鉆井液固控设备的选择及固控系统的总体布置.docVIP

泥浆净化系统（固控设备）的选择及固控系统的总体布置 摘要根据钻井液固控系统个组成设备的具体功能提出了选择这些设备的依据，论述了钻井液固控系统的总体布置方法，同时给出了系统与某些设备的几何尺寸和技术参数的计算公式及取值范围。 关键词：钻井液净化系统 钻井液固相控制 流程 钻井泥浆 固控系统 固控设备的功能 随着钻井技术的发展，钻井液固控系统对钻井作业所起的的积极作用越来越大，各种固控系统应运而生，无论固控系统的型式如何变化，它的基本功能（即最大化的清除钻井液中的固相和储存足够的钻井液）是不变的，它是依靠机械式清除设备和钻井液储存罐等辅助设备的有机组合来完成基本功能的。 1、固相清除设备的匹配和使用 在钻进中，钻头切削、压碎、研磨地层，使岩石破碎，形成了不同粒度的钻屑，其大小在2—2×103μm之间。单台固相清除设备所能清除固相颗粒的范围较小，所以仅靠某一种设备不可能达到最大限度地清除固相的目的。 表一列出了不同固相清除设备的适用范围。为了保证将井底钻屑携带到地面，钻井液必须有足够的上返速度。为此，必须根据井径大小和钻机能力来决定钻井泵的排量。选择固控设备必须从净化水平（清除固相的粒度范围）和处理量两方面来考虑 钻井液振动筛的选择。钻井液振动筛是清除钻井液中固相成分的第一级设备，并且在整个钻井过程中都必须使用。钻井液振动筛清除固相颗粒的粒度范围是由所使用的筛网规格决定的，而其处理能力有雨筛网规格有关。筛网目数越大，处理量越小，清除固相颗粒粒度越小，清除固相的量越大。从生产角度上讲，希望能用细目数筛网，而从经济角度上讲，细网目筛网寿命低，因此在应用晒网上要综合考虑。机械式叠层筛网和化学粘接式叠层筛网的开发推广，有效地提高了细目数筛网的寿命和钻井液振动筛的净化水平。 层叠筛网组合的方式很多，一般下层为12目，上层采用30、40或60目。应用于钻井液振动筛时不易选用80目及80目以上的筛网，因筛网目数过大则透筛率就较低，导致筛网寿命缩短。 为了使钻井液振动筛和钻机匹配，就必须考虑钻井泵的最大排量及钻进过程中产生的钻屑量，即：Q筛≥Q泵+Q屑（1） 式中Q筛——钻井液振动筛的处理量，L/S; Q泵——钻井泵的最大排量，L/S；Q屑——钻进中的钻屑量，L/S。 由于不同钻机的机械钻速差异较大，单位时间内的钻屑量相对泵排量较小，钻井液振动筛采用双联或三联组成。顾可将式（1）改写成： Q筛＝Q泵n 对于双联振动筛，更换筛网时，必有一单筛停止工作，另一单筛必须能够承担处理全部钻井液的任务，故对于双联筛，式中系数n＝2。同理三联钻井液振动筛进行上述作业时，必将有两个单筛承担处理全部钻井液的情况出现，故对于三联筛，n＝3/2. 目前钻井液振动筛单个筛的处理量一般为40-50L/s。为了合理选用钻井液振动筛，特给出钻井泵与钻井液振动筛的匹配，入图2所列： 综上所述，可得出钻井液振动筛经济的使用方法。在钻井初期，井陉大，泵排量大，机械钻速高，产生的大颗粒固相多，钻屑量大，应采用目数较小的筛网来处理钻井液。随着井深的增加，井陉缩小，泵排量变小，机械钻速低，产生的小颗粒固相多，钻屑量小，宜采用目数较大的筛网处理钻井液。 钻井液除砂器和除泥器的选择 除砂器与除泥器都是由一组水力旋流器和一个处理旋流器底流并回收钻井液的小型超细目钻井液振动筛组成。钻井液除砂器用来清除30-90μm的固相颗粒；除泥器用来清除10-30μm的固相颗粒。旋流器中分粒度D50不但与旋流器的结构尺寸有关，而且也与钻井液浓度、密度和进液压力有关。现将常用旋流器工作范围列于表三以进行分析。 有表三可见，钻井液除砂器应在钻井液振动筛之后作为第二级固相清除部分设备，而除泥器应作为第三级固相清除设备。 为了满足处理全部钻井液的要求，钻井液除砂器和除泥器必须由若干个旋流器锥筒组成。为了保证旋流器正常工作。进液压力必须维持在0.25---0.35MPa这个范围内。除泥器因旋流锥筒多、管线长，进液压力应取较大值；钻井液除砂器因旋流锥筒少，管线段，进液压力因取较小值。进液压力的大小主要取决于钻井液砂泵匹配是否合理，因而钻井液砂泵的选择是至关重要的，钻井液砂泵扬程通常为40mH2O左右，排量能与钻井液除砂器和除泥器所标定的处理量相等，即可满足使用要求。同时，在选用钻井液除砂器和除泥器时必须参考钻井泵的最大排量，以其达到匹配合理。这两种设备在使用时间上，无严格的限制，一般在钻浅地层和软地层时，钻井液中大颗粒钻屑含量高，二者必须同时使用；在钻深地层和硬地层时，若采用细网目振动筛，可直接使用除泥器来处理钻井液，这对钻井液的净化质量影响甚微，且非常经济。 钻井液离心机的选择 钻井液离心机是最后一级钻井液固控设备，主要用于清除钻井液中2-10μm的固相颗粒。钻井液离心机由两种类型；一种是部分流量钻井液离心机