壓裂車及其傳動輸送系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種壓裂車及其傳動輸送系統(tǒng)。該壓裂車傳動輸送系統(tǒng)包括一個或多個發(fā)動機、多個油泵、控制閥組、第一輸送機構和第二輸送機構，其中：第一輸送機構和第二輸送機構均包括油缸和增壓缸，油缸的活塞桿的伸出端設置有塞體，塞體可移動地設置于增壓缸內；發(fā)動機為一個時，發(fā)動機用于驅動多個油泵，發(fā)動機為多個時，發(fā)動機用于驅動至少一個油泵；控制閥組用于控制第一輸送機構中油缸和第二輸送機構中油缸的進回油狀態(tài)。實施本發(fā)明，能有效提高擴大輸出壓力和流量覆蓋范圍，能有效降低相關部件的選型難度和成本，同時還能有效提高壓裂車傳動輸送系統(tǒng)的安全冗余度及輸送機構的使用壽命。
【專利說明】壓裂車及其傳動輸送系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及壓裂車【技術領域】，特別涉及一種壓裂車及其傳動輸送系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]壓裂施工作業(yè)是改造油氣藏的重要手段之一，對于低滲透油氣井，一般需要借助于壓裂作業(yè)才能達到穩(wěn)產(chǎn)和增產(chǎn)的目的。壓裂車是壓裂施工的主要設備，它的作用是向地層內注入高壓、大排量的壓裂液，將地層壓開，把支撐料(如壓裂砂)擠入裂縫，以增強地層滲透率，增加油氣的流動性，提高油氣采收率。
[0003]目前，常見的壓裂車采用“柴油發(fā)動機一液力變矩器一傳動軸一壓裂泵”的傳動方案，在工作過程中，柴油發(fā)動機啟動后，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)動機的功率也要足夠大(能夠滿足最大功率)，此外，柴油發(fā)動機需要依賴于從底盤發(fā)動機取力的啟動馬達才能實現(xiàn)啟動。
[0004]另外，上述傳動方案中，作為輸送機構的壓裂泵一般采用曲軸式柱塞泵，這種壓裂泵的沖次高，柱塞頻繁動作頻繁，需時常更換，影響施工，使用成本高，且壓裂泵的輸出壓力、流量的覆蓋范圍較窄，為了提高覆蓋范圍，需通過更換不同缸徑的液力端。
[0005]另外，上述傳動方案中，由于需要選用滿足最大功率的柴油發(fā)動機，當超過一定功率(如1500KW)時，所需的成本將迅速上升，選型困難，這樣也造成配套的變矩器等元件選型范圍窄、價格高；造成上述傳動方案選型困難和成本高的另一個因素在于，在世界范圍內，各個國家的壓裂作業(yè)相關元件和部件的技術成熟度和產(chǎn)業(yè)鏈完善度相差較大，構成上述傳動方案的柴油發(fā)動機、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，且受到進口件周期和貨源的限制。
[0006]另外，上述傳動方案的安全冗余度(可靠性)低，一旦柴油發(fā)動機、液力變矩器和傳動軸中的任一個發(fā)生故障，將造成壓裂作業(yè)停止，由于壓裂作業(yè)場地一般位于偏遠地區(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)技術發(fā)展相對成熟的國家，恢復壓裂作業(yè)也需要很長時間。
[0007]因此，如何針對現(xiàn)有的上述不足和缺陷進行改進，以便更加適應油氣開發(fā)需要，是本領域技術人員亟待解決的技術問題。

【發(fā)明內容】

[0008]有鑒于此，本發(fā)明的目的之一在于提供一種壓裂車傳動輸送系統(tǒng)，以有效提高擴大輸出壓力和流量覆蓋范圍，有效降低壓裂車傳動輸送系統(tǒng)相關部件的選型難度和成本，同時還有效提高壓裂車傳動輸送系統(tǒng)的安全冗余度及輸送機構的使用壽命。
[0009]具體而言，所述壓裂車傳動輸送系統(tǒng)包括一個或多個發(fā)動機、多個油泵、控制閥組、第一輸送機構和第二輸送機構，其中:所述第一輸送機構和所述第二輸送機構均包括油缸和增壓缸，所述油缸的活塞桿的伸出端設置有塞體，所述塞體可移動地設置于所述增壓缸內；發(fā)動機為一個時，發(fā)動機用于驅動多個油泵，發(fā)動機為多個時，發(fā)動機用于驅動至少一個油泵；所述控制閥組用于控制所述第一輸送機構中油缸和所述第二輸送機構中油缸的進回油狀態(tài)。
[0010]進一步地，所述壓裂車傳動輸送系統(tǒng)包括第三輸送機構，所述第三輸送機構包括所述油缸和所述增壓缸；所述控制閥組還用于控制所述第三輸送機構中油缸的進回油狀態(tài)。
[0011]進一步地，所述第一輸送機構中的增壓缸處于排出狀態(tài)時，所述第二輸送機構中的增壓缸處于吸入狀態(tài)。
[0012]進一步地，所述第一輸送機構、所述第二輸送機構和所述第三輸送機構中，其中一個的增壓缸處于排出狀態(tài)時，剩余兩個中的其中一個的增壓缸處于吸入狀態(tài)，剩余兩個中的另一個的增壓缸處于準備狀態(tài)。
[0013]進一步地，所述發(fā)動機為多個，其中一個為壓裂車底盤發(fā)動機。
[0014]進一步地，各增壓缸的出口端均連接配流體。
[0015]進一步地，各輸送機構的油缸的有桿腔依次連通；所述控制閥組還用于控制各油缸的無桿腔的進回油狀態(tài)。
[0016]本發(fā)明的第二目的在于提供一種壓裂車，以有效降低壓裂車的制造成本和生產(chǎn)難度，同時有效提高作業(yè)性能、作業(yè)效率和可維護性。
[0017]具體而言，所述壓裂車包括底盤，所述底盤的車體上設置有上述任一項所述的壓裂車傳動輸送系統(tǒng)。
[0018]進一步地，所述車體上設置有支撐架，在壓裂車傳動輸送系統(tǒng)未包含底盤發(fā)動機的情形下，多個發(fā)動機從前到后依次設置于所述支撐架上，各輸送機構設置于所述車體與所述支撐架之間。
[0019]采用本發(fā)明的壓裂車傳動輸送系統(tǒng)時，至少一個發(fā)動機驅動多個油泵或者至少一個油泵，多個油泵輸出壓力油，并通過控制閥組控制第一輸送機構和第二輸送機構的進回油狀態(tài)，由第一輸送機構和第二輸送機構中的增壓缸實現(xiàn)壓裂液的連續(xù)輸送，不同缸徑的油缸和不同缸徑的增壓缸相互配合能夠實現(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構相關部件(如增壓缸、油缸等)的使用壽命。另外，采用至少一個發(fā)動機、多個油泵實現(xiàn)傳動，能夠有效擴大傳動系統(tǒng)相關部件的選型范圍，能夠有效降低實施難度，也便于實現(xiàn)多種匹配方式，以及便于實現(xiàn)壓裂泵轉速和輸出功率的控制。另外，采用多個發(fā)動機時，在滿足最大功率的前提下，各個發(fā)動機承擔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，這樣大大提高了選型范圍，相應地，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。另外，采用這種傳動方式后，各發(fā)動機、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；另外，采用這種傳動方式后，若某一個發(fā)動機或油泵損壞后，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)生損失的風險。
[0020]在一種可選的方案中，可以同時采用三個輸送機構，以實現(xiàn)壓裂液的連續(xù)輸送；在此基礎上，第一輸送機構中的增壓缸處于排出狀態(tài)時，第二輸送機構中的增壓缸處于吸入狀態(tài)，第三輸送機構中的增壓缸處于準備狀態(tài)；這樣能夠實現(xiàn)壓裂液的穩(wěn)定、連續(xù)輸送。
[0021]在一種可選的方案中，多個發(fā)動機的其中一個壓裂車底盤發(fā)動機，這樣充分發(fā)揮了底盤發(fā)動機的使用效率，使得底盤發(fā)動機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。
[0022]本發(fā)明的壓裂車具有上述的壓裂車傳動輸送系統(tǒng)，因而能夠有效降低壓裂車的制造成本和生產(chǎn)難度，同時能夠有效提高作業(yè)性能、作業(yè)效率和可維護性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]構成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中:
[0024]圖1為本發(fā)明實施例提供的一種壓裂車傳動輸送系統(tǒng)的組成原理示意圖；
[0025]圖2為本發(fā)明其他實施例提供的一種壓裂車的結構示意圖。
[0026]圖中主要元件符號說明:
[0027]I發(fā)動機
[0028]2 油泵
[0029]3控制閥組
[0030]4 油缸
[0031]5增壓缸
[0032]6配流體
[0033]7分動箱
[0034]8液壓油箱
[0035]10 底盤
[0036]11 車體
[0037]12支撐架
[0038]41活塞桿
[0039]42有桿腔
[0040]43 塞體
【具體實施方式】
[0041]應當指出，本部分中對具體結構的描述及描述順序僅是對具體實施例的說明，不應視為對本發(fā)明的保護范圍有任何限制作用。此外，在不沖突的情形下，本部分中的實施例以及實施例中的特征可以相互組合。
[0042]請參考圖1和圖2，下面將結合附圖對本發(fā)明實施例作詳細說明。
[0043]結合圖1所示，本發(fā)明實施例的壓裂車傳動輸送系統(tǒng)可以包括多個發(fā)動機1、多個油泵2、控制閥組3、液壓油箱8、第一輸送機構、第二輸送機構和第三輸送機構。在本申請中，“多個”是指兩個及兩個以上。
[0044]其中，第一輸送機構、第二輸送機構和第三輸送機構均包括油缸4和增壓缸5,油缸4的活塞桿41的伸出端設有塞體43,塞體43可移動地設置于增壓缸5內；每個發(fā)動機I驅動至少一個油泵2 ;第一輸送機構中油缸4、第二輸送機構中油缸4和第三輸送機構中油缸4的有桿腔41依次連通，控制閥組3連接于多個油泵2與第一輸送機構、第二輸送機構、第三輸送機構之間，用于控制第一輸送機構中油缸4、第二輸送機構中油缸4和第三輸送機構中油缸4的無桿腔進回油狀態(tài)。
[0045]在具體實施過程中，每個發(fā)動機I的動力輸出端與至少一個油泵2的動力軸傳動連接，發(fā)動機I可以直接驅動油泵2，當然也可以采用間接驅動，即在發(fā)動機I與油泵2之間的傳動連接線路上可以設置分動箱7，由分動箱7帶動一個或者同時帶動多個油泵2。
[0046]另外，在具體實施過程中，每個油泵2的吸油口接于液壓油箱8，每個油泵2的出油口連接于控制閥組3的進油口，控制閥組3的回油口接于液壓油箱8，控制閥組3的三個工作油口分別接于三個油缸4的無桿腔，這樣通過改變控制閥組的工作狀態(tài)，即可控制三個油缸4的進回油狀態(tài)。
[0047]另外，在具體實施過程中，設于各油缸4的活塞桿41伸出端的塞體可以采用多種形式，只要能夠實現(xiàn)塞體在增壓缸5中來回伸縮進而使增壓缸5的出口吸入或排出壓裂液即可；例如，該塞體可以是活塞桿41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。
[0048]下面結合具體場景說明上述實施例的壓裂車傳動輸送系統(tǒng)的原理及技術效果:
[0049]在使用過程中，各增壓缸5的出口連接配流體6及管匯系統(tǒng)(圖1中未示出);在工作過程中，多個發(fā)動機I啟動，帶動多個油泵2運轉，控制閥3動作，控制至少一個油缸4的無桿腔進油，其他油缸4的無桿腔回油，從而使增壓缸5通過配流體6將壓裂液吸入和連續(xù)輸出，以滿足壓裂作業(yè)的需要。
[0050]與現(xiàn)有技術相比，各輸送機構的油缸4可以采用不同缸徑，相應地，對應的增壓缸5也可以采用不同缸徑，由此油缸4與增壓缸5相互配合能夠實現(xiàn)不同壓力下的多種排量要求，且覆蓋范圍較廣；再者，油缸4和增壓缸5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構相關部件(如增壓缸、油缸等)的使用壽命。另外，采用多個發(fā)動機時，在滿足最大功率的前提下，各個發(fā)動機承擔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，這樣也大大提高了選型范圍，相應地，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。另外，采用這種傳動方式后，各發(fā)動機1、各油泵2、各油缸4和各增壓缸5等易于獲得，實施容易，無需受到進口、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；另外，采用這種傳動方式后，若某一個發(fā)動機I或油泵2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)生損失的風險。
[0051]需要說明的是，上述實施例在具體實施過程中，多個發(fā)動機I中的其中一個可以采用壓裂車底盤發(fā)動機，這樣能夠充分發(fā)揮底盤發(fā)動機的使用效率，使得底盤發(fā)動機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。
[0052]需要說明的是，上述實施例中，為了實現(xiàn)三個輸送機構穩(wěn)定、連續(xù)地實現(xiàn)壓裂液的輸送，可以通過改變控制閥組3的狀態(tài)，使得在第一輸送機構中的增壓缸5處于排出狀態(tài)時，第二輸送機構中的增壓缸5處于吸入狀態(tài)，第三輸送機構中的增壓缸5處于準備狀態(tài)，進一步地，在第二輸送機構中的增壓缸5處于排出狀態(tài)時，第三輸送機構中的增壓缸5處于吸入狀態(tài)，第一輸送機構中的增壓缸5處于準備狀態(tài)，進一步地，在第三輸送機構中的增壓缸5處于排出狀態(tài)時，第一輸送機構中的增壓缸5處于吸入狀態(tài)，第二輸送機構中的增壓缸5處于準備狀態(tài)，按照上述步驟循環(huán)往復。需要說明的是，實現(xiàn)這種控制方式的控制閥組3具有多種多樣，有關控制閥組3的各種實現(xiàn)方式可以參考現(xiàn)有技術中的已知結構，在此不再展開描述。
[0053]需要說明的是，上述實施例中，發(fā)動機I為多個，便于選型、控制成本和增強可靠性(安全冗余度)，但在其他實施例中，發(fā)動機I也可以為一個，即通過單個較大功率的發(fā)動機驅動(如通過分動箱)多個油泵2，這種方案也便于各油泵2、各油缸4和各增壓缸5等的選型以及適當提高傳動輸送系統(tǒng)的可靠性。
[0054]需要說明的是，上述實施例中，為了更好地實現(xiàn)三個油缸4依次進行相應動作，三個油缸4的有桿腔依次連通，但在其他實施例中，并不受限于此，控制三個油缸4依次動作可以由控制閥組3分別控制實現(xiàn)。
[0055]需要說明的是，上述各種實施例中，均以三個輸送機構進行舉例說明，但在其他實施例中，并不受限于此；例如，還可以僅米用兩個輸送機構(如第一輸送機構和第二輸送機構)，為了實現(xiàn)連續(xù)輸送，可以使第一輸送機構中的增壓缸5在處于排出(吸入)狀態(tài)時，第二輸送機構中的增壓缸5處于吸入(排出)狀態(tài)；又如，還可以采用三個以上的輸送機構，各個輸送機構的油缸4的進回油狀態(tài)均由控制閥組3控制。
[0056]結合圖2所示，本發(fā)明其他實施例還提供了一種壓裂車，該壓裂車包括底盤10以及上述實施例所述的壓裂車傳動輸送系統(tǒng)，該壓裂車傳動輸送系統(tǒng)設置于底盤10的車體11上。由前述壓裂車傳動輸送系統(tǒng)的技術效果可知，該壓裂車能夠有效降低壓裂車的制造成本和生產(chǎn)難度，同時能夠有效提高作業(yè)性能、作業(yè)效率和可維護性。
[0057]在具體實施過程中，該壓裂車可以采用如下優(yōu)選方案:在車體11上設置有支撐架12，多個發(fā)動機I (未包含底盤發(fā)動機)從前到后依次設置于支撐架12上，各輸送機構設置于車體11與支撐架12之間，即各油缸4及相應的各增壓缸5可以從前到后安裝于支撐架12下方的車體11上，將配流體6安裝于車體11尾部，從而便于增壓缸5與配流體6的連接；這種布置方式便于安裝和維護。
[0058]壓裂車其他部分的具體實施過程可參見現(xiàn)有技術的相關描述，茲不贅述。
[0059]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種壓裂車傳動輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述壓裂車傳動輸送系統(tǒng)包括一個或者多個發(fā)動機(I)、多個油泵(2)、控制閥組(3)、第一輸送機構和第二輸送機構，其中: 所述第一輸送機構和所述第二輸送機構均包括油缸(4)和增壓缸(5 )，所述油缸(4)的活塞桿(41)的伸出端設有塞體(43)，所述塞體(43)可移動地設置于所述增壓缸(5)內； 發(fā)動機(I)為一個時，發(fā)動機(I)用于驅動多個油泵，發(fā)動機(I)為多個時，發(fā)動機(I)用于驅動至少一個油泵(2);所述控制閥組(3)用于控制所述第一輸送機構中油缸(4)和所述第二輸送機構中油缸(4)的進回油狀態(tài)。
2.如權利要求1所述的壓裂車傳動輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述壓裂車傳動輸送系統(tǒng)包括第三輸送機構，所述第三輸送機構包括油缸(4)和增壓缸(5);所述控制閥組還用于控制所述第三輸送機構中油缸(4)的進回油狀態(tài)。
3.如權利要求1所述的壓裂車傳動輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述第一輸送機構中的增壓缸(5)處于排出狀態(tài)時,所述第二輸送機構中的增壓缸(5)處于吸入狀態(tài)。
4.如權利要求2所述的壓裂車傳動輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述第一輸送機構、所述第二輸送機構和所述第三輸送機構中，其中一個的增壓缸(5)處于排出狀態(tài)時，剩余兩個中的其中一個的增壓缸(5)處于吸入狀態(tài)，剩余兩個中的另一個的增壓缸(5)處于準備狀態(tài)。
5.如權利要求1所述的壓裂車傳動輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)動機(I)為多個，其中一個為壓裂車底盤發(fā)動機。
6.如權利要求1至5任一項所述的壓裂車傳動輸送系統(tǒng)，其特征在于，各增壓缸(5)的出口均連接配流體(6)。
7.如權利要求1至5任一項所述的壓裂車傳動輸送系統(tǒng),其特征在于,各輸送機構的油缸(4)的有桿腔(42)依次連通；所述控制閥組用于控制各油缸(4)的無桿腔的進回油狀態(tài)。
8.—種壓裂車，包括底盤(10)，其特征在于，所述底盤(10)的車體(11)上設置有權利要求I至7任一項所述的壓裂車傳動輸送系統(tǒng)。
9.如權利要求8所述的壓裂車，其特征在于，所述車體(11)上設置有支撐架(12)，在壓裂車傳動輸送系統(tǒng)未包含底盤發(fā)動機的情形下，多個發(fā)動機(I)從前到后依次設置于所述支撐架(12)上，各輸送機構設置于所述車體(11)與所述支撐架(12)之間。
【文檔編號】E21B43/26GK103775302SQ201310745647
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年12月30日 優(yōu)先權日: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