[发明专利]泵组件

说明书

技术领域

本发明总体涉及例如压裂泵等井场地面设备。

背景技术

相关技术的描述包括在37CFR 1.97和1.98下公开的信息

多缸往复运动泵通常用来将高压压裂流体泵送到井下。通常，用于此目的的泵具有直径尺寸从大约9.5cm(3.75英寸)到大约16.5cm(6.5英寸)变化的柱塞。这些泵通常具有两个区段：(a)动力端，即驱动泵柱塞的马达组件(传动和传输系统是动力端的一部分)；以及(b)流体端，即保持和排出加压流体的泵容器。

在三缸泵中，流体端具有三个流体缸。出于此文件的目的，这三个缸的中间指的是中间缸，其它两个缸指的是侧部缸。类似地，五缸泵具有五个流体缸，包括中间缸和四个侧部缸。流体端可包括在其中钻出缸的单个块体，本领域公知为单块体流体端。

流体端的泵送循环包括两个阶段：(a)抽吸循环：在此循环部分过程中，活塞在充填孔内向外运动，由此降低流体端内的流体压力。随着流体压力变得低于抽吸管内的流体压力(通常是大气压力的2-3倍，大约0.28MPa(40psi))，抽吸阀打开，并且流体端填充泵送流体；以及(b)排出循环：在此循环过程中，柱塞在充填孔内向前运动，由此逐渐增加泵内的流体压力，并关闭抽吸阀。在流体压力略微高于管线压力(从低至13.8MPa(2Ksi)到高至145MPa(21Ksi)的范围)时，排出阀打开，并且高压流体流过排出管。

动力端通常包括例如柴油或汽油发动机的发动机、经由本领域公知为短抽油杆的杆提供使得泵柱塞往复运动的动力的传输和传动系统。通常来自不同制造商的动力端和流体端由于短抽油杆和柱塞的错位以及动力端的附接凸缘相对于流体端上的连接块的不同轮廓和螺栓接合形式而不能相容。动力端可以通过多个制造商生产，制造商之间以及相同制造商的不同型号之间的附接凸缘、短抽油杆、传动系统等的设计和/或尺寸显著变化。

假设泵送频率是2Hz，即每秒2个压力循环，那么流体端主体会在相对短的操作寿命内经受大量的应力循环。这些应力循环与高操作压力、泵送流体的难易程度以及通常极限环境状态一起对流体端和动力端都提出高维护要求。

通常希望从工作中的泵中移除动力端和/或流体端泵组件的部件，并用来自备件的部件更换它们，以便在被移除的部件可以修复和返回到备件的同时保持泵组件操作；但是，不同泵组件构造和型号之间具有显著差别，从而需要相对大量的备件来针对企业在操作中所具有的每种类型提供适当更换的动力端和/或流体端。例如来自一个制造商的动力端对于另一制造商的流体端来说可能不具有驱动杆和拉杆的适合定向或适当行程长度。对于一个制造商来说，流体端和泵端的标准化会造成资源和价格问题，并且出于这些原因有利的是对于多种的泵部件，具有广泛的供应商。

还希望提供井场地面设备的效率、灵活性、可靠性和维护性的改进。

发明内容

本发明在一种实施方式中使用适配器将泵组件的动力端连接到流体端，其中动力端具有与流体端的柱塞偏置的驱动杆。在此实施方式中，不同构造和型号的非标准动力端可以与相同流体端互换地适配使用。

在一种实施方式中，泵组件包括：具有以第一几何结构配置的多个可往复运动的驱动杆的动力端；包括以第二几何结构配置的多个柱塞的流体端，其中第二几何结构不同于第一几何结构；以及适配器，将动力端连接到流体端，其中适配器包括将所述驱动杆附接到柱塞中的偏置柱塞的偏置联接器。

在一种实施方式中，适配器还包括将所述驱动杆附接到柱塞中的对准柱塞的直列联接器。在一种实施方式中，第一和第二几何结构包括直线，其中驱动杆和柱塞在直线的相对侧上横向定向，并且其中驱动杆之间的间距不同于柱塞之间的间距。在一种实施方式中，泵组件具有三缸或五缸流体端，其中柱塞中的中间柱塞与驱动杆中的相应中间驱动杆对准联接，并且其中柱塞中的侧部柱塞使用相应多个偏置联接器与驱动杆中的相应侧部驱动杆连接。

在一种实施方式中，偏置联接器包括偏心夹具，偏心夹具包括分开式壳体半件、接收驱动杆及其增大端的第一开口和凹口、接收柱塞及其增大端的第二开口和凹口以及可移除地固定壳体半件的多个螺栓。

在一种实施方式中，适配器还包括在相对端处固定到动力端和流体端的多个拉杆，其中拉杆中的至少一个包括将来自动力端的第一拉杆区段与来自流体端的偏置第二拉杆区段附接的偏置拉杆适配器。