ZJ70DB 固控系統的設計

赫 英

（大慶石油管理局有限公司松原裝備制造分公司，吉林松原 138000）

0 引言

企業為大慶四鉆公司設計并制造ZJ30、ZJ50 等固控系統，得到大慶四鉆公司的好評，設計的這些固控系統都是為大慶四鉆國內鉆井隊使用。

今年年初，大慶四鉆國外鉆井隊需求一套ZJ70DB 固控系統一套，系統中的（3～8）號罐由企業負責設計制造。1號和2 號罐由大港中城裝備負責設計制造。由于企業只負責制造（3～8）號罐，必須與2 號罐的管匯進行對接。由此來確定各種管路在罐體上的位置。ZJ70DB 固控系統的設計是以ZJ50 固控系統為基礎，進行設計的。同時對罐體結構和罐體材料的厚度進行加強；對加重排出管線進行了優化，改進遮陽棚的結構，使得遮陽棚制造安裝更加方便，省時省力。

1 系統組成

1.1 主要參數

（1）泥漿罐總有效容積：360 m3。

（2）泥漿罐數量：6 個。

（3）罐體外形尺寸：12 700 mm×3000 mm×2400 mm。

（4）系統設計最大處理量為230 m3/h。

固控系統由6 個罐組成。罐體的底座由250 工字鋼和100等邊角鋼焊接而成；罐體的四周圍板由瓦楞板組成，瓦楞板由8 mm 厚Q235B 的鋼板折彎而成，瓦楞間距≤1100 mm，底板采用10 mm 平鋼板，罐底板平鋪于底座上。立柱采用120×8 的方管，罐面框架采用無縫方管150×8 的方管，罐面采用G405/30/100GS 鋼格板，與所有支撐梁滿焊焊接。滿足罐體在2.5 kg/cm3加重泥漿不變形的要求。

每個罐上面裝有一個遮陽棚，他的結構為：將前后立柱通過方鋼管焊接在一起，形成1 個門型立柱。每個循環罐上安裝3 個門型立柱。這使得前后立柱有了連接。門型立柱和橫撐組成的框架，結構穩定，沒有晃動。棚蓋采用U 形螺栓卡子固定安裝。通過U 形螺栓和擋板，將棚蓋與橫撐固定在一起。即使橫撐在拆裝和運輸過程中發生變形，也不會影響棚蓋的安裝。

泥漿罐排布如圖1 所示。3 和4 號罐、5 和6 號罐的罐間距離為1.05 m；3 和6 號罐、4 和5 號罐的罐間距離為1 m，罐和罐之間通過連接杠連接，固定其位置。4 號罐泵倉內裝有1 臺剪切泵；5 號罐泵倉內裝有2 臺加重泵，互為備用。藥品罐放在3A倉上部，泥漿測試房放在4B 倉和泵倉上部之間。大港中城制造的2 號罐與3A 倉連接。7 號和8 號罐，作為單獨的儲備罐使用，不參與任何流程。與（1～6）號罐沒有任何管路上的連接。

圖1 泥漿罐排布

1.2 工藝流程

工藝流程分為泥漿渡槽流程、泥漿泵吸入流程、加重吸入流程、加重排出流程、泥漿槍流程、剪切流程、供水流程和攪拌流程等。

（1）來自2 號罐泥漿渡槽的泥漿流入3A 倉的泥漿渡槽中，然后泥漿分為兩部分，一般流入3B 倉泥漿渡槽，最后流入到4A 倉的泥漿渡槽；另一部分，經3A 倉的泥漿流入到6 號罐的泥漿渡槽，再流入到5A 倉的泥漿渡槽。至此泥漿渡槽流程結束。每個罐泥漿渡槽的接口，采用12 寸鋼制伸縮由壬，現場拆卸方便。泥漿渡槽經過的每個倉室都有插板閥，以方便現場泥漿工藝的需要。

（2）6 號罐通過12 寸管路直接與泥漿泵吸入口連接，12 寸管路通過6 號罐一部分進入5A 和5B 倉，吸入這兩個倉的泥漿；另一部分進入3B、3A 和4A 倉，吸入這3 個倉的泥漿。12 寸管路在經過的每個倉室都有罐底閥，通過罐底閥吸入每個倉室的泥漿。每個罐的泥漿泵吸入接口，采用12 寸鋼制伸縮由壬。

（3）5 號罐泵倉有2 個加重泵，他們互為備用。加重泵的吸入口通過8 寸管路及管路上的罐底閥吸入部分倉室的泥漿。他的流程為：8 寸管路經過5B，進入5A 倉分為2 路，一部分進入到6 號罐，另一部分進入到4A 倉，通過4A 倉在進入3B 和3A倉。同樣，8 寸管路經過的每個倉室都配有1 個罐底閥。通過罐底閥吸入每個倉室的泥漿。每個罐的加重泵吸入接口采用8 寸鋼制伸縮由壬。

（4）5 號罐中的加重泵，將吸入的泥漿一部分打入射流漏斗中，射流漏斗再通過6 寸管線及上面的蝶閥排入到部分倉室。他的流程為：6 寸管路經過5B 倉，進入5A 倉分為2 路，一部分進入到6 號罐，通過6 號罐進入到3A 倉；另一部分進入到4A 倉，通過4A 倉在進入3B 倉。6 寸管路經過的每個倉室都配有1 個蝶閥。通過蝶閥將管路中的泥漿排入到倉室中。每個罐的加重泵排出接口采用6 寸鋼制伸縮由壬。

（5）5 號罐中的加重泵，將吸入的泥漿，另一個部分排入到罐體的右側方鋼管中。5 號罐的右側方鋼管與6 號罐的右側方鋼管通過3 寸錘擊由壬膠管連接，5 號罐的通過在方鋼管焊接3寸管路來和4 號罐的右側方鋼管相連接，所有罐的右側方鋼管都是通過3 寸錘擊由壬膠管連通的。在5B 倉右側方鋼管上配置一套安全閥，防止方鋼管里面的泥漿壓力過大，進行放噴。3、5和6 號罐，各配置3 把泥漿槍，使得方鋼管中泥漿排入到各個倉室中，較大的倉室配置2 把泥漿槍。4A 倉配置1 把泥漿槍。4B倉不配置泥漿槍。

（6）4 號罐的泵倉中配置1 臺剪切泵。剪切泵吸入4B 倉中的清水，然后再經混漿漏斗中的藥粉，排入到4B 倉中。最后將混合好的藥業通過3 寸管線打入到藥品罐中。

（7）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4 號罐左側方鋼管里面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3 寸錘擊由壬膠管連接。3 號罐、4號罐、5 號罐、6 號罐每個倉設置一個2"不銹鋼放水球閥，滿足配漿的需求。

（8）每個罐配置3 臺攪拌器，滿足混漿的需求。大一點的倉室配置2 臺攪拌器。

2 技術創新點

（1）由于國外泥漿比較重，并含有大量鐵礦粉，如果將罐體上的方鋼管作為加重泵排出管線的話，將很容易把方鋼管沖刷斷裂，造成罐體不可修復的情況，因此罐體上的方鋼管不再作為加重液排出管線使用。單獨在罐體內部焊接6 寸鋼管作為加重液排出管線。這樣即使6 寸鋼管被泥漿沖刷斷裂，現場機械師也能很快焊接維修。

（2）由于國外鉆井很少使用泥漿槍管線，因此將罐體上的方鋼管作為泥漿槍管線使用。不再單獨設置3 寸泥漿槍管線。這樣節省了3 寸泥漿槍管線的材料。

（3）由于國外泥漿比較重，黏稠，還有鐵礦粉，因此剪切泵中的液體不能含有泥漿。所以取消了4B 倉中的泥漿槍組件，節省了一套泥漿槍。同時取消大泵清洗管線。

（4）由于國外泥漿比較重，粘稠，泥漿渡槽不允許有管線穿過。加重液排出管線基本上都通入循環罐的每個倉（除4 號罐剪切倉），因此取消了5 號罐5B 倉的泥漿渡槽。使加重液排出管線通過5A 倉不僅泥漿渡槽直接進入4A 倉。這又節約了泥漿渡槽的用料成本。

（5）將泥漿槍管線清水管線上和剪切管線所有的5 寸由壬換成3 寸由壬。這節約購買由壬的成本。

3 結語

ZJ70 固控系統在國外的使用。得到現場井隊的好評，優化后工藝，不僅使得現場維修減少了，而且井隊后期對泥漿罐的維護更加方便了。由于是首次出口循環罐產品，質量必須達到最好，為以后企業的固控系統走向國際市場打下堅實的基礎，同時也為企業設計生產出口循固控系統積累一定經驗。