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研究与探索Research and Exploration ·工艺与技术
中国设备工程 2019.02 (上)
压裂车是油田压裂施工作业的主要设备之一，属于石油钻井装备专用车辆。主要功能是向油气井内注入高压、大排量的压裂液，随着压裂液的不断注入，地层所受压力不断升高，地层逐渐被压开，之后把支撑剂挤入裂缝，提高油气层渗透率和油、气井采收率。随着复杂油气藏、低渗透油田和煤层气田的开发，现场对压裂施工提出了更高的要求。压裂车需具有高压力、大排量、多功能、自动化等特点。近年来，我国已先后成功研制了400型~3000型系列压裂车。当前各油田压裂施工总体工作量逐年增大，年增长率大约在20％左右。渤海石油装备中成装备制造分公司针对客户提出的市场需求，经过认真分析和研究，于2016年设计研制了1800型压裂车，并于2017年3月交付渤海钻探井下技术服务分公司，目前该压裂车已在长庆油田、大港油田投入使用。1 总体方案设计
1800型压裂车如图1所示。该压裂车主要由二类底盘车、散热水箱、柴油发动机总成、液力变速器总成、自动控制系统、传动系统、三缸柱塞泵总成、润滑系统、气路系统、高低压管汇以及检泵台、备胎架、梯子等附件组成。该压裂车动力性强、越野性好、排量大、自动化程度高，适用于油田浅井及中深井的压裂施工，因而具有广阔的市场前景。其工作原理为：柴油发动机输出动力，经液力变速器、传动
轴传递给三缸柱塞泵，三缸柱塞泵将压裂液增加到一定压力时，将其注入井内进行压裂作业。1.1 主要配置
底盘车型号：北奔重汽ND 系列；
柴油发动机型号：重庆康明斯KTA38-C1400；
液力变速器型号：贵州凯星BY1820；三缸柱塞泵型号：中成机械
3ZC-1320。
1.二类底盘车
2.散热水箱
3.柴油发动机总成
4.液力变速器总成
5.构架
6.自动控制系统
7.传动系统 8.三缸柱塞泵总成 9.高压管汇 10.低压管汇
图1 1800压裂车整车结构示意图
1.2 主要技术参数
底盘车功率为276kW，驱动型式为8×4，最大允许总质量31000kg，国V 排放标准；整车重量31000kg，一桥、二桥载重量为13000kg，后双桥载重量为18000kg，最高工作压力为105MPa（使用直径φ100柱塞），最大流量为2188L/min（使用直径φ127柱塞）。1.3 性能特点
（1）整车结构布局合理，载荷分布均匀，动力性强，越野性好，自动化程度高。（2）具有电子和机械双重超压保护装置，反应迅速灵敏，设备工作安全可靠。（3）远程控制、就地控制切换简便，设备操作可靠。（4）配备燃油加热器，设备适应于寒冷地区。1800型压裂车的研制和应用
张利宾，孙岩波，艾绍磊
（中国石油集团渤海石油装备制造有限公司中成装备制造分公司，天津 300280）
摘要：为提高压裂设备的智能化、集成化和安全化的发展要求，满足不同地区油气井的开发需要，研制了1800型压裂车。该压裂车主要由二类底盘车、散热水箱、柴油发动机总成、液力变速器总成、自动控制系统、传动系统、三缸柱塞泵总成、润滑系统、气路系统、高低压管汇以及检泵台、备胎架、梯子等附件组成。三缸柱塞泵含液力端和动力端润滑，设备具有电子和机械双重超压保护装置。作业人员可通过控制系统进行远程作业，提高作业的安全性。通过现场实际应用，该压裂车结构合理、动力性强、越野性好、自动化程度高、价格适中，适用于油田浅井及中深井的压裂施工，因而具有广阔的市场前景。
关键词：压裂车；三缸柱塞泵；超压保护；控制系统
中图分类号：TE934+.2 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2019）02（上）-0138-02
参考文献：
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[3]周桂芬.铝合金MIG 焊接工艺试验与分析[J].热加工工
艺,2009,38(17):150-151.
[4]朱志民，董强，许鸿吉.不同焊接工艺对5083-H111铝合金MIG 焊接接头力学性能的影响[J].电焊机,2017,47(10):35-39.
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中国设备
工程
Engineer ing hina C P l ant
中国设备工程 2019.02 （上）2 结构特点2.1 整车设计
压裂车设计时，先应用SolidWorks 绘图软件，绘制各部件的三维立体图，通过组装配对，建立了不同的压裂车整车模型；再应用ANSYS 软件对各模型进行受力分析，选择各车桥受力最优的模型；最后根据该模型生成二维生产用CAD 图纸，从而完成整车的设计。2.2 动力装置连接
动力装置由柴油发动机、液力变速器及连接支架、散热器组成。柴油发动机、液力变速器与副梁连接采用隔震安装型式，使用工程橡胶进行减震。柴油发动机与液力变速器连接成一个独立的整体，通过三点安装方式与构架连接，一个安装点在柴油机前部，两个柔性安装点在液力变速器两侧后部。该安装结构即消除了柴油发动机与液力变速器的安装误差，又提高了设备的抗震性。2.3 液压系统
液压系统为开式循环系统，通过溢流阀调节系统压力。工作原理为：动力源由底盘车发动机提供，液压油通过液压泵驱动台上柴油发动机液压马达，启动台上柴油发动机，台上设备进行作业工况，之后即可熄灭底盘车。液压系统管线、接头和阀件均
采用性能可靠的进口部件，大大提升了液压系统的可靠性。2.4 气路系统
压裂车在进行压裂作业时，有一个独立的气路控制系统，示意图如图2所示。该气路系统由空压机、储气筒、单向阀、减压阀、压力表等组成。台上柴油机的空压机与底盘车的空压机均可向储气筒供气，通过减压阀调节系统的工作压力，驱动气动隔膜泵为三缸柱塞泵液力端进行润滑。
1.空压机
2.单向阀
3.储气筒
4.球阀
5.阀件组
图2 气路系统示意图
2.5 控制系统
控制系统分为就地控制和远程控制，功能结构见图3，均可实现压裂车的现场操作。该控制系统包括压裂车的启动、调速、换挡、解锁和停机等控制功能，以及柴油发动机、液力变速器、三缸柱塞泵的故障报警功能，发动机转速和三缸柱塞输出排量、工作压力、压力预置、超压保护的监控和预设功能。远程控制箱通过
30米长的35芯电缆与就地控制箱相联接。电缆是较柔软的橡套线，有利于冬天施工作业。远程控制箱采用航空用铝合金材料，重量轻便于携带，通过数显电脑控制和操纵，可靠性和安全性高，技术国内领先。
图3 自动控制系统功能结构
3 试验及应用
对该压裂车的试验分为厂内试验和现场试验。
厂内试验在渤海装备中成装备制造公司的固压试验基地进行，该基地能够满足超高压压裂泵、泥浆泵整车运转试验与性能试验，最大试验压力可达140MPa，最大流量可达2.0m ³/min，试验全过程采用计算机远程控制，可自动记录、绘制曲线图。试验人员根据试验大纲对该压裂车进行了测试，试验压力和排量数据见下表1。
表1 压裂车试验数据挡位
冲次
压力
/MPa
排量/（L/min）
压力/MPa
排量/（L/min）
φ100（柱塞直径）φ127（柱塞直径）Ⅰ56.210533070516Ⅱ101.810545970717Ⅲ140.08960357943Ⅳ181.86484341318Ⅴ
238.2
38
1418
25
2188
该压裂车于2017年3～4月大港油田井下作业公司进行了现场试验，完成了港 50-25、港80-20、岐 70-30、官16-16、官17-22共5口井的现场压裂施工作业。该压裂车在作业过程中，性能稳定，运转正常，各项作业数据满足井场压裂施工工艺要求，且与厂内试验数据基本吻合，达到了设计的要求。4 结语
该压裂车具有以下优点：（1）整车结构设计合理、车桥载荷分布均匀，压力和排量满足用户的使用要求，具有较好的经济效益和应用价值，性价比高。（2）该车操作方便，就地控制和远程控制切换简单，自动化程度高，能够适应不同地区的井场作业。（3）超压保护系统反应迅速灵敏，保证了现场作业的安全性和可靠性。
参考文献：
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