小型混砂橇的研制

2016-08-31赵凯湖北荆州中石化石油机械股份有限公司第四机械厂

科学中国人 2016年15期

关键词：研制

赵凯湖北荆州中石化石油机械股份有限公司第四机械厂

小型混砂橇的研制

赵凯
湖北荆州中石化石油机械股份有限公司第四机械厂

摘要：结合油田中小型压裂工艺对小型混砂设备的个性化要求，本文简要阐述了小型混砂橇的结构特点、功能及总体技术参数等。

关键词：混砂橇；压裂；研制

引言

随着油田压裂工艺技术的发展，对设备提出了多样化、个性化要求。小型混砂橇能实现比例混砂，并能按压裂工艺的要求有效地向压裂橇提供不同要求的压裂液，主要用于油气田各种压裂、防砂施工作业，与压裂橇、仪表橇等联机作业，适用于油田中、小型压裂、酸化作业配套[1]。

1　总体结构

混砂橇采用橇装式结构，结构紧凑，功能性强，由橇架、动力系统、液压系统、混合罐、螺旋输砂器、吸入泵、排出泵、管汇系统、操作控制系统等组成。其总体布置如图1所示。

图1　混砂橇总体布置图

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规格为8"×6"×14"的“MISSION”砂泵，砂泵额定压力为0.6MPa，额定转速为1750r/min，最大排量为6m3/ min（清水）。

2.2管汇系统

管汇系统由吸入管汇、排出管汇、旁通管汇、蝶阀及电磁流量计等组成[2]。吸入管汇通过吸入泵完成压裂液的吸入，主管线为6"，连接6"电磁流量计，吸入主管线与混合罐入口间安装6"液控蝶阀，吸入口共6个，配4"蝶阀及4"母由壬（带由壬堵头）。排出管汇完成压裂液的排出，主管线为6"，连接6"电磁流量计，排出口共6个，配4"蝶阀及4"母由壬（带由壬堵头）。

2.3液压系统

液压系统由液压泵。液压马达、油箱、滤清器、冷却器等组成。液压泵动力由橇台分动箱取力、通过静液压传动，分别驱动各液压马达，带动排出砂泵、吸入砂泵、螺旋输砂器等。液压油箱进出滤清器全部采用可拆自封式滤清器，维修方便。整个液压系统液压油箱采用风冷式冷却器，冷却效果好。

2.4螺旋输砂器

螺旋输砂器采用双筒大倾角螺旋结构，由绞龙外壳、砂斗、绞龙轴、支承台、输砂管支座等组成[3]。绞龙轴由液压马达驱动，可调速控制，最大输砂两1.5m3/min，在输砂量小于0.75 m3/min的时候，可使用单筒工作。为防止输砂器出现堵砂现象，两个输砂绞龙分别可以进行正反向旋转。

2.5混合罐

混合罐采用罐中套罐双层罐的结构，结合大表面积的原理，以保证宽砂比，尤其是小砂比和小排量时的混合，防止不均匀混合砂浆，确保砂浆在混合罐中停留最短的时间，提高了控制系统的精确性。吸入供液泵供来的液体在外腔中循环后，经过内腔外壁上的喷射孔进入内腔，在水力喷射与位于混合罐中心的搅拌系统的机械搅拌共同作用下，将砂浆搅拌成匀质的混合液。混合罐搅拌装置为立式双层搅拌叶轮，搅拌轴由液马达驱动，转速范围为0-200r/min，混合罐容积为1m3，搅拌叶轮的转速由仪表台上的控制阀控制，转速可调，系统调定压力为20MPa；双层斜叶轮搅拌叶轮能形成“下翻上压”的搅拌效果，适应固体颗粒悬浮搅拌，可以使支撑剂快速均匀的与压裂基液均匀混合，避免形成团状混合液，改善系统混合排出性能。

2.6动力系统

整橇动力由一台CAT C9发动机提供，发动机功率为350hp，转速为2100rpm，发动机配备散热器和风扇的水冷却系统，配备燃油滤清器和油水分离器，并配备发电机。发动机传出动力至分动箱，由分动箱多头引出油泵，分别驱动各机构中的油马达，再驱动吸入泵、排出泵、输砂绞龙、混合罐搅拌等。

2.7操作控制系统

操作控制仪表箱内有数据采集显示系统，采集混砂橇的全部信号并进行数字传输，用于网络系统的控制和显示；此外，接线箱总成用于将混砂橇中的原始信号通过单独的电缆线传输给其他仪表橇，实现混砂橇和仪表橇之间的数据连接。

混砂橇控制系统具有手动控制、自动控制和网络自动控制三种控制模式，操作人员可以根据现场操作情况自由选择控制方式。