ZYT5230TGY型供液車的研制

王維忠，王 敏，張子勝，江海軍

（1．中國石油大學(xué)（華東）儲運(yùn)與建筑工程學(xué)院，山東青島 266580；2．中原特種車輛有限公司，河南濮陽 457001；3．中石化中原石油工程有限公司 鉆井一公司，河南濮陽 457001）①

ZYT5230TGY型供液車的研制

王維忠1，王 敏2，張子勝2，江海軍3

（1．中國石油大學(xué)（華東）儲運(yùn)與建筑工程學(xué)院，山東青島 266580；2．中原特種車輛有限公司，河南濮陽 457001；3．中石化中原石油工程有限公司 鉆井一公司，河南濮陽 457001）①

針對現(xiàn)有供酸設(shè)備不能滿足大型酸化壓裂作業(yè)的要求，研制開發(fā)了大排量并帶液添功能的ZYT5230TGY型供液車。采用全液壓控制，供酸系統(tǒng)及液添系統(tǒng)集中控制。整機(jī)排量大，壓力高，可供多臺壓裂車施工作業(yè)。安裝了多個流量檢測裝置，可對供酸系統(tǒng)和液添系統(tǒng)進(jìn)行流量監(jiān)測，為壓裂作業(yè)提供準(zhǔn)確的參數(shù)。同時具有外部通訊接口，可與儀表車進(jìn)行通訊。

供液車；酸化壓裂；集中控制；流量監(jiān)測

酸化壓裂是目前油井提升產(chǎn)量非常有效的方法之一，在多年的生產(chǎn)應(yīng)用中已經(jīng)得到證實(shí)。酸化壓裂施工時要求在很短的時間內(nèi)將大排量的酸性壓裂液和支撐劑快速擠入油層，但安裝在壓裂車上的柱塞泵在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時均存在自吸能力不足的情況，同時由于酸化壓裂液具有一定的黏度，流動效果較低，造成柱塞泵容積效率［1］下降。另外由于井場限制，運(yùn)輸壓裂液的設(shè)備不能與壓裂車近距離擺放，只能延長管線長度，造成壓裂車吸入管過長，在管程阻力的作用下更降低了壓裂泵的自吸效果。為了解決上述問題，結(jié)合現(xiàn)場酸化壓裂施工的實(shí)際需要，研制開發(fā)了ZYT5230TGY型供液車，采用二類底盤的車裝式結(jié)構(gòu)［2-3］，主要用于配套油田壓裂作業(yè)［4］。

1 技術(shù)分析

1．1 工作原理與流程

ZYT5230TGY型供液車采用全液壓驅(qū)動，臺上柴油機(jī)的動力通過分動箱驅(qū)動液壓系統(tǒng)。通過液壓傳動驅(qū)動2臺砂漿泵及2臺液添泵。2臺砂漿泵規(guī)格相同，分別位于車身兩側(cè)；2臺液添泵位于車后部，液添系統(tǒng)通過電液比例能夠精確控制液添量［5］。傳動系統(tǒng)原理如圖1。

圖1 動力傳動系統(tǒng)原理

管匯系統(tǒng)原理圖如圖2所示。吸入管匯、排出管匯由由壬總成、手動蝶閥組成，液添系統(tǒng)由液添柜、液添泵、流量計(jì)、單向閥組成。

圖2 管匯原理

吸入管匯與地面罐（酸罐）相連，排出管匯與壓裂車相連。酸液通過分布于車兩側(cè)的砂漿泵吸入，通過管路到排出管匯，吸入至排出管匯之間加裝氣動蝶閥及流量計(jì)；2路液添系統(tǒng)精確控制液添量，既可獨(dú)立工作，也可同時工作，液添系統(tǒng)出口加裝單向閥，防止液體倒流。

1．2 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

ZYT5230TGY型供液車的結(jié)構(gòu)組成如圖3。

圖3 ZYT5230TGY型供液車結(jié)構(gòu)

1．2．1 動力系統(tǒng)

發(fā)動機(jī)是供液車最關(guān)鍵的設(shè)備，現(xiàn)場的作業(yè)環(huán)境確定必須具備可靠性高的特點(diǎn)。采用瑞典原裝進(jìn)口的VOLVO全電腦控制電噴柴油發(fā)動機(jī)，性能可靠、動力強(qiáng)勁，具有高轉(zhuǎn)速、高水溫、低油壓自動停機(jī)保護(hù)功能，并配有進(jìn)氣關(guān)斷的緊急停機(jī)裝置，符合油田的作業(yè)要求。

1．2．2 液壓系統(tǒng)

配置4套獨(dú)立的電控變量柱塞泵-定量柱塞馬達(dá)液壓系統(tǒng)，分別驅(qū)動2臺耐磨耐腐砂漿泵及2臺液添泵，實(shí)現(xiàn)液添及供液、排液功能，形成4個完全獨(dú)立的工作單元。每個工作單元均為電液比例閥控制泵的排量，從而實(shí)現(xiàn)馬達(dá)的無級調(diào)速，滿足不同工況的需要。

1．2．3 氣路系統(tǒng)

發(fā)動機(jī)驅(qū)動空壓機(jī)產(chǎn)生壓縮空氣，為發(fā)動機(jī)緊急停機(jī)、蝶閥控制、氣喇叭提供氣源。

1．2．4 管匯系統(tǒng)

管匯系統(tǒng)包括砂漿泵吸入、排出管匯和液添泵吸入、排出管匯。所有管匯采用耐酸滾塑處理。各離心泵和蝶閥均采用內(nèi)襯四氟乙烯材料的耐酸產(chǎn)品，保證整體的耐酸性。

1．2．5 液體添加劑柜

液體添加劑柜由容積為2 m3的2個隔艙組成，內(nèi)壁作防腐處理，箱體底部分別布置1個出口與相應(yīng)添加劑泵相連，出口管路直徑分別為?31．75 mm（1??英寸）和?76 mm（3英寸）。管路中各安裝1個不銹鋼球閥，用于控制通向2個液體添加劑泵管路的通斷。液體添加柜下設(shè)放液口。每個隔艙均設(shè)有液位計(jì)。

1．2．6 液添系統(tǒng)

液添系統(tǒng)包含2臺添加劑泵，其吸入口與液體添加劑柜相連。2臺泵可單獨(dú)工作，也可同時工作。每個泵安裝1套流量計(jì)量裝置。液添泵電液比例控制，可以精確調(diào)節(jié)液添量。

1．2．7 操作控制系統(tǒng)

操作控制系統(tǒng)由操作臺和儀表箱組成。控制系統(tǒng)采用西門子PLC和顯示屏，所有液路、氣路控制單元、發(fā)動機(jī)控制裝置、氣動蝶閥、砂漿泵、添加劑泵的控制均集中于儀表箱內(nèi)，操作方便。

1．3 主要技術(shù)參數(shù)

2 主要創(chuàng)新點(diǎn)和先進(jìn)性

1） 采用2臺大排量耐腐蝕砂漿泵，整機(jī)排量大，可實(shí)現(xiàn)同時供多臺壓裂車施工，滿足大型壓裂作業(yè)要求。

2） 該設(shè)備排出壓力高，可有效解決壓裂車與地面罐距離較遠(yuǎn)的問題（壓裂施工井場受限）。

3） 整機(jī)安裝了多個流量檢測裝置，可對每個離心泵和液體添加劑泵的流量進(jìn)行瞬時測量和累計(jì)計(jì)量，為壓裂作業(yè)提供了準(zhǔn)確的參數(shù)。同時具有外部通訊接口，可方便地與儀表車進(jìn)行通訊。

4） 整機(jī)全液壓驅(qū)動，配置4套獨(dú)立的電控變量柱塞泵-定量柱塞馬達(dá)液壓系統(tǒng)，每個工作單元均為電液比例控制泵的排量，從而實(shí)現(xiàn)液壓馬達(dá)的無級調(diào)速，滿足不同工況的需要。

3 試驗(yàn)與應(yīng)用情況

ZYT5230TGY型供液車經(jīng)廠內(nèi)試驗(yàn)，效果良好，各項(xiàng)參數(shù)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。2011—2012，在川東北元壩3井、母家1井和重慶隆盛1井的壓裂施工中使用了該供液車，液添精度及供液質(zhì)量均滿足作業(yè)要求，使用效果較好。其性能可靠、控制先進(jìn)、功能齊全、操作方便等優(yōu)點(diǎn)得到了用戶的認(rèn)可。

4 結(jié)語

ZYT5230TGY型供液車是根據(jù)市場發(fā)展的需要研制開發(fā)的新型供酸設(shè)備。該設(shè)備既能遠(yuǎn)距離泵送大排量酸液，又可實(shí)現(xiàn)液添功能。整車全液壓驅(qū)動，集中控制，適應(yīng)性強(qiáng)，可靠性高，可滿足不同工況的多種作業(yè)要求。并且減輕了作業(yè)人員的勞動強(qiáng)度，既節(jié)省了成本又實(shí)現(xiàn)了環(huán)保，得到了用戶的一致好評。

［1］謝永金，秦斌，胡澤輝．用于2000型壓裂車的三缸泵和五缸泵實(shí)驗(yàn)研究［J］．石油礦場機(jī)械，2007，36（9）：70-72．

［2］蔣崇賢，徐達(dá)．專用汽車設(shè)計(jì)［M］．武漢：武漢汽車工業(yè)出版社，1994．

［3］徐灝．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊：第3卷［M］．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991．

［4］王軍，解慶，劉金榮．煤層氣勘探開發(fā)設(shè)備配套方案建議［J］．石油礦場機(jī)械，2010，39（3）：79-82．

［5］章宏甲，黃宜．液壓傳動［M］．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002．

Research for ZYT5230TGY Fluid Supply Truck

WANG Wei-zhong1，2，WANG Min2，ZHANG Zi-sheng2，JIANG Hai-jun3
（1．College of Transportation and Civil Engineering，China University of Petroleum，Qingdao 266580，China；2．ZYT Petroleum Equipment Co．，Ltd．，Puyang 457001，China；3．No．1 Drilling Company，Sinopec Zhongyuan Oilfield Service Corporation，Puyang 457001，China）

fluid supply truck；acid fracturing；centralized control；displacement monitoring

TE934．4

B

1001-3482（2014）05-0092-06

2013-12-11

王維忠（1973-），男，山東壽光人，高級工程師，博士研究生，主要從事石油機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)及開發(fā)管理工作，E-mail：zytcwwz＠163．com。

Abstract：Aiming at the existing equipment that cannot meet the needs of large acid fracturing operation，users need acid-supply equipment urgently which with large displacement and liquid supply function．So the ZYT5230TGY fluid supply truck is developed．The full hydraulic control，acid-supply and fluid-fill system centralized control are adopted on the truck．The whole equipment has large displacement，high pressure，and can monitor the displacement of supply acid system and fluid supply system to offer accurate parameter for fracturing operation．At the same time，it have external communication interface to communicate with the instrumentation truck．