新型固井水泥车自动混浆时各系统的配合技术

王鑫　(中石油长城钻探工程有限公司装备部，北京 100101)

田彩霞　(中石油华北油田分公司第二采油厂工程技术研究所，河北 霸州 065700)

新型固井水泥车自动混浆时各系统的配合技术

王鑫(中石油长城钻探工程有限公司装备部，北京 100101)

田彩霞(中石油华北油田分公司第二采油厂工程技术研究所，河北 霸州 065700)

[摘要]自动混浆固井作业是新型固井水泥车的主要功能,根据自动混浆装置的工作原理,需要各系统的密切配合才能实现。提出了自动混浆时各系统(包括润滑系统、液压系统、气路系统)的技术要求,以及柱塞泵超压保护和管路调整,目的是使自动混浆固井作业能安全顺利地实施。

[关键词]固井水泥车;混浆固井作业;润滑系统;液压系统;气路系统;配合技术

新型固井水泥车主要用于油气田深井、中深井、浅井的各种特殊固井作业，可完成自制水泥浆、注水泥、替泥浆、碰压等工作，也可用于洗井和一般浅井的压裂施工。与稍前固井水泥车[1]相比，在自动混浆固井作业上各系统的配合技术要求明显提高了。

自动混浆装置的工作原理如下：灰罐的干水泥通过管线输送到下灰阀，高能混合器高速喷射的水流形成真空吸入干水泥与流体混合。下灰的多少通过计算机控制下灰阀开口的大小来实现。混合后的泥浆在泥浆槽中经搅拌叶片进一步混合，循环灌注离心泵实现水泥浆的二次和多次混合。3in泥浆密度计安装在循环泥浆管路上，它将水泥浆的真实密度反馈给计算机。3in流量计安装在喷射管路上，它将水的流量信号反馈给计算机，计算机通过反馈回来的信号和已设定的密度要求指令液压执行机构调整下灰阀开口大小，让泥浆密度自动控制到设定密度。

1润滑系统的配合

新型固井水泥车一般有2个独立的润滑系统：柱塞泵的减速箱和动力端内各轴承、齿轮采用连续压力油式强制润滑；柱塞泵的液力端各盘根均由气压油提供润滑油润滑。

自动混浆前，润滑油泵把油箱中的润滑油吸出，通过滤清器经管线流至：①动力端供油管，润滑各滚动轴承、十字头和连杆的滑动轴承，经动力端壳回油孔流回油箱；②经动力端供油管流至减速箱，润滑减速箱齿轮和轴承，然后由减速箱回流至油箱。滤清器管路设有紧急旁通管路，以备滤清器堵塞时润滑油从旁通管路一个调定压力为0.5MPa的安全阀流过，保证动力端及减速箱的润滑。系统装有压力表，泵在运转时，应随时观察泵的润滑压力，在冷启动和满速运行时的最高油压约为1.2MPa，当润滑油已经加热到正常的工作温度和柱塞泵在全速运行时最小允许的油压为0.8MPa。系统利用压缩空气将润滑油箱中的油压至各盘根，润滑油的开或关可通过控制箱侧板上的分离开关控制，润滑油量的大小可以通过润滑油箱上的减压阀和下方的节流阀控制。通常将减压阀压力调至0.2～0.3MPa。润滑油的流量应保证在45～70L/min。润滑油应保持清洁(油浑浊即表明油含有杂质)，每300h应更换一次油，并经常检查软管和接头。

2液压系统的配合

新型固井水泥车的液压系统一般为闭式和开式相结合的液压系统。液压系统为固井水泥车在设备调整和自动混浆时提供液压动力[2]，配置有各种阀件，控制液压系统压力，操作各液压机具，确保液压系统安全运行，操作安全可靠。

在混浆固井作业前要检查以下项目：①检查液压油箱液面，应符合技术要求(液面为油箱容积2/3以上)。②检查液压系统管路，无渗漏、松动、破裂等缺陷；各液压管线有无扭曲、破损、起泡和受压现象。若管路、软管等出现擦伤现象，应予以更换、重新布线或采取其他措施进行保护以防再次损坏。③检查液压油泵吸油口球阀是否打开，应全程打开，以防油泵空转，发生干摩擦，出现烧泵现象。④检查车台仪表板液压系统各参数显示仪表是否完好。⑤检查各操作手柄是否都在合适位置，是否灵活可靠。⑥对于寒冷天气作业，启动前要检测液压油温，如果油温低于10℃液压油，液压油需要预热。以上项目检查无误以后，再启动底盘发动机和闭合底盘取力器开关。

液压系统为双搅拌马达，在搅拌马达前装有调速阀，搅拌器不工作时请将调速阀回零位置，搅拌器的转速可以通过调速阀来调整，通常转速应调至250r/min左右。循环、灌注、喷射、供水离心泵的开启和停止是通过控制比例减压阀的操作来带动循环马达实现的，仪表台左侧比例减压阀控制离心泵的控制杆向前拨至一定位置，马达开始工作；比例减压阀控制杆复位时，马达停止工作。

3气路系统的配合

新型固井水泥车的气路系统利用气源控制各种控制阀，作业时气压不低于 0.8MPa，用于打开和关闭蝶形阀、挤压盘根润滑油、液力机械传动箱气控换档等。仪表控制台左侧有一个控制总阀，打开此阀，车台上所有气路均可获得不低于0.8MPa气压的气源。液力机械传动箱的档位选择通过控制台上换档阀来实现。循环泵的清洗、柱塞泵供水蝶阀和柱塞泵供水泥浆蝶阀的开关都通过蝶形气动阀来实现，低压管汇上的大多数蝶阀都通过气动蝶阀控制。在混浆固井作业时，打开控制润滑系统的分离开关(减压阀，为润滑系统的润滑油提供一个压力)，以保证盘根润滑情况良好。不进行混浆固井作业时，应及时关闭这2个分离开关，以免造成不必要的润滑油浪费。

4柱塞泵超压保护

新型固井水泥车的三缸柱塞泵(液力端泵头体)上装有电传感装置，可将泵排出压力信号转换为电信号传至混浆计算机，显示相应的压力值[3]。同时，高压管汇上还装有一个1502弹簧式安全阀，一般设定为柱塞泵排出的最高压力；当泵压达到这个设定值时，安全阀打开，使柱塞泵泄压，以保护柱塞泵；当柱塞泵压力降低后，弹簧会自动复位而关闭该阀，使柱塞泵正常工作。

混浆固井作业前，应预先在混浆计算机中设定好超压保护的压力值。在工作中混浆计算机根据压力电传感装置传来的电信号与设定值进行比较，当柱塞泵工作压力达到设定压力时，混浆计算机将产生一电信号给发动机计算机控制系统，发动机计算机将根据这一电信号控制油门控制器，使发动机回怠速，从而起到自我保护作用。要使发动机重新工作，先使油门控制旋钮回到怠速位，再按下混浆计算机上的超压复位按钮，油门控制旋钮才能起作用，使发动机重新正常工作。

5管路调整

参照5331TGJ型固井水泥车的管路流程示意图(图1)，在混浆固井作业时可对管路流程进行调整。

图1　管线流程示意图

1)混浆固井作业时，气动蝶阀1、2、3、4、7、8、9、14打开， 5、6、10、11、12、13要关闭。手动蝶阀A、B、C、D、E、F、G、H、I、K打开。球阀a打开约1/3，使流经密度计的介质流量小于10～15t/h(0.17～0.25t/min)。清洗球阀b关闭。高压旋塞阀关闭。

2)2台泵同时工作时，高压管a打开，b关闭，从左排出口排出；或将b打开，a关闭，从右排出口排出。左、右泵单独工作时，旋塞阀a、b打开。

3)启动供水泵之前可将手动蝶阀K关闭，气动蝶阀1打开，从计量罐给供水泵倒灌充水排气。启动供水泵时将K打开，将1关闭，供水泵从外界吸入清水。

4)在刚开始混浆时，水泥浆密度达到设定密度之前，应先将气动蝶阀7、8关闭，使灌注泵从混浆槽中吸入水泥浆后又回至混浆槽中进行循环。密度达到设定值后再将7、8打开，启动柱塞泵向井口泵送水泥浆。

5)如果只启动左泵，应将气动蝶阀8关闭。如果只启动右泵，应将气动蝶阀7关闭。

6)如果只启动灌注泵既循环又灌注时，应将气动蝶阀11打开，蝶阀M关闭。如果只启动循环泵既循环又灌注时，应将气动蝶阀11要打开，气动蝶阀9关闭。

7)如果供水泵停止工作，用喷射泵给计量罐上水，应将气动蝶阀1、2打开，气动蝶阀3、4关闭，手动蝶阀A、B、Q打开。如果喷射泵停止工作，将供水泵用作喷射泵从计量罐吸入，应将气动蝶阀2、3、4打开，手动蝶阀A、B、R打开，气动蝶阀12关闭。

8)采用柱塞泵进行循环时，高压旋塞阀打开，a、b关闭。直接从混浆槽吸入(只适用小排量)时，应将气动蝶阀7、8、9、11关闭，手动蝶阀L关闭，气动蝶阀5或6、12、13、14打开。

9)残余在混浆槽中的水泥浆通过柱塞泵排出，也可打开灌注泵和循环泵吸入口旁的排污口排出。

10)清洗时，要通过喷射泵从计量罐吸入清水清洗高能混合器以及扩散槽，配合清洗管线清洗混浆槽，脏水通过密度计、循环泵、灌注泵最后由柱塞泵排出。清洗密度计时，可打开手动蝶阀H、I，关闭手动蝶阀J，启动循环泵，使大流量的液体高速冲洗密度计。清洗混浆槽的盲区时，打开手动蝶阀H、J，关闭手动蝶阀J,启动喷射泵自动冲洗。

11)小排量替泥浆或替清水时，可通过柱塞泵从计量罐自吸，传动箱最高置Ⅲ档，双泵同时工作最大排量约2.1m3/min。大排量替泥浆或替清水时，打开气动蝶阀3、4、14、7、8、9，关闭气动蝶阀2、5、6、11，关闭手动蝶阀L，泥浆或清水通过灌注泵向柱塞泵吸入口增压。

[参考文献]

[1]叶纪东.一种新型固井水泥车及其固井作业操作要求[J].石油天然气学报(江汉石油学院学报)，2011，33(6)：365～366.

[2]黄富春.关于固井水泥车固井作业动力传动系统研究[J].中国机械，2014，(18)：16.

[3]范毅，李玲玲，范红喜.一种新型固井作业监测系统的技术特点[J].石油天然气学报(江汉石油学院学报)，2014，36(12)：270～272.

[编辑]帅群

[引著格式]王鑫，田彩霞.新型固井水泥车自动混浆时各系统的配合技术[J].长江大学学报(自科版) ,2015,12(26):81~83.

[中图分类号]TE925.207

[文献标志码]A

[文章编号]1673-1409(2015)26-0081-03

[作者简介]王鑫(1979-)，男，工程师，现从事石油钻探设备管理工作，wx7918@126.com。

[收稿日期]2015-06-22