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固井車各系統介紹和工作原理

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為完成固井作業，通常需要多種專用設備聯合作業進行。一般來講，通常需要下灰車(用于運送干水泥)、罐車(用于儲存和運輸清水)、固井水泥車(用于向井內注入水泥漿);技術套管和生產套管。固井作業時，還要根據實際情況在上述設備的基礎上增加壓風機車(用于向下灰車提供壓縮空氣，以提高下灰車的下灰速度)、供水車(向固井水泥車提供清水)、固井管匯車(用于多臺固井水泥車的聯合作業)、備用車(主要為固井水泥車，防止作業時設備出現故障，造成作業停止)，有時根據設備能力情況還要再增加混漿車(橇)或倍混裝置等專門用于混漿的設備。由上述可以看出，固井作業對設備的需求的種類是很多的。但向井內注入水泥漿的工作，則是完全依靠固井水泥車來進行。 
固井車固井工作過程： 
1、非混漿作業固井水泥車混漿系統工作過程： 
固井水泥車進行固井作業時，將下灰漏斗與混合器連接固定好，并連接相應的管線。下灰車通過管線將干水泥注入下灰漏斗，使下灰漏斗中充滿干水泥。通過管線與齒輪水泵連接的混合器由于安裝在下灰漏斗的下部，其中也由于重力作用也充滿的干水泥。此時，向混合器輸送帶有一定壓力的清水，由于混合器內部結構的作用使清水的流動面積突然減小，使清水的流速急劇加快。清水流速加快后，在混合器內部、清水射流的附近形成了負壓，使清水帶動干水泥向前運動。并通過清水流動和管道的作用下，使清水和干水泥迅速混合。高速運動的水在管道內形成了旋流，在螺旋運動向前運動的同時也對結塊的干水泥有剪切作用，使結塊不斷變小甚至消失。混合后的水和干水泥形成了水泥漿，被輸送到混漿槽內。與三缸柱塞泵吸入連接的吸入管線浸泡在混漿槽內，由于三缸柱塞泵的往復運動，在吸入口形成了負壓，將混合好的泥漿吸入到三缸泵的液缸內，通過加壓后向井內輸送。 
普通固井水泥車的混漿過程非常簡單，完全由安裝在車上的齒輪水泵系統來實現，混漿效果和處理干水泥能力也取決于齒輪水泵的工作能力。無法控制泥漿密度并且處理干水泥能力低。 
2、混漿作業固井水泥車混漿系統工作過程： 
該類設備通常將混漿系統在安裝整機尾部，該系統由清水泵(該泵為離心泵，用來輸送清水)、循環泵(該泵為離心泵，主要用來循環混漿罐中的液體)、增壓泵(該泵為離心泵，主要用來將混漿罐中的液體加壓后向三缸柱塞泵輸送)、混漿罐(用于暫時存儲水泥漿，并為水與干水泥的混合提供適當的空間，以使混合后的水泥漿密度均勻)、高能混合器(其上有三個外部接口，分別連接下灰車、清水泵、循環泵，主要完成壓力水與干水泥混合的一次混漿和混漿罐內水泥漿的二次混漿)、攪拌器(用于攪拌混漿罐內的水泥漿)
3、混漿作業固井水泥車混漿系統工作原理： 
混漿系統的工作原理如下:灰罐的干水泥經過管線輸送到高能混合器，清水泵在液壓馬達的驅動下，向高能混合器提供有一定壓力的清水。清水進入高能混合器后，在高能混合器內部形成高速噴射的水流，并形成真空將干水泥吸入高能混合器，與流體混合形成一次混漿。混合后的泥漿在泥漿槽中經液壓系統驅動的攪拌葉片進一步混合，由泥漿循環泵將混合后的泥漿經過加壓再次輸送到高能混合器，實現水泥漿的二次和多次混合。循環泥漿管線的旁路上裝有U形密度計，它將水泥漿的真實密度反饋給計算機，并在計算機屏幕上顯示。操作者通過液壓機構調整下灰計量閥開口大小，讓泥漿密度自動控制到設定密度。充分混合后達到要求的泥漿通過增壓泵輸送到三缸柱塞泵進行固井作業。混漿系統的動力來自各離心泵提供，由于有多個離心泵同時工作和野外施工的實際要求，采用液壓進行驅動 
固井水泥車簡介 
固井水泥車是由計算機進行自動控制的固井設備，它是一個集機械系統、自動控制系統和液壓系統于一體的高性能的自動混漿灌漿設備。其裝備的混配系統配備有軸流式混合器和自動密度控制系統，可根據需要精確地配制水泥漿，并具有重復循環二次混配功能，實現水泥漿密度的實時控制和調節。另外，工控機還能將作業過程中的施工參數自動記錄保存，為固井施工和質量分析提供了一定的依據。固井水泥車只需一人在操作臺上控制，即可完成固井作業。 
固井水泥車主要部件包括：二類汽車底盤、柴油機、變速箱、三缸柱塞泵、齒輪水泵、水柜、高低壓管匯等。 
1、泥漿泵系統： 
固井水泥車泵系統傳動方式為：主柴油機將動力傳至液力變速箱，液力變速箱變速后通過傳動軸將動力傳至三缸柱塞泵。 
泥漿泵主要用于輸送固井水泥漿、酸液等油田用液體。其結構主要由動力端和液力端兩部分組成。動力端由安裝在發動機上的葉片泵提供強制潤滑；液力端則為氣動潤滑，由氣體向油罐提供壓力，使油液流向液力端。 
兩臺柴油機通過支架固定在臺板的前部，其配套裝置有風扇、水箱、排氣消聲筒，儀表及空氣壓縮機等。液力變速箱安裝在主柴油機后部，可在操作臺上通過電控手柄對變速箱檔位進行控制，使變速箱掛合不同的檔位，并輸出不同的轉速和扭矩，以滿足不同的工況。三缸柱塞泵安裝在車臺的中部，通過傳動軸與變速箱連接。水柜安裝固定在變速箱上部，可用于作業時的計量液體、配液等。高低壓管匯與三缸柱塞泵相連，其上安裝有相應的閥件、由壬、管卡等裝置，滿足工作液體的吸入和排出。操作臺安裝在水柜后部，安裝有柴油機控制手柄及相關儀表、氣壓表、三缸柱塞泵潤滑動力端壓力表、液力變速箱控制按鈕、液力變速箱油壓表和油溫表，同時還裝有液力變速箱換檔閥操作手柄和檔位指示燈。 
2、混漿系統： 
混漿系統包括：清水泵(該泵為離心泵，主要用來輸送清水)、循環泵(該泵為離心泵，主要用來循環混漿罐中的液體)、增壓泵(該泵為離心泵，主要用來將混漿罐中的液體加壓后向三缸柱塞泵輸送)、混漿罐(用于暫時存儲水泥漿，并為水與干水泥的混合提供適當的空間，以使混合后的水泥漿密度均勻)、高能混合器(其上有三個外部接口，分別連接下灰車、清水泵、循環泵，主要完成壓力水與干水泥混合的一次混漿和混漿罐內水泥漿的二次混漿)、攪拌器(用于攪拌混漿罐內的水泥漿)、復合循環密度計、流量計、機械攪拌器、水箱。混漿系統在混合器里把氣動輸送的散灰與混合水混合然后排到混漿罐里，水泥漿經過攪拌器攪拌均勻后再被循環離心泵重復循環回混合器。在這個重復循環的回路里，水泥漿被密度計稱重，這樣就可以進行對散灰節流閥的調整以便校正密度至設計的密度值，然后水泥漿又重新排到混漿罐里。這樣，具有正確密度的水泥漿在泵送到井口之前就排送到泵的吸入端。 
混漿系統的動力由各離心泵提供，生產廠家通常在安裝主柴油機(驅動三缸柱塞泵)的同時，安裝一臺輔助柴油機驅動液壓系統，為混漿系統提供動力(根據整機形式，有些車型以底盤柴油機作為動力)。混漿系統驅動路線：輔助(底盤)柴油機一液壓泵一液壓馬達一離心泵一混漿系統。 
3、液壓系統： 
液壓系統的動力由安裝在輔助發動機上的液壓泵提供。自動混漿系統上設置的水流量控制閥、干灰計量閥、攪拌馬達均為液壓驅動，下灰閥的控制由計算機自動控制，以便實現水泥漿密度的隨動控制。 
4、氣動系統： 氣動系統的動力由底盤發動機提供0.7MPa左右的氣源，通過控制閥控制各管匯及混漿系統的氣動蝶閥。 
國內固井水泥車生產廠家簡介： 
在九十年代初，江漢石油管理局第四機械廠(簡稱江漢四機廠)在原石油部的支持下，引進美國“ DS”公司的固井水泥車設計制造技術，開始在國內生產SNC35一16型固井水泥車。并首次在固井水泥車上安裝了混漿系統，當時安裝的是龍卷風混漿系統。在九十年代末期，江漢四機廠又引進TEM公司的技術，向市場推出了采用帶噴射攪拌裝置的新式混漿系統，大大提高了固井水泥車和高密度水泥漿的混拌能力。其后在一段時間內，帶混漿系統的固井水泥車，僅有江漢四機廠一家形成規模生產。其在技術方面處于國內領先地位。 
2003年開始中油特種車輛有限公司開始引進國外技術并進行消化吸收，并于2006年開發完成了具有混漿功能的固井水泥車。 
煙臺杰瑞石油裝備技術有限公司成立于2004年2月，是集高端石油裝備的研發、生產、銷售于一體的高新技術企業。主要為國內外油田提供固井、壓裂、完井、防砂、混漿、天然氣壓縮輸送等多種作業不同類型的大型油氣田設備和配套的技術服務，生產自動混漿系統的固井水泥車，其技術支持主要來源于美國OFM泵業。 
四機賽瓦石油鉆采設備有限公司是江漢石油管理局和美國賽瓦集團公司共同投資組建的中美合資企業，位于中國中部長江之濱的歷史文化名城荊州，是一家以一流技術、產品及服務質量而馳名業界的石油鉆采設備研究和生產制造企業。公司成立于1992年，主要生產和銷售油田高壓三缸柱塞泵、五缸柱塞泵，計算機自動控制固井、壓裂成套設備、油田井下工具、離合器和制動器。生產自動混漿系統固井水泥車，其泵系統和控制系統均為進口Serva公司產品