奔驰双机双泵水泥固井车可靠性影响因素及改进措施

廖大林，王献辉，王凤英，李要民，陈　欣，李满江，张卫平，王希军（.河南信宇石油机械制造股份有限公司，河南　濮阳57006；.川庆钻探长庆钻井总公司，西安7008；.西部钻探准东钻井公司，新疆阜康85；.渤海钻探工程有限公司　装备处，天津0057）

奔驰双机双泵水泥固井车可靠性影响因素及改进措施

廖大林1，王献辉1，王凤英1，李要民1，陈欣1，李满江2，张卫平3，王希军4
（1.河南信宇石油机械制造股份有限公司，河南濮阳457006；2.川庆钻探长庆钻井总公司，西安710018；3.西部钻探准东钻井公司，新疆阜康831511；4.渤海钻探工程有限公司装备处，天津300457）

针对奔驰双机双泵水泥固井车使用中存在的问题，分析了影响因素，提出了改造方案。通过设计和改进，克服了该车存在的缺陷，恢复了使用性能。现场应用表明，该车完全满足实际生产需求，大幅提高了可靠性，对油田在用的特种车辆、工程机械的改造维护提供参考。

水泥固井车；可靠性；影响因素；改进

4　要点分析

自升式钻井平台升降基础的合拢安装是平台建造的重点和难点，其工作要点如下：

1）升降基础为平台大型设备，合拢时要指定专门的安全预案，要具备良好的安全设施，可靠的吊装设备，避免磕碰和坠落事件的发生。

2）合拢前的准备与检查十分重要，影响升降锁紧基础焊后变形的船体大型结构要提前焊接完成。船体整体水平要提前检验通过。

3）合拢前的划线工作要求准确，工艺文件要齐全，现场检查要细致。合拢划线非常重要，要严格按照图纸进行划线，划线范围内不能有遮挡物，要有样冲眼，不能轻易被抹掉。

5）升降基础上的基准，侧面垂直腰线、水平腰线、前后正面中心线、要预制准，标记清晰。以备合拢时使用方便。

6）清理一切影响合拢工作的设施、按照划线切割加工余量、完成开辐工作。

7）基础的合拢会形成密闭舱室，在焊接、检查、监测等过程中、要按照舱室作业的要求保证通风、照明良好的前提下进行工作。

8）每个围阱的3个基础定位完毕后，对3个基础进行尺寸检测，每个基础相对其它误差不能过大，焊接在检测完毕后进行。

9）预留焊接收缩量，保证焊后尺寸。

10）标记焊缝焊接次序，减少焊接变形。

11）在焊接过程中，加强尺寸监测工作，根据焊接变形的具体情况调节焊接方案，保证焊后的关键尺寸不超差。

12）焊接过程要严格遵守WPS，并注意焊前预热与焊后保温，焊接质量的好坏会直接影响到平台的升降情况，这一点对于自升式钻井平台的建造至关重要。

［1］彭洪军，吴建，刘阳.海上自升式平台电动升降装置的研究［J］.东北电力大学学报，2007，4（5）：79-83.

［2］蒙占彬，曹宇光，张士华.自升式平台齿轮齿条升降系统结构设计［J］.机械设计与制造，2013，11（3）：33-35.

［3］徐晓平，付鹏，羊字军，等.自升式钻井平台升降系统安装精度控制［J］.钢结构，2012（4）：389-392.

［4］王刚，孟祥伟，彭曼，等.自升式平台支撑升降系统结构设计与分析［J］.机械设计，2011，7（5）：42-46.

［5］中国船级社.钢质海船入级规范［S］.2012.

［6］中国船级社.海上移动平台入级与建造规范［S］.2005.

中原油田固井公司一辆奔驰双机双泵水泥固井车是某公司2005年设计制造的，当时出厂价值人民币近千万元，投产后服役于中原、西南和新疆油田市场。随着使用时间的推移，部分配件的老化、设备操作人员的更迭，设备本身设计制造存在的缺陷，使该车故障不断，可靠性降低，2013年下半年已无法正常使用，调回中原油田基地进行技术改造。

1　原车存在的主要问题

1）低压管汇设计过于复杂，操作不当或者清洗不及时易造成低压管汇堵塞。

2）三联泵所处位置过于封闭，无法进行常规的维护保养。

3）泥浆泵和三联泵的传动轴过长，运转时抖动严重，易造成断轴、轴承损坏、固定螺栓松动等故障。

4）混浆池布置偏高，容积偏小，工作时水泥浆四处飞溅，影响操作工观察泥浆液面。

5）高压管汇设置在操作台上，安全隐患大。

6）清水泵与灌注泵串联在一根管线上，容易造成水泥倒流至清水泵内，造成清水泵至混合器管汇堵塞。

7）传动轴无防护罩，存在安全隐患。

8）混合器无分散筒，混拌水泥时粉尘雾霾大，看不清混浆池液面。

2　改进方案的设计与实施

2.1方案设计

将三联泵移到驾驶室后侧，改造低压管汇、加装泥浆泵安全阀。重新布置泥浆泵、离心泵、齿轮油箱、高压管汇等一系列部件，全车大修。

2.2平衡计算

2.2.1纵向平衡分析

SPM泥浆泵与混浆池互换，不影响车辆平稳性，因为SPM泥浆泵质量略重于混浆池，稍重的物体向车辆总重心靠近，更有利于平衡。

2.2.2横向平衡分析

横向设备未有大的变动，故平衡仍与原平衡相同。三联液压泵从中间位置移出，仍沿车辆轴线前移，横向重心没有左右偏移。

2.2.3变动情况和增减力矩计算［1］

根据受力分析可计算出各装置重力对车辆重心线的力矩，其公式为

M=WL

式中：M为力矩，N·m；W为重力，N；L为距离，m。

1）右SPM泥浆泵前移1.5 m，其力矩

M1=22 400×1.5=33 600 N·m（前移）

2）将齿轮油箱从车后左边移到右边，向前移动1.2 m。其力矩

M2=4 400×1.2=5 280 N·m（前移）

3）三联泵向前移动2 m，其力矩

M3=3 500×2=7 000 N·m（前移）

4）混浆池由原来的右边位置向后移动3 m至车尾，其力矩

M4=8 200×3=24 600 N·m（后移）

5）增压泵由原来位置向后移4 m至车尾，其力矩

M5=2 700×4=10 800 N·m（后移）

6）混浆泵从右边移动1.2 m至左边车尾，其力矩

M6=2 700×1.2=3 240 N·m（后移）

7）清水泵后移0.7 m，其力矩

M7=2 700×0.7=1 890 N·m（后移）

总体：前移总和M1+M2+M3=45 800N·m，后移总和M4+M5+M6+M7=40530N·m，重心在车辆中桥和后桥之间，未向车尾后移，故可行。

2.3技改措施

1）拆检前对技改处全方位拍照以备后用。拆卸前对各系统分别做上记号，做好拆卸顺序的记录，安装时按反程序进行。

2）液压系统高压胶管和接头都要检查，损坏的需要更换。

3）不得在大梁上开槽打孔，以免影响大梁的强度及承载能力和整车的安全性能［2］。

4）管线除通向压力表的管线需要转弯起缓冲作用的之外，其余管线尽量缩短，避免过多的交叉迂回。

5）安全阀及各类阀门配制，注意通径压力，规格型号与SPM泵的压力匹配。

6）所有液压管线安装前均需要用压缩空气或氮气进行吹扫，防止堵塞。

7）清除旧管线管壁残余水泥结块，保证管道100%的流通截面。

2.4主要节点

1）为了缩短管线和传动轴的长度，便于维修，把右侧（面向车头）后边的SPM泥浆泵与混浆池位置互换，左边的SPM泥浆泵维持原位。

2）将混浆池移到车尾，高度适当减低，长度宽度增加，在原来的基础上容量加大。

3）将原在2台发动机、2台变矩器中间的三联泵移出，安装到驾驶室后边大梁的空位上，缩短传动轴长度。

4）将操作平台扩大，重新制作操作台，将仪表盘上现有的不合格仪表全部更换，并将原来的电控开关改成气控开关。

5）高压管汇从操作台上面移至副大梁上，向后延至车尾混浆池两侧与车尾高压管汇连接。

6）为了安全起见，在SPM泥浆泵和高压管线上加装安全阀，安装在SPM泥浆泵出口管线上，安全阀出口通往混浆池。

7）更新混合器，混合器分散筒重新制作，加装排气管，检修清水阀门。

8）低压管汇重新布置。

9）气液路重新布置。

2.5难点与重点

1）原有的数据采集传感器大部分失效或失准。按要求重新选配计算机控制系统，可实现泵压、排量、发动机转速、油温、油压等基本参数的可视化，并预备了密度计接口。

2）液压系统中的液压管线、元器件的重新布局和调试。将三联泵移至驾驶室后侧，原液压管线全部无法使用，更换全部的液压管线，随着位置的变化，所有的液压调节全部重置。液压管线试压50 MPa，稳压，不刺漏方可安装［3］。

3）高低压管汇布置。原有管线过于复杂，施工过程中流程倒错或阀门失效、冲洗不充分，都可能造成管线堵塞。本次改造过程中，尽量简化流程，水柜出水管线通往SPM泥浆泵和清水泵，混浆池出浆管线分别通往SPM泥浆泵、灌注泵和循环泵，管线预留倾斜角度，便于残液排空［4-5］。

4）底盘为奔驰车，油门控制非常复杂，7根线控制着油门的变化，同时和驾驶室脚踏油门互相制约。经过不断的试验、测量，找出控制主线、复位线等，最终实现了2个按键就可实现油门的增减。

3　现场应用

在中原油田进行现场试车时，根据以下试验方法和验收规则，必须进行各8 h空载、负载运转试验，合格后方能出厂。

1）各密封处、接合处不得有漏油、渗油现象。

2）各种循环泵和灌注泵轴承温升不超过40℃，油池温升不超过15℃，且最高温度不超过70℃。

3）全车运转应平稳，不得有冲击、振动和不正常的响声。

4）负载试验时，距离固井车1 m处用声级计A声级测量整车噪声，不得超过85 dBA

经试验，运行正常，混浆的速度和均匀度达到了预期。改进后的水泥固井车如图1。

图1　改进后的水泥固井车

在西南油气田现场使用中，在进行堵漏剂的水泥浆配置时，循环泵和灌注泵的入口容易被堵塞，影响施工的正常进行。为解决这一问题，加大了滤网孔径，在灌注泵和循环泵的出口加装互通管路，便于反冲，解决了入口堵塞问题。2014-06-10，在西南油气田累计行驶9 580 km，上井43次，使用情况良好，能够满足现场生产需要。

4　结论

1）水泥固井车改进后，三联液压泵安装在明处，有利于观察和维修；轴系改短增加机械的安全性，延长了使用寿命；SPM泥浆泵向前移动使传动轴缩短，减少了震动；混浆池位置的调整便于操作人员现场观察混浆工作情况，并减少泥浆洒在车上，减少污染。

2）系统布局合理，安全性能提高，操作更方便，能确保人身及设备的安全。

3）通过该车的技改，举一反三，可对油田在用的特种车辆、工程车辆的维修改造提供参考。

［1］单辉祖.材料力学教程［M］.北京：国防工业出版社，1985.

［2］张旭明，唐卫军.CPT-Y4型固井水泥车静态强度分析及改进［J］.石油矿场机械，2012，41（9）：76-79.

［3］薛祖德.液压传动［M］.北京：高等教育出版社，1986.

［4］万仁溥，罗英俊.采油技术手册［K］.北京：石油工业出版社，1997.

［5］杨成，任苏朝，牛文录，等.LTJ5100TQ6型蒸汽清蜡车技术改造［J］.石油矿场机械，2013，42（6）：67-69.

TE925.2

B

10.3969／j .issn.1001-3482.2015.12.023

1001-3482（2015）12-0085-03

2015-08-13

廖大林（1951-），男，江苏盐城人，教授级高级工程师，主要从事石油装备技术研究，Email：liaodalin 26＠sina. com。