重晶石粉密闭加重循环系统的研制

于继魁　张连庆　安青龙

【摘 要】针对目前钻井用重晶石粉在运输及加重过程中存在对人力物力的严重浪费及对环境的严重污染，研制了钻井用重晶石粉密闭加重循环系统。该系统由储料系统、卸料系统、配气系统、混配器等部分组成。重晶石粉的输送为空气压力输送，利用罐内和罐外的压力差，使重晶石粉排出灰罐，进入高效混配器，经过高效混配器与泥浆混配形成重泥浆。卸灰速度大于（或等于）1.5t/min。现场试验表明该系统可以大大改善劳动条件，减少重晶石粉的损耗和环境污染，提高了工作效率。

【关键词】重晶石粉密闭加重循环系统；储料系统；配气系统；混配器；重泥浆；卸灰速度

0.引言

钻井过程中，为了调节泥浆的性能必不可少的大量使用重晶石粉，已往重晶石粉的运输和加重过程是以袋包装方式和开放式的环境中进行。这样石粉的流失量很大，粉尘对环境污染也很严重。工作环境恶劣，一般情况下外雇劳动力，成本很高，效率很低。为此大庆钻探工程公司钻井二公司在大庆钻探工程公司机械厂和大庆油田装备制造集团特种汽车制造公司的协助下研制了重晶石粉密闭加重循环系统。全程为密闭贮存、运输和装卸，加重。通过对此项目的推广应用，不但结束了钻井液靠人工加重的历史，降低了工人的劳动强度，而且对保护环境，满足特殊情况下快速加重的需要起了良好的作用。

1.技术分析

1.1主要结构

ZTJ130GXHW型重晶石粉密闭加重循环系统，由撬装底座、储料系统（储料下灰罐）、卸料系统（气力输送装置）、配气系统、混频器等部分组成。

撬装底座。采用32# 工字钢焊接制作，适合吊装、自备车运输、托运三种方式，并能在井场内短距离拖拉。

配气系统。来自空气压缩机起源0.8MPa的压缩空气，通过5#单向阀、6#球阀进入7#减压阀，将其减压至0.2MPa供给罐内使用，罐内工作压力保持在0.10MPa。在供气系统装有安全阀，使其压力不超过0.2MPa[1]。

储料系统。卧式灌装有两仓储料罐，并备有两套上料装置，一套是由罐顶入孔口装料，另一套是由装设在罐体的上料管口气动上料。

卸料系统。流态化的粉料经出料管，通过操作蝶阀来控制卸料量。出料管道上装有助凤扫线气咀，以排出堵塞，增加进风量，改变料气输送比，使输送畅通。

高效混配器。混配器是重晶石粉和泥浆进行均匀混配的重要器具，一路来自储料罐的重晶石粉和另一路来自泥浆泵的泥浆同时进入混配器，经过高效混配器进行混配，然后排出混配好的加进重晶石粉的重泥浆。

1—储重晶石粉罐；2—高效混配器；3—出重晶石粉管系；4—1.6MPa 压力表；5—2"单向阀；6—2"球阀；7—减压阀； 8—0.4 MPa 压力表；9—安全阀； 10—2"球阀；11—球阀；12—2"单项阀；13—2"球阀；14—0.4 MPa 压力表；15—放空管系；16—1"单项阀；17—2"胶管；18—2"球阀；19—2"球阀；20—2"球阀；

ZTJ130GXHW型重晶石粉加重系统储粉罐外形结构图

1.2工作原理

（1）装重晶石粉。使用前，应检查各处开关转动灵活，进、排气管口畅通与否。由人孔装料，打开入孔口盖，直接装料。注意不要将杂物装入罐内。上灰罐气动装料，用备用软管联接储料库的出料口，打开罐体上放空阀，打开气动进料管线蝶阀，关闭好入孔和其他阀门，当放空口排出的空气中带有较多大浓度的气灰流时，则表明罐体内料已装满，然后关闭进料蝶阀及放空阀。

（2）卸重晶石粉。关闭出料口蝶阀，放空球阀，接通外接气源，打开低凤进气阀，待前仓或后仓罐内压力达到0.18MPa时，打开卸石粉蝶阀，进行卸石粉作业。待压力表降至0.03MPa以下时，则表示卸石粉完毕，这时打开放空阀，关闭卸石粉蝶阀。关闭外接气源。两仓同时单独卸重晶石粉，达到并联大排量卸重晶石粉的目的。

（3）加重。连接好进泥浆管；进重晶石粉管；连接好进气管线，打开泥浆管路，使泥浆进混配器，关闭罐上放空管系13#球阀，关闭气源上所有大小球阀，打开气源管上18#球阀，排净气源内的水分及杂质，打开气源管上6#球阀和10#球阀。可进行调节安全阀开启压力。打开19#球阀或20#球阀，向单个仓内供气。待仓内压力达到0.1MPa 时（观察放空管系上的14#压力表）开启3#出重晶石粉管系上的蝶阀，向混配器送重晶石粉，与另一路来自泥浆泵的泥浆同时进入混配器，经过高效混配器进行混配，然后排出混配好的加进重晶石粉的重泥浆[2-3]。

（4）Y43H-16减压阀调节方法。用压缩空气将气源胶管线吹干净，然后拧到接头上，当无异常现象后，按顺时针方向调节螺丝钉，将出口压力调节到所需压力0.18MPa，（以阀后表压为准），调整好后，将锁紧螺母备紧，拧上防护罩。如果出口压力高于所需压力，需要重新设定，方法如下：

关闭上游隔离球阀切断气源，把出口压力放掉，将导阀调节螺丝钉逆时针旋松，使调节弹簧处于自由状态，慢慢开启上游隔离球阀至全开，顺时针慢慢向下拧紧导阀调节螺丝钉，出口压力将逐渐升高直到设定值时将调节螺丝钉锁定。如果调节过头，须从第一步开始重新调，即只能从低压往高压调。

（5）安全阀调节方法。将压力调至0.2MPa，使安全阀开启，安全阀调至0.2MPa为开启压力。

（6）助风管用法。卸重晶石粉时，可根据需要启动助风，帮助卸重晶石粉；或由于管线太长发生堵塞现象时，可启动助风，使输送畅通。卸重晶石粉完毕后，启动助风吹管线可将管线内残存的重晶石粉清扫干净。单独使用助风清罐时的压力控制为0.18MPa。

1.3主要技术参数

额定容积：13m3 （额定装载重晶石粉重量：25吨）

灰罐直径：Φ2100mm

卸灰速度：≥1.5t/min

剩灰率：≤0.4%

进气压力：≤0.2MPa

输送条件：水平距离5米，垂直距离15米

机外形尺寸：长×宽×高8200×3000×3900

整机质量：约11393Kg

2.应用情况及结论

应用情况。

ZTJ130GXHW型重晶石粉加重系统研制成功以后，已在全公司27个井队使用，较普遍存在的问题是井场下灰罐的出灰管道，与底座下船的距离太小，在井队搬运吊装过程中容易挂碰，井场下灰罐的出灰管与高效混配器连接的管线太长，易打折，憋压，使管线掉落造成危险，后将出灰管道的拐管处改短，就增加距离，防止刮碰管线改短，并将接头加固。通过现场应用当中不断完善，重晶石粉加重系统的安全性和可靠性得到了提升，受到的现场工人的认可和好评。

3.结论

（1）改变了袋装石粉，人工加重的落后生产工艺，减少了加重人数，降低了加重劳动强度，提高了生产效率。

（2）减少了重晶石粉从生产、包装、运输、储存直至使用造成的人工和材料的极大浪费，减少了不必要成本的投入。

（3）减少了在包装和使用时，由于生产和施工现场粉尘污染严重，给操作人员身体和环境造成的极大危害。 [科]

【参考文献】

[1]卢壮杰.胜利油田海洋平台油气计量装置的发展[J].石油矿场机械，2010，39（5）：89-92.

[2]成大先.机械设计手册.化工工业出版社，2002，1，9-31：9-45.

[3]鄂中凯等.机械零件设计.冶金工业出版社，1979.3：504-505.