輸灰管道的磨損分析及改進

王麗 高亞寧 王軍鋒

摘 要：如今隨著鉆井技術的不斷發展，鉆井業務也不斷擴大，固井業務也快速的發展，固井所需的水泥及添加劑也日益增多。而干混站，采用的是氣力輸送裝置，在移送中的粒子與管壁之間就產生了碰撞和撞擊，導致輸灰管道磨損嚴重，管線磨損受很多原因及各種因素的影響，再加上每年的配灰總量高達幾萬噸左右，生產任務比較重，必須確保設備完好，保證生產的順利進行，采取適當的措施解決或緩解管線的磨損是很有必要的。

關鍵詞：輸灰管線;磨損;影響及措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.05.073

0 引言

長慶固井公司第三固井工程項目部靖邊干混中心，為第三固井工程項目部提供大部分固井所需水泥。由于第三固井工程項目部，主要服務的是氣井市場，主要有常規井、水平井、定向井以及和道達爾、殼牌等公司合作的重點井等。氣井地層復雜多樣，固井要求也相對較高，特別固井水泥的用量也相當大，因此，干混中心的配灰量也相對比較繁重，對工藝管道的損耗也比較嚴重，特別是輸灰管道的磨損相當嚴重。

1 背景

靖邊干混中心工藝管道主要分為輸灰管道、供氣管道和排氣管道，并分別用綠色、紅色和黃色區分，通過日常使用發現，其中最容易磨損的是輸灰管道。管道的磨損，尤其是輸灰管道的磨損，會導致停工，維修管道，嚴重影響工作效率，使工作處于停頓狀態。磨損是不可避免的，磨損部位泄漏的物料不僅影響設備工作，而且還會污染環境，破壞整個系統的氣密性，因此，有必要了解并掌握磨損的原因，合理進行參數選擇和結構的改進，并對易磨損部位定期檢查和維護，使輸送設備的性能得到最好發揮并具有最長的使用壽命。

一般井深3500米的預探井完井，領漿30t，中漿13t，尾漿26t，反擠領漿24t，反擠尾漿13t，一口井總共需要配水泥106t。而與道達爾、殼牌合作的重點井完井，每口井領漿需90t，尾漿24t，合計104t。這些水泥，都得經過干混中心的輸灰管道運輸配制，可見對管道的損耗是比較嚴重的。

2 輸灰管道損壞的原因分析

2.1 主要原因

（1）物料與管道摩擦產生的磨損：工藝管道在使用中磨損嚴重，產生磨損的原因是，氣力輸送過程中，由于物料和設備管道的內壁有接觸式的相對運動而產生摩擦，會使管道內壁產生摩擦。物料的粒度、密度及硬度越大，對管道磨損越嚴重;氣流速度越高，彎管曲率半徑越小，磨損也越嚴重。

（2）物料與管道表面撞擊產生的磨損：物料在非直管道內運輸時，會有一部分的物料直接撞擊在管道內壁上，使表面的組織產生局部破損和脫離。

（3）管道內壁刮痕磨損：由于物料深入表面，產生局部剝離。

2.2 其它原因

（1）工作量大：隨著固井業務的發展，對固井水泥的需求量越來越大，干混中心每日配灰量非常巨大。根據干混中心的配灰日志記錄，每月配灰量3500噸左右，日平均配灰100多噸，日配灰峰值可達360多噸，月配灰最高達5360噸。水泥在管道內運輸時，會摩擦內管壁，造成內管壁損傷，并且主要配灰管道，每日走灰量巨大，損耗程度也相對較大。

（2）管線焊接點易損壞：管線焊接處，焊接不均勻，存在細小的氣孔，在長期高壓氣流的作用下，粒子深入表面，產生局部的剝離，經常導致焊縫裂開小口，水泥迸出，污染環境，影響繼續配灰，需停工處理。

（3）連接掃線的管線易刺漏：當配灰轉罐路徑較遠時或天氣潮濕時，容易發生水泥堵塞在管線中，需要配合掃線，掃通管線，便于水泥輸送。而掃線時，該部位氣流速度特別大，撞擊和摩擦的能量就越大，會加大對該部位管線的磨損。

3 輸灰管道磨損的影響因素

（1）輸送氣流影響：輸送時氣流速度對管壁磨損的影響最大，在我們日常工作中合理選擇氣流速度是保證系統正常工作的關鍵。

（2）撞擊角的影響：撞擊主要發生在彎道處，由于突然改變氣流方向，物料會直接撞擊管壁，造成磨損。著名的mason彎管磨損試驗表明，當入射角分別為22°、45°和75°～85°時，磨損部位通常發生在彎道的外側、內側和外側。

（3）輸送物料的物性的影響：物料的物性對管道的磨損也有影響，主要表現形式有：物料顆粒越大、硬度越大、物料顆粒表面棱角尖銳，磨損量加劇，物料濃度增加，磨損量加劇。

（4）彎管的結構及形狀對磨損也有一定的影響。

4 防止輸灰管道磨損的措施及管道的改進

（1）彎管是最容易磨損的地方，所以彎管部分可以選用耐磨材料制造，或者填充耐磨材料。利用金屬陶瓷復合材料制造彎頭可以有效地減少彎頭的磨損，經工業運行證實：其耐磨壽命是淬火鋼的十倍甚至幾十倍，而且內表面光滑，運行阻力小。另外，將磨損顯著的彎頭外側附加易更換的襯板，或者把彎頭易磨損的部位加厚。并在彎頭兩端焊接法蘭盤，方便隨時更換。

（2）在輸送過程中，采用三通減少管道的磨損。

5 結論

在整個輸送系統中，輸灰管道的磨損問題影響著系統的正常運行，我們要善于觀察、總結實際工作中出現的問題，然后思考解決辦法、優化設計，將系統運行中出現故障的可能性降到最低，確保生產的順利進行。

參考文獻：

[1]楊倫.氣力輸送工程[M].北京：機械工業出版社，2006.

[2]劉朝儒，清華大學工程圖及計算機輔助設計教研室.機械制圖[M].北京：高等教育出版社，2006.