壓裂車及壓裂設(shè)備組的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及壓裂車【技術(shù)領(lǐng)域】,公開一種壓裂車及壓裂設(shè)備組。該壓裂車包括:底盤;至少兩臺發(fā)動機(jī),設(shè)置在所述底盤上;傳動系統(tǒng),設(shè)置在所述底盤上,與所述至少兩臺發(fā)動機(jī)連接,用于匯聚并傳送所述發(fā)動機(jī)輸出功率;增壓機(jī)構(gòu),設(shè)置在所述底盤上,與所述傳動系統(tǒng)連接。本實用新型的壓裂車采用至少兩臺發(fā)動機(jī)及與其配套的傳動系統(tǒng),能夠有效降低壓裂車的制造成本及選型難度,有效提高設(shè)備運行的可靠性。
【專利說明】壓裂車及壓裂設(shè)備組
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及壓裂車【技術(shù)領(lǐng)域】,特別涉及一種壓裂車及壓裂設(shè)備組。
【背景技術(shù)】
[0002] 在常規(guī)石油天然氣資源日益減少的情況下,世界各國不得不尋找替代能源,如頁 巖氣、頁巖油、煤層氣等非常規(guī)油氣資源。而非常規(guī)石油天然氣開采一個關(guān)鍵技術(shù)就是壓裂 技術(shù)。壓裂技術(shù)是利用高壓泵組,將具有一定粘度的液體高速注入地層。當(dāng)泵的注入速度 大于地層的吸收速度時,地層就會產(chǎn)生破裂或使原來的微小縫隙逐漸張開,形成一條或多 條較大的縫隙,隨著液體的不斷注入,已形成的裂縫不斷延伸,從而改善流體在地層中的滲 流條件,增強(qiáng)地層滲透率,減少地下流體的流動阻力,增加油氣的流動性,提高油氣采收率 及油氣井的生產(chǎn)能力,達(dá)到增產(chǎn)增注的目的。
[0003] 其中,壓裂車是壓裂技術(shù)中的主要設(shè)備,現(xiàn)有的壓裂車通常是以一臺大功率柴油 發(fā)動機(jī)輸出動力通過傳動系統(tǒng)驅(qū)動一臺壓裂泵。如圖1所示,壓裂車主要由包括底盤1和 上裝兩部分,上裝部分是壓裂車的工作部分,主要包括動力系統(tǒng)2、傳動系統(tǒng)3、冷卻散熱系 統(tǒng)4、壓裂泵5及控制系統(tǒng)等部件。
[0004] 目前,壓裂車通常采用"柴油發(fā)動機(jī)一液力變矩器一傳動軸一壓裂泵"的動力傳動 方案,在這種方案中,柴油發(fā)動機(jī)啟動后,經(jīng)液力變矩器變速、變矩后,通過傳動軸帶動壓裂 泵轉(zhuǎn)動,以實現(xiàn)壓裂作業(yè)。由于壓裂作業(yè)所需的功率較大,因而,為了滿足要求,柴油發(fā)動機(jī) 的功率也要足夠大以滿足最大功率的要求,但是,所選用的柴油發(fā)動機(jī)的功率超過一定功 率(如1500KW)時,所需的成本將迅速上升,造成發(fā)動機(jī)的選型困難,這樣也造成配套的傳動 箱等部件選型范圍窄、價格高。
[0005] 上述傳動方案選型困難和成本較高的另一個因素在于:在世界范圍內(nèi),各個國家 的壓裂作業(yè)相關(guān)元件和部件的技術(shù)成熟度和產(chǎn)業(yè)鏈完善度相差較大,構(gòu)成上述傳動方案的 柴油發(fā)動機(jī)、液力變矩器或傳動軸等需要從某些國家或地區(qū)購買,這樣將造成使用這種傳 動方案的壓裂車成本高昂,且受到進(jìn)口件周期和貨源的限制。
[0006] 此外,現(xiàn)有壓裂車采用單臺大功率柴油發(fā)動機(jī)作為主要動力源,上述傳動方案的 安全可靠性低,因為一旦柴油發(fā)動機(jī)、液力變矩器和傳動軸等部件中的任一個發(fā)生故障,壓 裂車只能停止壓裂作業(yè)進(jìn)行維修。由于壓裂作業(yè)場地一般位于偏遠(yuǎn)地區(qū),且這些部件價格 昂貴、難以一次性備足,即便是在壓裂作業(yè)技術(shù)發(fā)展相對成熟的國家,恢復(fù)壓裂作業(yè)也需要 很長時間,影響作業(yè)進(jìn)度。
[0007] 因此,如何針對現(xiàn)有的上述不足和缺陷進(jìn)行改進(jìn),以便更加適應(yīng)油氣開發(fā)需要,是 本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。 實用新型內(nèi)容
[0008] 有鑒于此,本實用新型的目的之一在于提供一種壓裂車,實現(xiàn)多臺發(fā)動機(jī)替代單 臺大功率發(fā)動機(jī),不僅有效降低壓裂車成本及選型難度,而且能提高設(shè)備運行的可靠性。本 實用新型還提出一種設(shè)置有上述壓裂車的壓裂設(shè)備組。
[0009] 第一方面,為實現(xiàn)上述目的,本實用新型提出一種壓裂車,該壓裂車包括:底盤; 至少兩臺發(fā)動機(jī),設(shè)置在所述底盤上;傳動系統(tǒng),設(shè)置在所述底盤上,與所述至少兩臺發(fā)動 機(jī)連接;增壓機(jī)構(gòu),設(shè)置在所述底盤上,與所述傳動系統(tǒng)連接。
[0010] 可選地,上述裝置中,所述增壓機(jī)構(gòu)包括壓裂泵;所述傳動系統(tǒng)包括油泵及馬達(dá); 其中,每臺發(fā)動機(jī)與其匹配的至少一個油泵;所述油泵與至少一個馬達(dá)連接,為至少一個馬 達(dá)提供壓力油;所述馬達(dá)與所述壓裂泵連接,并驅(qū)動所述壓裂泵。
[0011] 可選地,上述裝置中,所述壓裂泵為曲軸式柱塞泵,所述曲軸式柱塞泵的兩端設(shè)置 有動力輸入齒輪,每個馬達(dá)通過動力輸出齒輪與所述動力輸入齒輪嚙合。
[0012] 可選地,上述裝置中,所述曲軸式柱塞泵兩端的動力輸入齒輪所嚙合的動力輸出 齒輪的數(shù)目相同;和/或,所述曲軸式柱塞泵任一端的動力輸入齒輪所哨合的動力輸出齒 輪圍繞該動力輸入齒輪均勻布置。
[0013] 可選地,上述裝置中,所述增壓機(jī)構(gòu)包括液壓油缸及增壓缸;所述傳動系統(tǒng)包括油 泵及控制閥組;其中,每臺發(fā)動機(jī)與其匹配的至少一個油泵;控制閥組連接于所述油泵和 所述液壓油缸之間,所述控制閥組用于控制所述液壓油缸的進(jìn)回油狀態(tài);所述液壓油缸的 活塞桿設(shè)有增壓塞體,增壓塞體可移動地設(shè)置于連接于所述增壓缸內(nèi)。
[0014] 可選地,上述裝置中,每臺發(fā)動機(jī)的動力輸出端通過所述分動箱與所述至少一個 油泵的動力軸傳動連接。
[0015] 可選地,上述裝置中,所述發(fā)動機(jī)可由電動機(jī)替代,所述電動機(jī)的動力來源為外部 電源或壓裂車自帶發(fā)電機(jī)組系統(tǒng);或者,所述至少兩臺發(fā)動機(jī)中有一臺為底盤發(fā)動機(jī)。
[0016] 可選地,上述裝置中,所述發(fā)動機(jī)配置有冷卻散熱系統(tǒng),所述冷卻散熱系統(tǒng)設(shè)置于 所述至少兩臺發(fā)動機(jī)的上方;或者,所述發(fā)動機(jī)配置有冷卻散熱系統(tǒng),所述冷卻散熱系統(tǒng)設(shè) 置于每個發(fā)動機(jī)的側(cè)面。
[0017] 與現(xiàn)有技術(shù)相比,本實用新型具有如下優(yōu)點:
[0018] 本實用新型設(shè)計的壓裂車,采用至少兩臺發(fā)動機(jī)作為動力系統(tǒng),通過傳動系統(tǒng)的 配合將動力匯聚并傳遞至增壓機(jī)構(gòu),這不僅降低發(fā)動機(jī)及配套的傳動箱等部件選型難度, 還有效降低壓裂車的制造成本和生產(chǎn)難度,同時能夠降低成本,提高設(shè)備運行的可靠性,有 效提高作業(yè)效率以及設(shè)備的可維護(hù)性。
[0019] 第二方面,本實用新型還提出一種壓裂設(shè)備組,該壓裂設(shè)備組包括:上述任一種所 述的壓裂車、混砂車、管匯車及用于對壓裂作業(yè)過程進(jìn)行監(jiān)控分析并記錄的儀表車;其中, 所述混砂車與所述管匯車的輸入管匯系統(tǒng)連接,為所述壓裂車提供壓裂液;所述壓裂車的 輸出端與所述管匯車的輸出管匯系統(tǒng)連接,匯集加壓后的壓裂液;所述儀表車分別與所述 壓裂車、混砂車、管匯車連接。
[0020] 由于上述任一實施例所述的壓裂車具有上述技術(shù)效果,因此設(shè)置有該壓裂車的壓 裂設(shè)備組也具有上述技術(shù)效果,茲不贅述。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021] 構(gòu)成本實用新型的一部分的附圖用來提供對本實用新型的進(jìn)一步理解,本實用新 型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型,并不構(gòu)成對本實用新型的不當(dāng)限定。在 附圖中:
[0022] 圖1為相關(guān)技術(shù)中壓裂車的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0023] 圖2為本實用新型實施例提供的壓裂車的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0024] 圖3為本實用新型實施例提供的壓裂車的俯視示意圖;
[0025] 圖4為本實用新型實施例提供的壓裂車上裝部分的結(jié)構(gòu)框圖;
[0026] 圖5為本實用新型實施例提供的壓裂車上裝部分的結(jié)構(gòu)框圖;
[0027] 圖6為本實用新型實施例提供的壓裂設(shè)備組的結(jié)構(gòu)框圖。
[0028] 圖中主要元件符號說明:
[0029] 1 底盤
[0030] 2動力系統(tǒng)
[0031] 3傳動系統(tǒng)
[0032] 4冷卻散熱系統(tǒng)
[0033] 5壓裂泵
[0034] 10 底盤
[0035] 20 發(fā)動機(jī)
[0036] 21 分動箱
[0037] 30 傳動系統(tǒng)
[0038] 31 油泵
[0039] 32 液壓油箱
[0040] 33 進(jìn)油油路
[0041] 34 馬達(dá)
[0042] 35 回油油路
[0043] 36 控制閥組
[0044] 40 壓裂泵
[0045] 50 液壓油缸
[0046] 51 活塞桿
[0047] 52 有桿腔
[0048] 53 增壓塞體
[0049] 60 增壓缸
[0050] 70 配流體
【具體實施方式】
[0051] 下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖,對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行 清楚、完整地描述,顯然,所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例,而不是全部的 實施例?;诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下 所獲得的所有其他實施例,都屬于本實用新型保護(hù)的范圍。
[0052] 需要說明的是,在不沖突的情況下,本實用新型中的實施例及實施例中的特征可 以相互組合。
[0053] 本實用新型的基本思想在于:設(shè)計一種壓裂車,該壓裂車采用多臺發(fā)動機(jī)或電動 機(jī)及其配套設(shè)備作為動力系統(tǒng),通過傳動系統(tǒng)的配合將動力匯聚并傳遞至增壓機(jī)構(gòu),這不 僅降低發(fā)動機(jī)及配套的傳動箱等部件選型難度,還能夠降低成本,提高設(shè)備運行的可靠性。
[0054] 下面結(jié)合附圖,對本實用新型的各優(yōu)選實施例作進(jìn)一步說明:
[0055] 壓裂車實施例
[0056] 參照圖2和圖3,其示出了本實施例提出的壓裂車,該壓裂車包括:底盤10、至少兩 臺發(fā)動機(jī)20、傳動系統(tǒng)30及增壓機(jī)構(gòu)。其中,底盤10配置有底盤發(fā)動機(jī)。至少兩臺發(fā)動機(jī) 20設(shè)置在底盤10上。傳動系統(tǒng)30設(shè)置在底盤10上,并與至少兩臺發(fā)動機(jī)20連接。增壓 機(jī)構(gòu)設(shè)置在底盤10上,并與傳動系統(tǒng)30連接。
[0057] 如圖2所示,增壓機(jī)構(gòu)可安裝在汽車底盤10后部,在底盤10前部安裝有至少兩臺 發(fā)動機(jī)20,至少兩臺發(fā)動機(jī)20并聯(lián)工作,并將動力匯聚到一起,然后通過傳動系統(tǒng)30,將動 力傳至增壓機(jī)構(gòu),進(jìn)而驅(qū)動增壓機(jī)構(gòu)進(jìn)行工作。
[0058] 需要說明的是,本實施例的增壓機(jī)構(gòu)可以是任何能提升壓裂液體壓力的機(jī)構(gòu),如 壓裂泵、增壓缸,但本實施例不限于此。
[0059] 本實施例中,壓裂車采用至少兩臺發(fā)動機(jī)(本實施例中,底盤發(fā)動機(jī)除外)作為動 力設(shè)備,以柴油發(fā)動機(jī)為例,在功率相同情況下,至少兩臺中小型柴油發(fā)動機(jī)價格之和比單 臺大功率柴油發(fā)動機(jī)低,整機(jī)造價相比單臺柴油發(fā)動機(jī)的也要低。并且,由于中小型柴油發(fā) 動機(jī)及配套部件技術(shù)成熟,配套選型方便。另外,多臺中小柴油發(fā)動機(jī)并聯(lián)工作,可靠性高 于單臺大功率柴油發(fā)動機(jī)的可靠性,當(dāng)其中一臺發(fā)生故障時,壓裂車可以通過降低功率繼 續(xù)作業(yè)。
[0060] 為降低成本及選型難度,本實施例采用多臺發(fā)動機(jī)替代單臺大功率發(fā)動機(jī),但是 如果仍采用現(xiàn)有的機(jī)械傳動機(jī)構(gòu),其采用單點輸入方式,難以將多臺發(fā)動機(jī)的輸出功率匯 聚,例如采用通過分動箱和傳動箱進(jìn)行動力傳遞的傳動機(jī)構(gòu)時,需要將多點輸入?yún)R集后輸 出,因而傳動機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)將會異常復(fù)雜,成本不但難以降低,而且控制操作如啟停過程、轉(zhuǎn) 速匹配等也較為復(fù)雜。為此,本實施例針對這一難題,設(shè)計一種能夠有效匯聚多臺發(fā)動機(jī)輸 出功率的傳動系統(tǒng),這樣,本實施例在降低成本及選型難度的前提下,成功實現(xiàn)對多臺發(fā)動 機(jī)輸出功率的匯聚及傳送。這里,所謂"匯聚"是指將多臺發(fā)動機(jī)的輸出功率通過傳動系統(tǒng) 進(jìn)行柔性疊加,例如:采用液壓傳動系統(tǒng),通過液壓合流將發(fā)動機(jī)輸出的機(jī)械力轉(zhuǎn)換為液壓 力進(jìn)而疊加并傳遞至如壓裂泵等增壓機(jī)構(gòu)。
[0061] 需要說明的是,至少兩臺發(fā)動機(jī)可以單層或雙層設(shè)置在底盤上,其可沿車身方向 水平、堅直或傾斜一定角度進(jìn)行布置。這里,可根據(jù)發(fā)動機(jī)的外形尺寸、底盤長度等因素進(jìn) 行布置,但不超過規(guī)定的整車總長、總寬和總高。
[0062] 在一可選實施例中,本實施例的傳動系統(tǒng)可以通過機(jī)械傳動的方式實現(xiàn),如多個 發(fā)動機(jī)輸出軸布置在一個圓上,通過齒輪系從該圓心一點傳出動力,從而一個發(fā)動機(jī)出現(xiàn) 故障并不會影響到整車的正常使用。對于采用機(jī)械傳動的方式,多臺柴油發(fā)動機(jī)可通過齒 輪傳動箱實現(xiàn)功率匯聚,再通過傳動軸并聯(lián),驅(qū)動壓裂泵工作。并且,可對多臺柴油發(fā)動機(jī) 的輸出功率的相位分布進(jìn)行調(diào)整,以削弱做功的脈沖使得發(fā)動機(jī)運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。
[0063] 在另一可選實施例中,采用多臺發(fā)動機(jī)作為動力源的壓裂車中,傳動系統(tǒng)可以采 用液壓傳動的方式,如通過液壓油的匯聚及分流實現(xiàn)多臺發(fā)動機(jī)的并聯(lián)工作。需要說明的 是,由于現(xiàn)有傳動方案需要較為復(fù)雜的控制技術(shù),在啟??刂萍稗D(zhuǎn)速匹配等方面的復(fù)雜性, 難以實現(xiàn)對多臺發(fā)動機(jī)的傳動,而本實施例提供的液壓傳動方式結(jié)構(gòu)簡單,便于布置,不僅 便于實現(xiàn)對多臺發(fā)動機(jī)輸出功率的傳遞,還能夠降低壓裂車的制造成本。
[0064] 對于采用液壓傳動的方式,可通過以下兩個實施例提供的傳動方案來實現(xiàn),下面 結(jié)合附圖分別對液壓傳動作進(jìn)一步說明:
[0065] 實施例一
[0066] 參照圖2和圖4,其示出了本實施例的壓裂車的動力系統(tǒng)和傳動系統(tǒng)等部件。本 實施例中,壓裂車的增壓機(jī)構(gòu)可采用壓裂泵40,傳動系統(tǒng)30可包括油泵31及馬達(dá)34。其 中,至少兩臺發(fā)動機(jī)20并聯(lián)輸出功率,每臺發(fā)動機(jī)20驅(qū)動與其匹配的至少一個油泵31,油 泵31連接有液壓油箱32。油泵31和至少一個馬達(dá)34連接,為至少一個馬達(dá)34提供壓力 油。馬達(dá)34與壓裂泵40連接,并驅(qū)動壓裂泵40。
[0067] 本實施例可采用多臺中小功率柴油發(fā)動機(jī)作為動力源,多臺柴油發(fā)動機(jī)并聯(lián)同時 工作驅(qū)動壓裂泵,其中,發(fā)動機(jī)功率之和不低于單臺大發(fā)動機(jī)功率。
[0068] 本實施例中,油泵31可以設(shè)置于對應(yīng)發(fā)動機(jī)20的一側(cè),馬達(dá)34為兩個以上時,可 分別布置于壓裂泵40的兩端。另外,液壓油箱32可設(shè)置于多個發(fā)動機(jī)20上方,距離底盤 駕駛室較近(鄰近車頭)的區(qū)域。
[0069] 這樣,每臺柴油發(fā)動機(jī)后面接至少一個與其匹配的油泵,每個油泵工作時均從液 壓油箱中吸油,油液經(jīng)油泵后匯聚,從而實現(xiàn)柴油發(fā)動機(jī)的輸出功率匯聚,匯聚后的油液可 通過馬達(dá)來驅(qū)動壓裂泵,也就實現(xiàn)了柴油發(fā)動機(jī)的并聯(lián)工作。
[0070] 在壓裂車工作過程中,壓裂泵40的末端可連接配流體和管匯系統(tǒng),在工作過程 中,兩個以上發(fā)動機(jī)20啟動,帶動至少一個油泵31運轉(zhuǎn),油泵31將壓力油供應(yīng)至馬達(dá)34, 使至少一個馬達(dá)34轉(zhuǎn)動,至少一個馬達(dá)34帶動壓裂泵40轉(zhuǎn)動,這樣壓裂泵40輸送的壓裂 液通過配流和管匯系統(tǒng)合流后輸出。
[0071] 上述實施例中,發(fā)動機(jī)可配置有冷卻散熱系統(tǒng),冷卻散熱系統(tǒng)可設(shè)置于至少兩臺 發(fā)動機(jī)20的上方。例如,發(fā)動機(jī)20上方距離壓裂泵40較近(鄰近車尾)的區(qū)域??蛇x的 是,發(fā)動機(jī)配置的冷卻散熱系統(tǒng)可設(shè)置于每個發(fā)動機(jī)20的側(cè)面。
[0072] 在一可選實施例中,每個發(fā)動機(jī)20的動力輸出端可與至少一個油泵31的動力軸 傳動連接,當(dāng)然在該傳動連接線路上還可以根據(jù)需要設(shè)置分動箱等部件,本實用新型實施 例對此不作限制。例如,至少兩臺發(fā)動機(jī)20的動力輸出端配置有分動箱21,并通過分動箱 21與至少一個油泵31的動力軸傳動連接,以驅(qū)動油泵31。
[0073] 需要指出的是,發(fā)動機(jī)20可由電動機(jī)替代。需要指出的是,發(fā)動機(jī)20/電動機(jī)的 動力源可為底盤發(fā)動機(jī)。其中,電動機(jī)的傳動方式與多臺發(fā)動機(jī)的傳動方式一致,但在動力 源上以一臺或多臺電動機(jī)替換發(fā)動機(jī)。電動機(jī)可通過外部電源供電,也可通過壓裂車自帶 發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)供電。
[0074] 本實施例中,采用多臺電動機(jī)同時工作與單臺柴油發(fā)動機(jī)相比,整體造價也要降 低。另外,相比多臺柴油發(fā)動機(jī)同時工作,采用多臺電動機(jī)能源供應(yīng)方便,節(jié)能減排效果好。
[0075] 在一可選實施例中,壓裂泵40可為曲軸式柱塞泵,在曲軸式柱塞泵的兩端設(shè)置有 動力輸入齒輪,每個馬達(dá)通過動力輸出齒輪(其節(jié)圓直徑小于動力輸入齒輪的節(jié)圓直徑)至 少與曲軸式柱塞泵一端的動力輸入齒輪哨合。
[0076] 可選的是,曲軸式柱塞泵兩端的動力輸入齒輪所嚙合的動力輸出齒輪的數(shù)目相 同,這樣能夠使曲軸式柱塞泵兩端的動力傳遞分配更加均勻。
[0077] 可選的是,曲軸式柱塞泵任一端的動力輸入齒輪所哨合的動力輸出齒輪圍繞該動 力輸入齒輪均勻布置,這樣能夠使曲軸式柱塞泵任一端的動力傳遞更加可靠。
[0078] 這里,可結(jié)合圖4所示,每個油泵31的吸油口可連接于液壓油箱32,每個油泵31 的出油口可以通過進(jìn)油油路33合流后為至少一個馬達(dá)34第一油口供應(yīng)壓力油,馬達(dá)34的 第二油口可通過回油油路35向液壓油箱32回油。另外,本實施例中,油泵31可配置有過 載保護(hù)裝置,負(fù)載過大時啟動過載保護(hù)功能。
[0079] 需要說明的是,圖4中多個油泵31向多個馬達(dá)34供油采用合流方式,但在其他情 形下,也可以在油泵31、馬達(dá)34以及液壓油箱32之間的油路上設(shè)置相應(yīng)的控制閥(或控制 閥組),以控制馬達(dá)34的進(jìn)回油狀態(tài),例如,可以使每一個油泵31為至少一個馬達(dá)34供應(yīng) 壓力油,有關(guān)單個油泵或者多個油泵通過控制閥組控制單個馬達(dá)或多個馬達(dá)的方案可參見 現(xiàn)有技術(shù)的相關(guān)描述,在此不再展開說明。
[0080] 從上述各實施例可以看出,本實施例無需采用單個大功率柴油發(fā)動機(jī),而是采用 多個發(fā)動機(jī)20,在滿足最大功率的前提下,各個發(fā)動機(jī)20承擔(dān)的功率能夠有效減少,因而, 可以選用常見的小功率發(fā)動機(jī),這樣大大提高了選型范圍。相應(yīng)地,各個油泵31和各個馬 達(dá)34選型范圍也能夠得到有效提高,且能夠?qū)崿F(xiàn)多種匹配方式。并且,采用這種傳動方案 后,各發(fā)動機(jī)20、各油泵31和各馬達(dá)34易于獲得或購買,無需受到進(jìn)口、專用的限制,因而 能夠有效降低壓裂車傳動系統(tǒng)的部件成本。另外,采用這種傳動方式后,若某一個發(fā)動機(jī)、 油泵或者馬達(dá)損壞后,整個傳動系統(tǒng)仍能保證壓裂作業(yè)繼續(xù)進(jìn)行一段時間,因而有效提高 了安全冗余度,降低了施工方發(fā)生損失的風(fēng)險。此外,采用這種傳動方式后,便于通過液壓 控制,實現(xiàn)馬達(dá)的正反轉(zhuǎn),進(jìn)而實現(xiàn)壓裂泵的正反轉(zhuǎn),而現(xiàn)有技術(shù)受限于其傳動方案,壓裂 泵只能跟隨柴油發(fā)動機(jī)單向轉(zhuǎn)動,本實施例則拓展了壓裂車的功能,例如反泵清洗功能。
[0081] 需要說明的是,上述各實施例中,多個發(fā)動機(jī)20中的一個可以采用壓裂車底盤發(fā) 動機(jī),這樣能夠充分發(fā)揮底盤發(fā)動機(jī)的使用效率,使得底盤發(fā)動機(jī)在行走過程中能夠發(fā)揮 作用,在作業(yè)過程中也能發(fā)揮作用。
[0082] 需要說明的是,上述實施例中,發(fā)動機(jī)20為多個,便于選型,降低生產(chǎn)成本并能夠 增強(qiáng)可靠性,可通過分動箱驅(qū)動多個油泵31,這種方案也便于油泵31、馬達(dá)34的選型以及 適當(dāng)提高傳動系統(tǒng)的可靠性,以及便于實現(xiàn)壓裂泵40的正反轉(zhuǎn)。
[0083] 實施例二
[0084] 參照圖5,其示出了本實施例提供的另一種壓裂車的動力系統(tǒng)和傳動系統(tǒng)等部件。 與上述實施例一不同的是,本實施例的傳動系統(tǒng)的配置及布局可采用如下方式:
[0085] 如圖5所示,本實施例的增壓機(jī)構(gòu)可采用液壓油缸50及增壓缸60,傳動系統(tǒng)30可 包括油泵31、液壓油箱32及控制閥組36。本實施例中,至少兩臺發(fā)動機(jī)20并聯(lián)輸出功率, 每臺發(fā)動機(jī)20驅(qū)動與其匹配的至少一個油泵31。油泵31與液壓油箱32和至少一個控制 閥組36連接??刂崎y組36連接于油泵31和液壓油缸50之間,控制閥組36用于控制液壓 油缸50的進(jìn)回油狀態(tài)。液壓油缸50的活塞桿51設(shè)有增壓塞體53,增壓塞體53可移動地 設(shè)置于連接于增壓缸60內(nèi)。液壓油缸50的活塞桿51連接于增壓缸60的增壓塞體53,驅(qū) 動增壓塞體53往復(fù)運動。
[0086] 結(jié)合圖5所示,本實施例的壓裂車可以包括:多個發(fā)動機(jī)20、多個油泵31、控制閥 組36、液壓油箱32及增壓機(jī)構(gòu),該增壓機(jī)構(gòu)包括但不限于:第一輸送機(jī)構(gòu)、第二輸送機(jī)構(gòu)和 第三輸送機(jī)構(gòu)。其中,第一輸送機(jī)構(gòu)、第二輸送機(jī)構(gòu)和第三輸送機(jī)構(gòu)均可包括液壓油缸50 和增壓缸60,液壓油缸50的活塞桿51的伸出端設(shè)有增壓塞體53,形成增壓塞體,增壓塞體 53可移動地設(shè)置于增壓缸60內(nèi)。這里,"多個"是指兩個及兩個以上。需要指出的是,本實 施例對增壓機(jī)構(gòu)中所設(shè)置的上述輸送結(jié)構(gòu)的數(shù)量不作限制。
[0087] 在一可選實施例中,每個發(fā)動機(jī)20的動力輸出端與至少一個油泵31的動力軸傳 動連接,發(fā)動機(jī)20可以直接驅(qū)動油泵31,當(dāng)然也可以采用間接驅(qū)動,即在發(fā)動機(jī)20與油泵 31之間的傳動連接線路上可以設(shè)置分動箱21,由分動箱21帶動一個或者同時帶動多個油 泵31。另外,本實施例中,油泵31可配置有過載保護(hù)裝置,負(fù)載過大時啟動過載保護(hù)功能。
[0088] 其中,每個油泵31的吸油口接于液壓油箱32,每個油泵31的出油口連接于控制閥 組36的進(jìn)油口,控制閥組36的回油口接于液壓油箱32,控制閥組36的三個工作油口分別 接于三個液壓油缸50的無桿腔,這樣通過改變控制閥組的工作狀態(tài),即可控制三個液壓油 缸50的進(jìn)回油狀態(tài)。
[0089] 上述實施例中,第一輸送機(jī)構(gòu)、第二輸送機(jī)構(gòu)和第三輸送機(jī)構(gòu)均包括液壓油缸50 和增壓缸60,液壓油缸50的活塞桿51的伸出端設(shè)有增壓塞體53,形成增壓塞體,增壓塞體 53可移動地設(shè)置于增壓缸60內(nèi)。每個發(fā)動機(jī)20驅(qū)動至少一個油泵31。第一輸送機(jī)構(gòu)中 液壓油缸50、第二輸送機(jī)構(gòu)中液壓油缸50和第三輸送機(jī)構(gòu)中液壓油缸50的有桿腔41依次 連通,控制閥組36連接于多個油泵31與第一輸送機(jī)構(gòu)、第二輸送機(jī)構(gòu)、第三輸送機(jī)構(gòu)之間, 用于控制第一輸送機(jī)構(gòu)中液壓油缸50、第二輸送機(jī)構(gòu)中液壓油缸50和第三輸送機(jī)構(gòu)中液 壓油缸50的無桿腔進(jìn)回油狀態(tài)。其中,各輸送機(jī)構(gòu)的液壓油缸50的有桿腔52依次連通。 控制閥組用于控制各油缸50的無桿腔的進(jìn)回油狀態(tài)。
[0090] 另外,設(shè)于各液壓油缸50的活塞桿51伸出端的增壓塞體可以采用多種形式,要求 能夠?qū)崿F(xiàn)增壓塞體在增壓缸60中來回伸縮進(jìn),而使增壓缸60的出口吸入或排出壓裂液。例 如,該增壓塞體可以是活塞桿51伸出端自身形成,也可以是連接于活塞桿伸出端的活塞或 者柱塞等。
[0091] 這樣,每臺柴油發(fā)動機(jī)的輸出端連接至少一個與其匹配的油泵,每個油泵工作時 均從液壓油箱中吸油,油液經(jīng)油泵后匯聚,從而實現(xiàn)柴油發(fā)動機(jī)的輸出功率匯聚,匯聚后的 油液可通過液壓油缸來驅(qū)動壓裂泵,也就實現(xiàn)了柴油發(fā)動機(jī)的并聯(lián)工作。本實施例的壓裂 車采用至少兩臺動力設(shè)備及其配套的傳動系統(tǒng),因而便于選型,能夠有效降低壓裂車的制 造成本,有效提高設(shè)備運行的可靠性。
[0092] 如圖5所示,在壓裂車工作過程中,增壓缸60的出口均可連接配流體70和管匯系 統(tǒng),在工作過程中,多個發(fā)動機(jī)20啟動,帶動多個油泵31運轉(zhuǎn),控制閥36動作,控制至少一 個油缸31的無桿腔進(jìn)油,其他油缸31的無桿腔回油,從而使增壓缸60通過配流體70將壓 裂液吸入和連續(xù)輸出,以滿足壓裂作業(yè)的需要。
[0093] 與現(xiàn)有技術(shù)相比,各輸送機(jī)構(gòu)的油缸可以采用不同缸徑,相應(yīng)地,對應(yīng)的增壓缸也 可以采用不同缸徑,由此油缸與增壓缸相互配合能夠?qū)崿F(xiàn)不同壓力下的多種排量要求,且 覆蓋范圍較廣。再者,油缸和增壓缸的行程較大,運行時換向次數(shù)較少、線速度較低,這樣能 夠有效提高輸送機(jī)構(gòu)相關(guān)部件(如增壓缸、油缸等)的使用壽命。并且,采用多個發(fā)動機(jī)時, 在滿足最大功率的前提下,各個發(fā)動機(jī)承擔(dān)的功率能夠有效減少,因而,可以選用常見的小 功率發(fā)動機(jī),這樣也大大提高了選型范圍,相應(yīng)地,各個油泵、各油缸、各增壓缸等液壓元件 的選型范圍也能夠得到有效提高,有效降低了實現(xiàn)難度,也便于實現(xiàn)多種匹配方式。
[0094] 另外,采用這種傳動方式后,各發(fā)動機(jī)、各油泵、各油缸和各增壓缸等易于獲得,實 施容易,無需受到進(jìn)口、專用的限制,因而能夠有效降低壓裂車傳動輸送系統(tǒng)的部件成本。 需要指出的是,采用這種傳動方式后,若某一個發(fā)動機(jī)或油泵損壞后,整個傳動輸送系統(tǒng)仍 能保證壓裂作業(yè)繼續(xù)進(jìn)行一段時間,因而有效提高了安全可靠性,降低了施工方發(fā)生損失 的風(fēng)險。
[0095] 由上述各實施例所述可見,與現(xiàn)有技術(shù)相比,本實用新型具有如下優(yōu)點:
[0096] 本實用新型設(shè)計的壓裂車,采用多臺發(fā)動機(jī)或電動機(jī)及其配套設(shè)備作為動力系 統(tǒng),通過傳動系統(tǒng)的配合將動力匯聚并傳遞至增壓機(jī)構(gòu),這不僅降低發(fā)動機(jī)及配套的傳動 箱等部件選型難度,還有效降低壓裂車的制造成本和生產(chǎn)難度,同時能夠降低成本,提高設(shè) 備運行的可靠性,有效提高作業(yè)效率以及設(shè)備的可維護(hù)性。
[0097] 壓裂設(shè)各纟目實施例
[0098] 參照圖6,其示出了本實施例提出的一種壓裂設(shè)備組,該壓裂設(shè)備組包括:上述任 一實施例所述的壓裂車、混砂車、管匯車及用于對壓裂作業(yè)過程進(jìn)行監(jiān)控分析并記錄的儀 表車。其中,所述混砂車與所述管匯車的輸入管匯系統(tǒng)連接,為所述壓裂車提供壓裂液。所 述壓裂車的輸出端與所述管匯車的輸出管匯系統(tǒng)連接,匯集加壓后的壓裂液。所述儀表車 分別與所述壓裂車、混砂車、管匯車連接。
[0099] 需要說明的是,本實施例的壓裂設(shè)備組主要包括壓裂車、混砂車、儀表車、管匯車 及輔助設(shè)備等?;焐败嚺c液罐車和運砂車連接,在施工過程中混砂車將液罐車中的壓裂液、 支撐劑和各種添加劑混合完成后,通過連接管匯提供給多臺壓裂車,壓裂車將混合后的液 體進(jìn)行加壓,通過高壓管匯匯集后經(jīng)井口注入井底,儀表車對壓裂作業(yè)全過程進(jìn)行監(jiān)控分 析并記錄。
[0100] 由于上述任一實施例所述的壓裂車具有上述技術(shù)效果,因此設(shè)置有該壓裂車的壓 裂設(shè)備組也具有上述技術(shù)效果,茲不贅述。
[0101] 以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已,并不用以限制本實用新型,凡在本 實用新型的精神和原則之內(nèi),所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等,均應(yīng)包含在本實用新型 的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種壓裂車,其特征在于,包括: 底盤(10); 至少兩臺發(fā)動機(jī)(20),設(shè)置在所述底盤(10)上; 傳動系統(tǒng)(30),設(shè)置在所述底盤(10)上,與所述至少兩臺發(fā)動機(jī)(20)連接,用于匯聚 并傳送所述至少兩臺發(fā)動機(jī)(20)的輸出功率; 增壓機(jī)構(gòu),設(shè)置在所述底盤(10)上,與所述傳動系統(tǒng)(30)連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓裂車,其特征在于: 所述增壓機(jī)構(gòu)包括壓裂泵(40); 所述傳動系統(tǒng)(30)包括油泵(31)及馬達(dá)(34); 其中,每臺發(fā)動機(jī)(20)用于驅(qū)動與其匹配的至少一個油泵(31);所述油泵(31)與至少 一個馬達(dá)(34)連接,為至少一個馬達(dá)(34)提供壓力油;所述馬達(dá)(34)與所述壓裂泵(40) 連接,用于驅(qū)動所述壓裂泵(40 )。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的壓裂車,其特征在于: 所述壓裂泵(40)為曲軸式柱塞泵,所述曲軸式柱塞泵的兩端設(shè)置有動力輸入齒輪,每 個馬達(dá)通過動力輸出齒輪與所述動力輸入齒輪嚙合。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的壓裂車,其特征在于: 所述曲軸式柱塞泵兩端的動力輸入齒輪所嚙合的動力輸出齒輪的數(shù)目相同;和/或, 所述曲軸式柱塞泵任一端的動力輸入齒輪所哨合的動力輸出齒輪圍繞該動力輸入齒 輪均勻布置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓裂車,其特征在于: 所述增壓機(jī)構(gòu)包括液壓油缸(50)及增壓缸(60); 所述傳動系統(tǒng)(30)包括油泵(31)及控制閥組(36); 其中,每臺發(fā)動機(jī)(20)用于驅(qū)動與其匹配的至少一個油泵(31);控制閥組(36)連接于 所述油泵(31)和所述液壓油缸(50)之間,所述控制閥組(36)用于控制所述液壓油缸(50) 的進(jìn)回油狀態(tài); 所述液壓油缸(50)的活塞桿(51)設(shè)有增壓塞體(53),增壓塞體(53)可移動地設(shè)置于 連接于所述增壓缸(60)內(nèi)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2至5任一項所述的壓裂車,其特征在于: 每臺發(fā)動機(jī)(20)的動力輸出端通過分動箱(21)與所述至少一個油泵(31)的動力軸傳 動連接;和/或 所述油泵(31)配置有過載保護(hù)裝置。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項所述的壓裂車,其特征在于: 所述至少兩臺發(fā)動機(jī)(20)中有一臺為底盤發(fā)動機(jī)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項所述的壓裂車,其特征在于: 所述發(fā)動機(jī)(20 )由電動機(jī)替代,所述電動機(jī)的動力來源為外部電源或壓裂車自帶發(fā)電 機(jī)組系統(tǒng)。
9. 如權(quán)利要求1至5任一項所述的壓裂車,其特征在于: 所述發(fā)動機(jī)配置有冷卻散熱系統(tǒng),所述冷卻散熱系統(tǒng)設(shè)置于所述至少兩臺發(fā)動機(jī)(20) 的上方;或者, 所述發(fā)動機(jī)配置有冷卻散熱系統(tǒng),所述冷卻散熱系統(tǒng)設(shè)置于每個發(fā)動機(jī)(20)的側(cè)面。
10. -種壓裂設(shè)備組,其特征在于,包括: 至少一個權(quán)利要求1至9任一項所述的壓裂車、混砂車、管匯車及用于對壓裂作業(yè)過程 進(jìn)行監(jiān)控分析并記錄的儀表車; 其中,所述混砂車與所述管匯車的輸入管匯系統(tǒng)連接,為所述壓裂車提供壓裂液;所述 壓裂車的輸出端與所述管匯車的輸出管匯系統(tǒng)連接,匯集加壓后的壓裂液; 所述儀表車分別與所述壓裂車、混砂車、管匯車連接。
【文檔編號】B60K5/00GK203832322SQ201320882756
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2013年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月30日
【發(fā)明者】易小剛 申請人:三一重型能源裝備有限公司