YLC3360-140型页岩气专用涡轮压裂车的研制

为了更好地开发中国的页岩气资源,根据中国页岩气藏分布区域和页岩气压裂施工的特点,研制了一种以涡轮发动机为动力源的YLC3360-140型页岩气专用涡轮压裂车(4500型压裂车)。通过选型涡轮发动机,设计了与之匹配的高速减速箱、五缸柱塞泵、控制系统和液压系统,实现了涡轮发动机在中国油田压裂设备上的首次应用。在四川珙县的页岩气压裂施工作业中,涡轮压裂车的最大水功率为2 607 kW,压裂泵最大流量为1. 9 m~3/min,最大压力为87. 5 MPa。现场应用结果表明,与传统压裂设备相比,以涡轮发动机为动力源的压裂设备在单机功率密度、道路通过性、节能减排和操控方便性等方面优势明显,具有较高的推广价值。     

ZYT5311TYL型压裂车的研制与应用

为适应压裂设备的大功率、多功能和自动化的发展要求,满足复杂油气藏、低渗透油田和煤层气田的开发需要,研制了ZYT5311TYL型压裂车。该型压裂车由底盘、发动机、变矩器、压裂泵、控制系统和管汇等组成。压裂泵采用强制压力润滑,设有双重超压保护装置。控制系统采用电液气综合控制,远控和近控相互切换非常方便。现场应用表明,该车设计合理,操作方便,其压力和排量可以满足国内大多数油田需求,具有广阔的推广应用前景。     

YLC140-2320型页岩气专用压裂车研制

由于我国页岩气的分布多在山区,道路崎岖狭窄、压裂井场狭小,对压裂设备的单机功率、整机尺寸和质量、行驶性能有着更高的要求。研制了YLC140-2320型压裂车,介绍了技术参数、结构特点、创新点、先进性及试验情况,其性能满足在小井场上进行大型页岩气压裂和道路行驶的要求。     

基于引进消化的2000型压裂机组国产化研制

进行压裂、酸化施工作业需要成套的压裂设备。我国油田从20世纪90年代末开始从国外引进2000型成套压裂机组,但国外进口机组不仅整机的价格高、配件和易损件的供应难以保证,而且部分结构和功能不适合我国国情。在引进消化的同时,第四石油机械厂完成了国产1800型压裂机组的设计和生产;2010年研制生产出YLC105-1490型压裂车,使2000型成套压裂机组国产化成为现实。     

2237kW动力系统在油田压裂设备上的应用

由于目前我国油田局部区块已经有气井施工最高压力在120MPa以上、机组总输出水功率大于11185.5kW的超大型压裂作业。而我国还没有能够完全适应该作业工况的压裂设备,只能通过增加施工设备数量的方式实现。根据我国油田的实际工况及道路状况,研制开发了配备2237kW动力系统的车载式2500型压裂车,使单台压裂车的输出水功率达到1864kW,对于常规施工可以使用较少的压裂车完成作业;最高工作压力达到140MPa,能够满足油田对高压力设备的要求,并适应国内油田道路状况。     

2000型海洋压裂橇组的研制

针对在役的海洋压裂设备存在的机组配套不完善、单机水功率低、自动化程度低等问题,研制了2000型海洋压裂橇组。该橇组是通过开发大功率压裂泵橇、大排量的混砂橇和配酸橇而研发的,并通过网络控制系统将机组所有设备集中控制,同时提供配套齐全的辅助设备,使整套机组既能满足酸化作业要求又能满足压裂作业要求。塘沽4井次的酸化和压裂施工作业表明,机组的设计满足海洋酸化和压裂施工工艺要求,达到了海洋施工作业安全和环保要求。     

先进适用的酸化压裂车

江汉第四石油机械厂研制的YLC70-265型酸化压裂车于1993年6月30日通过了中国石油天然气总公司组织的专家鉴定，受到与会的有关油田，大专院校、科研单位和地方检测、管理部门专家的较高评价，认为该项产品是目前国内先进适用的酸化压裂作业设备。     

压裂车的研究现状与发展方向

压裂车是压裂施工作业的核心设备,在降低开采成本、提高油气开采效率等方面发挥着重要作用。但随着压裂工艺技术水平的提高和页岩气等非常规油气井的大规模开发,压裂施工作业对压裂车的单机功率、压力、排量、可靠性及自动化水平的要求越来越高,小功率压裂车已不能适应"工厂化"作业要求。综述了压裂车的国内外研究现状,从单机功率、重量、节能、排放及施工作业成本等方面提出了新型压裂车的发展方向,可有效满足现代压裂施工作业对压裂车大功率、超高压、大排量和智能化的要求。     

2500型压裂车车架结构多目标拓扑优化设计

针对压裂车行驶路况恶劣、整车质量大以及执行压裂作业时振动剧烈而导致车架结构容易破坏失效的情况,基于SIMP变密度法对2500型压裂车车架进行拓扑优化设计。建立车架结构多目标拓扑优化数学模型,采用折衷规划法定义多工况刚度拓扑优化目标函数,平均频率法定义动态频率拓扑优化目标函数,通过优化获得同时满足结构刚度和动态特性要求的压裂车车架拓扑结构。对比优化前后车架性能,该车架结构设计合理,同时改善了各项综合性能,从而为车架结构优化设计提供了一种行之有效的方法。     

信息交流

<正> YLC—1050压裂车通过部级鉴定 兰州通用机器厂研制的YLC—1050压裂车子1990年9月28日在兰州通过部级技术鉴定。 YLC—1050压裂车采用了国际上性能先进的底盘车、柴油机、传动箱等主要配套件,其压裂泵结构先进,泵效率0.86以     

JHX5280TJC型高压洗井车的研制

针对常规洗井车须卸压后才能进行洗井作业,卸压放水时间长,不仅破坏注水状态,而且还造成浪费等问题,开发研制了JHX5280TJC型高压洗井车。该车配备的三缸柱塞泵保证了洗井车能够高压大排量洗井;自主开发的自动降压系统能轻松地将井口返水由高压自动降到1MPa以下,实现不卸压洗井;全新开发的加药系统解决了老式系统存在的问题;采用更可靠的防腐措施,大大延长了罐体使用寿命。JHX5280TJC高压洗井车在江汉、华北、江苏等油田的使用表明,该车彻底解决了常规洗井车不能解决的问题。     

用于2000型压裂车的三缸泵和五缸泵试验研究

供2000型压裂车选择的柱塞泵有三缸泵和五缸泵2种。为了验证压裂车和柱塞泵的性能，进行了台架试验、出厂试验和现场工业试验。经试验研究表明，五缸泵压裂车的参数覆盖范围较三缸泵压裂车有明显优势，五缸泵的泵效优于三缸泵。     

压裂车柱塞泵曲轴箱窜入酸液原因及改进措施

700型压裂车的3PCF300型三缸单作用卧式柱塞泵存在酸液窜入曲轴箱的现象。为此，对柱塞泵柱塞和密封圈的结构进行了改造，即将密封圈的唇口V形张角由90。增至120，背部尖角形改为半圆形，安装时将由填充聚四氯乙烯和26型氟橡胶制成的密封圈交互排列；将原三位一体的柱塞改为整体柱塞，柱塞表面渗硼调质后再抛光。近2年的使用实践证明，经改造密封圈和柱塞的柱塞泵，未发生柱塞与泵头碰撞和酸液窜入曲轴箱的现象，且柱塞寿命由原来的3－4个月提高到10－12个月，密封圈寿命由500小时提高到1100小时。     

携砂抗砂增效抽油系统现场应用及效果评价

由KS—A抗砂增效泵及配套的KS—T携砂助抽器构成的新型抽油系统 ,具有抗砂磨、防砂卡、防砂埋、减少泵漏失及携砂助抽等特点。与长柱塞防砂卡抽油泵相比 ,KS—A抗砂增效泵的不同之处是柱塞两端装有刮砂杯 ,柱塞密封段有几道强磁密封环 ,增加了泵筒与柱塞间隙的密封性能。从现场 2 5口井的应用情况看 ,对于出砂量小于 1%的油井 ,可直接下抗砂增效泵和携砂助抽器进行生产 ,不会出现卡泵或砂埋泵筒 ;对于出砂较严重的井 ,应先采取化学防砂和固砂措施 ,然后再下携砂抗砂增效抽油系统 ,能有效延长油井的检泵周期。然而KS—A抗砂增效泵的泵底阀阀座及阀球材质硬度不是很高 ,有时会出现被刺现象。     

轮南、桑解油田连续清蜡柱塞气举新工艺

随着轮南、桑解油田地层能量不断衰竭,部分新井自喷生产一段时间后井筒逐渐积液,以及部分高凝油井举升过程中随着井筒温度的降低而析出蜡质造成流通通道的堵塞。为了解决这一系列问题,通过室内研究与现场试验,在原有柱塞气举工艺的基础上,创新研发出一套“柱塞内部中空带拉杆结构+柱塞外部密封带刮蜡片结构”的一体化柱塞气举新工艺。该工艺解决了处于临界停喷状态下的高凝油井举升困难的问题,实现了不关井连续生产,现场应用6井次,减少制氮车气举作业73次,减少机械清蜡作业122次,累计增油25 416 t,累计增气1 403×104 m3。连续清蜡柱塞新工艺现场应用效果明显,已在相关油田进行推广应用,初步实现了临界停喷的高凝油井的高效连续生产。     

柱塞气举排水采气远程控制系统

柱塞气举排水采气技术自动化程度高、滑脱损失小,能有效排除低产、间歇生产气井的积液,在苏里格气田应用200余口井效果良好。但是,在现场应用中发现该技术需要人工到井口进行制度调参,管理强度比较大。针对此问题,在气田数字化技术的基础上,开展了柱塞气举排水采气远程控制的技术研究,开发出了可以远程控制、智能诊断与分析的柱塞气举排水采气远程控制系统,有效提高了气井生产的管理水平,节省了人力物力。     

JHX5141TJC型液压测井车的研制与应用

针对早期的液压测井车存在液压系统紧急卸荷影响液压件寿命、非正常井底工况引起系统发热以及排缆、换挡、动力浪费等问题,在美国康普乐公司的AT+测井车技术的基础上,研制了JHX5141TJC型液压测井车。该测井车引入了微电子技术,量化了控制;扩展了液压技术的应用,在行星减速器内部的液压离合,实现了多挡和空挡控制,同时排缆采用手动比例阀,实现了自动排缆。这一新型的设计,使得测井车的传动可靠,操作控制简单方便。现场应用表明,该车克服了以往测井车的缺点,测井范围广、效率高、能耗低。     

投捞一体式柱塞气举系统的研发

清除井筒积液是维持气井正常生产的重要措施。目前柱塞气举井的生产更多依赖人工控制,井下监测还在采用传统的电缆测井工艺,生产效率不高。为此,提出一种分体式柱塞工具设计方案及利用柱塞进行仪器投捞的测井工艺方法。该技术可根据现场需求,利用柱塞的往复运动将测量仪器安全的放置于井底,在测量任务完成后将存储数据的仪器携带至地面,在井口通过近场无线通信的方式实现与地面采集设备之间的数据自动交换。新型柱塞工具的主要组成部件包括柱塞本体、投送总成、打捞总成和仪器工作筒总成。地面配套设备的主要部件包括井口通信天线和读写器。基于投捞一体式柱塞工具的排液采气工艺可完成井筒生产参数的在线测量任务,包括常规温度压力测量、井筒流体采样、压力恢复测试等。目前,该系统已完成总体方案设计和工程设计,正在开展样机试制和地面试验。该工具将为提高低压低产气井的单井产量和实现稳产提供一种兼具排液采气和动态监测功能的技术手段,对气田生产逐步实现自动化管理具有重要意义。     

涪陵页岩气田柱塞气举工艺研究与应用

气井通常采用柱塞气举工艺进行排水采气,但常规短柱塞无法适应涪陵页岩气田页岩气井井口存在?177.8 mm大阀、井下管柱存在变径等问题,为此研制了弹块式变径组合柱塞。该柱塞采用弹块设计与加长设计,既保证了柱塞的通过性,又降低了柱塞漏失率;柱塞中搭载温压仪,可以监测井下压力与柱塞运行状态,为柱塞工作制度调整提供依据;针对页岩气井不同阶段的生产特征,优化了柱塞气举工艺介入时机与柱塞工作制度。涪陵页岩气田34口井应用了柱塞气举工艺,单井平均产气量提高0.95×104 m3/d,实现了页岩气井的连续稳定生产。柱塞气举工艺为涪陵页岩气田高效开发提供了新的技术途径,对其他页岩气田开发具有借鉴作用。