[发明专利]压裂泵系统及压裂车

说明书

技术领域

本发明涉及压裂车技术领域，特别涉及一种压裂泵系统及压裂车。

背景技术

压裂施工作业是改造油气藏的重要手段之一，对于低渗透油气井，一般需要借助于压裂作业才能达到稳产和增产的目的。压裂车是压裂施工的主要设备，它的作用是向地层内注入高压、大排量的压裂液，将地层压开，把支撑料(如压裂砂)挤入裂缝，以增强地层渗透率，增加油气的流动性，提高油气采收率。

目前，常见的压裂车一般包括底盘以及设置于底盘上的柴油发动机、液力变矩器、传动轴和压裂泵等，在工作过程中，柴油发动机启动后，经液力变矩器变速、变矩后，通过传动轴带动压裂泵转动，以实现压裂作业。

现有技术中，作为输送机构的压裂泵一般采用曲轴式柱塞泵，图1示出了这种曲轴式柱塞泵的结构示意图，如图所示，该曲轴式柱塞泵1'包括曲轴11'、多个连杆12'和多个柱塞13'等，曲轴11'的两端设置有动力输入齿轮，多个柱塞13'布置在曲轴11'的一侧，多个柱塞13'的一端可分别在液力端14'中来回移动，多个连杆12'设置在多个柱塞13'的另一端与曲轴11'之间，这样当曲轴11'转动时，将带动连杆12'作曲柄连杆运动，连杆12'进而驱动柱塞13'作往复运动(类似于发动机曲轴与活塞的运动)，从而实现通过液力端14'将工作介质(压裂液)吸入并连续高压输出，以进行压裂作业。

上述曲轴式柱塞泵中，冲程较短(如五缸式柱塞泵冲程约为200mm)，换向次数多，柱塞动作频繁，易损件的寿命短，例如，液力端的阀座、阀和阀胶皮等的使用寿命只有几十小时；另外，柱塞在频繁快速换向时，压裂液尚未充分吸入即排出，造成吸入效率不高，导致工作效率偏低；另外，压裂泵内集成安装有曲轴、动力输入齿轮、连杆、液力端的箱体及座体等，结构复杂，制造成本高，拆装维护不便；另外，动力输入齿轮作高速重载旋转，对润滑和冷却的要求高，需要布置结构复杂的润滑系统及对应的冷却系统。

为了解决该问题，本申请人曾提出了一种新式解决方案，即压裂泵系统，具体请参见公开号为CN103742381A的专利文献。然而不论是传统的曲轴式柱塞泵还是前述压裂泵系统，在使用过程中，其输出的排量和压力通常需要因不同的施工工况而不同，当需要改变输出排量和压力时，对于更换前后排量压力参数相差不大的情形，一般需要更换不同尺寸的柱塞(对于压裂泵系统还需要更换增压缸)，对于更换前后排量压力参数相差较大的情形，一般需要更换整个不同尺寸的液力端14'。整个更换过程繁琐复杂，费时费力，以图2所示的曲轴式柱塞泵为例，柱塞13'与液力端14'之间的密封件16'固定在液力端14'上，该密封件16'为易损件，当需要更换时，必须将先将柱塞13'和螺母17'等拆下。

因此，如何针对现有的上述不足和缺陷进行改进，以便更加适应油气开发需要，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种压裂泵系统，以有效提高压裂泵系统相关部件的更换周期。

具体而言，所述压裂泵系统包括安装位置相固定的油缸、第一增压缸和液力端，所述油缸的活塞杆的伸出端通过活塞可移动地设置于所述第一增压缸中，所述第一增压缸的另一端连接于所述液力端的输送腔增压接口，所述液力端的输送腔与所述增压接口相对的一侧的侧壁上开设有可封闭的更换通道，所述更换通道的通径不小于所述第一增压缸的内径。

进一步地，所述第一增压缸在靠近所述活塞杆的一端的附近设置有可供第一限位件安置的第一限位位置，另一端的附近设置有可可供第二限位件安置的第二限位位置，所述第二限位件的最大尺寸小于所述更换通道的通径。

进一步地，所述压裂泵系统还包括第二增压缸，所述第二增压缸的外径小于所述第一增压缸的内径，所述第二增压缸通过所述更换通道安装至所述第一增压缸中，并通过位于所述第一限位位置的第一限位件和位于所述第二限位位置的第二限位件实现两端限位。

进一步地，所述第一增压缸在靠近所述活塞杆的一端的内部设置有第一内螺纹，所述第一限位件为能与所述第一内螺纹相配合的第一外螺纹锁止件。

进一步地，所述第一增压缸的另一端外侧的液力端输送腔侧壁上设置有第二内螺纹，所述第二限位件为能与所述第二内螺纹相配合的第二外螺纹锁止件。

进一步地，所述第二增压缸在靠近所述活塞杆的一端的附近设置有可供第三限位件安置的第三限位位置，所述压裂泵系统还包括第三增压缸，所述第三增压缸通过所述更换通道安装至所述第二增压缸中，并通过位于所述第三限位位置的第三限位件和位于所述第二限位位置的第二限位件实现两端限位。