ZJ70DB 固控系统的设计

赫 英

（大庆石油管理局有限公司松原装备制造分公司，吉林松原 138000）

0 引言

企业为大庆四钻公司设计并制造ZJ30、ZJ50 等固控系统，得到大庆四钻公司的好评，设计的这些固控系统都是为大庆四钻国内钻井队使用。

今年年初，大庆四钻国外钻井队需求一套ZJ70DB 固控系统一套，系统中的（3～8）号罐由企业负责设计制造。1号和2 号罐由大港中城装备负责设计制造。由于企业只负责制造（3～8）号罐，必须与2 号罐的管汇进行对接。由此来确定各种管路在罐体上的位置。ZJ70DB 固控系统的设计是以ZJ50 固控系统为基础，进行设计的。同时对罐体结构和罐体材料的厚度进行加强；对加重排出管线进行了优化，改进遮阳棚的结构，使得遮阳棚制造安装更加方便，省时省力。

1 系统组成

1.1 主要参数

（1）泥浆罐总有效容积：360 m3。

（2）泥浆罐数量：6 个。

（3）罐体外形尺寸：12 700 mm×3000 mm×2400 mm。

（4）系统设计最大处理量为230 m3/h。

固控系统由6 个罐组成。罐体的底座由250 工字钢和100等边角钢焊接而成；罐体的四周围板由瓦楞板组成，瓦楞板由8 mm 厚Q235B 的钢板折弯而成，瓦楞间距≤1100 mm，底板采用10 mm 平钢板，罐底板平铺于底座上。立柱采用120×8 的方管，罐面框架采用无缝方管150×8 的方管，罐面采用G405/30/100GS 钢格板，与所有支撑梁满焊焊接。满足罐体在2.5 kg/cm3加重泥浆不变形的要求。

每个罐上面装有一个遮阳棚，他的结构为：将前后立柱通过方钢管焊接在一起，形成1 个门型立柱。每个循环罐上安装3 个门型立柱。这使得前后立柱有了连接。门型立柱和横撑组成的框架，结构稳定，没有晃动。棚盖采用U 形螺栓卡子固定安装。通过U 形螺栓和挡板，将棚盖与横撑固定在一起。即使横撑在拆装和运输过程中发生变形，也不会影响棚盖的安装。

泥浆罐排布如图1 所示。3 和4 号罐、5 和6 号罐的罐间距离为1.05 m；3 和6 号罐、4 和5 号罐的罐间距离为1 m，罐和罐之间通过连接杠连接，固定其位置。4 号罐泵仓内装有1 台剪切泵；5 号罐泵仓内装有2 台加重泵，互为备用。药品罐放在3A仓上部，泥浆测试房放在4B 仓和泵仓上部之间。大港中城制造的2 号罐与3A 仓连接。7 号和8 号罐，作为单独的储备罐使用，不参与任何流程。与（1～6）号罐没有任何管路上的连接。

图1 泥浆罐排布

1.2 工艺流程

工艺流程分为泥浆渡槽流程、泥浆泵吸入流程、加重吸入流程、加重排出流程、泥浆枪流程、剪切流程、供水流程和搅拌流程等。

（1）来自2 号罐泥浆渡槽的泥浆流入3A 仓的泥浆渡槽中，然后泥浆分为两部分，一般流入3B 仓泥浆渡槽，最后流入到4A 仓的泥浆渡槽；另一部分，经3A 仓的泥浆流入到6 号罐的泥浆渡槽，再流入到5A 仓的泥浆渡槽。至此泥浆渡槽流程结束。每个罐泥浆渡槽的接口，采用12 寸钢制伸缩由壬，现场拆卸方便。泥浆渡槽经过的每个仓室都有插板阀，以方便现场泥浆工艺的需要。

（2）6 号罐通过12 寸管路直接与泥浆泵吸入口连接，12 寸管路通过6 号罐一部分进入5A 和5B 仓，吸入这两个仓的泥浆；另一部分进入3B、3A 和4A 仓，吸入这3 个仓的泥浆。12 寸管路在经过的每个仓室都有罐底阀，通过罐底阀吸入每个仓室的泥浆。每个罐的泥浆泵吸入接口，采用12 寸钢制伸缩由壬。

（3）5 号罐泵仓有2 个加重泵，他们互为备用。加重泵的吸入口通过8 寸管路及管路上的罐底阀吸入部分仓室的泥浆。他的流程为：8 寸管路经过5B，进入5A 仓分为2 路，一部分进入到6 号罐，另一部分进入到4A 仓，通过4A 仓在进入3B 和3A仓。同样，8 寸管路经过的每个仓室都配有1 个罐底阀。通过罐底阀吸入每个仓室的泥浆。每个罐的加重泵吸入接口采用8 寸钢制伸缩由壬。

（4）5 号罐中的加重泵，将吸入的泥浆一部分打入射流漏斗中，射流漏斗再通过6 寸管线及上面的蝶阀排入到部分仓室。他的流程为：6 寸管路经过5B 仓，进入5A 仓分为2 路，一部分进入到6 号罐，通过6 号罐进入到3A 仓；另一部分进入到4A 仓，通过4A 仓在进入3B 仓。6 寸管路经过的每个仓室都配有1 个蝶阀。通过蝶阀将管路中的泥浆排入到仓室中。每个罐的加重泵排出接口采用6 寸钢制伸缩由壬。

（5）5 号罐中的加重泵，将吸入的泥浆，另一个部分排入到罐体的右侧方钢管中。5 号罐的右侧方钢管与6 号罐的右侧方钢管通过3 寸锤击由壬胶管连接，5 号罐的通过在方钢管焊接3寸管路来和4 号罐的右侧方钢管相连接，所有罐的右侧方钢管都是通过3 寸锤击由壬胶管连通的。在5B 仓右侧方钢管上配置一套安全阀，防止方钢管里面的泥浆压力过大，进行放喷。3、5和6 号罐，各配置3 把泥浆枪，使得方钢管中泥浆排入到各个仓室中，较大的仓室配置2 把泥浆枪。4A 仓配置1 把泥浆枪。4B仓不配置泥浆枪。

（6）4 号罐的泵仓中配置1 台剪切泵。剪切泵吸入4B 仓中的清水，然后再经混浆漏斗中的药粉，排入到4B 仓中。最后将混合好的药业通过3 寸管线打入到药品罐中。

（7）整个系统用水由套装水罐提供，通过2 台清水泵将清水输送至4 号罐左侧方钢管里面清水一直输送到每个用水单元，罐与罐之间清水管路是通过3 寸锤击由壬胶管连接。3 号罐、4号罐、5 号罐、6 号罐每个仓设置一个2"不锈钢放水球阀，满足配浆的需求。

（8）每个罐配置3 台搅拌器，满足混浆的需求。大一点的仓室配置2 台搅拌器。

2 技术创新点

（1）由于国外泥浆比较重，并含有大量铁矿粉，如果将罐体上的方钢管作为加重泵排出管线的话，将很容易把方钢管冲刷断裂，造成罐体不可修复的情况，因此罐体上的方钢管不再作为加重液排出管线使用。单独在罐体内部焊接6 寸钢管作为加重液排出管线。这样即使6 寸钢管被泥浆冲刷断裂，现场机械师也能很快焊接维修。

（2）由于国外钻井很少使用泥浆枪管线，因此将罐体上的方钢管作为泥浆枪管线使用。不再单独设置3 寸泥浆枪管线。这样节省了3 寸泥浆枪管线的材料。

（3）由于国外泥浆比较重，黏稠，还有铁矿粉，因此剪切泵中的液体不能含有泥浆。所以取消了4B 仓中的泥浆枪组件，节省了一套泥浆枪。同时取消大泵清洗管线。

（4）由于国外泥浆比较重，粘稠，泥浆渡槽不允许有管线穿过。加重液排出管线基本上都通入循环罐的每个仓（除4 号罐剪切仓），因此取消了5 号罐5B 仓的泥浆渡槽。使加重液排出管线通过5A 仓不仅泥浆渡槽直接进入4A 仓。这又节约了泥浆渡槽的用料成本。

（5）将泥浆枪管线清水管线上和剪切管线所有的5 寸由壬换成3 寸由壬。这节约购买由壬的成本。

3 结语

ZJ70 固控系统在国外的使用。得到现场井队的好评，优化后工艺，不仅使得现场维修减少了，而且井队后期对泥浆罐的维护更加方便了。由于是首次出口循环罐产品，质量必须达到最好，为以后企业的固控系统走向国际市场打下坚实的基础，同时也为企业设计生产出口循固控系统积累一定经验。