本發(fā)明屬石油鉆采設(shè)備領(lǐng)域，特別涉及到往復(fù)泵。

背景技術(shù)：

隨著油氣田，特別是非常規(guī)油氣資源的開(kāi)發(fā)難度愈來(lái)愈大，鉆、完井、壓裂等施工作業(yè)規(guī)模也不斷增大。大功率、高壓力、大排量的洗井、固井、壓裂等施工作業(yè)更加頻繁，單井作業(yè)時(shí)間更長(zhǎng)。上述作業(yè)過(guò)程中的核心設(shè)備是實(shí)現(xiàn)泥漿、壓裂液、水泥以及其他液體或液固混合物泵送循環(huán)的往復(fù)泵。因此，隨著上述施工作業(yè)規(guī)模增大、頻率提高以及持續(xù)時(shí)間延長(zhǎng)，對(duì)往復(fù)泵送設(shè)備的要求也越來(lái)越高。當(dāng)前石油鉆采領(lǐng)域的往復(fù)泵設(shè)備，多數(shù)是曲柄連桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的容積泵。與施工作業(yè)的需求相比，普遍存在沖程較小，排量較低，壓力及排量脈動(dòng)大、易損件壽命短等缺陷。且由于排出壓力與流量的脈動(dòng)，導(dǎo)致輸送工作介質(zhì)的高壓管匯極易疲勞破壞，威脅人員與設(shè)備的安全。因此隨著作業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大，通常需要提高功率儲(chǔ)備系數(shù)，即配備更多的泵機(jī)組來(lái)應(yīng)對(duì)安全作業(yè)和持續(xù)運(yùn)行的可靠性問(wèn)題。但設(shè)備數(shù)量的增加，與我國(guó)大部分井場(chǎng)條件限制之間矛盾突出。因此，常規(guī)往復(fù)泵已難適應(yīng)持續(xù)擴(kuò)大的超大規(guī)模鉆完井、壓裂等施工作業(yè)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種大功率模塊化液力驅(qū)動(dòng)往復(fù)泵系統(tǒng)，該系統(tǒng)由供液往復(fù)泵提供水基或油基驅(qū)動(dòng)液，經(jīng)過(guò)管匯系統(tǒng)分配至模塊化增壓往復(fù)泵組，實(shí)現(xiàn)工作介質(zhì)的高壓泵送循環(huán)。具有長(zhǎng)沖程、低沖次、大排量、運(yùn)行平穩(wěn)、環(huán)保高效、疲勞壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)；能夠根據(jù)作業(yè)要求靈活配置功率、排量，滿足各種作業(yè)工況。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

大功率模塊化液力驅(qū)動(dòng)往復(fù)泵系統(tǒng)，包括供液往復(fù)泵1、管匯組件2、供液總管3、供液歧管4、增壓往復(fù)泵組5，供液往復(fù)泵1與供液總管3之間通過(guò)管匯組件2連接，供液總管3與增壓往復(fù)泵組5之間通過(guò)供液歧管4連接，供液往復(fù)泵1為系統(tǒng)提供驅(qū)動(dòng)液，驅(qū)動(dòng)液通過(guò)管匯組件2匯集至供液總管3中穩(wěn)壓后，經(jīng)供液歧管4分流至模塊式增壓往復(fù)泵組5中各臺(tái)增壓泵中。

增壓往復(fù)泵組5由多臺(tái)模塊式增壓往復(fù)泵6組合而成。

增壓往復(fù)泵組5包括模塊式增壓往復(fù)泵6、底座7、前側(cè)端部法蘭8、后側(cè)端部法蘭11、聯(lián)通密封裝置27、吸入管匯總成13，其中聯(lián)通密封裝置27將各臺(tái)模塊式增壓往復(fù)泵6的液力端排出口21聯(lián)通形成高壓排出通道，增壓往復(fù)泵6與底座7固定連接，往復(fù)泵6的液力端排出口21通過(guò)聯(lián)通短節(jié)9相互串聯(lián)，形成高壓排出通道，泵組排出通道前后兩側(cè)端部安裝有前側(cè)端部法蘭8與后側(cè)端部法蘭11，前側(cè)端部法蘭8與后側(cè)端部法蘭11通過(guò)拉桿10與拉桿螺母12聯(lián)接緊固，吸入管匯總成13與模塊式增壓往復(fù)泵6的進(jìn)液口連接，為泵組提供低壓工作介質(zhì)。

模塊式增壓往復(fù)泵6包括驅(qū)動(dòng)缸體14、驅(qū)動(dòng)液入口15、活塞16、連桿18、柱塞19、液力端20、活塞導(dǎo)向桿23、支座24，其中缸體14與支座24固聯(lián)；液力端20通過(guò)拉桿25、拉桿螺帽26與支座24聯(lián)接；缸體14中間固定有密封結(jié)構(gòu)22，將缸體間隔為兩個(gè)對(duì)稱的驅(qū)動(dòng)腔；兩側(cè)驅(qū)動(dòng)腔由活塞16、活塞密封裝置17組合密封；驅(qū)動(dòng)液入口15與供液歧管4聯(lián)接，提供驅(qū)動(dòng)液進(jìn)入驅(qū)動(dòng)腔的通道；兩側(cè)活塞16通過(guò)活塞導(dǎo)向桿23相互聯(lián)接，在驅(qū)動(dòng)液的作用下形成聯(lián)動(dòng)，連桿18一端與活塞16連接，另一端與柱塞19連接，組成運(yùn)動(dòng)構(gòu)件。

驅(qū)動(dòng)液為液壓油、清水或其他水基介質(zhì)。

本發(fā)明的積極效果為：本發(fā)明中的增壓往復(fù)泵為模塊化設(shè)計(jì)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工對(duì)功率和流量的不同需求增減往復(fù)泵模塊數(shù)量。模塊化設(shè)計(jì)便于泵組件的拆裝、更換與檢修，可極大節(jié)約時(shí)間成本。上述往復(fù)泵組及其驅(qū)動(dòng)形式，可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)沖程，低沖次，大排量，大功率泵送流體，靈活適應(yīng)油氣田開(kāi)發(fā)所需要的各種作業(yè)工況。傳動(dòng)部件少，可靠性高；運(yùn)動(dòng)部件直線度高，避免了偏磨；沖次低，沖程長(zhǎng)，因此排出壓力脈動(dòng)小，有效延長(zhǎng)盤(pán)根、密封圈、凡爾體等易損件的疲勞壽命，降低施工成本；同時(shí)減少了系統(tǒng)管匯件以及底座（車(chē)架）的振動(dòng)，提高了管匯件以及底座（車(chē)架）的疲勞壽命，提高施工安全性。

附圖說(shuō)明：

圖1是本發(fā)明俯視圖；

圖2是本發(fā)明左視圖；

圖3是增壓往復(fù)泵組結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是模塊式增壓往復(fù)泵結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步說(shuō)明。

參見(jiàn)圖1-2，本發(fā)明包括供液往復(fù)泵1、管匯組件2、供液總管3、供液歧管4、增壓往復(fù)泵組5。供液往復(fù)泵1為系統(tǒng)提供驅(qū)動(dòng)液，通過(guò)管匯組件2匯集至供液總管3中穩(wěn)壓后，經(jīng)供液歧管4分流至模塊式增壓往復(fù)泵組5中各臺(tái)增壓泵中。供液往復(fù)泵提供的驅(qū)動(dòng)液，經(jīng)過(guò)供液總管、供液歧管分流至模塊式增壓往復(fù)泵，實(shí)現(xiàn)大功率、大排量、長(zhǎng)沖程、低沖次的泵送循環(huán)作業(yè)。驅(qū)動(dòng)液除了可以使用液壓油外，還可以使用清水或其他水基介質(zhì)。具有成本低、無(wú)污染、壓力損失小、系統(tǒng)響應(yīng)快等特點(diǎn)。供液總管上可以安裝穩(wěn)壓、整流及安全泄壓裝置，以均衡各供液泵提供的驅(qū)動(dòng)液的壓力和流量脈動(dòng)，保證增壓往復(fù)泵輸入動(dòng)力的平穩(wěn)。

參見(jiàn)圖3，增壓往復(fù)泵組5由多臺(tái)模塊式增壓往復(fù)泵6、底座7、前側(cè)端部法蘭8、后側(cè)端部法蘭11、聯(lián)通密封裝置27、吸入管匯總成13等組成。增壓往復(fù)泵組5由多臺(tái)與底座連接的模塊式增壓往復(fù)泵6組合而成，互為備份，拆裝簡(jiǎn)便。其中聯(lián)通密封裝置27將各臺(tái)泵的液力端排出口21聯(lián)通，形成高壓排出通道。多臺(tái)增壓往復(fù)泵6與底座7固連，往復(fù)泵6的液力端排出口21通過(guò)聯(lián)通短節(jié)9相互串聯(lián)，形成高壓排出通道。泵組排出通道前后兩側(cè)端部安裝有法蘭8和11。前側(cè)端部法蘭8與后側(cè)端部法蘭11通過(guò)拉桿10與拉桿螺母12聯(lián)接緊固，保證聯(lián)通短節(jié)9與各液力端排出口21之間的可靠密封。吸入管匯總成13與模塊式增壓往復(fù)泵6的進(jìn)液口連接，為泵組提供低壓工作介質(zhì),是泵組低壓工作介質(zhì)的進(jìn)入通道。對(duì)于前后兩側(cè)出口，可根據(jù)需要分別選配密封或排出法蘭，密封法蘭封閉該側(cè)出口，排出法蘭提供與高壓管匯的接口，因此可以靈活控制泵組液體的排出方向，實(shí)現(xiàn)單向或雙向排液。泵組5可以靈活調(diào)整模塊式增壓往復(fù)泵6的裝機(jī)數(shù)量，以適應(yīng)各種作業(yè)工況對(duì)排量和功率的要求。增壓往復(fù)泵采用液力驅(qū)動(dòng)，中間為低壓驅(qū)動(dòng)缸，兩端為高壓排出液力端，均為對(duì)稱式分布。采用增壓泵原理，利用低壓腔與高壓腔承壓面積之差，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)液低壓到排出液高壓之間的壓力轉(zhuǎn)換。兩驅(qū)動(dòng)腔之間通過(guò)中間密封結(jié)構(gòu)間隔開(kāi)，兩端活塞分別與兩端高壓工作腔內(nèi)的柱塞固聯(lián)，并通過(guò)活塞導(dǎo)向桿連接，形成聯(lián)動(dòng)。通過(guò)換向裝置使驅(qū)動(dòng)液流向不同驅(qū)動(dòng)腔內(nèi)，實(shí)現(xiàn)兩活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，分別驅(qū)動(dòng)兩端的高壓工作腔實(shí)現(xiàn)吸入和排出高壓流體。

參見(jiàn)圖4，模塊式增壓往復(fù)泵6主要由驅(qū)動(dòng)缸體14、驅(qū)動(dòng)液入口15、活塞16、連桿18、柱塞19、液力端20、活塞導(dǎo)向桿23、支座24等組成。缸體14與支座24固聯(lián)；液力端20通過(guò)拉桿25、拉桿螺帽26與支座24聯(lián)接。缸體14中間固定有密封結(jié)構(gòu)22，將缸體間隔為兩個(gè)對(duì)稱的驅(qū)動(dòng)腔。兩側(cè)驅(qū)動(dòng)腔由活塞16、活塞密封裝置17組合密封；驅(qū)動(dòng)液入口15與供液歧管4聯(lián)接，提供驅(qū)動(dòng)液進(jìn)入驅(qū)動(dòng)腔的通道；兩側(cè)活塞16通過(guò)活塞導(dǎo)向桿23相互聯(lián)接，在驅(qū)動(dòng)液的作用下形成聯(lián)動(dòng)。連桿18一端與活塞16連接，一端與柱塞19連接，組成運(yùn)動(dòng)構(gòu)件。由于活塞16承壓面積大于柱塞19承壓面積，因此驅(qū)動(dòng)液以較低的壓力就可以實(shí)現(xiàn)液力端20中高壓流體的排出。通過(guò)換向裝置調(diào)整驅(qū)動(dòng)液的流向，實(shí)現(xiàn)兩側(cè)活塞16及柱塞19的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)液力端20內(nèi)部工作介質(zhì)的吸入與排出循環(huán)。通過(guò)改變柱塞19、連桿18以及液力端20的結(jié)構(gòu)尺寸，可以改變往復(fù)泵行程，從而實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)沖程、低沖次、大排量的實(shí)施效果。