混砂车结构原理

混砂车结构原理及功能概要

1 引言

混砂车通过Erade自动控制系统自动跟踪压裂施工过程，实现液面、添加剂、密度和砂泵排出压力等参数的自动控制，其作用是混合、搅拌、输送（实现动力为上水泵、绞笼、混合筒）压裂介质。混砂车的动力装置为台上发动机（型号为卡特C18，功率226KW）和台下发动机（型号为奔驰4144，功率320KW），分别控制上水泵马达和混合筒、绞笼马达，并采用液压驱动。混砂车在整个施工过程中起一个心脏的作用。

2 混砂车基本结构概况

2.1 混砂车简介

混砂车通过Erade自动控制系统自动跟踪压裂施工过程，实现液面、添加剂、密度和砂泵排出压力等参数的自动控制，其作用是混合、搅拌、输送（实现动力为上水泵、绞笼、混合筒）压裂介质。混砂车的动力装置为台上发动机（型号为卡特C18，功率226KW）和台下发动机（型号为奔驰4144，功率320KW），分别控制上水泵马达和混合筒、绞笼马达，并采用液压驱动。混砂车在整个施工过程中起一个心脏的作用。

我公司有奔驰混砂车2台，皇冠混砂车1台。奔驰混砂车生产厂家为加拿大双S公司，于2008年10月启用，底盘发动机型号为OM502LA，功率320KW，台上发动机功率368KW，上水额定排量为12m3/min。绞笼最大输砂量为11000Kg/min。皇冠混砂车生产厂家为皇冠公司，与2001年12月启用，底盘发动机型号为CAT3406，功率298KW，上水额定排量为16m3/min,绞笼最大输砂量为11000Kg/min。

奔驰混砂车皇冠混砂车

2.2 混砂车基本结构及功能

混砂车主要由底盘、分动箱、车台发动机、液力传动箱、传动轴、柱塞泵、

吸入管汇、高能水力旋流混排装置、排出管汇、密度计、控制箱、操作室、上下水管汇、胶联泵、台上柴油发动机、混合筒、绞笼、油泵、液压控制系统等组成。混砂车的自动控制系统（Erade ）由主机和显示仪表组成。

台上柴油机发动机 混合筒转子和叶轮

绞笼 胶联泵

3 混砂车控制原理

3.1 砂浓度控制

砂浓度控制系统为Erade控制系统，施工前先在控制室内的操作面板上输入每个阶段砂浓度数值、阶段液量，在加砂压裂各个阶段混砂车通过每个阶段的上水排量、阶段液量和砂量控制蛟龙转速来完成砂浓度的调节。

砂浓度公式：砂浓度=每分钟吸入砂量（Kg）/上水排量(m3/min)，分析砂浓度控制原理为：

控制混砂车绞笼、混合筒和上水泵的动力机构为台上柴油发动机，混砂车可以通过操作面板对阶段砂浓度进行调整，对预先设定的参数进行修改来自动控制绞笼转速和上水排量，达到调整砂浓度的目的。（亦可以手动）

3.2 上水排量控制

上水排量控制原理同砂浓度控制大同小异，其动力装置也是台上柴油发动机。根据供液压力，手动调节，调节信号为4-20mA的物理电流信号,调节上水泵液压马达液压流量及压力，手动来控制液压驱动马达来控制上水泵转速，从而达到控制上水排量的目的。施工期间混砂车上的上水排量、砂浓度的物理信号通过专门的线路传送到仪表车上。

出水压力在施工中是手动操作，出水压力要达到供液压力30psi左右，并要调节混合筒转速来满足出水压力要求。出水压力要求达到30psi左右，上水泵转速一般在700-1100r/min，与混合筒转速相一致，一般要求先启动上水泵避免混合同干转，它们个转速一般调节相差不大，避免液体飞溅出混合筒或混合筒空转。

3.2 胶联浓度及混合筒控制

混砂车上胶联控制的动力装置是前车发动机，在混砂车的侧翼有四个相对独立的胶联泵，胶联浓度（单位ppm）=胶联排量/上水排量。其控制原理跟砂浓度控制一样，亦是通过预先设置好胶联浓度，然后通过传感器及Erade系统处理传输信号至侧翼的胶联泵，通过液压驱动来调节转速，从而控制胶联排量，达到控制胶联浓度的目的。（亦可以手动控制）

混砂车混合筒的作用是搅拌、混合、输送。混合筒的动力装置是台上柴油发

动机。基液通过上水泵和上水管线进入混合筒，混合筒内的叶轮飞速旋转，使得胶联剂和添加剂进入混合筒与基液完全混合，并输出至下水管线。

4 加沙压裂施工中混砂车的作用及意义

混砂车在整个加砂压裂施工中起着举足轻重的作用。混砂车在液罐和压裂泵之间起一个枢纽的作用，上水管汇及配套设备能实现基液的吸入，绞笼及配套设备实现陶粒的采集，同时按照施工设计设定胶联浓度，通过胶联泵及附属设备实现胶联剂的吸入，混砂车上的混合筒对配好的压裂基液进行添加剂、胶联剂和陶粒的混合搅拌，输出的冻胶在管线中的磨阻相对低，并增加了携砂性能，向压裂泵供液。混砂车可以能按照指令实现砂比、排量、液灌液面、添加剂比例的自动控制，并完成相应的施工参数显示。同时控制系统具备在突发情况时人员能及时中断自动控制并切换为手动控制方式。

混砂车好比是人的心脏，压裂液好比是人的血液，添加剂好比是氧气，而心脏是血液的枢纽，血液流经心脏时，心脏通过呼吸作用实现血液与氧气混合，心脏动脉做功好比是泵注机构，实现混合氧气的血液的输出。所以混砂车起无可替代的心脏作用。