一种压裂泵液力端工作参数实时监控系统技术方案

本发明专利技术公开了一种压裂泵液力端工作参数实时监控系统，它包括数据检测系统、数据处理系统。数据检测系统包括多个高精度传感器及一台数据采集器，通过在对应位置分别安装传感器，将实时获取压裂泵液力端柱塞位置、排出阀阀芯位置、吸入阀阀芯位置、吸入端压力、吸入腔压力、排出端压力以及靠近阀体附近的加速度等关键参数传送至数据采集器。数据处理系统用以调取数据采集器所采集的实时数据，并加以处理分析，通过上位机界面实时显示。本发明专利技术的有益效果是：实现了压裂泵液力端关键零部件工作参数的实时监测，探明了作业过程中压裂泵液力端关键零部件工作参数真实变化情况，为设计单位及作业单位提供了非常有效的测量方法。

【技术实现步骤摘要】
一种压裂泵液力端工作参数实时监控系统
本专利技术涉及石油矿场机械
，特别是涉及一种压裂泵液力端工作参数实时监控系统。
技术介绍
近年来，国内各油田相继进入中后开采期，以及复杂岩性油气藏、高压、超高压、深井、超深井、异常高压地层、四低储层（低渗、低压、低产、低丰度）、水平井、多分支等复杂结构井的不断增多，使得原油开采的难度愈来愈大。为保证高效的原油采收率，大功率、大排量、超高压的压裂机组在各大油田夜以继日的投入生产，功不可没。目前国内压裂机组生产厂家主要集中在以中石化石油工程机械有限公司第四机械厂为代表性的重量级企业。山东烟台杰瑞石油装备技术有限公司经过十五载的研制与技术攻关，在业界也具有举足轻重的地位。占据市场份额较小的企业则有兰州通用机器制造有限公司、宝鸡石油机械厂、兰州矿场机械有限公司、湖北中油科昊机械制造有限公司、永泰集团宁波高压泵厂、上海清河机械有限公司等。虽然国内进入压裂设备生产制造行业的企业呈逐年增多之势，且具有市场领导者的重量级企业一直在大力发展和创新。但就目前国内压裂机组的使用现状来看，仍存在一些缺陷。现有的国产压裂装备整体作业能力普遍偏低，在非常规油气田及深井油井等工况中作业效果较差，泵头体及其他关键零部件的实际使用寿命远小于设计使用寿命。出厂检测是压裂设备投入使用前的最后一道工序，也是最关键的一步。出厂检测的作用主要体现在：一方面，对压裂设备在近似工况下进行不同输入参数的试运行工作，可以及时有效地发现该泵可能存在的由于设计或制造过程中产生的问题，保证压裂设备厂家所出产的每一台设备的质量；另一方面，用于实施出厂检测的试验台架，可以帮助研发人员弄清设备在近似工况下正常运行时关键部件及主要技术参数的变化特征，通过比对试验结果和理论设计结果，进一步优化压裂设备的设计和制造。然而，从目前国内厂家所搭建的用于出厂检测的试验台架还不够完善，检测的关键技术参数相比设计参数还远远不够，对于压裂设备内部关键部件及主要参数的研究分析较为缺乏。为更为有效地保证设备出厂质量和深入地研究设备各个部件的工作机理，急需一套完善的压裂设备检测系统。随着科学技术的持续发展，检测技术在硬件和软件方面均得到了巨大提高。基于现有技术，完全可以实现科研单位和工业单位对恶劣、复杂环境下被测物的工作参数的高精度检测需求。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种压裂泵液力端工作参数实时监控系统。该系统能够获取压裂泵工作过程中液力端的关键工作参数，包括柱塞位置、排出阀芯位置、吸入阀芯位置、吸入腔内压力、吸入端压力、排出端压力、液力端后端面靠近排出阀和吸入阀附近的加速度。本专利技术的目的通过以下技术方案来实现：一种压裂泵液力端工作参数实时监控系统，包括数据检测系统与数据处理系统；所述数据检测系统包括用于实时获取压裂泵液力端柱塞位置的柱塞位移传感器，包括用于实时获取排出阀阀芯位置的排出阀位移传感器，包括用于实时获取吸入阀阀芯位置的吸入阀位移传感器，包括用于实时获取吸入端压力值的吸入端压力传感器，包括用于实时获取吸入腔压力值的吸入腔压力传感器，包括用于实时获取排出管汇靠近排出端压力值的排出端压力传感器，包括用于实时获取液力端基体上靠近阀芯附近的加速度值的两个加速度传感器，包括用于实时采集数据的数据采集器；所述的数据处理系统包括用于实时显示各个传感器数据的数据采集软件及上位机。所述的柱塞位移传感器、排出阀位移传感器、吸入阀位移传感器的基本结构与工作原理相同，仅有尺寸上的差异。所述的柱塞位移传感器并行于柱塞轴线方向安装在液力端上，并配有专用的安装支架，安装支架固定在压裂泵液力端排出管汇的接口上，柱塞位移传感器基体与安装支架通过螺纹连接。所述的排出阀位移传感器安装在排出堵头上端，基体材料为304不锈钢，具有抗高压、耐腐蚀的特点，排出阀位移传感器基体与排出堵头连接处安装有高压密封圈，阀芯拉杆上配有导向环。所述的吸入阀位移传感器基体通过专用接头安装在吸入管总管汇上，阀芯拉杆一端与吸入阀阀芯下端连接，拉杆上配有导向环。所述的吸入端压力传感器安装在靠近吸入端附近的位置，基体形状为特定的L型，压力检测探头设置于L型垂直段，L型水平段与安装支架设置有两级密封圈及同心环。所述的吸入腔压力传感器安装在液力端前端面的吸入堵头上，吸入堵头设置有通孔，传感器基体与堵头之间设置有高强度密封圈。所述的排出端压力传感器安装在压裂泵排出腔一侧的三通管汇上，传感器基体与堵头之间设置有高强度密封圈。所述的排出阀加速度传感器与吸入阀加速度传感器安装结构相同，通过专用安装支架固定在压裂泵液力端后端面靠近阀芯的位置，其测量方向与阀芯运动方向平行。所述的数据采集器实现对所有传感器输出的数据进行同步采集，且各通道的采集频率可以实现自定义设置。本专利技术具有以下优点：（1）本专利技术能够准确检测压裂泵液力端柱塞位置、排出阀位置、吸入阀位置、吸入端压力、吸入腔压力、排出端压力以及靠近阀体附近的加速度等关键参数；（2）本专利技术能够根据科研工作的不同需求，自定义设置各个通道的采集频率，既可以提高所测量数据的精度，又可以降低数据后处理工作的时间成本；（3）本专利技术能够实时监测压裂泵在作业过程中其液力端各个零部件的运动状态，方便现场作业人员实时监测和提前判断零部件是否故障；（4）本专利技术所设计的各个传感器的安装方式均以不损坏液力端基体为原则，安装及拆卸较为方便，且易于更换。附图说明图1为本专利技术的基本构架图；图2为本专利技术压裂泵液力端工作性能测量系统的安装结构示意图的剖面图；图3为本专利技术压裂泵液力端工作性能测量系统的安装结构示意图的局部剖面图；图中，1-排出阀位移传感器，2-排出堵头，3-排出阀阀芯，4-吸入堵头，5-吸入腔压力传感器，6-吸入阀阀芯，7-吸入端压力传感器，8-固定底座，9-吸入管，10-固定底座，11-吸入阀位移传感器，12-排出阀振动传感器，13-固定底座，14-压裂泵液力端，15-柱塞，16-卡箍，17-固定支架，18-柱塞位移传感器拉杆，19-柱塞位移传感器，20-固定底座，21-固定底座，22-吸入阀振动传感器，23-排出端压力传感器，24-排出堵头。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的描述，本专利技术的保护范围不局限于以下描述：如图1所示，一种压裂泵液力端工作参数实时监控系统，它包括数据检测系统、数据处理系统。数据检测系统包括多个高精度传感器及一台数据采集器，通过在对应位置分别安装传感器，将实时获取压裂泵液力端14的柱塞15位置、排出阀阀芯3位置、吸入阀阀芯6位置、吸入端压力、吸入腔压力、排出端压力以及靠近阀体附近的加速度等关键参数传送至数据采集器。数据处理系统用以调取数据采集器所采集的实时数据，并加以处理分析，通过上位机界面实时显示。如图2所示，所述的数据检测系统由柱塞位移传感器19、排出阀位移传感器1、吸入阀位移传感器11、吸入端压力传感器7、吸入腔压力传感器5、排出端压力传感器23、排出阀振动传感器12、吸入阀振动传感器22以及高速数据采集器组成。如图2所示，柱塞位移传感器19的测量方向与柱塞15轴线平行，柱塞位移传感器19壳体通过专用固定支架20安装于压裂泵液力端14基体上，柱塞位移传感器拉杆18通过固定支架17与卡箍16连接。柱塞位移传感器19用以测本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压裂泵液力端工作参数实时监控系统，其特征在于：包括数据检测系统与数据处理系统；所述数据检测系统包括用于实时获取压裂泵液力端柱塞位置的柱塞位移传感器，包括用于实时获取排出阀阀芯位置的排出阀位移传感器，包括用于实时获取吸入阀阀芯位置的吸入阀位移传感器，包括用于实时获取吸入端压力值的吸入端压力传感器，包括用于实时获取吸入腔压力值的吸入腔压力传感器，包括用于实时获取排出管汇靠近排出端压力值的排出端压力传感器，包括用于实时获取液力端基体上靠近阀芯附近的加速度值的两个加速度传感器，包括用于实时采集数据的数据采集器；所述的数据处理系统包括用于实时显示各个传感器数据的数据采集软件及上位机。

【技术特征摘要】
1.一种压裂泵液力端工作参数实时监控系统，其特征在于：包括数据检测系统与数据处理系统；所述数据检测系统包括用于实时获取压裂泵液力端柱塞位置的柱塞位移传感器，包括用于实时获取排出阀阀芯位置的排出阀位移传感器，包括用于实时获取吸入阀阀芯位置的吸入阀位移传感器，包括用于实时获取吸入端压力值的吸入端压力传感器，包括用于实时获取吸入腔压力值的吸入腔压力传感器，包括用于实时获取排出管汇靠近排出端压力值的排出端压力传感器，包括用于实时获取液力端基体上靠近阀芯附近的加速度值的两个加速度传感器，包括用于实时采集数据的数据采集器；所述的数据处理系统包括用于实时显示各个传感器数据的数据采集软件及上位机。2.根据权利要求1所述的一种压裂泵液力端工作参数实时监控系统，其特征在于：柱塞位移传感器、排出阀位移传感器、吸入阀位移传感器的基本结构与工作原理相同，仅有尺寸上的差异。3.根据权利要求1所述的一种压裂泵液力端工作参数实时监控系统，其特征在于：柱塞位移传感器配有专用的安装支架，安装支架固定在压裂泵液力端排出管汇的接口上，柱塞位移传感器基体与安装支架通过螺纹连接。4.根据权利要求1所述的一种压裂泵液力端工作参数实时监控系统，其特征在于：排出阀位移传感器基体材料为304不锈钢，具有抗高压、耐腐蚀的特点，排出阀位移传感...

【专利技术属性】
技术研发人员：王国荣，王庆群，王腾，李蓉，胡圣华，陈新龙，钟林，何俊江，
申请(专利权)人：西南石油大学，中石化四机石油机械有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51