油田新型立式下灰罐的設(shè)計與應(yīng)用

馬重陽，徐杏娟，李未琴，孫東磊，馮榮新

（河北渤海石油裝備專用車有限公司，河北任丘062550）

油田新型立式下灰罐的設(shè)計與應(yīng)用

馬重陽，徐杏娟，李未琴，孫東磊，馮榮新

（河北渤海石油裝備專用車有限公司，河北任丘062550）

設(shè)計制造新型油田立式下灰罐，通過進(jìn)氣結(jié)構(gòu)、管匯流程、氣化系統(tǒng)的優(yōu)化創(chuàng)新，解決了油（氣）田固井下灰作業(yè)中普遍存在的下灰速度慢、?；衣势?、操作較復(fù)雜、存儲量不大、不便于移動、安裝復(fù)雜等問題。

固井作業(yè)；下灰罐；優(yōu)化設(shè)計

1 傳統(tǒng)的下灰作業(yè)

下灰罐是油（氣）田固井作業(yè)專用裝置，設(shè)計原理是根據(jù)氣體動力學(xué)和固—?dú)庀嗔黧w力學(xué)以及油井重晶石的屬性、特性，借助流化裝置，以壓縮空氣為動力，使粉塵重晶石流態(tài)化，排出料罐。傳統(tǒng)的氣化運(yùn)輸大量采用錐形立式罐（圖1），實際應(yīng)用中的技術(shù)缺陷表現(xiàn)為：①氣化不充分，不完善；②能量耗損高；③罐壁磨損嚴(yán)重，使用壽命短；④罐體上部灰的質(zhì)量對氣化區(qū)域的壓強(qiáng)大，造成重晶石初始起動消耗的能量大。壓力隨著輸灰遞減，造成輸灰速率的改變；⑤在相同窖積下，錐形與橢圓立罐比較存在用材多，加工費(fèi)用高，空間尺寸大，質(zhì)心高，穩(wěn)定性差等缺陷。

2 新型下灰罐的性能改進(jìn)

針對傳統(tǒng)下灰罐存在的下灰速度慢、?；衣势?、操作較復(fù)雜、氣化不充分、粉塵污染環(huán)境等問題。我公司專注研究具有單罐儲灰，快速送灰，以實現(xiàn)全密閉環(huán)保作業(yè)功能，操作簡便、下灰速度快、?；衣实?、可移動、存儲量大、便于安裝的系統(tǒng)設(shè)計。該設(shè)計主要用于石油礦場、石油井場，以及建筑施工現(xiàn)場灰料的儲備和氣裝卸散裝重晶石粉，也可用于裝卸其他散裝粉粒物料。

3 新型下灰罐的設(shè)計

3.1 結(jié)構(gòu)組成

新型下灰罐主要由罐體、氣化

室、支腿、底座、稱重計、進(jìn)出灰管、進(jìn)排氣管、人孔、安全閥、壓力表等部分組成（圖2）。

3.2 技術(shù)參數(shù)

新型下灰罐筒體材料Q345B，圓筒內(nèi)徑2000 mm，筒體板材厚度8 mm，橢圓封頭板材厚度10 mm焊縫系數(shù)0.8，錐形封頭板材厚度10 mm，設(shè)計溫度為常溫，設(shè)計壓力0.6 MPa，最高工作壓力0.5 MPa，水平輸送距離10 m，垂直輸送距離15 m，連續(xù)下灰速度≥1.5 t/min，?；衣省?.3%，腐蝕速率0.2 mm/年，設(shè)計使用壽命10年。

圖1 錐形立式氣化罐結(jié)構(gòu)示意圖

4 新型下灰罐的改進(jìn)內(nèi)容

（1）進(jìn)氣結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。采用下進(jìn)氣結(jié)構(gòu)，下封頭均勻分布?xì)饣遥▓D3）。該結(jié)構(gòu)增加了進(jìn)氣量，使灰料氣化充分，并且下灰均勻，流動速度快。

（2）管匯流程優(yōu)化設(shè)計。將灰料從進(jìn)料管網(wǎng)裝入下灰罐，再通過流化裝置使灰料氣化，分別進(jìn)入立式下灰罐存放，待石油井場固井需要時，再將灰料由下灰罐出料口流經(jīng)出灰管網(wǎng)，進(jìn)入混漿泵，然后打入井內(nèi)完成固井作業(yè)。該新型裝置還能實現(xiàn)混料、罐與罐之間倒料，既方便又快捷。

圖2 新型下灰罐結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 下封頭氣化室結(jié)構(gòu)示意圖

（3）氣化系統(tǒng)技術(shù)創(chuàng)新。重晶石(物料)存放在床層(氣化元件)之上，壓縮空氣由下而上地穿過床層，使物料完成氣化。這種依靠床層完成物科氣化的結(jié)構(gòu)被稱為床式氣化。利用計算機(jī)仿真優(yōu)化設(shè)計的環(huán)形大氣室進(jìn)氣空間分布在罐體底部，氣化床采用45°導(dǎo)流氣化裝置，解決了老式下灰罐系統(tǒng)出灰不暢、剩灰過多的問題，提高了固井的工作效率。

（4）新型下灰罐的進(jìn)灰管、出灰管均采用快速接頭，與其他裝置接頭對接時更容易更簡捷。

（5）工藝流程采用全封閉型式，從重晶石裝入到存儲、運(yùn)輸及最后的固井，皆用管道相連，避免揚(yáng)塵污染環(huán)境。

5 實際應(yīng)用

新型下灰罐已在渤海鉆探第一固井公司廣泛應(yīng)用，效果良好，大大提高了固井效率，并為該公司開拓國外固井市場提供了有利的保證。

［1］周亮，譚建平，龍東平，等.雙錐粉料罐系統(tǒng)靜力學(xué)有限元分析[J].機(jī)械，2005，32（12）：16-19.

［2］楊倫，謝一華.氣力輸送工程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

［3］余洲生.氣力輸送及其應(yīng)用[M].北京：人民交通出版社，1989.

［4］王柱江，胡志國.散裝重晶石罐車有限元分析[J].專用汽車，1999，（3）：7-10.

〔編輯李波〕

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10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2016.12.42