杨爱红 孙三军 孙慧儒

（中石化河南石油工程有限公司钻井公司，河南 南阳 473132）

一、撬装固井供水系统的结构特点和主要部件的选型

1 结构特点

固井供水系统由清水泵、防爆电动机、联轴器、电控蝶阀组、闸门组、防爆控制箱、水柜、管线和底座等组成。目前固井施工的两种主力水泥车：①双机双泵奔驰水泥车，车辆型号GJC70-30，理论最高压力70MPa，最高排量 3m3/min。②单机单泵北方奔驰水泥车，车辆型号GJC40—17，理论最高压力40MPa，最高排量1.7m3/min。根据不同车型排量要求，设计制造两种对应的供水系统：双泵单罐组、单泵单罐组。

2 主要部件的选型

（1）清水泵

现有东风EQ1091E供水车采用卧式离心泵，型号IS100—65—250，该泵排量1.5m3/min，转速2900r/min，扬程40m，功率30kW，该泵使用3″管线进行远距离供水，在泵口出水压力不大于0.8MPa时，单泵排量1.3m3/min，能够满足GJC40—17固井水泥车对需水量的要求，该泵优点是：体积小、重量轻、操作简单。不足是：离心式水泵自吸能力差，需配置一个1.5m3水柜，操作人员需施工前充满水以排除管道中的空气。据此，橇装固井供水系统选用自吸泵100ZX100—20，该泵排量1.5m3/min，扬程20m，吸程6m，转速2900r/min，功率11kW，该泵能从4m高的水罐上直接吸入清水，无需加水，具有良好的自吸功能。该泵使用3″管线进行远距离供水，在泵口出水压力不大于0.5MPa时，单泵排量1.5m3/min，能够满足GJC40—17固井水泥车对需水量的要求。使用两台泵同时工作，额定转速下，排量能够满足GJC70—30固井水泥车对需水量的要求。

（2）电动手动一体对夹式蝶阀

固井供水系统中，必须对水泵流量进行控制，以满足水泥车在不同工况下的用水需求，目前有以下三种控制方法：

①变速箱控制

在EQ1091E型供水车中，离心式水泵从主车发动机上取力，通过传动轴、变速箱、分动箱等机构将动力传递到离心式水泵，通过改变不同的档位和油门位置来控制离心泵的输入转速，从而实现出口流量的控制。该种方法控制精确，但结构复杂，传递环节多，适用于车载系统。

②变频控制

该系统主要由变频电机和变频柜组成。变频柜对电源进行整流、逆变，输出不同频率的电源，通过变频调速，实现对水泵流量的控制。该种方式控制精确、传递环节少、效率高、节能效果突出。但变频柜体积大、价格贵，不宜频繁搬移，不适宜野外井场作业，且若出现故障现场处理困难。

③阀门节流控制

控制清水泵流量最简略的方法就是调节泵出口阀门的开度，而水泵转速保持不变（一般为额定转速）。阀门全开时，水泵实现额定流量。关小阀门时，管道局部阻力增加，相应流量减少；当关小阀门开度时，水泵本身能量不变，扬程不变。这种方法控制简便，流量持续，适用于野外现场作业。

由以上分析本橇装供水系统选用PSQ智能型电动手动一体对夹式蝶阀（上海万迅仪表有限公司制造）。该蝶阀参数为：公称通径：￠80mm；动作范围：0°～90°；公称压力：1.6MPa；基本误差：±2.5%。主要特点有：

①配用PSQ智能型直行程电动执行器，体积小，重量轻，推力大，可靠性高。

②PSQ电动执行器具有自诊断功能，使用和调校方便。

③该控制系统和防爆控制箱制成一体，可实现远距离控制，降低劳动强度。

④电控系统出现故障，可采用手动进行控制。

（3）防爆电机

YB2隔爆型三相异步电动机，额定电压：380V；额定转速：2900r/min；功率11kW；频率：50Hz。

（4）防爆控制箱

控制电路采用标准防爆电路，防爆控制箱安装倒顺开关，以防不同井队三相电源相序不同，通过倒顺开关改变电源相序，确保电机正向旋转。安装漏电保护器；安装紧急停止按钮等。采用一机一闸一保护，做到防爆、防雨、防漏电。

二、现场应用

撬装固井供水系统经过2014一年的固井施工使用，使用250井次，使用效果良好，提高了工作效率，节约成本最低20余万元。

结论

（1）现场应用证明，固井供水系统减少了每次固井中一台供水车或一台AC-400型水泥车的使用，缓解了设备周转压力、降低了设备故障率和行车安全风险。

（2）固井供水系统采用电动机作为动力，故障率低，施工安全性高。

[1]成大先.机械设计手册[M].北京：化学工业出版社，2008.

[2]纪武瑜.石油机械基础[M].北京：石油工业出版社，2010.