of an electronic control system with automatic monitoring of the operating modes of the three-plunger pump drive increases the reliability of the installation.

Наличие гасителя пульсаций для гашения пульсаций рабочей жидкости, а также дискового тормоза - для исключения поводкового движения плунжеров и демпфера для предотвращения крутильных колебаний при работе терехплунжерного насоса обеспечивают безопасную работу трехплунжерного насоса высокой производительности, повышая тем самым его надежность и эффективность.The presence of a pulsation dampener for damping pulsations of the working fluid, as well as a disc brake - to prevent the plungers and damper from being pulled by the torsion oscillations during tereplunger pump operation, ensure the safe operation of the high-performance three-plunger pump, thereby increasing its reliability and efficiency.

На фиг.1 - изображен общий вид насосной установки;Figure 1 - shows a General view of the pumping unit;

на фиг.2 - вид сверху;figure 2 is a top view;

на фиг.3 - функциональная схема насосной установки.figure 3 is a functional diagram of a pumping unit.

Насосная установка содержит полноприводное автомобильное шасси 1 с колесной формулой 8х8, например, автомобиль Минского завода колесных тягачей МЗК-652712-014 и имеет следующие габаритные размеры: длина - 12000 мм, ширина - 2500 мм. высота - 4000 мм. На платформе автомобильного шасси 1 за кабиной водителя расположено рабочее оборудование: электросистема 8 и гидросистема 6 установки, а между первой и второй осями шасси на раме гидробака гидросистемы 6 установлен огнетушитель 7. Электросистема 8 включает в себя осветительные приборы для освещения рабочего оборудования и рабочей зоны вокруг насосной установки. За гидросистемой 6 установлена система подогрева 9, осуществляющая подогрев топлива в топливных баках и в магистральных подогревателях, подогрев масла гидросистемы и масла смазки приводной части трехплунжерного насоса при низких температурах окружающей среды.The pump installation contains an all-wheel drive automobile chassis 1 with an 8x8 wheel arrangement, for example, an automobile of the Minsk Wheel Tractor Plant MZK-652712-014 and has the following overall dimensions: length - 12000 mm, width - 2500 mm. height - 4000 mm. On the platform of the automobile chassis 1, the working equipment is located behind the driver’s cab: the electrical system 8 and the hydraulic system 6 of the installation, and a fire extinguisher 7 is installed between the first and second axles of the chassis on the hydraulic tank frame of the hydraulic system 7. The electrical system 8 includes lighting devices to illuminate the working equipment and the working area around pumping unit. Behind the hydraulic system 6, a heating system 9 is installed, which provides heating of the fuel in the fuel tanks and in the main heaters, heating of the hydraulic oil and lubricating oil of the drive part of the three-plunger pump at low ambient temperatures.

В средней части платформы автомобильного шасси 1 расположена силовая установка 2, включающая приводной двигатель 15 насоса высокого давления с электронной системой управления и система охлаждения 16, обеспечивающая охлаждение рабочих жидкостей всех механизмов установки, Система охлаждения 16 включает в себя блок радиаторов с программно управляемым вентилятором с приводом от гидромотора 20.In the middle part of the platform of the automobile chassis 1, a power plant 2 is located, including a drive motor 15 of a high-pressure pump with an electronic control system and a cooling system 16 that provides cooling of the working fluids of all installation mechanisms. The cooling system 16 includes a block of radiators with a software-controlled fan with a drive from the hydraulic motor 20.

В задней части платформы автомобильного шасси 1 установлен насос высокого давления, в качестве которого применен трехплунжерный насос 10 производительностью 4050 л/мин, например, насос SPM TWS2250, OMEGA PUMP W2250, и манифольды низкого давления 12 и высокого 11. Манифольд низкого давления 12 предназначен для подвода рабочей жидкости к трехплунжерному насосу 10, а манифольд высокого давления 11 для подачи рабочей жидкости от трехплунжерного насоса 10 к скважине или линии высокого давления комплекса по гидроразрыву пластов. Справа по ходу движения над трехплунжерным насосом 10 для обслуживания оборудования насосной установки расположена рабочая площадка 14 с лестницами, а под трехплунжерным насосом расположена выдвижная площадка (на чертеже не показана). Слева по ходу движения перед трехплунжерным насосом 10 расположен опрессовочный насос 13 с приводом от пневмосистемы шасси, предназначенный для обеспечения безопасной работы на скважине, для опрессовки линии высокого давления перед началом работ.At the rear of the platform of the automobile chassis 1, a high pressure pump is installed, which is a three-plunger pump 10 with a capacity of 4050 l / min, for example, an SPM TWS2250 pump, OMEGA PUMP W2250, and low pressure manifolds 12 and high 11. The low pressure manifold 12 is designed for supplying the working fluid to the three-plunger pump 10, and the high-pressure manifold 11 for supplying the working fluid from the three-plunger pump 10 to the well or high-pressure fracturing complex. To the right in the direction of travel above the three-plunger pump 10 for servicing the equipment of the pumping unit, there is a working platform 14 with stairs, and a pull-out platform (not shown) is located under the three-plunger pump. On the left, in front of the three-plunger pump 10, there is a pressure pump 13 with a drive from the chassis pneumatic system, designed to ensure safe operation in the well, to pressure test the high-pressure line before starting work.

Привод трехплунжерного насоса 10 осуществляется от приводного двигателя 15 (модели САТ3512В) силовой установки 2 через трансмиссию, включающую гидромеханическую семискоростную коробку передач 4 и карданный вал 3, связывающий коробку передач 4 с входным валом трехплунжерного насоса 10. Приводной двигатель 15 имеет электронную систему управления с автоматическим отслеживанием режимов работ и предупреждения аварийных ситуаций. В насосной установке использована семискоростная гидромеханическая коробка передач Allison S9810M с переключением передач под нагрузкой без разрыва потока мощности. Для надежной работы насосной установки в трансмиссии для исключения поводкового движения плунжеров перед трехплунжерным насосом 10 установлен дисковый тормоз 17, а для гашения крутильных колебаний, возникающих при работе трехплунжерного насоса 10 на его входном фланце установлен демпфер 18. Для гашения пульсаций, создаваемых потоком рабочей жидкости, в манифольд низкого давления 12 включен гаситель пульсаций 19, расположенный перед трехплунжерным насосом 10 (фиг.3).The drive of the three-plunger pump 10 is carried out from the drive motor 15 (model САТ3512В) of the power unit 2 through a transmission including a hydromechanical seven-speed gearbox 4 and a cardan shaft 3 connecting the gearbox 4 with the input shaft of the three-plunger pump 10. The drive motor 15 has an electronic control system with an automatic monitoring of operating modes and warning of emergency situations. The pump installation used a seven-speed hydromechanical Allison S9810M gearbox with gear shifting under load without interrupting the power flow. For reliable operation of the pump installation in the transmission, to prevent the plunger from moving by the plunger, the disk brake 17 is installed in front of the three-plunger pump 10, and a damper 18 is installed on its inlet flange to damp torsional vibrations arising from the operation of the three-plunger pump 10. a low pressure manifold 12 includes a pulsation dampener 19 located in front of the three-plunger pump 10 (Fig. 3).

Слева по ходу движения в центре платформы расположена система управления 5 насосной установкой, а также панель с контрольно-измерительными приборами. Система управления 5 позволяет управлять оборудованием насосной установки, как с выносного пульта управления, так и со станции управления, входящей в состав комплекса по гидроразрыву пластов. Органы контроля и управления расположены на пульте с сенсорной клавиатурой и содержат необходимые устройства для аварийного управления оборудованием. Управление осуществляется посредством сбора, анализа и передачи необходимых команд на исполнительные органы электронных систем управления приводного двигателя, коробки передач, а также отслеживанием всех сигналов, поступающих от функциональных датчиков, установленных на всех механизмах установки. Система управления 5 создает возможность оперативно отслеживать состояние работы всего оборудования насосной установки, а также параметры нагнетания рабочей жидкости и оперативно вносить коррективы по всем параметрам процесса.On the left, in the center of the platform, there is a control system 5 of the pumping unit, as well as a panel with instrumentation. The control system 5 allows you to control the equipment of the pumping unit, both from the remote control panel, and from the control station, which is part of the hydraulic fracturing complex. Control and management bodies are located on the remote control with a touch keyboard and contain the necessary devices for emergency control of equipment. Management is carried out by collecting, analyzing and transmitting the necessary commands to the executive bodies of the electronic control systems of the drive engine, gearbox, as well as by tracking all signals from functional sensors installed on all installation mechanisms. The control system 5 makes it possible to quickly monitor the state of operation of all equipment of the pumping unit, as well as the parameters of the injection of the working fluid and promptly make adjustments for all process parameters.

Насосная установка работает следующим образом.The pump installation operates as follows.

На месте проведения работ производят сборку манифольдов высокого 11 и низкого 12 давления. Манифольд низкого давления 12 соединяет трехплунжерный насос 10 со смесительной установкой или емкостью для рабочей жидкости, манифольд высокого давления 11 соединяет трехплунжерный насос 10 со скважиной или комплексом по гидроразрыву пластов. Собранную напорную линию (линию высокого давления) спрессовывают с помощью опрессовочного насоса 13. Предварительно огражденные площадки обслуживания устанавливают в рабочее положение. После этого открывают запорные устройства на приемном трубопроводе манифольда низкого давления 12 перед емкостью с рабочей жидкостью и на трубопроводе манифольда высокого давления 11 на выходе из насоса высокого давления 10. Включают силовой привод 2 и с помощью трехплунжерного насоса 10 производят закачку в скважину или в комплекс по гидроразрыву пластов рабочей жидкости из смесительной установки или емкости. Контроль за работой осуществляют вне установки с выносного пульта управления. Работа оборудования в жаркий период обеспечивается охлаждением рабочих жидкостей в системе охлаждения 16.Manifolds of high 11 and low 12 pressure are assembled at the work site. The low pressure manifold 12 connects the three-plunger pump 10 to the mixing unit or reservoir for the working fluid, the high-pressure manifold 11 connects the three-plunger pump 10 to the well or hydraulic fracturing complex. The assembled pressure line (high pressure line) is pressed using a pressure pump 13. Pre-fenced service areas are set into working position. After that, the shut-off devices are opened on the receiving pipe of the low-pressure manifold 12 in front of the tank with the working fluid and on the pipeline of the high-pressure manifold 11 at the outlet of the high-pressure pump 10. The power drive 2 is turned on and, using a three-plunger pump 10, they are injected into the well or into the complex hydraulic fracturing of a working fluid from a mixing plant or tank. Control over the work is carried out outside the installation from the remote control panel. The operation of the equipment in the hot period is ensured by the cooling of the working fluids in the cooling system 16.

Таким образом, благодаря наличию в составе насосной установки трехплунжерного насоса производительностью 4500 л/мин с мощным приводным двигателем и коробкой передач, с автоматической системой управления и контроля, опрессовочного насоса и электрооборудования, а также наличию демпфера для гашения колебаний, дискового тормоза и гасителя пульсаций она обладает значительной эффективностью и надежностью.Thus, due to the presence of a three-plunger pump with a capacity of 4500 l / min with a powerful drive motor and gearbox, an automatic control and monitoring system, a pressure pump and electrical equipment, as well as a damper for damping vibrations, a disk brake and a pulsation dampener, it It has significant efficiency and reliability.

Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки:Sources of information taken into account when preparing the application:

1. Патент на полезную модель RU 73025, МПК Е21В 43/00, опубл. 10.05.2008 г.1. Patent for utility model RU 73025, IPC Е21В 43/00, publ. 05/10/2008

2. Насосный агрегат AHA-105M, проспект «Насосные агрегаты для гидроразрыва пластов», ЗАО «ПКБ Автоматика», 2010 г.2. Pump unit AHA-105M, prospectus “Pump units for hydraulic fracturing”, ZAO “PKB Avtomatika”, 2010

Claims

1. A pump installation comprising a chassis of a car on the platform of which a power plant is installed, a high pressure pump connected by a transmission to a power unit drive engine, low and high pressure manifolds, a heating and cooling system, and a pump installation control system, characterized in that it additionally contains a pressure pump and an electrical system installed on the platform, and a three-plunger pump with a productivity of 4500 l / min is used as a high-pressure pump, at The transmission contains a disk brake installed in front of the three-plunger pump, a low pressure manifold - a pulsation dampener, and a damper is installed on the inlet flange of the high pressure pump.

2. The pump installation according to claim 1, characterized in that the all-wheel drive chassis with a wheel formula of 8 × 8 is used as a car chassis.

3. The pump installation according to claim 1 or 2, characterized in that the drive motor of the power unit has an electronic control system with automatic tracking of emergency operation.

4. The pump installation according to claim 3, characterized in that the transmission comprises a hydromechanical seven-speed gearbox and a driveshaft.

5. The pump installation according to claim 1 or 4, characterized in that the cooling system is made in the form of a block of radiators with a software-controlled fan.

6. The pump installation according to claim 1, characterized in that the control system can be installed in a separate complex.