ZJ50固控系統的設計

鮑建軍

（大慶石油管理局松原機械總廠,吉林 松原 138000）

隨著環保要求越來越嚴格，鉆井泥漿不落地成為了鉆井固控的基本要求，因此各個鉆井公司對泥漿循環罐的需求很大，僅大慶鉆探對此產品的需求量至少在20套以上，以大慶油田、吉林油田、遼河油田為主的東北市場，預期將達到百套的應用規模，產值在3億元以上，利潤達到3000萬元。

ZJ50固控系統是企業為大慶鉆井四公司設計的泥漿凈化循環系統。整套系統配備由8個鉆井液罐、1個泥漿分配器、3個沉砂罐組成，具有各種凈化管匯。另外，還配有走道、欄桿、扶梯、過橋等安全防護裝置。

1 系統組成

主要參數如下。

泥漿罐總有效容積：430立方米

泥漿罐數量：8個

罐體外形尺寸：12700mm×3000mm×2510mm

罐最大運輸尺寸:12700mm×3300mm×3200mm

系統設計最大處理量為240立方米/小時。

固控系統由8個泥漿罐組成，1#～6#為泥漿循環罐，7#為備用泥漿罐、8#為混漿罐。沉砂罐負責收集泥漿罐排出的有害固相顆粒。按標準的鉆井液處理工藝流程布置，整套系統工藝流程設計滿足鉆井液的＜篩分—除氣—除砂-除泥—離心—離心＞五級固相控制、泥漿剪切加重、井口補給等要求。返漿管配有可調支撐架，并且帶有管夾，可以將補給管線固定在返漿管上。設計泥漿分配器，滿足撈砂取樣要求。泥漿凈化罐四排安裝，即1號、2號、3號、4號罐為一排，直線排列；5號、6號罐為一排，與3號、4號罐并排安裝于井口一側；7號、8號罐與4號、6號罐安裝在同列。

一號罐由四個隔倉組成，依次為補給倉（9立方米）、沉砂倉（20立方米）、真除倉（11立方米）和轉漿倉（9.5立方米）。

（1）補給倉在罐體右端，上裝一臺15kW攪拌器、一臺泥漿槍；

（2）沉砂倉為錐形倉，倉下最右端安裝1臺補給泵，補給泵上部安裝LED防爆燈一個，補給泵單獨吸補給倉泥漿，排漿出口并聯至補給管線；倉上安裝三臺振動篩；

（3）真除倉上安裝一臺15kW攪拌器、一臺泥漿槍；

（4）轉漿倉上安裝一臺真空除氣器。

二號罐除泵倉外分為3個倉，分別為除砂倉（15立方米）、除泥倉（16立方米）和中速離心機倉（16立方米）。

（1）除砂倉、除泥倉上各安裝一臺除砂器、除泥器，除砂、除泥倉各裝一臺15kW攪拌器、一把泥漿槍。泵倉內側（井口一側）雙開門，門上安裝插栓可掛鎖。其余端滿焊全封閉，倉上部留門便于吊裝更換砂泵，下部留排污口，倉內安裝LED防爆燈一個；

（2）中速離心機倉上部安裝一臺中速離心機及離心機供液泵，一臺15kW攪拌器，一把泥漿槍。

三號罐由兩個倉組成，分別為高速離心機倉（22立方米）和儲備倉（39立方米）。

（1）高速離心機倉：上放一臺高速離心機，一臺15 kW攪拌器，一把泥漿槍；

（2）儲備倉：上放兩臺15 kW攪拌器，兩把泥漿槍，頂部放置一具藥品罐，藥品罐帶有7.5kW攪拌器。

四號罐（剪切罐）：除剪切泵倉外分為兩個倉，分別為剪切倉（14立方米）和混漿倉（40立方米）。

（1）剪切倉罐上安裝一臺15 kW攪拌器；一把泥漿槍；

（2）混漿倉安裝兩臺15 kW攪拌器，兩把泥漿槍。

五號罐（加重罐）：除加重泵倉外分為兩個倉，分別為重泥漿倉（31立方米）和混漿倉（16立方米）。

（1）重泥漿倉安裝兩臺15 kW攪拌器，兩把泥漿槍；

（2）混漿倉上安裝一臺15 kW攪拌器，一把泥漿槍。

六號罐（吸入罐）和七號罐整體都為一個倉，中間加加強，配備三臺15kW攪拌器和三套泥漿槍。

八號罐（混漿罐）：除泵倉外整體為一個倉，中間加加強板；配備三臺15kW攪拌器和三套泥漿槍。

2 系統工作原理

泥漿通過返漿管線和泥漿分配器輸送至振動篩，也可以通過閥門控制直接排入沉砂倉中和罐外沉砂池中。泥漿經過振動篩處理后進入1號罐沉砂倉，通過溢流槽進入除氣倉（真除倉），通過真空除氣器處理后排入轉漿倉，轉漿倉內泥漿通過溢流槽和連通管線進入除砂倉，除砂倉內泥漿通過除砂泵輸送至除砂器處理后排入除砂倉，除砂倉內泥漿通過除泥泵輸送至除泥器處理后排入除泥倉，除泥倉內泥漿通過中速離心機供液泵輸送至離心機處理后排入中速離心機倉，離心機倉內泥漿通過罐間溢流槽和聯通管線進入其它罐中（當高速離心機使用時，此溢流槽關閉）。高速離心機使用時，高速離心機倉內泥漿通過高速離心機供液泵輸送至高速離心機，處理后排入高速離心機倉。高速離心機倉內泥漿通過罐間溢流槽和聯通管線進入其它罐中，供鉆井泵吸取。

經過3號罐離心機倉出來的泥漿進入4號罐，剪切泵從4號罐的剪切倉內吸入泥漿，可進行反復剪切混合，剪切混合后的藥品可通過管線輸送至藥品罐。經過4號罐剪切混合后，泥漿進入5號罐，進行混配加重。同時5號罐的加重泵可以對2號罐、3號罐、4號罐（不含剪切倉）、5號罐、6號罐、7號罐、8號罐泥漿進行混配加重。系統設計單獨的泥漿槍管線（3"），動力由兩臺加重泵提供。罐與罐之間管線通過4"由壬膠管連接。1號罐錐形沉砂倉底部安裝一臺補給泵，可吸取補給倉內泥漿為井口補給。當補給倉需要補充泥漿時，可由加重泵通過泥漿槍管線給補給倉補充泥漿。

在鉆井過程中，根據需要啟動相應的罐底閥，可單獨或同時吸取2號罐、3號罐、4號罐（不含剪切倉）、5號罐、6號罐、7號罐、8號罐泥漿或清水。

整個系統用水由套裝水罐提供，通過2臺清水泵將清水輸送至罐頂部方管，清水一直輸送到每個用水單元，罐與罐之間清水管路是通過5寸由壬膠管連接。1號罐和2號罐罐面各設置一個1"不銹鋼球閥配軟管，滿足清洗設備的需求。3號罐、4號罐、5號罐、6號罐、7號罐、8號罐每個倉設置一個2"不銹鋼放水球閥，滿足配漿的需求。

3 系統安裝

泥漿罐應安裝在水泥預制基礎上，每個罐下面應用三至四條預制基礎。所有基礎的上平面應等高，其高差最大應小于10mm。另外，相鄰兩罐的基礎上平面的高差應小于5mm，而且所有基礎高度應等于鉆井泵基礎的高度。

本系統共有8只鉆井液罐,按照井場平面、鉆井液固控布置圖以井口中心線為基準，系統安裝時按四排擺放在基礎上，即1號、2號、3號、4號罐為一排，直線排列；5號、6號罐為一排，與3號、4號罐并排安裝于井口一側；7號、8號罐與4號、6號罐安裝在同列，罐端之間罐壁相距1200mm，罐側之間罐壁相距1000mm。

為了使安裝工作順利進行，建議以泥漿泵為基礎，首先擺放6號罐，使其與兩臺鉆井泵的吸入口對正并裝好吸入管線。然后再依次擺放其它各號罐（擺放前應將罐間連接管預先插入）。各罐就位后再安裝罐頂上的凈化設備、配藥罐以及欄桿走道、梯子等，最后按使用要求擺放坐崗房。

本套固控系統的吸入管路、連通管路、泥漿槽、加重管路等在罐間的連接都采用由壬連接。安裝時，一只罐就位后，應先將該罐與下一只罐間的連通管插進由壬外殼上，并推向根部，然后吊裝另一只罐，讓該罐的由壬外殼對準連通管。罐就位后，再將連通管移向對面，讓連通管處于中間位置。然后錘擊由壬緊固好。4″中壓泥漿槍管線膠管和5″清水及泥漿管線膠管也同時安裝到位。

4 結語

ZJ50固控系統在大慶油田得到了大量的應用，用戶對此系統評價極高。系統安裝使用方便，泥漿循環流程使鉆井液得到最大的凈化，沉砂罐的使用使得鉆井環境得到有效的保護。由于儲備罐的加入，使得這套系統還被大量的應用到了7000米深鉆井固控系統中。