一種大功率液力驅(qū)動(dòng)壓裂泵泵站系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種大功率液力驅(qū)動(dòng)壓裂泵泵站系統(tǒng)，屬于油氣田開(kāi)發(fā)作業(yè)設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]壓裂施工作業(yè)是改造油氣藏的一個(gè)重要手段，對(duì)于低滲透油氣井，一般需要借助于壓裂作業(yè)才能達(dá)到穩(wěn)產(chǎn)和增產(chǎn)的目的。壓裂車是壓裂施工的主要設(shè)備，作用是向地層內(nèi)注入高壓、大排量的壓裂液，將地層壓開(kāi)，將壓裂砂擠入裂縫，以增強(qiáng)地層滲透率，增加油氣的流動(dòng)性，提高油氣采油率。
[0003]隨著我國(guó)石油工業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展，我國(guó)在壓裂設(shè)備制造方面也取得了很大發(fā)展成果，陸續(xù)開(kāi)發(fā)研制出壓力為50MPa、70MPa、85MPa、105MPa系列壓裂設(shè)備，最大排量可達(dá)6m3/min?，F(xiàn)國(guó)內(nèi)研制的壓裂車最高工作壓力可達(dá)140MPa，最大施工排量可達(dá)12m3/min。雖然，其工作壓力得到明顯提高，但是在不同油氣井壓裂施工中，僅靠單臺(tái)的壓裂設(shè)備不足以滿足壓裂的需要，往往需要幾臺(tái)甚至10臺(tái)以上的壓裂車組合進(jìn)行壓裂施工。
[0004]目前，在國(guó)內(nèi)采用酸化壓裂和加砂壓裂工藝的不斷提高，以及在油氣井開(kāi)采深度的不斷增加，對(duì)壓裂泵的壓裂要求也越來(lái)越高?，F(xiàn)在不斷朝著更大排量、更高壓力、更大功率的方向發(fā)展。隨著油氣開(kāi)采環(huán)境的不斷惡化，對(duì)壓裂設(shè)備的整體運(yùn)移性、穩(wěn)定性和適應(yīng)性提出更高的要求。為此，進(jìn)一步改進(jìn)壓裂系統(tǒng)，將壓裂施工過(guò)程的監(jiān)測(cè)和控制更加自動(dòng)化、智能化和人性化方向發(fā)展，使壓裂設(shè)備更具耐腐蝕、耐磨損，提高壓裂泵及其他壓裂設(shè)備的使用壽命，提高泵的控制和輸送效果，節(jié)省產(chǎn)油成本，滿足不同工況下的壓裂作業(yè)需要，具有很大的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種大功率液力驅(qū)動(dòng)壓裂泵泵站系統(tǒng)，以滿足高排量高壓力的壓裂要求，可調(diào)控式的對(duì)液力泵站進(jìn)行控制，有效提高壓裂泵的控制和輸送效果，實(shí)現(xiàn)不同工況下的壓裂作業(yè)，提高油氣田的綜合經(jīng)濟(jì)效益，降低油田生產(chǎn)成本。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0007]本發(fā)明一種大功率液力驅(qū)動(dòng)壓裂泵泵站系統(tǒng)，由控制室、油箱、濾油器、電動(dòng)機(jī)、液壓油泵、溢流閥、壓力變送器、電動(dòng)閥、步進(jìn)電機(jī)、配流閥、動(dòng)力油缸、壓裂油缸、壓裂液進(jìn)油管匯、壓裂液出油管匯、冷卻器、流量變送器、控制管線、液壓管線組成，所述油箱經(jīng)液壓管線與濾油器相連；濾油器的出口管線與多個(gè)液壓油泵連接；液壓油泵的出口管線均連接溢流閥；電動(dòng)閥與配流閥連接；配流閥進(jìn)油管線與三個(gè)動(dòng)力缸連接；動(dòng)力缸的進(jìn)液管路、排液管路與配流閥連接；配流閥與冷卻器連接；冷卻器經(jīng)液壓管線與油箱連接；動(dòng)力缸與壓裂缸串聯(lián)；壓裂缸分別連接壓裂液進(jìn)口管匯和壓裂液出口管匯；控制室與泵站的各電動(dòng)機(jī)、輸送管線上的電動(dòng)閥、配流閥的步進(jìn)電機(jī)連接。
[0008]5個(gè)液壓油泵與5臺(tái)電動(dòng)機(jī)及5個(gè)溢流閥組成液力泵站，提供高壓液壓源。動(dòng)力缸與壓裂缸串聯(lián)連接；柱塞桿一端連接到動(dòng)力缸內(nèi)，另一端柱塞連接到壓裂缸內(nèi)。壓裂缸無(wú)桿腔端連接壓裂液進(jìn)液管匯，高壓壓裂液從壓裂液出口管匯輸出。
[0009]控制室根據(jù)輸送管線上壓力變送器的壓力值變化以及壓裂液匯出管匯上流量變送器流量值的變化對(duì)泵站進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。
[0010]本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果有:1、采用本發(fā)明的技術(shù)方案后，能進(jìn)一步改進(jìn)壓裂泵系統(tǒng)，建立以多臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的并聯(lián)液壓油泵，形成的一個(gè)高壓輸出液力泵站，輸出比普通泵車更大的壓力和流量，充分滿足在不同作業(yè)條件下的壓裂液壓力需求。2、可調(diào)控式的對(duì)液力泵站進(jìn)行控制，有效提高壓裂泵的控制和輸送效果，實(shí)現(xiàn)不同工況下的壓裂作業(yè)，滿足大型壓裂高流量高壓力的要求，提高油氣田的綜合經(jīng)濟(jì)效益，降低油田生產(chǎn)成本。3、液力泵站中液壓油泵的個(gè)數(shù)隨著井場(chǎng)作業(yè)條件變化，可以任意增減液壓油泵數(shù)目，以輸出需要的泵壓。撬裝式的壓裂泵組多個(gè)液壓泵同時(shí)工作，提高了壓裂作業(yè)的效率4、整個(gè)壓裂泵系統(tǒng)，以液力泵站為核心，給各壓裂泵提供高液壓油，滿足所需要壓裂壓力和流量，避免了井場(chǎng)壓裂泵車數(shù)和過(guò)多的連接管匯。將壓裂泵組裝置進(jìn)行撬裝式安裝，極大的降低了占地面積，利于井場(chǎng)的布置作業(yè)。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為本發(fā)明一種大功率液力驅(qū)動(dòng)壓裂泵泵站系統(tǒng)的示意圖。
[0012]圖中:1.油箱；2.濾油器；3.電動(dòng)機(jī)；4.液壓油泵；5.溢流閥；6.電動(dòng)閥；7.步進(jìn)電機(jī)；8.配流閥；9.動(dòng)力缸；10.柱塞桿；11.壓裂缸；12.壓裂液進(jìn)液管匯；13.壓裂液出液管匯；14.冷卻器；15.油箱；16.壓力變送器；17.流量變送器；18.控制室；19.泵站控制線；20.壓力變送器控制線；21.電動(dòng)閥控制線；22.配流閥控制線；23.動(dòng)力油缸排液管路；24.動(dòng)力油缸進(jìn)液管路；25.流量變送器控制線；26.壓裂泵組；27.壓裂泵組；28.壓裂泵組；29.液力泵站。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述:
[0014]如圖1所示，本發(fā)明一種大功率液力驅(qū)動(dòng)壓裂泵泵站系統(tǒng)，由控制室18、油箱1、濾油器2、電動(dòng)機(jī)3、液壓油泵4、溢流閥5、壓力變送器16、電動(dòng)閥6、步進(jìn)電機(jī)7、配流閥8、動(dòng)力油缸9、壓裂油缸11、壓裂液進(jìn)油管匯12、壓裂液出油管匯13、冷卻器14、流量變送器17、控制管線、液壓管線組成，所述油箱I經(jīng)液壓管線與濾油器2相連；濾油器2的出口管線與多個(gè)液壓油泵4連接；液壓油泵4的出口管線均連接溢流閥5 ;電動(dòng)閥6與配流閥8連接；配流閥8進(jìn)油管線與三個(gè)動(dòng)力缸9連接；動(dòng)力缸9的進(jìn)液管路24、排液管路23與配流閥8連接；配流閥8與冷卻器14連接；冷卻器14經(jīng)液壓管線與油箱15連接；動(dòng)力缸9與壓裂缸11串聯(lián)；壓裂缸11連接壓裂液進(jìn)口管匯12和壓裂液出口管匯13 ;控制室18與泵站的各電動(dòng)機(jī)3、液壓管線上的電動(dòng)閥6、配流閥8的步進(jìn)電機(jī)7連接。
[0015]5個(gè)液壓油泵4與5臺(tái)電動(dòng)機(jī)3及5個(gè)溢流閥5組成液力泵站29，提供高壓液壓源。動(dòng)力缸9與壓裂缸11串聯(lián)連接；柱塞桿10 —端連接到動(dòng)力缸9內(nèi)，另一端柱塞連接到壓裂缸11內(nèi)。所述壓裂缸11無(wú)桿腔端連接壓裂液進(jìn)液管匯12，高壓壓裂液從壓裂液出口管匯13輸出。控制室18根據(jù)輸送管線上壓力變送器16的壓力值變化以及壓裂液匯出管匯13上流量變送器17流量值的變化對(duì)液力泵站29進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。
[0016]在高壓輸出液壓油管線安裝壓力變送器16，以及高壓壓裂液出油管匯13安裝流量變送器，時(shí)時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可以及時(shí)將輸送管線信息反饋到控制室18，從而對(duì)電動(dòng)機(jī)3、電動(dòng)閥6以及步進(jìn)電機(jī)7進(jìn)行可調(diào)控制。
[0017]當(dāng)其中任意壓裂泵組(26、27、28)出現(xiàn)故障或由于作業(yè)條件的限制，只需要一兩個(gè)壓裂泵組工作時(shí)，壓力變送器16經(jīng)壓力變送器控制線20或流量變送器17經(jīng)流量變送器控制線25將反饋信息傳到，控制室18經(jīng)泵站控制線19啟停液力泵站29中電動(dòng)機(jī)3的運(yùn)行，從而控制一定數(shù)量的液壓油泵4工作，或經(jīng)控制管線21控制電流閥6，控制管線22控制配流閥8的啟停工作，調(diào)節(jié)輸送管線的壓力和流量，這樣既保證了壓裂作業(yè)的正常進(jìn)行，又在不降低壓裂效率的前提下，使壓裂作業(yè)成本得到降低。
[0018]本發(fā)明的原理是:電動(dòng)機(jī)3帶動(dòng)液壓油泵4工作，液壓油泵4從油箱I經(jīng)濾油器2取油，提供高壓油；溢流閥5保證泵站系統(tǒng)的安全；電動(dòng)閥6啟?？刂聘邏河瓦M(jìn)入配流閥8 ;配流閥8由步進(jìn)電機(jī)7驅(qū)動(dòng)；配流閥8控制三個(gè)動(dòng)力油缸9協(xié)調(diào)工作，動(dòng)力油缸9中的壓力油經(jīng)輸送管線回到配流閥8 ;做功后的液壓油通過(guò)冷卻器14進(jìn)行散熱，冷卻后的液壓油流進(jìn)油箱15 ;壓裂缸11與動(dòng)力缸9串聯(lián)，壓裂缸11由柱塞桿10推動(dòng)壓裂缸11內(nèi)的柱塞工作；壓裂液在壓裂缸11作用下經(jīng)壓裂液進(jìn)油管匯12進(jìn)入，壓裂液出口管匯13輸出高壓壓裂液；壓力變送器16監(jiān)測(cè)高壓輸送管線的壓力，流量變送器17監(jiān)測(cè)壓裂液出口管匯13流量，通過(guò)控制室18控制電動(dòng)機(jī)3、電動(dòng)閥6以及步進(jìn)電機(jī)7的啟停，根據(jù)壓裂作業(yè)情況輸出需要的液壓力和流量，保證壓裂作業(yè)的正常運(yùn)行。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種大功率液力驅(qū)動(dòng)壓裂泵泵站系統(tǒng)，由控制室(18)、油箱⑴、濾油器⑵、電動(dòng)機(jī)(3)、液壓油泵(4)、溢流閥(5)、壓力變送器(16)、電動(dòng)閥(6)、步進(jìn)電機(jī)(7)、配流閥⑶、動(dòng)力油缸(9)、壓裂油缸(11)、壓裂液進(jìn)油管匯(12)、壓裂液出油管匯(13)、冷卻器(14)、流量變送器(17)、控制管線、液壓管線組成，其特征在于:所述油箱(I)經(jīng)液壓管線與濾油器(2)相連；濾油器(2)的出口管線與多個(gè)液壓油泵(4)連接；液壓油泵(4)的出口管線均連接溢流閥(5);電動(dòng)閥(6)與配流閥⑶連接；配流閥⑶進(jìn)油管線與三個(gè)動(dòng)力缸(9)連接；動(dòng)力缸(9)的進(jìn)液管路(24)、排液管路(23)與配流閥⑶連接；配流閥⑶與冷卻器(14)連接；冷卻器(14)經(jīng)液壓管線與油箱(15)連接；動(dòng)力缸(9)與壓裂缸(11)串聯(lián)；壓裂缸(11)連接壓裂液進(jìn)口管匯(12)和壓裂液出口管匯(13);控制室(18)與泵站的各電動(dòng)機(jī)(3)、液壓管線上的電動(dòng)閥(6)、配流閥(8)的步進(jìn)電機(jī)(7)連接。
2.根據(jù)權(quán)利I所述的一種大功率液力驅(qū)動(dòng)壓裂泵泵站系統(tǒng)，其特征在于，5個(gè)液壓油泵(4)與5臺(tái)電動(dòng)機(jī)(3)及5個(gè)溢流閥(5)組成液力泵站(29)，提供高壓液壓源。
3.根據(jù)權(quán)利I所述的一種大功率液力驅(qū)動(dòng)壓裂泵泵站系統(tǒng)，其特征在于，動(dòng)力缸(9)與壓裂缸(11)串聯(lián)連接；柱塞桿(10) —端連接到動(dòng)力缸(9)內(nèi)，另一端柱塞連接到壓裂缸(11)內(nèi)；所述壓裂缸(11)無(wú)桿腔端連接壓裂液進(jìn)液管匯(12)，高壓壓裂液從壓裂液出口管匯(13)輸出。
4.根據(jù)權(quán)利I所述的一種大功率液力驅(qū)動(dòng)壓裂泵泵站系統(tǒng)，其特征在于，控制室(18)根據(jù)輸送管線上壓力變送器(16)的壓力值變化以及壓裂液匯出管匯(13)上流量變送器(17)流量值的變化對(duì)液力泵站(29)進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種大功率液力驅(qū)動(dòng)壓裂泵泵站系統(tǒng)，它由控制室、油箱、濾油器、電動(dòng)機(jī)、液壓油泵、溢流閥、壓力變送器、電動(dòng)閥、步進(jìn)電機(jī)、配流閥、動(dòng)力油缸、壓裂油缸、壓裂液進(jìn)油管匯、壓裂液出油管匯、冷卻器、流量變送器、控制管線、液壓管線組成，所述油箱經(jīng)液壓管線與濾油器相連；濾油器的出口管線與多個(gè)液壓油泵連接；液壓油泵的出口管線均連接溢流閥；電動(dòng)閥與配流閥連接；配流閥進(jìn)油管線與三個(gè)動(dòng)力缸連接；動(dòng)力缸的進(jìn)液管路、排液管路與配流閥連接；動(dòng)力缸與壓裂缸串聯(lián)；控制室與泵站的各電動(dòng)機(jī)、輸送管線上的電動(dòng)閥、配流閥的步進(jìn)電機(jī)連接。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)不同工況下的壓裂作業(yè)，滿足大型壓裂高流量高壓力的要求，降低油田生產(chǎn)成本。
【IPC分類】E21B43-26, F15B15-17
【公開(kāi)號(hào)】CN104728208
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510115047
【發(fā)明人】鐘功祥, 王進(jìn), 呂志忠, 彭彩珍, 武江瑜
【申請(qǐng)人】西南石油大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年6月24日
【申請(qǐng)日】2015年3月17日