用于2000型压裂车的三缸泵和五缸泵试验研究

2000型压裂车的三缸泵和五缸泵试验研究

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20 0 7年第 3 6卷第 9期第 7 O页

石油矿场机械OI F ELD EQUI M E L I P NT

文章编号：1 0— 4 2 2 0 ) 9 0 7— 3 0 13 8 ( 0 7 0— 0 0 0

用于 20 0 0型压裂车的三缸泵和五缸泵试验研究谢永金秦，’

斌。胡泽辉。,

( .江汉石油管理局，北潜江 4 32;.江汉石油管理局第四机械厂， 1湖 3142湖北荆州 4 4 2; 30 4 3 .江汉石油管理局井下作业公司，北潜江 4 3 2)湖 3 14

摘要： 20供 0 0型压裂车选择的柱塞泵有三缸泵和五缸泵 2种。为了验证压裂车和柱塞泵的性能，进行了台架试验、出厂试验和现场工业试验。经试验研究表明，五缸泵压裂车的参数覆盖范围较三

缸泵压裂车有明显优势，五缸泵的泵效优于三缸泵。关键词：缸泵；缸泵；裂车；验三五压试中图分类号： E 3.0 T 9427文献标识码： A

E p rme tl td nT ilxP mpa dQun u l u x ei na u yo rpe u n itpeP mp Sf r M o l2 0 a t rn u k o de 0 0 Fr c u i g Tr c

XI n—i E Yo g j。QI B n。HU eh i n N i Z— u。( .J a g a tou m mi ita inBu e u, a ja g 4 3 2 Ch n 2 J Perlu M a h n r o, 1 i n h nPer le Ad nsr to ra Qi n i n 3 1 4, ia; .S toe m c iey C . JH PA, i g h u4 4 2, ia; .Do h l r ieC mp n J n z o 3 0 4 Ch n 3 wn oeSev c o a y,J PA, a ja g 4 3 2, h n ) H Qi n i n 3 1 4 C ia

Absr c:The e a e t i s o l ge m p a a lbl o o e 0 0 f a t i g t uc ta t r r wo k nd f p un r pu v ia e f r m d l2 0 r c urn r k,i e . ., t i e u p n i up e rpl x p m a d qu nt l Pump I o d r o e iy he . n r e t v rf t pe f r a c o

r c urn r k a r o m n e f f a t i g t uc nd p u e ump,be h t s,fna s e l ng r p nc e t i la s mbl e ta d fe d i du t ilt s h l e pe f r e . Th y ts n il n s ra e ts ou d b r o m d e e e i e t ls ud ho h t t e pa a e e s on t r c u i r k wih qu nt e pu p a e xp rm n a t y s ws t a h r m t r he f a t rng t uc t i upl m r o v ou l u ro o t ne n t r c urn r c t rp e m p b i sy s pe i rt heo s o hef a t i g t u k wih t i l x pu .Theq n up e p m p ha ui t l u shi he um pi g e fce y t n t i e m p g rp n fiinc ha rpl x pu .

Ke r s:ti ex pu y wo d rpl mp; ui up e p m p; r c urn r k; x rm e a q nt l u f a t i g t uc e pe i nt l

随着油田油气井深度的增加，施作业工艺复措杂性加大，场条件限制增多，井酸化压裂施工要求设备朝着大功率、排量和自动化控制的方向发展。大 从 19 9 8年开始，国各油田将 2 0我 0 0型成套压裂机组作为更新换代的主要机型，后有 4先 O多套机组投

泵的 20 0 0型压裂机组，先在吉林油田应用， 0 7率 2 0

年又研制出使用 5 B 0—7 0型五缸柱塞泵的 Z 1 51 020 0 0型压裂车， 2种压裂车的性能优劣，要通这需过试验加以分析和比较。

入使用，中 7%以上从北美进口，要生产厂家其 O主是 S e r& S e e sn和 Hal u tn公司 _。 twat tv n o lb ro i 1

l结构与性能1 1柱塞泵 .

该型压裂车的装机功率为 16 4k ( 5 p, 5 w 22 0h )配套的柱塞泵总成有三缸和五缸 2种结构。江汉石油管理局第四机械厂长期从事成套压裂设备研制，于 20 0 1年研制出首套使用 3 B 0—4 0型三缸柱塞 Z

1 51 9

采用 3 B 0—4 0型三缸柱塞泵 (下简称三 Z 1 51 9以缸泵 ) 5 B 0—7 0型五缸柱塞泵 (和 Z 1 510以下简称五缸

泵)的压裂车，底盘、台柴油发动机和传动箱等其车主要配套件基本一样，性能差异的关键在于柱塞泵。

收稿日期：0 70 5 2 0— 62

作者简介：谢永金( 9 3,, 1 6一)男高级工程师，9 2 1 8年毕业于华中工学院机械制造专业，现从事制造和设备管理工作。

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第 3 6卷

第9期

谢永金，:于 20等用 0 0型压裂车的三缸泵和五缸泵试验研究

2种柱塞泵的动力端均采用结构钢焊接壳体；体整式曲轴；大齿轮布置于曲轴两端，小齿轮和小齿轮轴

1 2压裂车 . 20 0 0型三缸泵和五缸泵压裂车均采用 B n底 ez

设计成一体。液力端均采用合金锻钢锻造整体式泵头体。2柱塞泵的不同之处在于：泵液缸之间种 2种的中心距相差 5 . m(英寸 )连杆结构有区别， 0 8r a 2;

盘、 AT或 D C DC柴油机和 Alsn传动箱，台装 lo i车机功率、转速同为 16 8k 220h ) 190rri, 7 w( 5 p、 0/ n a传动箱共使用 7个档位。三缸泵压裂车柱塞直径通常为： 1. m(英寸)五缸泵压裂车柱塞直径 14 3r 4 a,

设计的最大连杆载荷相差 1 5k由于齿轮传递的 4 N;功率和扭矩不同， 2种泵齿轮的综合承载能力有区

为： 1 1 6 mm(￣ 0 . 4英寸 )在车台发动机额定转速， 19 0rri的条件下，种车型的工作特性如表 2 0/ n a 2。

别。主要性能参数如表 1。

表 1柱塞泵性能参数

3. 75 2. 69 2. O 2 1 77 .

7 9 1 11 15 3 1 69

99 4 . 99 4 . 93 .1 74 .9 67 O .

44 9 64 9

79 1 11 1 35 1 69

1O .O 5 9 .7 7

6 57 9 15 1 11 9 1 39 1 1 55 9 1 93 9 2 46 3

8O 51 O5 7

8 O.O6 .3 4 57 .4 46 .1 36 4 .

1 58 .1 27 . 1. O O

19 8

23 5 29 9

1 18 21 47 O

1 89235 299

53 8 .4 3 2.

1 87 O

2试验与应用2 1柱塞泵台架试验 .

2 2压裂车厂内试验 .

试验介质为清水，动力为车台柴油机，动箱换传档，高压针形阀调整泵压，表 2给定的参数进行试按验，每档运行 1 n实测发动机转速、 5mi,泵小齿轮轴转速、压力和排量数椐，后进行 1 0mi续运转然 2 n连强化试验及系统测试。2机型厂内试验检测的压种

2种柱塞泵均在国家石油钻采炼化设备质量监督检验中心进行了台架试验。试验台架如图 1所

示，由直流测功机作驱动动力，经扭矩转速传感器与被测柱塞泵相连。试验介质为清水，排出液经电泵磁流量计计量。做了性能测试和连续运转试验，绘制了泵的性能曲线和温升曲线 (文略 )主要性能本，

力、量数据与设计参数相符，承温度、动箱和排轴传液压系统油温等指标符合技术要求。2 3现场使用 .

测试数据如表 3。~4

国产 2 0 0 0型三缸泵压裂机组于 2 0—9在吉 0 10

林油田投入使用，平均压裂作业 6 8口/ 7年 4 8 6层。其后又有 6套机组在江苏、江汉、阳、利、南胜大庆、

延长等油田投入使用。2 0— 6首台五缸泵压裂车 0 70,在江汉油田与原三缸泵机组联机使用，加了江汉参油区明 9斜一—、 41一 2、 4斜一43总 3 93面—2斜 7王 1—C、

斜一— 36等 2 6井次的压裂作业，高压力达到 9最 2MP, a设备性能稳定，出现异常现象。使用胍胶压未裂液，其组成成分：水+胍胶 ( . 8 ) F O 1清 0 5 +J l 2( . ) Na H ( . 3 ) J 2 l 0 5 ) KCl 01+ O 005+ W O ( .+

( )对五缸泵压裂车和三缸泵压裂车进行现场测 2,图 1试验台架简图

试，验数据如表 5试。

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表 5 20 0 0型三缸泵与五缸泵压裂车性能现场试验记录

压力情况下，档排量平均增加 3,以确认 3各 2可台 20 0 0型五缸泵压裂车的总排量与 4台 2 0 0 0型三

缸泵压裂车相当，

由此说明，缸泵更能有效利用车五台发动机的功率。 3 2泵效比较 .

3 B 0— 4 0型柱塞泵各档容积效率平均 Z 1 51 99 . 4,高 9 .,档总效率平均 8 . 1/, 0 0最 56各 7 7最 9 5高 9 . 3。5 B 0—7 0型柱塞泵各档容积效率 2 1 Z 1 51 0

平均 9 . 8,高 9 . 8,档总效率平均 3 3最 8 2各8 . 3,高 9 . 4。清水试验证明， 9 9最 2 8五缸泵的注：油机转速 19 0 r ri柴 0/ n a

总效率优于三缸泵，五缸泵吸人性更好，且容积损失

3分析与比较3 1参数分析 .3 B 0—4 0型和 5 B 0—7 0型柱塞泵都可 Z 1 51 9 Z 1 51 0

较少，容积效率比三缸泵高 3/以上。现场采用胍 6 9胶压裂液作为试验介质，缸泵各档平均容积效率三

8, 9五缸泵各档平均容积效率 9 .,然在实 01虽际工况下五缸泵的容积效率有所降低，仍比三缸但泵提高 11。 .

用于 20 0 0型压裂车，然装机功率相同，压力和虽但排量指标却存在较大差异。 1 1 6mm( 0 . 4英寸 )柱塞五缸泵装机后的最高压力为 1 5MP,大排量 0 a最为 24 3L mi; 0 . 6 / n 1 1 6mm( 4英寸 )塞三缸泵装柱

4结束语 通过对三缸泵和五缸泵进行台架试验以及装机后的出厂试验和现场工业试验，进行分析和比较，并

机的最高压力为 1 5MP,大排量为 14 7 L 0 a最 7/mi;14 3mm(英寸 )塞三缸泵装机的最高 n 1 . 4柱

证明五缸泵压裂车的性能明显高于三缸泵压裂车， 具有很强的推广价值。但是，五缸泵压裂车在维护保养方便性和使用可靠性方面还需要更长时间的现场检验。

压力为 9 . a最大排量为 1 8 0 L mi; 2 9 4 MP, 7/ n 1 7 mm( 5英寸 )塞三缸泵装机的最高压力为 8 .柱 06 MP,大排量为 2 3 9 L mi。由此说明，种 a最 0/ n一1 1 6rm(英寸 ) 0 . a 4柱塞五缸泵的压力、量参数可排以覆盖 1 1 6mm、 1 . 0 . 14 3mm和 1 7mm 3种三缸

2

参考文献：

泵的参数范围。现场胍胶压裂液试验显示，常使通用的 1 1 6mm五缸泵比 1 4 3 mm三缸泵在相同 0 . 1.

I]李继志， - 1陈荣振.石油钻采机械概论[ . M]东营；石油大学出版社，0 0 20.

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