罐底閥改進設計在泥漿固控系統中的應用

張會萍

摘 要:隨著泥漿固控系統的飛躍發展,固控系統多功能部件的開發達到了空前提高,應用于罐底管線控制的特殊閥——罐底閥也應運而生,由于前期開發研制階段的匆忙,旋升式罐底閥還存在著諸如制造安裝困難、成本過高等缺點。為提高產品綜合質量及效益,該功能部件的革新改制勢在必行。為此,從現場操作及使用的角度著手,改進設計出一種杠桿式罐底閥,它具有結構簡單、快捷方便、省時省力、可靠性較好、使用維護方便的特點,尤其是大幅度降低了制造成本,在固控系統的制造中創造了一定的經濟效益。

關鍵詞:罐底閥改進成本效益

中圖分類號:TU64 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)07(a)-0102-03

固控系統已有數10年的歷史,隨著鉆井工藝要求的不斷提高,新一代的固控系統已成為市場需求的主流,作為其標志的多功能部件,無論是在流程優化、布局、可操作性及人機關系等方面,都表現出了極大的作用,罐底閥作為其中重要的功能部件之一,也得到了開發應用,其最大優點體現在流程優化及操作的方便性。

1旋升式罐底閥

1.1 作用

應用于罐底吸入管路上,對各罐泥漿進行吸入作業的控制閥,實現了吸入管匯罐內布置及罐面操作。即管匯與罐體的集成化,方便了安裝、運輸。

1.2 結構

該罐底閥采用了端面密封式閥板以及旋轉提升機構,實現了罐底管路的相通及隔斷(即:閥板與密封座的離合),如圖1所示,主要由閥體、閥桿、手輪、提升桿、閥板、軸承等部件構成。

1.3 工作原理

旋轉手輪帶動絲杠副,使得閥桿產生上下運動,進而帶動閥板產生提升作用,從而實現閥板與密封座的離合,完成閥體的開啟閉合動作。

1.4 優點

操作實現罐面控制,省力、方便、實用,開合狀態穩定性較好。

1.5 缺點

(1)由于采用絲杠副實現閥板的離合,故完成閥體開啟、關閉的操作時間較長。

(2)結構復雜,配合精度要求較高,加工件、外購件較多,制造、安裝困難,故制造成本較高。

從上述分析來看,由于罐底閥在流程優化方面所起的積極因素,其存在的必要性是肯定的,但由于旋升式罐底閥在操作、制造、安裝、成本等方面存在著的一定的缺陷,其技術改進勢在必行。

2杠桿式罐底閥

2.1 作用

完成罐內吸入管線的吸入控制,實現管線與罐體的集成化,方便運輸、安裝及操作。

2.2 結構

該罐底閥采用連桿結構,實現閥板的上下提升運動,完成閥板與密封座的離合,如圖2所示,主要由主滑桿、長連桿、短連桿、固定桿、滑桿、閥板、滑套、手柄等部件組成。

2.3 工作原理

當手柄被拉起至垂直位置時,按照連桿的工作原理,依次帶動短連桿、長連桿、主滑桿、滑桿運動,最終將閥板提至密封座上,完成隔斷功能,這時由于密封座上的橡膠被擠壓,而產生的反作用力,使得手柄在轉過一定角度后處于鎖定狀態,從而維持閥體的密封狀態,此時閥體處于關閉狀態。當手柄被推動向下位置時,由于外力作用使其在越過鎖定位置,平衡被破壞,閥體在自身重力作用下,使得連桿機構完成閥板下移運動,實現閥板與密封座的分離,此時閥體處于打開狀態。

2.4 優點

快速實現關閉、開啟狀態,無中間狀態,故操作省時、方便。由于采用連桿機構,其結構簡單,安裝配合精度較低,機加工件數大幅度減少,材料單一,用料少,故制作簡單,安裝、使用方便,成本大幅度下降。

2.5 缺點

鎖定位置有時經常調整,以保證鎖定狀態的穩定(關閉狀態穩定性一般)。

從上述情況可知:杠桿式罐底閥較旋升式罐底閥具有以下優點。

2.6 制作、安裝簡單、方便

2.7 操作方便,省時、省力,易于實現閥體的快速關閉與開啟

2.8 結構簡單、合理,用料少而單一

2.9 制造成本低

3經濟效益對比分析

為了說明改進后所產生的經濟效益,我們從閥體所用材料、加工費用等方面將旋升式罐底閥與杠桿式罐底閥的成本進行了統計分析,詳細見表:旋升式罐底閥工時費、材料費、標準件費,杠桿式罐底閥工時費、材料費(如表1)。

綜合對比表如下。

從表6中可以看出,杠桿式罐底閥無論是在工時費用,還是在材料費用等方面,顯著低于旋升式罐底閥。

每只旋升式罐底閥的成本2061.75元;

每只杠桿式罐底閥的成本532.18元;

每只杠桿式罐底閥較旋升式罐底閥可有效節約2061.75-532.18=1529.57元

每套固控系統按19只罐底閥計算:

則每套固控系統因罐底閥改進可節省成本1529.57元/只×19只=29061.83元。

4結語

該罐底閥經設計、試制后,已全面替代了旋升式罐底閥,先后在“ZJ40L固控系統”、“ZJ32L固控系統”、“ZJ70L固控系統(2套)”中得到了較好的推廣應用,其中ZJ40L固控系統已先后在安徽油田、也門項目組等現場使用,ZJ32和ZJ70L已在新疆塔里木油田現場使用,從未出現任何故障問題,得到了用戶的好評,產生了較大的經濟效益,累計節約成本14.53萬元。