[发明专利]一种大功率长冲程五缸柱塞泵

说明书

技术领域

本发明属石油钻采设备，特别涉及到柱塞泵。

背景技术

随着超高压、超深井、水平井、低渗透井的不断增多，油气开采的难度愈来愈大，油气田开发必须通过大型压裂作业才能解决增产稳产问题。同时随着常规油气资源日益枯竭，提升了非常规油气资源的开采价值，以页岩气为代表的非常规油气资源的开采更加依赖于大规模的压裂施工作业，进一步拓展了压裂施工作业区域，而且非常规油气开采——特别是页岩气的单次压裂施工规模相当大。因此，随着深井、超深井和非常规油气资源的不断开发，大功率、高压力、大排量的压裂施工作业会越来越频繁，单井压裂作业时间也会越来越长，对与之相适应的大型成套压裂装备提出了更高的要求。压裂泵车是压裂装备的核心设备，柱塞泵作为压裂泵车的关键部件，其性能和技术水平对压裂泵车以至大型成套压裂装备的整体作业能力具有决定性影响。特别是为了适应我国井场多在丘陵山地，道路行驶条件差，井场布置面积小的特点，对既适合车载配置又具有高压力大排量的柱塞泵提出了更高的要求。目前，我国大型压裂泵车主要有2500型压裂泵车和3000型压裂泵车，2500型压裂泵车配置的是2800型柱塞泵，其冲程为8英寸（203.2mm），最大连杆负荷为102吨，输入功率为2800hp，其缺点是单机功率或最大排量、最高压力的匹配不适应超深层、超大型压裂工程的要求，也就是说随着压裂施工作业规模的扩大，投入施工作业的压裂机组功率和施工排量也在提高，通常依靠提高功率储备系数即超额配备更多的压裂泵车来解决安全作业和持续运行的可靠性问题，但压裂泵车数量增加与我国大部分油气田井场条件受限的矛盾比较突出；3000型压裂泵车配置的是3300型柱塞泵，其冲程为11英寸（279.4mm），最大连杆负荷为159吨，输入功率为3300hp，其缺点是因为柱塞泵是三缸泵，排出脉动性较大，压裂泵车整机振动较大，尽管单机排量较2800型柱塞泵有所提高，但在同直径柱塞和同冲次下，其单机排量仅为2800型压裂泵车的82.5%，所以依旧存在单机最大排量和最高压力的匹配不适应超深层、超大型压裂工程需要的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大功率长冲程五缸柱塞泵，其冲程为266.7至292.1mm，额定输入功率为3300hp，解决了我国油气田因井场条件受限而又超额配备更多的压裂泵车来解决安全作业和持续运行的可靠性的矛盾，而且配置该柱塞泵的压裂泵车的整车振动性大有改善。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种大功率长冲程五缸柱塞泵，该柱塞泵为五缸结构，冲程为266.7至292.1mm。

一种大功率长冲程五缸柱塞泵，该柱塞泵包括动力端总成、液力端总成和减速箱总成，其中动力端总成包括动力端壳体、曲轴、连杆、轴承、连杆销、十字头和小连杆；液力端总成包括泵头体和柱塞；小连杆一端与十字头连接，另一端通过卡箍与液力端总成的柱塞连接；动力端壳体由曲轴箱体和十字头箱体组成，十字头箱体和曲轴箱体由螺栓固定，并通过拉杆和拉杆螺母与液力端总成的泵头体连接固定，拉杆连接动力端总成和液力端总成，减速箱总成输出端与动力端总成的曲轴连接，减速箱外壳体与曲轴箱体端面用螺栓连接固定。

连杆为合金钢铸件，十字头全圆柱形设计，外圆表面有油槽，并与连杆通过连杆销连接。

减速箱总成为人字齿行星齿轮结构，传动比7.4：1~7.9：1。

柱塞泵的动力端壳体的缸间距为266.7mm，曲轴箱体的轴承座之间开档中心距及十字头箱体各铜套之间中心距都为266.7mm。

曲轴箱体采用组合式焊接结构，由6个轴承座组成，前端焊接端板，后部焊接圆弧板，每个轴承座前端上下对称位置设计有螺孔，用于拉杆的紧固。

十字头箱体为钢结构焊接件，内孔钢套内圆冷镶铜套，铜套内圆精磨而成,螺栓8通过端面上下各一组孔将十字头箱体与曲轴箱体固定，拉杆通过上下各一组拉杆孔贯穿十字头箱体后固定于曲轴箱体上，各缸孔间距为266.7mm。

曲轴为整体式结构，由六道轴颈和五道曲拐组成，六个圆柱滚子轴承安装在六道轴颈外圆和轴承座内孔处，支撑曲轴，曲拐与曲轴的旋转中心距离为133.35至146.05mm。