林 蕾，付 剛

（中國石油集團(tuán)長城鉆探工程有限公司壓裂公司，遼寧盤錦 124000）

0 引言

壓裂是油氣田增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)不可缺少的一項措施。混砂車是壓裂作業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備，主要負(fù)責(zé)按一定的比例和程序?qū)⒁后w、添加劑、支撐劑進(jìn)行充分混合，并把混合液體供給壓裂車，壓裂車將混合液體加壓后通過高壓管匯泵注到井底。

混砂車整車結(jié)構(gòu)主要由底盤、上裝發(fā)動機、液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、混合系統(tǒng)、輸砂系統(tǒng)、管匯系統(tǒng)等部分組成。MC-75 混砂車吸入和排出集液管各有8 個接口，由于其管匯系統(tǒng)存在缺陷，壓裂作業(yè)現(xiàn)場只能滿足6 m3/min 排量以下的施工要求，遇到大排量施工時，需要1 臺供液車配合使用來增加流量，且兩側(cè)集管位置偏高，車載液罐液位與集管的液位差較小，混砂車作業(yè)時難以將車載液罐的液體收盡，造成殘液無法回收，影響施工質(zhì)量，同時也浪費原材料。為了提高混砂車的吸液能力，在不使用供液車配合的情況下盡可能滿足大排量（8 m3/min 以上）的施工要求，將混砂車吸入和排出兩側(cè)的集管整體下沉，同時吸入側(cè)和排出側(cè)各增加4 個、2 個接口，管匯系統(tǒng)改進(jìn)后能滿足8 m3/min 排量的施工要求，同時可將車載液罐液體收盡，避免殘液落地污染井場。

1 混砂車管匯系統(tǒng)工作原理

管匯系統(tǒng)具有雙面吸入和排出的功能：通過操作相應(yīng)的閥件，可分別實現(xiàn)右側(cè)吸入左側(cè)排出和左側(cè)吸入右側(cè)排出兩種吸排液方式，便于壓裂作業(yè)時混砂車在井場的擺放和連接。

1.1 吸入泵及管路

整個系統(tǒng)由吸入供液泵、吸入管匯、蝶閥及流量計等組成。由其完成壓裂液的吸入，主要管線為8"（即203.2 mm），配8"電磁流量計。8"出口管線與混合罐入口間安裝8"蝶閥，電液控制。吸入口有8 個，進(jìn)口為4"外扣由壬。吸入泵出口帶有8"蝶閥控制（電液控制）的旁通管路，直通引到排出泵的出口，可以不經(jīng)混合罐將液罐中抑制酸液和其它物質(zhì)直接泵入壓裂車。

1.2 排出泵及管路

整個系統(tǒng)由排出離心泵、排出管匯、蝶閥及流量計等組成。由其完成壓裂液的排出，主要管線為8"，排出泵出口處裝有8"排出流量計。流量計上帶有相應(yīng)的傳感器和電纜將排出液量信號傳遞到儀表臺和儀表車上。排出口有8 個，出口為4"外扣由壬。排出泵的吸入端與混合罐底部連接，排出口管路上引一條帶閥門管線返回到混合罐，便于觀察液體交聯(lián)狀況及排出砂泵工作時空氣的排出。

2 混砂車管匯系統(tǒng)的改進(jìn)

2.1 改進(jìn)方案

2.1.1 吸入集管的改進(jìn)

離心泵及集管整體下沉200 mm，新加工離心泵底座，并連接一段豎直方向的管路。增加吸入口，由原來的8 套增加為12套，集管母體尺寸要增加到1700 mm，在現(xiàn)有長度1290 mm 的基礎(chǔ)上增加410 mm（圖1～圖2）。

2.1.2 排出集管的改進(jìn)

圖1 改進(jìn)后的吸入端集管

圖2 吸入端改進(jìn)后的閥門位置與數(shù)量

（1）對排出集管的改進(jìn)，類似吸入集管，排出口由原來的8套增加到10 套，連接吸入泵的10"管設(shè)置到管匯上方，以避開排出泵馬達(dá)降低集管高度，集管整體下沉100 mm。

（2）由于原有渦輪流量計內(nèi)置葉輪容易堵塞，需要定期清洗維護(hù)，而且測量精度不高，故將渦輪流量計更換為電磁流量計，電磁流量計相比渦輪流量計沒有機械結(jié)構(gòu)，不會發(fā)生被雜物堵塞后計數(shù)不準(zhǔn)確的情況，而且精度更高（圖3～圖4）。

圖3 排出端改進(jìn)后的閥門位置與數(shù)量

圖4 渦輪流量計改為電磁流量計

3 管匯系統(tǒng)改進(jìn)后的實踐應(yīng)用

3.1 清水試驗

現(xiàn)場進(jìn)行清水測試，吸入端排量最高能達(dá)到11 m3/min，在保證排出壓力在0.3 MPa 的情況下，最大排出能到8 m3/min；通過現(xiàn)場模擬抽空，抽空后混合罐液面恢復(fù)能力較以前有了明顯改善，1 min 內(nèi)液面能恢復(fù)正常。

3.2 現(xiàn)場應(yīng)用

改進(jìn)后的MC-75 混砂車在遼河油田作業(yè)現(xiàn)場進(jìn)行了12 口井/16 層的壓裂施工測試，通過測試發(fā)現(xiàn)改進(jìn)后的混砂車管匯系統(tǒng)各項性能達(dá)到了常規(guī)直井大排量壓裂的作業(yè)要求。MC-75 混砂車參與遼河油田壓裂作業(yè)井的現(xiàn)場施工曲線如圖5 所示。

圖5 現(xiàn)場應(yīng)用施工曲線

4 小結(jié)

MC-75 混砂車管匯系統(tǒng)在未改進(jìn)前，吸入泵和排出泵作業(yè)時的壓力分別為0.1 MPa 和0.2 MPa、排量最大分別為6 m3/min和5.5 m3/min，改進(jìn)后吸入、排出兩側(cè)集管最大壓力分別為0.2 MPa和0.35 MPa、最大排量分別為11 m3/min 和10 m3/min。在遼河油區(qū)進(jìn)行了12 口井/16 層的壓裂作業(yè)，吸入、排出流量和壓力運行穩(wěn)定，滿足現(xiàn)場的施工排量和壓力要求。