壓裂用泵頭體實(shí)際工況下使用壽命檢測(cè)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬石油鉆采設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及到壓裂泵泵頭體使用壽命檢測(cè)裝置和 檢測(cè)。
【背景技術(shù)】
[0002] 壓裂泵是用于壓裂介質(zhì)高壓泵送的設(shè)備，主要應(yīng)用于油氣田儲(chǔ)層改造的水力壓裂 施工中，常用的壓裂泵為柱塞式容積往復(fù)泵，主要由動(dòng)力端、泵頭體、吸入閥、排出閥等部件 組成，通過(guò)動(dòng)力機(jī)械驅(qū)動(dòng)，動(dòng)力端帶動(dòng)柱塞在于泵頭體內(nèi)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在泵頭體內(nèi)吸入閥 和排出閥的交替作用下，實(shí)現(xiàn)壓裂介質(zhì)的高壓泵送。目前壓裂泵泵頭體最高承壓等級(jí)達(dá) 140MPa，在實(shí)際壓裂施工中，由于地下儲(chǔ)層的復(fù)雜性以及往復(fù)泵自身的壓力脈動(dòng)，泵頭體從 使用到報(bào)廢過(guò)程的實(shí)際使用工況(承受的壓力、壓力的時(shí)間分布等）無(wú)法確定，由于泵頭體 長(zhǎng)期處于動(dòng)態(tài)的交變載荷作用，超高應(yīng)力應(yīng)變變化關(guān)系極其復(fù)雜，造成泵頭體使用壽命差 異大（200h~800h)且很難預(yù)測(cè)。
[0003] 現(xiàn)有壓裂泵頭體壽命多采用人工統(tǒng)計(jì)的簡(jiǎn)單方式完成，泵頭體的壓力信號(hào)只能顯 示在控制系統(tǒng)操作屏，未能真實(shí)紀(jì)錄、反映泵頭體的壓力值及各壓力區(qū)間工作時(shí)間，不能給 壓裂泵泵頭體設(shè)計(jì)人員及施工人員提供可靠依據(jù)，隨著大規(guī)模、高壓力、長(zhǎng)時(shí)間壓裂施工的 開(kāi)展，如何快速、方便的檢測(cè)出泵頭體在實(shí)際工況作用下的使用壽命，為在役泵頭體的服役 狀況提供參考，降低超高壓壓裂施工風(fēng)險(xiǎn)，防止出現(xiàn)重大經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡，逐步成為壓 裂裝備研制方面的難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的，在于提供一種簡(jiǎn)單、可靠、方便的壓裂用泵頭體實(shí)際工況下使用壽 命檢測(cè)裝置，該檢測(cè)裝置能夠?qū)崟r(shí)、準(zhǔn)確的檢測(cè)、記錄泵頭體承受的壓力、時(shí)間等，旨在解決 在不同壓力工況下，現(xiàn)有泵頭體無(wú)法準(zhǔn)確確定泵頭體的使用時(shí)間和服役壽命的技術(shù)難題。
[0005] 壓裂用泵頭體實(shí)際工況下使用壽命檢測(cè)裝置，其特征在于：該檢測(cè)裝置包括電子 標(biāo)簽、實(shí)時(shí)在線數(shù)據(jù)采集器、手持式數(shù)據(jù)讀寫器；所述的電子標(biāo)簽通過(guò)螺栓或鉚釘連接的方 式固定在壓裂泵的泵頭體上，實(shí)時(shí)在線數(shù)據(jù)采集器安裝在柱塞泵的泵頭附近，且與泵頭是 分離狀態(tài)，手持式數(shù)據(jù)讀寫器為移動(dòng)式操作設(shè)備，實(shí)時(shí)在線數(shù)據(jù)采集器按照某采樣頻率1/ f用于接收壓裂泵裝置控制系統(tǒng)中的壓力數(shù)據(jù)幀，處理后將壓力數(shù)據(jù)幀傳輸至電子標(biāo)簽，電 子標(biāo)簽用于接收并存儲(chǔ)壓力信號(hào)，當(dāng)手持式數(shù)據(jù)讀寫器在任意時(shí)刻發(fā)出壓力數(shù)據(jù)讀取指令 后，電子標(biāo)簽通過(guò)電磁波傳輸壓力電磁波信號(hào)，手持式數(shù)據(jù)讀取器收到來(lái)自電子標(biāo)簽的電 磁波信號(hào)后，解調(diào)還原，就得到了泵頭體的壓力數(shù)據(jù)，手持式數(shù)據(jù)讀取器將讀取到的壓力數(shù) 據(jù)值進(jìn)行數(shù)據(jù)判斷，所述的手持式數(shù)據(jù)讀寫器對(duì)壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)后可完成不同壓力區(qū)間 采樣數(shù)的統(tǒng)計(jì)，6個(gè)壓力區(qū)間的采樣數(shù)n乘以采樣頻率1/f，即可得出各壓力區(qū)間的運(yùn)行時(shí) 間Ti, Ti=IiiX1/f
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 壓裂用泵頭體實(shí)際工況下使用壽命檢測(cè)裝置，其特征在于：該檢測(cè)裝置包括電子標(biāo) 簽（1)、實(shí)時(shí)在線數(shù)據(jù)采集器（2)、手持式數(shù)據(jù)讀寫器（3);所述的電子標(biāo)簽（1)通過(guò)螺栓或 鉚釘連接的方式固定在壓裂泵的泵頭體上，實(shí)時(shí)在線數(shù)據(jù)采集器（2)安裝在柱塞泵的泵頭 附近，且與泵頭是分離狀態(tài)，手持式數(shù)據(jù)讀寫器（3)為移動(dòng)式操作設(shè)備，實(shí)時(shí)在線數(shù)據(jù)采集 器（2)用于接收壓裂泵裝置控制系統(tǒng)中的壓力數(shù)據(jù)幀，處理后將壓力數(shù)據(jù)幀傳輸至電子標(biāo) 簽（1)，電子標(biāo)簽（1)用于接收并存儲(chǔ)壓力信號(hào)，當(dāng)手持式數(shù)據(jù)讀寫器（3)在任意時(shí)刻發(fā)出 壓力數(shù)據(jù)讀取指令后，電子標(biāo)簽（1)通過(guò)電磁波傳輸壓力電磁波信號(hào)，手持式數(shù)據(jù)讀取器 (3)收到來(lái)自電子標(biāo)簽（1)的電磁波信號(hào)后，解調(diào)還原，就得到了泵頭體的壓力數(shù)據(jù)，手持式 數(shù)據(jù)讀取器（3)將讀取到的壓力數(shù)據(jù)值進(jìn)行數(shù)據(jù)判斷。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓裂用泵頭體實(shí)際工況下使用壽命檢測(cè)裝置，其特征在于： 所述的電子標(biāo)簽（1)是一種超高頻（UHF)抗金屬電子標(biāo)簽，采用非接觸式能源供應(yīng)，無(wú)電 池。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓裂用泵頭體實(shí)際工況下使用壽命檢測(cè)裝置，其特征在于： 所述的電子標(biāo)簽（1)采用非接觸式數(shù)據(jù)傳輸；通過(guò)射頻技術(shù)（RFID)，既可以從標(biāo)簽內(nèi)部讀 取數(shù)據(jù)，也可以向標(biāo)簽內(nèi)部寫入數(shù)據(jù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓裂用泵頭體實(shí)際工況下使用壽命檢測(cè)裝置，其特征在于： 所述的實(shí)時(shí)在線數(shù)據(jù)采集器（2)，由數(shù)據(jù)通信模塊（5)、數(shù)據(jù)采集模塊（4)和超高頻、射頻技 術(shù)讀寫模塊（6)組成，數(shù)據(jù)通信模塊（5)用于連接在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取或?qū)懭氩僮?，?shù) 據(jù)采集模塊（4)用于接收壓裂泵裝置上的壓力數(shù)據(jù)幀，射頻技術(shù)（RFID)讀寫模塊（6)用于 將數(shù)據(jù)傳輸給電子標(biāo)簽（1)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓裂用泵頭體實(shí)際工況下使用壽命檢測(cè)裝置，其特征在于： 所述的實(shí)時(shí)在線數(shù)據(jù)采集器（2 )，其內(nèi)部的數(shù)據(jù)通信模塊（5 )上設(shè)有一個(gè)RS485數(shù)據(jù)通信接
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓裂用泵頭體實(shí)際工況下使用壽命檢測(cè)裝置，其特征在于： 根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓裂用泵頭體實(shí)際工況下使用壽命檢測(cè)裝置，其特征在于：所述的 手持式數(shù)據(jù)讀寫器（3)為數(shù)據(jù)采集終端，帶有顯示屏和操作按鍵，內(nèi)置聚合物電池，其內(nèi)劃 分為P 1，P2，P3, P4，P5，P6不同的壓力區(qū)，對(duì)應(yīng)壓力值分別為P i彡30MPa、30 MPa < P 2彡50MPa、 50 MPa < P3彡 70MPa、70 MPa < P 4彡 90MPa、90 MPa < P 5彡 llOMPa、P 6彡 IlOMPa,手持 式數(shù)據(jù)讀寫器（3)對(duì)泵頭體壓力參數(shù)進(jìn)行判斷并進(jìn)行存儲(chǔ)，并將結(jié)果顯示在顯示屏上。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓裂用泵頭體實(shí)際工況下使用壽命檢測(cè)裝置，其特征在于： 所述的手持式數(shù)據(jù)讀寫器（3)對(duì)壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)后可完成不同壓力區(qū)間采樣數(shù)的統(tǒng)計(jì)，6 個(gè)壓力區(qū)間的采樣數(shù)η乘以采樣頻率Ι/f，即可得出各壓力區(qū)間的運(yùn)行時(shí)間T i, Ti=Iii X 1/f
根據(jù)上述公式即可計(jì)算出泵頭體總運(yùn)行時(shí)間T。
【專利摘要】壓裂用泵頭體實(shí)際工況下使用壽命檢測(cè)裝置，其中電子標(biāo)簽固定在壓裂泵的泵頭體上，實(shí)時(shí)在線數(shù)據(jù)采集器安裝在柱塞泵的泵頭附近，且與泵頭是分離狀態(tài)，手持式數(shù)據(jù)讀寫器為移動(dòng)式操作設(shè)備，實(shí)時(shí)在線數(shù)據(jù)采集器將壓力數(shù)據(jù)幀傳輸至電子標(biāo)簽，電子標(biāo)簽用于接收并存儲(chǔ)壓力信號(hào)，當(dāng)手持式數(shù)據(jù)讀寫器在任意時(shí)刻發(fā)出壓力數(shù)據(jù)讀取指令后，電子標(biāo)簽通過(guò)電磁波傳輸壓力電磁波信號(hào)，手持式數(shù)據(jù)讀取器收到來(lái)自電子標(biāo)簽的電磁波信號(hào)后，解調(diào)還原，就得到了泵頭體的壓力數(shù)據(jù)，手持式數(shù)據(jù)讀取器將讀取到的壓力數(shù)據(jù)值進(jìn)行數(shù)據(jù)判斷。本發(fā)明能夠?qū)崟r(shí)、準(zhǔn)確的檢測(cè)、記錄泵頭體承受的壓力、時(shí)間等，旨在解決在不同壓力工況下準(zhǔn)確確定泵頭體的使用時(shí)間和服役壽命。
【IPC分類】F04B51-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104728096
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510164477
【發(fā)明人】王云海, 吳漢川, 彭平生, 彭飛, 李莉莉, 劉灼, 范杰, 陳勇, 石權(quán), 張亞會(huì)
【申請(qǐng)人】中石化石油工程機(jī)械有限公司第四機(jī)械廠
【公開(kāi)日】2015年6月24日
【申請(qǐng)日】2015年4月9日