[发明专利]泥浆泵

说明书

引用的相关申请

本申请要求于2010年5月18日提交美国专利局，申请号为61/345，858的专利的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本发明涉及泵的领域，特别是涉及了一种用于抽钻井泥浆的泵或“泥浆泵”

背景技术

众所周知，在钻井方面，是用泵来提供钻井泥浆的压力。增压后的钻井泥浆通过空心钻杆直接传递到钻头的底端，将钻柱周围环形空间内的岩屑清除并输送到地表。这种钻井作业是本领域技术人员所公知的。

现有技术中，泵可以用电动机将曲轴或“泵轴”的旋转运动来转换成往复运动。泵轴移动连接到十字头的连接杆，通过在固定十字头滑道内移动来提供这种转换。十字头被耦合到一个“短抽油杆”，反之，被耦合到在泵中提供泵送运动的活塞杆，这是本领域技术人员所公知的。

上述机械装置可以增加，以便众多或多个泵的操作可以从一个单一的泵轴开始。每个泵的输出可以连接到一个共同的可以将钻井泥浆提供给钻柱的总管。通过将泵的输出耦合到一个共同的总管，钻井泥浆的压力脉动可以被减小或缓和，这是本领域技术人员所公知的一个问题。此装置的缺点在于其所提供的多模泵结构所涉及到的组件的规模和复杂性。

在石油和天然气行业，它被用来钻水平井。这些井最初是垂直钻探，通过使用本领域技术人员所熟知的定向钻井设备，井的方向变成了与地面水平或平行。已知的钻水平井的长度是5000至7500英尺甚至更长，要做到这样的水平，需要使用“泥浆电动机”，电动机通过钻柱为钻井泥浆泵配送高压，以使钻头转动。众所周知，要钻这种井，钻井运营商需要使用至少两个或更多的1000马力或更大马力的电动机的常规泥浆泵。

在钻井现场每个泥浆泵被安置在自己的泵房和占用空间。增加的泵房增长了钻井现场的建筑物的数量，同时钻井现场需要运送必须设备的卡车数量也随之增长。这些增加的设备和运送这些设备的卡车增加了钻井的成本。

因此，需要提供一种不需要使用连杆、十字头、十字头滑道和短抽油杆就可以将旋转运动转换成往复运动而的泵，以减小泵的大小、复杂性和制作成本。同样，也需要提供一种结构紧凑、但可以提供两个或以上的常规泥浆泵所能提供的压力的泵。

发明内容

本发明提供了一种泥浆泵，包括具有至少一个基本为圆形的偏心叶的泵轴，一个用于为泵轴提供旋转动力的电动机。在其中一个实施例中，电动机可以直接连接到泵轴上。在另外一个实施例中，在发动机和泵轴之间使用一个传动装置，来降低提供给泵轴的旋转动力的角速度。在一个典型的实施例中，可以使用一级或两级齿轮传动装置。在进一步的实施例中，该电动机可以是三相交流电动机，由变频驱动装置控制电动机的转速。

在其中一个泵的实施例中，偏心叶可以在具有基本为圆形开口的连接杆内旋转设置，此接口用于接收叶的一端与另一端，旋转固定到滑动装置以进行水平和线性方式移动。在实施例中，该滑动装置可以在滑动支撑板内滑动设置，以使该叶以直线和水平或从一侧到另一侧的方式移动。在实施例中，在滑动装置和支撑板之间设置有滑动轴承，以使滑动装置可以以最小的摩擦从一侧到另一侧移动。在一个典型的实施例中，该滑动轴承装置可以进一步包括用于调节阻碍滑动轴承装置滑动的加载力的装置，以将滑动进一步的约束为水平和直线运动方式。由于该叶在连接杆开口内旋转，连接杆可以向上、向下滑动，从而在滑动支撑板之间直线和水平滑动。由于滑动框架从一侧到另一侧移动，它可以移动活塞杆进出来操作泵单元。通过此装置，该滑动装置可以具有一个有效连接到滑动装置一侧或两个相对侧的活塞杆。因此，一个滑动装置可以同时操作一个或两个泵单元。在进一步的实施例中，泵轴可以包括多个偏心叶，因此允许可以通过叶来操作多个滑动块，因此，可以通过一个旋转泵轴操作多个泵单元。

在一些实施例中，一个泥浆泵包括：一个框架、至少一个配置在框架上的泵单元，该泵单元包括一个入口和一个出口；一个泵轴旋转配置在框架上用于接收来自电动机的旋转动力，该泵轴包含至少一个配置在它上面的基本为圆形的偏心叶，该偏心叶的圆心配置在或偏置在泵州的纵轴上；框架上至少配置一个滑动块，该滑动块被有效配置用于在该框架内从一侧到另一侧直线运动；至少一个活塞杆被有效组装用于将至少一个滑动块连接到至少一个泵单元；一个连接杆包括第一和第二端，用于将泵轴连接到至少一个滑动块上，第一端旋转配置在至少一个偏心叶上，第二端旋转钉在至少一个滑动块上，通过泵轴旋转促使滑动块从一侧向另一侧移动，反过来，促使至少一个活塞杆组装运作至少一个泵单元。