海洋工程中的鉆井系統(tǒng)

1、現(xiàn)對(duì)海洋工程中的鉆井系統(tǒng)做一下盤(pán)點(diǎn)。（注：船體的一些系統(tǒng)原理和普通船舶相差不大，故不做過(guò)多闡述）1， 泥漿系統(tǒng)，作為鉆井中的重要流體。它的主要作用有以下幾點(diǎn)：        a 在鉆井過(guò)程中帶走切下來(lái)的巖屑。b，防止在鉆井過(guò)程中外部的油，氣，和水進(jìn)入井中。c，冷卻鉆頭和鉆桿 d，防止井口塌陷。要達(dá)到上述要求這就要求泥漿在屬性上達(dá)到黏度，比重，強(qiáng)度，失水性滿足鉆井。通常我們?cè)谀酀{中加入一些特殊的成分，比如重晶石，陶土等增加它的比重，用機(jī)械分離的方法除去一些比較重的成分。加入各種化學(xué)成分調(diào)節(jié)泥漿的屬性，以使得泥漿在各個(gè)地層的鉆井中發(fā)揮它的

2、作用。那么泥漿是如何工作的呢？ 首先，不得不提到的是高壓泥漿泵，這是整個(gè)泥漿系統(tǒng)的心臟，不用說(shuō)，泥漿泵是往復(fù)式活塞泵。并且通常是高速高壓多作用式（如不了解容積式泵的，請(qǐng)參考船舶輔機(jī)），它的主要結(jié)構(gòu)是，吸入緩沖器，活塞，工作缸，馬達(dá)，冷卻器，排除緩沖器。相應(yīng)地，要保證它的正常工作，冷卻水，滑油等是不可或缺的。  泥漿泵從泥坑中吸入泥漿，排出的高壓泥漿通過(guò)高壓管系到達(dá)鉆井甲板上的立管，再通過(guò)軟管進(jìn)入頂驅(qū) ，鉆桿 ，鉆頭，巖層，回流到環(huán)形空間，分流器，振動(dòng)篩，處理艙，回到泥坑。 為了保證泥漿泵，良好的吸入性能，通常在泥漿泵之前會(huì)安裝一個(gè)增壓泵，英文charge pump ，增壓泵

3、的作用不僅僅是為泥漿泵服務(wù)，通常它還會(huì)連接到注井（不知道如何說(shuō)成中文，英文是casing filling），水泥單元等。chager pump 是一個(gè)離心泵，不用多說(shuō)了。 通常來(lái)講，泥漿，只是我們通俗的講法，在石油鉆井中，叫做鉆井液，有各種化學(xué)成分組成。比較昂貴，一般有兩種性質(zhì)：油基，水基。適用于不同地質(zhì)層的深井鉆探。 (oil based mud , water based mud) ,分別儲(chǔ)存在不同的泥坑中（mud pit） 泥漿系統(tǒng)是一個(gè)閉式的循環(huán)系統(tǒng)。在上面已經(jīng)大致介紹了它的循環(huán)路線。 泥漿進(jìn)入鉆頭的過(guò)程比較簡(jiǎn)單，不做介紹了。重點(diǎn)介紹返回泥漿的處理系統(tǒng)。從海底返回的泥漿在隔水套管（ri

4、ser）和鉆桿(drill pipe  or string)組成的環(huán)形空間中上升,到達(dá)分流器(diverter)中， 分流器可以看成一個(gè)簡(jiǎn)單的環(huán)形防噴器，當(dāng)壓力相對(duì)較低的淺層油氣沿泥漿通道經(jīng)過(guò)分流器時(shí)，分流器通過(guò)兩條通徑達(dá)18”的管，把含氣泥漿排放到平臺(tái)兩側(cè)舷外，避免傾覆。從分流器出來(lái)的泥漿，其物理和化學(xué)成分已經(jīng)變化，從海底帶上來(lái)的可能是一些沙子，粘土，油，水，可燃?xì)怏w等。在進(jìn)入重新循環(huán)之前，必需要處理。泥漿通過(guò)連接在分流器和流量分配器（flow divider）之間的傾斜管道，流入流量分配器。流量分配器的作用是使進(jìn)入到每個(gè)震動(dòng)篩的泥漿流量均勻.其結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。類似鐵盒子，

5、一個(gè)進(jìn)口，旁通，多個(gè)出口連接到每個(gè)震動(dòng)篩，里面由不同形狀的鋼結(jié)構(gòu)組成通道使得泥漿分配的合理。 泥漿進(jìn)入到震動(dòng)篩之后，在這里，大的泥塊在震動(dòng)的作用下，被分離出來(lái)。這就除去泥漿中的一些比較大的cuttings 。震動(dòng)篩的結(jié)構(gòu)(下面的圖片有點(diǎn)不相符) 通常來(lái)講，震動(dòng)篩由主體結(jié)構(gòu)，篩網(wǎng)，彈簧，電機(jī)等組成，篩網(wǎng)由2到4層不等。泥漿從震動(dòng)篩中部?jī)蓚?cè)的方形出口流出。上面講到cuttings的如何被分離出來(lái)的，這只是其中最初步的一個(gè)步驟。那么分離出來(lái)的cuttings如何處理，經(jīng)過(guò)初處理的泥漿如何進(jìn)一步處理呢？很顯然，通過(guò)各個(gè)震動(dòng)篩，cuttings在篩網(wǎng)面上抖落下來(lái)，被收集到一個(gè)設(shè)備里面，它叫做CCB ,全

6、名cleancut cuttings blower. cuttings are conveyed using positive air pressure to an ISO-pump located elsewhere on the platform.這是其中的一個(gè)方案，在一些平臺(tái)的設(shè)計(jì)中，可能會(huì)通過(guò)一個(gè)橫向的螺紋傳輸器screw conveyor.把抖落的cuttings收集運(yùn)輸?shù)揭粋€(gè)集中的艙里面，等日后處理。當(dāng)然，考慮到鉆井的安全，會(huì)有一個(gè)應(yīng)急的overboard會(huì)被布置。（具體形式以后再說(shuō)）。 再談泥漿，從shaker 出來(lái)的泥漿會(huì)收集到方形出口下面的一個(gè)橫截面方型的通道中 英文叫 mu

7、d gutter  or mud trough 。這個(gè)通道把所有的shaker的出口都連接起來(lái)。液體的泥漿在里面流動(dòng)，它會(huì)流經(jīng)一組叫做mud treat tank的艙，泥漿處理艙。容積按照鉆井設(shè)計(jì)的要求，一般在10立方米左右大小。各處理艙是局部相通的，這樣講有點(diǎn)不好理解，就是各個(gè)艙之間有溢流口和隔離閥。 各個(gè)艙按泥漿流經(jīng)的順序依次叫 sand trap tank , degasser tank , disilter tank , return tank  or centrifugal tank . 以上所說(shuō)的艙，不一定每個(gè)平臺(tái)上都有，一般會(huì)按照船東的要求

8、來(lái)布置，有時(shí)可能會(huì)少前面的一個(gè)，也可能會(huì)少后面的一個(gè)。sand trap tank 顧名思義desand 除砂，在重力的作用下比重大的沙子被沉積下來(lái)，degass tank 除氣艙，泥漿里面含有油氣，在這里通過(guò)安裝在tank 上面的degasser 把油氣分離出來(lái)，油氣排放到安全區(qū)域。degasser 類似一個(gè)泵，只不過(guò)，在它前面的吸口處，有類似濾器一般的很多小孔。包含油氣的泥漿泡通過(guò)它自然會(huì)破裂了，出口的泥漿流到desilter tankdesilter tank 精慮艙， 這里面的泥漿，被一個(gè)叫做desilter pump 的離心泵， 泵送到 desilter 。desilter的結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單, 大家都知道旋風(fēng)除塵器 由切線方向進(jìn)入的高速泥漿在里面做離心運(yùn)動(dòng)。，由于比重的不同，泥漿從中間上邊的出口流出，比重大的東東從下邊流出。desilter 不是一個(gè)，一般是一組，叫做desilter assembly 有共同的進(jìn)口和出口。它有時(shí)會(huì)之間座在其中的一個(gè)或者幾個(gè)震