[發明專利]壓裂泵系統及壓裂車

有效

• 申請號: 201310744452.6
• 申請日: 2013-12-30
• 公開（公告）號: CN103742381A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 易小剛
• 申請（專利權）人: 三一重型能源裝備有限公司
• 主分類號: F04B9/103
• 分類號: F04B9/103;E21B43/26
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及壓裂車技術領域，特別涉及一種壓裂泵系統及壓裂車。

背景技術

壓裂施工作業是改造油氣藏的重要手段之一，對于低滲透油氣井，一般需要借助于壓裂作業才能達到穩產和增產的目的。壓裂車是壓裂施工的主要設備，它的作用是向地層內注入高壓、大排量的壓裂液，將地層壓開，把支撐料（如壓裂砂）擠入裂縫，以增強地層滲透率，增加油氣的流動性，提高油氣采收率。

目前，常見的壓裂車一般包括底盤以及設置于底盤上的柴油發動機、液力變矩器、傳動軸和壓裂泵等，在工作過程中，柴油發動機啟動后，經液力變矩器變速、變矩后，通過傳動軸帶動壓裂泵轉動，以實現壓裂作業。

現有技術中，作為輸送機構的壓裂泵一般采用曲軸式柱塞泵，圖1示出了這種曲軸式柱塞泵的結構示意圖，如圖所示，該曲軸式柱塞泵1'包括曲軸11'、多個連桿12'和多個柱塞13'等，曲軸11'的兩端設置有動力輸入齒輪，多個柱塞13'布置在曲軸11'的一側，多個柱塞13'的一端可分別在液力端（圖中示出但未標出）中來回移動，多個連桿12'設置在多個柱塞13'的另一端與曲軸11'之間，這樣當曲軸11'轉動時，將帶動連桿12'作曲柄連桿運動，連桿12'進而驅動柱塞13'作往復運動（類似于發動機曲軸與活塞的運動），從而實現通過液力端將工作介質（壓裂液）吸入并連續高壓輸出，以進行壓裂作業。

上述曲軸式柱塞泵中，沖程較短（如五缸式柱塞泵沖程約為200mm），換向次數多，柱塞動作頻繁，易損件的壽命短，例如，液力端的閥座、閥和閥膠皮等的使用壽命只有幾十小時；另外，這種曲軸式柱塞泵的輸出壓力、流量的覆蓋范圍較窄，若要提高覆蓋范圍，需更換不同缸徑的液力端；另外，柱塞在頻繁快速換向時，壓裂液尚未充分吸入即排出，造成吸入效率不高，導致工作效率偏低；另外，壓裂泵內集成安裝有曲軸、動力輸入齒輪、連桿、液力端的箱體及座體等，結構復雜，制造成本高，拆裝維護不便；另外，動力輸入齒輪作高速重載旋轉，對潤滑和冷卻的要求高，需要布置結構復雜的潤滑系統及對應的冷卻系統。

因此，如何針對現有的上述不足和缺陷進行改進，以便更加適應油氣開發需要，是本領域技術人員亟待解決的技術問題。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的之一在于提供一種壓裂泵系統，以有效增大沖程、減少沖次，提高易損件的使用壽命，有效增大輸出壓力、流量的覆蓋范圍，有效提高吸入效率，有效降低結構復雜性、節約成本，以及有效降低潤滑和冷卻的要求。

具體而言，所述壓裂泵系統包括發動機、油泵、控制閥組、第一輸送機構和第二輸送機構，其中：所述第一輸送機構和所述第二輸送機構均包括油缸、增壓缸和配流閥；所述配流閥包括第一通道、第二通道和第三通道，所述第一通道、所述第二通道和所述第三通道的第一端相連，所述第二通道中設有吸入閥，所述第三通道中設有排出閥；所述油缸的活塞桿伸出端設有塞體，所述塞體可移動地設置于所述增壓缸內，所述增壓缸的出口連接于所述第一通道的第二端；所述發動機用于驅動所述油泵；所述控制閥組連接于所述油泵與所述第一輸送機構、所述第二輸送機構之間，用于控制所述第一輸送機構中油缸和所述第二輸送機構中油缸的進回油狀態。

進一步地，所述壓裂泵系統還包括第三輸送機構，所述第三輸送機構包括油缸、增壓缸和配流閥；所述控制閥組還用于控制所述第三輸送機構中油缸的進回油狀態。

進一步地，所述第一輸送機構中的增壓缸處于排出狀態時，所述第二輸送機構中的增壓缸處于吸入狀態。

進一步地，所述第一輸送機構、所述第二輸送機構和所述第三輸送機構中，其中一個的增壓缸處于排出狀態時，剩余兩個中的其中一個的增壓缸處于吸入狀態，剩余兩個中的另一個的增壓缸處于準備狀態。

進一步地，所述發動機為多個，所述油泵為多個，每個發動機用于驅動至少一個油泵。

進一步地，各輸送機構的油缸的有桿腔依次連通；所述控制閥組用于控制各油缸的無桿腔的進回油狀態。

進一步地，所述塞體包括所述油缸的活塞桿伸出端形成的柱塞以及連接于所述柱塞前端的活塞頭，所述活塞頭與所述增壓缸的內壁密封配合。

進一步地，所述活塞頭通過卡式接頭與所述柱塞的前端連接。

進一步地，所述塞體包括所述油缸的活塞桿伸出端形成的柱塞，所述增壓缸內設有密封套，所述柱塞與所述密封套密封配合。

本發明的第二目的在于提供一種壓裂車，以有效降低壓裂車的制造成本和生產難度，同時有效提高作業性能、作業效率和可維護性。

具體而言，所述壓裂車上設置有上述任一項所述的壓裂泵系統。