[发明专利]一种大功率液压驱动压裂泵系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于压裂作业的大功率液压驱动压裂泵系统。

背景技术

压裂车组由压裂车、混砂车、仪表车、管汇车和运砂车组成。油气井压裂，尤其是大型压裂，需要大排量高泵压，最大排量可达6m³/min，最高压力可达100MPa。单台压裂车难以满足需要，因此压裂车组需要多台压裂泵车联合作业，一个压裂车组通常需要配置4～10台压裂泵车才能满足工作需要。例如，美国哈里伯顿公司设计制造的HQ-2000压裂酸化机组包括10台压裂泵车、1台混砂车、2台管汇车和1台仪表车。油气井场，尤其是山区井场，井场空地面积往往十分有限，压裂车组在井场内布置十分拥挤，车组之间管汇连接复杂，极大的增加了作业难度。另一方面，现有压裂泵车的车台布置发动机、传动箱、压裂泵和冷却器，单车排量小重量大，对道路承载能力及坡度要求高。

页岩气开发对压裂要求很高，其压裂压力可达100MPa，压裂液消耗可达10000m³。因此页岩气开发对压裂车组功率有更高的要求，常规压裂车组难以满足，通常需要多个压裂车组联合作业，车辆数目往往在10台以上，这很大程度上限制了页岩气开发的发展。

发明内容

本发明的目的：为了克服现有压裂泵车排量小、重量大、对道路承载能力及坡度要求高的缺点，以及压裂车组泵车过多、管汇复杂、在井场有限空间布局困难的缺点。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：一种大功率液压驱动压裂泵系统，是由液压油泵、传动箱、发动机、油箱、冷却器、进油管、回油管、换向总成、动力油缸、柱塞、压裂泵缸、压裂液进口管汇、压裂液出口管汇组成，其结构特征是：压裂泵缸和动力油缸串联，螺栓连接压裂泵缸和动力油缸；柱塞安装于压裂泵缸内，柱塞端部设置活塞并安装于动力油缸内；压裂泵缸连接压裂液进口管汇和压裂液出口管汇；动力油缸进排液口连接到换向总成，换向总成连接进油管和回油管；进油管连接到液压油泵，回油管连接到冷却器入口，冷却器出口与油箱用液压管线连接；油箱和液压油泵用液压管线连接；液压油泵通过传动箱与发动机连接。

本发明具有的有益效果是：(1)压裂泵缸、动力油缸、液压换向总成外形尺寸小，可以布置在单台泵车上，单台泵车能够达到或超过现有一套压裂车组所能提供的压力和流量，极大的减少了井场内压裂泵车数量与连接管汇；(2)压裂泵缸和动力油缸有效行程可以根据泵车底盘长度设计，行程可达2.5m，极大的减小了动力油缸换向频率，延长泵阀箱与液压部件寿命，降低流量脉动频率；(3)多台发动机同时工作，驱动多台液压油泵并联工作，总功率设计为一套压裂泵车组需要的功率，满足大型压裂要求；(4)设计车载冷却器，对液压油集中冷却，简化系统；(5)发动机和液压油泵可以布置在一台车上或多台车上，动力车可以设置在井场以外，压裂泵车与动力车之间通过液压管线连接，搭载油箱、冷却器的车辆同样可以设置在井场以外，这样能有效改善井场内车辆拥堵的情况。

附图说明

图1为本发明结构简图。

图中：1、液压油泵；2、传动箱；3、发动机；4、油箱；5、冷却器；6、进油管；7、回油管；8、换向总成；9、动力油缸；10、柱塞；11、压裂泵缸；12、压裂液进口管汇；13、压裂液出口管汇。

具体实施方式

下面结合图1对本发明作以下描述：

如图1所示，压裂泵缸11和动力油缸9串联，螺栓连接压裂泵缸11和动力油缸9；柱塞10安装于压裂泵缸11内，柱塞10端部设置活塞并安装于动力油缸9内；压裂泵缸11连接压裂液进口管汇12和压裂液出口管汇13；动力油缸9进排液口连接到换向总成8，换向总成8连接进油管6和回油管7；进油管6连接到液压油泵1，回油管7连接到冷却器5入口，冷却器5出口与油箱4用液压管线连接；油箱4和液压油泵1用液压管线连接；液压油泵1通过传动箱2与发动机3连接。

本发明的原理是：发动机3通过传动箱2带动液压油泵1工作，液压油泵1提供高压油；高压油通过液压管线输送到换向总成8；换向总成8控制多个动力油缸9协同工作，使压裂液流量尽量平稳；做功后的液压油通过冷却器5集中散热，冷却后的液压油流入到油箱4；液压油泵1从油箱4取油，发动机3通过传动箱2驱动液压油泵1工作；压裂液通过压裂液进口管汇12进入压裂泵柱塞11加压后由压裂液出口管汇13集中排出。