焊接技术在泥浆泵灌注流程改造中的应用

赵海军 董建朝 (中原石油工程公司钻井四公司,河南 濮阳 457321)

我公司川50487钻井队承钻的川东北元陆701井，属于区块重点开发井。工程设计复杂，钻井液密度设计高达2.50g/cm3、流变性能pv25-50、yp12-25、高密度，高稠度的钻井液要求，致使原泥浆泵自吸流程不能满足钻井液循环排量的需求。无法实现良好的钻井液悬浮、携带岩屑的作用，极易造成沉砂卡钻等恶性钻井工程事故，使钻井作业无法正常施工。

我们采用两台75kw砂泵与泥浆泵并联的设计，将砂泵和主管线安装在同一移动式底座上；在砂泵进出口加以法兰，挠性接头，蝶阀连接，保证为两台泥浆泵分别或同时灌注钻井液。

1 泥浆泵灌注流程装配-焊接

1.1 由于结构件的零件是由原材料经过划、剪、割、矫正、卷和弯等工序制成的，零件精度低，互换性差。装配时某些零件可能需要经过选配和调整，必要时还要气割、批錾或砂轮机进行修整。装配时注意将组件、部件或产品的整体偏差（如对接偏差）控制在技术条件允许的范围内。氧-乙炔切割马口、开窗和打坡口时控制零部件的形状和尺寸。

1.2 金属构件采用焊接进行连接，因此装配-焊接后如发现问题，就不能拆卸成原来的零件。这些问题如不能返修，就会导致整个产品的报废。所以对装配顺序和质量应有周密的考虑和严格的要求。在流程装配-焊接过程中，主管线因为长度和重量的关系需要组焊、预制并吊车配合先就位。其他部件采取随装随焊的方法。

1.3 焊条电弧焊全位置焊的操作要领

1.3.1 垂直固定对接焊条电弧焊

1.3.1.1 采用多层多道焊，每层焊缝中的焊道逐渐往上压，因此表面不易焊的平整美观。

1.3.1.2 每道焊缝处于水平位置，运条比较容易掌握，熔池形状变化不大。

1.3.1.3 多层多道焊时易引起焊缝产生夹渣及层间熔合不良。

1.3.1.4 打底层的焊接，对于无衬垫垂直固定管对接开V形坡口打底层焊接，为了使焊缝根部熔透良好并获得满意的背面成形，应采用单面焊双面成形操作技术进行施焊。见表1。

表1 打底层单面焊双面成形的焊接参数

1.3.2 45°固定管对接焊条电弧焊

1.3.2.1 操作特点：管子的焊接位置介于水平固定管和垂直固定管之间没有真正意义上的平、立、仰焊位置，施焊过程始终在管子倾斜的位置进行，因而增加了操作难度。

1.3.2.2 打底层的焊接：为了达到单面焊双面成形，打底层应采用击穿焊法。倾斜焊击穿焊接时要始终使熔池处于水平状态，选用直径为3.2mm焊条，焊接电流为90-120A。

1.3.2.3 其余各层的焊接：采用斜椭圆形运条法，运条时将上坡口面拉划椭圆形圆圈的电弧拉到下坡口面的边缘，再返回上坡口边缘进行运条。保持熔池压上下坡口各2-3mm，如此反复直至焊完。

1.4 灌注流程焊接质量的管控：灌注流程在拆装，运输和使用过程中，容易因为碰撞、拆装时生拉硬拽，设备运转时产生的震动等外力或恶劣的使用环境，造成焊接结构变形或损坏。焊接结构的制造是由一系列工序组成的，然而装配-焊接必然是最关键的工序。

1.4.1 接头装配时，必须使管子轴线对正，避免出现中心线偏斜。若两管径产生错口，应沿圆周方向使错口大小均匀，不应是错口偏于一侧。因为较大的错口处根部不可能焊透，会引起应力集中容易导致焊缝根部破裂。

1.4.2 定位焊：防止焊接构件变形。

1.4.3 控制焊接缺陷：在所有焊接缺陷中焊接裂纹最危险的。除去裂纹以外其他焊接缺陷如咬边、未焊透、表面成形不良等都会产生应力集中和可能引起脆性破坏。

1.4.4 灌注流程在跨度大或不稳定和因为设备运转易产生震动的部位使用支架支撑减少不稳定因素，避免和缓解管线、焊缝、挠性接头的损坏。

2 结语

我们设计制造的泥浆泵灌注流程，在一年多的钻井周期无任何质量问题出现。有效解决了钻井液密度高、稠度大、可泵性差所带来的上水不好、固相含量高、不能正常施工的问题。川东北元陆701井在钻进、接单根、起下钻等钻井作业环节，无明显遇阻、遇卡现象。完钻电测井身质量优良，机械钻速类比显著提高。

[1]《电焊工技术》机械工业出版社2005年9月.