一种用于石油矿场施工作业的固井泵的制作方法

本实用新型属于石油矿场施工领域，具体涉及一种用于石油矿场施工作业的固井泵。

背景技术：

石油矿场使用的固井泵由动力端、液力系统和润滑系统三部分组成，从发动机或电动机传来的动力，被液力变速箱和动力端的减速机构减速后，由动力端的曲柄连杆机构将旋转运动变为往复运动传递给液力系统的柱塞，柱塞的往复运动使液力系统的泵阀总成开启或关闭，从而完成施工液体的吸入和排出工作。固井施工是钻井工程中一项重要的完井工艺，固井质量关系到一口井的寿命，也影响到油气井的开采效率。固井车是固井施工作业的关键设备。随着钻井技术的不断发展，深井固井、双密度固井、水平井固井、双胶塞固井等特殊工艺井的比例不断上升，固井施工的难度也在不断增加，因此对固井车的技术性能及其可靠性提出了更高的要求。

目前国内油田使用的双机双泵固井车是进口设备，关键设备固井泵冲程短冲次高对密封组件的要求极高，同时由于固井泵的零部件在国内出现故障不能替代，这就会导致服务和配件的供应周期长，影响设备出车施工作业的效率。

而国内生产制造的固井泵主要存在的不足处首先是型式单一固定，表现在动力只能左边或右边输入，如果想改变输入方向只能变换固井泵的摆放位置，生产双机双泵固井车则无法进行总体布置；其次是国内使用的固井泵结构不紧凑，固井泵的减速是两轴一级减速，震动大运转不平稳；再次是国内使用的固井泵减速比较小，当配置液力变速箱时往往还需额外加装减速箱，致使设备结构繁琐；最后国内使用的固井泵体积大、比较笨重，不适合车台或撬座布置生产双机双泵固井车。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种用于石油矿场施工作业的固井泵，以解决现有固井泵存在的减速是两轴一级减速，震动大运转不平稳；设备结构繁琐；体积大等问题。

本实用新型技术方案如下：一种用于石油矿场施工作业的固井泵，包括泵身、动力端、液力系统，所述动力端包括输入齿轮轴、中间轴、曲轴、连杆、十字头、介杆、第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮，所述第二齿轮和第三齿轮套装在中间轴上，中间轴和第二齿轮通过平键连接，所述输入齿轮轴与第二齿轮啮合，第三齿轮与曲轴上的第一齿轮啮合，曲轴与连杆相连，连杆通过连杆横销连接有十字头，十字头连接有介杆。

作为本实用新型的进一步改进，所述输入齿轮轴上设有第六轴承。

作为本实用新型的进一步改进，所述中间轴的两端分别设有第四轴承和第五轴承。

作为本实用新型的进一步改进，所述曲轴的外圈上设有第一轴承。

作为本实用新型的进一步改进，所述曲轴与连杆之间设有连杆瓦。

作为本实用新型的进一步改进，所述十字头外设有十字头滑套。

作为本实用新型的进一步改进，所述曲轴上设有第二轴承，第二轴承和第三轴承固定在泵身上。

作为本实用新型的进一步改进，所述连杆横销外设有连杆衬套。

作为本实用新型的进一步改进，它还包括润滑系统，润滑系统包括润滑油泵、润滑管汇、动力组件，动力组件包括第七轴承、油泵轴、第四轴承和油泵座装置，第四轴承套在油泵轴上，油泵轴位于油泵座装置上，所述第四轴承与所述第二齿轮啮合。

本实用新型结合国内固井施工特点和现场情况及国内加工水平来制造生产的固井泵可以完全替代进口的固井泵，满足油田固井施工对装备国产化的需求，进而提升企业装备制造的能力。固井泵采用三轴两级减速，增大减速比，从而使本实用新型的固井泵震动小运转平稳，总体配置时直接和液力变速箱相连接，省去了额外增加减速箱的过程，该固井泵结构紧凑、体积小和重量轻，在设备制造中具有极大的灵活性。本实用新型的型式是三缸单作用柱塞泵，主要用于双机双泵固井车或撬的生产，亦可以制造其它油田施工作业的设备，如洗井车和小型压裂车。

本实用新型固井泵与现有的固井泵相比，具有以下优点：

1、本实用新型的固井泵可以制造成左泵输入和右泵输入动力两种型式，使其在车装或撬装设备的制造过程中具有更多的配置选择，该固井泵结构紧凑，体积小，在制造生产双机双泵固井车中具有独到的优势和便利条件；

2、本实用新型的固井泵的压力和排量需求可以通过配置不同的柱塞尺寸来进行调节；

3、本实用新型的固井泵可以完全替代美国GD公司生产的Compact-600型注水泥泵等进口泵总成；

4、本实用新型的固井泵由于是自主研发的产品，可以极大幅度地降低设备成本，售后服务能快速响应，配件供应快捷方便。

附图说明

图1是固井泵左泵的结构外形视图；

图2是固井泵右泵的结构外形视图；

图3是固井泵的动力端主视图；

图4是固井泵的动力端俯视图；

图5为固井泵的液力系统主视图；

图6为固井泵的液力系统侧视图；

图7为固井泵的润滑系统示意图；

图8是固井泵应用在双机双泵固井车上的示意图；

图9是固井泵应用在小型压裂车上的示意图。

附图标记含义如下：动力端（1）、液力系统（2）、润滑系统（3）、泵身（4）、润滑管汇（5）、第一轴承（6）、连杆（7）、连杆瓦（8）、连杆衬套（9）、连杆横销（10）、十字头（11）、十字头滑套（12）、介杆（13）、第二轴承（14）、曲轴（15）、第三轴承（16）、第一齿轮（17）、第二齿轮（18）、第四轴承（19）、第三齿轮（20）、中间轴（21）、第五轴承（22）、第六轴承（23）、输入齿轮轴（24）；排出接头（25）、液压室（26）、传感器接头（27）、吸入总管（28）、压帽（29）、排出压盖（30）、吸入压盖（31）、弹性杆（32）、柱塞（33）、阀弹簧（34）、阀弹簧架（35）、下阀总成（36）、阀座（37）、上阀总成（38）、柱塞密封组（39）、连接块（40）、紧圈（41）、第七轴承（42）、油泵轴（43）、第四轴承（44）、油泵座装置（45）、润滑油泵（46）、汽车底盘（47）、液压系统（48）、副车架（49）、台上发动机（50）、计量水箱（51）、液力变速箱（52）、控制系统（53）、吸入管汇（54）、本实用新型左固井泵（55）、本实用新型右固井泵（56）、排出管汇（57）、高能混合器（58）、搅拌系统（59）和上灰装置（60）、汽车底盘（61）、副车架（62）、台上发动机（63）、液力变速箱（64）、控制系统（65）、传动系统（66）、本实用新型固井泵（67）、吸入管汇（68）、排出管汇（69）。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明:

本实施方式中第一轴承采用轴承NUP1972，第二轴承采用轴承NUP240，第三轴承采用轴承7232，第四轴承采用轴承22218，第五轴承采用轴承21320，第六轴承采用轴承7218，第七轴承采用轴承7307。

本实施方式的固井泵的主要技术指标如下：最高工作压力：70MPa；单泵最大排量: 1.7m³/min（对应柱塞尺寸为4.5″柱塞)；柱塞直径：基本型在4″和4.5″之间可选，特殊要求可定制。柱塞数量：3；冲程长度（in/mm）：8″/204；额定输入功率（hp/KW）：600/447.5；齿轮减速比：7.1217:1；最高输入转速：2100rpm。

本实用新型动力端采用的是三轴两级减速（三轴是指输入齿轮轴24、中间轴21和曲轴15），这样配置的固井泵结构紧凑，体积小，而且固井泵的减速比可增大到一个合理范围，总体配置时直接和液力变速箱52相连接，省去了额外增加减速箱的过程，从而在设备制造中具有极大的灵活性。

本固井泵为了制造双机双泵固井车的需要，可以制造成左泵输入和右泵输入动力两种机

型，除了泵身由于传动方向不同而不同，其余所有零部件均通用，可以互换使用，对于双机

双泵固井车排量和压力可以通过双泵配置不同的柱塞尺寸来达到要求，左泵和右泵结构外形视图分别见图1和图2。

如图所示，一种用于石油矿场施工作业的固井泵，包括泵身4、动力端1、液力系统2，动力端1包括输入齿轮轴24、中间轴21、曲轴15三个轴、连杆7、十字头11、介杆13、第一齿轮17、第二齿轮18、第三齿轮20，第二齿轮18和第三齿轮20套装在中间轴21上，中间轴21和第二齿轮18通过平键连接，并配合一定的过盈量热装进行安装，输入齿轮轴24与第二齿轮18啮合，第三齿轮20与曲轴15上的第一齿轮17啮合，曲轴15与连杆7相连，连杆7通过连杆横销10连接有十字头11，十字头11连接有介杆13。

输入齿轮轴24上设有第六轴承23。中间轴21的两端分别设有第四轴承19和第五轴承22。曲轴15的外圈上设有第一轴承6。曲轴15与连杆7之间设有连杆瓦8。十字头11外设有十字头滑套12。曲轴15上设有第二轴承14，第二轴承14和第三轴承16固定在泵身4上。连杆横销10外设有连杆衬套9。

图4是固井泵的动力端俯视图，挡住了润滑系统的结构，图7示出了固井泵的润滑系统的结构，本实用新型还包括润滑系统3，润滑系统3包括润滑油泵46、润滑管汇5、动力组件，动力组件包括第七轴承42、油泵轴43、第四轴承44和油泵座装置45，第四轴承44套在油泵轴43上，油泵轴43位于油泵座装置45上，第四轴承44与第二齿轮18啮合。固井泵动力由输入齿轮轴24输入，通过中间轴21上的第二齿轮18将动力传给第四齿轮44，第四齿轮44驱动油泵轴43，从而驱动安装在油泵座装置45上的润滑油泵46进行固井泵运动部件部分的润滑。

图5和图6示出了固井泵的液力系统，液力系统可以采用现有产品。液力系统2包括排出接头25、液压室26、传感器接头27、吸入总管28、压帽29、排出压盖30、吸入压盖31、弹性杆32、柱塞33、阀弹簧34、阀弹簧架35、下阀总成36、阀座37、上阀总成38、柱塞密封组39、连接块40和紧圈41。液力系统2通过连接螺栓固定在泵身4上,当传到动力端1的动力由介杆13推动通过弹性杆32连接的柱塞33做往复运动；通过下阀总成36和上阀总成38的打开和关闭，完成施工作业。

在固井泵施工作业中，当液体进入吸入总管28中，固井泵动力由输入齿轮轴24输入，通过中间轴21上的第二齿轮18将动力传给同轴的第三齿轮20，第三齿轮20将动力传给曲轴15上的第一齿轮17驱动曲轴15进行旋转运动，曲轴15的旋转运动驱动连杆7、十字头11和介杆13做往复运动，这时柱塞33的运动与连杆7、十字头11和介杆13的运动一致，当柱塞33向泵身4一端运动时，下阀总成36打开，上阀总成38关闭，液体进入液压室26的腔内；柱塞33远离泵身4一端运动时，下阀总成36关闭，上阀总成38打开，液压室26腔内的液体通过排出接头25被注入作业管线，液力系统2就是通过重复这一过程来完成施工作业。固井泵的压力和排量需求可以通过配置不同的柱塞33尺寸来进行调节。

固井泵的运用:本实用新型的固井泵主要用在制造双机双泵固井车，也可以用来制造小型的压裂车或洗井车。双机双泵固井车主要用于油气田深井、中深井、浅井的各种固井作业，可完成自制水泥浆、注水泥、替水泥、碰压等工作，压裂车的作用是向井内注入高压、大排量的压裂液，将地层压开，把支撑剂挤入裂缝，洗井车主要用于油田采油作业过程中对注水井进行清洗、冲砂、试压等作业。

实施例1-双机双泵固井车的应用

如图8所示，现有双机双泵固井车包括汽车底盘47、液压系统48、副车架49、台上发动机50、计量水箱51、液力变速箱52、控制系统53、吸入管汇54、排出管汇57、高能混合器58、搅拌系统59和上灰装置60，在其上安装本实用新型左固井泵55和本实用新型右固井泵56。使用时，由汽车底盘47作为载体，副车架49固定在汽车底盘47上，液压系统48安装固定在副车架49上，台上发动机50与液力变速箱52相互连接安装在副车架49上，两台液力变速箱52分别与本实用新型左固井泵55和本实用新型右固井泵56通过传动轴相互连接，施工液体通过吸入管汇54并经过本实用新型左固井泵55和本实用新型右固井泵56往复运动将施工液体泵送到排出管汇57，完成施工作业，计量水箱51与吸入管汇54通过阀门打开和关闭来相完成供液，高能混合器58、搅拌系统59和上灰装置60通过控制系统53的操作来配合相关部件来完成配置水泥浆并把配置好的水泥浆由左固井泵55和右固井泵56泵送到油井来完成固井作业。

实施例2-小型压裂车的应用

如图9所示，现有小型压裂车包括汽车底盘61、副车架62、台上发动机63、液力变速箱64、控制系统65、传动系统66、本实用新型固井泵67、吸入管汇68和排出管汇69。使用时，由汽车底盘61作为载体，副车架62上安装有台上发动机63和液力变速箱64，液力变速箱64通过传动系统66传递动力给本实用新型固井泵67，施工的液体被本实用新型固井泵67从吸入管汇68进入，通过排出管汇69排出进入油井作业管线中，所有台上设备的操作均通过安装在副车架62上的控制系统65来完成施工操作。

本实用新型还可以应用到洗井车上。