固井车的研制

固井车的研制

0固井设备配置情况随着世界工业化对石油需求的增加，世界各国都加强了石油采收业务。山区、沙漠和山区气田的产量增加，道路条件差，固井技术越来越复杂。传统的固井方法不能适应恶劣的道路条件和复杂的固井方法。越野性能强、排量大、混浆密度精确、自动化程度高、柱塞泵寿命长的固井车将取得竞争优势,并得到市场的认可。目前,先进的固井设备中,SPM600泵、HT-400泵和PG05泵占据绝对优势,哈里伯顿、斯伦贝谢、双S公司及GD公司等的固井设备都配置了上述3种柱塞泵。HT-400泵主动轴与发动机中心线平行,使固井设备传动布局改变,柱塞泵液力端在设备尾部,更方便液力端维修和易损件更换,与其他固井柱塞泵相比,在同等柱塞尺寸下,其工作压力最大。我国目前制造的固井设备配置的柱塞泵主要是基于美国DS公司技术生产的SJ300泵和中石化石油工程机械有限公司第四机械厂自主研发的SJ600泵。随着各油田的深入开发,配置SJ300泵的固井水泥车已不能满足一些特殊固井工艺的要求,而SJ600泵存在维护检修难、冲次偏高和盘根等密封件寿命偏短的问题。进口固井设备则主要是哈里伯顿配置HT-400泵的双机双泵固井车和拖车,但此类设备价格昂贵,配件供货周期长。因此,研制配置与HT-400泵性能结构相同的全国产化TPH400泵的SGJ400-30固井车,可满足油田用户对固井车作业的新要求,降低固井设备的采购和使用成本,提高固井车市场竞争力。1技术分析1.1定制限流系统的组成如图1所示,SGJ400-30固井车主要由定制的重型越野底盘车、液压系统、动力系统、高低压管汇、电控系统、气路系统、TPH400泵、润滑系统和混浆系统等组成。1.2主要技术传动箱最大输入功率:447kW;2关键技术2.1酶处理采用分区布置设计理念,将动力区、混控区和高压区从前至后布置,计量罐紧邻混浆罐,管路减少ue6e7ue6f2,清洗污水大大减少。高压排出区置于整车尾部,安全可靠,柱塞泵的维修空间大。2.2发挥盘积分动装置作用SGJ400-30固井车上装部分质量大约20t,针对恶劣的井场道路条件,定制了“KENWORTH”K500/6×6底盘车。该底盘车前桥承载9979kg,中后桥承载26308kg,最小离地间隙达到380mm,发动机功率354kW,分别由底盘变速箱和分动箱提供2个取力口给液压系统提供动力。为避免车架在振动和冲击载荷下发生疲劳开裂和损伤等情况,底盘车架主纵梁增加了钢制双大梁内衬,车架强度达到840MPa。2.3pid控制算法ACM-IV.I自动混浆系统主要由密度自动控制系统和液位自动控制系统组成,其控制原理图如图2所示。密度自动控制系统主要通过控制下灰量来控制水泥浆密度,计算机采集清水流量、水泥浆密度和干灰计量阀阀位,控制软件根据实际清水流量、水泥浆密度和作业设置参数计算达到设定密度需要的干灰量及干灰计量阀阀位,PID控制算法对其进行精确调整,控制器输出控制信号到电控液压阀,该液压阀驱动干灰计量阀上的旋转装置来调节干灰计量阀的开启度,控制下灰量。控制算法对作业过程中可能存在的3种变化(即清水流量的变化、设定密度的变化及干灰传输能力的变化)做出响应。液位控制系统由计算机控制和调节清水比例阀来调节清水流量从而调节液位,安装在混浆槽上的液位计检测水泥浆的液位信号并将该信号传送给计算机,计算机根据实际液位和设定液位的偏差来调节输出控制电压,调节清水比例阀从而调节清水量以维持液位的平稳。该固井车将液、气、电和ACM-IV.I自动混浆系统集中控制,车台发动机的启停及油门控制、液力机械传动箱的换挡、底盘发动机的启停及油门控制、发动机仪表、混浆计算机、气压表、液压系统的仪表及控制开关均集中在仪表箱周围,可由1人完成固井施工整个作业的控制和操作,方便可靠。同时为简化控制流程,增强系统可靠性,将所有控制元件按照液、气、电系统分块布置,避免误操作。2.4水泥浆混配装置低压管汇系统由供水泵、喷射泵、循环泵、灌注泵和蝶阀等组成,通过管线与计量罐、混浆罐、混浆系统和外接水源相连,实现水泥浆的混配,如图4所示。为了增加整个系统的可靠性,将供水泵与喷射泵对称并联布置,循环泵与灌注泵对称并联布置,通过切换蝶阀,实现了供水泵与喷射泵互为备用,循环泵与灌注泵互为备用,当其中一台离心泵发生故障时另一台离心泵可代替其工作,从而提高了固井作业安全可靠性。3测试3.1固井车主要技术指标及自动控制系统2011年7月完成了样机试制,并进行了厂内型式试验。试验结果表明,SGJ400-30固井车主要技术指标达到了设计要求,其最大工作压力为75MPa,最大排量为3.0m3/min;同时固井车各主要功能也达到了设计要求,整车布局合理,前后轴载荷分布均匀;密度自动控制系统和液位自动控制系统控制准确,灵敏度高;管汇流程合理,实现了供水泵与喷射泵互为备用,循环泵与灌注泵互为备用。3.2固井作业效果2011年9月在吉林油田完成了工业试验,前后共进行了2次固井作业。2次作业累计注水泥170t,水泥浆密度误差小于0.012g/cm3。从固井作业数据和后续钻井情况来看,作业效果比较理想。经过电测检查,固井质量良好。与传统设备相比,该固井车供灰稳定性好,水泥浆密度控制准确,水泥浆质量好,同时设备越野性能强,维护检修方便,自动控制程度高,可以由1人完成固井施工整个作业的控制和操作,能较好地满足油田特殊固井作业的要求。4ph400泵固井装置SGJ400-30固井车是针对油田恶劣的道路条件和为实现高压力、大排量固井工艺而研制的固井设备,其与常规固井设备相比具有以下优点。(1)该作业车以KENWORTH重载越野底盘作为载体,集成了具有国际先进水平的TPH400三缸柱塞泵和ACM-IV.1自动混浆系统,其中TPH400泵具有良好的自吸能力,使得双机双泵可根据实际工况分别作为2台单机单泵使用,提高了整机的经济性和可靠性。(2)整车设计布局合理,操作方便。柱塞泵布置在整车的尾部,更换盘根和泵维修非常方便;循环泵与灌注泵互为备用,喷射泵与供水泵互为备用,提高了设备在固井作业中可靠性;混浆槽增加了沉浆装置,有利于水泥浆的彻底排空,方便实用。(3)该固井车性能优越,制造成本比国外同类产品低,具有广阔的市场前景。最大工作压力:75MPa;最大排量:3.0m3/min;最大混浆能力:2.3m3/min;水泥浆密度:1.0