MTU12V-4000型發動機在壓裂撬裝泵車上的改造及應用研究

摘 要：壓裂車作為壓裂作業中不可或缺的設備，傳統壓裂車的撬裝泵都是采用CAT3512型發動機，但長期使用后該發動機性能、環保性已經無法滿足行業標準，需要對撬裝泵發動機進一步改造。從性能、成本、環保角度出發，MTU12V-4000型發動機工作性能更強、運行更穩定、尾氣排放量小，符合國家要求標準。基于此，本文首先提出應用MTU12V-4000型發動機的可行性，進而提出MTU12V-4000型發動機在壓裂撬裝泵車上的改造應用。

關鍵詞：MTU12V-4000型發動機;壓裂橇裝泵車;改造;應用

壓裂車主要的功能是：向井內注入高壓、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、水井等領域應用十分廣泛。新時期下，社會經濟的發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方式都要借助壓裂改造，還會增加老井復壓次數，提高了壓裂設備的需求。而傳統壓裂設備不僅性能不足，同時還會造成一定的環境污染問題。因此對老舊壓裂設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

我國很多油田企業的井下壓裂車發動機都是CAT3512，該發動機作為上世紀產品，在長期應用中設備老化問題嚴重，自動化性能不足，尾氣排放量大，無法滿足現代化油田生產要求。為了能夠保障壓裂設備性能，滿足行業生產標準，決定采用MTU12V-4000型發動機取替CAT3512型發動機。MTU12V-4000型發動機要比CAT3512型發動機性能更強，其主要參數見表1。通過表1內容可知，MTU12V-4000型發動機輸出功率、排量、工作壓力都有明顯提高，均在30%以上（最多提升了80%）。并且該發動作為一種電噴柴油發送機，采用了共有共軌技術，運行更加平穩、性能更強、投入少、排放量少，符合當今行業標準要求。

2 MTU12V-4000型發動機在壓裂撬裝泵車上的改造應用

2.1 控制系統

控制系統決定了發動機的性能和功能，內部傳感器可以向發動機電子控制單元提供運行信息，可以對發動機運行情況進行控制，可以有效提高發動機動力、減少損耗、降低排放量以及故障檢測。MTU12V-4000型發動機采用了自動化控制技術，可以實現電腦控制，監控轉速、壓力、水溫、油溫等數據，并且可以自動和額定系數對比，實際運行數據超標會自動報警，遠控箱接收報警信號。

2.2 安裝

MTU12V-4000型發動機安裝過程中主要包括發動機、發送機、傳動、風扇、皮帶、管線等部件，并對這些部件安裝調試。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，在焊接之前做好預熱工作，烘烤溫度為400℃左右。自動傳動連接當中，要先固定內圈，后固定外圈。發動機皮帶與風扇用聯軸器連接，這樣可以實現軸不同心的狀態下運轉。管線安裝主要有散熱器水管線、散熱器循環水管線，先安裝柴油粗濾供油管線和細濾，之后安裝散熱器、分離器、高壓泵、回油箱循環管線，最后安裝液壓管線、排氣管線。

2.3 測試

在上述內容全部安裝完畢之后，要展開磨合試驗48h，并采集發動機的各項運行指標，與標準數據對比分析。在磨合完畢之后可以在井上作業測試，并對實際工作數據進行采集。主要采集的數據包括：動力端潤滑油壓力、動力端溫度、變矩器壓力、變矩器溫度、發動機水溫、轉速等，試運行合格之后即可正式投入到生產中。在實際改造調查發現，MTU12V-4000型發動機在壓裂車改造之后，運行情況良好、故障發生率明顯降低、提高了運行安全性、保證了穩定性，讓壓裂作業更加可靠，并且尾氣排放可以滿足國家標準。

3 結束語

綜上所述，MTU12V-4000型發動機綜合性能要比CAT3512發送機更強，并且可以實現自動化生產，保證運轉的穩定性，實際操作更加方便，設有自動報警裝置，提升了壓裂作業的安全性。經測試，MTU12V-4000型發動機改造壓裂車可以滿足油田生產要求，同時也可以滿足國家要求的尾氣排放標準。

參考文獻：

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[2]尹曉科.關于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，大學本科學歷，助理工程師，研究方向：特種設備維修管理。