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浅谈液压传动技术在固井水泥车中的应用.doc

发布:2018-05-21约2.76千字共3页下载文档
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液压传动技术在固井水泥车中的应用 第一作者:董雪,大连理工大学 机械工程学院 机械设计制造及其自动化专业,本科双学位在读 第二作者:郭晗萌,大连理工大学 机械工程学院 机械设计制造及其自动化专业,本科双学位在读 第三作者:张新未,大连理工大学 机械工程学院 机械设计制造及其自动化专业,本科双学位在读 摘要:固井作业是油田勘探开发必不可少的手段之一。传统的固井水泥车已不再胜任技术套管和油层套管的固井作业,取而代之的是具有混浆能力的固井水泥车。由于设备体积及移运功能上的限制,液压传动成为混浆系统动力的首选方式。论文重点对液压传动在固井水泥车中的应用方面进行了深入的探讨。 关键词:液压传动 固井水泥车 应用 近年来,液压传动由于应用了电子技术、计算机技术、信息技术、自动控制技术、摩擦磨损技术及新工艺、新材料等后取得了新的发展,液压系统和元件在水平上有了很大提高。随着油田勘探开发的不断深入发展,具有混浆功能的固井水泥车已经开始逐步显示出重要性,并在煤层气开发等其他能源产业中也显示了其不可替代的作用。作为其主要动力来源的液压系统性能的优良以及可靠程度,也将决定混浆系统的工作能力和效率。因此对固并水泥车中液压系统的应用展开研究,提高系统的工作能力、减少系统故障的发生具有非常实际的意义。 1现阶段我国固井相关概述 在油田施工作业中,为了加固井壁,保证继续钻进,封隔油、气和水层,保证勘探期间的分层试油及在整个开采中合理的油气生产,为此下入优质钢管,并在井筒与钢管环空充填好水泥的作业,称为固井作业。 图1 固井作业示意图 为完成固井作业,通常需要多种专用设备联合作业进行。一般来讲,通常需要下灰车(用于运送于水泥)、罐车(用于储存和运输清水)、固井水泥车(用于向并内注入水泥浆);目前普遍采用的固井水泥车是400型固井水泥车,在进行固井作业时,先将下灰漏斗与混合器连接固定好,并连接相应的管线。下灰车通过管线将干水泥注入下灰漏斗,使下灰漏斗中充满干水泥。400型固井水泥车的混浆过程非常简单,完全由安装在车上的齿轮水泵系统束实现,混浆效果和处理干水泥能力也取决于齿轮水泵的工作能力。混浆系统有明显的缺陷: 1)泥浆的密度无法控制。在400型同井水泥车混浆作业的过程中,水量和下扶量都是由人工进行调整,并专门设有一个岗位.每隔段时间从混浆槽内取样进行密度测量,并将结果告诉给操作工。此方法非常繁琐,且无法精确控制,完令依靠操作 2)处理于水泥能力低。目时周内安装在固井水泥乍上的齿轮水泵通常有两种型号,分别是PR一50和PR-50A。这两种齿轮水泵虽然理论排毽都超过了1m3/min.但实际作业最大只能达到0.8m3/min,常用流量为0.5m3/min,远远低于理论参数。由于实际排量低,所以造成整机的处理干水泥能力也很差,致使作业速度慢,工作效率低。 2液压传动技术在固井水泥车中的应用 2.1液压系统方案设计及关键元件的研究 1)液压系统的总体要求 液压系统系统投入使用后能长期稳定、可靠的工作,系统工作环境及连续工作时间均按固井水泥车整机工作环境和工作时间确定。液压系统应该实现如下功能:1)液压系统应能满足驱动各离心泵的转速和扭矩的需要,使离心泵的输出液体的排量和压力满足混浆系统的要求;2)驱动各离心泵的转速可在0至额定转速范围内任意可调,使离心泵的排量满足现场使用工况;3)液压系统温升低于50℃,满足液压元件的使用寿命要求; 2.2液压系统调速回路设计 固井水泥车进行固井作业时,针对不同井深和井况需要设计不同的固井工艺,如不同的泥浆密度、不同的添加剂含量、不同的注入速度等。具体到混浆系统中,表现为不同的密度、不同的清水流量。确切的说就是各离心泵在不同工况下转速也有变化,这样就要求驱动离心泵的液压马达转速可以变化。根据以上要求进行液压系统的调速回路设计。 图2 液压系统原理图 目前常见固井水泥车混浆系统离心泵没有专门的调速装置,液压原理如图3.1所示:在此液压系统中没有专门的调速装置,作业时完全依靠发动机转速变化来实现离心泵的转速变化。 此方法有一定的缺陷:1)转速控制不准确。由以上原理图看出,离心泵的转速仅有0和额定转速两种,如需要中间某一转速只能依靠驱动液压泵的原动机变化转速,而获得不同的流量。这种控制方法不直观,而且易产生变化。2)由于各离心泵的液压源全部由一台柴油机驱动,如某一台离心泵转速需要变化时调整了柴油机转速,同时会影响到其他离心泵的转速也发生变化,但这一点在实际作业中是不允许的,会对作业过程或设备产生不良影响。例如:在作业过程中井况出现异常,需要立即减少水泥浆的注入量。此时,通常的做法时降低变速箱档位,减少三缸柱塞泵的冲次,同时降低清水泵的转速以减少清水流量。调速原理是调速回路的功用在于调定执行元件的工作速度,调速回路因调速范围大
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