程國棟

摘 要：為滿足涪陵工區(qū)連續(xù)油管作業(yè)對壓力、流量要求，改造了YLC70-670型壓裂車柱塞泵，泵頭柱塞的改造實現(xiàn)了二檔最高50Mpa的輸出壓力，解決了壓裂車配合連續(xù)油管施工中壓力和流量無法同時滿足要求的問題。該改造方案的應(yīng)用，拓寬了該型號壓裂車服務(wù)范圍，具有廣闊的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：壓裂車：柱塞泵;柱塞

目前，我國石油工業(yè)面臨的形勢是新區(qū)勘探開發(fā)困難，老區(qū)增產(chǎn)挖潛還要做大量的工作，常規(guī)井網(wǎng)加密已經(jīng)效果不大，油井增產(chǎn)成為提高油井產(chǎn)量的重要手段①。勝利石油管理局北部油區(qū)（河口、樁西、孤島、孤東）地處疏松砂巖油藏，油井出水、出砂情況嚴重②，儲藏層出砂和砂卡管柱頻繁發(fā)生，嚴重時甚至造成油井死井，嚴重制約了北部油田的開發(fā)。解決儲油層出砂和砂卡最有效的方法就是防砂、堵水作業(yè)③，YLC70-670型壓裂車是實現(xiàn)防砂作業(yè)的主要設(shè)備，但近年來防砂、酸化、連續(xù)油管作業(yè)對設(shè)備提出了新的要求，設(shè)備存在的問題極大地影響了作業(yè)效率④。

1、問題分析并確定改進目標

涪陵工區(qū)需要壓裂車進行打壓、泵送作業(yè)，然而涪陵地區(qū)頁巖氣井井深、地層壓力高，車輛滿足壓力要求的同時排量也要滿足要求，長期以來，一直使用2500型壓裂車執(zhí)行任務(wù)，造成了極大地浪費。經(jīng)調(diào)查，涪陵工區(qū)打壓泵送作業(yè)排量要求400～450L/min，壓力要求20～50MPa。從表2可以看出，YLC70-670型壓裂車3ZB-670型柱塞泵正常工作（發(fā)動機轉(zhuǎn)速1800r/min）時，一檔壓力滿足要求而排量滿足不了施工最低要求，二檔排量滿足要求而最高壓力只有43MPa，也無法達到最高50MPa的要求。

根據(jù)現(xiàn)有柱塞泵的工作原理和結(jié)構(gòu)特點，要使現(xiàn)有泵車達到施工要求，有兩個方案可選：增大一檔時流量或者增加二檔時輸出壓力。

YLC70-670型壓裂車所使用的3ZB-670型柱塞泵是徑向柱塞泵，徑向尺寸大，動力端結(jié)構(gòu)復雜，改變偏心距難度非常大;經(jīng)市場調(diào)查，各種規(guī)格的柱塞和與之配套的密封總成市場上可以買到，更換柱塞不會對柱塞泵造成不可修復性損傷，所以減小柱塞直徑的方案可以實現(xiàn)。

2、設(shè)計

2.1 給定設(shè)計參數(shù)

參考表1中3ZB-670型柱塞泵在發(fā)動機1800r/min工作時的各項參數(shù)，給定設(shè)計參數(shù)，

柱塞泵二檔閉鎖運行條件下：

2.2 壓強

3ZB-670型柱塞泵柱塞直徑為100mm時，輸出壓強P，即

假設(shè)要達到50MPa的壓強，柱塞的直徑為dx ，柱塞面積為Sx 。

根據(jù)市場調(diào)查，市面上有與3ZB-670型柱塞泵配套的直徑為90mm的柱塞總成，因此，改造的柱塞泵柱塞直徑取90mm。此時，實際輸出壓強為

壓強符合施工要求。

2.2 容積效率

3ZB-670型柱塞泵柱塞一個沖次柱塞腔排出液體的總?cè)莘e就是柱塞泵的實際流量q，即

二檔時3ZB-670型三缸柱塞泵柱塞流量為Q ， 即

2.3 排量

假設(shè)更換成直徑為90mm的柱塞后，一個沖次柱塞泵的實際流量q改，即

符合施工時排量要求。

3、結(jié)論

2018年7月，兩臺YLC70-670型壓裂車柱塞泵改造完成后即投入到涪陵工區(qū)，至2018年10月兩臺壓裂車已正常工作超過1000小時，保證了連續(xù)油管項目施工正常進行，同時，為單位創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟效益。

參考文獻：

①謝桂學? 周邊脫砂壓裂技術(shù)研究 南充 西南石油學院2001

②謝桂學? 壓裂防砂技術(shù)在勝利油田的研究和應(yīng)用? 石油勘探與開發(fā)2002

③萬仁溥、羅英俊? 采油技術(shù)手冊（第七分冊）：防砂技術(shù) 北京 石油工業(yè)出版社 1991

④靳保軍? 提高低滲油田裂縫導流能力系統(tǒng)試驗研究報告 東營 勝利石油管理局1999

⑤YLC70-670型壓裂車SJX5231TYL70使用說明書? 湖北? 中國石化集團江漢石油管理局第四機械廠 2013