液化天然气发动机在轮式修井机产品中的应用研究

【摘要】：作为修井作业的重要设备，修井机在增加国家石油产量，提高经济效益中发挥着重要作用。随着能源价格的全球性上涨，传统的柴油动力修井机的作业成本不断提高。另一方面，随着环境恶化、气候变暖等全球性环境问题的出现，社会更加广泛地关注环保问题，作为一种优质、高效的新型低碳能源，LNG液化天然气燃点高、安全性强，适于长途运输和储存，具有良好的经济性和较低的排放污染物，被认为是理想的车用发动机代用燃料。本文结合渤海装备中成装备制造公司XJ900(LNG)修井机研制项目，深入开展了LNG发动机在修井机上应用可行性研究。 本文具体介绍了LNG燃气发动机的结构组成、动力特性，详细说明了LNG燃气供气系统的工作原理和燃料加注系统的结构和各部件功能，对比分析了LNG燃气动力发动机和柴油发动机的动力特性，阐述了LNG发动机在修井机上应用的可行性。 本文介绍了XJ900燃气（LNG）动力修井机的整体方案设计、传动方案设计，并对主要部件进行了详细设计计算和选型，包括动力系统设计、传动系统设计、底盘车设计、起升系统设计、液路系统设计、气路系统设计和电气系统设计。 通过对LNG燃气动力修井机的试验检测方法进行深入研究，具体制定了LNG燃气动力修井机厂内调试试验、功能试验、载荷试验、最大静载试验和整机行驶试验的主要试验要求，并介绍了整机现场试验情况。 LNG燃气动力修井机整机动力强劲，发动机启动、提速快，工作效率高，各项性能指标满足油田现场修井作业的生产需求。绞车采用液压助力刹把与气动辅助刹车相结合的方式，刹把操作灵敏、可靠，大大减轻司钻的劳动强度。LNG储罐容量大，一次加注能够满足单井小修作业的燃料需求，减少燃料现场补给次数，节约作业成本。采用双瓶两侧布置同时供气设计，现场加注方便，特别适合小井场条件。 LNG燃气动力修井机以LNG为燃料，满足了“以气代油”的需求，大幅度节省作业燃料成本，在同等修井工况下，该机比柴油动力修井机能够节省30—40%燃料费。整机达到国Ⅳ标准，可有效降低作业费用和有害物质的排放，实现了修井作业低耗能、环保型生产方式的转变，具有良好的经济和社会效益。 【关键词】：修井机 LNG发动机 动力特性 动力匹配
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TE935
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 课题的研究背景和意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.2.1 国外研究现状11-12
• 1.2.2 国内研究现状12-14
• 1.3 本文主要研究内容14-16
• 第2章 液化天然气发动机在修井机上应用可行性研究16-24
• 2.1 LNG 燃气发动机动力特性16-17
• 2.2 LNG 燃气发动机主要结构17-21
• 2.2.1 燃气供气系统17-18
• 2.2.2 LNG 燃料加注系统18-21
• 2.3 LNG 发动机动力特性分析21-23
• 2.4 本章小结23-24
• 第3章 液化天然气燃气动力修井机整机设计24-50
• 3.1 修井机结构设计24-38
• 3.1.1 整体方案设计24-25
• 3.1.2 修井机传动方案设计25-27
• 3.1.3 主要部件设计计算27-38
• 3.2 LNG 发动机与修井机的动力匹配研究38-48
• 3.2.1 动力系统设计38-40
• 3.2.2 发动机与变矩器匹配计算40-46
• 3.2.3 动力匹配分析46-48
• 3.3 本章小结48-50
• 第4章 试验研究50-60
• 4.1 厂内试验50-56
• 4.1.1 调试试验50-54
• 4.1.2 功能试验54-55
• 4.1.3 载荷试验55-56
• 4.1.4 最大静载试验56
• 4.1.5 整机行驶试验56
• 4.2 整机现场试验56-57
• 4.2.1 现场试验情况56-57
• 4.2.2 现场试验经济社会效益分析57
• 4.3 本章小结57-60
• 第5章 全文总结60-62
• 参考文献62-70
• 致谢70

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