混砂车自动控制系统的研究

混砂车自动控制系统通过计算机自动跟踪压裂施工过程,实现液面、添加剂、密度和砂泵排出压力等参数的自动控制。温砂车自动控制系统由液面高度控制子系统、砂密度控制子系统、添加剂比例控制子系统以及砂泵排出压力控制子系统构成。各控制子系统由信号输入、参数比较及计算、控制信号输出等部分组成,将脉冲量信号和模拟量信号通过6个控制回路处理。软件系统采用人机对话的中文操作界面,可以根据压裂工况设定系统参数要求。     

基于PLC控制混砂车液位自动控制系统研究

目前部分油田在加砂压裂施工作业中,还有采用手动操作的方式控制混合液面高度、砂比及砂泵排出压力和流量等参数,很难达到油井压裂施工的设计要求,误差很大。混砂车液位自动控制系统是通过PLC自动控制,实现压裂施工过程中混砂车液面高度自动控制,同时也实现了砂比、砂泵排出压力等参数的自动控制。该系统通过油田现场试验,取得了很好的效果。     

混砂车的静电及防护

从理论上分析了混砂车产生静电的原因,叙述了电量、电压和电流的测量方法,介绍了静电防护措施。认为,在现代大型混砂车设计中必须考虑静电防护问题。     

JHX5141TJC型液压测井车的研制与应用

针对早期的液压测井车存在液压系统紧急卸荷影响液压件寿命、非正常井底工况引起系统发热以及排缆、换挡、动力浪费等问题,在美国康普乐公司的AT+测井车技术的基础上,研制了JHX5141TJC型液压测井车。该测井车引入了微电子技术,量化了控制;扩展了液压技术的应用,在行星减速器内部的液压离合,实现了多挡和空挡控制,同时排缆采用手动比例阀,实现了自动排缆。这一新型的设计,使得测井车的传动可靠,操作控制简单方便。现场应用表明,该车克服了以往测井车的缺点,测井范围广、效率高、能耗低。     

国产混砂车应用前景展望

简要叙述了进口、国产混砂车的使用性能，指标评价，使用优缺点。并进行了综合分析对比，提出了设计生产国产混砂车的实用性和必要性，阐明了国产混砂车的发展方向，对今后的广泛应用提出了展望。     

混砂车吸入排出性能研究

混砂车的吸入、排出流量以及排出压力取决于压裂车的使用需求。以大排量混砂车为例,分析了吸入和排出离心泵的性能以及外部接口管汇对其性能的影响,并通过试验验证了离心泵在不同工况下的排量和功率需求。试验结果认为,混砂车吸入离心泵的选择应在满足排量的情况下考虑泵效;混砂车排出离心泵的选择应首先达到混砂车实际排量要求,然后在满足高泵效的前提下判断离心泵的工作压力是否包含混砂车工况压力;不同施工排量下混砂车吸入和排出管线接口数量不同。     

混砂车搅拌罐流场和功率的数值模拟

为研究含砂体积分数、转速对混砂车搅拌装置流场和功率消耗的影响,指导混砂车的工况优化,依据计算流体力学理论,应用Fluent软件对混砂车搅拌的流场和功耗进行了数值模拟。定量研究了搅拌流场和转速的关系以及搅拌功率、转速与含砂体积分数的关系。研究结果表明,适当提高转速,可以使固液悬浮搅拌更均匀,搅拌效果更好;但随着转速的提高,功率会呈非线性关系不断增加,搅拌效果的加强以功率增加为代价;随着含砂体积分数的增加,功率会相应地增大,但增大的幅度较小,平均每增大10%的含砂体积分数,功率仅增大0.37 kW。     

混砂车螺旋输砂器输砂能力分析及优化

针对螺旋输砂器存在输砂能力没有理论公式来支撑,只能靠试验来确定,传统公式计算值与试验值相差甚远的问题,通过建立混砂车螺旋输砂器试验装置的方法,从统计试验数据出发,修正了混砂车输砂能力计算公式,并形成相应的经验公式。为混砂车的设计提供了理论依据。该经验公式的建立忽略了倾斜角度和输送介质的变化对充满系数的影响。在经验公式的基础上对螺旋输砂器的结构进行了优化,优化后的输砂器转速降到300r/min以下,有效地解决了最高转速时输砂泵振动大,密封部位寿命短的问题。     

混砂车搅拌罐流场和功率的数值模拟

为研究含砂体积分数、转速对混砂车搅拌装置流场和功率消耗的影响,指导混砂车的工况优化,依据计算流体力学理论,应用Fluent软件对混砂车搅拌的流场和功耗进行了数值模拟。定量研究了搅拌流场和转速的关系以及搅拌功率、转速与含砂体积分数的关系。研究结果表明,适当提高转速,可以使固液悬浮搅拌更均匀,搅拌效果更好;但随着转速的提高,功率会呈非线性关系不断增加,搅拌效果的加强以功率增加为代价;随着含砂体积分数的增加,功率会相应地增大,但增大的幅度较小,平均每增大10%的含砂体积分数,功率仅增大0.37 kW。     

立式双腔搅拌混合罐装置在混砂车上的应用

立式双腔搅拌混合罐装置在混砂车上的应用克服了国内外混砂车上的卧式混合罐存在的缺点，采用外腔以切线旋流压力供液，底冲上淋二次水力搅拌方式，以大扭矩、大叶片立式轴均匀搅拌，达到大砂比，无沉砂、无死角。新颖的液面自动控制装置保证了供液自动化及液面的稳定，在施工中取得良好效果。     

不压井修井装置举升系统液压控制方案设计

介绍了不压井修井装置举升系统的构成及工作原理,并通过设计计算,确定了举升系统的主要设计和工作参数,完成了举升系统的液压控制方案设计和液压元器件选型设计,包括泵、油箱、蓄能器以及全部阀件的选型。该举升系统采用二位二通双液控换向阀实现溢流兼卸载的双重功能,省去了节流阀和溢流阀;用三位四通换向阀来实现升降液缸的换向、控制、调速,实现了集中控制。     

自动垂直钻进系统的液压系统设计

研制的自动垂直钻进系统由随钻测量系统、信号传输系统、信号采集与处理系统、钻具纠斜系统等组成 ,其中具有 3个可伸缩支撑滑块的钻具纠斜系统的液压部分是设计的重点。根据液压系统的特点和纠斜工作要求 ,优选了主要由柱塞泵和电磁压力比例控制阀组成的压力调节回路 ,对纠斜系统 3个油缸的输出压力进行了测试 ,并对出现的压力不稳和高压泄漏问题做了调整和改进 ,结果表明 ,液压系统的设计是合理可行的。     

HST360型混砂半挂车的研制

为了适应国内外混砂车的发展趋势,研发了HST360型混砂半挂车。该车排量可达19.9 m3/min,采用半挂车装载方式,主要由半挂车底盘、2台发动机、2台分动箱、液压系统、气路系统、混砂系统、管汇系统、液体和干粉添加系统、仪表控制系统及其他附件组成,可满足油田大型压裂设备的群组作业要求,其控制系统采用全自动闭环控制和恒压稳流方式,具有集中监控、数据储存和曲线绘制等功能。辽河油田的现场应用表明,该车通过与压裂车等设备的联机工作,圆满完成了压裂任务,完全满足实际施工要求。     

新型防砂管柱的研究与应用

为有效延长防砂有效期,研制了新型防砂管柱。该管柱主要由充填工具、防砂筛管、扶正器及托砂装置组成,与普通防砂管柱相比,有以下创新点:(1)防砂尾管的密封由丝堵变为密封插头,防砂管在下井过程中有利于保持内外压平衡,减小防砂管柱下井阻力,有利于保护防砂管;(2)管柱下部配套大通径密封工具,方便尾管的插入、密封及沉砂通道的畅通;(3)沉砂空间由尾管变为套管,在相同高度的情况下,沉砂容积增加28倍。新型防砂管柱现场实施36口井,作业一次性成功率100%,平均单井日产液83 m3,日产油5.5 t。     

深水Akpo油田防砂方案设计

Akpo油田位于尼日利亚1 150～1 750m深水区,开发环境恶劣,出砂可能性研究、防砂方式选择及精度设计至关重要.为此,对Akpo油田多种出砂可能性和临界压差预测结果进行了对比分析:一是采用神经网络技术,预测出未取心储层的粒度特征值;二是根据粒度和泥质质量分数特性,利用中国石油大学(北京)和Tiffen方法,对该油...     

混砂车砂泵叶轮失效分析及改进方案

为了提高砂泵叶轮的使用寿命及砂泵效率,对失效砂泵叶轮的金相组织、化学成分进行分析,并对不同部位进行硬度测定,结果表明砂泵叶轮材料为中锰球铁。失效分析表明砂泵叶轮表面磨损属于冲蚀磨损和气蚀磨损,而冲蚀磨损占主导地位,除磨损对材料造成破坏外,本身缺陷也降低了叶轮的抗剥落能力。最终选用高铬铁作为叶轮材料。为了改善碳化物形态,提高基体硬度,选用淬火加热速度小于100℃/h,950～980℃保温1.5～2.0h出炉空冷。为了消除残余奥氏体及应力,采用450～500℃回火工艺,选用镶铸工艺铸造,使用寿命由0.5a提高到1a。     

适度出砂开采标准金属网布优质筛管防砂参数设计实验研究

利用自行研制的全尺寸大型出砂模拟实验装置,测定了不同防砂参数下利用标准金属网布优质筛管(以下简称筛管)防砂后的流量、压降及出砂量,分析了筛管防砂参数与油井产能、出砂量的关系,并建立了适度出砂条件下筛管防砂参数设计图版.研究结果表明:当依据海上油田传统防砂设计要求出砂量控制在0.3‰以内时,要求筛管防砂参数不大于0.88d<,50>(粒度中值);适度出砂开采时允许出砂量控制在0.5‰以内,此时筛管防砂参数可放大到不大于1.27d<,50>;相对于传统防砂设计,本文防砂参数设计可提高油井产能30%以上.该研究成果目前已成功应用于NB35-2油田.     

石油钻机主电动机自动送钻系统的设计方案

针对石油钻机自动送钻系统具有时变、时滞和非线性难以实现准确控制的特点,提出了利用微机对钻机主电动机进行恒钻压给进模糊控制的设计方案。采样时获得的误差和误差变化信号送入模糊控制器,模糊控制器将信号变为模糊量再转化为精确量,加到执行机构对主电动机实施控制。给出了这种自动送钻系统的硬件构成和软件设计程序,并讨论了系统存在的问题及解决方法。     

超高压压力控制及开关液压系统

针对油田在试验室对井下封隔器胶筒进行耐压试验时，采用人工手动调压不安全的问题，设计了一种超高压压力控制及开关液压系统。详细介绍了系统工作原理，并对其超高压压力控制方法、液控高压截止开关回路及液压系统的动力特性进行了分析研究。用这种超高压压力控制及开关液压系统，可实现80MPa以下高压小流量试压系统的电液比例控制及高压截止阀门开关的远距离液压操作。这种液压系统设计的实现，为保证高压试验过程的安全提供了必要的条件。     

电动潜油泵多功能自动控制测试系统

为了提高电潜泵产品质量 ,延长电潜泵井的检泵周期 ,研制了电动潜油泵多功能自动控制测试系统。该系统由自动控制、参数测试、管线流程及电气控制 4部分组成 ,既能对电潜泵机组进行全面检测 ,又能对测试数据进行管理和跟踪 ,具有测试参数齐全、速度快、精度高、操作容易、安全性强、智能化程度高、测量范围广、容量大等特点 ,并在计算机自动调节井口压力、测试电动机转矩以及测控回路与计算机分离等方面具有创新。该系统能够模拟现场工况完成各种型号的电潜泵的测试 ,为电潜泵的理论设计及现场应用提供可靠的试验数据。