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泥浆搅拌器的筛选和安装

2015年12月22日
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| Categories: 固控设备文章

发挥泥浆搅拌器的性能必须经过适当的设计和正确的安装,不正确的参数设计和不正确的安装将导致泥浆搅拌器性能变差。

1、泥浆搅拌器的设计参数

正确设计泥浆搅拌器必须了解以下参数:

(1)钻井液泥浆罐和机箱的尺寸;
(2)机箱形状;
(3)机箱性能(固相清除、测试、吸取、存储和小段塞/段赛);
(4)预计最大的钻井液密度。
一旦这些信息确定,设计就集中在泥浆搅拌器的叶轮尺寸和型号以及所需要功率大小等方面。对泥浆搅拌器来说,流动形态有径向流和轴向流两种基本类型。
泥浆搅拌器的径向流叶轮,与在钻井工业中所使用的一样,是典型的由低碳钢制造的(使用不锈钢的较少,但在特定的情形下可以使用),在泥浆搅拌器减速机的轴上垂直安装着矩形叶片(通常每个搅拌器叶轮3或4个叶片)。在正方形和矩形钻井液泥浆罐里,正确设计的径向流在流体碰到罐壁时会产生轴向流,但是对所有的正方形和矩形泥浆罐而言,都会有一些死角和死点。彻底的清除这些泥浆罐的死点是不切实际的,然而设计的当的泥浆搅拌器
,可以减少这些死点,从而忽略死点的存在。泥浆搅拌器叶轮当安装在罐底部3~6英寸的位置。如果搅拌器叶轮所处位置离底部太远,流体将不能彻底搅拌钻井液泥浆罐底部,因而产生死点。死点不仅减少钻井液的可用体积(从而减少有效的循环体积),而且还使用重晶石或者其他有用固体颗粒沉淀,增加钻井液成本。另外,当起下钻或者把钻井液从一种类型改变为另一种类型时,沉降的固体颗粒将增加清洗钻井液泥浆罐的时间和费用。因此再三
强调好的搅拌效果源于正确的泥浆搅拌器设计和恰当的搅拌器叶轮安装。
在较深的钻井液泥浆罐或者在同一轴上有两个或者更多的泥浆搅拌器叶轮,罐底部的叶轮轴都应当被固定。泥浆搅拌器的稳定器一般为短管,足够大的内径容下搅拌轴而不妨碍泥浆搅拌器旋转。稳定器管内有一些排水孔,垂直焊接到一个体积很小的平面钢盘上,平板则固定在灌底,或者稳定器被直接焊接在泥浆罐底。稳定器将限制轴承侧向在和过度,能够延长泥浆搅拌器中减速器输出轴和油封的寿命,在这种情况下对阻止轴变弯也有帮助。
在轴的长度选择上轴向流叶轮比径向流叶轮更加灵活。安装设置通常认为轴向流叶轮距泥浆罐底部2/3~3/4叶轮直径处比较好。泥浆搅拌器的叶轮合适位置将充分利用罐体的几何尺寸使从叶轮处来的流体发生偏斜,从而使流体沿着底部并且靠着罐壁流动。叶轮轴在较深的罐体中应当被固定。
由于轴向流叶轮在罐体中所处的位置较高,因此必须保持较高的液面来阻止泥浆形成漩涡(见图1)和防止钻井液中包裹空气。如果轴向流叶轮安装得太低,泥浆罐底部会受到冲刷,导致泥浆罐底部的磨蚀严重。不恰当安装泥浆搅拌器的叶轮的另一个结果会使表面钻井液不能有效搅拌,泥浆的均质性较差。

泥浆搅拌器

可变倾角叶轮(波面或可变面叶轮)有别于平板和轴向流叶轮,其搅拌器叶轮上含有多个接触角。与轴向或径向流叶轮相比,可变倾角叶轮驱动相同数量的泥浆需要的功率更小。因此,可变倾角叶轮可以采用更大的叶轮片或者更小的减速机/电机组件,或者采用更高的大转矩的减速器,而减速器的电机比径向轴或轴向叶轮更小。可变倾角叶轮通常用在超大体积的罐体中,因为当泥浆通过接触叶片表面时能给予更有效的搅拌,而剪切力传递较小。钻井
液泥浆体系的某些泥浆罐需要剪切力,而其他罐体则不需要。当处理一些新配置的泥浆或者加重钻井液泥浆罐或者胶液泥浆罐体时,剪切力可以加速这一混合过程,并使之均匀。可变倾角叶轮类型的泥浆搅拌器主要用于钻井液长期储存的罐体,比如大容量储罐,不需要强剪切力。泥浆搅拌器的波面型叶轮另外一个好处是排出一定量的泥浆所需功率更小,因此最适合不需要强剪切力的泥浆罐。
无论泥浆搅拌器是径向、轴向或者波面叶轮,叶轮的安装位置和参数设计都极其重要,如果所有的设计和安装的过程都正确,但搅拌器叶轮的位置不正确,结果也会使泥浆搅拌器的性能前功尽弃。所以,一定要仔细阅读泥浆搅拌器的说明书中的设计参数和安装位置。
2、泥浆罐的外形对泥浆搅拌器性能的影响
当泥浆搅拌器被安装在对称的圆形或者方形泥浆罐体上时(从上部看)运转最佳。圆形泥浆罐体很理想,有很多原因,最主要就是固体颗粒可沉淀的死角更少。
圆形泥浆罐体与中心排水管或清洗装置(泥浆枪)安装在一起,罐体更易清洁,并且需要的洗涤液比矩形泥浆罐或正方形泥浆罐体更少。由于是对称的形状,因此钻井液泥浆的混合最彻底,搅拌效果最佳。但是,圆形泥浆罐也有些缺点,他们不能更有效的利用空间,与矩形或方形罐比起来,同样的容积占用的空间更大。圆形罐体需要挡板阻止罐体本身旋转和促进液体悬浮,不好安装,以及成本高。
3、泥浆罐罐体和钻井液舱尺寸对泥浆搅拌器性能的影响

恰当的泥浆搅拌器尺寸设计建立在搅拌大量液体的基础上。因此,知道泥浆罐罐体的尺寸很有必要。大多数情况下,除了沉砂池,其他所有罐体都需要泥浆搅拌器。一些固控系统将沉砂池转变为活动的钻井液舱,这就更需要钻井液泥浆搅拌器了。考虑到许多系统都在泥浆罐体上安装了钻井液振动筛,而很少或没有为泥浆搅拌器流出空间,这样就会出现问题。如果泥浆罐罐体设计时出现这样的问题,就需要重新设计为泥浆搅拌器划定空间同时不妨碍
钻井液离心机等固控设备的正常工作。当然,也可以使用泥浆枪。

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固控设备中搅拌设备的优点与欠缺

2015年12月19日
| 一条评论
| Categories: 固控设备文章

固控设备中的泥浆搅拌器、泥浆枪和泥浆罐承担着搅拌泥浆的作用。泥浆搅拌器、泥浆枪和泥浆罐结构设计是否合理对固控系统处理泥浆起着重要作用。
泥浆搅拌器是固液混合设备,主要用于石油矿场钻井泥浆循环系统。该系列产品采用摆线针轮减速机,具有传动平稳,性能可靠,噪声小,占用面积小,使用寿命长等特点。钻井液循环系统中由于搅拌机搅拌叶轮的搅拌作用,使钻井液在循环罐中产生周向流,径向流和轴向流,以防钻井液固相颗粒在循环系统中沉积,使循环钻井液性能稳定。
钻井液泥浆枪主要用于钻井泥浆循环系统中,同时该设备也可与钻井液泥浆剪切泵配套使用,防止泥浆在钻井泥浆罐中沉淀的一种专用工具。该固控系统泥浆枪结构简单,操作灵活,使用方便,是一种理想的固控系统 。泥浆枪用于提供泥浆罐中泥浆的补充混合或预混合,取决于使用的数量和罐的大小。最好用于罐的角落里防止固体沉淀,泥浆搅拌器置于罐的中央。 在泥浆系统中泥浆枪也补用作于仓与仓之间的泥浆输送,像输送罐仓。泥浆枪能够旋转使操作人员最大限度的提高泥浆枪的效率。
泥浆枪可以安装用于搅拌盲区来辅助泥浆搅拌器工作。圆形的泥浆罐基本上可以消除这些盲区,但需要泥浆枪和它们的支持构件(砂泵、管线、阀门等)构成一个合理的罐体。
另外,球形的泥浆罐设计与正方体或长方体的泥浆罐设计还有以下特点:
1、容易清洗;
2、有额外的空间放置管道和泵;
3、不需要进一步划区,因为每个容器都有它自己的分隔空间;
4、对称的设计,能够保证泥浆混合良好。
正方形或长方形的泥浆罐对泥浆搅拌器来讲有搅拌盲区,所以必须使用泥浆枪,在大多数情况下,应当选择合适的泥浆搅拌器充分搅拌泥浆罐内部,并且应当正确地安装泥浆枪以消除搅拌盲区。

泥浆搅拌器的优点

1、泥浆搅拌器的各种齿轮箱和叶轮组合可以适应大多数需要;
2、在又深又大的泥浆罐中效率高;
3、搅拌器能够根据设计需要产生合适的剪切力;
4、搅拌泥浆能够暴露更多的泥浆与大气接触,从而帮助冷却钻井液泥浆,从而提高钻井效率。
5、泥浆搅拌器分为立式和卧式,能够在各种不同环境下使用,节省空间。

泥浆搅拌器的欠缺

1、不能混合不同泥浆罐中的钻井液泥浆,也不能在两个泥浆罐之间转移钻井液;
2、较高的投入费用。同钻井液泥浆枪相比,显然泥浆搅拌器的费用要高一些;
3、泥浆搅拌器比泥浆枪需要更多的空间;
4、泥浆搅拌器比泥浆枪质量大;
5、需要电力供应;
6、在搅拌容器为长方形泥浆罐或正方形泥浆罐时,泥浆搅拌器的搅拌会存在盲区;
7、在一些环境下使用时,泥浆搅拌器可能需要安装隔板。

泥浆搅拌器

钻井液泥浆枪的优点

1、钻井液泥浆枪比泥浆搅拌器的投入费用低;
2、在能满足足够泵功率的前提下可以使用钻井液吧;
3、流动可以集中于某一特定区域来降低盲区;
4、泥浆枪的重量比泥浆搅拌器要轻;
5、可以提高剪切率;
6可以用于转移和混合罐体与隔舱之间的钻井液。

钻井液泥浆枪的欠缺

1、如果单独使用钻井液泥浆枪、将需要许多把钻井液泥浆枪,泵和管线,从而提高投入成本;
2、钻井液泥浆枪表面的高压喷嘴可使钻井液充气;
3、泥浆枪喷嘴的磨损会导致高速流动,需要更大的功率;如果喷嘴不及时更换,可能导致电机超载。
4、如果固相已经沉淀,钻井液泥浆枪直接射向堆积物,固相段塞可能堵塞泵,锥形罩或者钻井液离心机。
5、泥浆枪的使用会对固控设备中的泥浆罐和相关构件的要求增加。

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泥浆搅拌器的基本原理

2015年12月11日
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| Categories: 固控设备文章

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。

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