泥浆清洁器的工作
泥浆清洁器作为固控系统中的二三级净化设备,是由一组旋流器和一台细目振动筛组成,旋流器分别为4″的除泥旋流器和10″的除砂旋流器,位于泥浆清洁器的上部分,下部分为振动筛。
泥浆清洁器的旋流器根据颗粒沉降原理设计而成的,其分离介质钻井液通过砂泵产生一定的压力和速度,沿旋流器内壁螺旋进入,较粗的颗粒在离心力和重力的作用下沿旋流器内壁螺旋下沉,从底流口排出,落在下面的细目振动筛上分离,其余介质沿旋流器螺旋上升,从溢流口返回泥浆固控系统。
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泥浆清洁器作为固控系统中的二三级净化设备,是由一组旋流器和一台细目振动筛组成,旋流器分别为4″的除泥旋流器和10″的除砂旋流器,位于泥浆清洁器的上部分,下部分为振动筛。
泥浆清洁器的旋流器根据颗粒沉降原理设计而成的,其分离介质钻井液通过砂泵产生一定的压力和速度,沿旋流器内壁螺旋进入,较粗的颗粒在离心力和重力的作用下沿旋流器内壁螺旋下沉,从底流口排出,落在下面的细目振动筛上分离,其余介质沿旋流器螺旋上升,从溢流口返回泥浆固控系统。
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在钻井系统中,泥浆清洁器通常与除泥器安放在同一个位置。除泥器或水利旋流器(泥浆清洁器)通常用于处理未加重的钻井液泥浆,处理含重晶石或 赤铁钻井液泥浆需要使用钻井液振动筛。水利旋流器过滤的固相尺寸通常比重晶石要大,剩下的尺寸较小部分就和液相一起返回钻井液中。使用提示, 加入了重晶石,就应使用钻井液振动筛。
另一种用主钻井液振动筛代替钻井液泥浆清洁器的方法,通常用在海上钻井过程中。使用直线型或者平动椭圆钻井液振动筛处理上部井眼的流体,少用钻井液振动筛处理井眼尺寸减小和钻井液泥浆密度增大的流体。现场需要做一些调整,可以在钻井液振动筛上安装多达20个4英寸的水利旋流器。正常情况下水利旋流器的进料和上溢流。一般情况下所有除泥器清除非加重钻井液的底流被废弃,而钻井液振动筛处理来自防溢管的钻井液。这通常是最大的
流速。随着井深不断增加,需要使用加重钻井液,这时流速就会降低。加入重晶石后,关闭阀门阻止钻井液流入到振动筛。当除泥器底流转移到振动筛上时,钻井液振动筛就变成了泥浆清洁器。
井场第一次使用泥浆清洁器处理加重钻井液,应该将泥浆清洁器关闭。第一个循环周会清除大量重晶石。实际上,这表明钻井液泥浆罐没有垂直安装。
钻井液泥浆枪将钻井液从添加或吸入部分反抽加入到清除罐中。符合API标准的重晶石仍有一大部分会被200目的筛网(74微米)清除。如果重晶石能够 通过钻头喷嘴,那么这些重晶石就会被分散开,也不会被筛网除去。
经常听见这样的评论:加重钻井液最初通过泥浆清洁器,“全部重晶石都会被清除”。为什么会这样呢?钻井液密度降低,需要加入多余正常加量的重晶 石来维持密度,当固相(重晶石或钻屑从钻井液清除后,钻井液密度就会降低。实际上,无论这些关系是钻屑、重晶石、金、银还是钻石,去除所有大于74微米的固相,对于减少钻井事故是非常有用的。因为这些固相会形成不致密的泥饼,导致卡钻。泥浆清洁器去除固相的情形与钻井液离心机处理加重钻井液或底流相似。虽然看上去会清除很多的重晶石,但测试表明,是是不是这样的。
API规定重晶石中可以有3%重量的重晶石大于74微米。100000lb重晶石,就有3000的重晶石被API200的筛网给过滤掉。因为这个原因,加料隔舱中的钻井液泥浆不应从上流循环,主钻井液振动筛也会去除大部分尺寸大于API200目的重晶石。重晶石的作用就不会很明显,因为钻井液的质量通常决定振动筛清除物的量。
泥浆清洁器清除钻井泥浆中的固相和通过钻井液离心机分离的固相原理是相似的。固相浓度大约60%,液体大约40%。在刚开始,液体量大看起来不合理。研究人员频繁取沙子检查各种情况下油的回收过程。如果沙筒空隙达到33%~35%,沙筒非常紧密。如沙滩上的沙子,当潮水退去的时候,他们含水40%,它们不用排水就能形成一个沙丘。通过钻井液泥浆清洁器筛网的钻井液泥浆与来自钻井液离心机底流的泥水含有相同的液相体积百分数。
泥浆清洁器就像钻井液振动筛一样能连续处理钻井液。泥浆清洁器的筛网可以阻止较大的钻屑颗粒进入钻井液体系中。偶尔停止操作泥浆清洁器也能使固相留在钻井液体系中。这些较大的固相被研磨成较小尺寸时,更难清除了。钻井液离心机可以去除加重钻井液中较小的固相,但是它不能处理所有的钻井流体。如果连续使用泥浆清洁器,就能在较大固相被研磨碎之前把固相清除掉。
再次注意,钻井液泥浆清洁器与钻井液离心机互为补充,并非排斥。泥浆清洁器用于除去比重晶石尺寸大的固相,而钻井液离心机用于除去那些比重晶石小的固相。
泥浆清洁器的另外的用途是用于隧道掘进、非开挖工程和盾构工程。。这些工程的现场主要在路下面、湖或河流底等处,用作输气管线、光缆通道或者用在循环钻井液的其他安装现场。通常,泥浆配置和处理在这些工程中是一个棘手的问题。所以这些小型钻井系统,在循环系统第一个泥浆罐上面安装一台泥浆清洁器。泥浆清洁器的筛网清除固相,剩下钻井液泥浆再返回到泥浆罐中。这里所用的筛网的尺寸和金属线的直径都要大于油田钻井过程中所使用的筛网。使用这些筛网的目的是清除钻屑中的水分并且尽可能多地将液相返回到钻井液泥浆中。这些工程掘进产生的固相比油田钻井中所产生的固相对钻井液泥浆的破坏性要小,所以,泥浆清洁器中的这些筛网的开口尺寸要大于油田钻井过程中使用的筛网的开口尺寸。
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泥浆搅拌器在固控系统中是用来搅拌和混合泥浆的设备。泥浆搅拌器通常安装在泥浆罐上。
在钻井项目中,泥浆用于平衡地层压力、传递动力、清除钻屑并携带钻屑至地面、通过物理化学手段稳定井壁等。
在过压实或欠压实地层,或易分散和膨胀地层钻定向井其泥浆变得富有挑战性,需要特殊措施以保证泥浆性能能够满足现场特殊需要。同时,为了使泥浆能够再次利用,钻井液泥浆不能过度稀释,而且钻屑必须从钻井液中清除。搅拌泥浆对钻井液泥浆循环系统非常重要,除搅拌泥浆,混合、剪切作用、配料和化学添加剂对泥浆来说也十分重要。泥浆搅拌器适当的尺寸和安装可使添加剂和化学药品以最大速度混合泥浆。
地面钻井液泥浆系统的作用是使泥浆在被泵入井眼前允许维护处理。这可以通过有效使用固控设备清除不需要的固相来实现,同时尽可能多得回收再利用钻井液泥浆。固相清除后,接下来是化学添加剂和钻井液泥浆材料快速完全的混合等维护工作。泥浆搅拌器的充分搅拌对固相清除和泥浆维护工作来说是十分必要的。大部分泥浆都必须用泥浆搅拌器来悬浮地面泥浆罐中的固相,使泥浆成分保持均匀。能达到这种目的的设备有两种:泥浆搅拌器和泥浆枪。两者都被广泛应用。
泥浆的组成材料,如膨润土、硫酸钡(重晶石)、堵漏材料、聚合物和氯化物,在彻底分散于系统之前都必须湿润。适当的将这些材料加入钻井液泥浆中是十分必要的。它可以提高钻井效率,以及减少需要添加剂的数量。为了获得钻井液泥浆最多的优点,在地面正确的添加,有助于提高他们在井眼中的有效性。一些关于混入、添加、水化、剪切、混合钻井液泥浆添加剂、提高添加剂效率都必须使用泥浆搅拌器。
如前所述,泥浆搅拌器是用来悬浮固体颗粒,充分混合钻井液泥浆材料、并且通过地面系统使钻井液泥浆保持均质的混合物状态。为了达到这些要求,泥浆搅拌器需要在钻井液泥浆罐中产生一个向上的速度,并且这个速度要大于悬浮固体颗粒的沉降速度。这需要足够的剪切和搅拌来溶解、湿润和分散钻井液添加剂,钻井液的混入能力有助于保持钻井液的黏度。
钻井液清洁器的组成:
钻井液清洁器主要由振动筛、除砂旋流器、除泥旋流器等组成,钻井液清洁器结构紧凑、占地面积小、适应领域广、功能强大;
可根据调整除砂旋流器和除泥旋流器的个数来改变钻井液清洁器的处理量,能够满足各种用户的处理需求,钻井液清洁器目前在国内外应用非常广泛。
钻井液清洁器的整体要求:
1、设备顶端应该设有起吊环,安装时应从起吊位置起吊并进行吊装,避免设备变形或损伤,设备底座必须安装平稳;
2、除砂旋流器、除泥旋流器进口连接管应采用硬管或软管线,尽可能减少长度和拐弯;
3、振动筛的筛网张紧度要合适,安装调节好后的筛网应平整;
4、钻井液清洁器的振动电机和控制箱都应是防爆电气设备,它们的电气联接应符相关防爆标准。
Read More »第一台泥浆清洁器是两个12 in和20个40 in的水利旋流器的组合装置,其安装在一个专门制造的直径5 ft的双板圆形不锈钢的钻井液振动筛上。尽管泥浆清洁器是为处理加重钻井液而发明的,它于1971年首次应用却是处理氯化钾非加重钻井液的井上,该井深2200ft,位于得克萨斯州休斯敦附近的一个浅滩上。在非平衡椭圆运动的linkbelt钻井液振动筛上安装API80筛网,用以处理来自井眼的流体,此流体随后又被泵入泥浆清洁器的旋流器中。这口井最初是用于评价将空气注入立管以降低海底附近环空压力的效果,随后又被用于探井。
第二台泥浆清洁器是一组20个4in的“pioneer”牌水利旋流器,其安装在另一个专门制造的直径4ft的双板圆形不锈钢的钻井液振动筛上。这些筛网可平行安装或串联安装,以处理旋流器处理后的底流。这台泥浆清洁器曾被安装在南路易斯安那的一口开发井上。含气地层深度11000ft的孔隙压力11.0lb/gal。含气深度11300~16000ft枯竭孔隙压力低至2.2ppg。计划用11.0lb/gal的水基钻井液钻穿上部井段,然后下套管再钻穿开发井段。穿过上部井段时,井眼流体和地层压力之间的压差增大至6000psi。一台钻井液离心机和泥浆清洁器一起使用,稀释钻井液以保持非常低的钻屑浓度形成可压缩泥饼。钻井过程中没有漏失或卡钻。钻柱扭矩和阻力最小。钻达距下套管深度为80ft后,关闭泥浆清洁器(事实上,公司人员建议研究人员回家过圣诞,因为他们以没有问题并不真正需要新的实验设备)。钻最后80ft时,钻柱摩阻和扭矩相当大,套管实际不深,比预期深度低120ft,钻井液中钻屑浓度急剧增加,起钻下套管之前每次测井都需要通井。因为产生了太大的钻杆扭矩和摩阻,所以研究团队被请回现场,重新开启泥浆清洁器。大量的颗粒被除泥器放弃后出现在泥浆清洁器的筛网上,API200筛网不能处理所有的流体。API150筛网安装到泥浆清洁器上以减少两个循环周所产生的钻屑。然后,使用API200目筛网循环两周作最后清洁。钻屑浓度高于以前钻屑浓度,但足以清除足够多的钻屑以使套管顺利下到预定位置并固井。
请注意,这件关闭泥浆清洁器的幸运事件是钻井液泥浆清洁器商业化的原因。钻井没有计划卡钻。没人在这研究。研究计划应该包括证实泥浆清洁器工作性能的过程。因为没有预计到会出现问题(虽然卡钻和循环损失在压差6000psi的井眼是常见的),所以在机器被幸运的关闭之前,还没有可比较的数据证实泥浆清洁器工作性能良好。这对自己过程也是一个巨大的教训。研究队伍集中精力保持钻井液良好的状态和钻屑影响最小,遗憾的是当时并不是所有的钻井专家都相信钻屑是有害的。
由EXXon生产研究中心J.k,heilhecker和L.H.robinson研制的钻井液离心机,于1973年10月23日获得了美国专利NO.3766997,但是这项专利是无效的,因为在英国的发明专利中以有一项类似的发明,并且比它的发明时间要早。一位德国的发明家在18世纪晚期就已经研制出类似的装置。尽管他的发明从未变成应用,也没有用于石油方面,并且也没有广泛用于实际生产。钻井液振动筛那时也是粗筛目,但是无版权信息的存在表明上述发明不需要使用费(有趣的是,所有提供泥浆清洁器的公司都被要求每天付5美元的使用费作为技术转让费,据说是为了帮助开发新的产品,这种要求被拒绝后服务公司被告知,在专利出台后,他们被要求付出更多的使用费。由于专利的无效性,所有服务公司从未支付所谓的使用费和技术转让费)。
最初的专利出台还不到一年,泥浆清洁器就第一次商业应用于Louisiana州Pecan island油田的两口井上,其中一口为生产井,另外一口为探井。由于在这个地区第一次使用泥浆清洁器,再加之钻井液中岩屑的浓度比较低,在固井作业的时候,就可以上下活动中等长度的套管。这些井的扭矩和摩阻明显比以前不使用泥浆清洁器的井要小。
泥浆清洁器出现时,许多人考虑是使用泥浆清洁器还是使用钻井液离心机。原因很简单,泥浆清洁器清除固相能力和钻井液离心机是没法相比的。在加重钻井液中,泥浆清洁器用来清除那些尺寸大于重晶石的岩屑(大于74μm),而钻井液离心机用来清除那些尺寸小于大多数重晶石的岩屑(比重晶石小5~7μm)。
售前服务: 公司技术及销售人员根据客户的需求,第一时间为用户提供最优的配套方案。 售后服务、质保和安装调试服务: 公司为所生产的产品提供一年期的免费质保,公司为客户免费提供首次设备安装调试和技术培训服务。 现场服务: 如需工程师现场了解、判断和解决问题,我公司承诺将于接到故障后8小时内安排技术人员赶赴现场。 经济救援服务: 对于国内用户;公司承诺接到故障报修后,1000公里范围内公司安排工程师48小时内到达现场1000公里以外公司安排工程师72小时到达现场。对于国外用户:根据 每个国家的需要办理相关手续的不同,公司会以最快的速度到达用户现场。 配件供应服务: 公司在国内设立了一定的仓库和服务机构,并将不断拓展服务机构,且保证配件库存,及时供应客户配件。