油田新型立式下灰罐的設計與應用

馬重陽，徐杏娟，李未琴，孫東磊，馮榮新

（河北渤海石油裝備專用車有限公司，河北任丘062550）

油田新型立式下灰罐的設計與應用

馬重陽，徐杏娟，李未琴，孫東磊，馮榮新

（河北渤海石油裝備專用車有限公司，河北任丘062550）

設計制造新型油田立式下灰罐，通過進氣結構、管匯流程、氣化系統的優化創新，解決了油（氣）田固井下灰作業中普遍存在的下灰速度慢、剩灰率偏高、操作較復雜、存儲量不大、不便于移動、安裝復雜等問題。

固井作業；下灰罐；優化設計

1 傳統的下灰作業

下灰罐是油（氣）田固井作業專用裝置，設計原理是根據氣體動力學和固—氣相流體力學以及油井重晶石的屬性、特性，借助流化裝置，以壓縮空氣為動力，使粉塵重晶石流態化，排出料罐。傳統的氣化運輸大量采用錐形立式罐（圖1），實際應用中的技術缺陷表現為：①氣化不充分，不完善；②能量耗損高；③罐壁磨損嚴重，使用壽命短；④罐體上部灰的質量對氣化區域的壓強大，造成重晶石初始起動消耗的能量大。壓力隨著輸灰遞減，造成輸灰速率的改變；⑤在相同窖積下，錐形與橢圓立罐比較存在用材多，加工費用高，空間尺寸大，質心高，穩定性差等缺陷。

2 新型下灰罐的性能改進

針對傳統下灰罐存在的下灰速度慢、剩灰率偏高、操作較復雜、氣化不充分、粉塵污染環境等問題。我公司專注研究具有單罐儲灰，快速送灰，以實現全密閉環保作業功能，操作簡便、下灰速度快、剩灰率低、可移動、存儲量大、便于安裝的系統設計。該設計主要用于石油礦場、石油井場，以及建筑施工現場灰料的儲備和氣裝卸散裝重晶石粉，也可用于裝卸其他散裝粉粒物料。

3 新型下灰罐的設計

3.1 結構組成

新型下灰罐主要由罐體、氣化

室、支腿、底座、稱重計、進出灰管、進排氣管、人孔、安全閥、壓力表等部分組成（圖2）。

3.2 技術參數

新型下灰罐筒體材料Q345B，圓筒內徑2000 mm，筒體板材厚度8 mm，橢圓封頭板材厚度10 mm焊縫系數0.8，錐形封頭板材厚度10 mm，設計溫度為常溫，設計壓力0.6 MPa，最高工作壓力0.5 MPa，水平輸送距離10 m，垂直輸送距離15 m，連續下灰速度≥1.5 t/min，剩灰率≤0.3%，腐蝕速率0.2 mm/年，設計使用壽命10年。

圖1 錐形立式氣化罐結構示意圖

4 新型下灰罐的改進內容

（1）進氣結構優化設計。采用下進氣結構，下封頭均勻分布氣化室（圖3）。該結構增加了進氣量，使灰料氣化充分，并且下灰均勻，流動速度快。

（2）管匯流程優化設計。將灰料從進料管網裝入下灰罐，再通過流化裝置使灰料氣化，分別進入立式下灰罐存放，待石油井場固井需要時，再將灰料由下灰罐出料口流經出灰管網，進入混漿泵，然后打入井內完成固井作業。該新型裝置還能實現混料、罐與罐之間倒料，既方便又快捷。

圖2 新型下灰罐結構示意圖

圖3 下封頭氣化室結構示意圖

（3）氣化系統技術創新。重晶石(物料)存放在床層(氣化元件)之上，壓縮空氣由下而上地穿過床層，使物料完成氣化。這種依靠床層完成物科氣化的結構被稱為床式氣化。利用計算機仿真優化設計的環形大氣室進氣空間分布在罐體底部，氣化床采用45°導流氣化裝置，解決了老式下灰罐系統出灰不暢、剩灰過多的問題，提高了固井的工作效率。

（4）新型下灰罐的進灰管、出灰管均采用快速接頭，與其他裝置接頭對接時更容易更簡捷。

（5）工藝流程采用全封閉型式，從重晶石裝入到存儲、運輸及最后的固井，皆用管道相連，避免揚塵污染環境。

5 實際應用

新型下灰罐已在渤海鉆探第一固井公司廣泛應用，效果良好，大大提高了固井效率，并為該公司開拓國外固井市場提供了有利的保證。

［1］周亮，譚建平，龍東平，等.雙錐粉料罐系統靜力學有限元分析[J].機械，2005，32（12）：16-19.

［2］楊倫，謝一華.氣力輸送工程[M].北京：機械工業出版社，2006.

［3］余洲生.氣力輸送及其應用[M].北京：人民交通出版社，1989.

［4］王柱江，胡志國.散裝重晶石罐車有限元分析[J].專用汽車，1999，（3）：7-10.

〔編輯李波〕

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10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2016.12.42