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（華東）儲運與建筑工程學院，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（華東）儲運與建筑工程學院，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

針對現有供酸設備不能滿足大型酸化壓裂作業的要求，研制開發了大排量并帶液添功能的ZYT5230TGY型供液車。采用全液壓控制，供酸系統及液添系統集中控制。整機排量大，壓力高，可供多臺壓裂車施工作業。安裝了多個流量檢測裝置，可對供酸系統和液添系統進行流量監測，為壓裂作業提供準確的參數。同時具有外部通訊接口，可與儀表車進行通訊。

供液車；酸化壓裂；集中控制；流量監測

酸化壓裂是目前油井提升產量非常有效的方法之一，在多年的生產應用中已經得到證實。酸化壓裂施工時要求在很短的時間內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轉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，運輸壓裂液的設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，結合現場酸化壓裂施工的實際需要，研制開發了ZYT5230TGY型供液車，采用二類底盤的車裝式結構［2-3］，主要用于配套油田壓裂作業［4］。

1 技術分析

1．1 工作原理與流程

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

圖1 動力傳動系統原理

管匯系統原理圖如圖2所示。吸入管匯、排出管匯由由壬總成、手動蝶閥組成，液添系統由液添柜、液添泵、流量計、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；2路液添系統精確控制液添量，既可獨立工作，也可同時工作，液添系統出口加裝單向閥，防止液體倒流。

1．2 結構特點

ZYT5230TGY型供液車的結構組成如圖3。

圖3 ZYT5230TGY型供液車結構

1．2．1 動力系統

發動機是供液車最關鍵的設備，現場的作業環境確定必須具備可靠性高的特點。采用瑞典原裝進口的VOLVO全電腦控制電噴柴油發動機，性能可靠、動力強勁，具有高轉速、高水溫、低油壓自動停機保護功能，并配有進氣關斷的緊急停機裝置，符合油田的作業要求。

1．2．2 液壓系統

配置4套獨立的電控變量柱塞泵-定量柱塞馬達液壓系統，分別驅動2臺耐磨耐腐砂漿泵及2臺液添泵，實現液添及供液、排液功能，形成4個完全獨立的工作單元。每個工作單元均為電液比例閥控制泵的排量，從而實現馬達的無級調速，滿足不同工況的需要。

1．2．3 氣路系統

發動機驅動空壓機產生壓縮空氣，為發動機緊急停機、蝶閥控制、氣喇叭提供氣源。

1．2．4 管匯系統

管匯系統包括砂漿泵吸入、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襯四氟乙烯材料的耐酸產品，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，內壁作防腐處理，箱體底部分別布置1個出口與相應添加劑泵相連，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。液體添加柜下設放液口。每個隔艙均設有液位計。

1．2．6 液添系統

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

1．2．7 操作控制系統

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

1．3 主要技術參數

2 主要創新點和先進性

1） 采用2臺大排量耐腐蝕砂漿泵，整機排量大，可實現同時供多臺壓裂車施工，滿足大型壓裂作業要求。

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

3） 整機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行瞬時測量和累計計量，為壓裂作業提供了準確的參數。同時具有外部通訊接口，可方便地與儀表車進行通訊。

4） 整機全液壓驅動，配置4套獨立的電控變量柱塞泵-定量柱塞馬達液壓系統，每個工作單元均為電液比例控制泵的排量，從而實現液壓馬達的無級調速，滿足不同工況的需要。

3 試驗與應用情況

ZYT5230TGY型供液車經廠內試驗，效果良好，各項參數達到設計要求。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，液添精度及供液質量均滿足作業要求，使用效果較好。其性能可靠、控制先進、功能齊全、操作方便等優點得到了用戶的認可。

4 結語

ZYT5230TGY型供液車是根據市場發展的需要研制開發的新型供酸設備。該設備既能遠距離泵送大排量酸液，又可實現液添功能。整車全液壓驅動，集中控制，適應性強，可靠性高，可滿足不同工況的多種作業要求。并且減輕了作業人員的勞動強度，既節省了成本又實現了環保，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驗研究［J］．石油礦場機械，2007，36（9）：70-72．

［2］蔣崇賢，徐達．專用汽車設計［M］．武漢：武漢汽車工業出版社，1994．

［3］徐灝．機械設計手冊：第3卷［M］．北京：機械工業出版社，1991．

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

［5］章宏甲，黃宜．液壓傳動［M］．北京：機械工業出版社，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，主要從事石油機械產品設計及開發管理工作，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．