CN120819491B - 一种基于压力反馈的自动补液式泥浆泵结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于压力反馈的自动补液式泥浆泵结构，涉及泥浆泵补液技术领域，包括变频补液泵和泥浆泵本体，所述变频补液泵和泥浆泵本体之间设置有连接管组件，所述变频补液泵的右端设置有补液泵进料口，所述补液泵进料口的上方设置有补液泵出料口。本发明通过设置变频补液泵，提高了泥浆泵吸入端上水性能，提高了泥浆泵工作效率，并且通过泥浆泵出口压力的变化反馈及时调整补液泵的工作参数，保证了补液及时适量，泥浆泵输出端泥浆压力的相对恒定，因为补浆泵是根据泥浆泵出口压力反馈来补液，因此在泥浆液位较高、自吸能力可以满足时不需要启动补液泵，极大的降低了能耗。

Description

一种基于压力反馈的自动补液式泥浆泵结构

技术领域

本发明涉及泥浆泵补液技术领域，具体为一种基于压力反馈的自动补液式泥浆泵结构。

背景技术

泥浆泵广泛应用于石油钻井、石油开采等领域，用于输送泥浆、水、泥沙等物质，起到冷却、润滑、清洗井孔的作用，是石油钻井工程中不可缺少的设备之一。泥浆泵的功用是将泥浆净化罐内的泥浆吸入，然后增压通过高压管汇、立管、钻杆输送到井里，给钻杆等钻具冷却润滑，并将钻井过程产生的岩屑携带出来送入泥浆净化系统进行净化处理。

随着井深的增加及超深井的开发，对泥浆压力稳定性及压力大小要求更加苛刻，随着排量压力要求的提高，靠泥浆泵自吸进浆已经不能满足现实需求，通常的做法是：1、提高罐的高度来实现泥浆吸入口压力，2、配套一台砂泵，在启动泥浆泵的同时启动砂泵给泥浆泵吸入口泵浆。上述做法存在的主要问题是：提高罐的高度，导致成本较高，效果不理想；增加砂泵供液不能实现按需补量，补液不够精准。

发明内容

（一）解决的技术问题：针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了一种基于压力反馈的自动补液式泥浆泵结构，能够有效地解决现有技术的问题。

（二）技术方案：为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：本发明公开了一种基于压力反馈的自动补液式泥浆泵结构，包括变频补液泵和泥浆泵本体，所述变频补液泵和泥浆泵本体之间设置有连接管组件，所述变频补液泵的右端设置有补液泵进料口，所述补液泵进料口的上方设置有补液泵出料口，所述泥浆泵本体的左端设置有泥浆泵进料口，所述泥浆泵进料口的表面套设有泥浆泵出料口，且泥浆泵出料口上固定安装有压力变送器。

所述连接管组件包括第一管片和第二管片，所述第一管片的左端前侧设置有排渣口，所述第一管片左端的中间位置设置有副进料管，所述第一管片左端的后侧设置有主进料管，所述第二管片的右端后侧设置有主出料管，所述第一管片和第二管片的前侧设置有固定底座，所述固定底座内通过驱动机构安装有螺杆，所述螺杆的后端固定连接有密封塞块，所述密封塞块的后端固定连接有连接杆，所述连接杆的后端固定连接有第一活动塞块，所述第一活动塞块的后端固定连接有搅拌轴，且搅拌轴的后端固定连接有第二活动塞块。

更进一步地，所述第一管片和第二管片相贴合的一端表面设置有第一法兰密封槽，所述第二管片和第一管片相贴合的一端表面设置有第一法兰密封垫，所述第一法兰密封槽和第一法兰密封垫相适配，所述第一管片和第二管片之间通过螺栓固定。

更进一步地，所述第一管片和第二管片的前端设置有第二法兰密封垫，所述固定底座的后端开设有与第二法兰密封垫相适配的第二法兰密封槽，所述第一管片和第二管片与固定底座通过螺栓固定。

更进一步地，所述驱动机构包括电机，所述固定底座上固定安装有电机，所述固定底座内转动安装有主动齿轮和从动齿轮，且主动齿轮和从动齿轮相啮合，所述主动齿轮与电机的输出轴固定连接，所述固定底座内固定安装有螺套，所述螺杆通过螺纹插设在螺套内。

更进一步地，所述螺杆的中间位置开设有导槽，所述从动齿轮内固定设置有限位块，所述限位块在导槽内滑动，所述螺杆活动插设在从动齿轮内。

更进一步地，所述密封塞块的外径与第一管片和第二管片的内径相适配，所述第一管片与第一限位密封环的下侧相抵时，所述第二活动塞块正好与第二限位密封环的前侧相抵，且所述密封塞块处于排渣口的前侧，所述第二活动塞块的前侧与第一限位密封环的后侧相抵时，所述第一活动塞块处于排渣口的前侧，所述第一管片和第二管片内均设置有第一限位密封环和第二限位密封环，所述第一限位密封环处于副进料管的前侧，所述第二限位密封环处于副进料管的上侧。

更进一步地，所述第一活动塞块的后端和第二活动塞块的前后两端均设置有圆台型凸块，所述第一限位密封环的前后两端和第二限位密封环的前端均设置有圆台型开口，所述第一活动塞块和第二活动塞块的最大外径均与第一管片和第二管片的内径相适配。

更进一步地，所述搅拌轴的外径小于第一限位密封环的最小内径，所述搅拌轴的叶片呈螺旋状，所述搅拌轴的长度与第一限位密封环和第二限位密封环之间的间距相适配。

（三）有益效果：采用本发明提供的技术方案，与已知的现有技术相比，具有如下有益效果：1、通过设置有变频补液泵，提高了泥浆泵吸入端的上水性能，提高了泥浆泵工作效率，并且通过泥浆泵出口压力的变化反馈及时调整补液泵的工作参数，保证了补液及时适量，泥浆泵的输出端泥浆压力的相对恒定，因为补浆泵是根据泥浆泵出口压力反馈来补液，因此在泥浆液位较高、自吸能力可以满足时不需要启动补液泵，极大的降低了能耗，并且在石油开采过程中可确保钻井液循环畅通，及时携带岩屑至地面，避免孔底堆积导致钻头重复切削，降低磨损并提高效率。

2、通过设置有连接管组件，使得变频补液泵针对于泥浆泵本体的补液通路可以实现开关，这样在变频补液泵停止时，泥浆不会因为管路始终畅通而逆流进入到变频补液泵内，同时泥浆泵本体抽取时不会因为分管的存在而空抽导致压力不足，这样在钻井开采过程中，可以实时的自启闭，一方面可以减少能量的浪费，一方面可以保证补液泵的正常工作。

3、通过设置有驱动机构，使得电机可以控制副进料管和主出料管与副进料管和排渣口的连接通路的闭合与连通，这样即可在副进料管与主出料管的连接通路长时间闭合时，连接管组件内存留的泥浆容易出现干燥现象，而干燥的泥浆进入到主管道容易造成不良影响，这样在第一活动塞块朝前移动处于排渣口时，第二活动塞块依旧处于副进料管的上侧，即副进料管与主出料管的通路关闭，而泥浆只能够通过排渣口排出，在泥浆的排出过程，管路内的干燥泥浆可以一并排出，从而避免其进入到泥浆泵进料口内，同时搅拌轴可以通过旋转搅动干燥的泥浆，更便于干燥的泥浆被打散排出，待泥浆排出一部分后，第二活动塞块会移动至抵住第一限位密封环，此时副进料管与排渣口的通路关闭，而副进料管与主出料管的通路打开，此时即可顺畅补液，同时没有了干燥泥浆的干扰，泥浆的润滑质量会更好，从而益于石油开采时的钻井工作，并且提升了石油开采时的钻井泥浆供给质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构正视示意图。

图2为本发明的结构后视示意图。

图3为本发明中连接管组件的结构示意图。

图4为本发明中连接管组件的结构剖面示意图。

图5为本发明中第一法兰密封垫和第二法兰密封垫的结构示意图。

图6为本发明中第一法兰密封槽和第二法兰密封槽的结构示意图。

图7为本发明中连接管组件的补液状态中的结构示意图。

图8为本发明中连接管组件的停止补液状态下的结构示意图。

图9为本发明中连接管组件的补液开始状态下的结构示意图。

图10为本发明中导槽处的结构示意图。

图中的标号分别代表，1、变频补液泵；2、补液泵进料口；3、补液泵出料口；4、泥浆泵本体；5、泥浆泵进料口；6、泥浆泵出料口；7、压力变送器；8、第一管片；9、排渣口；10、副进料管；11、主进料管；12、第二管片；13、主出料管；14、第一法兰密封槽；15、第一法兰密封垫；16、固定底座；17、第二法兰密封垫；18、第二法兰密封槽；19、电机；20、主动齿轮；21、从动齿轮；22、螺套；23、螺杆；24、导槽；25、限位块；26、密封塞块；27、连接杆；28、第一活动塞块；29、第一限位密封环；30、搅拌轴；31、第二活动塞块；32、第二限位密封环。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。

下面结合实施例对本发明做进一步的描述。

请参阅图1-9，本发明提供的一种实施例：一种基于压力反馈的自动补液式泥浆泵结构，包括变频补液泵1和泥浆泵本体4，所述变频补液泵1和泥浆泵本体4之间设置有连接管组件，所述变频补液泵1的右端设置有补液泵进料口2，所述补液泵进料口2的上方设置有补液泵出料口3，所述泥浆泵本体4的左端设置有泥浆泵进料口5，所述泥浆泵进料口5的表面套设有泥浆泵出料口6，且泥浆泵出料口6上固定安装有压力变送器7。

连接管组件包括第一管片8和第二管片12，第一管片8的左端前侧设置有排渣口9，第一管片8左端的中间位置设置有副进料管10，且副进料管10与补液泵出料口3相连通，第一管片8左端的后侧设置有主进料管11，第二管片12的右端后侧设置有主出料管13，主出料管13与泥浆泵进料口5相连通，第一管片8和第二管片12的前侧设置有固定底座16，固定底座16内通过驱动机构安装有螺杆23，螺杆23的后端固定连接有密封塞块26，密封塞块26的后端固定连接有连接杆27，连接杆27的后端固定连接有第一活动塞块28，第一活动塞块28的后端固定连接有搅拌轴30，且搅拌轴30的后端固定连接有第二活动塞块31。

副进料管10可通过法兰连接管道与补液泵出料口3接通，而主出料管13可通过法兰连接管道与泥浆泵进料口5相接通。

操作时，需配合现有技术中的控制系统和设备，其该部分的控制方式原理均为现有的成熟技术，其具体构造和原理在此不多做赘述，首先司控房触摸屏输入泥浆泵参数，PLC总控通过压力变送器反馈的压力与预设泥浆泵参数进行对比，压力偏低时，启动变频泵抽吸泥浆罐的泥浆输出供给泥浆泵，增大泥浆泵输入泥浆量，从而提高泥浆泵输出压力直至输出压力达到预定值，输出压力达到预定值后，压力变送器反馈值达到预定值，PLC总控发出指令，变频泵停止工作。

作为本实施例中一种优选的实施方式，如图3、图5和图6所示，第一管片8和第二管片12相贴合的一端表面设置有第一法兰密封槽14，第二管片12和第一管片8相贴合的一端表面设置有第一法兰密封垫15，第一法兰密封槽14和第一法兰密封垫15相适配，第一管片8和第二管片12之间通过螺栓固定。该结构用于可将第一管片8和第二管片12分离，从而便于对内部腔体进行清理，同时便于内部结构部件的安装拆卸和更换。

作为本实施例中一种优选的实施方式，如图3、图5和图6所示，第一管片8和第二管片12的前端设置有第二法兰密封垫17，固定底座16的后端开设有与第二法兰密封垫17相适配的第二法兰密封槽18，第一管片8和第二管片12与固定底座16通过螺栓固定。该结构用于可将固定底座16与第一管片8和第二管片12的组合体分离，从而便于将第一管片8和第二管片12的内部组件进行拆装。

其中第一法兰密封槽14的厚度大于第一法兰密封垫15的内侧尺寸，而第二法兰密封垫17的厚度大于第二法兰密封槽18的内侧尺寸，这样使得通过螺栓进行拧紧固定时，第一法兰密封槽14和第二法兰密封槽18均可通过形变紧密贴合连接处，从而实现密封，其具体的构造材料以及原理均为现有的法兰技术，在此不多作赘述。

作为本实施例中一种优选的实施方式，如图4和图7所示，驱动机构包括电机19，固定底座16上固定安装有电机19，固定底座16内转动安装有主动齿轮20和从动齿轮21，且主动齿轮20和从动齿轮21相啮合，主动齿轮20与电机19的输出轴固定连接，固定底座16内固定安装有螺套22，螺杆23通过螺纹插设在螺套22内。该结构用于通过电驱动螺杆23旋转，从而使得螺杆23在转动的同时还可以通过与螺套22的配合实现位移，以达到开关排渣口9和副进料管10的作用。

作为本实施例中一种优选的实施方式，如图10所示，螺杆23的中间位置开设有导槽24，从动齿轮21内固定设置有限位块25，限位块25在导槽24内滑动，螺杆23活动插设在从动齿轮21内。该结构用于通过限位块25在导槽24内对螺杆23进行限制，使得从动齿轮21旋转时可以通过限位块25带动螺杆23转动，以实现传动的同时，在螺杆23与螺套22进行螺纹作用时，螺杆23可以进行轴向的位移。

作为本实施例中一种优选的实施方式，如图4、图7和图8所示，密封塞块26的外径与第一管片8和第二管片12的内径相适配，第一管片8与第一限位密封环29的下侧相抵时，第二活动塞块31正好与第二限位密封环32的前侧相抵，且密封塞块26处于排渣口9的前侧，第二活动塞块31的前侧与第一限位密封环29的后侧相抵时，第一活动塞块28处于排渣口9的前侧，第一管片9和第二管片12内均设置有第一限位密封环29和第二限位密封环32，第一限位密封环29处于副进料管10的前侧，第二限位密封环32处于副进料管10的上侧。密封塞块26的外侧设置有密封胶圈，该结构使得密封塞块26的外侧可以始终贴合副进料管10的内壁，从而可以起到密封的作用，避免液体经过排渣口9进入到第一管片8的前侧甚至是流入到固定底座16内造成影响，同时当第二活动塞块31朝前移动，打开副进料管10与主出料管13的连接通路时，可以进行补液工作，同时由于第二活动塞块31抵住第一限位密封环29密闭朝排渣口9一侧的通路，从而可以避免液体流出，同时第二活动塞块31抵住第二限位密封环32时，第一活动塞块28正好抵住第一限位密封环29，此时副进料管10无法与主出料管13和排渣口9形成通路，从而可以关闭补液通道。

作为本实施例中一种优选的实施方式，如图4、图7和图8所示，第一活动塞块28的后端和第二活动塞块31的前后两端均设置有圆台型凸块，第一限位密封环29的前后两端和第二限位密封环32的前端均设置有圆台型开口，第一活动塞块28和第二活动塞块31的最大外径均与第一管片8和第二管片12的内径相适配，第一活动塞块28和第二活动塞块31的最大外径均与第一管片8和第二管片12的内径相适配。第二活动塞块31和第一活动塞块28的圆台型凸块外壁均胶合有密封胶垫，通过圆台型的连接结构和密封胶垫的配合，可以在一定压力下保证密封效果。

作为本实施例中一种优选的实施方式，如图4和图8所示，搅拌轴30的外径小于第一限位密封环29的最小内径，搅拌轴30的叶片呈螺旋状，搅拌轴30的长度与第一限位密封环29和第二限位密封环32之间的间距相适配。该结构用于通过搅拌轴30旋转来搅动所处位置内的泥浆，这样可以避免泥浆干燥凝固不易流动排出，通过搅动泥浆，使其松散便于流动排出。

工作原理，使用前，需将主进料管11通过法兰连接主管道，同时补液泵进料口2连接副管道，主副管道均需连接泥浆罐，随即使用时，先保证第二活动塞块31处于抵住第二限位密封环32的状态，如图8所示，此时泥浆泵本体4启动时，泥浆会通过主管道从泥浆罐中被抽取，泥浆通过进入到主进料管11内，并从主出料管13流入到泥浆泵进料口5内，直至从泥浆泵出料口6处排出，而压力变送器7可以检测排出时的压力和排量，到压力和排量低到需要进行补液时，启动电机19，电机19会带动主动齿轮20转动，而主动齿轮20会带动相啮合的从动齿轮21旋转，从动齿轮21旋转时，会通过限位块25带动螺杆23转动，而螺杆23会通过与螺套22的螺纹作用实现位移，螺杆23会朝前移动并旋转，从而带动密封塞块26、连接杆27、第一活动塞块28、搅拌轴30和第二活动塞块31一并旋转并前移，搅拌轴30旋转时会搅动所处位置的泥浆，以避免泥浆结块不易流动和排出，并且在第一活动塞块28移动至排渣口9后，如图9所示，此时第二活动塞块31处于副进料管10的上侧，而排渣口9处于打开状态，此时变频补液泵1启动，变频补液泵1会通过补液泵进料口2吸取泥浆，并通过补液泵出料口3排入到副进料管10内，而泥浆会通过排渣口9排出，此时前一次使用时滞留在副进料管10处的泥浆会从排渣口9处排出，直至第二活动塞块31抵住第一限位密封环29时，如图7所示，副进料管10与主出料管13的通道打开，泥浆会转而通过主出料管13进入到泥浆泵进料口5内，从而完成补液操作，事后关闭补液时，通过电机19反向驱动，使得第二活动塞块31上移抵住第二限位密封环32实现关闭，同步变频补液泵1关闭，而密封塞块26在上移时，会将所处位置的泥浆推出，从而避免大量泥浆堆积在第一管片8和第二管片12靠近排渣口9处的位置。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种基于压力反馈的自动补液式泥浆泵结构，其特征在于：包括变频补液泵（1）和泥浆泵本体（4），所述变频补液泵（1）和泥浆泵本体（4）之间设置有连接管组件，所述变频补液泵（1）的右端设置有补液泵进料口（2），所述补液泵进料口（2）的上方设置有补液泵出料口（3），所述泥浆泵本体（4）的左端设置有泥浆泵进料口（5），所述泥浆泵进料口（5）的表面套设有泥浆泵出料口（6），且泥浆泵出料口（6）上固定安装有压力变送器（7）；所述连接管组件包括第一管片（8）和第二管片（12），所述第一管片（8）的左端前侧设置有排渣口（9），所述第一管片（8）左端的中间位置设置有副进料管（10），所述第一管片（8）左端的后侧设置有主进料管（11），所述第二管片（12）的右端后侧设置有主出料管（13），所述第一管片（8）和第二管片（12）的前侧设置有固定底座（16），所述固定底座（16）内通过驱动机构安装有螺杆（23），所述螺杆（23）的后端固定连接有密封塞块（26），所述密封塞块（26）的后端固定连接有连接杆（27），所述连接杆（27）的后端固定连接有第一活动塞块（28），所述第一活动塞块（28）的后端固定连接有搅拌轴（30），且搅拌轴（30）的后端固定连接有第二活动塞块（31）。

2.根据权利要求1所述的一种基于压力反馈的自动补液式泥浆泵结构，其特征在于：所述第一管片（8）和第二管片（12）相贴合的一端表面设置有第一法兰密封槽（14），所述第二管片（12）和第一管片（8）相贴合的一端表面设置有第一法兰密封垫（15），所述第一法兰密封槽（14）和第一法兰密封垫（15）相适配，所述第一管片（8）和第二管片（12）之间通过螺栓固定。

3.根据权利要求1所述的一种基于压力反馈的自动补液式泥浆泵结构，其特征在于：所述第一管片（8）和第二管片（12）的前端设置有第二法兰密封垫（17），所述固定底座（16）的后端开设有与第二法兰密封垫（17）相适配的第二法兰密封槽（18），所述第一管片（8）和第二管片（12）与固定底座（16）通过螺栓固定。

4.根据权利要求1所述的一种基于压力反馈的自动补液式泥浆泵结构，其特征在于：所述驱动机构包括电机（19），所述固定底座（16）上固定安装有电机（19），所述固定底座（16）内转动安装有主动齿轮（20）和从动齿轮（21），且主动齿轮（20）和从动齿轮（21）相啮合，所述主动齿轮（20）与电机（19）的输出轴固定连接，所述固定底座（16）内固定安装有螺套（22），所述螺杆（23）通过螺纹插设在螺套（22）内。

5.根据权利要求4所述的一种基于压力反馈的自动补液式泥浆泵结构，其特征在于：所述螺杆（23）的中间位置开设有导槽（24），所述从动齿轮（21）内固定设置有限位块（25），所述限位块（25）在导槽（24）内滑动，所述螺杆（23）活动插设在从动齿轮（21）内。

6.根据权利要求1所述的一种基于压力反馈的自动补液式泥浆泵结构，其特征在于：所述密封塞块（26）的外径与第一管片（8）和第二管片（12）的内径相适配，所述第一活动塞块（28）与第一限位密封环（29）的下侧相抵时，所述第二活动塞块（31）正好与第二限位密封环（32）的前侧相抵，且所述密封塞块（26）处于排渣口（9）的前侧，所述第二活动塞块（31）的前侧与第一限位密封环（29）的后侧相抵时，所述第一活动塞块（28）处于排渣口（9）的前侧，所述第一管片（8）和第二管片（12）内均设置有第一限位密封环（29）和第二限位密封环（32），所述第一限位密封环（29）处于副进料管（10）的前侧，所述第二限位密封环（32）处于副进料管（10）的上侧。

7.根据权利要求6所述的一种基于压力反馈的自动补液式泥浆泵结构，其特征在于：所述第一活动塞块（28）的后端和第二活动塞块（31）的前后两端均设置有圆台型凸块，所述第一限位密封环（29）的前后两端和第二限位密封环（32）的前端均设置有圆台型开口，所述第一活动塞块（28）和第二活动塞块（31）的最大外径均与第一管片（8）和第二管片（12）的内径相适配。

8.根据权利要求1所述的一种基于压力反馈的自动补液式泥浆泵结构，其特征在于：所述搅拌轴（30）的外径小于第一限位密封环（29）的最小内径，所述搅拌轴（30）的叶片呈螺旋状，所述搅拌轴（30）的长度与第一限位密封环（29）和第二限位密封环（32）之间的间距相适配。