7.3_钻井液固相控制设备.ppt

7.3钻井液固相控制设备 7.3.1 概述： 1.钻井液的固相控制 现代钻机中都要用循环流体： 液体（多数） ；气体；泡沫剂 。故称钻井循环流体为钻井液(习惯上称为泥浆)  钻井液的主要成分有： (1)水(淡水，盐水，饱和盐水等)； (2)膨润土(钠膨润土，钙膨润土，有机土或抗盐土等）； (3)化学处理剂(有机类，无机类，表面活性剂类或生物聚合物类等)； (4)油(轻质油或原油等)； (5)气体(氮气或天然气)。  不同的钻井流体形成的分散体系不同，所起的作用不同。从物理化学观点看，钻井液是一种多相不稳定体系。为满足钻井工艺要求，改善钻井液性能，常在钻井液中加入各种不同的添加剂。钻井液在循环过程中，不能始终保持其优良性能，而要被钻屑、油、气、水、盐及矿物污染，其中钻屑是最严重的污染。 钻屑污染是指在循环过程中，钻屑在机械及化学作用下，分散成大小不等的颗粒而混入钻井液中，使钻井液性能变坏，给钻井工程及油、气层带来危害。 分散于钻井液中的固体颗粒称为钻井液中的固相。钻井液中的固相： 一是来源于被破碎岩石产生的钻屑； 二是为钻井工艺要求而人为加入的。 按固相在钻井液中所起的作用可分为有用固相和有害固相两类。 钻屑是有害固相的主要来源，而且存在于钻井过程的始终，带来很多危害。因此必须消除有害固相。 所谓钻井液的固相控制，就是清除有害固相，保存有用固相，或者将钻井液中的固相总量及粒度级配控制在要求的范围内，以满足钻井工艺对钻井液性能的要求。通常将钻井液的固相控制简称为固控，习惯上也称为泥浆的净化。  2.钻井液中固相的分类及粒度分布 根据不同的特点，钻井液中的固相有不同的分类方法。 按固相的密度可分为：高密度固相和低密度固相。前者是根据钻井要求特意加入的重质材料，以提高钻井液的密度。 加有重质材料的钻井液称为加重钻井液或加重泥浆。 低密度固相包括普通钻屑；配置钻井液所需的膨润土和处理剂。 不含重质材料的钻井液，称为非加重钻井液或非加重泥浆。 根据美国石油学会(API)的规定，按固相颗粒的大小可将钻井液中的固相分为三大类： 粘土(或胶质) 粒度小于2μm 泥 　　　　　粒度为2～74μm 砂(或API砂) 粒度74μm 钻井中固相颗粒的大小不等，各种颗粒的含量也不等。固相颗粒的大小称为粒度(及粗细程度)。各种颗粒占固相总量的百分数称为级配。 钻井过程中，随地层的岩性、钻头类型和钻井参数的不同，钻井液中的固相含量及粒度级配也不一样。 7.3.2 固相控制方法 近二十年来，随着喷射钻井、优化钻井、优质钻井液和油气层保护技术的全面实施，固控工艺得到了迅速的发展、推广和普及。 固控的任务是： 1.从钻井液中清除有害固相，使固相含量不超出要求。 2.降低钻井液中细微颗粒的比例，保持合理的固相粒度和级配。 常用的固控方法有：冲稀法，替换法，自然沉降法，化学沉降法及机械清除法。 冲稀法：就是为保持固相含量基本不变，往高固相含量的钻井液中加入清水或其它较稀液体，冲稀成低固相含量的钻井液（同时还应加入适量化学处理剂)。 替换法：就是为保持钻井液总的体积不变，把高固相含量的钻井液放掉一部分，然后在替入等量的处理剂溶液和低固相钻井液，混均后再用。 自然沉降法： 井内返出的钻井液在地面循环过程中，因地面钻井液液池体积大，流速低，钻井液中的岩屑颗粒在重力作用下沉降到底部而被分离，上部的钻井液再入井循环使用。 化学沉降法：就是在钻井液中加入少量化学沉淀剂使分散的微小岩屑一接触这些化学剂就产生絮凝作用形成较大的颗粒，而迅速沉降。 五十年代以前，主要是用振动筛来清除钻井液中的固相。 由于振动筛清除固相的能力有限，到五十年代中期，旋流分离器开始用于钻井液中的固相控制。 到六十年代随着钻井工艺的发展，对固控的要求越来越高，因而又发展使用了除泥旋流器，离心机等机械设备。 由于不同固控设备仅对一定颗粒尺寸范围内的固相才能发挥最大效能，因此各种固控设备应合理组合成为一个系统进行应用。到七十年代，这种机械固控系统已是现代钻井装备的重要组成部分。我国的固控技术是八十年代发展起来的。 当钻井液中侵入气体后，钻井液的性能随之改变，也影响砂泵，钻井泵的正常吸入和工作。因此钻井液中的气体也被列入清除之列，清除钻井液