MC-75混砂車管匯系統的改進與應用

林 蕾，付 剛

（中國石油集團長城鉆探工程有限公司壓裂公司，遼寧盤錦 124000）

0 引言

壓裂是油氣田增產穩產不可缺少的一項措施。混砂車是壓裂作業的關鍵設備，主要負責按一定的比例和程序將液體、添加劑、支撐劑進行充分混合，并把混合液體供給壓裂車，壓裂車將混合液體加壓后通過高壓管匯泵注到井底。

混砂車整車結構主要由底盤、上裝發動機、液壓系統、控制系統、混合系統、輸砂系統、管匯系統等部分組成。MC-75 混砂車吸入和排出集液管各有8 個接口，由于其管匯系統存在缺陷，壓裂作業現場只能滿足6 m3/min 排量以下的施工要求，遇到大排量施工時，需要1 臺供液車配合使用來增加流量，且兩側集管位置偏高，車載液罐液位與集管的液位差較小，混砂車作業時難以將車載液罐的液體收盡，造成殘液無法回收，影響施工質量，同時也浪費原材料。為了提高混砂車的吸液能力，在不使用供液車配合的情況下盡可能滿足大排量（8 m3/min 以上）的施工要求，將混砂車吸入和排出兩側的集管整體下沉，同時吸入側和排出側各增加4 個、2 個接口，管匯系統改進后能滿足8 m3/min 排量的施工要求，同時可將車載液罐液體收盡，避免殘液落地污染井場。

1 混砂車管匯系統工作原理

管匯系統具有雙面吸入和排出的功能：通過操作相應的閥件，可分別實現右側吸入左側排出和左側吸入右側排出兩種吸排液方式，便于壓裂作業時混砂車在井場的擺放和連接。

1.1 吸入泵及管路

整個系統由吸入供液泵、吸入管匯、蝶閥及流量計等組成。由其完成壓裂液的吸入，主要管線為8"（即203.2 mm），配8"電磁流量計。8"出口管線與混合罐入口間安裝8"蝶閥，電液控制。吸入口有8 個，進口為4"外扣由壬。吸入泵出口帶有8"蝶閥控制（電液控制）的旁通管路，直通引到排出泵的出口，可以不經混合罐將液罐中抑制酸液和其它物質直接泵入壓裂車。

1.2 排出泵及管路

整個系統由排出離心泵、排出管匯、蝶閥及流量計等組成。由其完成壓裂液的排出，主要管線為8"，排出泵出口處裝有8"排出流量計。流量計上帶有相應的傳感器和電纜將排出液量信號傳遞到儀表臺和儀表車上。排出口有8 個，出口為4"外扣由壬。排出泵的吸入端與混合罐底部連接，排出口管路上引一條帶閥門管線返回到混合罐，便于觀察液體交聯狀況及排出砂泵工作時空氣的排出。

2 混砂車管匯系統的改進

2.1 改進方案

2.1.1 吸入集管的改進

離心泵及集管整體下沉200 mm，新加工離心泵底座，并連接一段豎直方向的管路。增加吸入口，由原來的8 套增加為12套，集管母體尺寸要增加到1700 mm，在現有長度1290 mm 的基礎上增加410 mm（圖1～圖2）。

2.1.2 排出集管的改進

圖1 改進后的吸入端集管

圖2 吸入端改進后的閥門位置與數量

（1）對排出集管的改進，類似吸入集管，排出口由原來的8套增加到10 套，連接吸入泵的10"管設置到管匯上方，以避開排出泵馬達降低集管高度，集管整體下沉100 mm。

（2）由于原有渦輪流量計內置葉輪容易堵塞，需要定期清洗維護，而且測量精度不高，故將渦輪流量計更換為電磁流量計，電磁流量計相比渦輪流量計沒有機械結構，不會發生被雜物堵塞后計數不準確的情況，而且精度更高（圖3～圖4）。

3 管匯系統改進后的實踐應用

3.1 清水試驗

現場進行清水測試，吸入端排量最高能達到11 m3/min，在保證排出壓力在0.3 MPa 的情況下，最大排出能到8 m3/min；通過現場模擬抽空，抽空后混合罐液面恢復能力較以前有了明顯改善，1 min 內液面能恢復正常。

圖3 排出端改進后的閥門位置與數量

圖4 渦輪流量計改為電磁流量計

圖5 現場應用施工曲線

3.2 現場應用

改進后的MC-75 混砂車在遼河油田作業現場進行了12 口井/16 層的壓裂施工測試，通過測試發現改進后的混砂車管匯系統各項性能達到了常規直井大排量壓裂的作業要求。MC-75 混砂車參與遼河油田壓裂作業井的現場施工曲線如圖5 所示。

4 小結

MC-75 混砂車管匯系統在未改進前，吸入泵和排出泵作業時的壓力分別為0.1 MPa 和0.2 MPa、排量最大分別為6 m3/min和5.5 m3/min，改進后吸入、排出兩側集管最大壓力分別為0.2 MPa和0.35 MPa、最大排量分別為11 m3/min 和10 m3/min。在遼河油區進行了12 口井/16 層的壓裂作業，吸入、排出流量和壓力運行穩定，滿足現場的施工排量和壓力要求。