合理配套使用泥漿固相控制設備

合理配套使用泥漿固相把握設備任安德20231116概述鉆井固相是泥漿中所含固體成分，其體積或質(zhì)量百分比即為我們通常所說的泥漿固相含量。鉆井固相按其作用可分為兩類：有用固相和有害固相。正由于泥漿固相含量及顆粒大小與鉆井綜合本錢有著如此重要的關(guān)系，泥漿固相把握才在鉆井工程中顯得至關(guān)重要。泥漿固相把握就是要去除泥漿中的有害固相，保存有用固相。以滿足鉆井工藝對泥漿性能的要求。固相把握的方法很多常用的有大池子沉淀、稀釋法、替代法、機械法、化學絮凝法五種。稀釋法是用清水或其他較稀的液體來稀釋泥漿；替代法是利用清水或性能符合要求的泥漿來替代出一局部固相較高的泥漿，從而減輕總的固相含量；機械法是通過振動篩、除砂器、除泥器、離心機等機械設備，利用篩分、離心分別等原理，將泥漿中的固相成分按顆粒、密度大小不同而分別開，依據(jù)需要進展取舍，以到達把握固相的目的；化學方法是利用不分散體系泥漿來把握鉆屑，使之不分散或絮凝，他常常是機械或其他方法的補充。其中由于機械法固控效果好，本錢低，且尚無的固控方法可以替代，故在鉆井施工中被普遍承受。對泥漿循環(huán)固控系統(tǒng)爭論探究主要針對流程的科學設計，同時以流程為主線來合理配置固控設備，其最終目的是為了更好地滿足鉆井作業(yè)的需要，因此，首先要從鉆井工藝要求的角度考慮，其次要符合高效、節(jié)能、環(huán)保的要求，另外，要安裝便利、操作簡潔、降低勞動強度。泥漿的分類和作用泥漿的分類泥漿是粘土顆粒分散在介質(zhì)中而構(gòu)成的。構(gòu)成泥漿的分散體不止是粘土顆粒，而分散介質(zhì)也不止是水。以分散和分散介質(zhì)不同來劃分泥漿的分2.1)。2.1泥漿的分類類型類型組成分散體分散介質(zhì)水基泥漿淡水泥漿鹽水泥漿飽和鹽水泥漿低固相泥漿油基泥漿粘土 淡水粘土 鈣離子濃度大于80毫克/每升粘土 水中含鹽量大于1%粘土 飽和鹽水粘土含量少于7% 淡水或礦化水瀝青煙黑親油粘土 柴油或原油乳水包油型粘土、油滴淡水或礦化水化泥(混油泥漿)油包水型水、粘土柴油或原油注：上表均系指一般比重的泥漿。假設重泥漿，則分散體里還有加重劑顆粒。目前普遍使用水基泥漿和油基泥漿。泥漿的作用泥漿是關(guān)系鉆井成敗的主要因素之一。泥漿的主要作用如下：攜帶和懸浮鉆屑。泥漿的一個根本作用，就是要把鉆頭裂開的巖屑從井底帶出井眼，保持井眼凈化。穩(wěn)定井壁：泥漿的組成必需對鉆遇的泥頁巖的水化膨脹和分散具有較強的抑制作用，同時，泥漿的濾失性能應有利于在井壁上形成薄而韌、摩擦系數(shù)小的泥餅。冷卻和沖洗鉆頭，清掃井底巖屑。平衡井底壓力：泥漿密度能在較大范圍內(nèi)調(diào)整，以建立與地層壓力相平衡的液柱壓力，防止噴、漏、塌、卡等井下簡潔狀況發(fā)生。泥漿中固相分類依據(jù)泥漿中固體的性質(zhì)可將其區(qū)分為兩大類：活性固體：這些固體在水中水化分散，它們的物理化學性質(zhì)受水中的離子和泥漿處理劑的影響，這些固體如粘土和以粘土為主要成分的巖屑。惰性固體：這些固體不溶于水，在水中也不水化分散，如重晶石、石灰石、砂等。依據(jù)固體對泥漿性能的影響，泥漿中的固體又可分為：有用固體：包括膨潤土(顆粒一般小于2m)、重晶石等加重料和一些泥漿處理劑。10m。各種不同的固體其顆粒直徑范圍如下：膠體顆粒膠體顆粒0～2m泥質(zhì)2～74m砂粒＞74m常用的重晶石大局部顆粒處于～4m〔通過0目篩，在鉆進過程中地層巖石不斷地被鉆頭裂開，鉆屑進入泥漿，而它們大局部是有害固體，因此要保持泥漿固相含量低和膠體含量低必需解決以下問題：(1)讓鉆碎的巖屑和粘土，由井底帶至地面整個過程不水化、不分散。(2)讓鉆屑盡快地由井底返至地面，快速地從泥漿中去除出去。(32m的膠體顆粒。總之，為了提高鉆井速度、保證井下安全和維持泥漿良好性能，不僅要保持泥漿低固相含量，而且要盡可能降低泥漿中小于2m的膠體顆粒的數(shù)量。泥漿固相把握系統(tǒng)泥漿循環(huán)系統(tǒng)流程依據(jù)鉆井作業(yè)的要求，可以將泥漿循環(huán)系統(tǒng)的各個流程按其功能劃分如下幾個根本流程：泥漿罐容積流程〔泥漿貯存單元；出漿安排罐流程〔安排泥漿到不同處理單元(3〔固相把握單元；(4)泥漿加重〔混漿〕流程；(5)泥漿泵吸入流程；泥漿的常規(guī)除氣流程；鉆井起下鉆計量罐及灌漿流程；(8)泥漿貯存灌及貯存流程；(9)氣侵放噴液氣分別器系統(tǒng)；(10)泥漿罐電路系統(tǒng)。各個流程在整個泥漿循環(huán)系統(tǒng)中有著相對的獨立性，其作用是由鉆井工藝來打算的，反過來為鉆井效勞。泥漿罐的容積流程〔安裝振動篩、一體機的罐，其次種是中間罐也叫過渡罐〔離心機安裝在此罐上，第三種是加重〔混漿〕〔容積為ｍ〔含隔倉都安裝有泥漿攪拌器，每個罐〔含隔倉〕都設定有固定標尺，能準時觀看罐內(nèi)泥漿體積。整個罐通過走道網(wǎng)板聯(lián)接，罐邊設置有可收放的欄桿，欄桿之間有聯(lián)接，在振動篩、泵房和加重罐處設置有三套或三套以上的梯子。出漿安排罐流程泥漿從井口返出后經(jīng)回溢管連接到泥漿安排罐流程，安排罐接口及作用如下：流入泥漿振動篩接口，有幾臺泥漿振動篩就有幾個接口；(2)回溢管接入口；(3)分別器泥漿脫氣后流出接口；(4)計量罐返漿接口；(5)泥漿直排入罐接口；(6)泥漿直排入外池接口。泥漿固控設備流程泥漿固控是泥漿循環(huán)系統(tǒng)的核心局部，依據(jù)固控分級原理劃分，固控設備的處理及擺放程序是振動篩→除砂器→除泥器→中速離心機→高速離心機。3.1泥漿固控設備流程振動篩是第一級固控設備，而且只有它是全過流處理，并直接影響后幾級固控設備的工作效果和泥漿體系的好壞。振動篩處理量大，排漿流暢，適應200目以上高目數(shù)篩網(wǎng)是當前振動篩的根本要求。公司目前使用GXS60L／SG〔g〕8.2，經(jīng)過現(xiàn)場使用，反映效果很好。3.1GX/S/平動橢圓雙軌跡振動篩主要參數(shù)型型號振型振幅A〔mm〕篩箱傾角〔°〕GX/S/平動橢圓雙軌跡振動篩直線/平動橢圓振動軌跡A≤6.8-3～+5激振電機型號〔kw〕激振轉(zhuǎn)速(r/min)〔mm3〕篩網(wǎng)面積〔m2〕〔目〕G〔g〕〔L/s〕長×寬×高(mm3)重量〔kg〕

CDX15/3810-G/D、MVE1700/15D2×1.72＋1×114501165×585×402.73310≤8.2602976×1680×12332038力排砂相復合的工作原理，其處理過程不是全過流，工作動力是由55KW74m左右〔分別點是通過分別設備的工作，有一種顆粒在底流和溢流中各占50％，該粒度點叫該設備的分別點〕除砂器的底流還可以經(jīng)過清潔器進展泥漿回收。3.2旋流器直徑與分別點參數(shù)旋流器直徑／mm旋流器直徑／mm30015010075m65～7030～3416～1811～131)直徑為150～300mm的旋流器稱為除砂器。在輸入壓力為0.2MPa時，除砂器處理泥漿的力氣為20～120m3／h。正常工作狀態(tài)下能9574m5030m的鉆屑。2)直徑為100～150mm的旋流器稱為除泥器。在輸入壓力為0.2MPa10～15m3／h95％大于40m5015m的鉆屑。除泥器是第三級固控設備。除泥器的進漿是除砂器的溢流。除泥器的工作原理和除砂器一樣，只是工作范圍不同，其分別點為43m左右。為了滿足鉆井工藝對泥漿的要求，目前循環(huán)系統(tǒng)的固控系統(tǒng)都承受除砂除泥一體機，都能保證固相的把握及泥漿性能的穩(wěn)定。表3.3 除砂除泥一體機主要參數(shù)除砂旋流器直徑除砂旋流器直徑250mm除砂旋流器數(shù)量２除泥旋流器直徑100mm除泥旋流器數(shù)量16泥漿處理力氣篩網(wǎng)規(guī)格波浪形鉤邊篩網(wǎng)振動強度7.1～7.2Ｇ振動幅度：≥5.5mm篩箱傾角-１°～+5°外形尺寸〔長×寬×高〕2950×2100×2610mm重量3050Kg流漿可作為進漿。中速離心機的工作效率高，能降低泥漿密度的同時可以降低粘度，還可以節(jié)約大量的泥漿助劑。3.4中速離心機主要參數(shù)最大處理量最大處理量40m3/h最小分別點5~7m轉(zhuǎn)鼓外形18°轉(zhuǎn)速范圍1650r/min1572r/min主機功率22kw輔機功率5.5kw供液泵功率5.5kw和超微小固相的溢流排出到罐外，而將含有相對較大顆粒的固相或含重晶石的底流回收到特定罐中并參與確定的水和藥品合成優(yōu)質(zhì)的泥漿。3.5高速離心機主要參數(shù)技術(shù)參數(shù)技術(shù)參數(shù)單位工頻三變頻雙變頻轉(zhuǎn)鼓直段內(nèi)徑轉(zhuǎn)鼓工作長度轉(zhuǎn)鼓最高轉(zhuǎn)速mmmmr/min35512574000(清水)轉(zhuǎn)鼓工作轉(zhuǎn)速r/min2800、3000〔更換皮帶輪〕最高3400可調(diào)〔推舉1600～3200〕工作轉(zhuǎn)速分別因數(shù)〔G〕1780～1550≤2296推料器差轉(zhuǎn)速r/min40≤60最大處理量m3/h300～36〔48〕固相把握設備選用振動篩振動篩是固控系統(tǒng)中最重要的凈化設備，作為泥漿的第一級凈化，其70m以便下一級凈化設備對泥漿進一步凈化。振動篩性能的優(yōu)劣除直接影響第一級處理的質(zhì)量外，對下級凈化處理設備性能的發(fā)揮也有很大的影響。4.1.1振動篩的選用振動篩的使用性能主要反映在處理力氣、工作的穩(wěn)定性、壽命的長短振動頻率、振動強度、篩網(wǎng)面積和篩網(wǎng)的目數(shù)有關(guān)系。目前較為先進的振動篩一般多是高速、線性、細目、多層的振動篩，能夠較好地滿足鉆井工程的要求。振動篩分別鉆屑的力氣由篩網(wǎng)打算，所以某種振動篩的性能好壞，從現(xiàn)場使用者的角度來看，很大程度上是由該篩有用篩網(wǎng)目數(shù)、篩網(wǎng)的面積打算的。4.1振動篩分別曲線圖從上圖可以看出，振動篩篩網(wǎng)的目數(shù)不同，篩分的固相顆粒的粒徑也是不同的。30目篩網(wǎng)的篩分顆粒的最小粒徑為540m，50目篩網(wǎng)的篩分顆粒的最小粒徑為280m，60目篩網(wǎng)的篩分顆粒的最小粒徑為230m，200目篩網(wǎng)的篩分顆粒的最小粒徑為170m，120目篩網(wǎng)的篩分顆粒的最的篩分顆粒的最小粒徑可到達44m74m200在選用振動篩時，泥漿的許可處理量是一項重要的參數(shù)。為了使振動篩與鉆機匹配，就必需考慮泥漿泵的最大排量及鉆進中產(chǎn)生的鉆屑量。表4.1 鉆井泵的排量表泵型

QL/s)

(L/s)

所需振動篩QL/s)F-1300(3NB-1300)F-1600(3NB-1600)

46.6(Φ18051.9(Φ190

93.2103.8

139.8155.7160024.1漿固控系統(tǒng)需要配備3臺振動篩，所需振動篩的處理量約為180L/s，單個60L/s。42 除砂器、除泥器〔一體機〕的選用泥漿中粘泥顆粒的一種分別設備。除砂器與除泥器的工作原理是一樣的，都是由一組水力旋流器和一個處理旋流器底流并回收泥漿的小型超細網(wǎng)目振動篩組成。除砂器主要適用于加重的水基泥漿，其有效分別粒徑為44～74m，假設用于處理油基泥漿時，有效分別粒徑會減小到70m。除泥器主要適用于固體含量較低的非加重水基泥漿，有效分別粒徑為8～40m40～50m流口尺寸等都是影響旋流器工作特性的重要因素。旋流器的處理量與自身直徑的平方成正比，溢流中的固相粒也隨直徑的增大而增大。溢流管插入過深或過淺都會使溢流中固相粒徑增大。底流口尺寸過大或過小對底流的排出均不利。公司使用的旋流器主要有100250mm兩種規(guī)格，處理量大150～200m3/h徑打算。圖4.2 旋流器固相分別曲線圖4.2100旋流器無法代替振動篩和離心機的緣由。從現(xiàn)場使用反映來看，除砂器、除泥器是固控工藝中使用效率最低的固控設備。主要緣由是除砂器、除泥器分別固相的范圍不穩(wěn)定，分別效果不如振動篩和離心機明顯，在某些狀況下其處理范圍可以被振動篩和離心機替代。但它們有一個不行替代的功用它們來去除泥漿中本該由振動篩去除的較大泥漿固相顆粒。除砂器、除泥器的選用選擇除砂器、除泥器時，首先要考慮以下因素：分別粒徑。從理論上說，當旋流器的進漿壓頭一樣時，直徑越小的旋流器分別粒徑越小。但實際上，由于泥漿的性能和操作方法的不同，分別30～74m的構(gòu)造尺寸有關(guān)，而且也與泥漿濃度、密度和進液壓力有關(guān)。4.2旋流器工作范圍表旋流器規(guī)格mm)50100125200250300m3/h)2.8-3.78.4-10.718-2031-4080-100100-114分別粒徑(m)71020303650從表4.2砂器的固相顆粒分別粒徑為44～74m，因此250mm的旋流器可以滿足要8～44m100mm的旋流器可以滿足要求。為了滿足處理全部泥漿的要求，除砂器和除泥器必需由假設干個旋流錐筒組成以滿足處理量的要求。同時，保證旋流器正常工作，進液壓力必需到達工作要求。依據(jù)設備制造生產(chǎn)廠家資料及現(xiàn)場使用狀況，進液壓力應保持在0.25～0.35MPa這個范圍內(nèi)工作效果最好。除泥器因旋流錐筒多、管線長，進液壓力應取較大值；除砂器因旋流錐筒少，管線短，進液壓力應取較小值；匹配砂泵揚程為40m左右，進液壓力能夠到達要求，排量能與除砂器和除泥器所標定的處理量相等。泥漿許可處理量。選用除砂器和除泥器時必需參考鉆井泵的最大排量，以期到達匹協(xié)作理。無論是除砂器還是除泥器都能夠全部處理鉆井過程中的最大泥漿排量。4.3離心機的選用離心機是泥漿固控設備中的重要裝置之一，一般安裝在固控流程中的最終一級，包括中速離心機和高速離心機兩類。用來處理非加重泥漿時，可以除去膠體，把握泥漿的粘度，回收重晶石，對保護油氣層、實現(xiàn)快速鉆井具有重要的作用。除砂器、除泥器底流含有較多的液體，將其送入離心機，離心機分別出的固體被排入廢漿池，分別出的液體返回循環(huán)使用。石油鉆井中使用的離心機主要為螺旋式沉降離心機，由電動機、轉(zhuǎn)鼓和螺旋輸送器等幾局部組成。螺旋輸送器在錐形筒轉(zhuǎn)鼓內(nèi)轉(zhuǎn)動，錐形轉(zhuǎn)鼓同時同向旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速略高于螺旋輸送器。泥漿由加料管進入螺旋輸送器內(nèi)的空心軸，再流入轉(zhuǎn)鼓內(nèi)。由于轉(zhuǎn)鼓在高速旋轉(zhuǎn)，帶動進入的泥漿一起旋轉(zhuǎn)，泥漿中的固相被甩到轉(zhuǎn)鼓壁上，由螺旋輸送器推向小端的卸料孔排出，清潔泥漿作為溢流從轉(zhuǎn)鼓大端的溢流口排出。離心機是利用離心沉降原理分別固體和液體的專用設備。它安裝在除砂除泥器之后，分別除砂除泥器不能分別的細小顆粒。公司現(xiàn)使用的離心1900～2200r/min800倍，對泥漿分別點為5～71m，進漿速度為23～45m3/h，主要用來去除泥漿中的的固相有害顆粒。二是轉(zhuǎn)速范圍為2500～3000r/min的倍，對泥漿分別點為2～5m，2～5m的固相有害顆粒。中速離心機處理力氣能到達每小時23～45m33～4t固相。高速離心機處理力氣能到達每小時30m3的液體，使用是為了去除2m的固相顆粒。離心機將泥漿分別為溢液和底流兩局部。底流中含有大量無用固相排到廢漿池中，而貴重的液相再返回到循環(huán)罐中去。對于非加重泥漿，主要目的是回收液相，對于加重泥漿，主要目的是回收加重材料，排出超細巖屑的顆粒，減小粘度。2~10m的固相顆粒。離心機處理泥漿主要有兩種類型：一種是離心機只進展局部流量處理，用于回收加重泥漿中的重晶石，其進液為除泥旋流器的底流；另一種是離心機全流量處理，用于去除非加重泥漿中的固相，其進液為除泥旋流器的溢流。離心機目前廣泛用于在石油鉆井作業(yè)時使用，對確保泥漿性能有重要意義。結(jié)論基于上述分析，可以提出以下結(jié)論及生疏：依據(jù)介質(zhì)的不同泥漿分為水基泥漿、油基泥漿等。泥漿中固相分為活性和惰性〔或有用和無用〕，合理的把握泥漿固相在泥漿中的百分含量可以使鉆速到達最好效果；合理把握泥漿固相類型可使泥漿性能到達最好效果。泥漿固控設備配套SY/T6223-20233.2.55000m3.2.67000m表”要求，除砂器和除泥器都是“必需”配套凈化設備。泥漿固控根本流程固控設備主要包括：泥漿循環(huán)罐、鉆井液振動篩、泥漿清潔器(除砂除泥器)、真空除氣器、低速離心機、高速離心機等。74μm出來，完成一級固相把握。入泥漿的氣體的專用泥漿處理設備，它能夠快速、有效地去除泥漿中所含的氣體(包括空氣)，除氣器對于恢復泥漿密度，防止?jié)撛诰畤姟⒕＜钡陌l(fā)生其有重要作用。44μm—74μm)分別出來，完成除砂過程，即為二級固控。8μm—44μm)分別出來.完成除泥過程.即為四級泥漿固控。2μm8μm)分別出來，完成離心過程，即為五級固相把握。以上五級固控設備的提法是目前最全面的也得到石油行業(yè)公認，也有局部資料將除氣器不列入固控設備，將除砂除泥器合并為一級，稱為三級固控。無論是三級固控還是五級固控，固控設備都必需配套完善，配套固控設備都是為了滿足簡潔井況和要求較高的井況對泥漿固相把握的需要，在實際應用過程中，可以跟據(jù)鉆井作業(yè)的需要，承受其中的一級成幾級泥漿固控流程。泥漿凈化中除砂器、除泥器的作用2080行業(yè)使用，運用的是離心分別裝置，利用不互溶介質(zhì)間的密度差而進展離心分別的。主要用于鉆井作業(yè)過程中從地層返出的泥漿攜帶的巖屑砂粒的去除，屬于石油鉆井的關(guān)心工具。在鉆井過程中，除砂器、除泥器〔水力旋流器〕等固控設備分別擔當著除砂、除泥、降低鉆井液中固相含量的任務。固控設備與其他固控方法相結(jié)合振動篩、除砂除泥器〔一體機〕、離心機是鉆井過程中必不行少的三大固控設備，在泥漿固相把握中起到了格外重要的作用，再合理的結(jié)合使用化學絮凝等其他固相把握方式就能更有效的把握泥漿中固相，保證泥漿的性能，使鉆井安全、優(yōu)質(zhì)、快速的進展下去。泥漿固控設備的正確使用振動篩的正確使用依據(jù)地層的巖性、鉆速、井深和泥漿類型的變化，準時調(diào)整振動篩〔200?！矎纳a(chǎn)角度上講，期望能用細目數(shù)篩網(wǎng)，而從經(jīng)濟角度上講，細網(wǎng)目篩網(wǎng)壽命低，因此在應用篩網(wǎng)上要綜合考慮。〕75～80%。從井筒內(nèi)返出的泥漿必需先經(jīng)過振動篩凈化。從井筒內(nèi)返出的泥漿通過振動篩率應到達后再進入下一級處理。準時清淘尖底罐，防止沉淀后的固相物重進入泥漿體系中。除砂除泥器〔一體機〕的正確使用力旋流器)能運轉(zhuǎn)正常運轉(zhuǎn)。除砂器、除泥器(或一體機)正常工作壓力一般0.2~0.35MPa，底流為傘狀。依據(jù)地層的巖性、鉆速、井深和泥漿類型選擇和調(diào)整除砂器、除泥〔如使用280300〕，確保底流