全液压驱动泡沫排液车设计.pdf
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1、:./.全液压驱动泡沫排液车设计马太清蒋 锐刘有平侯勇俊孟 军徐睿晗杜玥林(.四川宝石机械专用车有限公司四川 广汉 .西南石油大学 机电工程学院四川 成都.中石油川庆钻探工程公司设备处四川 成都 .西南油气田分公司川东北气矿四川 达州)摘 要:为实现泡排车在施工过程中对泡沫助排剂压力和流量的智能控制并改变传统的“带传动手动变速箱”的机械传动方式在泵注过程中存在的传动部件易损坏和可靠性不高的现象设计了一种全液压驱动泡沫排液车 该设计中车载柴油机通过变速箱的取力装置直接驱动变量泵然后通过液压驱动定量马达旋转驱动注液泵运行同时采用电液比例控制和 技术对注液泵输出流量和输出压力进行控制 通过 井次泡沫
2、排水采气作业的实际应用表明该全液压驱动泡沫排液车作业效率高、能耗显著减小、运行成本低、噪音小、操作轻便关键词:泡沫排液车作业系统全液压驱动 自动控制中图分类号:文献标识码:文章编号:()(.):“”.:引 言在油气开发过程中低产量产水井的占比越来越多 由于该类型的油气井携液能力差常出现气井井筒积液和油套压差大等现象因而对气井正常的生产作业有较大影响 泡沫排水采气作为开发产水气田的一项重要措施其主要原理是从井口向井底注入某种能够遇水起泡的表面活性剂:泡沫助排剂待井底积水与泡沫助排剂接触以后借助天然气流的搅动生成大量低密度含水泡沫并随气流从井底飘到地面使井筒积液排出实现了维持气井稳产的目的常用的泡
3、沫助排剂分为液体和固体两类液体起泡剂主要采用车载注液泵井口加注或站内管线加注、平衡罐加注的方法固体起泡剂主要采用人工井口投放或自动井口投放的方法 车载注液泵井口加注即采用泡排车井口加注此方式机动灵活井场无需配置其它固定设备能够充分发挥泵注设备的利用率 操作人员可在间隙生产或间隙加注起泡剂特别适用于无动力电源的产水气井使用 目前排液车注液泵的驱动方式主要采用从主车取力的“带传动手动变速箱”机械传动方式在传递较大的扭矩时轴及轴承上受力很大容易引起轴的变形而导致产品不能正常运行此外此传动方式自动化程度低现场操作繁琐 粟超等提出了一种汽油发电机驱动注液泵的泡排车此方式虽然避机械研究与应用 年第 期(第
4、 卷总第 期)设计与开发收稿日期:基金项目:中国石油天然气集团公司重大科技项目:型电驱压裂撬与柴油驱动压裂机组在线监控系统的集成及现场试验(编号:)作者简介:马太清()女四川开江人高级工程师主要从事油气田固压装备方面的研制工作免了从主车取力但需配置车载发电机且对注液泵的流量和压力控制仍不方便 笔者针对现有机械传动和电驱动泡沫排液车的上述不足提出了利用车载发动机的全液压驱动泡沫排液车通过采用电液比例控制和 技术、以及 控制方法解决了液压驱动系统性能匹配、控制系统设计等关键技术实现了注液泵压力和流量的自动控制 所开发的全液压驱动泡沫排液车的应用对提高油气开发效率、降低开发成本有较为显著的价值 整车
5、布置与主要性能参数液压驱动泡沫排液车采用 越野特种工程车底盘车身为非承载式箱形结构分为驾驶乘座室和设备工作室驾驶乘座室与设备工作室由隔墙分开隔墙右侧设一单开门便于人员通过和工具传递隔墙上部设一推拉式钢化玻璃的后视观察窗观察窗下边离地板高度与前仓控制台上端齐平方便观察工作室内设备运行情况后围中部设置双开门尾部设置有一翻转式踏板为方便现场作业及设备维护该门上部为钢化玻璃确保后视时的良好的视线其右侧门下部设一翻转式小门能向车后方翻转 打开密封性能良好关闭时可上锁驾驶乘座室布置有 个乘座椅、个操作椅和 个控制台行走主车取力系统布置在右前侧的厢体下部液压系统、泵注系统、助排剂添加系统均布置在设备工作室内
6、其整车布置结构简图如图 所示图 整车布置结构简图.底盘车.变速箱取力系统.液压系统.控制系统.泵注系统.助排剂添加系统 该车主要性能参数有:注液泵排量范围为./压力范围为.液压系统额定工作压力为 作业工艺原理与系统主要构成全液压驱动泡沫排液车施工作业的工艺原理为:车载柴油机的输出动力通过变速箱的取力装置驱动变量泵变量泵输出的高压油通过液压管线驱动定量马达旋转从而驱动注液泵注液泵将存储在泡排剂箱中的泡排剂吸入并加压后通过高压管汇、井口装置注入井筒 泡排剂到达井下与水和天然气混合产生大量稳定的含水气泡(即泡沫)泡沫密度低、摩阻小、很容易返回井口泡沫返回井口时井下的积水被携带到地面泡沫返回地面以后通
7、过消泡处理从而实现排水采气的目的全液压驱动泡沫排液车作业系统主要由行走主车取力系统、液压系统、注液系统、助排剂添加系统、控制系统等组成如图 所示 作业时发动机、液压系统、助排剂添加系统的参数控制均集中于控制台由一人操作控制系统自动化程度高操作方便可靠图 作业系统主要组成.行走主车取力系统全液压驱动泡沫排液车在驱动注液泵工作时要求具有较大的功率储备在连续转速区间都应该满足注液泵的动力需求 因此需选取一款速比性能优良的取力器充分发挥发动机的动力特性保证发动机功率、转速与它所驱动的注液泵要求的功率、转速相适应同时使它在燃油经济性较高的区域工作 取力系统主要性能参数如表 所列取力器选用与汽车底盘变速器
8、匹配的型号为/取力器速比为.输出最大扭矩为 输出旋向与发动机输出旋向相反远程气控操纵表 主车取力系统主要性能参数发动机转速/(/)转矩/()输出功率/取力器速比发动机的燃油经济性 ./.泵注系统泵注系统主要由注液泵、吸入管线、高压排出及泄压管汇组成 泵注介质主要为泡排药剂 根据作业要求药剂可加水兑成一定比例的溶液 工作时胶管与进液管汇连接当吸液管路中的球阀打开后溶液即可进入注液泵 注液泵的高压输出端装有设计与开发 年第 期(第 卷总第 期)机械研究与应用压力传感器、安全阀、压力表及单向阀以观察和控制输出压力输出口由车配高压软管与作业井口或容器连通 高压管路系统设泄压装置在拆卸高压软管时防止管内
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