2000型压裂机组技术讲议.ppt

江汉石油管理局第四机械厂 : 吴汉川(首席工程师),2000型成套压裂设备技术讲座,一、机组简介,二、压裂泵车,三、混砂车,四、压裂仪器车,提 纲,五、压裂施工作业,压裂酸化施工是通过高压使井底地层形成具有足够大小的填砂裂缝，以增加油气的流动性，提高油气采收率的一种行之有效的方法。 压裂酸化设备主要由压裂车、混砂车、仪表车、管汇车及辅助设备组成。在施工过程中混砂车将压裂液、支撑剂和各种添加剂混合完成后，通过连接管汇提供给多台压裂车；压裂车将混合后的液体进行加压，通过高压管汇汇集后注入井底；仪表车对作业全过程进行监控并进行分析和记录。,一、机组简介,输砂车,混 砂 车,液罐,液罐,仪 器 车,高压管汇,压裂车,压裂车,压裂车,井 口,工作流程,一、机组简介,一、机组简介,我国从八十年代开始引进国外成套压裂酸化设备。主要产品包括：BJ Services公司1000型压裂机组，STEWART & STEVENSON公司1600型压裂机组，WESTERN公司14001800型压裂机组等。这些设备的引进使我国的压裂酸化装备有了质的飞跃，并达到同期国际同步水平。随着油田的开发和发展，一方面煤层气和天然气井的压裂酸化作业，对压裂酸化施工的排量和压力提出更大更高的要求；另一方面对压裂井的压裂施工工艺和压裂精度提出了更高的要求，压裂设备的配置和性能也紧跟压裂工艺的进步在不断的发展中。,二、压裂泵车,压裂泵车主要趋向于向大功率、多功能、自动化和系列化方向发展。压裂车的动力大小直接反映整套机组的工作能力，其设备的先进性主要体现在动力配置、压裂泵性能和控制系统上。 压裂泵的发展主要体现在提高泵的输出功率上，代表产品有“HALLIBURTON” 五缸泵和“SPM” 三缸泵。五缸泵的特点是在同等功率下的重量最轻，在同等排量下可以选用比三缸泵小的柱塞直径，五缸泵一种柱塞便可以覆盖三缸泵的两三种柱塞工作范围，也就是说采用一种柱塞就完全可以胜任大排量和高压力的施工要求。由于其排量大、重量轻、振动小等优点而受到用户的青睐。三缸柱塞泵是目前国内外使用最多最广的压裂泵，它具有功率范围广、结构简单、维修保养方便等特点，国内外已经形成了完善的系列，可以满足各种等级的压裂泵车配套需要，三缸柱塞泵仍然是目前各型压裂车的首选。压裂泵的最大输入功率可以从300HP-2250HP。,二、压裂泵车,压裂车为适应不同地域、不同使用条件要求，压裂车演变为拖车结构，作业时可以通过一台拖车头将泵组拖到压裂施工井场。橇装式压裂泵组是一种固定式结构，一般应用在海洋平台和进行丛式井压裂作业。施工安全性是压裂泵车最重要的特性之一，在本车上必须具有两套安全装置，同时与机组的安全系统进行连接以确保万无一失。 多功能化是压裂车的另一个发展方向。酸化压裂由于具有酸浓度大、腐蚀性强、施工排量大的特点，所以对压裂泵车的泵头和连接管汇提出了更高的要求。同时适应防砂、N2泡沫和CO2等压裂作业，也对压裂车提出了新的要求。国外有一种多功能压裂车，车上增加了两个多功能罐，在作业前可以完成多种添加剂的配液，以适应压裂工艺的要求。,二、压裂泵车,我国压裂装备的制造从上世纪80年代开始起步，以南通厂和江汉四机厂为代表，通过引进美国压裂机组制造技术，在引进消化基础上开发出系列压裂机组，装机功率从300HP-2250HP，最高压力从70MPa-105MPa，为吉林、江汉、江苏、胜利、河南、大庆油田研制出2000型压裂机组。在中小型压裂车方面，国产设备目前已经能够满足国内需求，但在多功能以及品种方面与国外产品还存在一定的差距。随着油田需求的多样化，研制车装、拖装、橇装等多种形式的压裂车,使国产压裂车设备向多元化的终深方向发展,使国产压裂设备系列化、规格化、标准化,这是发展我国压裂设备的保证。,3ZB - 750柱塞泵（1000型）,柱塞数量或者活塞数量（3、5）,柱塞：”ZB” 活塞：“HB”,泵最大输入功率：KW,以HP表示,1 HP = 0.745 KW 1 KW = 1.34 HP,柱塞泵编号原则,3ZB-1490柱塞泵 （2000型）,3ZB-750柱塞泵 （1000型）,3ZB-1320柱塞泵 （1800型）,压裂车编号原则,YLC-压裂车 YLQ-压裂橇,最高工作压力：105MPa. 以压裂车最小柱塞标定。,1。压裂泵的最大输入功率：KW 2。2000型压裂车以输出功率标定,YLC 105 - 1490型压裂车（2000型）,系列成套压裂设备,压裂仪器车,YL70-670 压裂车 （800） YL70-750 压裂车 （1000） YL105-1320 压裂车 （1800） YL105-1490 压裂车 （2000）,HS60 混砂车 HS210 混砂车 HS300 混砂车 HS360 混砂车,GH-70 管汇车 GH-105 管汇车,SJX5040TYQ 仪器车,压裂泵车,混砂设备,压裂管汇车,YL105-1860 压裂车 （2500）,二、压裂泵车,二、压裂泵车,风扇由台上发动机驱动,二、压裂泵车,风扇由底盘发动机驱动,基本单位换算,1”(英寸)25.4 mm 1ft(英尺)0.3048 m 10 C(摄氏度)5/9x(F-32) F- 华氏度 1gal（美加仑）3.785 L 1 bbl(美桶)42 gal159 L 1psi0.007 MPa 1N.m=0.738 lb.ft 1hp(马力)=0.745 kw 1kw=1.341 hp,最高压力的确定： 压裂车的最高工作压力根据柱塞的不同而不同，其大小由连杆负荷决定。 三缸泵柱塞直径： D1=127(5) 柱塞面积： F11272/412667 (m m2) 最高压力： P1N1/F11020600x1266780.5 ( MPa ) 理论连杆最大负荷：1020600 N,二、压裂泵车,排量说明： 设计排量为理论值，实际排量根据工作介质和施工参数的不同存在一定的差异。 理论排量通过发动机的转速经过传动箱、大泵减速后得到冲次 传动箱的传动比(S9810M的4、5档）： I4= 2.2； I5=1.77; 柴油机转速： n= 1900 r/min； 三缸泵的齿轮传动比：i=6.353 泵的冲次： n4=n/I4/i=136 (r/min); n5 =n/I5/i=169(r/min),二、压裂泵车,排量说明： 柱塞直径为127mm（5）时的泵的各挡排量： Q4Kn4F12S 1x3x136x12667x10-3x0.203 =1049（L/min） Q5=1184 L/min （容积效率取1，K缸数） 实际排量通过混砂车的流量计实际测量。在清水工况下，实际排量比理论排量小510左右。,二、压裂泵车,水功率计算及说明： 柴油机额定功率： N额定 =1680 Kw （2250HP） 柴油机风扇所消耗的功率N风按额定功率的5%计算： 84 kW 空压机和发电机等所消耗的功率：N空= 5 kW 发电机和润滑冷却油泵等所消耗的功率：N润滑= 8 kW 柴油机的实际输出功率：N输出= N额定 - N风 - N空 - N润滑= 1583kW “ALLISION”传动箱在闭锁时的传动效率：传 =95% - 98% 传动轴的机械效率： 传动轴 =95% - 98% 柴油机实际提供给三缸泵的功率： N三缸泵输入= N输出 x 传x 传动轴= 1583x 96% x 98%=1489kW 三缸柱塞泵的机械效率： 三缸泵 =95% 三缸柱塞泵输出功率： N三缸泵= N三缸泵输入 x 三缸泵=1415kW ( k-单位换算系数),二、压裂泵车,典型案例分析,大港油田1000型压裂车,一整机的性能要求： 单机水功率： 大于650kw （897HHP） 最大工作压力： 100MPa（配装100柱塞时） 最大排量： 1.5m3/min （配装115柱塞时） 最大排量下的压力：不小于30MPa,大泵输入功率：1000HP，740kw,动力低配,压力很高，排量不能太大，,结合已有泵的情况选择柱塞。,根据计算确定能否满足要求,江汉四机厂目前能够适应1000型压裂泵车的柱塞泵有两种型号：3ZB105-750和3ZB105-1320（OPI1800）。 两种柱塞泵的最大输入功率分别是750KW和1320KW。我们知道：决定柱塞泵最高工作压力的因素是泵的最大连杆载荷。柱塞泵在相同工作压力下，柱塞直径越大连杆载荷越大，而连杆最大载荷对于成型的结构是一个定值。 所以，泵的柱塞直径增大，压力就要减小。,典型案例分析,要求的最大排量（1.5m3/min）和最高压力（100MPa）覆盖范围较大。而3ZB105-750柱塞泵如果满足100 MPa的工作条件，只能选择3.5“的柱塞，最大排量只有1 m3/min；如果满足最大排量1.5m3/min的要求只能选择4.5”的柱塞，最高工作压力只有68 MPa。某些厂家在配置上采用更换钢套的形式来满足要求，即采用两种尺寸的柱塞进行更换。但在实际的作业中更换钢套非常困难。选择3ZB105-1320柱塞泵，由于连杆载荷大，能够满足标书所提出的最高压力和最大排量的要求。采用4.5”的柱塞，最大排量1.7m3/min，最高压力100MPa。,最大排量和最高压力的确定：,典型案例分析,装机功率问题：,发动机的标定功率是指在额定转速下（最高工作转速）的净输出功率，一般不包括水箱和其它附属装置的消耗，所以在实际计算中应该考虑上述装置所消耗的功率值，同时考虑传动系统和柱塞泵的传动效率等。另一方面，压裂设备在施工过程中实际的工作转速是在一定范围内进行调节（保证传动箱在闭锁工况下运转，传动箱的闭锁转速通常大于1400rpm）。通常情况下发动机在转速降低时，其输出功率会有所下降，根据不同的发动机功率曲线可以查到不同转速下发动机的功率输出百分比。 由于四机厂的设计方案中采用柱塞泵与传动箱直接连接（没有链条箱和其它的减速箱），所以传动效率较高。标书中所选择的发动机功率为1100HP/1800rpm。其它消耗在下表中已经列出。,装机功率问题：,典型案例分析,装机功率问题：,通过计算得到柱塞泵的最大输出功率为719KW。标书中所要求的“最大排量下的压力：不小于30MPa”，计算得出最大输出功率为750KW。由于发动机功率所限不能满足要求。,典型案例分析,柱塞泵的选择： 3ZB105-1320（OPI1800）柱塞泵是在引进国外技术的基础上开发的产品，产品性能和产品的质量已经得到国内外用户的认可。柱塞泵的选择既要考虑输入功率的问题，也要考虑连杆载荷大小。由于标书中所要求的连杆负荷（采用相同柱塞）已经远超过1000型柱塞泵所要求的范围，对于“单机单泵压裂车”采用更换柱塞的方式是不合适的。所以我们选择3ZB105-1320（OPI1800）柱塞泵并不是“大马拉小车”，而是全面的满足用户的需求。,典型案例分析,二、压裂泵车,车台柴油机,ALLISON传动箱,仪表及控制系统,3ZB-1490泵,“BENZ”4144 8X6,液气控制系统,YL105-1490型压裂车,传动路线,底盘柴油机,风扇冷却系统,全部动力由台上发动机提供,底盘和台上发动机同时驱动,卧式水箱布置方式,整机布置方式,立式水箱布置方式,液力端润滑系统,启动车台发动机后，系统自动开启液力端润滑系统。当变速箱换档开关置于刹车挡位置时，系统会自动切断液力端润滑系统气源，停止对盘根润滑。 液力端润滑循环使用功能，适应HSE要求。,动力端润滑系统,大泵润滑系统,安全保护装置,采用压力传感器，当压力达到设定压力值时，发动机在得到控制信号后会立即回到待速状况。 采用机械式安全阀，在施工或者试压过程中，压力达到调定之后，安全阀会自动开启泄压。 配置CO2循环管线。,控制和仪表系统,主控箱和电器箱为电路系统的中心，显示各系统油压、油温、水温及气压等。,性能先进的远程控制系统和网络控制系统,1 .吸入和排出管汇结构多样。 2 .标配安全阀和压力传感器接口。 3 .选配CO2循环管路。,液力端润滑系统,启动车台发动机后，系统自动开启液力端润滑系统。当变速箱换档开关置于刹车挡位置时，系统会自动切断液力端润滑系统气源，停止对盘根润滑。 液力端润滑循环使用功能，适应HSE要求。,动力端润滑系统,大泵润滑系统,安全保护装置,采用压力传感器，当压力达到设定压力值时，超压保护输出信号给发动机调速器，发动机在得到控制信号后会立即回到待速状况。 采用机械式安全阀，产品在出厂时根据设备的承压最高值进行调定。其功能是在施工或者试压过程中，压力达到调定之后，安全阀会自动开启泄压。 配置CO2循环管线。,远程控制箱可设定超压保护值，控制发动机油门及传动箱档位，显示压裂车排量和发动机转速。,二、压裂泵车,采用加固大梁，适应油田路况 泵车设工作平台，便于维护保养 布局合理，外形美观,二、压裂泵车,二、压裂泵车,配加热装置，利于冬季启车 采用全电子控制柴油机,液压系统原理图,该车液压系统用于台上发动机的液压启动。,动力由底盘发动机提供 （底盘怠速720rpm起动台上发动机 ）。该系统在工作时，瞬时压力最高为14MPa，正常压力810MPa.。以保证发动机的启动。同时，在该系统中的滤清器管路设有紧急旁通流路，以备滤清器堵塞时，液压油从旁通管路中流回油箱。,二、压裂泵车,发动机启动液马达,该压裂泵车有二个独立的润滑系统。柱塞泵的动力端内各轴承、齿轮是采用连续压力油式强制润滑。柱塞泵的液力端各盘根由一个气动润滑泵提供润滑油润滑。,润滑系统,润滑系统原理图,动力端润滑系统原理图,二、压裂泵车,柱塞泵后有一个润滑油箱，借助于油泵把油箱中的润滑油吸出，通过滤清器，经管线流至：主轴两端和十字头销轴。进入曲轴的润滑油经曲轴内各孔润滑连杆的滑动轴承，通过动力端泵壳底部管线回到油箱。 滤清器管路设有紧急旁通流路，以备滤清器堵塞时，润滑系统正常工作，该系统装有压力表和温度表。泵在运转时，应随时观察泵的润滑压力和油温。润滑油应保持清洁(油浑浊即表明油含有杂质)，每1000h或6个月更换一次油，并经常检查软管、接头和阀等。,在正常工作时油压：70100PSI； 冷启动下最低油压：40PSI；最大油压：175PSI。,二、压裂泵车,该系统由一个空气驱动的气动润滑泵进行润滑，泵送至各盘根的油量由流向驱动油泵的气量控制，气流由一个气压调节阀控制，气流调节量必须调整到每根柱塞每小时473.41毫升油的泵送率。泵压不得超过0.175MPa，正常气压：0.14MPa。泵送的油通过分配阀均匀地分配到各盘根上。气动润滑泵在工作时发出有节奏的、轻微的响声，若分配阀各油路中有一个油路不通，气动泵响声即停止，在工作中要经常检查。润滑后的油流到一个液力端下部的油箱。,二、压裂泵车,全车采用24VDC供电，2个12VDC蓄电池串联供全车用电。电路部分由发动机电控系统，仪表显示系统，照明系统等组成。按全车主要部件分发动机电控系统，传动箱报警及控制系统，泵报警系统等。 1 、发动机电控系统由电控液启动马达、启动油压开关、调速器 、发电机、转速传感器等元器件构成。 2 、传动箱报警及控制系统包括解锁电磁阀、闭锁油压开关、油温传感器、低油压报警开关、 高油温报警开关等构成。 3 、泵报警及控制系统由压力传感器、高油温报警开关、低油压报警开关、油温传感器等构成。 4 、灯光系统由仪表灯、照明灯、示宽灯、示廓灯组成。,电路系统,仪表板上有4个继电器分别控制电源，发动机的启动，还有照明和怠速。发动机的信号及控制线束、 传动箱线束、大 泵线束等线束都是通过主控箱而分到全车各处。,电缆滚筒,电缆滚筒能让人很方便、灵活的使用遥控箱，在不作业的时候把电缆收起来。绕在滚筒上的电缆用的是35芯的电缆，在作业的时候一端接到遥控箱，在仪表台上有一根35芯电缆接到滚筒上面。,传动箱油温传感器,检测传动箱润滑油的温度。,二、压裂泵车,油压开关,水温开关,二、压裂泵车,闭锁开关,传动箱在正常工作的时候，液压油都要从闭锁开关上面油路流过，当传动箱油压大于一定值的时候，油压使闭锁开关闭合。传动箱闭锁，闭锁指示灯灭。,二、压裂泵车,解锁电磁阀,解锁电磁阀就起一个卸压的作用。,二、压裂泵车,传动箱线束,主要作用是控制换挡。,压力传感器,压力传感器装在高压排出管汇上面，它将压力信号转化为420MA电流，信号在遥控箱上的超压保护表上显示出来。,大泵油温传感器,大泵油温传感器是测量大泵的动力端润滑油温度。大泵油压开关在超过35PSI时闭合，油温开关在90度左右断开。,大泵油压开关,大泵油温开关,传感器,排量传感器,测量发动机转速和大泵的排量，输出一个脉冲值给发动机转速表和大泵排量表。,遥控箱,遥控箱主要是远程控制全车的启动、停机、油门控制及传动箱的换挡，还有各种报警，超压保护等。,设备操作,1 、超压保护 在作业的时候，首先要在超压保护表上设置一个超压保护值。当泵的工作压力达到用户所设定的工作压力时，超压保护表就输出一个电压信号，控制发动机进入怠速。,2 、灯实验 在遥控箱上有一个灯实验器开关，它主要是检查泵和传动箱故障灯是否是好的。作业前都必须试一下。如果泵和传动箱故障灯亮了的话就证明里面的灯炮是好的必须换一个。,3 、传动箱的解锁： 传动箱在闭锁后灯是灭的，要换挡的话，一种方法是先调节发动机油门，降低转速，闭锁灯亮了后就可以换挡了；还有一种是强制解锁，在发动机高转速下闭合解锁开关，灯一亮就直接换挡，不用在调节发动机油门。,4 、传动箱报警 在传动箱没有工作前，灯是灭的。当传动箱工作的时候，润滑油压到40PSI左右的时候，开关闭合，传动箱故障灯亮。如果传动箱故障灯不亮，则说明有问题，应该检查看什么地方出毛病。当温度太高的时候，传动箱油温开关就断开，传动箱故障灯灭。,5 、大泵报警 大泵正常工作时灯亮，当油压低或者温度高的时候灯灭，灯灭的时候应该注意马上停机检查设备。,注意事项及检查,1 、在每次作业前应该检查线路，线缆是否损坏，松动等。 2 、作业前一定要设置好超压保护值。 3 、作业前一定要 使用灯试验器检查灯是否能正常工作。 4 、传动箱换挡开关一定要在闭锁灯亮的时候才能换挡。 5 、柴油机控制系统非专业人员禁止私自拆卸。 6 、更换和检查蓄电池时，切勿将“+，-”极接反。,为保证泵车能够在冬天或高寒地区正常作业，压裂泵车配有加热装置。在车台柴油机的前端装有加热炉，为车台柴油机的冷却液及润滑油进行加热。加热炉通过主控台上的开关开启，待温度达到要求后，需关闭电源及进水口球阀。,电加热炉,二、压裂泵车,3ZB-1490泵,二、压裂泵车,。,。,二、压裂泵车,三缸柱塞泵由动力端和液力端两部分组成 动力端由主轴、连杆、十字头、小连杆、轴承、齿轮、壳体及泵壳盖等组成,二、压裂泵车,二、压裂泵车,液力端由泵头体、凡尔总成、柱塞、盘根、阀盖和吸入总管等部件组成。,二、压裂泵车,二、压裂泵车,更换泵座后的要求： 在更换泵座后，为保护锥形凡尔座与泵头完全座定，必须进行加压试验。调整试验节流口。传动箱挂第1档，然后缓慢提高节流阀设定值，保持85%泵的最大额定连杆载荷23分钟或者直到听到一系列表明凡尔座座定到锥体中的爆音。,维护保养,由于柱塞泵的容积式设计，所以当液体停止和启动时，增压系统每个吸入凡尔的下面会产生液体冲击。如果不缓冲压力信号，因液体冲击而产生的压力信号的变化会减小灌注泵的效率。当所有吸入凡尔开启时，吸入压力缓冲器有助于确保液体的加速度，有助于防止气穴现象的发生，这样会使泵的工作更加平稳。使用吸入压力缓冲器的原则如下： 吸入压力缓冲器应该充入氮气、气囊型缓冲器，最小压力为100PSI。 按照制造商的推荐预先充气（通常30%40%预充压力）。,二、压裂泵车,二、压裂泵车,二、压裂泵车,二、压裂泵车,例行维护： 只要实行定期维护保养，就能获得此泵的最经济及无故障服务。特别强调的是应把重点放在润滑系统的维护保养。操作者或维修人员在使用泵之前，应熟悉维护保养要求。 使用后维护保养 每次使用后，要对液力端进行彻底的检修，更换损坏的易损件。液力端在酸性、腐蚀性液体中暴露的时间越长，其工作寿命也就会越短，所以对液力端要进行彻底冲洗，以免造成过度损害。碳酸钠、碳酸钠溶液或其他类似的碱性溶液都可用来冲洗缸体，以中和酸性液体的影响。 新泵最初100h工作期间： 1每工作25小时(如有必要可缩短更换时间) 更换动力端的润滑油滤清器，防止滤清器旁流。 2最初工作50小时和100工作小时后，彻底清洗动力端润滑油吸入滤网。 3最初工作100小时后，更换动力端润滑油并清洗润滑油箱。,二、压裂泵车,每日维护： 1检查动力端润滑油箱中的油位。 2检查柱塞润滑油箱中的油位。 3检查柱塞泵是否漏油或漏液。 4检查动力端润滑油系统是否泄漏。 5检查柱塞润滑系统是否泄漏。 6检查增压管路是否泄漏。,二、压裂泵车,每周维护： 1检查“日检”清单上的所有项目。 2检查所有凡尔、凡尔密封圈、凡尔座和弹簧。 3检查所有排出和吸入盖密封件。 4检查吸入压力缓冲器是否正确地充气。,二、压裂泵车,每月（或每工作100小时）维护： 1检查“日检”和“周检”清单上的所有项目。 2检查液力端所有安装螺栓，确保无松动。 3检查柱塞泵所有安装螺栓，确保无松动。 4更换动力端润滑滤清器。 5检查所有备件如O形圈、油封、凡尔、凡尔密封圈、凡尔座。凡尔弹簧、盘根、滤芯等。,二、压裂泵车,每季度（或每工作250小时）维护： 1检查“日检”、“周检”和“月检”清单上的所有项目。 2更换动力端的润滑油，重新加入正确等级的齿轮油，以便适合预期的环境条件。 3彻底清洗动力端润滑油吸入滤网。 4拆下并检查柱塞和盘根总成的零部件，更换所有盘根。 5清洗柱塞泵通油孔和动力端润滑油箱通气孔。,二、压裂泵车,每年（或根据需要）维护： 1更换磨损的柱塞和盘根铜套。 2更换磨损或腐蚀的排出盖、吸入盖、盘根螺母、排出法兰、泵工具等。 3更换所有排出法兰密封和吸入管汇密封。 4更换所有损坏的仪表和仪器。 5检查（如有必要改造）动力端润滑油泵。 由于服务周期和类型的变化，仅根据泵工作时间来评估其磨损或损坏的程度是很困难的。在定期维护期间，仔细检查润滑滤清器，经常注意滚动轴承、齿轮、轴瓦的工作情况。推荐每200小时打开视孔盖并检查轴承和齿轮的工作情况。当这些零件的工作表面出现剥落、凹坑或划痕时，则表明过度的磨损。齿面出现少许上述缺陷是可接受的，但承压表面出现任何剥落时应尽快地更换。 更换这些主要的部件费用是很高的，主轴承的失效常常导致泵壳、曲轴或其它的部件严重损坏。,二、压裂泵车,检修程序 液力端检修步骤 从动力端上卸下液力端 1拆卸吸入、排出管线及其它附件，如冲次计数器或压力表。 2从小连杆上卸下柱塞，并将其推入液力端一段距离，使它不会掉出来。 3用吊车吊起液力端，绳子拉紧到合适程度。不能将绳子拉得太紧，这样会损坏拉杆。 4用扳手，从液力端上卸下12个拉杆螺母。 5在吊起或放下之前，将液力端从动力端直接拉出，并保证其与拉杆完全分离。 6重新安装液力端时，检查全部拉杆螺母是否拧紧到3525N .m。可能的话，将动力端向上抬起离开枕木就可以较方便地拧紧螺母。,二、压裂泵车,卸下柱塞和盘根 1用六角扳手卸下吸入盖止动螺母，用带丝扣的锤击式拉出器卸下吸入盖。 2卸下连接小连杆接箍的2个螺钉。 3松开盘根螺母，经过液力端前端小心的卸下柱塞，防止损坏柱塞的夹持端部。 4卸下盘根螺母、盘根和铜套。注意不要损坏盘根、铜套或泵头内孔。 5重新装配泵之前，检查柱塞和铜套有无过度磨损或刻痕及毛刺。同时，清洗液力端的盘根孔并加黄油。 6将盘根及铜套装入液力端，盘根唇扣朝向液力端的前部。 7装上盘根螺母并略微上紧，以便调整盘根。然后松开螺母，以便安装柱塞。通过吸入盖孔，将柱塞滑入盘根中。必要时，用木柄或软一点的东西将柱塞撞入盘根中，上紧盘根螺母。 8确保小连杆和柱塞的结合面是干净的后，装上接箍，上紧盘根螺母。 9必要时，更换吸入盖和O形密封圈。装上吸入盖螺母，上紧后不要过分用锤敲击止动螺母，以免造成螺纹损坏。,二、压裂泵车,卸下凡尔及凡尔座 1用六角扳手卸下排出盖止动螺母，用带丝扣的锤击式拉出器卸下排出盖。取出凡尔弹簧和凡尔。 2用凡尔座拉出器卸下凡尔座。不允许采用加热、冷却或焊接的方法。 3如果要拆卸的是吸入凡尔座，就不需要拆去排出凡尔座，因为拉出器的杆能够通过排出凡尔座的孔。卸出吸入盖及其止动螺母。 4使用吸入阀弹簧压缩工具和吸入阀弹簧固定架拉出器，卸去弹簧固定架。拆下吸入弹簧座、弹簧和凡尔。 5用拉出器卸去吸入凡尔座。 6重新组装之前，彻底清洗泵头体锥孔，用手将凡尔座压入锥孔，检查其接触情况。将凡尔放在凡尔座上面，使用一重棒冲击凡尔座进入锥孔，使其结合紧密。 7安装新的吸入阀固定架或排出盖，检查凡尔升程，大约是1/2。 更换盖和止动螺母时，上紧后不要过分用锤敲击止动螺母，以免造成螺纹损坏。 8用清水运转泵到最高排出压力，以使凡尔座安装到位。,二、压裂泵车,动力端检修步骤 卸掉拉杆 1更换拉杆，必须拆出液力端，拉杆不能采用气割和焊接，只能更换。 2拆出液力端和更换拉杆后，清洗动力端和拉杆螺纹并加油。必须清除动力端、液力端和拉杆结合面的刻痕和毛刺，以确保动力端和液力端的拉紧，拉杆上紧力矩为1356 N m。 3一旦液力端被更换，液力端的支撑千斤必须重新调整，以防止拉杆过早的损坏。,二、压裂泵车,动力端检修步骤 拆卸小连杆 1拆出柱塞并推入液力端，以防掉下。拆卸小连杆密封座。 2拆出小连杆。通过泵侧拉杆之间的空间拆卸小连杆。 3重新安装小连杆之前，检查十字头销定位螺钉是否装上。 4重新安装密封座之前，检查双唇口密封圈的磨损情况，确定是否需要更换。 5检查小连杆和柱塞结合面，清除刻痕和毛刺，防止其不同轴和过早损坏，引起盘根和铜套的过度磨损。 6重新安装柱塞，在泵运转之前，检查其是否上紧。,二、压裂泵车,动力端检修步骤 拆卸连杆轴承座 1切断泵的传动，以防止拆卸时动力意外输入齿轮，引起人身伤害和损坏泵。 2拆出顶盖和后盖。 3从每一个轴承座盖上拆卸4个连接螺栓。拆出轴承座盖时必须成对做好标记，以保证重新装配的正确。拆卸时，注意不要丢失2个定位销。 4使用橡皮锤或榔头的木柄，轻敲轴承座的一端使其在壳体孔内转动并取出。 5重新安装连杆轴承座时，检查其两定位销和盖与座的配对标记。 6上紧轴承座盖螺栓扭矩为475 N m。 7泵重新工作前，用一个大起子来回运动连杆轴承座，确保其在曲轴上自由滑动。如果安装新轴承座，在泵运转之前，参照本说明书中有关跑合程序执行。,二、压裂泵车,动力端检修步骤 拆卸连杆和十字头 1切断泵的动力，以防止拆卸时动力意外输入，引起人身伤害和损坏泵。 2拆出液力端，动力端顶盖和后盖，小连杆密封座和小连杆。 3旋转曲轴，使要拆卸的连杆轴承座处在最高位置，便于拆卸。 4分离连杆和连杆轴承座。 5从动力端前面拆卸十字头和连杆总成。 6卸出连杆销、连杆、十字头衬套。 7重新安装前，清洗和检查全部零件的磨损情况，任何时候都应该安装新的连杆销，新的十字头衬套。 8更换连杆销时，注意连杆销定位螺钉一定要沉入孔内。 9更换连杆和十字头总成时，要保证十字头的油槽向上。 10紧固连杆和连杆轴承座。 11在运行动力端之前，不能安装顶盖和后盖，以便能观察所有零件工作和润滑是否正常。,二、压裂泵车,动力端检修步骤 拆卸小齿轮轴 1拆出与小齿轮轴相连的联轴节。 2拆出小齿轮轴密封座、齿轮注油管和曲轴油路管接头。拆卸两齿轮盖和大齿轮。 3小齿轮轴可以从泵的任意一侧卸出。拆出两小齿轮轴承座。 4拆卸小齿轮轴轴承，检查其磨损程度，决定是否能继续使用或更换。 5重新安装小齿轮轴，先只安装轴侧（动力输入端）的小齿轮轴轴承及其轴承座，最后安装泵侧的轴承及轴承座。将轴装入动力端壳体内，安装轴承座螺钉。 6加热另一侧的轴承，装到轴上。待轴承冷却后，用两个长20mm的螺栓调整轴承座与轴承，并轻敲轴承座接近轴承的位置。安装轴承座螺钉。用手转动小齿轮轴，检查轴承座是否与轴承有2.4mm的间隙，不能碰上。 7重新安装大齿轮、齿轮盖、齿轮注油管和曲轴油路管接头。重新安装小齿轮轴密封座和新的密封圈。 8将联轴节装于小齿轮轴上，并留有小齿轮轴浮动的足够空间。 9注意：在油田，允许拆卸和分解小齿轮轴，但是在油田一般不合适安装新的小齿轮轴。安装这些新的零件，必须在大齿轮上加工新的键槽，以保证齿轮的正确啮合。,二、压裂泵车,液力端 排出法兰螺栓 610N.m 吸入总管螺栓 340 N.m 拉杆螺母 3525 N.m 柱塞卡箍螺栓 60 N.m 动力端 拉杆 1365 N.m 小连杆螺栓 220 N.m 十字头衬套定位板螺栓 68 N.m 连杆锁紧螺母 244 N.m 连杆轴承座螺栓 475 N.m 齿轮螺栓 1260 N.m 小齿轮轴轴承座螺栓 220 N.m,泵重要螺栓的紧固扭矩,混砂车的主要作用是将液体和支撑剂按一定比例混合后，向压裂车输送，经压裂泵加压后挤入井底岩层。因此，混砂车是压裂车不可缺少的配套设备，其性能及工作可靠性等直接影响到压裂施工作业。,三、混砂车,混砂车是整个压裂机组的心脏，其工作可靠性和性能先进性直接反映整套机组的技术水平。混砂车的发展随着压裂工艺的变化，趋向于向大排量、高砂比、多功能和自动化程度高的方向发展。 为适应大排量、高砂比要求，混砂车的动力配置有了较大的提高，混砂车的动力驱动形式可以采用单一底盘提供动力和单一车台发动机提供动力的方案，对于大排量混砂车必须采用车台和底盘发动机同时取力的方式，装机功率在500kW左右。 为适应机组的连接和保证压裂工艺需多种添加剂的要求，在混砂车上需要配置多种液体和固体添加剂装置；为便于井场车组的布置混砂车可以采用双吸双排的管路连接方式；输砂装置可以左右分开并实现独立操作控制，以满足连续输砂作业的要求。,三、混砂车,为满足高砂比的要求，国外在混合罐的结构、搅拌形式以及进出液体方式上采用了新的结构。美国HALLIBURTON公司生产的立式垂直搅拌圆罐，中间直入式进液方式，两组叶轮搅拌，带有八片阻流板，其设计理念以保证在高砂比砂浆，小砂比和小排量时的混合，尤其解决了在搅拌轴转速较高的情况下，混合易产生气泡、涡流，造成混合液排量不足，引起压裂车走空泵的问题，从而提高了泵效。NOWSCO公司混合系统采用高能混合器，在密闭的罐中形成压力混合并排出；罐中罐的立式搅拌，利用水流和搅拌的共同作用在高砂比施工中较好的解决了沉砂、搅拌不均的问题。为保证大砂量的输入，采用大型输砂装置进行加砂。,三、混砂车,为适应机组的连接和保证压裂工艺需多种添加剂的要求，在混砂车上配置多种液体和固体添加剂装置；采用双吸双排的管路连接方式；输砂装置可以左右分开并实现独立操作控制，满足连续输砂作业的要求。 采用全液压电控液的控制方式，车上和车下的动力通过分动箱驱动各组油泵，通过电位器调节油泵的压力高低和排量大小以达到调节执行马达的转速，实现系统的工作。另一方面，可以将控制信号送入到计算机单元，通过软件实现混砂车的自动控制。 混砂车应配备便携式数据采集系统，可以及时采集混砂车在施工中有关数据，尤其在没有仪表车的情况下也能进行施工作业和数据记录。,三、混砂车,实现自动控制是混砂车的发展方向。混砂车的自动控制应该具有如下功能：（1）自动密度控制：根据施工工艺要求设定各个阶段密度值和执行过程，作业中混砂车按照设定程序控制整个系统，保证施工密度的稳定性和精度。（2）自动液面控制：压裂机组在工作中排量在不断变化，要求混砂车的供液量适应这种变化，采用超声波液面传感器测量液面高度，通过液面的反馈信号控制吸入砂泵的转速来保证混合罐液面的相对稳定。（3）自动添加剂控制：通过设定施工中各个阶段添加剂比例值，自动控制添加剂的供液量。 在多功能方面，混砂车应该实现远程控制并与机组控制结合起来，即在仪表车中实现对混砂车集中操作，在功能上应该能够根据作业的需要进行手动和自动的切换。国外发展了一种压裂混砂车，将压裂泵车、混砂车、仪表车和相应的连接管汇集中安装在一台底盘车上。对于小型压裂施工具有较强的实用性。,三、混砂车,国内混砂车已经实现了系列化生产，可以采用底盘发动机全功率取力、车台发动机取力、底盘和车台发动机同时取力的方式。砂泵排量6-16m3/min，最大输砂量1-6m3/min，配置多种添加剂系统，并具有国外最新混砂车所具备的功能，能够满足油田的各种压裂作业。但是国产混砂车由于生产的数量有限，国产配套外购件质量存在一定问题，使设备的调试周期过长。为保证混砂车工作的可靠性，近年来国产混砂车在关键部件的选择上正逐步与国际水平接轨，包括分动箱、液压元件、传感器均选用国外成熟产品。 混砂车配备自动控制系统是技术领先的标志。由江汉四机厂与国内专业油田软件开发公司合作，结合各个油田的实际使用工况，己经开发出混砂车自动控制系统，该软件采用全中文操作界面，包含密度、压力、添加剂、液面等多种自动控制模块，可以进行手动模式和自动模式的无扰切换，以保证压裂施工的可靠性和控制精度。,三、混砂车,编号原则,HSC-混砂车 HSQ-混砂橇,最大输砂量： 210m3/h（3.5m3/min）,国外以砂泵的排量标注 75BBL=12m3/min 100BBL=16m3/min,HS210 混砂车（75BBL）,1BBL(桶）=0.159 m3159 L,三、HS210混砂车,三、HS210混砂车,HS360混砂车,HS210混砂车,HS210混砂车,混砂车系列产品,底盘,柴油机,管汇系统,液气控制系统,仪表及控制系统,螺旋输砂器,三、HS210混砂车,采用底盘行车和车台发动机能独立分开的工作方式 按车的行驶方向，右吸左排，液路布置合理 混合罐采用立式垂直搅拌,混合液搅拌更加均匀 螺旋输砂器采用滑道起升结构，便于砂斗的起升，砂斗作业时能够分开， 方便混砂施工作业 该车的混砂作业控制方式既可以是手动控制，也可以是自动控制 采用自动液面控制系统，有效地防止了作业中的满灌的情况 该车采用全液压驱动动力方式，液压系统为电控液的控制方式，工作平稳， 操作方便，性能可靠，液路管线布置整齐合理，操作简化 自动控制混砂车的液添泵和密度采用自动控制技术，且能自动反馈，性能可靠，技术先进 主要工作性能参数集中在操作室的仪表台上，通过电位器调节各执行机构的运转，数据由数显表显示，能直观了解施工工况，便于操作和作业,三、HS210混砂车,砂泵最大排量（ m3/min ） 12 (75BBL) 砂泵最大压力（MPa） 0.7 螺旋输砂器输砂量（ m3 /min） 3.5 混合罐有效容积（m3） 1.25 吸入管路阀门: 8个4“碟阀 排出管路阀门： 6个4“碟阀 一号液体添加剂泵： 排量：638L/min； 二号液体添加剂泵： 排量：34189L/min； 三号液体添加剂泵： 排量：60340L/min 干化学添加剂泵： 排量：50-80L/min；,三、HS210混砂车,底盘和台上发动机同时取力,HS360 （100BBL）混砂车传动系统图,车台发动机,分动箱,排出砂泵,油泵,油泵,输砂,油泵,输砂,油泵,油泵,油泵,搅拌,吸入砂泵,分开油缸,起升油缸,冷却风扇,干添系统,1号液添,2号液添,油 泵,3号液添,HS210 （75BBL）混砂车传动系统图,全部动力由台上发动机驱动,螺旋输砂器由2个油泵驱动，可分别进行调速，同时可以进行正反转操作,输砂器可以左右分开并整体升降，便于实现连续输砂作业。,双螺旋输砂器,三、HS210混砂车,混合罐采用立式搅拌，罐中套罐的结构，可以保证砂液的充分搅拌均匀。,采用散热器保证液压系统的连续工作,三、HS210混砂车,添加剂系统能够为压裂液提供不同种类的添加剂。,干添加剂系统,液体添加剂系统,三、HS210混砂车,排出管汇上设有流量计和密度计，用于计量砂液的排量和砂密度。,吸入管汇与吸入砂泵采用水平布置的方式提高混砂车的上水能力,三、HS210混砂车,三、HS210混砂车,采用全液压控制系统,采用电控液方式，使混砂车实现了自动控制,三、HS210混砂车,各系统液马达工作转速（r/min） 吸入液马达 16001800 排出液马达 18002000 输砂器液马达 360400 混合搅拌液马达 200 液添1#马达 1200 液添2#马达 420 液添3#马达 420 干添马达 40425,三、HS210混砂车,三、HS210混砂车,1。调整和检修发动机、离合器、分动箱及各传动部件等之前，务必先停止发动机。 2。操作混砂车时不允许拆下仪表或护罩。 3。操作人员进入井场，应戴安全帽，穿好劳动防护用品。 4。加注发动机燃油时，严禁明火及吸烟。 5。检查车台传动系统、控制系统、电器仪表系统、液压系统等安装是否正确无误，各管线连接是否正确。 6。设备处于运行状态时，不得将手、脚或其它物件放入混合罐、输砂器、泵和其它传动机械装置内，以防造成设备和人身事故。 7。设备运行中如发生意外停车、应立即重新启动，以免损坏柴油机涡轮增压器。 8。发动机启动后，不宜立刻加载运行，应空载运行一段时间（尤其在冬季），待各部温度正常，润滑情况良好后，方可进行加载运行。 9。作业完成后，需将控制各部运转的电位器旋钮置于关闭状态，关闭发动机电源和总电源开关。 10。每次作业后，操作人员必须按超作前的检查项目逐一进行认真检查，同时还要冲洗连接管路、液添罐、混合罐，并将连接管路、液添罐、混合罐内液体排尽。,三、HS210混砂车,分动箱是整个传动系统中的关键部件，它的维护与保养尤其重要。分动 箱的维护见进口分动箱操作指南。分动箱常见故障检修指南：,三、HS210混砂车,该设备安装有两台MISSION10”X8”X14”砂泵用于吸入供水 泵和排除砂泵，,三、HS210混砂车,三、HS210混砂车,三、HS210混砂车,液压系统 本车的液压系统较为复杂，维修时可参照说明书中图 液压设备通常采用“日常检查”和“定期检查”的方法，以保证设备的正常运行。,三、HS210混砂车,三、HS210混砂车,做到液压系统的合理使用，还必须注意以下事项： 油箱中的液压油液应经常保持正常液面 每天检查液压油箱的液位是否合适，是否存在水（通过出现雾状至乳状现象以及液压油箱底部是否有游离水存在来辨认），液压油是否腐败变质（表明过热）。 每500小时更换一次液压油，每工作70h清洗一次油滤器，每500小时更换一次滤清器。如果液压油受外部物质例如灰尘，水，润滑脂等等的污染或者受高温的作用，要经常更换液压油。更换液压油的同时要更换滤清器。,三、HS210混砂车,换油时的要求： 更换的新油液或补加的油液必须符合本系统规定使用的油液牌号，并应经过化验，符合规定的指标。 换油液时需将油箱内部的旧油 液全部放完，并且冲洗合格。 新油液过滤后再注入油箱，过滤精度不得低于系统的过滤精度 更换工作介质的期限，应使用条件、使用地点不同而有很大出入，一般来说，大概一年更换一次；在连续运转，高温、高湿、灰尘多地方，需要缩短换油的周期。 油温应适当。油箱的油温一定不能超过60C 油温过高，常见有如下原因： 油的粘度值太高。 油质变坏，阻力增大。 冷却器管道内有水垢，或者冷却器的风扇运转不正常,三、HS210混砂车,回路里的空气应完全清除掉，因为它是造成油液变质和发热的重要原因，所以应特别注意下列事项： 防止回油管回油时带入空气 入口滤油器堵塞后吸入阻力大大增加，溶解在油中的空气分离出来，产生所谓空蚀现象。 管路、泵及液压缸的最高部分均要有放气孔，在启动时应放掉其中的空气。 野外液压系统使用时应注意以下事项： 随着季节的不同屋外温度变化比较剧烈，因此尽可能使用粘度指数大的油。 由于气温变化，油箱中水蒸汽会凝成水滴，在冬季应每一星期进行一次检查，发现后应立即除去。 在屋外因为脏物容易进入油中，因此要经常换油。 在初次启动液压系统时，应注意以下事项： 向泵里灌注工作介质；检查转动方向是否正确；入口和出口是否接反。 用手试转；检查吸入侧是否漏入空气；在规定的转速，启动和运转。,三、HS210混砂车,在低温下启动液压泵时，应注意以下事项： 在寒冷地带或冬天启动液压泵时，应该开开停停，往复几次使油温上升，液压系统运转灵活后，再进行正式运转。 用其它方式加热油箱，虽然可以提高油温，但这时泵等装置还是冷的，仅仅油是热的，很容易造成故障，应该注意。 其它 在液压泵启动和停止时，应使溢流阀泄荷。 溢流阀的调定压力不得超过液压系统的最高压力。 应尽量保持电磁阀的电压稳定，否则可能会导致线圈的过热。 易损件，如密封圈等，应经常有备品，以便及时更换。,三、HS210混砂车,三、HS210混砂车,设备的例行保养 1每次施工后定期检查砂泵等填料密封的损坏情况，及时更换损坏件，清洗完好件，涂好润滑脂。 2定期检查螺旋输砂器绞龙轴下端密封圈的损坏情况，更换损坏件。 3累计加砂500h以后，应拆开砂泵，检查叶轮，泵体和定子的磨损情况，在不影响泵体涡线、叶轮曲线情况下，允许补焊修复，补焊后应清除焊渣，打磨光滑。 4及时检查液压系统、管汇系统、电器系统是否有渗、漏或短路、断路等情况并及时排除故障。 5每作业三次后，应给发动机离合器加足润滑脂。 6液压系统中的电磁阀等应在每次作业后检查，注意电磁阀的防潮。 7汽车及车台发动机的维护，保养按相应说明书进行。,三、HS210混砂车,设备的存放 1、若设备在一定时期不使用，应将砂泵内、管路内、混合罐内的残剩液放光并清洗，以及放掉发动机中的冷却液。 2、车上转动部位，应涂上润滑脂，注好润滑油。 3、擦净仪表表面，关好门、盖、阀门等。 4、存放处应干燥，短时露天存放应覆盖防雨罩，不得长期露天存放。,三、HS210混砂车,。,四、压裂仪器车,压裂仪器车用于油气田压裂施工作业中远程控制压裂泵车和混砂车同时显示、记录和分析施工参数，它是压裂机组的控制中心。 压裂仪器车主要由底盘车厢、控制系统、数据采集系统、显示分析系统和电源系统等部分组成,仪表车控制方案是：