奔馳雙機(jī)雙泵水泥固井車(chē)可靠性影響因素及改進(jìn)措施

廖大林，王獻(xiàn)輝，王鳳英，李要民，陳　欣，李滿江，張衛(wèi)平，王希軍（.河南信宇石油機(jī)械制造股份有限公司，河南　濮陽(yáng)57006；.川慶鉆探長(zhǎng)慶鉆井總公司，西安7008；.西部鉆探準(zhǔn)東鉆井公司，新疆阜康85；.渤海鉆探工程有限公司　裝備處，天津0057）

奔馳雙機(jī)雙泵水泥固井車(chē)可靠性影響因素及改進(jìn)措施

廖大林1，王獻(xiàn)輝1，王鳳英1，李要民1，陳欣1，李滿江2，張衛(wèi)平3，王希軍4
（1.河南信宇石油機(jī)械制造股份有限公司，河南濮陽(yáng)457006；2.川慶鉆探長(zhǎng)慶鉆井總公司，西安710018；3.西部鉆探準(zhǔn)東鉆井公司，新疆阜康831511；4.渤海鉆探工程有限公司裝備處，天津300457）

針對(duì)奔馳雙機(jī)雙泵水泥固井車(chē)使用中存在的問(wèn)題，分析了影響因素，提出了改造方案。通過(guò)設(shè)計(jì)和改進(jìn)，克服了該車(chē)存在的缺陷，恢復(fù)了使用性能?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明，該車(chē)完全滿足實(shí)際生產(chǎn)需求，大幅提高了可靠性，對(duì)油田在用的特種車(chē)輛、工程機(jī)械的改造維護(hù)提供參考。

水泥固井車(chē)；可靠性；影響因素；改進(jìn)

4　要點(diǎn)分析

自升式鉆井平臺(tái)升降基礎(chǔ)的合攏安裝是平臺(tái)建造的重點(diǎn)和難點(diǎn)，其工作要點(diǎn)如下：

1）升降基礎(chǔ)為平臺(tái)大型設(shè)備，合攏時(shí)要指定專(zhuān)門(mén)的安全預(yù)案，要具備良好的安全設(shè)施，可靠的吊裝設(shè)備，避免磕碰和墜落事件的發(fā)生。

2）合攏前的準(zhǔn)備與檢查十分重要，影響升降鎖緊基礎(chǔ)焊后變形的船體大型結(jié)構(gòu)要提前焊接完成。船體整體水平要提前檢驗(yàn)通過(guò)。

3）合攏前的劃線工作要求準(zhǔn)確，工藝文件要齊全，現(xiàn)場(chǎng)檢查要細(xì)致。合攏劃線非常重要，要嚴(yán)格按照?qǐng)D紙進(jìn)行劃線，劃線范圍內(nèi)不能有遮擋物，要有樣沖眼，不能輕易被抹掉。

5）升降基礎(chǔ)上的基準(zhǔn)，側(cè)面垂直腰線、水平腰線、前后正面中心線、要預(yù)制準(zhǔn)，標(biāo)記清晰。以備合攏時(shí)使用方便。

6）清理一切影響合攏工作的設(shè)施、按照劃線切割加工余量、完成開(kāi)輻工作。

7）基礎(chǔ)的合攏會(huì)形成密閉艙室，在焊接、檢查、監(jiān)測(cè)等過(guò)程中、要按照艙室作業(yè)的要求保證通風(fēng)、照明良好的前提下進(jìn)行工作。

8）每個(gè)圍阱的3個(gè)基礎(chǔ)定位完畢后，對(duì)3個(gè)基礎(chǔ)進(jìn)行尺寸檢測(cè)，每個(gè)基礎(chǔ)相對(duì)其它誤差不能過(guò)大，焊接在檢測(cè)完畢后進(jìn)行。

9）預(yù)留焊接收縮量，保證焊后尺寸。

10）標(biāo)記焊縫焊接次序，減少焊接變形。

11）在焊接過(guò)程中，加強(qiáng)尺寸監(jiān)測(cè)工作，根據(jù)焊接變形的具體情況調(diào)節(jié)焊接方案，保證焊后的關(guān)鍵尺寸不超差。

12）焊接過(guò)程要嚴(yán)格遵守WPS，并注意焊前預(yù)熱與焊后保溫，焊接質(zhì)量的好壞會(huì)直接影響到平臺(tái)的升降情況，這一點(diǎn)對(duì)于自升式鉆井平臺(tái)的建造至關(guān)重要。

［1］彭洪軍，吳建，劉陽(yáng).海上自升式平臺(tái)電動(dòng)升降裝置的研究［J］.東北電力大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，4（5）：79-83.

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［6］中國(guó)船級(jí)社.海上移動(dòng)平臺(tái)入級(jí)與建造規(guī)范［S］.2005.

中原油田固井公司一輛奔馳雙機(jī)雙泵水泥固井車(chē)是某公司2005年設(shè)計(jì)制造的，當(dāng)時(shí)出廠價(jià)值人民幣近千萬(wàn)元，投產(chǎn)后服役于中原、西南和新疆油田市場(chǎng)。隨著使用時(shí)間的推移，部分配件的老化、設(shè)備操作人員的更迭，設(shè)備本身設(shè)計(jì)制造存在的缺陷，使該車(chē)故障不斷，可靠性降低，2013年下半年已無(wú)法正常使用，調(diào)回中原油田基地進(jìn)行技術(shù)改造。

1　原車(chē)存在的主要問(wèn)題

1）低壓管匯設(shè)計(jì)過(guò)于復(fù)雜，操作不當(dāng)或者清洗不及時(shí)易造成低壓管匯堵塞。

2）三聯(lián)泵所處位置過(guò)于封閉，無(wú)法進(jìn)行常規(guī)的維護(hù)保養(yǎng)。

3）泥漿泵和三聯(lián)泵的傳動(dòng)軸過(guò)長(zhǎng)，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)抖動(dòng)嚴(yán)重，易造成斷軸、軸承損壞、固定螺栓松動(dòng)等故障。

4）混漿池布置偏高，容積偏小，工作時(shí)水泥漿四處飛濺，影響操作工觀察泥漿液面。

5）高壓管匯設(shè)置在操作臺(tái)上，安全隱患大。

6）清水泵與灌注泵串聯(lián)在一根管線上，容易造成水泥倒流至清水泵內(nèi)，造成清水泵至混合器管匯堵塞。

7）傳動(dòng)軸無(wú)防護(hù)罩，存在安全隱患。

8）混合器無(wú)分散筒，混拌水泥時(shí)粉塵霧霾大，看不清混漿池液面。

2　改進(jìn)方案的設(shè)計(jì)與實(shí)施

2.1方案設(shè)計(jì)

將三聯(lián)泵移到駕駛室后側(cè)，改造低壓管匯、加裝泥漿泵安全閥。重新布置泥漿泵、離心泵、齒輪油箱、高壓管匯等一系列部件，全車(chē)大修。

2.2平衡計(jì)算

2.2.1縱向平衡分析

SPM泥漿泵與混漿池互換，不影響車(chē)輛平穩(wěn)性，因?yàn)镾PM泥漿泵質(zhì)量略重于混漿池，稍重的物體向車(chē)輛總重心靠近，更有利于平衡。

2.2.2橫向平衡分析

橫向設(shè)備未有大的變動(dòng)，故平衡仍與原平衡相同。三聯(lián)液壓泵從中間位置移出，仍沿車(chē)輛軸線前移，橫向重心沒(méi)有左右偏移。

2.2.3變動(dòng)情況和增減力矩計(jì)算［1］

根據(jù)受力分析可計(jì)算出各裝置重力對(duì)車(chē)輛重心線的力矩，其公式為

M=WL

式中：M為力矩，N·m；W為重力，N；L為距離，m。

1）右SPM泥漿泵前移1.5 m，其力矩

M1=22 400×1.5=33 600 N·m（前移）

2）將齒輪油箱從車(chē)后左邊移到右邊，向前移動(dòng)1.2 m。其力矩

M2=4 400×1.2=5 280 N·m（前移）

3）三聯(lián)泵向前移動(dòng)2 m，其力矩

M3=3 500×2=7 000 N·m（前移）

4）混漿池由原來(lái)的右邊位置向后移動(dòng)3 m至車(chē)尾，其力矩

M4=8 200×3=24 600 N·m（后移）

5）增壓泵由原來(lái)位置向后移4 m至車(chē)尾，其力矩

M5=2 700×4=10 800 N·m（后移）

6）混漿泵從右邊移動(dòng)1.2 m至左邊車(chē)尾，其力矩

M6=2 700×1.2=3 240 N·m（后移）

7）清水泵后移0.7 m，其力矩

M7=2 700×0.7=1 890 N·m（后移）

總體：前移總和M1+M2+M3=45 800N·m，后移總和M4+M5+M6+M7=40530N·m，重心在車(chē)輛中橋和后橋之間，未向車(chē)尾后移，故可行。

2.3技改措施

1）拆檢前對(duì)技改處全方位拍照以備后用。拆卸前對(duì)各系統(tǒng)分別做上記號(hào)，做好拆卸順序的記錄，安裝時(shí)按反程序進(jìn)行。

2）液壓系統(tǒng)高壓膠管和接頭都要檢查，損壞的需要更換。

3）不得在大梁上開(kāi)槽打孔，以免影響大梁的強(qiáng)度及承載能力和整車(chē)的安全性能［2］。

4）管線除通向壓力表的管線需要轉(zhuǎn)彎起緩沖作用的之外，其余管線盡量縮短，避免過(guò)多的交叉迂回。

5）安全閥及各類(lèi)閥門(mén)配制，注意通徑壓力，規(guī)格型號(hào)與SPM泵的壓力匹配。

6）所有液壓管線安裝前均需要用壓縮空氣或氮?dú)膺M(jìn)行吹掃，防止堵塞。

7）清除舊管線管壁殘余水泥結(jié)塊，保證管道100%的流通截面。

2.4主要節(jié)點(diǎn)

1）為了縮短管線和傳動(dòng)軸的長(zhǎng)度，便于維修，把右側(cè)（面向車(chē)頭）后邊的SPM泥漿泵與混漿池位置互換，左邊的SPM泥漿泵維持原位。

2）將混漿池移到車(chē)尾，高度適當(dāng)減低，長(zhǎng)度寬度增加，在原來(lái)的基礎(chǔ)上容量加大。

3）將原在2臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)、2臺(tái)變矩器中間的三聯(lián)泵移出，安裝到駕駛室后邊大梁的空位上，縮短傳動(dòng)軸長(zhǎng)度。

4）將操作平臺(tái)擴(kuò)大，重新制作操作臺(tái)，將儀表盤(pán)上現(xiàn)有的不合格儀表全部更換，并將原來(lái)的電控開(kāi)關(guān)改成氣控開(kāi)關(guān)。

5）高壓管匯從操作臺(tái)上面移至副大梁上，向后延至車(chē)尾混漿池兩側(cè)與車(chē)尾高壓管匯連接。

6）為了安全起見(jiàn)，在SPM泥漿泵和高壓管線上加裝安全閥，安裝在SPM泥漿泵出口管線上，安全閥出口通往混漿池。

7）更新混合器，混合器分散筒重新制作，加裝排氣管，檢修清水閥門(mén)。

8）低壓管匯重新布置。

9）氣液路重新布置。

2.5難點(diǎn)與重點(diǎn)

1）原有的數(shù)據(jù)采集傳感器大部分失效或失準(zhǔn)。按要求重新選配計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)泵壓、排量、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、油溫、油壓等基本參數(shù)的可視化，并預(yù)備了密度計(jì)接口。

2）液壓系統(tǒng)中的液壓管線、元器件的重新布局和調(diào)試。將三聯(lián)泵移至駕駛室后側(cè)，原液壓管線全部無(wú)法使用，更換全部的液壓管線，隨著位置的變化，所有的液壓調(diào)節(jié)全部重置。液壓管線試壓50 MPa，穩(wěn)壓，不刺漏方可安裝［3］。

3）高低壓管匯布置。原有管線過(guò)于復(fù)雜，施工過(guò)程中流程倒錯(cuò)或閥門(mén)失效、沖洗不充分，都可能造成管線堵塞。本次改造過(guò)程中，盡量簡(jiǎn)化流程，水柜出水管線通往SPM泥漿泵和清水泵，混漿池出漿管線分別通往SPM泥漿泵、灌注泵和循環(huán)泵，管線預(yù)留傾斜角度，便于殘液排空［4-5］。

4）底盤(pán)為奔馳車(chē)，油門(mén)控制非常復(fù)雜，7根線控制著油門(mén)的變化，同時(shí)和駕駛室腳踏油門(mén)互相制約。經(jīng)過(guò)不斷的試驗(yàn)、測(cè)量，找出控制主線、復(fù)位線等，最終實(shí)現(xiàn)了2個(gè)按鍵就可實(shí)現(xiàn)油門(mén)的增減。

3　現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

在中原油田進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試車(chē)時(shí)，根據(jù)以下試驗(yàn)方法和驗(yàn)收規(guī)則，必須進(jìn)行各8 h空載、負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)，合格后方能出廠。

1）各密封處、接合處不得有漏油、滲油現(xiàn)象。

2）各種循環(huán)泵和灌注泵軸承溫升不超過(guò)40℃，油池溫升不超過(guò)15℃，且最高溫度不超過(guò)70℃。

3）全車(chē)運(yùn)轉(zhuǎn)應(yīng)平穩(wěn)，不得有沖擊、振動(dòng)和不正常的響聲。

4）負(fù)載試驗(yàn)時(shí)，距離固井車(chē)1 m處用聲級(jí)計(jì)A聲級(jí)測(cè)量整車(chē)噪聲，不得超過(guò)85 dBA

經(jīng)試驗(yàn)，運(yùn)行正常，混漿的速度和均勻度達(dá)到了預(yù)期。改進(jìn)后的水泥固井車(chē)如圖1。

圖1　改進(jìn)后的水泥固井車(chē)

在西南油氣田現(xiàn)場(chǎng)使用中，在進(jìn)行堵漏劑的水泥漿配置時(shí)，循環(huán)泵和灌注泵的入口容易被堵塞，影響施工的正常進(jìn)行。為解決這一問(wèn)題，加大了濾網(wǎng)孔徑，在灌注泵和循環(huán)泵的出口加裝互通管路，便于反沖，解決了入口堵塞問(wèn)題。2014-06-10，在西南油氣田累計(jì)行駛9 580 km，上井43次，使用情況良好，能夠滿足現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)需要。

4　結(jié)論

1）水泥固井車(chē)改進(jìn)后，三聯(lián)液壓泵安裝在明處，有利于觀察和維修；軸系改短增加機(jī)械的安全性，延長(zhǎng)了使用壽命；SPM泥漿泵向前移動(dòng)使傳動(dòng)軸縮短，減少了震動(dòng)；混漿池位置的調(diào)整便于操作人員現(xiàn)場(chǎng)觀察混漿工作情況，并減少泥漿灑在車(chē)上，減少污染。

2）系統(tǒng)布局合理，安全性能提高，操作更方便，能確保人身及設(shè)備的安全。

3）通過(guò)該車(chē)的技改，舉一反三，可對(duì)油田在用的特種車(chē)輛、工程車(chē)輛的維修改造提供參考。

［1］單輝祖.材料力學(xué)教程［M］.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1985.

［2］張旭明，唐衛(wèi)軍.CPT-Y4型固井水泥車(chē)靜態(tài)強(qiáng)度分析及改進(jìn)［J］.石油礦場(chǎng)機(jī)械，2012，41（9）：76-79.

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TE925.2

B

10.3969／j .issn.1001-3482.2015.12.023

1001-3482（2015）12-0085-03

2015-08-13

廖大林（1951-），男，江蘇鹽城人，教授級(jí)高級(jí)工程師，主要從事石油裝備技術(shù)研究，Email：liaodalin 26＠sina. com。