[发明专利]易于拆卸的泵十字头

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2009年6月23日提交的、申请号61/219,521临时申请的优先权。

技术领域

本发明大体上涉及油田往复泵，并且尤其涉及在连接杆和短抽油杆(pony rod)之间的易于拆卸的十字头(crosshead)。

背景技术

一种类型的往复泵用于破裂(fracture)油井和气井。在破裂操作期间，一系列破裂泵将大量流体传送到井中。流体典型地包括包含支撑剂(proppant)诸如砂子的水。破裂泵能具有高的压力，诸如15,000psi，用以使地层裂开或破裂。支撑剂流入到裂缝中以在压力被去除掉时把裂缝支撑开。

典型的破裂泵具有由动力源，诸如发动机转动的曲轴。几个连接杆具有可转动地安装到曲轴的端部。各连接杆的相反端可枢转地连接到十字头组件以将曲轴的转动运动转变成线性运动。各十字头组件包括可在固定的(stationary)十字头壳体内往复地运送的十字头构件。十字头构件端部，该端部具有包括与衬套成直线的部分圆柱形的凹进。各连接杆可枢转地安装到与衬套滑动接合的十字头构件中的一个。短抽油杆固定到各十字头构件的相反端。各短抽油杆连接到在泵的流体端的缸体内被短抽油杆进行往返运动(stroke)的柱塞。

由于高压以及高往返率，操作者必须频繁地更换衬套。通常，衬套的替换需要操作者使连接杆与曲轴断开。这个过程是耗时的。

发明内容

在本发明中，十字头组件包括在固定地安装的十字头壳体内线性地往复运动的第一十字头构件。保持件将所述连接杆的前端可枢转地连接到所述第一十字头构件。第二十字头构件具有面向后方的部分圆柱形的凹进，其中衬套位于所述凹进内。连接杆的前端与所述衬套可枢转地接合。第二十字头构件可释放地固定到所述第一十字头构件以允许在不使所述连接杆的前端从所述第一十字头构件脱离的情况下从所述十字头壳体拆卸所述第二十字头构件和所述衬套。

优选地，使用多个带螺纹的十字头构件紧固件以将所述第二十字头构件固定到所述第一十字头构件。所述十字头构件紧固件具有位于所述第二十字头构件的前端上的多个头部以可从所述前端可触及。在优选实施方式中，所述第一十字头构件包括具有腔的十字头外壳，并且所述第二十字头构件包括安装在所述十字头外壳的腔中的插件。优选地，所述第一十字头构件具有后端，其带有供所述连接杆的前端插入在其内的窗口。

具有后端的短抽油杆安装到第二十字头构件的前端。柱塞安装到短抽油杆的前端。短抽油杆使流体端单元的缸体内的柱塞往返运动。在优选实施方式中，短抽油杆具有覆盖在所述十字头构件紧固件的头部之上的外凸缘。多个带螺纹的短抽油杆紧固件延伸通过所述外凸缘进入到所述第二十字头构件中。

所述第二十字头构件可以具有从所述第二十字头构件的前端突出的颈部。假如这样的话，所述短抽油杆具有在颈部上滑动的腔。优选地，用于将所述连接杆连接到所述第一十字头构件的保持件包括插入通过所述连接杆的前端中的孔的肘销。所述肘销固定到所述第一十字头构件，诸如通过带螺纹的紧固件。在优选实施方式中，所述第一十字头构件具有围绕所述第二十字头构件的环绕壁和在所述环绕壁上横向地延伸的横向壁。所述肘销紧固件延伸通过所述横向壁进入到所述肘销中。所述第一十字头构件的环绕壁可以具有与所述肘销的相反端相邻近用以从所述连接杆的前端拆卸掉所述肘销的多个孔。

附图说明

图1是截面图，示出了根据本发明构造的泵。

图2是图1的泵的十字头组件的放大的截面图。

图3是沿着图2的线3-3截取的十字头组件的截面图。

图4是沿着图2的线4-4截取的十字头组件的截面图。

图5是沿着图3的线5-5截取的十字头组件的截面图。

图6是沿着图2的线6-6截取的十字头组件的截面图。

图7是为了替换衬套而拆卸的十字头组件的前端的截面图。

具体实施方式

参考图1，泵11是典型地用于油气井服务操作，诸如将高压流体泵送到井中以液压地破裂井的类型。泵11也可以被构造为在钻井期间将钻井流体泵送到井眼中。泵11是具有连接到小齿轮(pinion gear)13的动力源，诸如电动马达或柴油机的往复泵。齿轮13驱动大齿轮(bull gear)15，其连接到曲轴17。几个连接杆19(仅仅示出了一个)具有可转动地安装到曲轴17的后端。这里使用术语“后”和“前”仅仅是为了便利，不是为了限制。