一种基于页岩气开采的压裂泵传动机构的制作方法

1.本发明涉及压裂泵传动设备技术领域，具体为一种基于页岩气开采的压裂泵传动机构。


背景技术：

2.页岩气作为一种蕴藏在页岩层的可供开采的天然气资源，并以游离或吸附的状态存在于有机质泥岩或其夹层中，因其独特的存在方式，使得页岩气开采抽取的方式与常规的天然气存在重要的区别。
3.其中，水力压裂技术作为开采页岩气的重要前提步骤，通过向钻井中施加高压的压裂剂以破碎页岩层，并在页岩层中形成裂缝扩张、延伸，进而在所存储的页岩气的岩层间隙与井筒之间形成流体通道，以实现对页岩气的开采作业。
4.而为了向页岩层中施加高压压裂剂，压裂泵是目前技术中的主要选择，通过动力机带动曲轴及曲杆作旋转回程动作，以带动活塞或柱塞将泵缸中的压裂剂挤压到页岩层中。
5.但是，现有压裂泵中的曲轴在作旋转动作时，其上曲杆的受力点不在曲轴的旋转中轴线上，致使该曲轴在旋转时所受到的扭矩较大，在压裂页岩层的高强度、高负载的工况下磨损现象较为严重，而且该压裂泵上的曲轴传动机构，因其上每个点的位置在不同的工作状态下时其所受到的载荷不同，致使该曲轴在旋转时的稳定性较差，极易出现圆跳动的现象，进一步加大了该曲轴在使用过程中的磨损，降低了该曲轴的使用寿命。


技术实现要素：

6.(一)解决的技术问题
7.本发明提供了一种基于页岩气开采的压裂泵传动机构，具备降低了该曲轴在旋转时所受到的扭矩大小、使其在高强度、高负载的工况下不易发生磨损现象、确保该曲轴上的每个点受力均匀而不会在旋转的过程中出现圆跳动的现象、稳定性较高且使用寿命较长的优点，解决了现有压裂泵中的曲轴在作旋转动作时，其上曲杆的受力点不在曲轴的旋转中轴线上，致使该曲轴在旋转时所受到的扭矩较大，在压裂页岩层的高强度、高负载的工况下磨损现象较为严重，而且该压裂泵上的曲轴传动机构，因其上每个点的位置在不同的工作状态下时其所受到的载荷不同，致使该曲轴在旋转时的稳定性较差，极易出现圆跳动的现象，进一步加大了该曲轴在使用过程中的磨损，降低了该曲轴使用寿命的问题。
8.(二)技术方案
9.本发明提供如下技术方案：一种基于页岩气开采的压裂泵传动机构，包括压裂泵壳体，所述压裂泵壳体内腔的上下两侧分别设有固定连杆，上下两组所述固定连杆相对应的位置上分别活动套接有活动挡板，所述活动挡板的一端固定安装有延伸至压裂泵壳体外部的柱塞连杆，所述压裂泵壳体内腔的前后两侧分别通过一组固定轴承活动套接有传动泵芯，且传动泵芯的外表面与活动挡板的一侧摩擦接触，所述传动泵芯的内壁固定安装有传
动齿组ⅰ，所述传动齿组ⅰ与固定安装在传动连轴外表面上的传动齿组ⅱ啮合传动，且传动齿组ⅱ的两端分别延伸至压裂泵壳体的外部。
10.优选的，所述传动泵芯采用的是依次交错且对称布置的若干组椭圆形结构固定连接而成的。
11.优选的，所述活动挡板的内壁设为以传动泵芯的长边中点为圆心的弧形曲面结构。
12.优选的，所述传动连轴的中轴线位于传动泵芯长边中点的一侧且靠近柱塞连杆的方位上。
13.优选的，所述活动挡板的一端通过活动套接在固定连杆外表面一侧上的压力弹簧与压裂泵壳体内壁的一侧之间传动连接。
14.优选的，所述压裂泵壳体的内腔之中填充有占其内腔容积一半以上的润滑油剂。
15.(三)有益效果
16.本发明具备以下有益效果：
17.1、该基于页岩气开采的压裂泵传动机构，对于传动泵芯的设置，当其在传动齿组ⅰ和传动齿组ⅱ的传动作用下而随着传动连轴发生旋转时，可以在摩擦挤压的作用下而带动活动挡板及其上的柱塞连杆发生循环动作，进而将压裂缸中的压裂剂挤压输送到页岩层中以实现对其的破裂作业，与现有压裂缸中的曲轴传动相比，可以始终保持传动连轴及其上的传动齿组ⅱ沿着其中轴线而发生旋转动作，以有效减小其所受到的扭矩，进而降低其在高强度、高负载的工况下的磨损现象，有效地延长了该压裂泵中个传动机构的使用寿命。
18.2、该基于页岩气开采的压裂泵传动机构，对于活动挡板内壁弧形曲面结构的设置，以确保传动泵芯的外壁与活动挡板的内壁之间在传动过程中的稳定性及流畅性，同时，对于固定连杆上压力弹簧的设置，在其弹力的作用下可以自动带动活动挡板及其上的柱塞连杆恢复到初始位置上，并在压裂缸的内部形成负压而自动的将压裂剂吸附到其内腔中，进而在传动连轴的旋转作用下自动形成循环往复动作以不断的将压裂剂挤压输送到页岩层中，并实现破碎页岩层的目的。
附图说明
19.图1为本发明结构示意图；
20.图2为本发明结构活动挡板的安装正视图；
21.图3为本发明活动挡板的结构示意图；
22.图4为本发明传动泵芯的结构示意图。
23.图中：1、压裂泵壳体；2、固定连杆；3、活动挡板；4、压力弹簧；5、柱塞连杆；6、固定轴承；7、传动泵芯；8、传动齿组ⅰ；9、传动齿组ⅱ；10、传动连轴。
具体实施方式
24.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
25.请参阅图1-4，一种基于页岩气开采的压裂泵传动机构，包括压裂泵壳体1，压裂泵壳体1内腔的上下两侧分别设有固定连杆2，上下两组固定连杆2相对应的位置上分别活动套接有活动挡板3，活动挡板3的一端固定安装有延伸至压裂泵壳体1外部的柱塞连杆5，压裂泵壳体1内腔的前后两侧分别通过一组固定轴承6活动套接有传动泵芯7，且传动泵芯7的外表面与活动挡板3的一侧摩擦接触，传动泵芯7的内壁固定安装有传动齿组ⅰ8，传动齿组ⅰ8与固定安装在传动连轴10外表面上的传动齿组ⅱ9啮合传动，且传动齿组ⅱ9的两端分别延伸至压裂泵壳体1的外部。
26.其中，对于传动齿组ⅰ8和传动齿组ⅱ9的设置，可以根据该压裂泵的使用需求，选择合适的直齿组或斜齿组，以提高该压裂泵的适用范围。
27.本技术方案中，传动泵芯7采用的是依次交错且对称布置的若干组椭圆形结构固定连接而成的。
28.其中，对于传动泵芯7的设置，当其在传动齿组ⅰ8和传动齿组ⅱ9的传动作用下而随着传动连轴10发生旋转时，可以在传动泵芯7的偏心传动的作用下而带动与之相接触的活动挡板3发生循环动作，进而通过柱塞连杆5将压裂缸中的压裂剂挤压输送到页岩层中，以实现对其的破裂作业，与现有压裂缸中的曲轴传动相比，可以始终保持传动连轴10及其上的传动齿组ⅱ9沿着其中轴线而发生旋转动作，以有效减小其所受到的扭矩，以降低其在高强度、高负载的工况下的磨损现象。
29.本技术方案中，活动挡板3的内壁设为以传动泵芯7的长边中点为圆心的弧形曲面结构。
30.其中，对于活动挡板3内壁弧形曲面结构的设置，以确保传动泵芯7的外壁与活动挡板3的内壁之间在传动过程中的稳定性及流畅性，使得该压裂泵上的各部件在运行过程中的磨损现象较小，使用寿命较长。
31.本技术方案中，传动连轴10的中轴线位于传动泵芯7长边中点的一侧且靠近柱塞连杆5的方位上。
32.其中，对于传动连轴10中轴线位置的设置，以确保传动连轴10在旋转的过程中可以有效地通过传动齿组ⅰ8和传动齿组ⅱ9带动传动泵芯7发生偏性旋转动作。
33.本技术方案中，活动挡板3的一端通过活动套接在固定连杆2外表面一侧上的压力弹簧4与压裂泵壳体1内壁的一侧之间传动连接。
34.其中，对于固定连杆2上压力弹簧4的设置，在其弹力的作用下，可以自动带动活动挡板3及其上的柱塞连杆5恢复到初始位置上，同时，可以在压裂缸的内部形成负压而自动的将压裂剂吸附到压裂缸中，进而形成自动循环往复动作以不断的将压裂剂加压输送到页岩层中。
35.本技术方案中，压裂泵壳体1的内腔之中填充有占其内腔容积一半以上的润滑油剂。
36.其中，对于压裂泵壳体1内腔中润滑油剂的设置，可以有效地降低该压裂泵中个部件在传动过程中的磨损，使其在长时间的运行过程中可以始终保持精准传动的工作状态，进一步地提高了该压裂泵在运行过程中的稳定性及可靠性。
37.本实施例的使用方法和工作原理：
38.首先将传动连轴10与动力机输出轴之间传动连接，同时，将柱塞连杆5与压裂缸之
间摩擦传动连接，并连通好与该压裂泵相适配的各配套设施，然后启动动力机以带动传动连轴10发生旋转动作，并且在传动齿组ⅱ9与传动齿组ⅰ8之间的传动作用下，而带动传动泵芯7随之发生旋转偏心动作，而后，在传动泵芯7的外部结构的作用下，致使传动泵芯7凸起的外表面与活动挡板3的内壁之间产生挤压，而带动其上的柱塞连杆5沿着固定连杆2的轨迹向外侧移动挤压相对应位置上的压力弹簧4，并将压裂缸中的压裂剂挤压输送到页岩层中，而传动泵芯7内凹的外表面与活动挡板3的内壁之间因不产生挤压，而在压力弹簧4的弹力作用下带动活动挡板3及其上的柱塞连杆5沿着固定连杆2的轨迹向内侧移动，以在压裂缸的内部产生负压而将压裂剂吸附到其内腔之中，并在传动泵芯7的旋转动作下，带动该压裂泵中的活动挡板3不断的作循环往复动作，以源源不断的将压裂剂通过该压裂泵传动机构加压输送到页岩层中。
39.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
40.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。