单机单泵水泥车控制系统研制

摘要

固井作业是油田勘探开发作业中必不可少的重要组成部分，是钻井工程重要的环节之一，固井质量是油气井的“百年大计”，该项作业中的各技术措施与最终的产量紧密相关，对油气井寿命、油气井产能、勘探开发的总体效益影响很大。因此研制开发性能可靠、技术先进的固井设备对完成固井作业、保证固井质量有着非常重要的意义。 单机单泵水泥车主要用于油气田深井、中深井、浅井的各种固井作业，可完成自制水泥浆、注水泥、替泥浆等工作，是固井成套设备中的关键设备，其性能是否可靠直接影响到固井质量，单机单泵水泥车还可用于洗井和一般浅并的压裂施工，凡属井深在4500m以内的各种固井作业，用一台车即可完成。 但是单机单泵水泥车由于技术含量高，装配工艺较复杂，国内目前能真正生产该车的厂家极少，造成目前国内该类水泥车品种不多，竞争对手少的局面。为了满足油田的需要，也为了公司的发展，我们决定开发符合油田需要的该类型水泥车，参与市场竞争。 本文根据水泥车的技术性能要求对水泥车的底盘、主柴油机、液力变速箱、三缸柱塞泵、辅助柴油发动机、联泵装置以及离心泵等主要零部件进行了设计与选择，并严格按照SY/T5611－2001《固井水泥车》等相关规定研制出了单机单泵水泥车的控制系统，该控制系统主要包括包括自动混浆系统、液压系统、气路系统及电路系统。 研制出了高能混合器等关键部件，建立了力学模型，并进行了结构分析与计算：根据水泥车的工作状况对液压系统的清水泵、循环泵、增压泵等主要部件进行了选型计算，并设计了各泵的液压原理图及管路图。 本文根据单机单泵水泥车的工作环境和性能要求选用AB公司的SLC500系列PLC，开发出了单机单泵水泥车的控制系统软件，并编写了相应的软件程序。 油田固井常用的工作介质为水、泥浆、钻井液等油井服务液，固井中需要达到的技术要求为：混浆能力0～2.3m3/min，混浆密度1.0～2.4g/cm3，密度控制精度±0.01～0.02g/cm3。本文研制的单机单泵水泥车的自动混浆系统最大混浆能力2.3m3/min，最大混浆密度2.4g/cm3，密度控制精度为±0.01～0.02g/cm3，能够达到油田固井的需要。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章前言

1.1固井水泥车用途

1.2固井水泥车分类

1.3具有混浆功能的固井水泥车简介

1.4课题的研究目的及研究内容

1.4.1研究目的

1.4.2研究内容

第2章单机单泵水泥车主要部件的设计及选型

2.1底盘的选型

2.2主柴油机的选型

2.3液力变速箱的选择

2.4三缸柱塞泵的选型

2.4.1动力端的选择

2.4.2液力端的选择

2.5辅助柴油发动机的选型

2.6联泵装置的选型

2.7离心泵的选型

2.7.1清水泵和供水泵的选择

2.7.2循环泵和增压泵的选择

2.8水柜的设计

2.9自动混浆系统的性能要求

2.10管线流程示意图

第3章控制系统的研制

3.1自动混浆系统的设计

3.1.1自动混浆系统的主要技术参数及特征

3.1.2自动混浆系统的组成

3.1.3自动混浆系统的工作原理

3.1.4高能混合器的研制

3.1.5控制操作台的设计

3.2液压系统的设计

3.2.1液压元件的选型计算

3.2.2各液压系统的液压原理图及液压管路图

3.3气路系统的设计

3.4电路系统的设计

第4章控制系统软件的开发

4.1软件的操作使用说明

4.2部分软件程序

第5章结论

参考文献

附 录

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢