压裂用液力远程控制高压管汇制造技术

本发明专利技术公开了一种压裂用液力远程控制高压管汇，属于水力压裂设备技术领域。包括以下组成部分：直角两通、三通以及连接直角两通、三通的直管，还包括液控旋塞阀系统及其控制箱，所述液控旋塞阀系统包括液压管线、旋塞阀、液力控制旋塞盒、电动泵、电瓶和液压分配器及其控制的液压油控制阀门；电瓶为液控旋塞阀系统及其控制箱供电；控制箱与远程控制系统实时数据传输，控制箱根据远程控制系统的指令或者现场输入指令控制电动泵运转泵送液压油到液压分配器，液压分配器开启目标旋塞阀的液压油控制阀门，液压油驱动旋塞阀开启或关闭。本发明专利技术能够对高压管汇本地控制或远程控制，极大地提高了高压管汇操作的安全性和可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于水力压裂设备
，涉及一种液力远程控制高压管汇。
技术介绍
水力压裂施工中，由混砂车通过低压管汇为压裂泵车供液；压裂车高压泵加压后的压裂液经排出端在高压管汇汇合；汇合后的压裂液经过高压管线进入井口，沿着井筒进入地层进行造缝，改造地层导流能力。其中，压裂车、高压管汇、高压管线等区域属于高压区，为了抢修泵车，操作者通常在高压下关闭泵车排出端旋塞阀，这存在较大人员伤害风险。现有的高压管汇主要采用人力手动控制高压旋塞阀门的开启和关闭，施工人员需进入高压区手动打开高压管汇上的旋塞阀门实现开启或关闭旋塞的方法已难以实现，不仅对人身安全产生严重威胁，严重违反HSE劳动规章制度，在手动操作过程中旋塞状态的误判导致施工事故和施工失败的情况时有发生，事故影响范围大、后果严重，迫切需要可以远程操作的高压管汇。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有高压管汇的不足，提供一种压裂用液力远程控制高压管汇，实现对高压管汇的远程操作和控制。本专利技术的目的通过以下技术方案实现。压裂用液力远程控制高压管汇，包括以下组成部分：直角两通、三通以及连接直角两通、三通的直管，其特征在于，还包括液控旋塞阀系统及其控制箱，所述液控旋塞阀系统包括液压管线、旋塞阀、液力控制旋塞盒、电动泵、电瓶和液压分配器及其控制的液压油控制阀门；电瓶为液控旋塞阀系统及其控制箱供电；控制箱与远程控制系统实时数据传输，控制箱根据远程控制系统的指令或者现场输入指令控制电动泵运转泵送液压油到液压分配器，液压分配器开启目标旋塞阀的液压油控制阀门，液压油驱动旋塞阀开启或关闭。液力远程控制高压管汇具有两种控制方式：(1)本地控制：控制箱通过本地管汇控制软件直接控制旋塞阀开启/关闭；(2)远程控制：控制箱接收远程控制系统(仪表车)管汇控制软件指令来控制旋塞阀开启/关闭，其中高压管汇控制箱与远程控制系统(仪表车)数据采集箱之间实时数据传输，优选采用网线连接。操作者可以直接通过控制箱管汇控制软件来控制旋塞阀开启/关闭，也可通过仪表车管汇控制软件来远程控制旋塞阀开启/关闭，这大大降低了人员受伤害的风险。远程控制操作流程为：操作人员通过仪表车管汇控制软件下达指令，指令经由网线传输至高压管汇控制箱，控制箱控制电动泵运转泵送液压油到液压分配器，液压分配器开启目标旋塞阀的液压油控制阀门，液压油驱动旋塞阀开启/关闭，这实现了高压管汇的远程控制，避免了操作人员进入危险的高压区手动操作旋塞阀开关。在一些具体实施方案中，液压控制旋塞阀系统的主要部件及工作原理如下。电瓶：为液控旋塞阀系统及控制箱供电；控制箱：液力远程控制高压管汇的核心，主要功能是接收并处理管汇控制软件的指令，接收指令后将其转换为电信号传输给电动泵及液压分配器，促使电动泵和液压分配器工作；电动泵：用电驱动的工作泵，接收控制箱信号后运转，向液压分配器泵送液压油；液压分配器：接收控制箱信号后，确认要打开的旋塞阀位置，将其相应的液压油阀门打开，从而控制液压油流动方向；液力控制旋塞盒内的液压缸及活塞：活塞式、双作用式液压缸，活塞两个方向的运动通过两腔交替进油，靠液压力的作用来完成；紧固螺栓：用来固定活塞与曲柄连杆机构；曲柄连杆机构：将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，同时将作用于活塞上的力转变为曲轴对外输出的转矩，以驱动旋塞转动；旋塞：通过旋塞转动来控制旋塞阀开启与关闭；旋塞指示销：指示旋塞位置；接近传感器：检测旋塞指示销的移动信息，并将其转换为电信号反馈给控制箱。在一些具体实施方案中，将活塞和曲柄连杆机构更换为液压马达，液压马达驱动旋塞转动。进一步地，液力远程控制高压管汇的工作原理如下：①操作者通过远程控制系统(仪表车)管汇控制软件来下达旋塞阀开/关指令；②控制箱接收指令后将其处理转换为电信号，并发送给电动泵；③电动泵接收电信号后运转，泵送液压油到达液压分配器；④液压分配器根据控制箱信号将目标旋塞阀的液压油控制阀门打开，液压油通过液压管线进入液压缸：若开启旋塞阀，则液压油从右侧进入，左侧排出，若关闭旋塞阀，则液压油从左侧进入，右侧排出；⑤液压油驱动液力控制旋塞盒中的液压缸活塞伸出/收缩，活塞与控制旋塞旋转的曲柄连杆机构之间采用紧固螺栓连接，活塞带动旋塞逆时针/顺时针转动，旋塞阀逐步开启/关闭；⑥指示销接触到接近传感器后，接近传感器会发送反馈信号至控制箱计算机，控制箱计算机下达指令停止电动泵和液压分配器运转。或者①操作者通过远程控制系统(仪表车)管汇控制软件来下达旋塞阀开/关指令；②控制箱接收指令后将其处理转换为电信号，并发送给电动泵；③电动泵接收电信号后运转，泵送液压油到达液压分配器；④液压分配器根据控制箱信号将目标旋塞阀的液压油控制阀门打开，液压油通过液压管线进入液压马达，液压马达带动旋塞逆时针/顺时针转动，旋塞阀逐步开启/关闭；⑤指示销接触到接近传感器后，接近传感器会发送反馈信号至控制箱计算机，控制箱计算机下达指令停止电动泵和液压分配器运转。进一步地，高压管汇与压裂泵车之间的相互反馈关系如下。高压管汇与压裂泵车之间采用四芯数据线连接。旋塞阀开关状态与泵车运行状态之间相互影响：(1)泵车处于运行状态时无法关闭旋塞阀；(2)旋塞阀关闭时泵车无法启动。进一步地，管汇控制软件既可以实时显示旋塞开启/关闭状态，也可以控制旋塞开启/关闭，并且可以实现多个高压管汇旋塞阀开启或关闭，实时性强，操作灵活。进一步地，三通采用Y型三通。目前，多数高压管汇采用T型三通连接高压直管与旋塞阀，但T型三通流体流动阻力大，流动方向难以确定。而本设计采用Y型三通连接高压直管与旋塞阀，流体流动阻力小，大量流体向井口方向流动，不易出现紊流、涌阻现象。进一步地，还包括支撑架和定位销，通过支撑架和定位销可以实现多套管汇的上下叠加和整体移动。本专利技术提供的压裂用液力远程控制高压管汇，能够对高压管汇本地控制或远程控制，极大地提高了高压管汇操作的安全性和可靠性。液力远程控制高压管汇还可以对压裂泵车起到保护作用，避免泵车在压裂施工过程中由于紧急停车导致高压流体对泵头的损坏。此外，高压管汇与压裂泵车之间的反馈关系也能够确保操作人员及设备的安全，避免由于旋塞阀关闭导致压裂泵车憋压爆裂事故，保证压裂施工安全顺利进行。附图说明图1是实施例1的压裂用液力远程控制高压管汇结构示意图。图2是实施例1的压裂用液力远程控制高压管汇控制方式原理图。图3是实施例1的压裂用液力远程控制高压管汇立体图。图4是实施例1的压裂用液力远程控制高压管汇的液力控制旋塞盒结构示意图。附图标记：1-直角两通，2-T型三通，3-Y型三通，4-直管，5-支撑架，6-定位销，7-旋塞阀，8-液力控制旋塞盒，9-电动泵，10-液压分配器，11-电瓶，12-控制箱，13-液压缸，14-活塞，15-紧固螺栓，16-曲柄连杆机构，17-接近传感器，18-旋塞。具体实施方式以下结合附图对本专利技术做进一步说明。实施例1图1是本专利技术的压裂用液力远程控制高压管汇结构示意图，图3是本专利技术的压裂用液力远程控制高压管汇立体图。如图所示，本专利技术的压裂用液力远程控制高压管汇是在普通高压管汇的基础上加装了液控旋塞阀系统及其控制箱12。操作者可以直接通过控制箱管汇控制软件来控制旋塞阀开启/关闭，也可通过仪表车管汇控制软本文档来自技高网...

【技术保护点】
压裂用液力远程控制高压管汇，包括以下组成部分：直角两通、三通以及连接直角两通、三通的直管，其特征在于，还包括液控旋塞阀系统及其控制箱，所述液控旋塞阀系统包括液压管线、旋塞阀、液力控制旋塞盒、电动泵、电瓶和液压分配器及其控制的液压油控制阀门；电瓶为液控旋塞阀系统及其控制箱供电；控制箱与远程控制系统实时数据传输，控制箱根据远程控制系统的指令或者现场输入指令控制电动泵运转泵送液压油到液压分配器，液压分配器开启目标旋塞阀的液压油控制阀门，液压油驱动旋塞阀开启或关闭。

【技术特征摘要】
1.压裂用液力远程控制高压管汇，包括以下组成部分：直角两通、三通以及连接直角两通、三通的直管，其特征在于，还包括液控旋塞阀系统及其控制箱，所述液控旋塞阀系统包括液压管线、旋塞阀、液力控制旋塞盒、电动泵、电瓶和液压分配器及其控制的液压油控制阀门；电瓶为液控旋塞阀系统及其控制箱供电；控制箱与远程控制系统实时数据传输，控制箱根据远程控制系统的指令或者现场输入指令控制电动泵运转泵送液压油到液压分配器，液压分配器开启目标旋塞阀的液压油控制阀门，液压油驱动旋塞阀开启或关闭。2.根据权利要求1所述的压裂用液力远程控制高压管汇，其特征在于，所述液力控制旋塞盒内安装有液压缸及活塞、控制旋塞阀开启与关闭的旋塞、将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动以驱动旋塞转动的曲柄连杆机构、固定活塞与曲柄连杆机构的紧固螺栓、旋塞指示销和接近传感器。3.根据权利要求1所述的压裂用液力远程控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：马收，刘明明，张志昂，姜阳，黄明铮，丛颜，
申请(专利权)人：华美孚泰油气增产技术服务有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11