CN114086912B - 固井设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种固井设备，涉及石油装备领域。一种固井设备包括：承载基体和支撑台，所述承载基体包括顶端和底端，所述支撑台设置于所述顶端与所述底端之间，所述支撑台与所述顶端之间形成第一容纳空间，所述支撑台与所述底端之间形成第二容纳空间；所述固井设备还包括操作模块和动力模块，所述操作模块设置于所述第一容纳空间内，所述动力模块设置于所述第二容纳空间内。本申请能够解决功能模块分布不合理而导致固井设备容易出现安全性不佳的问题。

Description

固井设备

技术领域

本申请属于石油装备技术领域，具体涉及一种固井设备。

背景技术

固井是指在油气田开采过程中，为了加固井壁，保持继续钻进，封隔油、气和水层，保证勘探期间的分层试油及在整个开采中合理的油气生产，为此，需要下入优质钢管，并在井筒与钢管环空中充填好水泥的作业。固井设备是为固井施工提供一定密度、压力和流量水泥浆的设备。

然而，当前一些固井设备中各功能模块分布不合理，至少导致固井设备容易出现安全性问题。

发明内容

本申请实施例的目的是提供一种固井设备，至少能够解决功能模块分布不合理导致固井设备容易出现安全性不佳的问题。

为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：

本申请实施例提供了一种固井设备，该固井设备包括：承载基体和支撑台，所述承载基体包括顶端和底端，所述支撑台设置于所述顶端与所述底端之间，所述支撑台与所述顶端之间形成第一容纳空间，所述支撑台与所述底端之间形成第二容纳空间；

所述固井设备还包括操作模块和动力模块，所述操作模块设置于所述第一容纳空间内，所述动力模块设置于所述第二容纳空间内。

本申请实施例中，通过支撑台将承载基体分隔为第一容纳空间和第二容纳空间，将操作模块设置在第一容纳空间内，将动力模块设置在第二容纳空间内，从而，通过支撑台将动力模块与操作模块隔离，有效防止固井设备运行过程中动力模块对操作模块处的操作人员造成伤害，有效提高了固井设备运行过程中的安全性，与此同时，将操作模块设置在第一容纳空间内还可以使操作人员具有更好的视野，便于观察设备运行状态以及井场的状况。

附图说明

图1为本申请实施例公开的固井设备的第一视角的结构示意图；

图2为本申请实施例公开的固井设备的第二视角的结构示意图；

图3为本申请实施例公开的液压模块的结构示意图。

附图标记说明：

100-承载基体；110-顶端；120-底端；

200-支撑台；

300-操作模块；310-操作平台；320-仪表控制箱；

400-动力模块；410-动力源；420-传动装置；430-柱塞泵；431-动力端；432-液力端；

500-液压模块；510-液压附件；511-油箱；512-油路；513-散热器；520-液压泵；530-液压马达；

610-低压管汇；620-高压管汇；

710-混浆罐；720-计量罐；730-混合***；

800-外接口模块；

M-第一容纳空间；N-第二容纳空间。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本申请实施例进行详细地说明。

参考图1和图3，本申请实施例公开了一种固井设备，所公开的固井设备包括承载基体100、支撑台200、操作模块300和动力模块400。

其中，承载基体100为固井设备中的基础安装构件，其为支撑台200、操作模块300和动力模块400等提供安装和支撑基础。一些实施例中，承载基体100包括顶端110和底端120，支撑台200设置于承载基体100的顶端110和底端120之间，且支撑台200与承载基体100的顶端110之间形成第一容纳空间M，支撑台200与承载基体100的底端120之间形成第二容纳空间N，通过第一容纳空间M和第二容纳空间N可以分别布置各功能模块，以实现对各功能模块的安装和运输。

承载基体100具有一定的强度，用于承载各功能模块的载荷，并为运输提供一定的便利性。可选地，承载基体100可以是具有自行驶能力的底盘车、半挂车或橇架等。

可选地，承载基体100可以包括底橇、保护橇架和吊装橇架，其中，底橇主要用来承载整个固井设备中所有部件的载荷，可以通过底橇提供运输和支撑作用；保护橇架为整体式橇架，其尺寸与底橇相同，采用焊接或者销轴等方式与底橇连接在一起，并设有吊耳，通过保护橇架可以起到保护整个固井设备的部件和吊点连接的作用；吊装橇架可以采用螺栓或销轴连接，其主要用于吊装，当然，吊装橇架还可以采用可拆卸的方式与保护橇架相连，在不需要使用时可以拆除。

可选地，承载基体100可以为立方体框架，支撑台200可以为支撑板。

本申请实施例中，通过支撑台200可以将承载基体100分隔为位于上层的第一容纳空间M和位于下层的第二容纳空间N，从而可以将多个功能模块根据实际需要对应布置安装。

一些实施例中，固井设备包括操作模块300和动力模块400。其中，通过操作模块300可以对固井设备进行操作、控制，通过动力模块400可以实现固井设备的运行，如此，可以实现固井设备的固井作业。

本申请实施例中，操作模块300设置于第一容纳空间M内，动力模块400设置于第二容纳空间N内。基于此，通过支撑台200可以将承载基体100分隔为第一容纳空间M和第二容纳空间N，将操作模块300设置在第一容纳空间M内，并将动力模块400设置在第二容纳空间N内，从而可以通过支撑台200将动力模块400与操作模块300隔离，有效防止固井设备运行过程中动力模块400对操作模块300处的操作人员造成伤害。基于上述设置，提高了固井设备运行过程中的安全性，与此同时，将操作模块300设置在位于上层的第一容纳空间M内还可以使操作人员具有更好的视野，从而便于观察设备运行状态以及井场的状况。

参考图1，在一些实施例中，动力模块400包括动力源410、传动装置420和柱塞泵430，传动装置420传动连接动力源410和柱塞泵430，动力源410、传动装置420和柱塞泵430沿固井设备的前端至后端的方向依次设置，使得动力源410、传动装置420和柱塞泵430从前到后的布置在第二容纳空间N内，且传动装置420及柱塞泵430中的至少一者位于操作模块300下方。

其中，动力源410可以是原动机，包括主电机、液压电机、润滑电机等，通过动力源410可以为整个固井设备提供动力。可选地，主电机和液压电机采用平行式或垂直式布局，平行式布局为主电机和液压电机分别沿固井设备的长度方向(前后)布置，并在固井设备宽度方向(左右方向)上分别位于底橇的不同侧；垂直式布局为主电机沿固井设备长度方向布置，液压电机沿固井设备宽度方向布置；润滑电机布置在润滑油箱511附近。

可选地，传动装置420位于动力源410后方，且可以位于操作模块300下方。传动装置420可以采用传动轴直接传动方式、减速箱传动方式、液压传动方式等。其中，传动轴的一端可以直接与动力源410连接，另一端与柱塞泵430的输入轴连接，从而可以直接带动柱塞泵430工作；还可以在传动轴的一端增加减速箱，以降低转速，增强扭矩，从而达到增加柱塞泵430排出压力、降低排量的目的。另外，除了柱塞泵430之外，其他部件还可以采用液压传动，如，离心泵、散热件、下灰阀、搅拌器等。

可选地，柱塞泵430位于传动装置420后方，并可以位于操作模块300下方。其中，柱塞泵430可以包括单泵(常规功率的单泵小于600hp，大功率的单泵大于600hp)、双泵等。另外，柱塞泵430可以包括动力端431和液力端432，其中，动力端431的作用是用来传递动力，将动力源410输出的旋转运动进行一定降速，并转化为活塞的往复运动；液力端432的作用是将低压的液体进行加压，以输出具有一定压力和流量的液体。

基于上述设置，通过将动力源410、传动装置420和柱塞泵430设置在第二容纳空间N内，使三者均与操作模块300分隔开，从而可以实现动静分离，保证了操作模块300区域的安全性。

除此以外，动力模块400还可以包括散热装置，通过散热装置为固井设备的液体提供冷却功能，保证流体温度在许可范围内运行。

参考图2，在一些实施例中，操作模块300包括操作平台310和仪表控制箱320，仪表控制箱320设置于操作平台310上，其中，操作平台310具有操作区，以供操作人员进行操作。柱塞泵430具有液力端432，用于对液体加压。本申请实施例中，在固井设备的左右方向上，操作区和液力端432分别位于仪表控制箱320相背的两侧。

由于操作模块300位于柱塞泵430上方，为了提高安全性，将仪表控制箱320设置在靠近柱塞泵430的液力端432的一侧，而使操作区远离液力端432。可选地，柱塞泵430的液力端432可以位于操作区的右下方。如此，操作人员在操作区正常操作固井设备作业时，在左右方向上，操作人员位于仪表控制箱320的背离液力端432的一侧，也即，通过仪表控制箱320将操作区处的操作人员与柱塞泵430的液力端432隔开，以防止柱塞泵430泄露时高压液体对操作人员造成伤害。与此同时，在对仪表控制箱320进行维修、保养时，可以使用柱塞泵430的液力端432作为支撑位置，以方便维修和保养。

本申请实施例中，操作模块300的控制范围包括：电气***、液压***、润滑***、动力***、管汇***等。

在一些实施例中，固井设备还包括液压模块500。其中，液压模块500包括液压附件510和液压泵520，液压附件510至少部分设置于第一容纳空间M内，液压泵520设置于第二容纳空间N内，并与动力源410传动连接，且液压附件510位于液压泵520及动力源410的上方。可选地，液压附件510可以设置在第一容纳空间M内的最前端。

参考图3，在一些实施例中，液压附件510包括油箱511、油路512和散热器513，其中，油路512的一端与油箱511的进口连接，另一端与油箱511的出口连接，散热器513和液压泵520分别设置于油路512中。

其中，油箱511是用于盛放液压油的容器，为固井设备的液压***提供工作介质；油路512用于疏导液压油，散热器513用于对液压油进行散热、降温，以保证液压油在合理温度范围内。除此以外，还可以在油路512中设置液压泵520和液压马达530，通过液压泵520为液压油的流动提供动力，通过液压油可以为液压马达530提供动力。

基于上述设置，在固井设备作业过程中，液压泵520从油箱511中泵出液压油，使液压油驱动液压马达530工作，并最终回流至油箱511中。在上述过程中，液压油经过散热器513，通过散热器513可以对液压油进行散热。

可选地，散热器513可以通过风扇或水路为液压油提供散热功能。其中，风扇根据形式可以包括立式或卧式；根据风的方向可以包括吹风式和吸风式。其中，吹风式指风从下部吹向上部，此种方式可以避免热风吹向周围的其他设备或操作人员，以防止其他设备升温或烫伤操作人员。

可选地，将油箱511和散热器513可以布置在液压泵520的上方，有效缩短了油路512的长度，方便液压泵520泵油，并且方便油路512布局，使油路512布局更简洁，还可以减少油路512中液压油的使用量，降低了使用成本。

在一些实施例中，固井设备还包括低压管汇610和高压管汇620，低压管汇610和高压管汇620分别设置于第二容纳空间N内。可选地，低压管汇610邻近于柱塞泵430设置，高压管汇620远离于柱塞泵430设置。基于此，可以使低压管汇610及高压管汇620分别与操作模块300分隔，以防止液体泄露对操作模块300处的操作人员造成伤害。

可选地，固井设备还包括计量罐720、泥浆罐等部件，计量罐720和泥浆罐设置在第一容纳空间M内，并邻近于操作模块300的操作平台310，低压管汇610则分布在计量罐720、操作平台310和泥浆罐等部件的下方，通过液压驱动离心泵，在离心泵的驱动作用下，可以通过低压管汇610喷射、供水、循环、灌注等混浆功能和灌注功能。

具体地，低压管汇610可以实现低压的清水或水泥浆的输送，完成混浆和泵送功能，包括喷射管汇、供水管汇、循环管汇、灌注管汇以及对应的离心泵，其中，喷射管汇用于向混浆***提供高压清水，主要由喷射离心泵、过滤器、流量计等组成，喷射离心泵工作时可以喷射出高压力的水流，以增强混浆效果；供水管汇用于向计量罐720供水，配备有供水离心泵，可实现离心泵供水和外接供水；循环管汇用于泥浆循环，抽取泥浆罐内的泥浆进行往复循环；灌注管汇用于向柱塞泵430灌注。在紧急情况下，循环离心泵和灌注离心泵可以互为备用，供水管汇和喷射管汇之间设有连通管汇，以便于在其中一个出现故障时，另一个作为备用。

可选地，高压管汇620位于柱塞泵430的后侧，高压管汇620包括两个分支，其中一个分支向外排出，全部为高压管汇620组成，另一个分支连接计量罐720，由至少一个高压安全阀、其他高压或低压管汇610组成。

具体地，高压管汇620可以将柱塞泵430排出的高压流体输送到井口。其中，高压管汇620包括排出管汇、安全阀管汇、传感器管汇、泄压管汇等，可实现流体的输送，超压保护、泄压等功能。主要部件包括高压旋塞阀、直管线、弯头、三通、压力表和压力传感器等。

在一些实施例中，固井设备还包括分别设置于第一容纳空间M内的混浆罐710、计量罐720和混合***730，且混浆罐710、计量罐720和混合***730分别设置于邻近操作平台310的区域。基于此，可以使操作人员在最小的区域内完成所有的操作，减少人员走动的范围，降低人员作业强度，提升操作效率，也提升人员的视野，观察整个作业现场的状况，以为后续的操作提供预判性参考。

可选地，混浆罐710可以设置在第一容纳空间M内的后端区域，或设置在操作平台310的一侧，混浆罐710的作用是储存混合后的泥浆并进行搅拌，以方便进行二次循环或灌注。混浆罐710可以采用圆形、方形罐体等，其上部安装高能混合器，底部安装排污管汇等。可选地，混浆罐710包括罐体及必要的附件，如，消泡器、搅拌器、过滤网、液位计等。

计量罐720可以设置在液压模块500的后方，且可以位于动力源410及传动装置420中的至少一者上方。计量罐720具有一定的容积，用于计量液体的容积或者进行添加剂的搅拌。可选地，计量罐720包括罐体及必要的附件，如过滤网、液位尺、计数器、液位计、搅拌器等。

混合***730安装在混浆罐710上，可以在操作平台310上直接进行操作。可选地，混合***730包括清水喷射机构、干灰输送机构、控制机构、采用文丘里原理的混合器、扩散箱、排烟装置、粉尘收集装置等。根据其形式可以分为单变量(自动控制下灰)、双变量(自动控制下灰和下水)、单混合(安装有一套高能混合器)、双混合(安装有两套高能混合器)、大流量混合(单个混合器混浆能力在2.3m3/min以上)等。

在一些实施例中，计量罐720、操作平台310、混合***730和混浆罐710沿固井设备的前端至后端的方向依次设置。基于此设置，可以使结构布局简单清晰合理，且方便操作。

固井设备还包括设置于第二容纳空间N内的外接口模块800，该外接口模块800位于液压模块500的下方且位于动力模块400的前端。其中，外接口模块800包括供电口、供气口、供液口中的至少一者，从而可以为固井作业过程供电、供气和供液。

另外，外接口模块800出还可以配置接线箱、储气瓶等部件。

基于上述设置，可以方便地进行外接线的管理，提升现场的管理水平，同时由于外接口模块800相对较低，方便进行连接操作。

参考图1，在一些实施例中，承载基体100包括多个承载单元，相邻两个承载单元之间通过台阶结构连接，且后一个承载单元低于前一个承载单元。

可选地，承载基体100包括依次连接的第一承载单元、第一台阶结构、第二承载单元、第二台阶结构和第三承载单元。其中，液压模块500等可以设置在第一承载单元上，外接口模块800和动力源410可以设置在第一承载单元下方；计量罐720、操作模块300、混合***730中的部分结构等可以设置在第二承载单元上，传动装置420、柱塞泵430、低压管汇610等可以上设置在第二承载单元下方；混浆罐710等可以设置在第三承载单元上，高压管汇620等可以设置在第三承载单元下方。

可选地，承载单元可以是板件、架体等，具体形式不受限制。

在一些实施例中，固井设备还可以包括气路模块，该气路模块可以包括储气瓶及附件、阀件、气动元件等，如控制蝶阀开关的气动执行器、气喇叭等。

本申请实施例中，将动力源410、传动装置420、柱塞泵430等旋转部件，管汇等高低压部件集中布置在第二容纳空间N内，可以有效利用支撑台200将动力模块400和操作模块300分隔，使具有危险性的部件远离操作人员，同时，上述旋转部件需要定期维护保养，由于第二容纳空间N距离地面较近，从而可以更加方便进行维护保养操作，提升了维护保养效率和安全性。

综上所述，本申请实施例中的固井设备具有如下技术优势：

1)布局结构简单、清晰、各模块布局较为合理；

2)动静区域有效隔离，有效防止对操作人员造成伤害；

3)高低压区域有效隔离，操作区域位于上方，高压区域位于下方，且错位设置，避免高压流体泄露对操作人员造成伤害；

4)操作人员位于上层位置，可以有更好的视野，方便操作和观察设备运行状态，且方便观察整个井场的状况。

上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。

Claims (9)

1.一种固井设备，其特征在于，包括：承载基体（100）和支撑台（200），所述承载基体（100）包括顶端（110）和底端（120），所述支撑台（200）设置于所述顶端（110）与所述底端（120）之间，所述支撑台（200）与所述顶端（110）之间形成第一容纳空间（M），所述支撑台（200）与所述底端（120）之间形成第二容纳空间（N）；

所述固井设备还包括操作模块（300）和动力模块（400），所述操作模块（300）设置于所述第一容纳空间（M）内，所述动力模块（400）设置于所述第二容纳空间（N）内；

所述动力模块（400）包括动力源（410）、传动装置（420）和柱塞泵（430），所述传动装置（420）传动连接所述动力源（410）与所述柱塞泵（430），所述柱塞泵（430）具有液力端（432）；

所述操作模块（300）位于所述柱塞泵（430）的上方，所述操作模块（300）包括操作平台（310）和设置于操作平台（310）的仪表控制箱（320），所述操作平台（310）具有操作区；

在所述固井设备的宽度方向上，所述操作区和所述液力端（432）分别位于所述仪表控制箱（320）相背的两侧。

2.根据权利要求1所述的固井设备，其特征在于，所述动力源（410）、所述传动装置（420）和所述柱塞泵（430）沿所述固井设备的前端向后端的方向依次设置，且所述传动装置（420）及所述柱塞泵（430）中的至少一者位于所述操作模块（300）的下方。

3.根据权利要求2所述的固井设备，其特征在于，所述固井设备包括液压模块（500），所述液压模块（500）包括液压附件（510）和液压泵（520），所述液压附件（510）至少部分设置于所述第一容纳空间（M）内，所述液压泵（520）设置于所述第二容纳空间（N）内，并与所述动力源（410）传动连接，所述液压附件（510）位于所述液压泵（520）及所述动力源（410）的上方。

4.根据权利要求3所述的固井设备，其特征在于，所述液压附件（510）包括油箱（511）、油路（512）和散热器（513），所述油路（512）的一端与所述油箱（511）的进口连接，所述油路（512）的另一端与所述油箱（511）的出口连接，所述散热器（513）和所述液压泵（520）分别设置于所述油路（512）中。

5.根据权利要求2所述的固井设备，其特征在于，所述固井设备还包括低压管汇（610）和高压管汇（620），所述低压管汇（610）和所述高压管汇（620）分别设置于所述第二容纳空间（N）内。

6.根据权利要求1所述的固井设备，其特征在于，所述固井设备还包括分别设置于所述第一容纳空间（M）内的混浆罐（710）、计量罐（720）和混合***（730）；

所述操作模块（300）包括操作平台（310），所述混浆罐（710）、所述计量罐（720）及所述混合***（730）分别设置于所述操作平台（310）的周围区域。

7.根据权利要求6所述的固井设备，其特征在于，所述计量罐（720）、所述操作平台（310）、所述混合***（730）和所述混浆罐（710）沿所述固井设备的前端至后端的方向依次设置。

8.根据权利要求3所述的固井设备，其特征在于，所述固井设备还包括设置于第二容纳空间（N）内的外接口模块（800），所述外接口模块（800）位于所述液压模块（500）的下方、且位于所述动力模块（400）的前端；

所述外接口模块（800）包括供电口、供气口和供液口中的至少一者。

9.根据权利要求1所述的固井设备，其特征在于，所述承载基体（100）包括多个承载单元，相邻两个所述承载单元之间通过台阶结构连接，且后一个所述承载单元低于前一个所述承载单元。