关键词：深井钻机；固控系统；工艺流程；固控设备

近年来，我国中浅层井的开发已到中后期，目前集中需要开发深井、超深井钻机，对钻井液固控系统提出了更高的要求。固控系统从固控设备到钻井液循环罐，虽然技术上有较大的改进，工艺流程也趋向合理，但固控系统的配套中仍存在不少问题，尤其深井、超深井钻机的固控系统尚不够成熟。笔者分析了现代钻井所用固控系统的先进技术以及发展方向，并结合钻井液固控系统配套现状及固控设备的技术发展状况，根据钻机现场实际工艺需要，研究出一套既能满足生产需要，又能产生较好经济效益7000m深井钻机的固控系统。

1 国内外固控设备的现状及发展

1.1 国内固控设备的现状

国内的固控技术是八十年代发展起来的。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，国内钻井液固相控制设备的理论研究和制造工艺水平得到了迅速的发展、推广和普及，但国产的固控设备在性能，寿命方面，尤其在材料、加工工艺、加工精度和配套使用的通用设备的质量上与国外相比，还有一定的差距。目前国内固控的主流配置以5级固相控制（筛分—除气—除砂—除泥—离心）为主。

1.2 国外固控设备的现状

国外的固控设备以美国的BRANDT、SWACO、DERRICK等公司为代表，它们生产的固控设备不仅性能良好、工作稳定、寿命长，而且均实现了设备标准化、系列化和专用化。质量和性能处于世界首位。国外配置固控系统设备，注重优化配置和效率评价，由此研发了钻井液固相控制专家系统。如美国的一种由4台钻井液振动筛和2台干燥器组成的固控系统，处理能力增加70%，不易堵塞，且分离出的固相颗粒由干燥器进行脱水，干燥的颗粒被排掉，脱出的液体回收，效果很好。

1.3 固控设备的发展方向

目前，国外的固控设备已发展成熟，且形成了设备类型的标准化、系列化和专用化。与国外相比，国内的固控设备总体技术水平还有一定差距，需要在固控设备类型、固控设备性能、寿命、以及整个固控系统的效率评价等方面着重发展。今后，国际固控设备的发展要求：节能降耗、安全环保。其主要从以下六个方面向前发展：固控系统的简化和优化；先除气、再筛分；改部
分处理为全处理；选择性固相控制技术；钻屑在线处理技术；钻井液重复利用技术。

2 深井钻机固控系统的设计

随着油气资源勘探开发的不断深入，深井定义也在不断变化，当前井深6000～9000米为深井范畴。此处，针对陆地钻井深度7000米以内的油气井勘探与开发的深井钻机，从固控系统的主要技术参数，固控设备的配置，固控系统的工艺流程几个方面，研究出一套7000米钻机的固控系统。

2.1 主要技术参数

（1）钻井液循环罐的有效容积的确定。

钻井液循环罐的有效容积是钻机固控系统的主要技术参数，下面以完钻井眼容积法加以说明。完钻井眼容积法是以完钻起钻后灌满井眼所需要的钻井液的容积作为钻井液系统所需要的最小容积。该方法假设未使用泥浆收集装置，且钻具内所有钻井液均流失。
名义钻深能力7000m，用Ф127mm（5in）钻杆和36T钻挺组合钻达井底的钻机所配套钻井液系统的容积。

7000m×O.O127m3/m=88.9m³

36000kg÷7754kg/m3=4.6m3

88.9m³+4.6m3=93.5m3

式中：

7754kg/m³—钻具的密度

O.O127m3/m—Ф127mm（5in）钻杆每米的外容积则灌满井眼所需要的钻井液的最小容积为93.5m3，另增加50％作为安全容积，即46.75m3，得最小在用容积约140m3，再加上储备容积，通常储备容积与在用容积相近，因此整套钻井液系统有效容积约为280m3，加上加重仓20m3，则总有效容积为300m³。由《SYT6223-2005钻井液净化设备配套安装使用和维护》中要求
7000m钻机的钻井液循环罐容积不小于270m³，完全满足要求。

（2）主要技术参数：

总容积：353m3

有效容积：300m3（不含沉砂仓等）

泥浆罐罐体尺寸（ 长× 宽× 高） ：11000×2800×2300mm（含撬座高300mm）

泥浆罐运输尺寸（ 长× 宽× 高） ：13500×3000×2800mm

泥浆罐数量：6个（底部倾斜式结构）

药品罐：1个

装机总功率：～650kw

2.2 固控系统工艺流程

2.2.1 钻井液净化工艺流程图。

钻井过程中，钻井液净化处理是由净化设备对钻井液一级级进行固、液分离，目前共分五级、通常称为五级净化：振动筛→除砂器→除泥器→泥浆离心机→除气器。对于深井钻机，钻井液均采用五级净化。井口返出的泥浆通过五级净化设备净化后，由钻井泵重复泵入井内循环使用。下面为7000m钻机固控系统典型工艺流程图（其中从左到右，从上到下依次为5、6、1、2、3、4号罐）。

2.2.2 主要配套的固控设备。

主要配套的固控设备，如表1所示。

2.2.3 钻井液净化循环流程组成。

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