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气侵与固控设备

2016年1月9日
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| Categories: 固控设备文章

固控设备主要包括:钻井液振动筛、泥浆清洁器、除砂清洁器、除泥器和钻井液离心机。气侵就是指气体侵入钻井液中使性能变坏的过程。钻井液中的气体会严重影响固控设备。这种情况在大多数油田应用中被错误的解释和理解。固控中的气侵引起的主要问题是钻井液振动筛的筛网被“糊”,砂泵供给除砂清洁器、除泥器和钻井液离心机的泥浆输出量减少。气侵往往发生在气层的钻进中。

1. 钻井液振动筛与气侵

带有钻屑的钻井液的稳定流量决定了钻井液振动筛的筛分。钻井液必须通过振动筛的筛网,钻屑要么通过筛网,要么被筛网清除掉。钻井液中的气侵现
象对钻井液振动筛的筛分的影响有三种。
a. 气体上窜可以引起钻井液的体积波动,从而超过钻井液振动筛处理钻井液的能力。这主要是因为混入钻井液中的气体,在地表迅速膨胀的同时,使得钻井液波动巨大用处溢流管。液气分离器(钻井液气体分离器)可以解决这一问题。
b. 钻井液中微小气泡的存在是气侵的主要标志,当气泡膨胀至填充筛网金属线之间的空隙时,气泡可能糊住筛网。这种问题可以由脱气装置(真空除气器)清除混入钻井液中的气泡而得到解决。
c. 与气侵相关的泡沫会使钻井液振动筛筛网上留下一层轻而湿的泡沫膜。这些泡沫太轻不能在重力的作用下通过筛布,并且携带额外的泥浆流到钻井液振动筛的底端。钻井液的流失通常不明显从而容易被忽略。在一般情况下,可以用钻井液振动筛喷雾剂或消泡剂来破除泡沫。但是需要注意:这样会有大量的钻屑通过筛网,不能得到筛分去除。
第四个问题与气体无关,是因为钻井液受到盐水或盐侵入而黏度增加。这可能导致钻井液的跑浆,从而使钻井液不通过筛网。如果这种情况发生,则必须将被污染的钻井液从旁通进入泥浆储浆罐里。

2. 泥浆清洁器(除砂清洁器、除泥器)与气侵

泥浆清洁器(除砂清洁器、除泥器)的运转情况通常由水压龙头决定的,水头压力是砂泵所泵入钻井液体积的函数。砂泵对气侵现象很敏感。气体在叶轮中心压力降低区聚集,然后迅速减少砂泵的输出流量。如果砂泵吸入管线处流体压头很低,那么钻井液中少量的气体就可能将泵气锁,从而限制钻井液固控系统的运转。
砂泵的气锁阻止了泥浆清洁器(除砂清洁器、除泥器)的运转。只要溢流管中出现了气体,在固控系统的钻井液输送系统(主要是砂泵)就应该使用脱气装置(真空除气器)。

3. 钻井液离心机与气侵

钻井液离心机的进料泵采用典型的moyno泵,也就是螺杆泵。螺杆泵是渐进式腔式泵,不会像砂泵那样被气锁。但是螺杆泵的排量比砂泵要小。这直接降低了钻井液中的含气比例和离心机的输入压力。钻井液中的气体通过螺杆泵后其压力增加为输入压力,因此气体被压缩从而减少螺杆泵的输出。钻井液离心机输入的泥浆降低必然使泥浆输出减少,从而改变离心机的变切点。
注意:以下的估计都是最小值。随着气体侵入量的增加,钻井液的流动性更好而吸入口的水头降低,所有这些因素都会影响螺杆泵的性能从而影响钻井液离心机的性能。
下面所述的情况适用于螺杆泵,也适用于双缸或三缸钻井泵。

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深井固控系统分级设备

2016年1月9日
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| Categories: 固控设备文章

钻井液固相控制(简称固控)系统就是对钻井液中的有害固相颗粒进行控制,通过科学地布置固控设备,形成合理、高效的固控流程,可以清除钻井液中的有害固相,保留有用固相,满足钻井工艺对钻井液性能的要求。

深井钻井液固控系统采用五级固控,固控流程如下:

一级固控——去除大颗粒。经井底循环返回的钻井液中含有较大的钻屑,钻井液经井口至1#罐的连接管进入振动筛,通过振动筛将钻井液中粒度大于74μm的钻屑颗粒筛分出来,完成一级固控。

二级固控——清除气体。真空除气器是用于去除在钻井过程中侵入钻井液的气体的专用钻井液处理设备,它能够迅速、有效地清除钻井液中所含的气体(包括空气),除气器对于恢复钻井液密度、防止潜在井喷、井塌危险的发生具有重要作用。

三级固控——去除较大颗粒。经过振动筛处理后的钻井液进入到除砂器中,除砂器将钻井液较大的砂粒(粒度44μm~74μm)分离出来,完成除砂过程,即为三级固控。

四级固控——去除小颗粒。经过除砂器处理后的钻井液进入到除泥器中,除泥器将钻井液小的砂粒(粒度15μm~44μm)分离出来,完成除泥过程,即为四级固控。

五级固控——去除较小颗粒。经过除泥器处理后的钻井液进入到离心机中,离心机将钻井液较小的砂(粒度2μm~15μm)分离出来,完成离心过程,即为五级固控。

五级固控全部采用主要用于复杂井况和要求较高的井况,在实际使用过程中,可以根据钻井作业的需要,

采用其中的一级或几级固控流程。经过五级固控设备后的钻井液固相含量,可以完全达到国内钻井作业对钻井液质量的要求。

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固控设备中旋流器的分类

2016年1月6日
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| Categories: 固控设备文章

旋流分是固控设备清洁器、除砂除泥器的关键,了解旋流器的分类详情能够更好的选择泥浆处理设备。
旋流器按其直径的不同,可分为除砂器、除泥器和微型旋流器三类。
1、除砂器:直径为150~300mm的旋流器称为除砂器,它处理钻井液的能力,在输入压力为0.2Mpa时一般不低于20~120mm³/h。处于正常状态的除砂器可清除大约95%大于74μm的钻屑和50%大于44微米的钻屑。在选择除砂器时,其许可处理量应该是钻井时最大排量的1.25倍。
2、除泥器:直径为100~150mm的旋流器称为除泥器。在输入压力为0.25Mpa时其处理能力不低于10~15m³/h。正常工作状态的除砂器可清除95%大于44微米的钻屑和50%大于15微米的钻屑。除泥器的许可处理量,应为钻井时最大排量的1.25~1.5倍。
3、微型旋流器:直径为50mm的旋流器称为微型旋流器。其处理能力在输入压力为0.25Mpa时不低于5m3/h。分离粒子范围为7~25微米。主要用于非加重钻井液,以清除超细颗粒。

旋流器 10寸

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固控设备的分离点

2015年12月31日
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| Categories: 固控设备文章

分离点(cut point)用于表明固控设备在给定时刻的分离特性。在分离点数据评价中,不仅要考虑固控设备的性能,好要考虑钻井液的性能。分离点曲线可根据收集的数据绘制而成,它表征在收集数据的某一确定的时刻,某特定尺寸的固相通过固控设备或被固控设备清除的几率。因此,分离点曲线是固相物理性质(如密度)、固相粒径分布以及固相设备自身状况(如密封能力)和钻井液性能的函数。

所有固控设备的分离点都可以被测定比较从固控设备中排出的不同尺寸固相的质量流速和相同尺寸固相进入设备的质量流速即可得到。当测试特定的固控设备时,应知道固控设备的注入流速和固控设备排出和底流流速。显然,设备排出质量流速的总和必须等于设备的注入质量流速。通常,排出流的部分被废弃,而另一部分留在钻井液中。在测量各种液流的固相大小之前,应先校验是否满足质量平衡方程,即体积流速平衡和质量流速平衡。
固控设备仅清除了进入设备的钻井液中的一部分固相,例如,除泥器中4英寸旋流器处理钻井液能力大50gal/min,但只能清除大约1gal/min固相物质。排出的固相物质占处理量的比例很小,以至于很难测量保留下液体与注入流的差别。所以为了得到更精确的注入固相浓度,用排出液流中固相的浓度加上底流中固相的浓度来计算注入流中的固相浓度。
为了确定注入流特定尺寸固相的质量流速和废弃流中相同尺寸颗粒的质量流速,需要测量流速和固相浓度。尽管废弃体积流速一般相对较低,但测量注入流速要求使用流速计或计量泵。
对于钻井液振动筛来说,振动筛注入流速等于钻井液在井眼环空的速率。可以控制钻井液泵排量以提供精确的注入流速。钻井时,将钻井泵从吸入泥浆罐移到加重泥浆罐,测量钻井液加重泥浆罐的下降速度。加重泥浆罐中的钻井液含有液体和气体。因此,必须从加重泥浆罐时所吸抽取钻井液体积中减去气体的体积。气体体积分数由加压钻井液和非加压钻井液之差除以加压钻井液的体积,乘以100得到。如果除泥器或钻井液离心机由砂泵作为供浆泵,就需用其他类型的流速计来精确测定流速。流速计可以用刻度的大容器和秒表来代替。由于离心式砂泵底流中颗粒含量很高,所以很难测量设备底流体积流速。在容器内部划好标定线以供体积测量。向泥浆罐中注入大量水,并把泥浆罐和安装在泥浆罐顶部的离心机相连。当泥浆罐中的钻井液流入钻井液离心机时,秒表开始计时,可以观测水位的变化。两线之间已知体积除以时间得出排放体积速率。底流或高密度钻井液典型样品用于底流密度测量。取信测量的质量和体积流量平衡后,就可确定废弃和底流中的颗粒尺寸。
测量钻井液振动筛和除泥器注入流和排放流的速率需要更大的容器,不能直接称量或测量他们的体积。留在钻井液的必须用典型样品确定不同尺寸颗粒的质量。
对于钻井液离心机和除泥器来说,必须使用精确到微米级的仪器来测量固相的尺寸。钻井液振动筛可使用筛网来测量,因为分离点范围在美国测量实验协会(ASTM)确定的筛网级别之内。径粒不同测量所需仪器也不同,测量小直径颗粒必须选用更精确的实验设备,实验室需用激光仪。
废弃钻井液样品含有的固相和液相。对于钻井液振动筛的废弃流来说,留在ASTM测试筛网上的颗粒质量可通过称量干燥后的固相直接测量。对于除泥器底流和钻井液离心机的底流(重钻井液)废弃液流来说,必须用固相的密度来确定颗粒的质量分数。
利用一系列钻井液标准振动筛,通过测定注入流和废弃流、底流中固相颗粒大小,就可以测量钻井液振动筛的分离点。注入流和废弃流底流的流速一旦确定,各股流每种筛网排放液中颗粒的质量流速与注入液中相同尺寸颗粒的质量流速是有区别的。
用此方法,注入液流样品仅仅是总液流中一小部分,因为误差可能会导致质量不守恒。更好的方法是用废弃液流和底流作为样本,将两种液流中颗粒的分布结合起来建立更精确的分离点曲线。这种方法可以用于注入液流流速远大于废弃液流速的固控设备。
取固控设备中废弃液和底流样品进行分析。测量所有液流的密度。废弃液流的体积流速通过将所有废弃液至于容器(该容器是钻井液振动筛废弃段的工作状态完好的部分沟槽)中的办法来测量。废弃液的质量流速除以废弃液的密度或钻井液的密度,即为废弃液的体积流速。现场钻井固控设备的排量即为注入体积流速。注入质量流速由钻井液的液相清洗多余的钻井液,彻底烘干筛分样本,测量即为注入体积流速。注入质量流速由钻井液钻井液密度乘以循环流速计算。用一系列尺寸分布广泛的筛分湿样本,用钻井液的液相清洗多余的钻井液,彻底烘干筛分的样本,测量筛下的固相颗粒的质量,计算注入废弃流和底流的流速。为确定筛网分离点曲线,废弃液流中特定尺寸颗粒的量必须与进入筛网相同尺寸颗粒的量相比较。虽然可以收集所有的废弃液流,也可以确定所有废弃的特定尺寸颗粒的质量。但是,在废弃液流被收集期间,试图手机筛网的所有流体是不切实际的。例如,如果现场井眼中循环流量是500加仑/分钟,手机废弃样品3.5分钟,那么通过钻井液振动筛排出流应是1750加仑。如果钻井液密度为9.2lb/gal,那么,就意味着16100lb钻井液通过钻井液振动筛。3.5分钟内钻井液振动筛处理的总固相为113.75加仑(1750加仑的6.5%)。以为收集和筛分如此大量的固相是不切实际的,所以通过钻井液振动筛底流氧泵作为样本,来确定通过钻井液振动筛的颗粒浓度和大小分布是比较实际的。必须测量底流样本的流速和每种筛网固相的质量,以上干固相的流速只用于计算,而不是用于特定的时间内收集所有颗粒的原因。
与每种筛布对应的注入流质量流速也可以确定,底流筛布的废弃液流和注入流的流速,确定固控设备中废弃固相的百分数。固相大小与清除的固相百分数建立分离点曲线。
分离点曲线显示了各种尺寸的固相进入固控设备和被固控设备清除的分数。例如,D50分离点是Y轴上50%的点与分离点X轴上相对应的颗粒尺寸的交点。这个分离点表示注入固控设备的颗粒尺寸有50%机会通过设备,有50%的机会被排除设备。通常固相分布曲线被标示为分离点曲线是不正确的。分离点曲线表明被分离的不同尺寸颗粒的分级,他们在很大程度上依赖于钻井液参数,并表明在手机数据时刻固控设备的工作性能。固控设备的分离点取决于设备的性能和钻井液的性能。
接下来分布介绍分析粒径大小的方法和用分离点曲线计算分离点。然后,以钻井液振动筛为例介绍数据如何收集和处理,从实例中获许多的有用信息。这种方法最适用于钻井液振动筛分离点分析,由于钻井液振动筛筛网不可能很细,所以分析至API400目筛网即可。
绘制除泥器除砂器中旋流器和钻井液中离心机分离点曲线应使用非筛分方法。大约635目筛网测量固相颗粒大小是筛分分析的极限。

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除砂器常见故障排除

2015年12月28日
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| Categories: 固控设备文章

 

钻井液除砂器为固控系统流程中的二级固控设备。可分离45~74微米之间的固体颗粒,并保证处理后的泥浆被下一级的设备更好的处理。
了解除砂器常见故障、产生原因及解决办法可以让我们更好的使用除砂器净化泥浆。

故障一:排出口粘结,液体和固相粘结。
产生原因:固相超载。
解决方法:降低固相含量:增加除砂旋流器数量,检查振动筛是否筛布损坏,检查振动筛旁通是否关闭,降低ROP。

故障二:液体损失过大。
产生原因:
A.供液压头过低:1.入口部分堵塞;2.供液泵内有空气;3.泵速过慢;4.叶轮尺寸太小;5.泵排出管线有节流;6.泵转向错误;7.管线内固体沉积。
B.喷嘴太大。
C.内筒或喷嘴磨损:1.长期高压下工作;2.正常磨损;3.入口安装错误。

解决方法:
A.增大供液压头:1.供液泵入口安装滤网;2.调整更正;3.如果柴油机驱动,提高泵速;4.加大叶轮尺寸;5.检查管路;6.调整转向;7.清洁管线,在靠近吸入端安装蝶阀。
B.降低喷嘴尺寸。
C.纠正方法:1.降低泵速或降低叶轮尺寸;2.重新安装喷嘴;3.重新安装。

故障三:除砂旋流器喷嘴不出液,可能情况是喷嘴堵塞或入口压力过高。
产生原因:泥浆太脏,固控设备工作不连续;除砂旋流器内泥浆干结;振动筛筛布破裂或振动筛旁通;泵速过快;叶轮尺寸过大;节流阀位置错误。

解决办法:关掉设备,疏通喷嘴堵塞物,拆开上部法兰除掉堵塞物。检查振动筛筛布,调大喷嘴,循环时启动设备。如果柴油机驱动,降低泵速,减小叶轮尺寸,调节阀开启度。

 

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陕西艾潽机械制造有限公司是一家专业生产泥浆净化(固相控制)设备的厂家。产品主要用于处理钻井泥浆处理,服务于陆地及海上石油钻井平台、天然气钻井、钻井液回收废弃泥浆、定向穿越、非开挖工程、建筑打桩等领域。公司主要业务范围:石油钻井固控系统、非开挖泥浆循环系统、煤气层勘探泥浆循环系统、盾构泥浆循环系统、河道清淤净化系统、建筑打桩固液分离、环保行业等固体与液体分离行业,公司主要生产经营: 泥浆循环系统、钻井液振动筛、泥浆清洁器、除砂器、除泥器、真空除气器、离心机、剪切泵、砂泵、液气分离器、电子点火装置、泥浆搅拌器、射流混浆装置、泥浆枪、泥浆罐、液下渣浆泵、固控系统 配件等。 公司拥有完善的管理体系、精密的加工设备、超前的经营理念和卓越的服务团队,业已通过ISO9001:2008国际质量管理体系认证。公司生产管理严格遵循ISO9001质量规范要求,精益求精,对原材料进厂至产成品出厂整条流程作业提供了全程可靠的质量保证,完全有能力按照客户需求及时提供满意产品。

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