小排量混砂增壓泵車的研制

李文維

小排量混砂增壓泵車的研制

李文維

（中石化四機石油機械有限公司，湖北 荊州 434023）

目前，油氣壓裂現場一般采用常規混砂車與壓裂車組合的形式，為連續油管作業設備泵送攜砂液。但是，在實際作業過程中，由于常規混砂車設計排量和輸砂能力過大，無法精確配制出達到設計要求的低濃度攜砂液，此情況有可能造成作業失敗。同時，由于作業排量很小，常規壓裂車的最小排量一般也高于其要求。另外，作業時需配混砂車、壓裂車等多種作業設備，降低了設備的有效使用率。研發了一種高度集成、小排量、低砂濃度精確控制與增壓的特種作業設備，解決此難題，確保連續油管特種作業順利完成。

油氣壓裂；增壓泵車；系統設計；高度集成

1 引言

隨著大斜度井水平井、多級分段壓裂技術的快速發展，連續油管作業技術在油氣田勘探和開發中發揮著越來越重要的作用。而連續油管作業時需要與其他設備配合使用。以連續油管噴砂射孔工藝為例，作業時需要配套設備為其配置攜砂液并提供泵送動力，該攜砂液的砂濃度一般為10%左右，泵送排量范圍一般在50～500 L/min之間。實際作業時，由于常規混砂車設計排量和輸砂能力過大，無法精確配制出達到設計要求的低濃度攜砂液，該情況有可能造成作業失敗。同時，由于作業排量很小，常規壓裂車的最小排量一般也高于其要求。

2 技術方案

目前油氣壓裂現場一般采用常規混砂車與壓裂車組合的形式，為連續油管作業設備泵送攜砂液。本文研制了一種高度集成、可實現小排量、低砂濃度精確控制與增壓的特種作業設備，可取代目前的作業方式，一臺設備就可為連續油管作業設備泵送攜砂液。

2.1 整機布局

小排量混砂增壓泵車總布置如圖1所示，小排量混砂增壓泵車主要由底盤車、動力系統、傳動軸、操作平臺、柱塞泵、混合罐、加砂罐、控制箱和液壓系統。整車的操作由液壓系統和控制系統實現。

2.2 關鍵系統設計

2.2.1 動力系統

動力系統如圖2所示，動力系統由車臺發動機、車臺傳動箱、分動箱、傳動軸、液壓泵、散熱器和散熱器馬達構成。分動箱通過傳動軸與車臺發動機曲軸前端連接，分動箱的輸出口上安裝液壓泵，用于驅動散熱器、混合裝置和輸砂裝置等，車臺發動機通過車臺傳動箱和傳動軸將發動機一部分動力傳輸至柱塞泵，為柱塞泵提供動力。為使整機布局更緊湊、長度更短，采用臥室散熱器取代常規立式水箱布置，從而更有利于達到油田道路行駛要求，風扇設置在散熱器的頂部，易損件如花鍵軸和帶座軸承等位于上端，便于拆卸、更換及維修。

1—底盤車；2—動力系統；3—傳動軸；4—操作平臺；5—柱塞泵；6—混合罐；7—加砂罐；8—控制系統；9—液壓系統。

1—分動箱；2—液壓泵；3—傳動軸；4—臺發動機；5—車臺傳動箱；6—散熱器；7—散熱馬達。

2.2.2 加砂裝置

加砂系統如圖3所示，加砂裝置由排出管、砂罐、輸砂絞龍、減速機和馬達構成，砂罐為W形罐底結構，有2個出砂口，分別與2個水平安裝的輸砂絞龍連接，小輸砂量采用單輸砂絞龍，大輸砂量采用雙輸砂絞龍，通過采用大減速比的減速機加馬達的方式驅動輸砂絞龍，保證小輸砂量輸砂控制更精準。

1—排出管；2—砂罐；3—輸砂絞龍；4—減速機；5—馬達。

2.2.3 混合泵注系統

混合泵注系統由混合罐、進液管路、排出離心泵吸入管、排出離心泵、吸入離心泵、排出離心泵排出管、柱塞泵吸入總管、柱塞泵以及柱塞泵高壓排出管匯構成，吸入離心泵通進液管路與混合罐相連，向混合罐供液，排出離心泵的吸入口通過排出離心泵吸入管與混合罐相連，排出離心泵通過排出離心泵排出管將混合罐內的混合液增壓至柱塞泵吸入總管，從而向柱塞泵供液，經柱塞泵加壓后的液體由柱塞泵高壓排出管匯泵至指定位置。散熱系統橇如圖4所示。

3 結論

通過多功能集成設計，研制出一種小排量混砂增壓泵車，滿足連續油管噴砂射孔作業工藝的低砂比精確輸砂和小排量高壓泵送要求，同時集加砂、混合、泵送功能于一體，具有良好的使用性能和經濟性能，整機具有高度集成、轉彎半徑小、小排量輸砂精準以及集成泵注功能的優點，適合單機配合連續油管作業設備泵送攜砂液。

1—混合罐；2—進液管路；3—排出離心泵吸入管；4—排出離心泵；5—吸入離心泵；6—排出離心泵排出管；7—柱塞泵吸入總管；8—柱塞泵；9—柱塞泵排出管匯。

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2095－6835（2020）10－0123－02

TE934.2

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2020.10.054

李文維（1988—），女，從事石油機械研發工作。

〔編輯：嚴麗琴〕