压裂泵液力端故障检测方法及其检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了压裂泵液力端故障检测装置，由一组带压力测量孔的压裂泵液力端吸入缸盖、一组高精度压力变送器、电源适配器、多通道示波器以及信号线组成。带压力测量孔的压裂泵液力端吸入缸盖用于安装高精度压力变送器，高精度压力变送器用于实时测量压裂泵液力端各泵腔压力，电源适配器用于给高精度压力变送器提供稳定的电源，多通道示波器用于实现监测和显示所述各高精度压力变送器输出信号的变化情况。本发明专利技术提出了一种压裂泵液力端故障检测的方法，通过分析与对比压裂泵液力端各泵腔之间吸入过程压力曲线、吸入转排出压力上涨曲线、排出过程压力曲线、排出转吸入压力下降曲线的差异情况来辨别故障的类别与程度，进而为及时停泵避免设备损坏和适时检修提供依据。停泵避免设备损坏和适时检修提供依据。停泵避免设备损坏和适时检修提供依据。

【技术实现步骤摘要】
压裂泵液力端故障检测方法及其检测装置


[0001]本专利技术涉及石油矿场机械
，特别涉及压裂泵液力端故障检测装置及方法。

技术介绍

[0002]近年来，国内非常规油气资源开采技术发展迅速，其主要得益于水力压裂技术的不断突破，工厂化压裂是大幅降低水力压裂作业成本、提高设备利用率的一种施工模式，现已广泛应用到非常规油气井的增产作业中；工厂化压裂技术的本质就是把大规模水力压裂作为一个工程，按工序的先后进行流水作业，并按工厂的模式进行全方位管理，其核心目的就是大幅度提高压裂设备的利用率。
[0003]在压裂过程中，压裂泵液力端的工况极为恶劣，要求其具备承压能力高、输出排量大、耐磨性能好等能力，但现有的压裂泵液力端制造技术尚不能完全满足其要求，严重制约着压裂设备利用率的进一步提高。压裂泵液力端在施工中途经常出现阀体组件、柱塞组件等部件损坏的故障，此类故障如未及时发现，继续让设备带故障长时间运转，会引发出压裂泵液力端本体损坏等更严重的设备故障，从而造成较大的经济损失并进一步影响施工时效。原有的技术一般采用在压裂施工中操作人员在压裂泵高压施工区域内进行人工巡检或在施工间隙对所有压裂泵液力端进行开泵检查，施工中途进行人工巡检的方式靠人员主观判断，准确率不高且人员长时间处于高压区域，存在严重安全隐患，而施工间隙对所有压裂泵液力端进行开泵检查的方式费时费力，严重影响施工进度；近年来虽然也出现了一些压裂泵液力端故障检测的装置和技术，但需安装多种类型的传感器及设备，这又给压裂泵液力端的日常维护以及更换造成障碍，实用性不强。r/>
技术实现思路

[0004]本专利技术目的就是为克服上述现有技术存在的缺陷，提供了压裂泵液力端故障检测装置及方法。
[0005]本专利技术的目的通过以下技术方案实现：所述的压裂泵液力端故障检测装置，其特征由一组带压力测量孔的压裂泵液力端吸入缸盖、一组高精度压力变送器、电源适配器、多通道示波器以及信号线组成。
[0006]所述带压力测量孔的压裂泵液力端吸入缸盖用于安装高精度压力变送器；所述高精度压力变送器用于实时测量压裂泵液力端各泵腔压力；所述电源适配器用于给所述的各高精度压力变送器提供稳定的电源；所述多通道示波器用于实现监测和显示所述各高精度压力变送器输出信号变化情况。
[0007]优选地，所述高精度压力变送器输出选型为标准电流信号；优选地，所述多通道示波器的信号输入通道数大于压裂泵液力端的泵腔数；本专利技术还提出压裂泵液力端故障检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）多通道示波器接收并显示压裂泵液力端各泵腔工作时的压力变化情况；2）通过对比压裂泵液力端各泵腔之间压力变化曲线的差异情况来判断压裂泵液力端的工作状况；3）通过分析压裂泵液力端出现故障泵腔的压力变化情况来对故障类别以及程度进行分类。
[0008]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点；1）结构简单、安装方便、不对现有压裂泵液力端结构做过大改动，实用性强；2）只需监测对比压裂泵液力端各泵腔之间压力变化曲线的差异情况即可准确判断压裂泵液力端的工作状况；3）只需通过分析压裂泵液力端出现故障泵腔的压力变化情况即可快速对故障类别以及程度进行分类。
附图说明
[0009]图1为本专利技术提出的压裂泵液力端故障检测装置的结构示意图；图2为压裂泵液力端压力变送器安装示意图；图3为压裂泵液力端泵腔结构示意图；图4为压裂泵液力端各泵腔正常工作压力变化曲线图；图5为压裂泵液力端各泵腔正常工作压力变化曲线对比图；图6为压裂泵液力端某泵腔空气进入缸内故障压力变化曲线图；图7为压裂泵液力端某泵腔缸外高压液体反窜故障压力变化曲线图；图8为压裂泵液力端某泵腔缸内高压液体泄漏故障压力变化曲线图；图9为本专利技术提出的压裂泵液力端故障检测方法的流程图。
具体实施方式
[0010]下面结合附图和具体实施例对专利技术进行详细说明。本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方案和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。
[0011]实施例1本专利技术提出了压裂泵液力端故障检测装置的实施例如图1、图2、图3所示。所述的压裂泵液力端故障检测装置，由一组带压力测量孔的压裂泵液力端吸入缸盖2、一组高精度压力变送器1、电源适配器、多通道示波器以及信号线组成；压裂泵液力端各泵腔吸入缸盖2安装一只高精度压力变送器1，用于实时测量压裂泵各泵腔压力，电源适配器用于给所述各高精度压力变送器1提供稳定的电源，多通道示波器用于实现监测和显示所述各高精度压力变送器输出信号的变化情况。
[0012]作为公知技术，压裂泵是一种专门泵注压裂液的往复式柱塞泵，通常为3泵腔组合结构或5泵腔组合结构，压裂泵分为动力端和液力端两部分，动力端由曲轴、连杆、十字头等部件组成，动力端通过连接架构件与液力端的柱塞连接；液力端泵腔之间的内部结构完全相同（见图3）。在泵注压裂液时，动力端的曲轴驱动柱塞4进行往复运动，液力端泵腔内的吸入阀组件5和排出阀组件3适时开启或关闭，从而实现压裂液的吸入和排出；因此液力端的
故障按工作过程进行类别分类，可分为以下三种：1)在吸入过程中，因压裂液供应管路出现破损等原因，造成空气混入泵腔内，出现空气泡故障，此类故障称为走空泵；2)在吸入过程中，因排出阀组件损坏、泵阀箱排出管道与泵腔有贯穿裂纹等原因造成高压液体反窜回泵腔的故障；3)在排出过程中，因吸入阀组件损坏、柱塞盘根损坏、缸盖盘根损坏等原因造成泵腔内高压液体泄漏的故障。
[0013]为更清楚阐述本专利技术，压裂泵液力端故障检测方法的原理，实施例以最常见的5泵腔组合结构、运行次序为1
‑4‑3‑5‑
2的压裂泵，量程为0~100Mpa、输出4~20mA电流信号的压力变送器为例，其检测原理如下：图4描述的是压裂泵正常运行时，由压力变送器测量到的各泵腔压力变化情况。图4中的横坐标为时间，单位毫秒。纵坐标为电流值，单位mA，可对应换算为压裂泵液力端泵腔的压力值。当曲轴带动1
#
泵腔的柱塞向压裂泵动力端方向直线运动时，泵腔内压力低于吸入口压裂液的供给压力，压裂液顶开吸入阀进入泵腔内，此时压裂泵进行吸入过程，在图4表现为压裂泵吸入过程压力曲线，泵腔压力在压裂液供应压力值附近轻微波动，在图中基本成一条水平直线；当曲轴带动1
#
泵腔的柱塞开始由压裂泵动力端方向运动转换为液力端方向运动时，吸入阀在弹簧和缸内压力的共同作用下关闭，柱塞继续向液力端方向运动，泵腔内压力开始急剧升高，在图4表现为压裂泵吸入转排出压力上涨曲线，在图中成一条上扬线；柱塞继续向液力端方向运动，当泵腔内压力超过压裂泵的出口压力，压裂液顶开排出阀开始排出过程，在图4表现为压裂泵排出过程压力曲线，在图中基本成一条水平波浪线；当柱塞运行方向从液力端方向转换成动力端方向，泵腔内压力下降、压裂泵排出口压力大于缸内压力，排出阀在压力和弹簧力的共同作用关闭，柱塞继续运动，泵腔内压力急剧下降，在图4表现为压裂泵排出转吸入压力下降曲线，在图中基本成为一条垂直向下线，至此压裂泵液力端1
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.压裂泵液力端故障检测装置，其特征由一组带压力测量孔的压裂泵液力端吸入缸盖、一组高精度压力变送器、电源适配器、多通道示波器以及信号线组成；所述带压力测量孔的压裂泵液力端吸入缸盖用于安装所述高精度压力变送器；所述高精度压力变送器用于实时测量压裂泵液力端各泵腔压力；所述电源适配器用于给所述各高精度压力变送器提供稳定的电源；所述多通道示波器用于实现监测和显示所述各高精度压力变送器输出信号变化情况。2.压裂泵液力端故障检测的方法，其特征在于，对比压裂泵液力端各泵腔之间压力变化曲线的差异情况来判断压裂泵液力端的工作状况。3.压裂泵液力端故障检测判断故障类别及程度的方法，其特征在于，根据压裂泵液力端故障泵腔的压力变化情况对故障类别以及程度进行分类。4.如权利要求3所述，吸入转排出压力上涨曲线出现明显拐点，压裂泵排出过程压力曲线变短，即为压裂泵出现走空泵的故障，排出过程压力曲线变短的程度即压裂泵走空泵的故障程度，如排出过程压力曲线消失则此泵腔已完全未实现压裂液的泵注。5.如权利要求3所述，排出转吸入压力下降曲线斜率变大，时序间隔增长为高压液体反窜回泵腔故障，排出转吸入压力下降曲线斜率变大的程度或时序间隔增长的程度即高压液体反窜回泵腔...

【专利技术属性】
技术研发人员：李源源，方福君，谢文成，任勇，孙兆岩，刘志尧，卢秀德，许桂莉，马小龙，蒋涛，李剑秋，
申请(专利权)人：中国石油集团川庆钻探工程有限公司，
类型：发明
国别省市：