趙凱湖北荊州中石化石油機(jī)械股份有限公司第四機(jī)械廠

小型混砂橇的研制

趙凱
湖北荊州中石化石油機(jī)械股份有限公司第四機(jī)械廠

摘要：結(jié)合油田中小型壓裂工藝對(duì)小型混砂設(shè)備的個(gè)性化要求，本文簡(jiǎn)要闡述了小型混砂橇的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、功能及總體技術(shù)參數(shù)等。

關(guān)鍵詞：混砂橇；壓裂；研制

引言

隨著油田壓裂工藝技術(shù)的發(fā)展，對(duì)設(shè)備提出了多樣化、個(gè)性化要求。小型混砂橇能實(shí)現(xiàn)比例混砂，并能按壓裂工藝的要求有效地向壓裂橇提供不同要求的壓裂液，主要用于油氣田各種壓裂、防砂施工作業(yè)，與壓裂橇、儀表橇等聯(lián)機(jī)作業(yè)，適用于油田中、小型壓裂、酸化作業(yè)配套[1]。

1　總體結(jié)構(gòu)

混砂橇采用橇裝式結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)緊湊，功能性強(qiáng)，由橇架、動(dòng)力系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、混合罐、螺旋輸砂器、吸入泵、排出泵、管匯系統(tǒng)、操作控制系統(tǒng)等組成。其總體布置如圖1所示。

圖1　混砂橇總體布置圖

2　主要部件及功能

2.1吸入泵及排出泵

吸入泵和排出泵均采用規(guī)格為8"×6"×14"的“MISSION”砂泵，砂泵額定壓力為0.6MPa，額定轉(zhuǎn)速為1750r/min，最大排量為6m3/ min（清水）。

2.2管匯系統(tǒng)

管匯系統(tǒng)由吸入管匯、排出管匯、旁通管匯、蝶閥及電磁流量計(jì)等組成[2]。吸入管匯通過(guò)吸入泵完成壓裂液的吸入，主管線為6"，連接6"電磁流量計(jì)，吸入主管線與混合罐入口間安裝6"液控蝶閥，吸入口共6個(gè)，配4"蝶閥及4"母由壬（帶由壬堵頭）。排出管匯完成壓裂液的排出，主管線為6"，連接6"電磁流量計(jì)，排出口共6個(gè)，配4"蝶閥及4"母由壬（帶由壬堵頭）。

2.3液壓系統(tǒng)

液壓系統(tǒng)由液壓泵。液壓馬達(dá)、油箱、濾清器、冷卻器等組成。液壓泵動(dòng)力由橇臺(tái)分動(dòng)箱取力、通過(guò)靜液壓傳動(dòng)，分別驅(qū)動(dòng)各液壓馬達(dá)，帶動(dòng)排出砂泵、吸入砂泵、螺旋輸砂器等。液壓油箱進(jìn)出濾清器全部采用可拆自封式濾清器，維修方便。整個(gè)液壓系統(tǒng)液壓油箱采用風(fēng)冷式冷卻器，冷卻效果好。

2.4螺旋輸砂器

螺旋輸砂器采用雙筒大傾角螺旋結(jié)構(gòu)，由絞龍外殼、砂斗、絞龍軸、支承臺(tái)、輸砂管支座等組成[3]。絞龍軸由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，可調(diào)速控制，最大輸砂兩1.5m3/min，在輸砂量小于0.75 m3/min的時(shí)候，可使用單筒工作。為防止輸砂器出現(xiàn)堵砂現(xiàn)象，兩個(gè)輸砂絞龍分別可以進(jìn)行正反向旋轉(zhuǎn)。

2.5混合罐

混合罐采用罐中套罐雙層罐的結(jié)構(gòu)，結(jié)合大表面積的原理，以保證寬砂比，尤其是小砂比和小排量時(shí)的混合，防止不均勻混合砂漿，確保砂漿在混合罐中停留最短的時(shí)間，提高了控制系統(tǒng)的精確性。吸入供液泵供來(lái)的液體在外腔中循環(huán)后，經(jīng)過(guò)內(nèi)腔外壁上的噴射孔進(jìn)入內(nèi)腔，在水力噴射與位于混合罐中心的攪拌系統(tǒng)的機(jī)械攪拌共同作用下，將砂漿攪拌成勻質(zhì)的混合液?；旌瞎迶嚢柩b置為立式雙層攪拌葉輪，攪拌軸由液馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，轉(zhuǎn)速范圍為0-200r/min，混合罐容積為1m3，攪拌葉輪的轉(zhuǎn)速由儀表臺(tái)上的控制閥控制，轉(zhuǎn)速可調(diào)，系統(tǒng)調(diào)定壓力為20MPa；雙層斜葉輪攪拌葉輪能形成“下翻上壓”的攪拌效果，適應(yīng)固體顆粒懸浮攪拌，可以使支撐劑快速均勻的與壓裂基液均勻混合，避免形成團(tuán)狀混合液，改善系統(tǒng)混合排出性能。

2.6動(dòng)力系統(tǒng)

整橇動(dòng)力由一臺(tái)CAT C9發(fā)動(dòng)機(jī)提供，發(fā)動(dòng)機(jī)功率為350hp，轉(zhuǎn)速為2100rpm，發(fā)動(dòng)機(jī)配備散熱器和風(fēng)扇的水冷卻系統(tǒng)，配備燃油濾清器和油水分離器，并配備發(fā)電機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)傳出動(dòng)力至分動(dòng)箱，由分動(dòng)箱多頭引出油泵，分別驅(qū)動(dòng)各機(jī)構(gòu)中的油馬達(dá)，再驅(qū)動(dòng)吸入泵、排出泵、輸砂絞龍、混合罐攪拌等。

2.7操作控制系統(tǒng)

操作控制儀表箱內(nèi)有數(shù)據(jù)采集顯示系統(tǒng)，采集混砂橇的全部信號(hào)并進(jìn)行數(shù)字傳輸，用于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的控制和顯示；此外，接線箱總成用于將混砂橇中的原始信號(hào)通過(guò)單獨(dú)的電纜線傳輸給其他儀表橇，實(shí)現(xiàn)混砂橇和儀表橇之間的數(shù)據(jù)連接。

混砂橇控制系統(tǒng)具有手動(dòng)控制、自動(dòng)控制和網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)控制三種控制模式，操作人員可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)操作情況自由選擇控制方式。

3　主要技術(shù)參數(shù)

最大排量：6 m3/min（清水），砂泵最高排出壓力：0.6 MPa，螺旋輸砂器最大輸砂量：1.5 m3/min，混合罐容積：1 m3，吸入管路閥門：4"蝶閥6只，排出管路閥門：4"蝶閥6只，整橇外形尺寸：（7990× 2437×3000）mm，整橇總重：14000 kg。

4　結(jié)束語(yǔ)

（1）混砂橇采用全液壓驅(qū)動(dòng)，全部動(dòng)力均有橇臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)提供，經(jīng)過(guò)分動(dòng)箱帶動(dòng)油泵，油泵再分別驅(qū)動(dòng)各油馬達(dá)以實(shí)現(xiàn)各執(zhí)行部件功能；

（2）混砂橇臺(tái)上設(shè)備布局合理，結(jié)構(gòu)緊湊，設(shè)備操作、維護(hù)方便，適應(yīng)性強(qiáng)，滿足油田中小型壓裂工藝小排量的作業(yè)需求。

參考文獻(xiàn)：

[1]萬(wàn)仁溥，羅英俊.采油技術(shù)手冊(cè)（第9分冊(cè)）：壓裂酸化工藝技術(shù)（修訂本）[M].北京：石油工業(yè)出版社，1998.

[2]吳漢川,王峻喬,仇黎明.混砂車吸入排出性能研究[J].石油機(jī)械，2013,41(3):92-95.

[3]李立,胡淵,吳漢川.混砂車螺旋輸砂器輸砂能力分析及優(yōu)化[J].石油機(jī)械，2010,38(6):96-98.