一種新型固井水泥車及其固井作業(yè)操作要求

葉紀(jì)東 （中美合資四機(jī)賽瓦石油鉆采設(shè)備有限公司，湖北 荊州434024）

一種新型固井水泥車及其固井作業(yè)操作要求

葉紀(jì)東 （中美合資四機(jī)賽瓦石油鉆采設(shè)備有限公司，湖北 荊州434024）

SJX5230TSN型固井水泥車是一種計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制混漿的新型固井設(shè)備。重點(diǎn)介紹了該固井水泥車的結(jié)構(gòu)組成和主要特點(diǎn)。對(duì)其固井作業(yè)操作提出了要求，包括：固井作業(yè)前的準(zhǔn)備及注意事項(xiàng)；如何向井口泵送液體；固井作業(yè)操作注意事項(xiàng)；固井作業(yè)完成后對(duì)設(shè)備的清洗。

固井設(shè)備；水泥車；固井作業(yè)；操作；要求

1 固井水泥車結(jié)構(gòu)組成

SJX5230TSN型固井水泥車是一種計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制混漿的新型固井設(shè)備，由車臺(tái)柴油機(jī)和底盤柴油機(jī)同時(shí)驅(qū)動(dòng)。該設(shè)備具有自動(dòng)混漿及二次混漿功能，整車的操作由電路系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、氣路系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。該車的固井作業(yè)操作均在平臺(tái)上進(jìn)行，方便、可靠，可由一人完成，自動(dòng)化程度高。操作平臺(tái)上安裝有儀表控制臺(tái)及護(hù)欄，吸入管路和排出管路的控制閥都集中在儀表控制臺(tái)周圍，儀表控制臺(tái)上裝有各種儀表、控制裝置及自動(dòng)混漿裝置的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

該車的自動(dòng)混漿裝置由混漿槽、高能混合器、下灰閥、RA5×6離心泵、Mission 2×3離心泵、攪拌系統(tǒng)及管匯組成。RA5×6離心泵和Mission 2×3離心泵由2個(gè)液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。自動(dòng)混漿裝置的工作原理如下：灰罐的干水泥通過(guò)管線接到下灰閥，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。干水泥的多少通過(guò)計(jì)算機(jī)控制比例閥來(lái)執(zhí)行?；旌虾蟮哪酀{在泥漿槽中經(jīng)攪拌葉片進(jìn)一步混合，泥漿循環(huán)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)將水泥漿的真實(shí)密度反饋給計(jì)算機(jī)。在噴射管路上安裝有3in流量計(jì)，它將水的流量信號(hào)反饋給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)通過(guò)反饋回來(lái)的信號(hào)和已設(shè)定的密度要求指令液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)整比例閥開(kāi)口大小，讓泥漿密度自動(dòng)控制到設(shè)定密度。

2 固井水泥車主要特點(diǎn)

主要特點(diǎn)包括：該車具有壓力高、排量大、效率高、安全耐用；設(shè)有自動(dòng)混漿裝置，使水泥漿的密度由手動(dòng)操作不易控制變?yōu)橛?jì)算機(jī)的自動(dòng)控制，水泥漿的密度調(diào)節(jié)更加準(zhǔn)確，保證混漿的質(zhì)量；設(shè)有2套超壓保護(hù)裝置，當(dāng)泵的壓力超過(guò)預(yù)定的壓力值時(shí)，能停止動(dòng)力輸出，以保證設(shè)備安全運(yùn)行和人身安全；自動(dòng)混漿裝置中離心泵的動(dòng)力來(lái)自底盤車，從而使自動(dòng)混漿裝置的工作狀態(tài)更加穩(wěn)定，避免了因車臺(tái)變扭器的換檔所帶來(lái)的沖擊而引起泥漿密度的不穩(wěn)定，提高了混漿質(zhì)量；水泥漿的密度測(cè)定采用非放射性密度顯示計(jì)，避免了放射性物質(zhì)對(duì)人身及環(huán)境的危害；混漿槽上設(shè)有專門的氣體排出口，便于操作員觀察液面；自動(dòng)混漿微處理器具備模擬功能，不用水泥，操作員就可以模擬實(shí)際固井作業(yè)，既可以提高操作員的操作水平，又可以節(jié)省培訓(xùn)費(fèi)；該車的固井作業(yè)均可以在操作平臺(tái)上由一人完成，操作方便可靠，自動(dòng)化程度高；該車裝有過(guò)濾裝置、噴油裝置和清洗裝置，可以過(guò)濾清水中的雜物，容易清洗設(shè)備外表的水泥漿；儀表臺(tái)、計(jì)量罐上方及混漿槽處均設(shè)有燈光照明，以便在夜間進(jìn)行作業(yè)；全電腦控制發(fā)動(dòng)機(jī)，冷啟動(dòng)性能好。具有自我保護(hù)、自我診斷、數(shù)據(jù)顯示功能，燃燒效果好，對(duì)環(huán)境污染小。

3 固井作業(yè)的操作要求

3.1 固井作業(yè)前的準(zhǔn)備及注意事項(xiàng)

在固井作業(yè)前應(yīng)遵守以下要點(diǎn)：①當(dāng)設(shè)備到達(dá)使用場(chǎng)地時(shí)應(yīng)按要求停放好設(shè)備，并應(yīng)注意使井內(nèi)可能溢出的氣體或流體被風(fēng)吹起時(shí)能遠(yuǎn)離操作者和設(shè)備，保證井場(chǎng)設(shè)備和人身安全；②從水源接至設(shè)各的管線盡可能短和直，便于高效供水。從設(shè)備接至井口的高壓管線應(yīng)有足夠的活動(dòng)彎頭連接，以便于在泵工作時(shí)使管線能夠移動(dòng)。連接管線上的絲扣應(yīng)用鋼絲刷清理干凈并涂上黃油，便于日后易于拆卸管線；③檢查與計(jì)算機(jī)相連的線路接頭是否連接可靠，不得出現(xiàn)任何松動(dòng)和脫落現(xiàn)象。并給計(jì)算機(jī)用電瓶充足電；④檢查各種接頭是否連接可靠；⑤檢查計(jì)量罐和混漿槽內(nèi)有無(wú)異物，這對(duì)保證3臺(tái)離心泵能否正常工作是極其有好處的，千萬(wàn)不要忽視；⑥對(duì)清水和干水泥灰均要求不允許有異物如棉紗團(tuán)、布條、石塊、金屬物等，它們會(huì)使3臺(tái)離心泵在工作時(shí)發(fā)生故障；⑦起動(dòng)設(shè)備讓其低速運(yùn)轉(zhuǎn)，觀察各儀表、手柄、閥件及超壓保護(hù)裝置是否靈；⑧動(dòng)力端潤(rùn)滑油壓不低于0.lMPa；3.5in柱塞泵壓力不超過(guò)70MPa；動(dòng)力端外殼的溫度不允許高于80℃；⑨在正常固井作業(yè)時(shí)，柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速應(yīng)在1800～2100r/min范圍內(nèi)；⑩泵的高壓排出管通過(guò)高壓旋塞閥可以將泵排出的液體回到計(jì)量罐，又能通過(guò)高壓旋塞閥向井口泵送高壓液體，調(diào)整時(shí)必須在關(guān)閉一組閥門之前先打開(kāi)另一組閥門，才不會(huì)導(dǎo)致憋泵的危險(xiǎn)。

3.2 向井口泵送液體

車臺(tái)上的三缸柱塞泵吸入總管有多種吸入方式向井口泵送高壓液體，在現(xiàn)場(chǎng)固井作業(yè)時(shí)，由工程技術(shù)人員視現(xiàn)場(chǎng)情況決定?，F(xiàn)就最常用的泵注方法介紹如下：液體從計(jì)量罐經(jīng)噴射泵、混合器、泥漿槽、灌注泵向三缸柱塞泵吸入總管供液，泵送高壓介質(zhì)至井口。這種供液方式大多數(shù)在固井作業(yè)時(shí)配制水泥漿，也是固作業(yè)時(shí)操作較復(fù)雜、職責(zé)較重大的過(guò)程。

3.3 固井作業(yè)操作

固井作業(yè)時(shí)，掌握設(shè)備的正常操作，對(duì)加快固井速度、提高固井質(zhì)量、減少事故均有很大幫助。在固井作業(yè)時(shí)千萬(wàn)要注意以下幾點(diǎn)：①根據(jù)井深和井壁的情況確定所需的排量和泵壓，參考柱塞泵各種工況下性能參數(shù)選擇車臺(tái)柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速和液力機(jī)械傳動(dòng)箱檔位。建議柴油機(jī)、柱塞泵以滿功率70%～80%為宜，這樣可以延長(zhǎng)設(shè)各的使用壽命；②液力機(jī)械傳動(dòng)箱的換檔。液力機(jī)械傳動(dòng)箱的傳動(dòng)優(yōu)點(diǎn)是可以帶負(fù)荷起動(dòng)，帶負(fù)荷從低檔向高檔換檔，傳遞動(dòng)力不間斷，保證泵一直有動(dòng)力驅(qū)動(dòng) （空檔除外）；在從高向低換檔時(shí)，液力機(jī)械傳動(dòng)箱必須在閉鎖離合器解鎖狀態(tài)下?lián)Q檔，這對(duì)柴油機(jī)、傳動(dòng)箱均有保護(hù)作用；③碰壓操作是在作業(yè)施工中要特別小心、高度注意的一項(xiàng)作業(yè)。由于該車選用了液力機(jī)械傳動(dòng)箱，在碰壓時(shí)，將柴油機(jī)降速或怠速運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)傳動(dòng)箱處于變矩工況工作，柱塞泵立即處于極低的速度運(yùn)轉(zhuǎn)，把井筒中的壓力穩(wěn)定在所需的壓力值，完成碰壓作業(yè)。操作迅速準(zhǔn)確，平穩(wěn)輕便，是該水泥車使用液力機(jī)械傳動(dòng)箱的一個(gè)重要設(shè)計(jì)特點(diǎn)之一；④再次提出固井前一定要清除計(jì)量罐、混漿糟、清水、干水泥灰中的異物，這對(duì)保證離心泵在固井作業(yè)時(shí)不發(fā)生故障是極為重要的，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)離心泵發(fā)生故障的大量事實(shí)也證明了這一點(diǎn)，千萬(wàn)不能忽視；⑤如果固井作業(yè)時(shí)設(shè)備發(fā)生故障，要立即關(guān)閉干水泥灰閥，清除混漿槽內(nèi)稠狀或粉末狀的水泥，然后再斷水，切勿先斷水；⑥配制固井水泥漿是固井作業(yè)中的一重要環(huán)節(jié)，它直接影響固井質(zhì)量。該車的混漿系統(tǒng)直接設(shè)置在車上，利用供水泵向該車計(jì)量罐供水，清水經(jīng)噴射泵吸入加壓輸送到混合器與干水泥灰混合進(jìn)入混漿糟，循環(huán)灌注泵吸入水泥漿一部分通過(guò)密度計(jì)流回混漿槽，而大部分泥漿再進(jìn)入混合器進(jìn)一步混合。循環(huán)灌注泵吸入水泥漿直接供給柱塞泵，經(jīng)加壓后向井口泵送固井水泥漿。

3.4 設(shè)備的清洗

固井作業(yè)完成后，要對(duì)設(shè)備進(jìn)行清洗：①將設(shè)備管線內(nèi)、混合器、混漿槽密度計(jì)及三缸柱塞泵內(nèi)的水泥或水泥漿沖洗干凈，直到排出清水為止；關(guān)上混合器供水閥，打開(kāi)過(guò)濾器上的球閥，沖除過(guò)濾器內(nèi)的雜質(zhì)和異物；必要時(shí)應(yīng)將其中的濾網(wǎng)拆下清洗；②將計(jì)量罐加滿清水，把設(shè)備移動(dòng)到指定的位置，啟動(dòng)車臺(tái)柴油機(jī)，打開(kāi)噴射泵用沖洗膠管清洗該車外部臟物；③設(shè)備清洗干凈后，停止車臺(tái)柴油機(jī)，打開(kāi)所有蝶形閥和高壓旋塞閥，打開(kāi)所有離心泵的排水閥，打開(kāi)三缸泵收入總管的堵蓋，排盡柱塞泵內(nèi)和管路的積水。不僅是嚴(yán)寒的冬天或其他季節(jié)，這樣做都會(huì)對(duì)設(shè)備有好處。

TE925.207

A

1000－9752（2011）06－0365－02

2011－04－10

葉紀(jì)東 （1976－），男，1999年武漢科技大學(xué)畢業(yè)，工程師，現(xiàn)從事油田固井、壓裂裝備電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)工作。

［編輯］ 蘇開(kāi)科