[发明专利]一种压裂泵健康状态监视系统及方法

说明书

本发明公开了一种压裂泵健康状态监视系统，包括位置传感器、应变仪、计算设备和显示设备，位置传感器用于检测各个柱塞的实时位置，输出表示各个柱塞实时位置的传感信号，应变仪用于检测液力端每个缸的应变，输出表示液力端每个缸的应变的传感信号。本发明提出的压裂泵健康状态监视系统实时监控压裂泵运行状态，根据压裂泵运行状态对泵进行检修，降低维护保养频次，提高泵阀体配件使用效率，减少维护费。本发明提出一种压裂泵健康状态监视方法，通过监控压裂泵液力端缸内压力变化的趋势，配合对柱塞位置的监测，可以通过比较吸入阀和排出阀的动作延迟来判断压裂泵的运行状态，识别压裂泵的健康状态，进而为压裂泵的状态检修提供依据。

技术领域

本发明涉及石油压裂作业技术领域，尤其涉及一种压裂泵健康状态监视系统及方法。

背景技术

在水力压裂作业中，利用压裂液传导压力的作用，将地层压开，形成数条裂缝，从而达到增产增注的目地，压裂泵是实现这一目地的核心设备。针对压裂施工的工况，要求压裂泵具备压力高、排量大、耐腐蚀及耐磨性强的特点，这使得压裂泵的零部件容易磨损，需要频繁更换。零部件频繁更换会增加替换零件的额外成本以及用于安装替换零件操作的额外时间。

发明内容

为了解决压裂泵零部件频繁更换增加的额外成本和安装替换零件操作的额外时间的不利影响，本发明提供一种压裂泵健康状态监视系统，实时监控压裂泵运行状态，根据压裂泵运行状态对泵进行检修，降低维护保养频次，提高泵阀体配件使用效率，减少维护费。

具体的，一种压裂泵健康状态监视系统，其特征在于，包括位置传感器、应变仪、计算设备和显示设备，所述位置传感器、所述应变仪均连接所述计算设备，所述计算设备连接所述显示设备；

所述位置传感器用于检测各个柱塞的实时位置，输出表示各个柱塞实时位置的传感信号；

所述应变仪用于检测液力端每个缸的应变，输出表示液力端每个缸的应变的传感信号；

所述计算设备包括信号采集模块、处理器、存储器，所述信号采集模块为多个，分别连接所述位置传感器、所述应变仪，用于接收传感信号；

所述处理器与所述信号采集模块连接，用于根据位置传感器和应变仪的传感信号计算并确定各阀门的活动状态的临界值，判断各阀门的工作状态，工作异常时发出报警；

所述存储器与所述处理器连接，用于存储传感数据和各阀门的工作状态数据；

所述显示设备用于显示压裂泵运行状态及生成的报警信息。

优选地，所述位置传感器为接近开关或编码器。

优选地，位置传感器安装于压裂泵动力端曲轴处，通过确定曲轴的位置进而确定柱塞的实时位置。

优选地，所述位置传感器安装于临近柱塞运动路径处，直接监测柱塞的实时位置。

优选地，所述应变仪为电阻应变仪、光纤应变仪或半导体应变仪，所述应变仪安装于压裂泵液力端的外表面。

优选地，所述显示设备为PC电脑显示器、HMI触摸屏或高清数字电视。

优选地，所述显示设备还可发出报警声音。

本发明还提出一种压裂泵健康状态监视方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：计算设备接收位置传感器信号，计算各个柱塞的实时位置；

S2：计算设备接收应变仪信号及计算获得的柱塞位置信号，得到各个缸吸入阀和排出阀的动作点；

S3：通过柱塞的位置和各阀的动作点确定吸入阀及排出阀动作延迟；

S4：判断某一个或多各阀动作延迟出现异常，若是，转入步骤S5，若否，转入步骤S1继续监视；