6500HP型液压驱动压裂泵动力端研究

摘要

压裂泵是油气田开采中的重要设备之一，随着压裂工艺水平的逐步进步、页岩气等非常规油气井的大规模开发以及受施工场地限制的因素，压裂施工作业对压裂泵的各项性能要求也越来越高。因此大功率、大排量、性能稳定的压裂泵成为未来发展的必然趋势，而传统的机械式压裂泵受制于本身结构的固有缺陷，导致功率增大时，流量脉动增大、重量及成本增加。因此，近年来，大功率液压式压裂泵逐渐成为了新的研究方向。 本文给出一种新型6500HP型液压式压裂泵动力端开式液压系统的设计方案，并分别与文中提出的传统机械式压裂泵以及液压式压裂泵闭式液压系统进行了对比。通过研究分析，最终设计出卧式三缸、开式液压系统压裂泵。并在三缸液压式压裂泵基础上，对液压系统进行优化设计，探索出四缸压裂泵的设计方案。这两套设计方案的最大特点就是只通过四个行程开关控制液压系统中的换向阀换向，以达到流量的平稳输出、减少缸内液压冲击的目的。 文中根据工况和性能要求计算了压裂泵动力端的各个主要参数，并对动力端的主要液压元件液压泵、蓄能器、液压缸等进行了选型。通过泵与发动机的匹配计算，确定了液压系统动力装置的选型满足要求。在文中最后一章，通过 AMESim仿真软件对所设计的 6500HP型压裂泵的液压系统进行了仿真分析并通过仿真结果对液压系统进行了优化设计。仿真结果表明，本文设计的液压式压裂泵动力端使得压裂泵排出的压裂介质的流量较平稳，缸内液压冲击减少，符合本文设计要求。

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附表索引

第1章 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 国内外压裂技术研究现状

1.3 液压式压裂泵

1.4 课题研究意义和研究内容

第2章 6500HP型液压式压裂泵压力特性分析

2.1 液压驱动压裂泵动力端工作原理

2.2 活塞运动规律

2.3 液压驱动压裂泵的压力特性分析

2.4 液压冲击现象分析

2.5 本章小结

第3章 6500HP型压裂泵动力端方案确定

3.1 6500HP型压裂泵动力端方案的提出

3.2 液压式压裂泵与机械式压裂泵动力端对比分析

3.3 6500HP型液压式压裂泵动力端技术分析

3.4 本章小结

第4章 6500HP型压裂泵液压系统分析与设计

4.1 液压技术概述

4.2 液压系统设计要求

4.3 液压回路设计

4.4 6500HP型液压式压裂泵动力端主要零部件计算

4.5本章小结

第5章 6500HP型压裂泵液压系统的仿真与优化

5.1液压系统仿真技术特点

5.2 AMESim简介与仿真流程

5.3 基于AMESim的压裂泵液压系统运动过程的建模

5.4 PID控制策略

5.5 6500HP型压裂泵液压系统的仿真结果分析

5.6 6500HP型液压驱动压裂泵液压系统优化设计

5.7 本章小结

结论与展望

1.结论

2.展望

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录

附录B 参加科研项目情况