[发明专利]压裂泵凡尔胶皮磨损性能测试装置及测试方法

说明书

压裂泵凡尔胶皮磨损性能测试装置及测试方法，涉及压裂泵技术领域，压裂泵凡尔胶皮磨损性能测试装置包括凡尔体，其侧周面开设有用于卡入凡尔胶皮的卡槽；凡尔座，用于和凡尔体活动连接并能够向下抵靠凡尔胶皮；底座，用于支撑凡尔体并抵紧凡尔胶皮的侧周面，提高凡尔胶皮的承压能力以达到能够模拟压裂施工载荷；驱动机构，用于使凡尔座往复运动以对凡尔胶皮反复施加压力；裂解液添加装置，用于对凡尔胶皮周围添加裂解液。本发明可模拟压裂施工工况下凡尔胶皮的工作状态，从而实现对凡尔胶皮的磨损性能测试，在极大程度上降低测试成本。

技术领域

本发明涉及压裂泵技术领域，尤其指一种压裂泵凡尔胶皮磨损性能测试装置。

背景技术

压裂技术在页岩气等非常规油气资源的规模化开采中发挥了重要的作用。压裂泵的作用是泵送含砂的酸腐蚀性压裂液，其最大工作压力达到140兆帕。压裂泵中通常会产生高压的液力端结构，其中的凡尔座与凡尔总成配合，通过安装在凡尔体上的凡尔胶皮起到密封作用，形成了压裂液流动的单向阀。在高压、酸性、交变往复加载作用下，凡尔胶皮是最容易失效的部件，平均使用寿命非常低。因此，提高凡尔胶皮的使用寿命对改善压裂泵设备可靠性和稳定性十分关键。

在新材料开发的凡尔胶皮制作出来后，如果没有经过先行实验验证，为避免凡尔胶皮出现过早失效的风险，不允许直接将其使用到压裂施工中进行使用。因为施工用的压裂泵整个系统设备成本高昂，可达上千万，若直接将凡尔胶皮应用到施工中使用，会因为新材料的凡尔胶皮的磨损性能的不确定性而造成施工停工的巨大风险，而现有技术中也没有能够模拟压裂施工工况下的凡尔胶皮磨损性能测试装置，这对于新材料凡尔胶皮的研发与应用造成了较大的阻碍。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种压裂泵凡尔胶皮磨损性能测试装置，以模拟压裂施工工况下凡尔胶皮的工作状态，降低测试成本。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种压裂泵凡尔胶皮磨损性能测试装置，包括凡尔体，其侧周面开设有用于卡入凡尔胶皮的卡槽；凡尔座，用于和凡尔体活动连接并能够向下抵靠凡尔胶皮；底座，用于支撑凡尔体并抵紧凡尔胶皮的侧周面，模拟实际施工中的高压液体压力，提高凡尔胶皮的承载能力；驱动机构，用于使凡尔座往复运动以对凡尔胶皮反复施加压力；裂解液添加装置，用于对凡尔胶皮周围添加裂解液；压缩弹簧，用于使凡尔座的底端与凡尔胶皮之间形成间距，并支撑疲劳试验机的预加载荷。

优选地，所述凡尔体的上端边缘设有外锥形面，所述卡槽开设在外锥形面的底端边沿，所述凡尔座的底端设有与外锥形面相配合的内锥形面。

更优选地，所述驱动机构包括可拆卸连接在凡尔座顶端的连接盘、设置在凡尔座内的压缩弹簧以及用于和连接盘连接的疲劳试验机，所述压缩弹簧的上下两端分别抵靠于连接盘和凡尔体，所述压缩弹簧可推顶连接盘从而使得所述凡尔座的底端与凡尔胶皮之间形成间距，并承受疲劳实验机的预压缩载荷。

其中，所述压缩弹簧的底端与凡尔体之间还设置有缓冲橡胶垫，避免弹簧和凡尔座的反复冲击磨损失效。

优选地，所述连接盘的边缘向下延伸形成连接部，所述连接部通过螺钉紧固连接于凡尔座的外周面，所述连接盘的内顶面还设有用于供压缩弹簧上端伸入的导向槽。

更优选地，所述底座包括抵靠于凡尔体底端面的底座本体以及设置在底座本体外沿并抵紧凡尔胶皮侧周面的限位部，所述底座本体的顶端面与凡尔体的底端面之间设置有密封圈，所述限位部的顶端高度大于凡尔座抵靠于凡尔胶皮时的底端高度。

更优选地，所述底座本体的中心设置有通孔。

更优选地，所述限位部的内壁顶端边沿设置有注液倒角，所述裂解液添加装置用于朝着注液倒角添加裂解液从而使裂解液进入限位部内。

更优选地，所述裂解液添加装置包括装有裂解液的容器、连接容器的泵、通过管道连接泵的喷头，所述喷头朝着注液倒角设置。