MTU12V-4000型发动机在压裂撬装泵车上的改造及应用研究

摘 要：压裂车作为压裂作业中不可或缺的设备，传统压裂车的撬装泵都是采用CAT3512型发动机，但长期使用后该发动机性能、环保性已经无法满足行业标准，需要对撬装泵发动机进一步改造。从性能、成本、环保角度出发，MTU12V-4000型发动机工作性能更强、运行更稳定、尾气排放量小，符合国家要求标准。基于此，本文首先提出应用MTU12V-4000型发动机的可行性，进而提出MTU12V-4000型发动机在压裂撬装泵车上的改造应用。

关键词：MTU12V-4000型发动机;压裂橇装泵车;改造;应用

压裂车主要的功能是：向井内注入高压、大排量压裂液，可以压开地层将支撑剂挤压到裂缝的专用车。在油、气、水井等领域应用十分广泛。新时期下，社会经济的发展对油气量需求大增，而石油作为一种不可再生资源，在长期开采中使得油气量逐年减少，开采企业不得不进行低渗透油气田开采，提高了油气的开采难度。在此背景下，未来可能大部分油气田投产方式都要借助压裂改造，还会增加老井复压次数，提高了压裂设备的需求。而传统压裂设备不仅性能不足，同时还会造成一定的环境污染问题。因此对老旧压裂设备进行二次改造势在必行。

1 压裂橇装泵车改造的可行性分析

我国很多油田企业的井下压裂车发动机都是CAT3512，该发动机作为上世纪产品，在长期应用中设备老化问题严重，自动化性能不足，尾气排放量大，无法满足现代化油田生产要求。为了能够保障压裂设备性能，满足行业生产标准，决定采用MTU12V-4000型发动机取替CAT3512型发动机。MTU12V-4000型发动机要比CAT3512型发动机性能更强，其主要参数见表1。通过表1内容可知，MTU12V-4000型发动机输出功率、排量、工作压力都有明显提高，均在30%以上（最多提升了80%）。并且该发动作为一种电喷柴油发送机，采用了共有共轨技术，运行更加平稳、性能更强、投入少、排放量少，符合当今行业标准要求。

2 MTU12V-4000型发动机在压裂撬装泵车上的改造应用

2.1 控制系统

控制系统决定了发动机的性能和功能，内部传感器可以向发动机电子控制单元提供运行信息，可以对发动机运行情况进行控制，可以有效提高发动机动力、减少损耗、降低排放量以及故障检测。MTU12V-4000型发动机采用了自动化控制技术，可以实现电脑控制，监控转速、压力、水温、油温等数据，并且可以自动和额定系数对比，实际运行数据超标会自动报警，远控箱接收报警信号。

2.2 安装

MTU12V-4000型发动机安装过程中主要包括发动机、发送机、传动、风扇、皮带、管线等部件，并对这些部件安装调试。通过分析压裂车高度、宽度，对各个安装部位进行测试，确保能够满足压裂车安装需要。MTU12V-4000型发动机安装的要点是做好水箱固定、控制安装尺寸，制作支座加以固定。支架材料选择200槽钢，螺栓选择M18。

焊接中采用450焊接坡口，从而强化整体强度，焊接要对称，减少焊件变形问题。焊条用507型，在焊接之前做好预热工作，烘烤温度为400℃左右。自动传动连接当中，要先固定内圈，后固定外圈。发动机皮带与风扇用联轴器连接，这样可以实现轴不同心的状态下运转。管线安装主要有散热器水管线、散热器循环水管线，先安装柴油粗滤供油管线和细滤，之后安装散热器、分离器、高压泵、回油箱循环管线，最后安装液压管线、排气管线。

2.3 测试

在上述内容全部安装完毕之后，要展开磨合试验48h，并采集发动机的各项运行指标，与标准数据对比分析。在磨合完毕之后可以在井上作业测试，并对实际工作数据进行采集。主要采集的数据包括：动力端润滑油压力、动力端温度、变矩器压力、变矩器温度、发动机水温、转速等，试运行合格之后即可正式投入到生产中。在实际改造调查发现，MTU12V-4000型发动机在压裂车改造之后，运行情况良好、故障发生率明显降低、提高了运行安全性、保证了稳定性，让压裂作业更加可靠，并且尾气排放可以满足国家标准。

3 结束语

综上所述，MTU12V-4000型发动机综合性能要比CAT3512发送机更强，并且可以实现自动化生产，保证运转的稳定性，实际操作更加方便，设有自动报警装置，提升了压裂作业的安全性。经测试，MTU12V-4000型发动机改造压裂车可以满足油田生产要求，同时也可以满足国家要求的尾气排放标准。

参考文献：

[1]胡雪莲.MTU12V-4000型发动机在压裂撬装泵车上的改造及应用[J].甘肃科技，2011，27（16）：20-21.

[2]尹曉科.关于MTU4000系列柴油机排气温度高的故障分析及其排除[J].珠江水运，2018（11）：200-202.

作者简介：

冉旭东（1992- ），男，汉族，四川省隆昌人，大学本科学历，助理工程师，研究方向：特种设备维修管理。