非常规油气开发用大功率液力驱动压裂泵

2 0 1 1 年 第 3 9卷 增刊 石 油 机 械 CHI NA P ET ROL EUM MACHI NERY ●技术讨论 非 常规油气 开发 用大 功率液力驱 动压裂泵 钟功祥 周 大志 林 宁 ( 西南石 油大学机 电工程学院 ) 摘要 在非常规油气开发 中，要求压裂泵具有大排量 、大 功率 、高泵压 ，并且 能进行多阶段 连 续作业，现有压裂泵 已难以满足要求。为此，通过对液力驱动压裂泵结构和性能特 点的总结和 分析 ，结合非常规油气开发对压裂泵的要求 ，指 出应着力 自主研制大功率 的液力驱动压裂泵；参 照现有大功率压裂泵的技术参数，确定 出了 适合非常规油气开发压裂泵的技术参数；并为成功研 制出该液力驱动压裂泵指出了应着力解决的关键技术。 关键词 非常规油气 大功率 液力驱动 压裂泵 关键技术 液力驱动压裂泵冲程长 、冲次低 ，大大改善了 泵的工作性能 ；又液压缸中活塞能够在恒流作用下 做恒速的直线运动 ，在理论上消除了机械式压裂泵 排出流量和压力的波动性【 】 ； 还有液力传动本身 体积小 ，质量轻 ，寿命长，无 冲击，惯性小 ，易于 实现无级变速 ，激动控制和过载保护等许多优点 ； 最后加上 日趋成熟 的液压控制系统 。因此 ，大功率 的液力驱动压裂泵必然会在非常规油气开发 中占有 一 席之地 。 1 液力驱 动压裂泵 结构 与性能特 点 液力驱动压裂泵的工作原理与传统的机械驱动 压裂泵有很大的不同 ， 前者的动力端通过动力液推 动活塞 ，把动力传给液力端 ，后者动力端通过 曲柄 连杆机构把动力输传给液力端。动力端驱动方式的 不同，使液力驱动压裂泵在结构和性能上远优于机 械驱动压裂泵。其主要的结构和性能特点如下 ： ( 1 )排出压力是 由动力端 液压力 、动力端活 塞与液力端柱塞横截面积之比来决定的。动力端液 压力越 高，排出压力越高 ；动力端活塞与液力端柱 塞横截面积之 比越大 ，排出压力越高。因而设计和 使用时易于实现泵高压输出； ( 2 )易于实现长 冲程 、低 冲次 ，泵故 障率 大 大降低 ，寿命大大延长 ； ( 3 )可实现泵排量及压力无脉动 ； ( 4 )结构上易于实现大功率 、大排量； ( 5 )与机械驱动压裂泵 相 比，同功率 的液力 驱动压裂泵的体积和质量大大减小 ，从而可大大提 高压裂车的运移性 ； ( 6 )易于实现 自动控制 ，因而有利于现场施 工参数的控制。 2 液力驱动压裂泵更适合 非常规 油气 田......