小型混砂橇的研制

趙凱湖北荊州中石化石油機械股份有限公司第四機械廠

小型混砂橇的研制

趙凱
湖北荊州中石化石油機械股份有限公司第四機械廠

摘要：結合油田中小型壓裂工藝對小型混砂設備的個性化要求，本文簡要闡述了小型混砂橇的結構特點、功能及總體技術參數等。

關鍵詞：混砂橇；壓裂；研制

引言

隨著油田壓裂工藝技術的發展，對設備提出了多樣化、個性化要求。小型混砂橇能實現比例混砂，并能按壓裂工藝的要求有效地向壓裂橇提供不同要求的壓裂液，主要用于油氣田各種壓裂、防砂施工作業，與壓裂橇、儀表橇等聯機作業，適用于油田中、小型壓裂、酸化作業配套[1]。

1　總體結構

混砂橇采用橇裝式結構，結構緊湊，功能性強，由橇架、動力系統、液壓系統、混合罐、螺旋輸砂器、吸入泵、排出泵、管匯系統、操作控制系統等組成。其總體布置如圖1所示。

圖1　混砂橇總體布置圖

2　主要部件及功能

2.1吸入泵及排出泵

吸入泵和排出泵均采用規格為8"×6"×14"的“MISSION”砂泵，砂泵額定壓力為0.6MPa，額定轉速為1750r/min，最大排量為6m3/ min（清水）。

2.2管匯系統

管匯系統由吸入管匯、排出管匯、旁通管匯、蝶閥及電磁流量計等組成[2]。吸入管匯通過吸入泵完成壓裂液的吸入，主管線為6"，連接6"電磁流量計，吸入主管線與混合罐入口間安裝6"液控蝶閥，吸入口共6個，配4"蝶閥及4"母由壬（帶由壬堵頭）。排出管匯完成壓裂液的排出，主管線為6"，連接6"電磁流量計，排出口共6個，配4"蝶閥及4"母由壬（帶由壬堵頭）。

2.3液壓系統

液壓系統由液壓泵。液壓馬達、油箱、濾清器、冷卻器等組成。液壓泵動力由橇臺分動箱取力、通過靜液壓傳動，分別驅動各液壓馬達，帶動排出砂泵、吸入砂泵、螺旋輸砂器等。液壓油箱進出濾清器全部采用可拆自封式濾清器，維修方便。整個液壓系統液壓油箱采用風冷式冷卻器，冷卻效果好。

2.4螺旋輸砂器

螺旋輸砂器采用雙筒大傾角螺旋結構，由絞龍外殼、砂斗、絞龍軸、支承臺、輸砂管支座等組成[3]。絞龍軸由液壓馬達驅動，可調速控制，最大輸砂兩1.5m3/min，在輸砂量小于0.75 m3/min的時候，可使用單筒工作。為防止輸砂器出現堵砂現象，兩個輸砂絞龍分別可以進行正反向旋轉。

2.5混合罐

混合罐采用罐中套罐雙層罐的結構，結合大表面積的原理，以保證寬砂比，尤其是小砂比和小排量時的混合，防止不均勻混合砂漿，確保砂漿在混合罐中停留最短的時間，提高了控制系統的精確性。吸入供液泵供來的液體在外腔中循環后，經過內腔外壁上的噴射孔進入內腔，在水力噴射與位于混合罐中心的攪拌系統的機械攪拌共同作用下，將砂漿攪拌成勻質的混合液。混合罐攪拌裝置為立式雙層攪拌葉輪，攪拌軸由液馬達驅動，轉速范圍為0-200r/min，混合罐容積為1m3，攪拌葉輪的轉速由儀表臺上的控制閥控制，轉速可調，系統調定壓力為20MPa；雙層斜葉輪攪拌葉輪能形成“下翻上壓”的攪拌效果，適應固體顆粒懸浮攪拌，可以使支撐劑快速均勻的與壓裂基液均勻混合，避免形成團狀混合液，改善系統混合排出性能。

2.6動力系統

整橇動力由一臺CAT C9發動機提供，發動機功率為350hp，轉速為2100rpm，發動機配備散熱器和風扇的水冷卻系統，配備燃油濾清器和油水分離器，并配備發電機。發動機傳出動力至分動箱，由分動箱多頭引出油泵，分別驅動各機構中的油馬達，再驅動吸入泵、排出泵、輸砂絞龍、混合罐攪拌等。

2.7操作控制系統

操作控制儀表箱內有數據采集顯示系統，采集混砂橇的全部信號并進行數字傳輸，用于網絡系統的控制和顯示；此外，接線箱總成用于將混砂橇中的原始信號通過單獨的電纜線傳輸給其他儀表橇，實現混砂橇和儀表橇之間的數據連接。

混砂橇控制系統具有手動控制、自動控制和網絡自動控制三種控制模式，操作人員可以根據現場操作情況自由選擇控制方式。

3　主要技術參數

最大排量：6 m3/min（清水），砂泵最高排出壓力：0.6 MPa，螺旋輸砂器最大輸砂量：1.5 m3/min，混合罐容積：1 m3，吸入管路閥門：4"蝶閥6只，排出管路閥門：4"蝶閥6只，整橇外形尺寸：（7990× 2437×3000）mm，整橇總重：14000 kg。

4　結束語

（1）混砂橇采用全液壓驅動，全部動力均有橇臺發動機提供，經過分動箱帶動油泵，油泵再分別驅動各油馬達以實現各執行部件功能；

（2）混砂橇臺上設備布局合理，結構緊湊，設備操作、維護方便，適應性強，滿足油田中小型壓裂工藝小排量的作業需求。

參考文獻：

[1]萬仁溥，羅英俊.采油技術手冊（第9分冊）：壓裂酸化工藝技術（修訂本）[M].北京：石油工業出版社，1998.

[2]吳漢川,王峻喬,仇黎明.混砂車吸入排出性能研究[J].石油機械，2013,41(3):92-95.

[3]李立,胡淵,吳漢川.混砂車螺旋輸砂器輸砂能力分析及優化[J].石油機械，2010,38(6):96-98.