小排量混砂增压泵车的研制

李文维

小排量混砂增压泵车的研制

李文维

（中石化四机石油机械有限公司，湖北 荆州 434023）

目前，油气压裂现场一般采用常规混砂车与压裂车组合的形式，为连续油管作业设备泵送携砂液。但是，在实际作业过程中，由于常规混砂车设计排量和输砂能力过大，无法精确配制出达到设计要求的低浓度携砂液，此情况有可能造成作业失败。同时，由于作业排量很小，常规压裂车的最小排量一般也高于其要求。另外，作业时需配混砂车、压裂车等多种作业设备，降低了设备的有效使用率。研发了一种高度集成、小排量、低砂浓度精确控制与增压的特种作业设备，解决此难题，确保连续油管特种作业顺利完成。

油气压裂；增压泵车；系统设计；高度集成

1 引言

随着大斜度井水平井、多级分段压裂技术的快速发展，连续油管作业技术在油气田勘探和开发中发挥着越来越重要的作用。而连续油管作业时需要与其他设备配合使用。以连续油管喷砂射孔工艺为例，作业时需要配套设备为其配置携砂液并提供泵送动力，该携砂液的砂浓度一般为10%左右，泵送排量范围一般在50～500 L/min之间。实际作业时，由于常规混砂车设计排量和输砂能力过大，无法精确配制出达到设计要求的低浓度携砂液，该情况有可能造成作业失败。同时，由于作业排量很小，常规压裂车的最小排量一般也高于其要求。

2 技术方案

目前油气压裂现场一般采用常规混砂车与压裂车组合的形式，为连续油管作业设备泵送携砂液。本文研制了一种高度集成、可实现小排量、低砂浓度精确控制与增压的特种作业设备，可取代目前的作业方式，一台设备就可为连续油管作业设备泵送携砂液。

2.1 整机布局

小排量混砂增压泵车总布置如图1所示，小排量混砂增压泵车主要由底盘车、动力系统、传动轴、操作平台、柱塞泵、混合罐、加砂罐、控制箱和液压系统。整车的操作由液压系统和控制系统实现。

2.2 关键系统设计

2.2.1 动力系统

动力系统如图2所示，动力系统由车台发动机、车台传动箱、分动箱、传动轴、液压泵、散热器和散热器马达构成。分动箱通过传动轴与车台发动机曲轴前端连接，分动箱的输出口上安装液压泵，用于驱动散热器、混合装置和输砂装置等，车台发动机通过车台传动箱和传动轴将发动机一部分动力传输至柱塞泵，为柱塞泵提供动力。为使整机布局更紧凑、长度更短，采用卧室散热器取代常规立式水箱布置，从而更有利于达到油田道路行驶要求，风扇设置在散热器的顶部，易损件如花键轴和带座轴承等位于上端，便于拆卸、更换及维修。

1—底盘车；2—动力系统；3—传动轴；4—操作平台；5—柱塞泵；6—混合罐；7—加砂罐；8—控制系统；9—液压系统。

1—分动箱；2—液压泵；3—传动轴；4—台发动机；5—车台传动箱；6—散热器；7—散热马达。

2.2.2 加砂装置

加砂系统如图3所示，加砂装置由排出管、砂罐、输砂绞龙、减速机和马达构成，砂罐为W形罐底结构，有2个出砂口，分别与2个水平安装的输砂绞龙连接，小输砂量采用单输砂绞龙，大输砂量采用双输砂绞龙，通过采用大减速比的减速机加马达的方式驱动输砂绞龙，保证小输砂量输砂控制更精准。

1—排出管；2—砂罐；3—输砂绞龙；4—减速机；5—马达。

2.2.3 混合泵注系统

混合泵注系统由混合罐、进液管路、排出离心泵吸入管、排出离心泵、吸入离心泵、排出离心泵排出管、柱塞泵吸入总管、柱塞泵以及柱塞泵高压排出管汇构成，吸入离心泵通进液管路与混合罐相连，向混合罐供液，排出离心泵的吸入口通过排出离心泵吸入管与混合罐相连，排出离心泵通过排出离心泵排出管将混合罐内的混合液增压至柱塞泵吸入总管，从而向柱塞泵供液，经柱塞泵加压后的液体由柱塞泵高压排出管汇泵至指定位置。散热系统橇如图4所示。

3 结论

通过多功能集成设计，研制出一种小排量混砂增压泵车，满足连续油管喷砂射孔作业工艺的低砂比精确输砂和小排量高压泵送要求，同时集加砂、混合、泵送功能于一体，具有良好的使用性能和经济性能，整机具有高度集成、转弯半径小、小排量输砂精准以及集成泵注功能的优点，适合单机配合连续油管作业设备泵送携砂液。

1—混合罐；2—进液管路；3—排出离心泵吸入管；4—排出离心泵；5—吸入离心泵；6—排出离心泵排出管；7—柱塞泵吸入总管；8—柱塞泵；9—柱塞泵排出管汇。

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2095－6835（2020）10－0123－02

TE934.2

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2020.10.054

李文维（1988—），女，从事石油机械研发工作。

〔编辑：严丽琴〕