压裂泵系统及压裂车技术方案

本实用新型专利技术公开了一种压裂泵系统及压裂车。该压裂泵系统中，第一输送机构和第二输送机构均包括油缸、增压缸和配流阀；配流阀包括第一通道、第二通道和第三通道，第一通道、第二通道和第三通道的第一端相连，第二通道中设有吸入阀，第三通道中设有排出阀；油缸的活塞杆伸出端设有塞体，塞体可移动地设置于增压缸内，增压缸的出口连接于第一通道的第二端；发动机用于驱动油泵；控制阀组用于控制各油缸的进回油状态。实施本实用新型专利技术，能够有效增大冲程、减少冲次，提高易损件的使用寿命，有效增大输出压力、流量的覆盖范围，有效降低结构复杂性、节约成本，以及有效降低对润滑和冷却的要求。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
压裂泵系统及压裂车
本技术涉及压裂车
，特别涉及一种压裂泵系统及压裂车。
技术介绍
压裂施工作业是改造油气藏的重要手段之一，对于低渗透油气井，一般需要借助于压裂作业才能达到稳产和增产的目的。压裂车是压裂施工的主要设备，它的作用是向地层内注入高压、大排量的压裂液，将地层压开，把支撑料(如压裂砂)挤入裂缝，以增强地层渗透率，增加油气的流动性，提高油气采收率。目前，常见的压裂车一般包括底盘以及设置于底盘上的柴油发动机、液力变矩器、传动轴和压裂泵等，在工作过程中，柴油发动机启动后，经液力变矩器变速、变矩后，通过传动轴带动压裂泵转动，以实现压裂作业。现有技术中，作为输送机构的压裂泵一般采用曲轴式柱塞泵，图1示出了这种曲轴式柱塞泵的结构示意图，如图所示，该曲轴式柱塞泵I’包括曲轴11’、多个连杆12’和多个柱塞13’等，曲轴11’的两端设置有动力输入齿轮，多个柱塞13’布置在曲轴11’的一侧，多个柱塞13’的一端可分别在液力端(图中示出但未标出)中来回移动，多个连杆12’设置在多个柱塞13’的另一端与曲轴11’之间，这样当曲轴11’转动时，将带动连杆12’作曲柄连杆运动，连杆12’进而驱动柱塞13’作往复运动(类似于发动机曲轴与活塞的运动)，从而实现通过液力端将工作介质(压裂液)吸入并连续高压输出，以进行压裂作业。上述曲轴式柱塞泵中，冲程较短(如五缸式柱塞泵冲程约为200mm)，换向次数多，柱塞动作频繁，易损件的寿命短，例如，液力端的阀座、阀和阀胶皮等的使用寿命只有几十小时；另外，这种曲轴式柱塞泵的输出压力、流量的覆盖范围较窄，若要提高覆盖范围，需更换不同缸径的液力端；另外，柱塞在频繁快速换向时，压裂液尚未充分吸入即排出，造成吸入效率不高，导致工作效率偏低；另外，压裂泵内集成安装有曲轴、动力输入齿轮、连杆、液力端的箱体及座体等，结构复杂，制造成本高，拆装维护不便；另外，动力输入齿轮作高速重载旋转，对润滑和冷却的要求高，需要布置结构复杂的润滑系统及对应的冷却系统。因此，如何针对现有的上述不足和缺陷进行改进，以便更加适应油气开发需要，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
有鉴于此，本技术的目的之一在于提供一种压裂泵系统，以有效增大冲程、减少冲次，提高易损件的使用寿命，有效增大输出压力、流量的覆盖范围，有效提高吸入效率，有效降低结构复杂性、节约成本，以及有效降低润滑和冷却的要求。具体而言，所述压裂泵系统包括发动机、油泵、控制阀组、第一输送机构和第二输送机构，其中:所述第一输送机构和所述第二输送机构均包括油缸、增压缸和配流阀；所述配流阀包括第一通道、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连，所述第二通道中设有吸入阀，所述第三通道中设有排出阀；所述油缸的活塞杆伸出端设有塞体，所述塞体可移动地设置于所述增压缸内，所述增压缸的出口连接于所述第一通道的第二端；所述发动机用于驱动所述油泵；所述控制阀组连接于所述油泵与所述第一输送机构、所述第二输送机构之间，用于控制所述第一输送机构中油缸和所述第二输送机构中油缸的进回油状态。进一步地，所述压裂泵系统还包括第三输送机构，所述第三输送机构包括油缸、增压缸和配流阀；所述控制阀组还用于控制所述第三输送机构中油缸的进回油状态。进一步地，所述第一输送机构中的增压缸处于排出状态时，所述第二输送机构中的增压缸处于吸入状态。[0011 ] 进一步地,所述第一输送机构、所述第二输送机构和所述第三输送机构中，其中一个的增压缸处于排出状态时，剩余两个中的其中一个的增压缸处于吸入状态，剩余两个中的另一个的增压缸处于准备状态。进一步地，所述发动机为多个，所述油泵为多个，每个发动机用于驱动至少一个油栗。进一步地，各输送机构的油缸的有杆腔依次连通；所述控制阀组用于控制各油缸的无杆腔的进回油状态。进一步地，所述塞体包括所述油缸的活塞杆伸出端形成的柱塞以及连接于所述柱塞前端的活塞头，所述活塞头与所述增压缸的内壁密封配合。进一步地，所述活塞头通过卡式接头与所述柱塞的前端连接。进一步地，所述塞体包括所述油缸的活塞杆伸出端形成的柱塞，所述增压缸内设有密封套，所述柱塞与所述密封套密封配合。本技术的第二目的在于提供一种压裂车，以有效降低压裂车的制造成本和生产难度，同时有效提高作业性能、作业效率和可维护性。具体而言，所述压裂车上设置有上述任一项所述的压裂泵系统。采用本技术的压裂泵系统时，发动机驱动油泵供应压力油，在控制阀组的控制下，第一输送机构和第二输送机构中的油缸依次作伸缩运动，进而实现对应的增压缸从配流阀的第一通道吸入压裂液或从配流阀的第二通道排出压裂液，从而实现压裂液的连续输送，与现有技术相比，由于油缸和增压缸的行程较大，例如，该行程易于达到Im以上，因而可以有效增大冲程、减少冲次，减少运行时的换向次数、降低速度，这样能够有效提高相关部件(如增压缸、油缸和密封部件等)的使用寿命；另外，由于增压缸的行程较大，压裂液经充分吸入后再排出，提高了吸入效率，从而提高了工作效率；另外，油缸及其活塞杆均为二力杆受力，因而可以有效提高输出压力和流量，且各输送机构可以分别采用不同缸径的油缸以及不同缸径的增压缸相互配合，以实现不同压力下的多种排量要求，这样增大了输出压力、流量的覆盖范围；另外，发动机、油泵和控制阀组的布置方式较为灵活，各输送机构的结构简单，既便于降低成本，也便于拆装维护；另外，油缸工作时为低速直线运动，对润滑和冷却要求较低，因而无需配置结构复杂的润滑系统及对应的冷却系统。在一种可选的方案中，可以同时采用三个输送机构，以实现压裂液的连续输送；在此基础上，第一输送机构中的增压缸处于排出状态时，第二输送机构中的增压缸处于吸入状态，第三输送机构中的增压缸处于准备状态；这样能够实现压裂液的稳定、连续输送。在一种可选的方案中，塞体包括油缸的活塞杆伸出端形成的柱塞以及连接于柱塞前端的活塞头，该活塞头与增压缸的内壁密封配合，这样有助于提高增压缸的输出压力；在此基础上，该活塞头通过卡式接头与柱塞的前端连接，这样便于活塞头的拆装和更换。本技术的压裂车具有上述的压裂泵系统，因而能够有效降低压裂车的制造成本和生产难度，同时能够有效提高作业性能、作业效率和可维护性。【附图说明】构成本技术的一部分的附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中:图1为现有技术中典型的曲轴式柱塞泵的结构示意图；图2为本技术实施例一提供的一种压裂泵系统的组成原理示意图；图3为本技术其他实施例二提供的一种压裂泵系统的组成原理示意图；图4为本技术其他实施例三提供的一种压裂泵系统的组成原理示意图；图5为图2和图4中活塞头及其连接方式的结构示意图；图中主要元件符号说明:I 发动机2 油泵3 控制阀组4 油缸5 增压缸6 配流阀8 液压油箱41活塞杆42有杆腔43 柱塞44活塞头45卡式接头51密封套61第一通道62第二通道63第三通道64排出阀65 吸入阀【具体实施方式】应当指出，本部分中对具体结构的描述及描述顺序仅是对具体实施例的说明，不应视为对本技术的保护范围有任何限制作用。此外，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压裂泵系统，其特征在于，所述压裂泵系统包括发动机（1）、油泵（2）、控制阀组（3）、第一输送机构和第二输送机构，其中：所述第一输送机构和所述第二输送机构均包括油缸（4）、增压缸（5）和配流阀（6）；所述配流阀（6）包括第一通道（61）、第二通道（62）和第三通道（63），所述第一通道（61）、所述第二通道（62）和所述第三通道（63）的第一端相连，所述第二通道（62）中设有吸入阀（65），所述第三通道（63）中设有排出阀（64）；所述油缸（4）的活塞杆（41）伸出端设有塞体（43），所述塞体（43）可移动地设置于所述增压缸（5）内，所述增压缸（5）的出口连接于所述第一通道（61）的第二端；所述发动机（1）用于驱动所述油泵（2）；所述控制阀组（3）用于控制所述第一输送机构中油缸（4）和所述第二输送机构中油缸（4）的进回油状态。

【技术特征摘要】
1.一种压裂泵系统，其特征在于，所述压裂泵系统包括发动机(I)、油泵(2)、控制阀组(3)、第一输送机构和第二输送机构,其中: 所述第一输送机构和所述第二输送机构均包括油缸(4)、增压缸(5)和配流阀(6);所述配流阀(6 )包括第一通道(61)、第二通道(62 )和第三通道(63 )，所述第一通道(61)、所述第二通道(62 )和所述第三通道(63 )的第一端相连，所述第二通道(62 )中设有吸入阀(65 )，所述第三通道(63)中设有排出阀(64);所述油缸(4)的活塞杆(41)伸出端设有塞体(43)，所述塞体(43)可移动地设置于所述增压缸(5)内，所述增压缸(5)的出口连接于所述第一通道(61)的第二端； 所述发动机(I)用于驱动所述油泵(2 );所述控制阀组(3 )用于控制所述第一输送机构中油缸(4)和所述第二输送机构中油缸(4)的进回油状态。2.如权利要求1所述的压裂泵系统，其特征在于，所述压裂泵系统还包括第三输送机构，所述第三输送机构包括油缸(4)、增压缸(5)和配流阀(6);所述控制阀组(3)还用于控制所述第三输送机构中油缸(4)的进回油状态。3.如权利要求1所述的压裂泵系统，其特征在于，所述第一输送机构中的增压缸(5)处于排出状态时，所述第二输送机构中的增压缸(5)处于吸入状态。4.如权利要求2所述的压...

【专利技术属性】
技术研发人员：易小刚，
申请(专利权)人：三一重型能源装备有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11