140MPa压裂管汇车的研制.pdf

石油天然气学报(江汉石油学院学报)2009年6月第31卷第3期
352
journal of Oil and Gas Technology (J JPI) Jun 2009 Vol 31 No. 3
140MPa压裂管汇车的研制
高贡林,李莉莉(江汉石油管理局第四机械广,湖北荆州434024)
摘要]为适应我国大型油气藏开发需要和油田道路的特点,研制了140MPa压裂管汇车,将替代同类设
备的进口,打破国外压裂设备制造厂家的市场垄断;140MPa高压管汇系列产品的国产化可降低我国油田
的开发成本,更好地满足油田的压裂施工需要。
关键词]技术现状;研制内容;压裂管汇车;研制及应用
[中图分类号]TE934.2
文献标识码]A[文章编号]1000~9752(2009)03-0352-02
油气田压裂施工规模每年都在逐渐增大,促使压裂机组趋向于大功率、高压力和自动化方向发展
国内油田局部区块已经有气井施工最高压力达到120MPa以上的超大型压裂作业,但是我国目前还没有
能够完全适应该作业工况的压裂管汇设备。GHC140MPa压裂管汇车的研制,打破了外压裂设备制造厂
家的市场垄断,填补了内同类产品的空白。
研制内容和技术指标
1.1研制内容
1)高压管汇件接口的环形管略,设计有8个吸入口,根据需要设计了Y形接头、立体歧管接头
等,可足施工时排量需求。接头上安装压力传感器(扣型为FIG1502)传感器的压力等级为157MPa
和105MPa的传感器具有通用性,方便用户的安装使用。
140MPa管汇件是GHC140压裂管汇车的重要组成部分。由于目前国内还没有如此高压力的管汇
件,因此,对比国外同类产品,选择进口的140MPa的单向阀、旋塞及活动弯头,并配备了相应的产
品修理包。同时重点开展140MPa旋塞阀、长半径活动弯头、单向阀、由壬、直管、整体接头材料及加
工方法研究。重点研究材料成分及加工工艺,包括抗硫化氢技术研究及材料耐磨、耐腐蚀性能和提高表
明精度等,并逐步向其他级别的系列产品方向推广应用
2)安全性GHC140压裂管汇车由于工作压力高,为增加对高压管汇件试压的安全性,在高压环
形管汇上安装了压力传感器,实时采集压力信号,对施工情况进行监控。试压系统上同时配备了机械式
安全阀和压力传感器,并安装有一套高压的针形泄压阀。采用的机械式安全阀,产品在出厂时根据设备
的承压最高值进行调定。其功能是在施工或者试压过程中,压力达到调定之后,安全阀会自动开启泄
压,当泄压完成后,安全阀会自动关闹。并且底盘发动机接收到压力信号后将自动熄火,试压泵停止工
作。该安全阀的设定是为了保护试压系统和整个高压管汇的安全。有效地保障了试压作业的安全性。安
全网设定值的调定在出厂前进行调定。
3)吊装高低压管汇采用橇装结构,安装时低压管汇在下,高压管汇在上,安装时二者采用固定
销进行连接,两者可以整体吊装,也可心分体吊装。分体吊装时,将低压橇上的固定销拔出,高低压管
汇分离,分别吊装。同样在高压管汇橇上也安装有固定销,以便施工时,固定低压管汇橇。
高压直管采用平铺的方式,上下2层安装,在施工时根据施工需要取下高压直管。高压直管的安装
采用抽拉式。管架上安裝有抽拉杆,用固定销個定,当使用直管时,将固定销拔出,抽拉杆拉出,既可
[收稿日期]2009-03-20
作者简介]高贡林(1964-),男,1987年大学毕业,工程师,现主要从事企业管理工作。
兔兔ww.NUETUITU.com
第31卷第3期
高贡林等:140MPa压裂管汇车的研制
353
取下直管。因105MPa的高压直管和140MPa的高压直管二者在外形尺寸上存在较大的差异,因此在设
计时考虑了管架的通用性,通过调节管架上的挡板来达到既可安装105MPa的高压直管,又可安装
140MPa的高压直管。如此简化了设计,为以后的设计工作打下了很好的基础。
1.2技术指标
最大工作压力140MPa;配用车数(压裂车)8台;试压泵排量12.7L/min;最大起重力矩
21.2t?m;外形尺寸1.7mX2.5mX3.8m。
2配置及结构
2.1总体方案
压裂管汇车主要由底盘、构架、高压管汇、低压管汇、试压系统、吊机及高压直管等组成。在整机
的布置上尽量使车桥承载分布合理,结构人性化,施工操作简便。吊机采用HIAB244EP-3CLX折臂
吊机,安装在压裂管汇车尾部。根据施工的作业要求,选定吊机型号后,吊机厂家做了起重情况模拟,
确保了使用的安全性。
2.2高压管汇件的研制
高压管汇采用橇装结构,主管线为3in,与压裂车连接出口为3in,配3in旋塞阀,压力等级
140MPa。出口采用Y形结构,减少流体的损失。另ー端采用3in活动弯头连接,为了方便安装压力传
感器,设计有立体的歧形接头,整体管汇为环形管汇
2.3低压管汇
低压管汇采用T形布置,欐裝结构,安装在高压管汇下面,可移到地面工作。高压管汇和低压管
汇采用固定销连接的方式,使高、低压管汇橇座连成一体,可整体吊装,也可分离吊装,操作简单易
行。中心管汇为8in,中心管江的端部采用卡箍进行封闭,方便安装和拆卸,有6个4in吸入口,用于
通过软管与混砂车的排出口连接;有10个4in排出口,用于通过软管与压裂车的吸人端连接。在低压
管汇安装有1in的采样口,方便在施工过程中对压裂液进行采样分析。
2.4试压系统
试压系统由柱塞式试压泵、灌注泵、单流园、安全阀、由王、接头等组成。作业时,将液体灌注到
管路中后,启动试压泵,将管路压力增加到所要求的压力范围。为保证安全,在系统中安装有机械式安
全阀和压力传感器,对整个系统进行有效保护。试压系统安装有操作控制面板,可通过调节底盘的转速
控制泵的转速。
3应用前景
随着国内石油、天然气的勘探和开发,以长庆油田、延长油田、吉林油田为代表的低渗透油田,使
得压裂作业的压力接近120MPa以上,设备输出总功率达到12000HP,施工作业总量每年以10%~
20%的速度增长。GHC140压裂管汇车的研制,配套使用于最高工作压力为140MPa,输出功率为
2500HP的压裂泵车,满足了这些区域压裂施工的需求,填补了国内同类产品的空白。140MPa高压管
汇件的研制以及国产化,使此类管汇的价格同比国外产品降低了50%左右,在满足使用性能的基础上
减少了油田设备的使用成本。
GHC140MPa压裂管汇车最高工作压力达到140MPa,满足国内油田局部区块气井施工最高压力达
到120MPa以上,机组总输出水功率大于15000HP的超大型压裂作业,适应天然气井的高压、大功率
抗硫化氢以及气体压裂的施工作业,更好地服务与油田的施工作业。
[参考文献]
1]SY/T5211-2003,成套压裂设备「S].
2]Q/SH0170-2008,石油钻采高压管汇部件通用技术条件[S
[编辑]苏开科