单机单泵水泥车控制系统研制

论文摘要

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井的压裂施工,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。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 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