一种用于井下煤层压裂的五缸加砂压裂泵系统及其控制方法与流程

1.本发明涉及柱塞泵装备技术领域，尤其涉及一种用于井下煤层压裂的五缸加砂压裂泵系统及其控制方法。


背景技术：

2.目前，国内少数矿井压裂过程中采用清水进行压裂，压裂完成后，压裂所产生的裂隙容易闭合，不利于瓦斯沿裂隙释放，影响压裂效果，不便后期抽采，使整个压裂过程工作效率低。大多数煤与瓦斯突出矿井都利用三缸煤矿井下加砂压裂泵组在煤矿井下对煤体、岩体增透压裂，利用煤矿井下加砂压裂泵组输送不同砂比、不同粘度的压裂液，完成加砂压裂施工从而降低煤与瓦斯突出事故。但由于近几年随着开采效率不断的提升，市面的三缸煤矿井下加砂压裂泵组已不能满足多数矿井的需求。为了实施各煤与瓦斯突出矿井的压裂工艺，要求对岩体、煤体实施增透压裂，同时保证提高压裂效率、降低劳动强度，所以需要效率更高的装置进行工作，因此，需要高效、智能的井下工作装置。


技术实现要素：

3.针对上述缺陷或不足，本发明的目的在于提供一种用于井下煤层压裂的五缸加砂压裂泵系统及其控制方法。
4.为达到以上目的，本发明的技术方案为：
5.一种用于井下煤层压裂的五缸加砂压裂泵组系统，包括：独立运行或依次连接运行的泵板车、电机板车、变频器板车、控制箱板车、变频器循环水冷板车以及移动变电站板车，其中；
6.所述泵板车上设置有至少一个五缸加砂压裂泵；
7.所述电机板车包上设置有为五缸加砂压裂泵提供动力的电机；
8.所述变频器板车上设置有变频柜，所述变频柜用于根据控制指令对所述电机进行能变频控制，降低电力系线路电压波动，并且获取五缸加砂压裂泵以及电机的运行参数；
9.所述变频器循环水冷板车包括降温装置，用于对五缸加砂压裂泵进行冷却降温；
10.所述移动变电站板车包括供电装置，用于提供电量；
11.控制箱板车包括plc控制柜和通讯模块，所述plc控制柜与用于获取煤层气开采过程的工程参数和缸加砂压裂泵以及电机的运行参数，并且通过通讯模块与远程终端进行通讯后，对变频柜、降温装置、以及电机发送控制指令。
12.所述五缸加砂压裂泵上连接有吸入管路和排出管路；所述吸入管路上设置有前置喂料泵，所述排出管路为高压胶管。
13.所述泵板车上设置有多个五缸加砂压裂泵，并且所述多个五缸加砂压裂泵之间通过汇流管汇相连接。
14.所述泵板车、电机板车、变频器板车、控制箱板车、变频器循环水冷板车以及移动变电站板车的车体为矿用平板车，所述矿用平板车的两端设置有连接件，周向设置有用于
支撑的支腿。
15.所述泵板车和电机板车固定安装于地基上。
16.所述降温装置包括：水冷装置和/或风冷装置。
17.所述运行参数包括：五缸加砂压裂泵的流量、输出功率、频率、温度、以及电机转速；所述工程参数包括：煤层砂水比例参数。
18.所述通讯模块通过5g网络与所述远程终端进行通讯。
19.一种用于井下煤层压裂的五缸加砂压裂泵组系统的控制方法，包括：
20.1)、通过五缸加砂压裂泵向煤层注水，以使得煤层产生新裂隙；
21.2)、当所述新裂隙打动预设值时，五缸加砂压裂泵注加砂水，以使得砂粒支撑裂缝使裂缝持续扩大直至完全压开。
22.3)、根据煤层气开采需求，设置砂水比例，根据所设置的砂水比例进行运行计算处理；
23.4)、五缸加砂压裂泵的前置喂料泵进行工作，完成加砂压裂。
24.与现有技术比较，本发明的有益效果为：
25.本发明提供了一种用于井下煤层压裂的五缸加砂压裂泵系统，通过对五缸加砂压裂泵配置泵板车、电机板车、变频器板车、控制箱板车、变频器循环水冷板车以及移动变电站板车，使得每个板车可独立移运，到达作业地点后，再将各个板车用支腿调平，头尾刚性连接，达到作业状态，其中，五缸加砂压裂泵配有独立水冷和风冷装置提高压裂效率、降低劳动强度，配备移动变电站代替原有的土建配电室，在煤矿井下运行时更加方便运输，配有独立变频器板车可以合理控制电机转速，并降低电力系线路电压波动，避免电压敏感设备故障跳闸或工作异常，每个板车都能够与五缸加砂压裂泵相配合，高效的完成加砂压裂，减少原有输砂、混砂系统，改为前置喂料泵，结构简单更为适合狭窄的煤矿井下工况，增加安全泄压管汇，使设备在运行时更加安全可靠。
附图说明
26.图1是本发明用于井下煤层压裂的五缸加砂压裂泵系统结构示意图；
27.图2是本发明用于井下煤层压裂的五缸加砂压裂泵系统原理图。
具体实施方式
28.下面将结合附图对本发明做详细描述，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，都属于本发明的保护范围。
29.如图1所示，本发明提供了一种用于井下煤层压裂的五缸加砂压裂泵系统，包括：独立运行或依次连接运行的泵板车1、电机板车2、变频器板车3、控制箱板车4、变频器循环水冷板车5以及移动变电站板车6，其中；
30.所述泵板车1上设置有至少一个五缸加砂压裂泵；
31.所述电机板车2包上设置有为五缸加砂压裂泵提供动力的电机；
32.所述变频器板车3上设置有变频柜，所述变频柜用于根据控制指令对所述电机进行能变频控制，降低电力系线路电压波动，并且获取五缸加砂压裂泵以及电机的运行参数；
33.所述变频器循环水冷板车5包括降温装置，用于对五缸加砂压裂泵进行冷却降温；
34.所述移动变电站板车6包括供电装置，用于提供电量；
35.控制箱板车4包括plc控制柜和通讯模块，所述plc控制柜与用于获取煤层气开采过程的工程参数和缸加砂压裂泵以及电机的运行参数，并且通过通讯模块与远程终端进行通讯后，对变频柜、降温装置、以及电机发送控制指令。减少原液力变速器，改为变频电机+变频器，电机转速更为线性，没有具体档位要求，使得操作更加方便。
36.本发明中，使用的是五缸加砂压裂泵配有独立的吸入管路，含前置喂料离心泵、排出管路含安全泄压管路、汇流管汇可台五缸加砂压裂泵组同时运行时，减少原有输砂、混砂系统，改为前置喂料泵，结构简单更为适合狭窄的煤矿井下工况。减少原有吸入、排出钢管，改为矿用高压胶管，连接、运输方便更为适合狭窄的煤矿井下工况。并且配有独立变频器板车可以合理控制电机转速，并降低电力系线路电压波动，避免电压敏感设备故障跳闸或工作异常。
37.其中，所述五缸加砂压裂泵上连接有吸入管路和排出管路；所述吸入管路上设置有前置喂料泵，所述排出管路为高压胶管。所述泵板车1上设置有多个五缸加砂压裂泵，并且所述多个五缸加砂压裂泵之间通过汇流管汇相连接。
38.优选的，所述泵板车1、电机板车2、变频器板车3、控制箱板车4、变频器循环水冷板车5以及移动变电站板车6的车体为矿用平板车，所述矿用平板车的两端设置有连接件，周向设置有用于支撑的支腿。每个板车可独立移运，到达作业地点后，再将各个板车用支腿调平，头尾刚性连接，达到作业状态，其中所述泵板车1和电机板车2固定安装于地基上；为适应煤矿井下环境，并方便移动运输，以上设备均布置在可在井下轨道上移运的矿用平板车上，并根据设备大小，同时考虑井下巷道的特殊性，如狭窄、拐弯等，将以上设备布置在几个相互独立的矿用平板车上，每个平板车为一个整体，可独立移运。到达作业地点后，再将各个板车快速拼装。压裂泵输送系统成为刚性连接系统，来达到作业状态。
39.优选地，本发明中所述降温装置包括：水冷装置和/或风冷装置。风冷装置可在润滑油温达到60度时控制系统自动打开，温度达到30度时控制系统自动关闭。能够提高压裂效率、降低劳动强度，合理的解决了设备由于温度过高跳闸或不能运行情况。
40.优选地，如图2所示，所述泵板车1上设置有多个五缸加砂压裂泵，并且所述多个五缸加砂压裂泵之间通过汇流管汇相连接。示例性的，可台五缸加砂压裂泵组同时运行，以满足煤矿井下更大的开采效率，降低劳动强度、提高效率。并且增加安全泄压管汇，使设备在运行时更加安全可靠。
41.本发明中所述运行参数包括：五缸加砂压裂泵的流量、输出功率、频率、温度、以及电机转速；所述工程参数包括：煤层砂水比例参数。所述通讯模块通过5g网络与所述远程终端进行通讯。能够将井底的状态和运行参数直接传输到井上，帮助井上了解井底状况。
42.本发明中，还提供了一种用于井下煤层压裂的五缸加砂压裂泵组系统的控制方法，包括：
43.1)、通过五缸加砂压裂泵向煤层注水，以使得煤层产生新裂隙；
44.2)、当所述新裂隙打动预设值时，五缸加砂压裂泵注加砂水，以使得砂粒支撑裂缝使裂缝持续扩大直至完全压开。
45.3)、根据煤层气开采需求，设置砂水比例，根据所设置的砂水比例进行运行计算处
理；
46.4)、五缸加砂压裂泵的前置喂料泵进行工作，完成加砂压裂。
47.本发明中，还包括通过矿用视频监控系统实时获取井底状况；所述矿用视频监控系统包括矿用红外高清摄像仪、矿用多回路视频监控仪，以使得将井下视频画面传输至矿用多回路视频监控仪。
48.对于本领域技术人员而言，显然能了解到上述具体事实例只是本发明的优选方案，因此本领域的技术人员对本发明中的某些部分所可能作出的改进、变动，体现的仍是本发明的原理，实现的仍是本发明的目的，均属于本发明所保护的范围。