后置式SGJ600—21固井車研制

張也

摘 要：后置式SGJ600-21固井車主要用于油氣田深井、中深井、淺井的各種固井作業(yè)。該設(shè)備以國產(chǎn)載重越野底盤作為載體，集成了液壓系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、高低壓管匯、電控系統(tǒng)、氣路系統(tǒng)、STP600泵、潤滑系統(tǒng)和ACM-IV.II代自動(dòng)混漿系統(tǒng)等。采用全新的配置和布局方案，大幅提升了整機(jī)操作維護(hù)性，降低了操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度，在安全性方面也有一定的提升?，F(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)果表明，該固井車自動(dòng)控制程度高、固井質(zhì)量好，能較好地滿足油田特殊固井作業(yè)的要求。

關(guān)鍵詞：氣路系統(tǒng)；ACM-IV.II；動(dòng)力系統(tǒng)；電控系統(tǒng)

中圖分類號：TE925.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.09.116

固井施工是鉆井工程中一項(xiàng)重要的完井工藝，固井質(zhì)量關(guān)系著一口井的壽命，也影響到了油氣的開采效率，固井車是固井施工作業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備。近年來，常規(guī)油氣田的發(fā)現(xiàn)逐漸減少，新增油田多分布于山區(qū)、森林等地，井場道路條件惡劣，對設(shè)備的尺寸和質(zhì)量都有了更加嚴(yán)格的限制。同時(shí)，隨著新型鉆井工藝的逐步推廣和應(yīng)用，固井施工的難度也在不斷增加，對固井車的技術(shù)性能及操作維護(hù)性提出了更高的要求。

為了滿足油田固井施工對裝備的需求，應(yīng)進(jìn)一步提升固井水泥車的使用性能，降低設(shè)備采購、使用成本，降低使用人員勞動(dòng)強(qiáng)度。第四石油機(jī)械廠自主研制了全新布局和配置的后置式SGJ600-21固井車。

1 技術(shù)分析

1.1 結(jié)構(gòu)

如圖1所示，后置式SGJ600-21固井車主要由底盤、高低壓管匯、儀表顯示及控制系統(tǒng)、柱塞泵、潤滑系統(tǒng)、操作平臺、混漿系統(tǒng)、計(jì)量罐、動(dòng)力系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)等部分組成。整車由計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制混漿，車臺柴油機(jī)和底盤柴油機(jī)同時(shí)驅(qū)動(dòng)。該設(shè)備具有自動(dòng)混漿及二次混漿功能，整車的操作由電路系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、氣路系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。

1.2 主要技術(shù)參數(shù)

主要技術(shù)參數(shù)如下：

最大工作壓力：45 MPa；

最大清水排量：2 100 L/min；

最大混漿能力：2 300 L/min；

水泥漿密度控制范圍：1～2.5 g/cm3；

水泥漿密度精度：±0.024 g/cm3；

整機(jī)移運(yùn)狀態(tài)時(shí)總質(zhì)量：24 t；

整機(jī)外形尺寸（長×寬×高）：10.0 m×2.5 m×4.0 m；

環(huán)境溫度：-35～+50 ℃。

各種工況下性能參數(shù)見表1。

2 技術(shù)關(guān)鍵

2.1 整機(jī)布局

整機(jī)按功能進(jìn)行分區(qū)布局，將動(dòng)力區(qū)、混控區(qū)和高壓作業(yè)區(qū)沿車身方向前后布置，計(jì)量罐與混漿罐并排布置，相較原有車型減少了2/3管路，清洗污水用量大幅降低。采用臥式水箱進(jìn)行散熱，由馬達(dá)直接驅(qū)動(dòng)，設(shè)備散熱性能不受發(fā)動(dòng)機(jī)性能影響，高溫適應(yīng)能力增強(qiáng)，且整機(jī)長度縮短，設(shè)備移運(yùn)性能提升。柱塞泵后置將操作區(qū)與高壓區(qū)分開，提高了設(shè)備使用的安全性，維護(hù)、保養(yǎng)更加便利。

2.2 ACM-IV.II自動(dòng)混漿系統(tǒng)

ACM-IV.II自動(dòng)混漿系統(tǒng)主要由液位-密度自動(dòng)控制系統(tǒng)及混合裝置組成，能夠?qū)崿F(xiàn)固井作業(yè)水泥漿設(shè)定密度-排量自動(dòng)混配功能。

ACM-IV.II相較ACM-IV.I采用全新的控制系統(tǒng)，如圖2所示。具有更高效的人機(jī)操作，操作員在每個(gè)顯示界面上都能通過數(shù)個(gè)獨(dú)立的虛擬按鍵進(jìn)行相關(guān)的作業(yè)操作，清零、超壓復(fù)位、作業(yè)設(shè)置更改等混漿作業(yè)過程中途出現(xiàn)的操作需求能夠在對應(yīng)顯示區(qū)域動(dòng)態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)操作，降低了操作頻率、提高了操作效率，徹底擺脫了實(shí)體按鍵復(fù)用帶來的誤操作隱患和培訓(xùn)代價(jià)。

在混合裝置方面，ACM-IV.II采用全新的A&A高能噴射器，與上一代HEMI混合器相比，結(jié)構(gòu)簡單、安裝尺寸變小、使用壽命增長、易于清潔維護(hù)，同時(shí)，優(yōu)化了內(nèi)部結(jié)構(gòu)，混漿能力有所提升。

2.3 低壓管匯系統(tǒng)

低壓管匯系統(tǒng)由循環(huán)-灌注泵、噴射泵、供水泵和蝶閥組成，通過管線與混漿罐、混漿系統(tǒng)、計(jì)量罐和外部水源連接，實(shí)現(xiàn)了水泥漿的初次混配和二次循環(huán)，如圖3所示。為了減少易損件更換和離心泵維護(hù)次數(shù)，將循環(huán)-灌注功能由一臺離心泵集成實(shí)現(xiàn)，減少了管路數(shù)量，縮短了長度。三臺離心泵均布置于整機(jī)裸露部位，維護(hù)保養(yǎng)空間大、維保工作勞動(dòng)強(qiáng)度低。

3 試驗(yàn)及應(yīng)用效果

3.1 型式試驗(yàn)

2016-03完成設(shè)備試制后，在廠內(nèi)開展了相關(guān)的型式試驗(yàn)工作。試驗(yàn)介質(zhì)為清水，試驗(yàn)對整機(jī)液壓系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、氣控系統(tǒng)等進(jìn)行了功能試驗(yàn)，對發(fā)動(dòng)機(jī)、離心泵和傳動(dòng)箱等進(jìn)行了作業(yè)性能試驗(yàn)，對柱塞泵進(jìn)行了跑和、靜壓和負(fù)載試驗(yàn)等。試驗(yàn)結(jié)果表明，后置式SGJ600-21主要技術(shù)指標(biāo)和主要功能需求均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

3.2 應(yīng)用效果

2016-04，1臺后置式SGJ600-21發(fā)往吉林油田用戶，在1年的使用過程中，作業(yè)效果比較理想，固井質(zhì)量良好。與傳統(tǒng)設(shè)備相比，該固井車供灰穩(wěn)定性好，水泥漿密度控制準(zhǔn)確，維護(hù)保養(yǎng)便利，自動(dòng)化程度高，可由1人獨(dú)立完成固井施工作業(yè)中固井車的操作和控制，滿足了惡劣環(huán)境固井作業(yè)的要求。

4 結(jié)束語

后置式SGJ400-30固井車是針對油田惡劣的道路條件、降低操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度、提高作業(yè)安全性而研制的固井設(shè)備，其與常規(guī)固井設(shè)備相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：①ACM-IV.II自動(dòng)混漿系統(tǒng)密度控制更加精準(zhǔn)，人性化程度更高；配備A&A高能噴射器混漿性能相比以往的混漿系統(tǒng)有一定的提升。②整機(jī)設(shè)計(jì)布局更加合理，計(jì)量罐混漿槽并排同側(cè)布置，泥漿管線更短，清洗維護(hù)更方便；柱塞泵置于整車尾部，盤根更換和大泵維保方便，維保性提升。③臥式水箱散熱性能更好、高溫適應(yīng)性強(qiáng)，且不占用車臺空間，整車布置更為緊湊，長度相比以往單泵固井車更短，惡劣道路環(huán)境適應(yīng)性更好。

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〔編輯：張思楠〕