ZJ50固控系统的设计

鲍建军

（大庆石油管理局松原机械总厂,吉林 松原 138000）

随着环保要求越来越严格，钻井泥浆不落地成为了钻井固控的基本要求，因此各个钻井公司对泥浆循环罐的需求很大，仅大庆钻探对此产品的需求量至少在20套以上，以大庆油田、吉林油田、辽河油田为主的东北市场，预期将达到百套的应用规模，产值在3亿元以上，利润达到3000万元。

ZJ50固控系统是企业为大庆钻井四公司设计的泥浆净化循环系统。整套系统配备由8个钻井液罐、1个泥浆分配器、3个沉砂罐组成，具有各种净化管汇。另外，还配有走道、栏杆、扶梯、过桥等安全防护装置。

1 系统组成

主要参数如下。

泥浆罐总有效容积：430立方米

泥浆罐数量：8个

罐体外形尺寸：12700mm×3000mm×2510mm

罐最大运输尺寸:12700mm×3300mm×3200mm

系统设计最大处理量为240立方米/小时。

固控系统由8个泥浆罐组成，1#～6#为泥浆循环罐，7#为备用泥浆罐、8#为混浆罐。沉砂罐负责收集泥浆罐排出的有害固相颗粒。按标准的钻井液处理工艺流程布置，整套系统工艺流程设计满足钻井液的＜筛分—除气—除砂-除泥—离心—离心＞五级固相控制、泥浆剪切加重、井口补给等要求。返浆管配有可调支撑架，并且带有管夹，可以将补给管线固定在返浆管上。设计泥浆分配器，满足捞砂取样要求。泥浆净化罐四排安装，即1号、2号、3号、4号罐为一排，直线排列；5号、6号罐为一排，与3号、4号罐并排安装于井口一侧；7号、8号罐与4号、6号罐安装在同列。

一号罐由四个隔仓组成，依次为补给仓（9立方米）、沉砂仓（20立方米）、真除仓（11立方米）和转浆仓（9.5立方米）。

（1）补给仓在罐体右端，上装一台15kW搅拌器、一台泥浆枪；

（2）沉砂仓为锥形仓，仓下最右端安装1台补给泵，补给泵上部安装LED防爆灯一个，补给泵单独吸补给仓泥浆，排浆出口并联至补给管线；仓上安装三台振动筛；

（3）真除仓上安装一台15kW搅拌器、一台泥浆枪；

（4）转浆仓上安装一台真空除气器。

二号罐除泵仓外分为3个仓，分别为除砂仓（15立方米）、除泥仓（16立方米）和中速离心机仓（16立方米）。

（1）除砂仓、除泥仓上各安装一台除砂器、除泥器，除砂、除泥仓各装一台15kW搅拌器、一把泥浆枪。泵仓内侧（井口一侧）双开门，门上安装插栓可挂锁。其余端满焊全封闭，仓上部留门便于吊装更换砂泵，下部留排污口，仓内安装LED防爆灯一个；

（2）中速离心机仓上部安装一台中速离心机及离心机供液泵，一台15kW搅拌器，一把泥浆枪。

三号罐由两个仓组成，分别为高速离心机仓（22立方米）和储备仓（39立方米）。

（1）高速离心机仓：上放一台高速离心机，一台15 kW搅拌器，一把泥浆枪；

（2）储备仓：上放两台15 kW搅拌器，两把泥浆枪，顶部放置一具药品罐，药品罐带有7.5kW搅拌器。

四号罐（剪切罐）：除剪切泵仓外分为两个仓，分别为剪切仓（14立方米）和混浆仓（40立方米）。

（1）剪切仓罐上安装一台15 kW搅拌器；一把泥浆枪；

（2）混浆仓安装两台15 kW搅拌器，两把泥浆枪。

五号罐（加重罐）：除加重泵仓外分为两个仓，分别为重泥浆仓（31立方米）和混浆仓（16立方米）。

（1）重泥浆仓安装两台15 kW搅拌器，两把泥浆枪；

（2）混浆仓上安装一台15 kW搅拌器，一把泥浆枪。

六号罐（吸入罐）和七号罐整体都为一个仓，中间加加强，配备三台15kW搅拌器和三套泥浆枪。

八号罐（混浆罐）：除泵仓外整体为一个仓，中间加加强板；配备三台15kW搅拌器和三套泥浆枪。

2 系统工作原理

泥浆通过返浆管线和泥浆分配器输送至振动筛，也可以通过阀门控制直接排入沉砂仓中和罐外沉砂池中。泥浆经过振动筛处理后进入1号罐沉砂仓，通过溢流槽进入除气仓（真除仓），通过真空除气器处理后排入转浆仓，转浆仓内泥浆通过溢流槽和连通管线进入除砂仓，除砂仓内泥浆通过除砂泵输送至除砂器处理后排入除砂仓，除砂仓内泥浆通过除泥泵输送至除泥器处理后排入除泥仓，除泥仓内泥浆通过中速离心机供液泵输送至离心机处理后排入中速离心机仓，离心机仓内泥浆通过罐间溢流槽和联通管线进入其它罐中（当高速离心机使用时，此溢流槽关闭）。高速离心机使用时，高速离心机仓内泥浆通过高速离心机供液泵输送至高速离心机，处理后排入高速离心机仓。高速离心机仓内泥浆通过罐间溢流槽和联通管线进入其它罐中，供钻井泵吸取。

经过3号罐离心机仓出来的泥浆进入4号罐，剪切泵从4号罐的剪切仓内吸入泥浆，可进行反复剪切混合，剪切混合后的药品可通过管线输送至药品罐。经过4号罐剪切混合后，泥浆进入5号罐，进行混配加重。同时5号罐的加重泵可以对2号罐、3号罐、4号罐（不含剪切仓）、5号罐、6号罐、7号罐、8号罐泥浆进行混配加重。系统设计单独的泥浆枪管线（3"），动力由两台加重泵提供。罐与罐之间管线通过4"由壬胶管连接。1号罐锥形沉砂仓底部安装一台补给泵，可吸取补给仓内泥浆为井口补给。当补给仓需要补充泥浆时，可由加重泵通过泥浆枪管线给补给仓补充泥浆。

在钻井过程中，根据需要启动相应的罐底阀，可单独或同时吸取2号罐、3号罐、4号罐（不含剪切仓）、5号罐、6号罐、7号罐、8号罐泥浆或清水。

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罐顶部方管，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5寸由壬胶管连接。1号罐和2号罐罐面各设置一个1"不锈钢球阀配软管，满足清洗设备的需求。3号罐、4号罐、5号罐、6号罐、7号罐、8号罐每个仓设置一个2"不锈钢放水球阀，满足配浆的需求。

3 系统安装

泥浆罐应安装在水泥预制基础上，每个罐下面应用三至四条预制基础。所有基础的上平面应等高，其高差最大应小于10mm。另外，相邻两罐的基础上平面的高差应小于5mm，而且所有基础高度应等于钻井泵基础的高度。

本系统共有8只钻井液罐,按照井场平面、钻井液固控布置图以井口中心线为基准，系统安装时按四排摆放在基础上，即1号、2号、3号、4号罐为一排，直线排列；5号、6号罐为一排，与3号、4号罐并排安装于井口一侧；7号、8号罐与4号、6号罐安装在同列，罐端之间罐壁相距1200mm，罐侧之间罐壁相距1000mm。

为了使安装工作顺利进行，建议以泥浆泵为基础，首先摆放6号罐，使其与两台钻井泵的吸入口对正并装好吸入管线。然后再依次摆放其它各号罐（摆放前应将罐间连接管预先插入）。各罐就位后再安装罐顶上的净化设备、配药罐以及栏杆走道、梯子等，最后按使用要求摆放坐岗房。

本套固控系统的吸入管路、连通管路、泥浆槽、加重管路等在罐间的连接都采用由壬连接。安装时，一只罐就位后，应先将该罐与下一只罐间的连通管插进由壬外壳上，并推向根部，然后吊装另一只罐，让该罐的由壬外壳对准连通管。罐就位后，再将连通管移向对面，让连通管处于中间位置。然后锤击由壬紧固好。4″中压泥浆枪管线胶管和5″清水及泥浆管线胶管也同时安装到位。

4 结语

ZJ50固控系统在大庆油田得到了大量的应用，用户对此系统评价极高。系统安装使用方便，泥浆循环流程使钻井液得到最大的净化，沉砂罐的使用使得钻井环境得到有效的保护。由于储备罐的加入，使得这套系统还被大量的应用到了7000米深钻井固控系统中。