重晶石粉密閉加重循環(huán)系統(tǒng)的研制

于繼魁　張連慶　安青龍

【摘 要】針對(duì)目前鉆井用重晶石粉在運(yùn)輸及加重過程中存在對(duì)人力物力的嚴(yán)重浪費(fèi)及對(duì)環(huán)境的嚴(yán)重污染，研制了鉆井用重晶石粉密閉加重循環(huán)系統(tǒng)。該系統(tǒng)由儲(chǔ)料系統(tǒng)、卸料系統(tǒng)、配氣系統(tǒng)、混配器等部分組成。重晶石粉的輸送為空氣壓力輸送，利用罐內(nèi)和罐外的壓力差，使重晶石粉排出灰罐，進(jìn)入高效混配器，經(jīng)過高效混配器與泥漿混配形成重泥漿。卸灰速度大于（或等于）1.5t/min?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明該系統(tǒng)可以大大改善勞動(dòng)條件，減少重晶石粉的損耗和環(huán)境污染，提高了工作效率。

【關(guān)鍵詞】重晶石粉密閉加重循環(huán)系統(tǒng)；儲(chǔ)料系統(tǒng)；配氣系統(tǒng)；混配器；重泥漿；卸灰速度

0.引言

鉆井過程中，為了調(diào)節(jié)泥漿的性能必不可少的大量使用重晶石粉，已往重晶石粉的運(yùn)輸和加重過程是以袋包裝方式和開放式的環(huán)境中進(jìn)行。這樣石粉的流失量很大，粉塵對(duì)環(huán)境污染也很嚴(yán)重。工作環(huán)境惡劣，一般情況下外雇勞動(dòng)力，成本很高，效率很低。為此大慶鉆探工程公司鉆井二公司在大慶鉆探工程公司機(jī)械廠和大慶油田裝備制造集團(tuán)特種汽車制造公司的協(xié)助下研制了重晶石粉密閉加重循環(huán)系統(tǒng)。全程為密閉貯存、運(yùn)輸和裝卸，加重。通過對(duì)此項(xiàng)目的推廣應(yīng)用，不但結(jié)束了鉆井液靠人工加重的歷史，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且對(duì)保護(hù)環(huán)境，滿足特殊情況下快速加重的需要起了良好的作用。

1.技術(shù)分析

1.1主要結(jié)構(gòu)

ZTJ130GXHW型重晶石粉密閉加重循環(huán)系統(tǒng)，由撬裝底座、儲(chǔ)料系統(tǒng)（儲(chǔ)料下灰罐）、卸料系統(tǒng)（氣力輸送裝置）、配氣系統(tǒng)、混頻器等部分組成。

撬裝底座。采用32# 工字鋼焊接制作，適合吊裝、自備車運(yùn)輸、托運(yùn)三種方式，并能在井場(chǎng)內(nèi)短距離拖拉。

配氣系統(tǒng)。來自空氣壓縮機(jī)起源0.8MPa的壓縮空氣，通過5#單向閥、6#球閥進(jìn)入7#減壓閥，將其減壓至0.2MPa供給罐內(nèi)使用，罐內(nèi)工作壓力保持在0.10MPa。在供氣系統(tǒng)裝有安全閥，使其壓力不超過0.2MPa[1]。

儲(chǔ)料系統(tǒng)。臥式灌裝有兩倉(cāng)儲(chǔ)料罐，并備有兩套上料裝置，一套是由罐頂入孔口裝料，另一套是由裝設(shè)在罐體的上料管口氣動(dòng)上料。

卸料系統(tǒng)。流態(tài)化的粉料經(jīng)出料管，通過操作蝶閥來控制卸料量。出料管道上裝有助鳳掃線氣咀，以排出堵塞，增加進(jìn)風(fēng)量，改變料氣輸送比，使輸送暢通。

高效混配器。混配器是重晶石粉和泥漿進(jìn)行均勻混配的重要器具，一路來自儲(chǔ)料罐的重晶石粉和另一路來自泥漿泵的泥漿同時(shí)進(jìn)入混配器，經(jīng)過高效混配器進(jìn)行混配，然后排出混配好的加進(jìn)重晶石粉的重泥漿。

1—儲(chǔ)重晶石粉罐；2—高效混配器；3—出重晶石粉管系；4—1.6MPa 壓力表；5—2"單向閥；6—2"球閥；7—減壓閥； 8—0.4 MPa 壓力表；9—安全閥； 10—2"球閥；11—球閥；12—2"單項(xiàng)閥；13—2"球閥；14—0.4 MPa 壓力表；15—放空管系；16—1"單項(xiàng)閥；17—2"膠管；18—2"球閥；19—2"球閥；20—2"球閥；

ZTJ130GXHW型重晶石粉加重系統(tǒng)儲(chǔ)粉罐外形結(jié)構(gòu)圖

1.2工作原理

（1）裝重晶石粉。使用前，應(yīng)檢查各處開關(guān)轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，進(jìn)、排氣管口暢通與否。由人孔裝料，打開入孔口蓋，直接裝料。注意不要將雜物裝入罐內(nèi)。上灰罐氣動(dòng)裝料，用備用軟管聯(lián)接儲(chǔ)料庫的出料口，打開罐體上放空閥，打開氣動(dòng)進(jìn)料管線蝶閥，關(guān)閉好入孔和其他閥門，當(dāng)放空口排出的空氣中帶有較多大濃度的氣灰流時(shí)，則表明罐體內(nèi)料已裝滿，然后關(guān)閉進(jìn)料蝶閥及放空閥。

（2）卸重晶石粉。關(guān)閉出料口蝶閥，放空球閥，接通外接氣源，打開低鳳進(jìn)氣閥，待前倉(cāng)或后倉(cāng)罐內(nèi)壓力達(dá)到0.18MPa時(shí)，打開卸石粉蝶閥，進(jìn)行卸石粉作業(yè)。待壓力表降至0.03MPa以下時(shí)，則表示卸石粉完畢，這時(shí)打開放空閥，關(guān)閉卸石粉蝶閥。關(guān)閉外接氣源。兩倉(cāng)同時(shí)單獨(dú)卸重晶石粉，達(dá)到并聯(lián)大排量卸重晶石粉的目的。

（3）加重。連接好進(jìn)泥漿管；進(jìn)重晶石粉管；連接好進(jìn)氣管線，打開泥漿管路，使泥漿進(jìn)混配器，關(guān)閉罐上放空管系13#球閥，關(guān)閉氣源上所有大小球閥，打開氣源管上18#球閥，排凈氣源內(nèi)的水分及雜質(zhì)，打開氣源管上6#球閥和10#球閥?？蛇M(jìn)行調(diào)節(jié)安全閥開啟壓力。打開19#球閥或20#球閥，向單個(gè)倉(cāng)內(nèi)供氣。待倉(cāng)內(nèi)壓力達(dá)到0.1MPa 時(shí)（觀察放空管系上的14#壓力表）開啟3#出重晶石粉管系上的蝶閥，向混配器送重晶石粉，與另一路來自泥漿泵的泥漿同時(shí)進(jìn)入混配器，經(jīng)過高效混配器進(jìn)行混配，然后排出混配好的加進(jìn)重晶石粉的重泥漿[2-3]。

（4）Y43H-16減壓閥調(diào)節(jié)方法。用壓縮空氣將氣源膠管線吹干凈，然后擰到接頭上，當(dāng)無異?，F(xiàn)象后，按順時(shí)針方向調(diào)節(jié)螺絲釘，將出口壓力調(diào)節(jié)到所需壓力0.18MPa，（以閥后表壓為準(zhǔn)），調(diào)整好后，將鎖緊螺母?jìng)渚o，擰上防護(hù)罩。如果出口壓力高于所需壓力，需要重新設(shè)定，方法如下：

關(guān)閉上游隔離球閥切斷氣源，把出口壓力放掉，將導(dǎo)閥調(diào)節(jié)螺絲釘逆時(shí)針旋松，使調(diào)節(jié)彈簧處于自由狀態(tài)，慢慢開啟上游隔離球閥至全開，順時(shí)針慢慢向下擰緊導(dǎo)閥調(diào)節(jié)螺絲釘，出口壓力將逐漸升高直到設(shè)定值時(shí)將調(diào)節(jié)螺絲釘鎖定。如果調(diào)節(jié)過頭，須從第一步開始重新調(diào)，即只能從低壓往高壓調(diào)。

（5）安全閥調(diào)節(jié)方法。將壓力調(diào)至0.2MPa，使安全閥開啟，安全閥調(diào)至0.2MPa為開啟壓力。

（6）助風(fēng)管用法。卸重晶石粉時(shí)，可根據(jù)需要啟動(dòng)助風(fēng)，幫助卸重晶石粉；或由于管線太長(zhǎng)發(fā)生堵塞現(xiàn)象時(shí)，可啟動(dòng)助風(fēng)，使輸送暢通。卸重晶石粉完畢后，啟動(dòng)助風(fēng)吹管線可將管線內(nèi)殘存的重晶石粉清掃干凈。單獨(dú)使用助風(fēng)清罐時(shí)的壓力控制為0.18MPa。

1.3主要技術(shù)參數(shù)

額定容積：13m3 （額定裝載重晶石粉重量：25噸）

灰罐直徑：Φ2100mm

卸灰速度：≥1.5t/min

剩灰率：≤0.4%

進(jìn)氣壓力：≤0.2MPa

輸送條件：水平距離5米，垂直距離15米

機(jī)外形尺寸：長(zhǎng)×寬×高8200×3000×3900

整機(jī)質(zhì)量：約11393Kg

2.應(yīng)用情況及結(jié)論

應(yīng)用情況。

ZTJ130GXHW型重晶石粉加重系統(tǒng)研制成功以后，已在全公司27個(gè)井隊(duì)使用，較普遍存在的問題是井場(chǎng)下灰罐的出灰管道，與底座下船的距離太小，在井隊(duì)搬運(yùn)吊裝過程中容易掛碰，井場(chǎng)下灰罐的出灰管與高效混配器連接的管線太長(zhǎng)，易打折，憋壓，使管線掉落造成危險(xiǎn)，后將出灰管道的拐管處改短，就增加距離，防止刮碰管線改短，并將接頭加固。通過現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用當(dāng)中不斷完善，重晶石粉加重系統(tǒng)的安全性和可靠性得到了提升，受到的現(xiàn)場(chǎng)工人的認(rèn)可和好評(píng)。

3.結(jié)論

（1）改變了袋裝石粉，人工加重的落后生產(chǎn)工藝，減少了加重人數(shù)，降低了加重勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率。

（2）減少了重晶石粉從生產(chǎn)、包裝、運(yùn)輸、儲(chǔ)存直至使用造成的人工和材料的極大浪費(fèi)，減少了不必要成本的投入。

（3）減少了在包裝和使用時(shí)，由于生產(chǎn)和施工現(xiàn)場(chǎng)粉塵污染嚴(yán)重，給操作人員身體和環(huán)境造成的極大危害。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

[1]盧壯杰.勝利油田海洋平臺(tái)油氣計(jì)量裝置的發(fā)展[J].石油礦場(chǎng)機(jī)械，2010，39（5）：89-92.

[2]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).化工工業(yè)出版社，2002，1，9-31：9-45.

[3]鄂中凱等.機(jī)械零件設(shè)計(jì).冶金工業(yè)出版社，1979.3：504-505.