XXX压裂用大功率五缸柱塞泵的研制
6500HP型压裂泵主要技术参数的优化研究
6500HP型压裂泵主要技术参数的优化研究张洪生;方超【摘要】针对目前国内页岩气开发遇到的问题,用压力高、流量大的6500HP型压裂泵替代低功率压裂泵,减少了压裂车的数量,节省井场的作业面积.通过分析计算,对6500HP型压裂泵主要技术参数予以优化确定,为研制压裂泵提供参数依据.【期刊名称】《机械制造》【年(卷),期】2016(054)004【总页数】3页(P51-53)【关键词】大功率压裂泵;技术参数;压裂车【作者】张洪生;方超【作者单位】兰州理工大学机电工程学院兰州 730050;兰州理工大学机电工程学院兰州 730050【正文语种】中文【中图分类】TH122;TE357.1随着经济发展，压裂设备（诸如压裂泵）作为提高油气产量的主要设备之一，得到了前所未有的发展［1］。
在国外，专用于油田使用的压裂泵早已实现了产品的系列化、通用化和标准化。
国外压裂泵从小功率发展到大功率，从低压发展到高压，都考虑到了部件的系列化及通用性，如美国哈里伯顿公司生产制造的HQ-2800HP五缸卧式压裂泵等。
在国内，截止到2013年底，我国的压裂装备能力已经达到1 560 MW，仅2013年就新增了360 MW，其中2300HP型以上压裂设备占了新增订货的70%以上。
2014年到2015年，在大型压裂设备的设计和工艺上，逐步打破了国外公司的垄断地位，如江汉油田第四机械厂研制的国家863项目SYL2500Q-140型压裂车，其装载的压裂泵最高工作压力达123～140 MPa，最大输出排量为2 172～3 128 L/ min，输出功率为2 085 kW。
近年来，我国的三一重工、北方重工等重工企业也陆续开展了页岩气超高压压裂成套装备的开发研究，杰瑞公司完成了世界首台搭载4500HP压裂泵的涡轮压裂车的研制，宏华公司已经试验成功搭载6000HP压裂泵的大型压裂车。
目前国内外大功率压裂泵的需求与日俱增，用压力高、流量大的6500HP型压裂泵替代低功率压裂泵，可减少压裂泵的数量，节省井场的作业面积。
五缸柱塞泵工作原理
五缸柱塞泵工作原理今天咱们来唠唠五缸柱塞泵这个有趣的家伙的工作原理。
咱先得知道啥是柱塞泵。
柱塞泵就像是一个勤劳的小工人，在各种机械设备里可起着大作用呢。
这五缸柱塞泵啊，它里面有五个柱塞，就像五个小伙伴一起干活。
想象一下，这五缸柱塞泵就像是一个超级团队。
每个柱塞都住在自己的小“房间”里，这个小“房间”就是泵体里的柱塞腔啦。
这柱塞就像个调皮的小活塞，在自己的腔里跑来跑去。
当这个五缸柱塞泵开始工作的时候，就像是一场精彩的音乐会开场啦。
有一个动力源，就好比是音乐会的指挥家，它给整个系统提供动力。
这个动力源会推动着那些柱塞开始动起来。
比如说，动力源可能是一个发动机或者电动机，它把力量传递过来。
这时候，柱塞就开始在柱塞腔里做往复运动啦。
啥叫往复运动呢？就像咱们玩的跷跷板一样，一会儿上去，一会儿下来。
当柱塞往下走的时候，就像是在柱塞腔里挖了一个小坑，这个小坑就会把外面的液体给吸进来。
这个液体就像是被邀请来的小客人，被柱塞拉进了自己的小“房间”。
然后啊，柱塞又开始往上走了。
这一往上走，就像是把小“房间”的门给关上了，那些被吸进来的液体就被关在里面了。
而且啊，随着柱塞不断往上走，这个小“房间”里的空间越来越小，液体就被挤压得越来越厉害。
这就好比是咱们把气球里的气越挤越多一样。
这五个柱塞可不是各干各的哦。
它们的运动是有顺序的，就像跳舞一样，你一下我一下。
一个柱塞在把液体吸进来的时候，另一个柱塞可能就在把液体挤出去呢。
这样就保证了整个泵的工作是连续不断的。
当柱塞把液体挤压到一定程度的时候，就会有一个出口，就像是小“房间”的另一个门打开了，被挤压得紧紧的液体就像一群着急的小蚂蚁，从这个出口蜂拥而出，去它们该去的地方啦。
这个出口连接着各种管道，液体就顺着管道被送到需要的地方，也许是去给机器降温，也许是去推动某个部件工作呢。
你看，这五缸柱塞泵的工作就像是一场精心编排的表演。
每个柱塞都在自己的位置上发挥着作用，它们之间相互配合，缺一不可。
4500马力新型电驱动压裂泵电机的研制
95%，无结霜露；运行环境温度：-10℃～+40℃； 海拔高度：≤1200m；工作过程中具有振动。振 动满足EN50178/60068-2-6要求，5-31Hz范围内， 最大振幅0.25mm，31-150Hz范围内，最大加速度 1G。
适用场所：适应野外恶劣工况。电机防护等 级：IP23，工作环境中存在泥土、水汽、灰尘、 泥浆或砂浆；设备满足II区工作环境要求，电机为 卧式安装。图1、图2是某型号压裂撬扭矩和流量 的曲线图。
图3为某型号压裂泵工作模式及压裂机泵车工 作中通常采用的循环模式。
图3
2.2.1 选取电动机容量 由图3可以看出：每组压裂车都处于间歇工作
状态，持续运行于最大功率的80%左右，因此，电 动机所需工作功率计算如下：
压裂泵的输出水容量 P=4500hp=4500×0.7457=3355.65kW，考虑 到泵的效率，按P=3300kW，且P=3300kW 持续运行于最大功率的80%，则功率 P=PMAX×80%=3300kW×0.8=2640kW，考 虑到电机效率η=0.947，则电机功率取 P=2640×0.947=2500kW。
时将压裂泵系统从“机械驱动时代”提升至“电 动、数控、绿色、智能时代”，为油田市场的页 岩油/气开采提供了有力保障，也为能源开发开拓 了新领域，具有划时代意义。
2 压裂柱塞泵系统对电机的要求 压裂泵是压裂车的工作主机。它的工作状况
决定电机的特性要求。设计时应首先从使用环境 的压力、工作要求等方面使电机适应压裂泵的要 求。
[关键词] 页岩气；压裂泵；大功率；电驱动；多相电机
1 概述 页岩气及页岩油是能源领域三大主要非常规
资源之一，页岩气及页岩油的开采已成为全球能 源开发的另一个热点。压裂车（又称压裂泵车） 是以载重汽车为底盘的压裂泵组合设备，是页岩 气/油开采中的核心装备。压裂车的作用是把压 力高、排量大的专用压裂液挤入地层，加大井内 地层的缝隙，再将一定粒度和配比的天然砂或耐 高温、耐高压、耐腐蚀、高强度、高导流的人造 高强陶瓷颗粒材料输入地层，支撑缝隙，将地层 中的油气资源加压通过设备输出。近年来压裂泵 （车）在向高压力、大排量、性能可靠，操作方 便，工作平稳，结构紧凑的方向发展。
5500HP新型大功率电驱压裂系统的研制
- 8 -论文广场石油和化工设备2021年第24卷表1 压裂泵的工作特性5500HP新型大功率电驱压裂系统的研制夏梁志1，刘雄1，丁小宁1，吴汉川2（1.中车永济电机有限公司， 山西 永济 044502）（2.中石化四机石油机械有限公司， 湖北 荆州 434024）[摘 要] 为解决传统压裂泵车组单机功率小、排量低、运行噪音大及排放物污染环境等问题，研制了5500HP新型大功率电驱压裂泵系统。
该系统采用24脉波整流技术、二极管箝位式（NPC）三电平技术，结合PLC及多相电机控制技术给六相异步电机供电直接驱动柱塞泵，具有网测谐波电流小、流量控制精度高、低噪、零排放等特点，实现了全电驱单机大功率运行的突破。
本文从5500HP新型大功率电驱压裂系统研制出发，系统给出了电机功率、种类、电压等级、功率器件及变频器拓扑结构等的设计选型方法。
最后通过选取该电驱系统运用的典型实例，验证了该系统具有的优势和实用性。
该装备的研制成功为我国页岩油气田电动、绿色、智能开发提供了新的装备支撑。
[关键词] 页岩气；电驱动；大功率；压裂系统；多相电机作者简介：夏梁志（1985—），男，湖北荆州人，2012年毕业于兰州交通大学检测技术与自动化专业，研究生学历，硕士学位，高级工程师。
现在中车永济电机有限公司主要从事油田领域电驱动压裂装备的设计与研发工作。
1 引言页岩气是从页岩层中开采出来的成分以甲烷为主的天然气，是一种重要的非常规天然气资源，具有较高的工业经济价值[1]。
据统计，中国页岩气的存储量约占全世界的1/5，具有良好的勘探开发前景[2]。
对于我国页岩气开采的压裂施工作业，目前普遍采用的是柴油机驱动的压裂泵车组的工作模式，这已成为我国改造低渗透油气藏和开发非常规油气藏的主要手段[3][4]。
但随着压裂工艺水平的提高、页岩气等非常规油气井的大规模开发，以及受施工场地的限制，压裂施工作业对压裂车的单机功率、压力、排量、可靠性及自动化水平的要求越来越高[5]。
新型大功率电动压裂泵组的研制
一 94 一石油机械CHINA PETROLELM M ACHIN ERY2017 年第 45 卷第 4 期◄油气田开发工程►新型大功率电动压裂泵组的研制田雨谢梅英(四川宏华石油设备有限公司成都研发部）摘要：压裂泵车传统的机械传动方式存在单机功率小、占地面积大、噪声大和污染高等问题，无法实现自动化控制和精准控制。
为此，研制了 HH6000大功率电动压裂泵组。
该泵组引入了大 功率变频电机直接驱动压裂泵的全新理念，通过数控变频技术和P L C控制技术，实现了单机大功 率、体积小质量轻、排量压力控制精确、无级调速以及连续大功率运行等技术突破。
2套HH6000 电动压裂泵组在四川长宁H9平台的页岩气压裂施工中，供液能力3.0~4.5 m3/min，约占总施工 液量的X，砂的质量浓度100〜200 kg/m3，设备运行情况良好，得到了用户的高度评价。
该泵组 解决了页岩气大规模成片开发的高效、经济和环保问题，为实施页岩气压裂提供了理想的设备。
关键词：压裂泵；大功率；电动；页岩气中图分类号：丁瓦934文献标识码：入如：10.16082/】.（:吐[^吼.100卜4578.2017.04.021Development of New-type Superpower Electric Fracturing Pump SkidTian Yu Xie Meiying( D Department, 5/cAua^ Co. , Ltd.) Abstract：The traditional mechanical transmission ol fracturing pump has the issues ol small power,big footprint,high noise and high pollution,which can not realize automatic control and precise control.In view ol this, the HH6000 superpower electric fracturing pump skid has been developed.The pump has introduced a new concept of superpower variable frequency motor directly driven fracturing pump.Through the NC frequency conversion and PLC control technology,technical breakthrough has been achieved as follows:the single-machine superpower,the small footprint and light weight,the precise control of displacement and pressure,the stepless speed regulation, continuous operation under big power.Two sets of HH6000 electric fracturing pump skids have been applied to complete the shale gas fracturing operation of Platform H9 in Sichuan Changning.The two sets of pump skids have the liquid supply capacity of about 3.0〜4.5 m3/min,about%of the total operation volume,with the sand concentration of 100〜200 kg/m3.The equipment run well and has been highly praised by the user.The pump skids meets the requirements of high-efficiency,economic and environment-friendly development of shale gas,providing the ideal equipment for shale gas fracturing.Key words：fracturing pump；superpower；electric;shale gas0引百页岩气是三大主要非常规资源之一⑴。
SPM QWS2500SD五缸柱塞泵
QWS 2500SD作业泵QWS 2500SD五缸柱塞泵设计制造坚固耐用，适于在恶劣工况下使用。
QWS 2500SD泵设计可每周工作六天，每天十小时，在恶劣工况下仍能保持作业所需的高性能连杆负载能力，如Barnett页岩压裂作业。
QWS 2500SD作业泵优势：◆ 十字头销轴轴承的表面面积比QWS 2500Classic加大24%◆ 该产品承重板材较QWS 2500Classic更厚，设计更为牢固。
◆ 采用A514（T1）结构钢，强度更高。
◆ 所有零部件与QWS 2500Classic作业泵可互换，安装及传动位置相同。
◆ 外壳更牢固可靠。
◆ 结构件采用整体焊接形式。
QWS 2500SD技术规格：最大功率: 1,866kW（2,500 BHP）长度：2,153mm（84.75in）最大连杆负荷：87,239kg（192,325lb）宽度：1,877mm（73.875in）冲程：203.2mm（8in）高度：1,102mm (43.375in)传动比：6.353:1 重量(净重)：7,257kg (16,000 lb)QWS 2500SD工作参数表：驱替参数（泵每分钟冲次/小齿轮转速RPM ）柱塞 直径 每转排量100/635116/736150/953 200/1271 250/1588330/2096 mm (in)升/转 (加仑/转)升/分 (加仑/分) Kg/cm 2(PSI) 升/分 (加仑/分)Kg/cm2(PSI) 升/分(加仑/分)Kg/cm 2(PSI) 升/分(加仑/分) Kg/cm 2(PSI) 升/分 (加仑/分) Kg/cm2(PSI) 升/分 (加仑/分)Kg/cm 2(PSI)88.9 (31/2) 6.3 (1.67) 631 (167) 1409 (19990) 730 (193) 1409 (19990) 946 (250) 1088 (15432) 1261 (333) 816 (11574) 1576 (416) 653 (9259)2081 (550) 494 (7015) 95.3 (33/4) 7.2 (1.91) 724 (191) 1227 (17413) 838 (221) 1227 (17413) 1086 (287) 947 (13443) 1448 (382) 711 (10082) 1810 (478) 568 (8066)2389 (631) 431 (6111) 101.6 (4) 8.2 (2.18) 824 (218) 1079 (15305) 954 (252) 1079 (15305) 1235 (326) 833 (11815) 1647 (435) 624 (8861) 2059 (544) 500 (7189)2718 (718) 378 (5371) 114.3 (41/2) 10.4 (2.75) 1042 (275) 852 (12093) 1207 (319) 852 (12093) 1564 (413) 658 (9336) 2085 (551) 493 (7002) 2606 (688) 395 (5601)3440 (909) 299 (4243) 127.0 (5) 12.9 (3.40) 1487 (340) 690 (9795) 1490 (394) 690 (9795) 1930 (510) 533 (7562) 2574 (680) 400 (5671) 3217 (850) 320 (4537)4247 (1122) 242 (3437) 139.7 (51/2) 15.6 (4.11) 1557 (411) 570 (8195) 1803 (476) 570 (8095) 2336 (617) 440 (6249) 3114 (823) 330 (4687) 3893 (1028) 264 (3750)5139 (1358)200 (2841) 146.1 (53/4) 17.0 (4.5) 1702 (450) 522 (7406) 1971 (521) 522 (7406) 2553 (674) 403 (5718) 3404 (899) 302 (4288) 4255 (1124) 242 (3431)5616 (1484)183 (2599) 152.4 (6) 18.5 (4.9) 1853 (490) 479 (6802) 2146 (567) 479 (6802) 2780 (734) 370 (5251) 3706 (979) 278 (3938) 4633 (1224) 222 (3151)6115 (1616)168 (2387) 165.1 (61/2)21.7 (5.75)2175 (575) 408 (5796) 2518 (665) 408 (5796) 3262 (862) 315 (4474) 4350 (1149)236 (3356) 5437 (1436) 189 (2685)7177 (1896)143 (2034) 171.5 (63/4) 23.5(6.20) 2345(620) 379 (5375)2716(718) 379(5375) 3518 (929)292 (4149) 4691(1239)219 (3112)5863(1549) 175(2489)7740 (2045)133 (1886)输入功率：kW （BHP)1611(2159) 1866(2500) 1866(2500) 1866(2500) 1866(2500) 1866(2500)1以上数据基于90%的机械效率（ME ）和100%的容积效率（VE ）得出-只用于间歇作业2压力超过 1,000Kg/ cm 2 (15,000psi)时，需要配备特殊仪表和排出口法兰，详情请联系制造厂家。
压裂用大功率五缸柱塞泵的研制
* 基金项目: 中国石油化工集团公司科技发展部重点攻关项目 2500 hp五缸柱塞泵研究与开发 ( JP03008 )。
2007年 第 35卷 第 2期
张国友等: 压裂用大功率五缸柱塞泵的研制
23
核。采用对称布置的双圆柱斜齿轮传动, 布置在曲 是由于疲劳损伤积累, 导致疲劳裂纹扩展而引起,
轴两端, 抵消齿轮运转时产生的轴向力。轮齿表面 因此设计 时用 P ro /E 软件对泵头体 进行有限 元分
22 新产品开发
石油机械 CH INA PETRO LEUM MA CH IN ERY
2007年 第 35卷 第 2期
压裂用大功率五缸柱塞泵的研制*
张国友 1, 2 冯 定1 游 艇2
( 1 长江大学 2 江汉石油管理局第四石油机械厂 )
摘要 随着油田压裂工艺的发展, 大功率的柱塞泵越来越成为压裂作业的发展趋势, 为此, 研制了 SJ2500五缸柱塞泵。这种泵具有压力高、排量大、性 能可靠、结构紧凑、操作灵活等特 点, 采用一种柱塞的性能参数 ( 压力、排量 ) 可覆盖目前所有固井、压裂用三缸柱塞泵在各种柱 塞时的性能参数, 是油田酸化压裂作业的理想设备。该泵于 2006年 7月在美国德克萨斯州井场工 作, 其噪声等级低于现场其它泵, 经过 354 h的现场施工, 整个泵运行状态良好, 美国用户对泵 的整个操作很满意。
568
2 710 37 1 1 631 49 3
2000 型三 114 3 97 5
625
缸柱塞泵 127 0 79 0
设计时壳体采用钢焊接结构, 由 6块支撑板组 成机架, 曲轴 6个轴承座和小齿轮轴的 2个轴承座 焊在支撑板上, 5个缸套分布在各支撑板之间的空 间, 改进了原三缸柱塞泵的壳体结构, 将齿轮盖、 前盖和后盖与泵壳做成一整体, 增加了壳体强度, 减少了漏油几率。为提高焊接质量, 设计加工了 2 套焊接工装; 为防止加工后壳体变形, 进行焊后去 应力处理, 并 设计了壳体镗 夹具和专用刀 盘、镗 杆, 在数显镗床上初加工, 在 RT 1600加工中心上 精加工。
SYL600-10压裂泵车的研制
科技与创新┃Science and Technology&Innovation ·84·2021年第23期文章编号：2095－6835（2021）23－0084－02SYL600-10压裂泵车的研制毛纯（中石化四机石油机械有限公司，湖北荆州434020）摘要：SYL600-10压裂泵车的研制，解决了储层压裂酸化技术应用中出现的大排量和高压力装备需求。
该设备在卡车上装有一台卧式三缸单作用柱塞泵。
柱塞泵由车上一台卡特C15柴油机驱动。
整车设备的电路系统、液气路系统及机械传动系统均集成在控制台上，可由单人独立操作，具有自动化程度高、操作便利的特点，主要用于油田浅井、中深井的压裂作业，可分别进行单独作业和联机作业。
关键词：压裂泵车；柱塞泵；浅井；中深井中图分类号：TE934.2文献标志码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2021.23.0341研究背景压裂酸化是指通过足够可压开储层的压力下，对地层泵入酸液，依靠酸蚀作用对地层原有裂缝解堵或形成新裂缝，是恢复油井产量的一项重要措施。
随着压裂酸化技术的日益发展和对油气田工况的不断认识，适用于油田浅井、中深井的新型压裂酸化装备出现了突破性的进展[1-2]。
2技术方案SYL600-10压裂泵车主要由动力系统、润滑系统、液气路系统、离心泵、电控系统、清洗装置、计量罐、高压管汇系统、低压管汇系统等组成。
整车配备超压保护装置，当泵压超过预设值时，可停止输出动力，进而保证设备运行和人身安全。
整车设备具有自我保护、自我诊断以及数显功能[3-4]。
全车的具体模块设计如图1所示。
2.1柱塞泵模块设计STP600S柱塞泵是一种柱塞规格为3"（1"≈2.45cm）的往复式容积单作用泵，可广泛地用于各类油田作业，如酸化、压裂等。
该柱塞泵包括动力端、液力端总成和减速箱等零部件，减速箱的安装位置可根据柱塞泵的安装位置变化，在泵的左右侧均可安装，并且减速箱的输入轴具备16种不同的安装位置，适用于不同的传动系统要求，并配置有100MPa 的压力表。
YL105-1349型压裂车1800型五缸技术协议
YLC105－2000型压裂车技术协议定做方：（以下简称甲方）承揽方：（以下简称乙方）一、产品概述及执行标准YLC105－2000型压裂车是一种在卡车上装有一台卧式五缸高压柱塞泵的移动设备。
柱塞泵由车台柴油机通过液力变速器驱动，可在远离压裂车几十米外的远控箱或仪表车上操作，安全可靠，自动化程度高。
该设备装有自动超压保护装置，压裂施工作业时，操作人员可在远控箱或仪表车上设定最高安全施工压力，当时机施工排除压力超过设定的最高安全施工压力时，超压保护装置自动使车台柴油机处于怠速状态。
当超压保护复位后，可以很快地重新启动柱塞泵工作。
YLC105－2000型压裂车主要用于油气田深井、中深井及浅井的各种压裂作业，还可以用于水力喷砂、煤矿高压水力采煤、船舶高压水力除锈等作业。
该设备能进行单机和联机作业。
YLC105－2000型压裂车主要由载车底盘、车台柴油机、液体加热器、液力变速器、传动轴、刹车装置及硅油减震器、压裂泵、润滑系统、气路系统、液压系统、仪表控制系统、高压排出管汇、低压吸入管汇、活动弯头、照明系统等组成。
YLC105－2000型压裂车执行SY/T5211-2009 《成套压裂设备》相关标准。
二、整机性能参数最高工作压力（Mpa）：68.6（5〞柱塞）最大排量（L/min）：3642（5〞柱塞）外形尺寸（长×宽×高）：10480×2500×3730整机重量（kg）：≤34000三、主要部件技术参数1、载车底盘北方奔驰（8×4）型汽车底盘型号：北方奔驰ND1312D41J/8×4发动机型号： WP10.375功率： 276KW/ (2200r/min)轴距（mm）： 1500+4150＋1450驱动形式： 8×4最大扭矩： 1460N.m变速箱： 12JS169T取力器： QH50，8齿花键取力，旋向与发动机相同前桥： VL4/015D-7.5中桥： HD7/016DGS/13-5.263后桥： HL7/15DS/13-5.263车辆最大速度： 85 km/h车辆最大爬坡度：≥30％最小离地间隙： 339mm最小转弯半径：≤24m接近角： 26°后悬： 975轮胎： 12.00 R20驾驶室：颜色为雷诺红燃油箱：配置两个400L油箱，安装在大梁右侧精良靠近前桥，在油箱底部采用内径为25mm的胶管连通。
五缸压裂泵动力端动力学研究
收稿日期院圆园员苑 原 园源 原 圆苑 基金项目院辽宁省科技创新重大专项渊圆园员猿园猿园园猿冤 作者简介院高媛渊员怨远源要冤 袁女袁辽宁鞍山人袁大连理工大学教授袁硕士袁主要研究方向为机械结构设计遥
窑圆猿窑
圆园员愿 年第 源苑 卷摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 机械设计与制造工程摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
圆园员愿 年 愿 月摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 机械设计与制造工程摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 粤怎早援 圆园员愿 第 源苑 卷 第 愿 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 酝葬糟澡蚤灶藻 阅藻泽蚤早灶 葬灶凿 酝葬灶怎枣葬糟贼怎则蚤灶早 耘灶早蚤灶藻藻则蚤灶早摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 灾燥造援 源苑 晕燥援 愿
驱动齿轮所受切向力 云贼圆 相对曲轴轴心产生的
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石油机械
ｃＨＩＮＡＰＥＴＲｏＬＥｕＭＭＡｃＨＩＮＥＲＹ２００７年第３５卷第２期．．新产品开发◆
压裂用大功率五缸柱塞泵的研制４
张国友１’２冯定１游艇２
（１．长江大学２．江汉石油管理局第四石油机械厂）
摘要随着油田压裂工艺的发展，大功率的柱塞泵越来越成为压裂作业的发展趋势，为此，研制了ｓＪ２５００五缸柱塞泵。
这种泵具有压力高、排量大、性能可靠、结构紧凑、操作灵活等特点，采用一种柱塞的性能参数（压力、排量）可覆盖目前所有固井、压裂用三缸柱塞泵在各种柱塞时的性能参数，是油田酸化压裂作业的理想设备。
该泵于２００６年７月在美国德克萨斯州井场工作，其噪声等级低于现场其它泵，经过３５４ｈ的现场施工，整个泵运行状态良好，美国用户对泵的整个操作很满意。
关键词五缸柱塞泵大功率酸化压裂
近年来，随着油田压裂工艺的发展，配套酸化压裂设备中需要高压力、大排量、性能可靠、操作方便、工作平稳、结构紧凑合理的压裂泵，从而满足油田压裂作业需求。
大功率的柱塞泵越来越成为压裂作业的发展趋势。
国外很早就开始对１８６６ｋＷ五缸柱塞泵进行研究，目前ＳＰＭ公司开发的ＱＷＳ２５００ＬＷ五缸柱塞泵、ＧａｒｄｎｅｒＤｅｎｖｅｒ公司开发的Ｃ—２５００、ＧＤ２５００系列五缸柱塞泵已投人使用，而国内在此领域的开发仍然是一片空白。
鉴于此，江汉石油管理局第四石油机械厂于２００５年开发出具有我国自主知识产权的ＳＪ２５００五缸柱塞泵，制动功率可达ｌ８６６ｋｗ（２５００ｈｐ），性能达到国外同类产品先进水平，价格比进口同类机型便宜。
该机型替代进口产品后，可为国家节约大量的外汇。
由于该泵结构紧凑、操作灵活，因此可大大降低工人的劳动强度，显著提高压裂作业质量和效率，有效促进油田的技术进步。
五缸柱塞泵的研制成功必将逐渐取代大功率大排量三缸柱塞泵的垄断地位，成为油田压裂作业设备的新一代替代产品。
结构及原理力端总成、液力端总成和润滑系统等组成。
１．动力端总成
动力端总成设计原则：①各零部件满足在最大功率下的强度和刚度要求；②各运动副必须有可靠的润滑；③采用尽可能大的连杆比，以提高吸人和排出性能；④检修和更换易损件方便。
设计时壳体采用钢焊接结构，由６块支撑板组成机架，曲轴６个轴承座和小齿轮轴的２个轴承座焊在支撑板上，５个缸套分布在各支撑板之间的空间，改进了原三缸柱塞泵的壳体结构，将齿轮盖、前盖和后盖与泵壳做成一整体，增加了壳体强度，减少了漏油几率。
为提高焊接质量，设计加工了２套焊接工装；为防止加工后壳体变形，进行焊后去应力处理，并设计了壳体镗夹具和专用刀盘、镗杆，在数显镗床上初加工，在ＲＴｌ６００加工中心上精加工。
曲轴采用整体式结构，由６个重型圆柱滚子轴承支撑，双向定位，工作可靠，刚性好，避免了偏心轮式曲轴结构复杂、质量大的缺点，各曲拐钻有相贯通的油道，以润滑连杆轴瓦。
考虑到多曲拐连杆机构空间运动情况复杂，设计中采用三维动画设计软件，模拟动力端运动，保证设计质量。
齿轮设计采用美国ＡＧＭＡ２１０ｌ—Ｃ９５—１９９５标
ＳＪ２５００五缸柱塞泵是卧式五缸柱塞泵，由动准，并运用齿轮设计软件，对其进行设计和强度校￥基金项目：中国石油化工集团公司科技发展部重点攻关项目“２５００ｈｐ五缸柱塞泵研究与开发”（ＪＰ０３００８）。
压裂用大功率五缸柱塞泵的研制
作者：张国友， 冯定， 游艇， Zhang Guoyou， Feng Ding， You Ting
作者单位：张国友,Zhang Guoyou(长江大学;江汉石油管理局第四石油机械厂)， 冯定,Feng Ding(长江大学)， 游艇,You Ting(江汉石油管理局第四石油机械厂)
刊名：
石油机械
英文刊名：CHINA PETROLEUM MACHINERY
年，卷(期)：2007,35(2)
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本文链接：/Periodical_syjx200702007.aspx。