【金正纵横】国外地面压裂装备分析(二)

金正纵横油气咨询

　　美国S&S公司生产制造的SS-2000型压裂酸化机组由6台主压车、2台混砂车、1台管汇车和1台仪表车组成。整套设备最大额定工作压力为105Mpa，工作环境为-40～40℃，适合油田各种增产工艺，可泵入各种类型压裂液和支撑剂，特别适用于低渗透油气田的增产改造。

　　一、FC-2251型压裂车
　　该压裂车设备适合泵作业，多类型，不同液体的泵作业，包括：带支撑剂压裂液的水力压裂，酸化压裂，高压泵送液态二氧化碳，各种溶剂的流体和压力测试等。设备可以用远程控制手提箱操作或使用S&S公司的数据采集控制设备操作。技术性能如下：
　　1. 承载底盘
　　底盘为MERCEDES奔驰4144K 8×4，额定承载能力为41吨，发动机功率为435马力。带两个非驱动轴的双前桥总成和带驱动轴的双后桥总成，具有减震器和弹簧悬挂系统，高强度制动器。
　　2.台上发动机
　　采用卡特3512DITA型四冲程油井服务柴油机为台上发动机。该型柴油发动机有涡轮增压系统，双回路冷却系统，普通燃料导轨燃料系统和电子控制系统，电力控制系统监控发动机操作参数和连接装置。
　　3.台上传动箱
　　以阿里逊S9800M八速(7个可用)电控液动传动箱为台上传动箱。该传动箱额定输入功率为1679kW，最大输入转速为2100r/min。
　　4. 压裂泵
　　使用SPM QWS2500型五缸泵，为容积式、往复式五个柱塞泵。设计用来酸化、压裂、注水泥等。泵配备3.75"(95.3mm)直径的柱塞，具有8″(203.2mm)冲程，最大杆载荷192325lb(87239kg)，传动比6.353:1。
　　5. 控制和仪表系统
　　在设备靠驾驶员侧的位置安装台上仪表面板，有以下读数：空气系统压力表、发动机冷却液温度表、发动机油压表、传动箱油压表、传动箱油温表、润滑油温表、五缸泵动力端润滑油压表、发动机转速表。
　　设备配有一个S&S公司的数字智能化压裂泵遥控手提箱装置(IPC)，IPC为微处理器为核心，安装有灵活便捷的固化软件，它提供了操作界面，通过触摸一个灵敏的8.5"×0.25"图象显示，IPC同样装配有串行(RS232)数据输出，用来连接外置设备，比如数据采集系统及存储模块。

　　二、MC-70型混砂车
　　MC-70型混砂车最大额定排量为11.13m3/min，工作环境温度为-40～40℃。MC-70型混砂车有两个干粉添加系统，三个液体添加系统和两个支撑剂绞龙输送系统。该型混砂车配备S&S公司设计制造的含“Accufrac软件”混砂控制和自动监控系统，可以准确地对作业用液体添加剂、干粉添加剂及支撑剂等的加入速度和混合罐液面实施比例监测和自动控制。
　　1.承载底盘
　　底盘为MERCEDES奔驰4144K 8×4，其底盘主要性能与压裂车相同。
　　2.台上发动机
　　采用CAT® C15型6缸，575制动马力(2100转/分)涡轮增压柴油机发动机。发动机安装柴油点火的Webesto型发动机冷却液预热系统，以便于发动机得到快速的预热和升温。台上发动机驱动一个多级液压泵系统，为设备的液压马达提供驱动动力。
　　3.吸排系统
　　吸排系统包括吸入离心泵和排出离心泵及吸排管汇。吸入离心泵排量为70桶/分(11.13m3/min)，将液体从储液罐泵送到混砂罐或压裂泵;排出泵排量为70桶/分(11.13m3/min)，从混砂罐泵出浆液。
　　4.混砂罐系统
　　S&S公司独有的圆柱形混砂罐混合系统，运用罐中罐的设计观念，保证甚至在高砂比浆液的情况下能完全和连续的混合。混砂罐设计采用大表面的混合原理，保证在低液量混合时较少发生气侵，防止浆液的混合不连续。
　　在混砂罐外面，安装有一个Texas Nuclear 200MCI密度，具有200毫居放射强度的放射性密度计，用其对混砂车的总浆液流动密度进行测量。系统装有2个流量计，一个6″净液涡轮式流量计，一个6″混浆液涡轮流量计，提高了添加剂系统和控制系统的精度，在作业过程中能杜绝砂堵现象。混砂罐配有一个自动超声波型液面控制系统，通过调节吸入泵的速度补偿混砂罐中的液面变化，使液面维持预定的高度，实现自动液面控制。
　　5.添加剂注入系统
　　该系统包括3个液体添加剂和2个干粉添加剂系统。液体添加剂系统有3个液压驱动的可变速液体添加剂泵送系统。泵送系统把添加剂输送到混砂罐或排出管汇中，可从“Accufrac软件”自动控制或手动控制排量。干粉添加剂系统有2个液压驱动的可变速液体添加剂泵送系统，把添加剂推进到水化器中，也可从“Accufrac软件”自动控制或手动控制排量。
　　6. 支撑剂输送系统
　　该系统由两个液力驱动、可45°摆动可变速的直径为305 mm(12英寸)的绞龙输砂器组成。
　　7. 控制系统
　　可以采用三种方式之一对混砂车进行控制：使用设备的手控功能，进行手动控制;通过混砂车的“Accufrac软件”混砂控制系统，进行自动化控制;或通过电缆连接的S&S公司仪表车的控制系统进行自动化遥控。
　　Accufrac软件自动混砂车监控系统能对混砂设备进行自动控制、自动控制混浆密度和化学添加剂的递送。该软件是一套以微处理器为基础的全自动混砂车控制及功能检测模块。它由两个模块组成，一是“控制模块”，二是“控制及监测模块”。“控制模块”永久性的安装在混砂车上，同时也接向“控制及监测模块”。共有两个“控制及监测模块”，其一安装在混砂车上紧挨手动控制台的地方，用于在混砂车处就地自动化监测控制;其二装在仪表车上的计算机数据采集和控制设备上，用于混砂车的自动化遥控和监测。

　　三、EC-22ACD仪表车
　　压裂酸化仪表车配备了用户计算机硬件和软件，可以进行作业数据采集、压裂酸化施工设计和施工作业后评价分析等工作。仪表车具有全自动遥控整套压裂机组功能，可在作业中实施设计修改、各种参数的监测、采集、存储及裂缝情况的实时显示模拟。工作环境温度为-40～40℃。
　　1. 承载底盘
　　仪表车为MERCEDES 奔驰2032 A 4x4底盘车，总载量为20000kg。配备OM 501 LA型320马力1800转/每分柴油发动机。前后桥具有减震器和弹簧悬挂系统，高强度制动器、差速锁。
　　2.“Accufrac软件”智能化压裂泵车泵控中心(IPC)
　　在仪表车控制房内安装有6个数字智能化控制屏幕，“Accufrac软件”智能化压裂泵车泵控中心(IPC)可控制这6台压裂泵车。
　　3.远程“Accufrac软件” 自动混砂车监控系统
　　在控制房内安装有“Accufrac软件”监控模块，该模块通过一根40米长的电缆与装在混砂车上的“Accufrac软件”模块相连，使之能用仪表车的计算机数据采集控制设备，对混砂进行全自动遥控监测(ADC/ACC)，并进行完整的数据采集。
　　4. 计算机和有关软硬件系统
　　在控制房内提供和安装有3台工业级PC计算机。第一台(IPC-PC计算机)用于同时控制6台压裂泵车;第二台计算机(DAS4计算机)用于数据采集;第三台计算机用于压裂工程/压裂设计。每台计算机最低指标为奔腾4处理器，内存256MB，硬盘80G。
　　美国S&S公司生产制造的SS-2000型压裂酸化机组总体设计较合理，技术性能优良，自动化程度高，所配备的压裂酸化设计施工软件和控制仪表技术先进，整套机组和单车操作简单，承载底盘选型合理。特别适用于长庆石油勘探局苏里格气田作业环境。

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