[发明专利]一种可输送高浓度加砂压裂液的压裂泵减振泵阀装置

说明书

技术领域

本发明涉及石油增采作业用的一种可输送高浓度加砂压裂液的压裂泵减振泵阀装置，属于石油开采装备领域。

背景技术

目前油气藏的开采存在两大主要问题：①常规油气藏因相继进入中后开采期，需要进行增产计划，开采难度大；②我国非常规油气藏资源量大、单井生产寿命长但存在资源丰富度低、低孔、低渗、日产量低特征。针对上述两大问题，实践证明，加砂压裂是提高油气采收率的有效措施；压裂泵是加砂压裂作业的主要设备：其作用是将高压、大排量液体泵入地层，使地层形成裂缝，随后注入含有支撑剂的压裂液，形成填砂裂缝，提高渗透率，使井恢复其自然产能或产量超过自然水平。随着深井、超深井增多，地层压力增加，以及水平井、多分支井等复杂井结构的出现，促使压裂设备不得不配备更高的功率和排量。

泵阀是压裂泵的核心部件，频繁运动的泵阀又长期承受着压裂液的冲蚀、阀盘的冲击以及阀盘与阀座磨料磨损作用。常采用高成本、高强度的优质合金钢和精细的加工工艺，但其工作寿命仍然普遍偏低，常出现阀座下沉、阀盘表面出现沟槽、凡尔胶皮损坏等破坏形式，导致泵阀寿命多数不足2h，有的甚至使用1个小时后就失效。随着压裂施工的频繁化，泵阀寿命越来越突出，现场特别需要对压裂泵泵阀结构进行改进，确保作业的进行。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种可输送高浓度加砂压裂液的压裂泵减振泵阀装置。该泵阀采用减振橡胶和带过滤结构的泵阀阀盘，既实现减小泵阀关闭时的阀盘对阀座的冲击作用，又降低了阀盘、固体颗粒和阀座的三体磨损作用，使泵阀寿命大大提高。本发明采用如下技术方案：

该装置包括阀盘、凡尔胶皮、减振橡胶、阀杆、锁紧螺母、矩形橡胶圈、非金属圆盘、金属压板、阀座和阀座杆式导向支架。凡尔胶皮硫化在阀盘上，阀盘、减振橡胶、非金属圆盘、金属压板等零件用锁紧螺母与阀杆固定在一起，组成阀盘系统；在阀杆下导向杆处装有矩形橡胶圈，并穿过阀座杆式导向支架，以保证阀盘系统能平稳的坐落于阀座上。当阀盘系统坐落于阀座上时，不仅凡尔胶皮能降低阀盘系统对阀座的冲击，减振橡胶还能进一步降低阀盘系统对阀座的冲击。当阀盘系统向阀座运动到一定距离时，此距离为压裂液固体颗粒直径大小时，非金属圆盘梯形斜槽就会将一定范围内的固体颗粒挡在外面，只允许液体流过，从而降低了关闭时阀盘系统与阀座之间的磨料磨损。

本发明优点在于：1、采用双重橡胶的装置以达到降低泵阀冲击应力；2、采用非金属圆盘梯形斜槽，以达到降低阀盘系统与阀座之间的磨料磨损，其中，非金属圆盘梯形斜槽的梯形截面的短边由压裂液最小固体颗粒直径确定，长边由压裂液最大固体颗粒直径确定；3、采用矩形橡胶圈代替阀座杆式导向支架的衬套，防止阀座杆式导向支架被磨损，矩形橡胶圈更换方便；4、阀盘系统的质量轻，有利于压裂泵的冲次提高；5、结构紧凑、成本低，便于维护保养。

附图说明

图1是本发明装置凡尔胶皮的示意图。

图2是本发明装置阀杆的示意图。

图3是本发明装置减振橡胶的示意图。

图4是本发明装置阀盘的示意图。

图5是本发明装置非金属圆盘的示意图。

图6是本发明装置阀座的示意图。

图7是本发明装置阀盘系统的示意图。

图8是本发明装置装配状态的示意图。

图中：1.凡尔胶皮，2.阀杆，3.减振橡胶，4.阀盘，5.非金属圆盘，6.金属压板，7.锁紧螺母，8.矩形橡胶圈，9.阀座，1-1.凡尔胶皮接触锥面，2-1.上导向杆，2-2.螺纹，2-3.矩形橡胶圈凹槽，2-4.下导向杆，4-1.阀盘接触锥面，5-1.非金属圆盘梯形斜槽，9-1.阀座接触锥面，9-2.阀座杆式导向支架，9-3.阀箱接触锥面。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施方案作具体说明：