第2章 压裂车

第2章压裂车机组

2．1 压裂机组概述

压裂、酸化施工作业是改造油气藏的重要手段之一，压裂施工是通过注入高压流体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有效方法，对于低渗透油气井需要借助于压裂和酸化作业才能达到稳产的目的。这些工艺都要通过压裂设备来完成，所以压裂设备的发展直接影响着压裂、酸化工艺的发展。一套压裂设备包括多台压裂泵车、1~2台混砂车、一台压裂仪表车、地面管汇和其他辅助设备。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泵车，压裂泵车将混合液进行增压，通过高压管汇汇集后注入井底，压裂仪表车对作业全过程进行监控并进行施工分析和记录。

2．2 常用压裂泵车

压裂车泵主要由运载底盘、车台柴油机、传动机构、泵体传动等四大件组成。压裂泵是压裂车的工作主机。现场施工对压裂车的技术性能要求很高，压裂车必须具有压力高、排量大、耐腐蚀、抗磨损性强等特点。

2．2．1 YL70-670型压裂车（700型）

1．整车概况YL70-670型压裂车的工作只要是通过车台发动机（CAT C-18）、传动箱（艾利逊S6610M）、卧式三缸单作用柱塞泵来实现的，整个过程的控制都可以在操作室内完成。压裂车装有自动保护装置。在进行压裂施工作业时，操作人员可将仪表台上的工作压力进行设定，当实际工作压力超过这一设定压力时，超压保护装置可立刻使车台发动机回到怠速状态。YL70-670型压裂车还具有泵工作排量的实时显示功能，因此操作非常方便。

该设备工作压力高、排量大，可用于浅井、中深井、深井的小型压裂、酸化作业，也可用于压井、洗井、冲砂等施工作业。其最大工作压力为65MPa，最大理论排量为1.58m³/min。

2．标准配置YL70-670型压裂车主要由车载底盘、车台发动机（CAT C-18）、传动箱（艾利逊S6610M）、3ZB70-670型卧式三缸柱塞泵、计量罐（2m3）、气路系统、润滑系统、电路系统、管汇系统、操作室等组成。

3．主要技术性能参数（表2-1）

表2-1 YL70- 670压裂车性能参数

4．主要配置及其参数

（1）载车底盘：YL70-670型压裂车底盘配备北方奔驰（ND125F50J6×6国Ⅲ），发动机型号为WP10.375，功率为276kW，最大扭矩为1460N·m，车辆的最大速度为84km/h。

（2）车台发动机：采用CAT C18型车台发动机，该柴油机的功率为522kW （700hp），电启动方式。

（3）车台传动箱：配有艾里逊（ALLISON）S6610M型机械液力传动箱。该机械液力传动箱的参数如下：

最大输入功率：503 kW（675hp）；

最高输入转速：2500r/min；

最大输入扭矩：3075N·m；

传动箱传动比：i1=4.00；i2=2.68；i3=2.01；i4=1.35；i5=1.0；i6=0.67 该车的六档一般不用。

（4）柱塞泵总成：该车采用3ZB70-670型卧式三缸柱塞泵（柱塞直径为

Φ101.6mm），柱塞泵由动力端和液力端两部分组成。该泵的性能参数见表2-2：

表2-2 3ZB70-670型柱塞泵的性能参数

动力端由小齿轮轴、主轴、泵壳、连杆、十字头等部件组成。其动力传动方向是：小齿轮通过一对齿轮传到主轴上，主轴通过连杆、十字头将动力传递到液力端。动力端的最大输入功率为670kW，输入扭矩为11926 N·m，齿轮齿形为

渐开线，齿轮的传动比为5.619，曲轴的偏心距为101.6mm，齿轮、曲轴和支撑轴承采用齿轮泵强制润滑，润滑油压为0.1~0.5MPa。

液力端主要由泵头体、柱塞、盘根、吸入排出凡尔及凡尔座、排出管口、吸入管口等组成。泵头体采用整体式合金锻件。泵液力端结构紧凑，易损件更换方便。

（5）仪表：该车的仪表主要是对施工过程的超高压预警进行设置、零点校准、赠以修正。

超高压预警设置：该控制仪可任意设置超压报警值，一旦压力超过预先设置的超压报警线，该控制仪立即输出超高压报警信号，控制车辆进入怠速状态。

零点校准：该控制仪可校准信号零点，以免在测量中出现误差。

增益修正：该控制仪通过修改参数，可修改输入信号的放大倍数。

此外，该控制仪可模拟压裂施工过程，输出超压复位信号。在寒冷的气候条件下，可采取加温措施，一旦温度达到可工作的温度，自动停止加温，该控制仪具有防水防震功能。

（6）吸入管汇：吸入管主要配备4"主管线，有四个吸入口，其中一个吸入口与计量罐底部的管口相连，另外三个分别在车尾和柱塞泵前侧，其管口的开启是由4"启动蝶阀来控制的。

（7）排出管汇：排出管分为两个通路。一个通路是从泵排出口通过旋塞阀排入计量罐中，另一个通路是从排出口直接排到地面管汇，上排部分由2"高压管汇、2"旋塞阀、2"球阀等高压元件组成。下排部分由2"高压管汇、2"旋塞阀等高压元件组成。排出管汇的实验压力为65MPa。

（8）润滑系统：润滑系统由动力端润滑系统和液力端润滑系统两个部分组成。动力端润滑系统由动力端润油泵、动力端润滑油箱、液压管线油压表、油滤器、溢流阀、回油管等组成。动力端润滑系统的润滑油从液力机械传动箱取力的液压油泵提供。润滑系统的回油靠油自流来实现。液力端润滑系统由液力端润滑油箱、压力表、气动隔膜泵、油水分离器、润滑油管线、分配阀、油槽、滤清器等组成。

（9）气路系统：本车的气路系统由车台发动机提供气源，其功能主要是为气动隔膜泵提供动力、为蝶阀的开闭提供动力。

（10）空调系统：操作室内安装有空调，空调压缩机由发动机驱动。

（11）操作台：操作台由操作室和操作仪表组成。操作台是整车的控制中心。

（12）电路系统：电路系统为整车的控制部分，电路系统的各电器元件主要集中在操作室内的仪表台上。

5．整车特点YL70- 670压裂车在作业时，底盘发动机可停止工作，作业动力室靠车台动力装置提供的。在作业状态时，动力传递是由发动机经液力机械传动箱、传动轴到压裂用柱塞泵的动力端，动力端通过主轴上的连杆带动液力端的柱塞作往复运动，动力端润滑油通过液力机械传动箱取力的润滑油泵提供，液力端润滑系统的润滑油通过空气压缩机提供的气源，带动液力端润滑油箱上的气动隔膜泵工作。

压裂车的操作和控制都在操作室内进行，整车的操作和控制非常方便，设备安装有自动超压保护装置，当柱塞泵的实际排出压力值超过预先设定的压力值时，该装置能够使发动机回到怠速状态，以确保设备和人身安全，操作室前后配有照明灯，适合夜间作业。

2．2．2 BL1600型压裂车（1650型）

1．整车概况BL1600型压裂车是由美国SS公司制造的。该设备工作压力高、排量大，可用于浅井、中深井、深井的小型压裂、酸化作业，也可用于压井、洗井、冲砂等施工作业。其最大工作压力为103.4MPa，最大排量1.515m3/min。最大理论的工作只要是通过车台发动机、传动箱（ALLISON CLT9880型）、卧式三缸单作用柱塞泵来实现的，整个过程的控制都可以在操作室内完成。压裂车装有自动保护装置。在进行压裂施工作业时，操作人员可将仪表台上的工作压力进行设定，当实际工作压力超过这一设定压力时，超压保护装置可立刻使车台发动机回到怠速状态。该泵车的具体作业参数见表2-3：

表2-3 BL1600型压裂车作业参数表