MTU12V-4000型发动机在压裂撬装泵车上的改造及应用
- 格式：docx
- 大小：11.37 KB
- 文档页数：7
下载文档原格式
合集下载
压裂装备发展现状及发展趋势探讨
压裂装备发展现状及发展趋势探讨山东省东营市257000摘要：国内压裂设备的发展经历了无处不在的从小到大的发展过程。
至此，我国深密页岩油气已进入大规模开发阶段，2500、3000型压裂设备已成为我国页岩气开发和大型压裂工程的主要设备。
在压裂工程上应用大规模压裂设备多年后，电力利用率低，设备使用不合理，尤其是设备配置不会随着施工方式的变化而改变。
科学合理地使用设备对于工程服务提供商延长设备寿命和降低施工成本至关重要。
与此同时，国家排放标准的提高和对车辆公布的限制对大规模削减和配置压裂设备提出了新的要求。
结合我国重点页岩天然气压裂工程现状，从分析压裂施工设备应用数据入手，分析压裂设备使用缺陷，结合今后的工程需要提出解决问题的方法和建议。
关键词：压裂装备；发展现状；发展趋势引言压裂装备主要包括压裂泵注设备、混砂设备、压裂料存储设备和压裂管汇等。
压裂施工时，压裂液、支撑剂等压裂材料按设定配料方案通过混砂设备搅拌均匀，再由往复式泵注设备加压至需要的压力(可高达140MPa)，经压裂管汇、井口进入井筒。
重点介绍了压裂设备中的泵注设备等核心设备的国外和国内发展现状，给出了国内压裂设备电驱化、核心设备单机大功率化的发展趋势，结合国内压裂工艺技术的发展，给出了超长冲程超低冲次压裂泵、支撑剂新工艺流程，指出了压裂装备自动化和智能化发展方向，对提高我国压裂装备技术的水平、保障国家油气安全具有重要的意义。
1国内外压裂装备实质发展情况目前，许多大型压裂设备公司都设在美国，美国也是压裂设备的主要生产国，其中许多公司的产量达到了世界最高水平。
他们将根据工程需要进行调整，以改进压裂设备的施工过程。
对于地形比较平坦、道路交通比较畅通的一些地区，主要使用2000型设备，并采用了相应的拖车结构。
由于区域因素，大多数美国不需要使用大型设备来工作，因此北美地区没有进行过研究1970年以来，中国油田开始从国外进口相关设备，初始阶段主要是1000型，逐步转变为1400-1800型破碎车辆。
2237kW动力系统在油田压裂设备上的应用
特 Ｔ ４ （ ６ Ｗ ） Ｈ ８ １８ ４ ｋ 、双 环 Ｔ ９ － ８ ０ （ ３ Ａ ０ ５ １ ２２７
ｋ ） Ｗ
大 Ｌ此 可供 选 用 的 ２２ ７ ｋ 的发 动机 有 底 特律 Ｊ ３ Ｗ
式 ２０ ５ ０型压裂 泵车 ，并 于 ２ ０ ０ ３年 投入 使用 。虽然
应用。
（ ）发 动机 主要技 术参数 １
型号 ：“ Ｄ ／ Ｕ ｌ Ｖ ０ ０ Ｔ ６ ７ ３ ： Ｄ Ｃ ＭＴ ” ６ ４ ０ － １ ３ Ｋ ９ 额定功 率 ：２２７ｋ ３ ０ Ｐ （ ９０ｒｍ ｎ ； ３ Ｗ（ ０Ｈ ） １ ０ ｉ） ０ ／
况 ，研制 开发 了配备 ２２ ７ ｋ （ ０ ０ＨＰ ３ Ｗ ３ ０ ）动 力系
备 的要 求 ，并适 应 国 内油 田道路 状 况。
关键词 压 裂设 备 动力 系统 压裂 车
引
言
技 术 分 析
１ ．动力 系统 的选用 与组成
随着 国 内石 油 、天 然 气 勘 探 和 开 发 的不 断 扩 展 ，油气 田压裂施 工规 模每 年都在 逐渐增 大 ，我 国 油 田局 部 区块 已经 有 气 井 施 工 最 高 压 力 达 到 １０ ２ ＭＰ ａ以上 、机 组 总 输 出 水 功 率 大 于 １ １ ５ ５ ｋ １ ８ ． Ｗ （５０ ０Ｈ ）的超 大型 压裂作 业 。 目前 我 国还 没有 １ ０ Ｐ
能够完 全适应 该作 业工 况 的压 裂设 备 ，只能通 过增
加施＿ Ｔ设备数 量 的方式 实现 。 在 国外 由于 其油 田道 路情 况 较 好 ，美 国 Ｂ 公 Ｊ 司针对 国外 油 田路 况 ，于 ２ ０ ０ ２年 开 发研 制 了拖 装
功率 传动 箱 有 ：阿 里 逊 ￥ ８ ０ （ ７ Ｗ） ９ １ Ｍ １６ ８ ｋ 、卡
ｋ ） Ｗ
大 Ｌ此 可供 选 用 的 ２２ ７ ｋ 的发 动机 有 底 特律 Ｊ ３ Ｗ
式 ２０ ５ ０型压裂 泵车 ，并 于 ２ ０ ０ ３年 投入 使用 。虽然
应用。
（ ）发 动机 主要技 术参数 １
型号 ：“ Ｄ ／ Ｕ ｌ Ｖ ０ ０ Ｔ ６ ７ ３ ： Ｄ Ｃ ＭＴ ” ６ ４ ０ － １ ３ Ｋ ９ 额定功 率 ：２２７ｋ ３ ０ Ｐ （ ９０ｒｍ ｎ ； ３ Ｗ（ ０Ｈ ） １ ０ ｉ） ０ ／
况 ，研制 开发 了配备 ２２ ７ ｋ （ ０ ０ＨＰ ３ Ｗ ３ ０ ）动 力系
备 的要 求 ，并适 应 国 内油 田道路 状 况。
关键词 压 裂设 备 动力 系统 压裂 车
引
言
技 术 分 析
１ ．动力 系统 的选用 与组成
随着 国 内石 油 、天 然 气 勘 探 和 开 发 的不 断 扩 展 ，油气 田压裂施 工规 模每 年都在 逐渐增 大 ，我 国 油 田局 部 区块 已经 有 气 井 施 工 最 高 压 力 达 到 １０ ２ ＭＰ ａ以上 、机 组 总 输 出 水 功 率 大 于 １ １ ５ ５ ｋ １ ８ ． Ｗ （５０ ０Ｈ ）的超 大型 压裂作 业 。 目前 我 国还 没有 １ ０ Ｐ
能够完 全适应 该作 业工 况 的压 裂设 备 ，只能通 过增
加施＿ Ｔ设备数 量 的方式 实现 。 在 国外 由于 其油 田道 路情 况 较 好 ，美 国 Ｂ 公 Ｊ 司针对 国外 油 田路 况 ，于 ２ ０ ０ ２年 开 发研 制 了拖 装
功率 传动 箱 有 ：阿 里 逊 ￥ ８ ０ （ ７ Ｗ） ９ １ Ｍ １６ ８ ｋ 、卡
MTU携全新石油与天然气解决方案亮相第14届中国国际石油石化技术装备展
MTU携全新石油与天然气解决方案亮相第14届中国国际石油石化技术装备展佚名【期刊名称】《机电设备》【年(卷),期】2014(031)002【总页数】2页(P7-8)【正文语种】中文■ MTU全新压裂动力包与MTU 4000系列发动机一同提供业内最完备的压裂解决方案■ 电动钻井包(EDP)重达17吨，配备的发电机组由符合EPA Tier 2国际排放标准MTU 4000系列发动机支持■ MTU 4000系列海上发动机专为紧急备用电源，消防泵系统以及原始设备制造商而设计■ 针对移动和固定油井应用程序的需求，MTU推出1300系列陆上发动机与 SCR 系统3月19日至3月21日，第14届中国国际石油石化技术装备展览会（CIPPE 2014）在北京举行。
罗尔斯•罗伊斯动力系统公司旗下的动力和推进系统解决方案专家MTU亚洲公司在现场携众多产品参展，重点展示其领先的石油和天然气产品及服务组合。
在CIPPE 2014上，MTU展示了一组功率范围为320千瓦到1865千瓦（429bhp至2500bhp），适用于海陆勘探与生产（E&P）的产品。
与电动钻井包（EDP）、MTU 4000系列和MTU 1300系列发动机一同展示的还有首次在亚洲亮相的MTU全新压裂动力包。
全新MTU压裂动力包作为全面的解决方案，专门为满足高要求及苛刻条件的油井服务行业而设计。
所有部件设计能无缝配合，确保优异性能和最长使用寿命，MTU压裂动力包的真正动力来自其强大的MTU 4000系列发动机和轻便的ZF 8 TX型传动箱。
MTU 4000 S83发动机输出功率范围已提高至1678千瓦到1865千瓦（2250bhp-2500bhp）。
这些关键部件紧密配合，使MTU压裂动力包即使在最严苛的压裂条件下也具有可靠卓越的耐用性和可靠性。
得益于燃油效率和发动机技术的提高，MTU压裂动力包的所有部件实现无缝衔接配合，使用寿命长，降低了生命周期成本。
4500马力新型电驱动压裂泵电机的研制
2.1 使用环境条件 储存温度：-40℃～+70℃，相对湿度小于
95%，无结霜露；运行环境温度：-10℃～+40℃； 海拔高度：≤1200m；工作过程中具有振动。振 动满足EN50178/60068-2-6要求，5-31Hz范围内， 最大振幅0.25mm，31-150Hz范围内，最大加速度 1G。
适用场所：适应野外恶劣工况。电机防护等 级：IP23，工作环境中存在泥土、水汽、灰尘、 泥浆或砂浆；设备满足II区工作环境要求，电机为 卧式安装。图1、图2是某型号压裂撬扭矩和流量 的曲线图。
图3为某型号压裂泵工作模式及压裂机泵车工 作中通常采用的循环模式。
图3
2.2.1 选取电动机容量 由图3可以看出：每组压裂车都处于间歇工作
状态，持续运行于最大功率的80%左右，因此，电 动机所需工作功率计算如下：
压裂泵的输出水容量 P=4500hp=4500×0.7457=3355.65kW，考虑 到泵的效率，按P=3300kW，且P=3300kW 持续运行于最大功率的80%，则功率 P=PMAX×80%=3300kW×0.8=2640kW，考 虑到电机效率η=0.947，则电机功率取 P=2640×0.947=2500kW。
时将压裂泵系统从“机械驱动时代”提升至“电 动、数控、绿色、智能时代”，为油田市场的页 岩油/气开采提供了有力保障，也为能源开发开拓 了新领域，具有划时代意义。
2 压裂柱塞泵系统对电机的要求 压裂泵是压裂车的工作主机。它的工作状况
决定电机的特性要求。设计时应首先从使用环境 的压力、工作要求等方面使电机适应压裂泵的要 求。
[关键词] 页岩气；压裂泵；大功率；电驱动；多相电机
1 概述 页岩气及页岩油是能源领域三大主要非常规
资源之一，页岩气及页岩油的开采已成为全球能 源开发的另一个热点。压裂车（又称压裂泵车） 是以载重汽车为底盘的压裂泵组合设备，是页岩 气/油开采中的核心装备。压裂车的作用是把压 力高、排量大的专用压裂液挤入地层，加大井内 地层的缝隙，再将一定粒度和配比的天然砂或耐 高温、耐高压、耐腐蚀、高强度、高导流的人造 高强陶瓷颗粒材料输入地层，支撑缝隙，将地层 中的油气资源加压通过设备输出。近年来压裂泵 （车）在向高压力、大排量、性能可靠，操作方 便，工作平稳，结构紧凑的方向发展。
95%，无结霜露；运行环境温度：-10℃～+40℃； 海拔高度：≤1200m；工作过程中具有振动。振 动满足EN50178/60068-2-6要求，5-31Hz范围内， 最大振幅0.25mm，31-150Hz范围内，最大加速度 1G。
适用场所：适应野外恶劣工况。电机防护等 级：IP23，工作环境中存在泥土、水汽、灰尘、 泥浆或砂浆；设备满足II区工作环境要求，电机为 卧式安装。图1、图2是某型号压裂撬扭矩和流量 的曲线图。
图3为某型号压裂泵工作模式及压裂机泵车工 作中通常采用的循环模式。
图3
2.2.1 选取电动机容量 由图3可以看出：每组压裂车都处于间歇工作
状态，持续运行于最大功率的80%左右，因此，电 动机所需工作功率计算如下：
压裂泵的输出水容量 P=4500hp=4500×0.7457=3355.65kW，考虑 到泵的效率，按P=3300kW，且P=3300kW 持续运行于最大功率的80%，则功率 P=PMAX×80%=3300kW×0.8=2640kW，考 虑到电机效率η=0.947，则电机功率取 P=2640×0.947=2500kW。
时将压裂泵系统从“机械驱动时代”提升至“电 动、数控、绿色、智能时代”，为油田市场的页 岩油/气开采提供了有力保障，也为能源开发开拓 了新领域，具有划时代意义。
2 压裂柱塞泵系统对电机的要求 压裂泵是压裂车的工作主机。它的工作状况
决定电机的特性要求。设计时应首先从使用环境 的压力、工作要求等方面使电机适应压裂泵的要 求。
[关键词] 页岩气；压裂泵；大功率；电驱动；多相电机
1 概述 页岩气及页岩油是能源领域三大主要非常规
资源之一，页岩气及页岩油的开采已成为全球能 源开发的另一个热点。压裂车（又称压裂泵车） 是以载重汽车为底盘的压裂泵组合设备，是页岩 气/油开采中的核心装备。压裂车的作用是把压 力高、排量大的专用压裂液挤入地层，加大井内 地层的缝隙，再将一定粒度和配比的天然砂或耐 高温、耐高压、耐腐蚀、高强度、高导流的人造 高强陶瓷颗粒材料输入地层，支撑缝隙，将地层 中的油气资源加压通过设备输出。近年来压裂泵 （车）在向高压力、大排量、性能可靠，操作方 便，工作平稳，结构紧凑的方向发展。
mtu4000柴油发动机配套方案详解
MTU4000系列G60柴油发动机配套发电机组方案简述1. 奔驰-mtu4000系列柴油机概述奔驰-mtu4000系列柴油机是mtu和底特律合作开发的新产品，采用诸多世界领先技术，性能超群，是世界柴油机产品中的极品机型。
水冷、4冲程、直喷式燃烧室、气缸排列方式V型90°、废气涡轮增压及增压中冷、湿式可换式缸套、3环钢顶铝裙活塞、活塞喷油震荡冷却、铬陶瓷耐磨层活塞环、一缸一盖、4气门、气门旋转机构、干式排气岐管、电子管理系统(包括数字式电子调速功能)、共轨式燃油喷射系统、电控喷嘴、故障诊断及自动显示系统、24V电系、1500r/min。
排放:达到德国空军TA Luft标准，可以调整达到美国加州大气资源局CARB、环保局EPA、欧共体EURO非公路车辆排放标准。
2. 配套要求：2.1发动机配套：一、冷却系统：配套风扇水箱；预热装置；预热循环水泵；高、低温循环呼吸阀、高、低温膨胀水箱；水位监视器；（详见图纸）二、润滑系统：配套手摇机油泵、离心滤装置、连接软管（DN20）；（详见图纸）三、燃油系统：燃油粗滤、油水分离装置、燃油冷却器、日常燃油箱（>1000升）、连接到发动机的燃油管（DN20；0.1bar-1.5bar）；（详见图纸）四、进排气系统的配套：消声器（详见图纸）2.2发电机配套2.3控制屏配套2.4房子、底盘配套：2.4.1支撑部分：包括发动机支撑；发电机支撑；风扇、水箱支撑；2.4.2房间内部平面布置，内部油、气、水管路，电力线路布置；2.4.3发动机底盘结构设计、房子底盘结构设计；一、水箱的设计（自制，也可以根据现在的水箱选配，比如选用C25的水箱）：1. 由MTU的资料提供可知：平稳工作时：高温循环散热515kW；超速工作时：高温循环散热555kW；机体外管路压力损失0.55bar-0.7bar，流量56m3/h，水泵入口压力0.4bar-1.5bar，系统设计承压2.5bar。
4000马力压裂泵阀箱的设计分析与制造工艺研究开题报告
4000马力压裂泵阀箱的设计分析与制造工艺研究开题报告题目：4000马力压裂泵阀箱的设计分析与制造工艺研究一、研究背景及意义随着页岩气、煤层气和致密油等能源开发的不断深入，液压压裂技术的应用逐渐被广泛采用。
压裂泵是压裂过程中最关键的装备之一，阀箱作为压裂泵的重要组成部分，可控制液体进出和压力的大小，是确保压裂作业顺利进行的关键部件之一。
然而，由于加工难度大、产品质量受限、价格昂贵等原因，国内市场上主流压裂泵的阀箱一般采购自国外，价格高昂，限制了国内压裂泵行业的发展。
因此，对阀箱的设计分析与制造工艺的研究具有重要的现实意义。
本研究旨在探究一种能够满足4000马力压裂泵操作要求的阀箱设计方案和制造工艺，提高我国压裂泵制造水平和市场占有率。
二、研究内容和方法（一）研究内容：1.分析国内外压裂泵阀箱的技术水平和市场现状，总结其特点和不足之处。
2.研究阀箱的设计方案，包括结构、尺寸、材料和工艺等方面的设计要点，着重考虑阀体加工难度和阀门性能的影响。
3.进行阀箱的模拟分析，考虑阀门开启和关闭时的液力特性、压力变化和阀门部件的应力分布等因素。
4.根据阀箱设计方案和模拟分析的结果，制定阀箱的制造工艺方案，包括材料的选用、加工工艺和检测方法等。
5.制造阀箱试制样品，进行性能测试和逐一检验，评估其性能是否符合设计要求。
（二）研究方法：1.文献资料法：收集和分析国内外现有压裂泵阀箱的设计、制造和应用情况，总结其特点和不足之处，为阀箱设计提供理论依据。
2.实验分析法：通过模拟分析和性能测试，探究阀箱的液力特性、应力分布等关键技术指标，为阀箱制造提供技术指导。
3.综合法：将文献资料法和实验分析法综合运用，得出阀箱的设计方案和制造工艺方案，同时优化设计和制造过程。
三、预期成果及应用价值本研究将设计出一种满足4000马力压裂泵操作要求的阀箱设计方案和制造工艺。
研究成果能够提高我国压裂泵技术水平和市场占有率，具有重要的应用价值和社会经济效益。
2250压裂车培训教材(新版)要点
目录一、概述 (1)二、运载汽车 (1)三、台上发动机 (2)四、变速箱 (4)五、万向轴 (9)六、泵内减速器 (9)七、卧式三缸泵 (9)八、润滑系统 (16)九、控制系统 (17)十、操作与注意事项 (18)十一、备件明细表 (22)十二、专用工装明细表 (24)十三、附图 (25)共30页第- 1 -页一、概述：LTJ 5310T YL250型压裂车是移运式设备，能胜任各种工况下的高压液体施工为油田压裂，水力喷砂等作业，煤矿高压、水力采煤、船舶高压水力除锈等。
采用北方奔驰汽车底盘带有轮间和轴间闭锁机构越野性好，性能可靠，适合油田路况工作要求，装载重量只有汽车能力的64％～86％载重余量大，并能跨越一米多宽深沟，适合草原无正式公路的油田使用。
台上设备包括具有2250HP的MTU/DDC12V-4000型柴油机，原装艾里逊S9810M型液力变矩器、5ZB105/1630卧式三缸柱塞泵、高低压管线和活动弯头等其他附属设备，能进行单机或联合施工作业。
台上柴油机的起动、加速、减速、正常停车和紧急停车、变速箱的换挡、压裂施工参数的检测等均能在远离压裂车30米外的地面操作，操作安全可靠。
本设备装有自动超压保护装置，当压裂泵工作压力超过设定压力时，超压保护系统自动断开动力，但柴油机并不熄火，而在低怠速下运转。
因此在超压排除后，可以很快重新启动泵工作。
LTJ5310TYL250型压裂车选用北方奔驰ND13101D47J/8×4汽车底盘。
本设备外形尺寸：（L×H×B）11130×2500×3800 mm总质量：30980 kg 整备质量：30850kg二、运载汽车型号：北方奔驰ND13101D47J /8×4额定功率：276 kw（2200 r/min）共30页第- 2 -页轴距：1500+4750+1450 mm驱动形式：8×4总质量：31000 kg发动机型号：WP10.375 最高车速: 85 km/h三、台上发动机选项一型号：MTU/DDC12V-4000型柴油机功率：2250HP(1678 kw)转速：1900 r/min汽缸数：12V最大扭矩：8346 N. m启动方式：液压启动,它可以保证柴油机在任何条件下有效可靠的启动。
压裂用大功率五缸柱塞泵的研制
* 基金项目: 中国石油化工集团公司科技发展部重点攻关项目 2500 hp五缸柱塞泵研究与开发 ( JP03008 )。
2007年 第 35卷 第 2期
张国友等: 压裂用大功率五缸柱塞泵的研制
23
核。采用对称布置的双圆柱斜齿轮传动, 布置在曲 是由于疲劳损伤积累, 导致疲劳裂纹扩展而引起,
轴两端, 抵消齿轮运转时产生的轴向力。轮齿表面 因此设计 时用 P ro /E 软件对泵头体 进行有限 元分
22 新产品开发
石油机械 CH INA PETRO LEUM MA CH IN ERY
2007年 第 35卷 第 2期
压裂用大功率五缸柱塞泵的研制*
张国友 1, 2 冯 定1 游 艇2
( 1 长江大学 2 江汉石油管理局第四石油机械厂 )
摘要 随着油田压裂工艺的发展, 大功率的柱塞泵越来越成为压裂作业的发展趋势, 为此, 研制了 SJ2500五缸柱塞泵。这种泵具有压力高、排量大、性 能可靠、结构紧凑、操作灵活等特 点, 采用一种柱塞的性能参数 ( 压力、排量 ) 可覆盖目前所有固井、压裂用三缸柱塞泵在各种柱 塞时的性能参数, 是油田酸化压裂作业的理想设备。该泵于 2006年 7月在美国德克萨斯州井场工 作, 其噪声等级低于现场其它泵, 经过 354 h的现场施工, 整个泵运行状态良好, 美国用户对泵 的整个操作很满意。
568
2 710 37 1 1 631 49 3
2000 型三 114 3 97 5
625
缸柱塞泵 127 0 79 0
设计时壳体采用钢焊接结构, 由 6块支撑板组 成机架, 曲轴 6个轴承座和小齿轮轴的 2个轴承座 焊在支撑板上, 5个缸套分布在各支撑板之间的空 间, 改进了原三缸柱塞泵的壳体结构, 将齿轮盖、 前盖和后盖与泵壳做成一整体, 增加了壳体强度, 减少了漏油几率。为提高焊接质量, 设计加工了 2 套焊接工装; 为防止加工后壳体变形, 进行焊后去 应力处理, 并 设计了壳体镗 夹具和专用刀 盘、镗 杆, 在数显镗床上初加工, 在 RT 1600加工中心上 精加工。
反求分析在1400型压裂泵动力端改进中的应用
收 稿 日期 ： ０ ６— ４—２ ２０ ０ ５
基 金项目 ： 石油天然气装备” “ 省部共建教育部重点实验室项 目（Ｓ Ｚ一 ５ １ 。 ＪＴ ０ ０ ）
作者 简介 ： 蒋发光 （９ ６ ， （ １７ 一） 男 汉族 ） 四川 大英人 ， ， 博士研究生 ， 主要从事石油天然气装备现代设计研 究与教学工作 。
摘要 ：针对 Ｈ ４０型压 裂泵在 引进 １ Ｑ１０ ０余年后相继发 生动力端 非 易损件 损坏 、 效等一 系列 问题 ， 究基 于反 求 工 失 研 程技 术展 开 ， 对 Ｈ ４ ０型压 裂泵实物的深入推 敲和 对方案 的反复 论证基础 上 ， 在 Ｑ１０ 通过反 求分析 、 实物 学习、 Ａ Ｃ Ｄ建
图 １ 反 求 工 程 设 计 过 程 阶段 。
动、 滑动轴承等运动零件 以及它们 动连接副的设计 、
１ 压 裂车大 泵动力端拆 卸、 实物 测绘
材料 、 制造 和润滑水平 等 ， 是制 约压裂 泵发展 的关 在 Ｈ １０ Ｑ ４０型 压 裂 车 大 泵 动 力 端 反 求 分 析 中 ， 键， 实物零 件 的 破坏 情 况 很 好 地说 明 了 这 一 点 。 国 通过拆 卸发 现 ， 压裂 车大泵 动 力端 主要 由大 箱体 、 小 产化设 计 的重 点就 是针 对上 述一 系 列 问题 开展 各 项 箱体 、 箱体 附件 、 中间传 力 组件 （ 轮 毂 等 ） 蜗 轮 蜗 含 、 研究 、 设计 。在 对 Ｈ ４０型压 裂 泵 动 力 端 研 究 设 Ｑ１０ 杆 组件 、 曲轴 （ 拐 、 拐 曲轴 各 一 个 ） 连杆 组 件 和 三 两 、 计 中， 主要 应用 反 求 工 程 技 术 思 想 ， 现行 ＨＱ ４０ 从 １０ 十字头组件 （ 含十字头 、 拉杆 等） 润滑 系统等几 大 、 型压 裂车 大泵 动力 端实 物 出发 开 展 对压 裂 泵 动力 端 部 分组 成 。 同时 ， 现该 压 裂 车大 泵 动 力 端 已经 出 发 的改 造 。反求 工程设 计 过程 如 图 １ 所示 。 现如下问题 ：１ （ ）蜗杆输入端断裂 ；２ （ ）中间传力组
基 金项目 ： 石油天然气装备” “ 省部共建教育部重点实验室项 目（Ｓ Ｚ一 ５ １ 。 ＪＴ ０ ０ ）
作者 简介 ： 蒋发光 （９ ６ ， （ １７ 一） 男 汉族 ） 四川 大英人 ， ， 博士研究生 ， 主要从事石油天然气装备现代设计研 究与教学工作 。
摘要 ：针对 Ｈ ４０型压 裂泵在 引进 １ Ｑ１０ ０余年后相继发 生动力端 非 易损件 损坏 、 效等一 系列 问题 ， 究基 于反 求 工 失 研 程技 术展 开 ， 对 Ｈ ４ ０型压 裂泵实物的深入推 敲和 对方案 的反复 论证基础 上 ， 在 Ｑ１０ 通过反 求分析 、 实物 学习、 Ａ Ｃ Ｄ建
图 １ 反 求 工 程 设 计 过 程 阶段 。
动、 滑动轴承等运动零件 以及它们 动连接副的设计 、
１ 压 裂车大 泵动力端拆 卸、 实物 测绘
材料 、 制造 和润滑水平 等 ， 是制 约压裂 泵发展 的关 在 Ｈ １０ Ｑ ４０型 压 裂 车 大 泵 动 力 端 反 求 分 析 中 ， 键， 实物零 件 的 破坏 情 况 很 好 地说 明 了 这 一 点 。 国 通过拆 卸发 现 ， 压裂 车大泵 动 力端 主要 由大 箱体 、 小 产化设 计 的重 点就 是针 对上 述一 系 列 问题 开展 各 项 箱体 、 箱体 附件 、 中间传 力 组件 （ 轮 毂 等 ） 蜗 轮 蜗 含 、 研究 、 设计 。在 对 Ｈ ４０型压 裂 泵 动 力 端 研 究 设 Ｑ１０ 杆 组件 、 曲轴 （ 拐 、 拐 曲轴 各 一 个 ） 连杆 组 件 和 三 两 、 计 中， 主要 应用 反 求 工 程 技 术 思 想 ， 现行 ＨＱ ４０ 从 １０ 十字头组件 （ 含十字头 、 拉杆 等） 润滑 系统等几 大 、 型压 裂车 大泵 动力 端实 物 出发 开 展 对压 裂 泵 动力 端 部 分组 成 。 同时 ， 现该 压 裂 车大 泵 动 力 端 已经 出 发 的改 造 。反求 工程设 计 过程 如 图 １ 所示 。 现如下问题 ：１ （ ）蜗杆输入端断裂 ；２ （ ）中间传力组
2250型压裂车技术规格书
2250型压裂车技术规格书KRT5390TYL压裂车技术规格书KRT5390TYL压裂车技术规格书2014年03月1、设计制造依据：SY/T5211-2009《压裂成套设备》GB/T9417《汽车产品型号编制规则》SY/T5301～5308《石油钻采机械产品用技术条件》GB/T16735～16738《道路车辆识别代号》QC/T252《专用汽车定型试验规程》Q/JQ.J04.123《高压流体产品试验规范》SY/T6270《石油钻采高压管汇件的使用与维护》API Spec6A《井口装置和采油树设备规范》JB/T5000.10-1998《装配通用技术条件》SY5305-1987《石油钻采机械产品用焊接件通用技术条件》GB/T7935《液压元件通用技术条件》GB/T3683-2006《橡胶软管及软管组合件钢丝编织增强液压型规范》2.总体要求：(1)全部供货设备应是未经使用过的正品，并在技术上应具有先进性。
(2)全部供货设备的设计规范、制造工艺及产品技术质量应符合相关国际通用标准、中国国家标准及行业标准。
(3)要求所有设备的部件技术性能配置合理。
要求整车载荷分布合理，无偏重现象。
前后桥及左右侧实际载荷小于前后桥的额定载荷。
要求整车具有足够的抗震性能及越野性能，能适应用户提出的油气田井场公路及普通公路行驶。
(4)所有台上设备布局合理，方便设备操作、检查和维护。
台上设备应配置必要的操作平台、操作通道、工作梯、警告标识。
所有暴露在外面的运动部件及高温部件应有安全防护装置。
设备的各种排放口应指向安全位置。
设备按标准配备消防器材。
(5)全部供货设备具有良好的密封及抗震动能力，以保障设备能适应在潮湿、下雨及风沙等气候条件下作业，并能适应-29~+45℃的作业环境温度。
(6)设备配置完整必要的液压、气动、润滑、冷却及控制等系统。
(7)全部供货设备的仪器、仪表的计量单位采用国际单位制（或国际单位制与英制对照）。
全部液动/气动/电路采用编码进行标识。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
MTU12V －4000 型发动机在压裂撬装
泵车上的改造及应用
第27 卷第16 期
2011年8 月
甘肃科技
GansuScienceandTechnolog5
Vo1.27
A.
No.16
20ll
MTU12V 一4000 型发动机在压裂
撬装泵车上的改造及应用
胡雪莲
（中国石化中原油田井下特种作业处压裂专修车间,河南濮阳457061）摘要:为了提高压裂车的性能,达到国家的环保标准,对压裂撬装泵车上发动机进行技术改造,采用MTU12V 一
4000 型发动机替代CAT3512 型发动机.该方案降低了压裂装备的制
造成本,改造后压裂机组工作平稳,尾气排放符
合国家标准.该技术在压裂撬装泵车上的成功应用为今后压裂装备技术的开发及改造具有一定的借鉴意义.
关键词:压裂装备;发动机;改造;应用;低成本;高性能
中图分类号:TE934.2 随着世界各国油气用量需求增大和可动用油气储量的减少,越来越多的可采储量属于低渗透油气储量,石油开采难度不断加大.今后可能所有油气田的投产方式都要通过压裂改造的方式才能实现, 老井复压的数量也会增加,这样对压裂装备的需求就越来越大,2】.所以,改造现有压裂装备,提高其性能成为目前所面临的主要问题.
1 改造方案
很大一部分是20世纪90年前后引进的压裂车组所
配备CAT3512 型发动机.整个设备老化严重,自动化程度低,尾气排放不符合环保要求.为了提高现有压裂设备装备性能,达到国家的环保标准.拟采用MTU12V 一4000 型发动机替代CAT3512 型发动机. 1.1 可行性
为了确定MTUI2V 一4000 型发动机替代
CAT3512型发动机后能否投入正常使用，现对
MTU12V 一4000 型发动机和CAT3512 型发动机性中原油田现有的井下压裂车组所用的发动机,能参数进行对比,结果见表l.
表12500型与2000型压裂泵车性能参数对比
由表1 中对比数据可以看出:与CAT3512 发动
机相比,MTU12V —4000发动机的输出功率，理论排
量和工作压力均得到了很大的提高,幅度都在30%
80%之间.MTU12V 一4000型发动机采用供油共
轨技术的电喷柴油发动机,工作平稳,节约投资,尾气排放环保,达到国家排放标准.
1 .2技术指标
MTU12V 一4000型发动机功率为1678kW采用四冲程,12缸发动机，缸径冲程为165/190MM,缸采用V型9o•夹角排列，电喷，水冷结构•正时针旋转,最低稳定转速700r/min,最低点火转速300r/min,最高承载转速2000r/min,最大扭矩8346NM.纵向驱动末端永久下降最大度数为12., 纵向自由端永久下降最大度数为5..
1 . 3控制部分
发动机的控制部分是其核心所在,发动机控制系统用传感器向发动机的电子控制单元提供发动机的工作状况信息,供ECU 对发动机工作状况进行精确控制,以提高发动机的动力性,降低油耗,减少废气排放和进行故障检测.MTU12V 一4000型发动机采用电脑控制,仪表面板显示转速,机油压力,柴油压力,水温,油温,工作压力等实时数据,设有自动报警装置,当发现某处压力不在使用范围内时,自动发出报警信号,远控箱接受报警信号.
第16期胡雪莲:MTU12V 一4000型发动机在压裂撬装泵车上的改造及应用21
1.4 发动机安装
MTU12V 一4000 型发动机安装包括水箱安装, 发动机安装,传动连接,风扇与皮带轮连接,各类管线连接,控制部分安装调试几大部分.
考虑压裂车整车高度及宽度的要求,反复测量压裂车各安装部位及发动机的主要尺寸,MTU12V 一4000 型发动机的安装尺寸与发动机倾斜指标参数满足现用压裂装备需要.
压裂车底盘及传动箱主要技术数据:底盘全长
为9500mm,大梁宽度为780mm,车宽为2400mm传动箱型号为9000型,飞轮盘型号为0o型,发动机飞轮盘型号为oo 型.
图1MTU12V 一4000 型发动机主要尺寸
A 一总长,
B 一总宽,
C 一总高,
D 一法兰安装面到发动机末端长
度,E 一机轴中线到油盘底部高度,F 一机轴中线到发动机装配面高度.
表2MTU12V 一4000 型发动机主尺寸根据图1及表2中所列MTU12V 一4000型发动
机主要尺寸确定水箱的固定位置及安装尺寸,制作支座并加固稳定,固定支架包括发动机的前支座,后支座,水箱底座及支架.支架选材用
200 槽钢,固定螺栓选用M18.支架焊接技术要求：打u型450 焊接坡口,来增加强度;采用对称焊接,来防止焊件变形;采用507焊条,加
强强度;焊接前,焊条预热, 烘烤到300〜500C .
在进行传动连接时,先进行内圈连接固定,后进行外圈连接固定.风扇与发动机皮带轮连接采用万向联轴器连接,万向联轴器作用是保证两轴在不同心的情况下,能正常运转.
最后进行管线安装,其中包括进出主散热器的两根水管线和连接辅助散热器的循环水管线;连接发动机柴油粗滤的供油管线及细滤一柴油散热器一油水分离器一进发动机高压泵多余燃油回油箱的循环油管线;启
动液压管线和呼吸口排气管线.
1 . 5现场测试
安装完成后，进行了48h磨合试验，发动机各项指标达到技术要求.然后对MTU12V 一4000型发动机上井作业,并对作业数据进行了采集：动力端润滑油压力为1.3MPa,动力端温度为6OC，变矩器压
力为1.4MPa,变矩器温度为70C，发动机水温为
79 C，转速为1900r/mi n.
1.6 实际应用
采用MYul2V—400o 型发动机改造后的压裂车组次参加大型高压压裂,运转良好,故障发生率大大降低,整车安全性,稳定性得到了很大的提高,使压裂作业得到了安全可靠的保证.自2009年投入使用至今发现,适应各类型压裂生产,故障率低,基本无返厂维修记录,且尾气排放符合环保要求.
1.7经济效益
1）一台MYul2V —4000型发动机购价265 万元,而用相同性能指标的CAT 柴油机则需要475万元.改造一套就可以节约1 90万元,降低了压裂装备的投资成本.
2）MYul2V —4000型发动机通过现场使用,相比其他发动机工作更平稳,且安全性,稳定性也得到了提高,使压裂工作时更加安全可靠.间接经济效益十分可观.
3）尾气排放达到了国家排放标,社会效益显而易见.
2结论
MTUI2V -4000型发动机功率达到1678kW,能
够满足油田各项压裂生产需要.并且采用电脑控
制,运转平稳,操作控制简便,设有自动报警装置,提高了整车的安全性.MTU12V 一4000 型发动机采用供油共轨技术的电喷柴油发动机,尾气排放达到国家的环保标准,符合环保要求.
参考文献:
[1]孙治国.对降低油气田压裂设备制造成本的思考
[J].甘肃科技，2009,25(2):91-92.
[2]吴汉川.我国压裂设备现状及国产装备研发目标
[J].石油机械，2008,36(9):154159.
[3]刘志东，吴汉川.TWINDISC变速箱在2500型压裂车泵车上的应用[J].石油机械,2009,37(6):62。