王鑫　(中石油長城鉆探工程有限公司裝備部，北京 100101)

田彩霞　(中石油華北油田分公司第二采油廠工程技術(shù)研究所，河北 霸州 065700)

新型固井水泥車自動(dòng)混漿時(shí)各系統(tǒng)的配合技術(shù)

王鑫(中石油長城鉆探工程有限公司裝備部，北京 100101)

田彩霞(中石油華北油田分公司第二采油廠工程技術(shù)研究所，河北 霸州 065700)

[摘要]自動(dòng)混漿固井作業(yè)是新型固井水泥車的主要功能,根據(jù)自動(dòng)混漿裝置的工作原理,需要各系統(tǒng)的密切配合才能實(shí)現(xiàn)。提出了自動(dòng)混漿時(shí)各系統(tǒng)(包括潤滑系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、氣路系統(tǒng))的技術(shù)要求,以及柱塞泵超壓保護(hù)和管路調(diào)整,目的是使自動(dòng)混漿固井作業(yè)能安全順利地實(shí)施。

[關(guān)鍵詞]固井水泥車;混漿固井作業(yè);潤滑系統(tǒng);液壓系統(tǒng);氣路系統(tǒng);配合技術(shù)

新型固井水泥車主要用于油氣田深井、中深井、淺井的各種特殊固井作業(yè)，可完成自制水泥漿、注水泥、替泥漿、碰壓等工作，也可用于洗井和一般淺井的壓裂施工。與稍前固井水泥車[1]相比，在自動(dòng)混漿固井作業(yè)上各系統(tǒng)的配合技術(shù)要求明顯提高了。

自動(dòng)混漿裝置的工作原理如下：灰罐的干水泥通過管線輸送到下灰閥，高能混合器高速噴射的水流形成真空吸入干水泥與流體混合。下灰的多少通過計(jì)算機(jī)控制下灰閥開口的大小來實(shí)現(xiàn)?；旌虾蟮哪酀{在泥漿槽中經(jīng)攪拌葉片進(jìn)一步混合，循環(huán)灌注離心泵實(shí)現(xiàn)水泥漿的二次和多次混合。3in泥漿密度計(jì)安裝在循環(huán)泥漿管路上，它將水泥漿的真實(shí)密度反饋給計(jì)算機(jī)。3in流量計(jì)安裝在噴射管路上，它將水的流量信號反饋給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)通過反饋回來的信號和已設(shè)定的密度要求指令液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)整下灰閥開口大小，讓泥漿密度自動(dòng)控制到設(shè)定密度。

1潤滑系統(tǒng)的配合

新型固井水泥車一般有2個(gè)獨(dú)立的潤滑系統(tǒng)：柱塞泵的減速箱和動(dòng)力端內(nèi)各軸承、齒輪采用連續(xù)壓力油式強(qiáng)制潤滑；柱塞泵的液力端各盤根均由氣壓油提供潤滑油潤滑。

自動(dòng)混漿前，潤滑油泵把油箱中的潤滑油吸出，通過濾清器經(jīng)管線流至：①動(dòng)力端供油管，潤滑各滾動(dòng)軸承、十字頭和連桿的滑動(dòng)軸承，經(jīng)動(dòng)力端殼回油孔流回油箱；②經(jīng)動(dòng)力端供油管流至減速箱，潤滑減速箱齒輪和軸承，然后由減速箱回流至油箱。濾清器管路設(shè)有緊急旁通管路，以備濾清器堵塞時(shí)潤滑油從旁通管路一個(gè)調(diào)定壓力為0.5MPa的安全閥流過，保證動(dòng)力端及減速箱的潤滑。系統(tǒng)裝有壓力表，泵在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，應(yīng)隨時(shí)觀察泵的潤滑壓力，在冷啟動(dòng)和滿速運(yùn)行時(shí)的最高油壓約為1.2MPa，當(dāng)潤滑油已經(jīng)加熱到正常的工作溫度和柱塞泵在全速運(yùn)行時(shí)最小允許的油壓為0.8MPa。系統(tǒng)利用壓縮空氣將潤滑油箱中的油壓至各盤根，潤滑油的開或關(guān)可通過控制箱側(cè)板上的分離開關(guān)控制，潤滑油量的大小可以通過潤滑油箱上的減壓閥和下方的節(jié)流閥控制。通常將減壓閥壓力調(diào)至0.2～0.3MPa。潤滑油的流量應(yīng)保證在45～70L/min。潤滑油應(yīng)保持清潔(油渾濁即表明油含有雜質(zhì))，每300h應(yīng)更換一次油，并經(jīng)常檢查軟管和接頭。

2液壓系統(tǒng)的配合

新型固井水泥車的液壓系統(tǒng)一般為閉式和開式相結(jié)合的液壓系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)為固井水泥車在設(shè)備調(diào)整和自動(dòng)混漿時(shí)提供液壓動(dòng)力[2]，配置有各種閥件，控制液壓系統(tǒng)壓力，操作各液壓機(jī)具，確保液壓系統(tǒng)安全運(yùn)行，操作安全可靠。

在混漿固井作業(yè)前要檢查以下項(xiàng)目：①檢查液壓油箱液面，應(yīng)符合技術(shù)要求(液面為油箱容積2/3以上)。②檢查液壓系統(tǒng)管路，無滲漏、松動(dòng)、破裂等缺陷；各液壓管線有無扭曲、破損、起泡和受壓現(xiàn)象。若管路、軟管等出現(xiàn)擦傷現(xiàn)象，應(yīng)予以更換、重新布線或采取其他措施進(jìn)行保護(hù)以防再次損壞。③檢查液壓油泵吸油口球閥是否打開，應(yīng)全程打開，以防油泵空轉(zhuǎn)，發(fā)生干摩擦，出現(xiàn)燒泵現(xiàn)象。④檢查車臺(tái)儀表板液壓系統(tǒng)各參數(shù)顯示儀表是否完好。⑤檢查各操作手柄是否都在合適位置，是否靈活可靠。⑥對于寒冷天氣作業(yè)，啟動(dòng)前要檢測液壓油溫，如果油溫低于10℃液壓油，液壓油需要預(yù)熱。以上項(xiàng)目檢查無誤以后，再啟動(dòng)底盤發(fā)動(dòng)機(jī)和閉合底盤取力器開關(guān)。

液壓系統(tǒng)為雙攪拌馬達(dá)，在攪拌馬達(dá)前裝有調(diào)速閥，攪拌器不工作時(shí)請將調(diào)速閥回零位置，攪拌器的轉(zhuǎn)速可以通過調(diào)速閥來調(diào)整，通常轉(zhuǎn)速應(yīng)調(diào)至250r/min左右。循環(huán)、灌注、噴射、供水離心泵的開啟和停止是通過控制比例減壓閥的操作來帶動(dòng)循環(huán)馬達(dá)實(shí)現(xiàn)的，儀表臺(tái)左側(cè)比例減壓閥控制離心泵的控制桿向前撥至一定位置，馬達(dá)開始工作；比例減壓閥控制桿復(fù)位時(shí)，馬達(dá)停止工作。

3氣路系統(tǒng)的配合

新型固井水泥車的氣路系統(tǒng)利用氣源控制各種控制閥，作業(yè)時(shí)氣壓不低于 0.8MPa，用于打開和關(guān)閉蝶形閥、擠壓盤根潤滑油、液力機(jī)械傳動(dòng)箱氣控?fù)Q檔等。儀表控制臺(tái)左側(cè)有一個(gè)控制總閥，打開此閥，車臺(tái)上所有氣路均可獲得不低于0.8MPa氣壓的氣源。液力機(jī)械傳動(dòng)箱的檔位選擇通過控制臺(tái)上換檔閥來實(shí)現(xiàn)。循環(huán)泵的清洗、柱塞泵供水蝶閥和柱塞泵供水泥漿蝶閥的開關(guān)都通過蝶形氣動(dòng)閥來實(shí)現(xiàn)，低壓管匯上的大多數(shù)蝶閥都通過氣動(dòng)蝶閥控制。在混漿固井作業(yè)時(shí)，打開控制潤滑系統(tǒng)的分離開關(guān)(減壓閥，為潤滑系統(tǒng)的潤滑油提供一個(gè)壓力)，以保證盤根潤滑情況良好。不進(jìn)行混漿固井作業(yè)時(shí)，應(yīng)及時(shí)關(guān)閉這2個(gè)分離開關(guān)，以免造成不必要的潤滑油浪費(fèi)。

4柱塞泵超壓保護(hù)

新型固井水泥車的三缸柱塞泵(液力端泵頭體)上裝有電傳感裝置，可將泵排出壓力信號轉(zhuǎn)換為電信號傳至混漿計(jì)算機(jī)，顯示相應(yīng)的壓力值[3]。同時(shí)，高壓管匯上還裝有一個(gè)1502彈簧式安全閥，一般設(shè)定為柱塞泵排出的最高壓力；當(dāng)泵壓達(dá)到這個(gè)設(shè)定值時(shí)，安全閥打開，使柱塞泵泄壓，以保護(hù)柱塞泵；當(dāng)柱塞泵壓力降低后，彈簧會(huì)自動(dòng)復(fù)位而關(guān)閉該閥，使柱塞泵正常工作。

混漿固井作業(yè)前，應(yīng)預(yù)先在混漿計(jì)算機(jī)中設(shè)定好超壓保護(hù)的壓力值。在工作中混漿計(jì)算機(jī)根據(jù)壓力電傳感裝置傳來的電信號與設(shè)定值進(jìn)行比較，當(dāng)柱塞泵工作壓力達(dá)到設(shè)定壓力時(shí)，混漿計(jì)算機(jī)將產(chǎn)生一電信號給發(fā)動(dòng)機(jī)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，發(fā)動(dòng)機(jī)計(jì)算機(jī)將根據(jù)這一電信號控制油門控制器，使發(fā)動(dòng)機(jī)回怠速，從而起到自我保護(hù)作用。要使發(fā)動(dòng)機(jī)重新工作，先使油門控制旋鈕回到怠速位，再按下混漿計(jì)算機(jī)上的超壓復(fù)位按鈕，油門控制旋鈕才能起作用，使發(fā)動(dòng)機(jī)重新正常工作。

5管路調(diào)整

參照5331TGJ型固井水泥車的管路流程示意圖(圖1)，在混漿固井作業(yè)時(shí)可對管路流程進(jìn)行調(diào)整。

圖1　管線流程示意圖

1)混漿固井作業(yè)時(shí)，氣動(dòng)蝶閥1、2、3、4、7、8、9、14打開， 5、6、10、11、12、13要關(guān)閉。手動(dòng)蝶閥A、B、C、D、E、F、G、H、I、K打開。球閥a打開約1/3，使流經(jīng)密度計(jì)的介質(zhì)流量小于10～15t/h(0.17～0.25t/min)。清洗球閥b關(guān)閉。高壓旋塞閥關(guān)閉。

2)2臺(tái)泵同時(shí)工作時(shí)，高壓管a打開，b關(guān)閉，從左排出口排出；或?qū)打開，a關(guān)閉，從右排出口排出。左、右泵單獨(dú)工作時(shí)，旋塞閥a、b打開。

3)啟動(dòng)供水泵之前可將手動(dòng)蝶閥K關(guān)閉，氣動(dòng)蝶閥1打開，從計(jì)量罐給供水泵倒灌充水排氣。啟動(dòng)供水泵時(shí)將K打開，將1關(guān)閉，供水泵從外界吸入清水。

4)在剛開始混漿時(shí)，水泥漿密度達(dá)到設(shè)定密度之前，應(yīng)先將氣動(dòng)蝶閥7、8關(guān)閉，使灌注泵從混漿槽中吸入水泥漿后又回至混漿槽中進(jìn)行循環(huán)。密度達(dá)到設(shè)定值后再將7、8打開，啟動(dòng)柱塞泵向井口泵送水泥漿。

5)如果只啟動(dòng)左泵，應(yīng)將氣動(dòng)蝶閥8關(guān)閉。如果只啟動(dòng)右泵，應(yīng)將氣動(dòng)蝶閥7關(guān)閉。

6)如果只啟動(dòng)灌注泵既循環(huán)又灌注時(shí)，應(yīng)將氣動(dòng)蝶閥11打開，蝶閥M關(guān)閉。如果只啟動(dòng)循環(huán)泵既循環(huán)又灌注時(shí)，應(yīng)將氣動(dòng)蝶閥11要打開，氣動(dòng)蝶閥9關(guān)閉。

7)如果供水泵停止工作，用噴射泵給計(jì)量罐上水，應(yīng)將氣動(dòng)蝶閥1、2打開，氣動(dòng)蝶閥3、4關(guān)閉，手動(dòng)蝶閥A、B、Q打開。如果噴射泵停止工作，將供水泵用作噴射泵從計(jì)量罐吸入，應(yīng)將氣動(dòng)蝶閥2、3、4打開，手動(dòng)蝶閥A、B、R打開，氣動(dòng)蝶閥12關(guān)閉。

8)采用柱塞泵進(jìn)行循環(huán)時(shí)，高壓旋塞閥打開，a、b關(guān)閉。直接從混漿槽吸入(只適用小排量)時(shí)，應(yīng)將氣動(dòng)蝶閥7、8、9、11關(guān)閉，手動(dòng)蝶閥L關(guān)閉，氣動(dòng)蝶閥5或6、12、13、14打開。

9)殘余在混漿槽中的水泥漿通過柱塞泵排出，也可打開灌注泵和循環(huán)泵吸入口旁的排污口排出。

10)清洗時(shí)，要通過噴射泵從計(jì)量罐吸入清水清洗高能混合器以及擴(kuò)散槽，配合清洗管線清洗混漿槽，臟水通過密度計(jì)、循環(huán)泵、灌注泵最后由柱塞泵排出。清洗密度計(jì)時(shí)，可打開手動(dòng)蝶閥H、I，關(guān)閉手動(dòng)蝶閥J，啟動(dòng)循環(huán)泵，使大流量的液體高速?zèng)_洗密度計(jì)。清洗混漿槽的盲區(qū)時(shí)，打開手動(dòng)蝶閥H、J，關(guān)閉手動(dòng)蝶閥J,啟動(dòng)噴射泵自動(dòng)沖洗。

11)小排量替泥漿或替清水時(shí)，可通過柱塞泵從計(jì)量罐自吸，傳動(dòng)箱最高置Ⅲ檔，雙泵同時(shí)工作最大排量約2.1m3/min。大排量替泥漿或替清水時(shí)，打開氣動(dòng)蝶閥3、4、14、7、8、9，關(guān)閉氣動(dòng)蝶閥2、5、6、11，關(guān)閉手動(dòng)蝶閥L，泥漿或清水通過灌注泵向柱塞泵吸入口增壓。

[參考文獻(xiàn)]

[1]葉紀(jì)東.一種新型固井水泥車及其固井作業(yè)操作要求[J].石油天然氣學(xué)報(bào)(江漢石油學(xué)院學(xué)報(bào))，2011，33(6)：365～366.

[2]黃富春.關(guān)于固井水泥車固井作業(yè)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)研究[J].中國機(jī)械，2014，(18)：16.

[3]范毅，李玲玲，范紅喜.一種新型固井作業(yè)監(jiān)測系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)[J].石油天然氣學(xué)報(bào)(江漢石油學(xué)院學(xué)報(bào))，2014，36(12)：270～272.

[編輯]帥群

[引著格式]王鑫，田彩霞.新型固井水泥車自動(dòng)混漿時(shí)各系統(tǒng)的配合技術(shù)[J].長江大學(xué)學(xué)報(bào)(自科版) ,2015,12(26):81~83.

[中圖分類號]TE925.207

[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A

[文章編號]1673-1409(2015)26-0081-03

[作者簡介]王鑫(1979-)，男，工程師，現(xiàn)從事石油鉆探設(shè)備管理工作，wx7918@126.com。

[收稿日期]2015-06-22