MTU12V-4000型發(fā)動機在壓裂撬裝泵車上的改造及應(yīng)用研究

摘 要：壓裂車作為壓裂作業(yè)中不可或缺的設(shè)備，傳統(tǒng)壓裂車的撬裝泵都是采用CAT3512型發(fā)動機，但長期使用后該發(fā)動機性能、環(huán)保性已經(jīng)無法滿足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，需要對撬裝泵發(fā)動機進一步改造。從性能、成本、環(huán)保角度出發(fā)，MTU12V-4000型發(fā)動機工作性能更強、運行更穩(wěn)定、尾氣排放量小，符合國家要求標(biāo)準(zhǔn)?；诖?，本文首先提出應(yīng)用MTU12V-4000型發(fā)動機的可行性，進而提出MTU12V-4000型發(fā)動機在壓裂撬裝泵車上的改造應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：MTU12V-4000型發(fā)動機;壓裂橇裝泵車;改造;應(yīng)用

壓裂車主要的功能是：向井內(nèi)注入高壓、大排量壓裂液，可以壓開地層將支撐劑擠壓到裂縫的專用車。在油、氣、水井等領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛。新時期下，社會經(jīng)濟的發(fā)展對油氣量需求大增，而石油作為一種不可再生資源，在長期開采中使得油氣量逐年減少，開采企業(yè)不得不進行低滲透油氣田開采，提高了油氣的開采難度。在此背景下，未來可能大部分油氣田投產(chǎn)方式都要借助壓裂改造，還會增加老井復(fù)壓次數(shù)，提高了壓裂設(shè)備的需求。而傳統(tǒng)壓裂設(shè)備不僅性能不足，同時還會造成一定的環(huán)境污染問題。因此對老舊壓裂設(shè)備進行二次改造勢在必行。

1 壓裂橇裝泵車改造的可行性分析

我國很多油田企業(yè)的井下壓裂車發(fā)動機都是CAT3512，該發(fā)動機作為上世紀(jì)產(chǎn)品，在長期應(yīng)用中設(shè)備老化問題嚴(yán)重，自動化性能不足，尾氣排放量大，無法滿足現(xiàn)代化油田生產(chǎn)要求。為了能夠保障壓裂設(shè)備性能，滿足行業(yè)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，決定采用MTU12V-4000型發(fā)動機取替CAT3512型發(fā)動機。MTU12V-4000型發(fā)動機要比CAT3512型發(fā)動機性能更強，其主要參數(shù)見表1。通過表1內(nèi)容可知，MTU12V-4000型發(fā)動機輸出功率、排量、工作壓力都有明顯提高，均在30%以上（最多提升了80%）。并且該發(fā)動作為一種電噴柴油發(fā)送機，采用了共有共軌技術(shù)，運行更加平穩(wěn)、性能更強、投入少、排放量少，符合當(dāng)今行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。

2 MTU12V-4000型發(fā)動機在壓裂撬裝泵車上的改造應(yīng)用

2.1 控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)決定了發(fā)動機的性能和功能，內(nèi)部傳感器可以向發(fā)動機電子控制單元提供運行信息，可以對發(fā)動機運行情況進行控制，可以有效提高發(fā)動機動力、減少損耗、降低排放量以及故障檢測。MTU12V-4000型發(fā)動機采用了自動化控制技術(shù)，可以實現(xiàn)電腦控制，監(jiān)控轉(zhuǎn)速、壓力、水溫、油溫等數(shù)據(jù)，并且可以自動和額定系數(shù)對比，實際運行數(shù)據(jù)超標(biāo)會自動報警，遠(yuǎn)控箱接收報警信號。

2.2 安裝

MTU12V-4000型發(fā)動機安裝過程中主要包括發(fā)動機、發(fā)送機、傳動、風(fēng)扇、皮帶、管線等部件，并對這些部件安裝調(diào)試。通過分析壓裂車高度、寬度，對各個安裝部位進行測試，確保能夠滿足壓裂車安裝需要。MTU12V-4000型發(fā)動機安裝的要點是做好水箱固定、控制安裝尺寸，制作支座加以固定。支架材料選擇200槽鋼，螺栓選擇M18。

焊接中采用450焊接坡口，從而強化整體強度，焊接要對稱，減少焊件變形問題。焊條用507型，在焊接之前做好預(yù)熱工作，烘烤溫度為400℃左右。自動傳動連接當(dāng)中，要先固定內(nèi)圈，后固定外圈。發(fā)動機皮帶與風(fēng)扇用聯(lián)軸器連接，這樣可以實現(xiàn)軸不同心的狀態(tài)下運轉(zhuǎn)。管線安裝主要有散熱器水管線、散熱器循環(huán)水管線，先安裝柴油粗濾供油管線和細(xì)濾，之后安裝散熱器、分離器、高壓泵、回油箱循環(huán)管線，最后安裝液壓管線、排氣管線。

2.3 測試

在上述內(nèi)容全部安裝完畢之后，要展開磨合試驗48h，并采集發(fā)動機的各項運行指標(biāo)，與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)對比分析。在磨合完畢之后可以在井上作業(yè)測試，并對實際工作數(shù)據(jù)進行采集。主要采集的數(shù)據(jù)包括：動力端潤滑油壓力、動力端溫度、變矩器壓力、變矩器溫度、發(fā)動機水溫、轉(zhuǎn)速等，試運行合格之后即可正式投入到生產(chǎn)中。在實際改造調(diào)查發(fā)現(xiàn)，MTU12V-4000型發(fā)動機在壓裂車改造之后，運行情況良好、故障發(fā)生率明顯降低、提高了運行安全性、保證了穩(wěn)定性，讓壓裂作業(yè)更加可靠，并且尾氣排放可以滿足國家標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)束語

綜上所述，MTU12V-4000型發(fā)動機綜合性能要比CAT3512發(fā)送機更強，并且可以實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，保證運轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性，實際操作更加方便，設(shè)有自動報警裝置，提升了壓裂作業(yè)的安全性。經(jīng)測試，MTU12V-4000型發(fā)動機改造壓裂車可以滿足油田生產(chǎn)要求，同時也可以滿足國家要求的尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)。

參考文獻：

[1]胡雪蓮.MTU12V-4000型發(fā)動機在壓裂撬裝泵車上的改造及應(yīng)用[J].甘肅科技，2011，27（16）：20-21.

[2]尹曉科.關(guān)于MTU4000系列柴油機排氣溫度高的故障分析及其排除[J].珠江水運，2018（11）：200-202.

作者簡介：

冉旭東（1992- ），男，漢族，四川省隆昌人，大學(xué)本科學(xué)歷，助理工程師，研究方向：特種設(shè)備維修管理。