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泥浆净化,泥浆不落地,固控系统,钻屑干燥机,干燥振动筛,钻井液离心机,螺旋输送机,钻井液振动筛,泥浆清洁器
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钻井过程中钻井液的重要性

2016年6月2日
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| Categories: 固控设备文章

现代钻井中不可缺少地要使用循环流体,除少量循环流体使用的是气体和泡沫外,绝大多数钻井用的循环流体都是液体,因此称钻井过程中使用的循环流体为钻井液。由于早期的钻井液只是黏土和水的混合液体,几乎没有其他化学成分,油田现场习惯称其为“泥浆”。钻井液在钻井过程中起着重要的作用。其主要功能有:

  • 清洗井底

钻头在钻进过程中破碎岩石从而产生了大量岩屑,这些岩屑就是靠不断循环的钻井液来清除的。若岩屑不能被及时清除,则它将被重复破碎,就会影响钻头继续钻进岩石。

  • 冷却、润滑钻头及钻柱

钻进过程中,钻头上因承受很严重的钻压负荷,导致钻头轴承及钻头工作面发热。同时,由于钻柱在旋转过程中不断地与井壁摩擦,不仅产生热量,而且加速钻柱磨损、增加功率消耗,而钻井液则可通过循环及时把热量带走,对钻具进行冷却,同时还能起到润滑作用,从而减小摩擦所产生的副作用。

  • 形成泥饼,保护井壁

地层深处的岩石由于受顶部和周围岩石的压力而处于三维受压状态。当井眼钻开后,井眼周围的岩石必然要承受来自各个方向上的挤压而产生一个应力增量值,即应力集中。在这种情况下,如果井眼处岩石的强度不够大,就可能导致井壁垮塌。但若用含有加重剂、滤失量低的钻井液作用在周围井壁上,将使岩石上的应力减小,从而使“压缩性垮塌”的机会减少。但钻井液的密度不能过大,否则将导致岩石的“裂缝性破碎”,进而引起钻井液的漏失。并且加有各种添加剂的钻井液在循环过程中会在井壁上形成一层泥饼,优质的泥饼不但可以保护井壁不被钻井液冲刷,而且能减少钻井液漏向地层。

  • 控制与平衡地层压力

当钻进到高压油(气)层时,若地层的油(气)层压力高于钻井液柱的压力,将发生“井喷”导致钻井事故。为此应配制密度适宜的钻井液,使钻井液柱的压力等于(通常是略大于)地层压力,以保证安全、快速地钻进。但密度不能过大,否则有可能把油(气)层堵死。

  • 悬浮岩屑和加重剂

钻井过程中,钻井液在井眼环形空间的流速不可能太高,而清水由于密度低使其悬浮能力差,为把岩屑和加重剂循环排出地面,钻井液中还要加入其他各种添加剂以增加其悬浮能力。

  • 提供所钻地层的有关地质资料

通过对流出地面的钻井液取样分析,可获得所钻地层的岩性及油气含量等资料。

  • 将水功率传给钻头

钻井液从钻头水眼流到井底时,不仅清洗井底岩屑,而且还能降能量传到井底辅助机械破岩,喷射钻井就是利用钻头水功率的一种钻井工艺。国内外的钻井实践证明,喷射钻井工艺提高了钻井速度,并降低了钻井成本。

  • 在地面分离清除钻屑

分散于钻井液中的固相颗粒称为钻井液中的固相。钻井液中的固相,一是来源于钻屑,二是为满足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两类:一类是有用固相,如膨润土、化学处理剂、重晶石等;另一类是有害固相,如钻屑、劣质膨润土、砂粒等。钻井液的固控系统,就是清除有害固相,保留有用固相,或者将钻井液中的固相总含量及粒度级别控制在钻井工艺所要求的范围之内,以满足钻井过程对钻井液性能的要求。油田现场也习惯称其为泥浆净化。

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简易钻井泥浆振动筛研制

2016年5月11日
| 没有评论
| Categories: 固控设备文章

摘要:钻井泥浆振动筛是用于钻井泥浆净化的核心设备,根据钻井工程实际使用情况,结合现场实践经验,开发研制了灵活、高效的简易钻井泥浆振动筛,通过现场应用,收到了较好的效果。该文介绍了简易钻井泥浆振动筛的结构特点,加工制作及应用情况。

关键词  钻井泥浆振动筛  结构  工作原理

钻井泥浆振动筛是钻井泥浆固相控制系统中的一级固控设备,处理从井底返浆上来的 74μm 以上的泥浆固相颗粒(钻井液大于 74μm 的固相对钻井液性能不利)。该设备利用一台振动电动机,根据自同步原理,实现了筛箱沿一定方向的直线运动,达到了筛除并排出钻井液中岩屑颗粒的目的,具有振动强度高、筛分面积大、结构紧凑、性能卓越、性价比高等优点。适合矿井钻井液净化,同时钻井泥浆振动筛也可使用于泥浆清洁器的底流振动筛用。

1  产品设计主要技术参数

振动频率:1450 次 /min振幅:2.4mm处理能力:50m3/h;筛下物最大颗粒:74μm;筛网面积:1.1m2外形尺寸:2410×1650×1580 mm整机质量:388kg。

2  钻井泥浆振动筛的结构组成

钻井泥浆振动筛的基本结构如图 1 所示。

泥浆振动筛简易图

图 1  钻井泥浆振动筛的基本结构形式

钻井液振动筛主要由底座,筛箱,筛板网,泥浆进液箱,振动电机,减震弹簧,控制开关等部分组成。底座用于在地基螺钉的固定;支撑部件(支架和电机支座)用于支撑筛箱和电机;支撑弹簧用于振幅的产生,振动电动机(激振器)为振动筛上较重要的部件,为振动筛的动力来源,使振动筛达到所要求的振动振幅。主要部件的结构如下:

(1)筛箱(振动框体):筛箱是筛子的承载部件,筛箱为 Q235 钢板制成,其厚度取 8mm,采用箱式结构,它是由侧板,横撑,加强板和横梁组合而成。侧板和横梁是筛框主要的受力部件,由于筛箱是借助侧板支承,所以侧板承受着物料和筛箱的重量,并将激振力传递到筛框的各部,为了加强侧板的刚度,在侧板两侧采用[12 槽钢加固补强。横梁采用双[12 槽钢和厚度 10mm 的加固板焊接。

(2)筛板是用以清除固相,回收钻井液的重要部件,振动筛能筛除固相颗粒的大小,完全取决于筛板网眼的大小。本振动筛采用不锈钢楔形条缝筛板网 , 筛缝间隙 0.6mm,…

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固控设备对泥浆颗粒的清除

2016年4月7日
| 没有评论
| Categories: 固控设备文章

固控设备

钻井液固控系统主要用于清除钻屑等有害固相及回收重晶石等有用固相。固控系统主要由泥浆罐、钻井液振动筛、除砂器、除泥器、钻井液离心机等主要设备以及砂泵、混浆装置、真空除气器等辅助设备组成。

泥浆罐主要用来储存泥浆以及固控设备的载体,经过固控设备净化的泥浆进入泥浆罐的各个仓室,根据不同的设备进行处理,从而达到清除固相颗粒回收重晶石以及净化泥浆的目的。

固控系统大致处理流程:

钻井液振动筛是固控系统中的第一级处理设备,能清除钻井液中较大的固相,可以清除74μm以上的固相颗粒。是固控系统中必不可少的设备,是后续设备的领头羊。

真空除气器用于清除泥浆中的气体,是固控系统中的第2及固控设备,它能够迅速、有效地清除泥浆中所含的气体,除气器对于恢复泥浆密度,防止潜在井喷、井塌危险的发生其有重要作用。

排在第3级的固控设备是钻井液除砂器,经过真空除气器处理后的泥浆通过砂泵输送进入到除砂器中,除砂器将泥浆较大的砂粒(粒度44μm—74μm)分离出来。

用在除砂器之后的是钻井液除泥器,用于清除15~44μm的固相可以,进一步保证钻井液的性能。

在一些需要节省空间的固控系统中,可以将除除砂器和除泥器以及一台底流筛组成钻井液清洁器,钻井液清洁器能够有效的清除大于15μm的固相颗粒。在一些不复杂的钻井平台中完全可以替代除砂器和除泥器。

固控系统的最后处理设备是钻井液离心机,主要用于清除小于7μm的固相颗粒以及回收重晶石,其回收率达到95~97%。

固控设备全部采用主要用干复杂井况和要求较高的井况,在实际应用过程中,可以跟据钻井作业的需要,采用其中的一级成几级泥浆固控流程。

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提高椭圆型钻井液振动筛筛网的研究与实践

2016年2月3日
| 没有评论
| Categories: 固控设备文章

目前我国大部分钻井公司普遍采用的钻井液振动筛形式是单轴椭圆形钻井液振动筛,由于结构简单、处理量大、易于更换筛网、激振力振幅可调、启动和停车迅速而平稳、使用维护方便等优点,称为主流产品。当钻井液振动筛上的激振器旋转中心位于筛架质心的正上方时,将使振动筛筛面上的固相颗粒在中部或出口端堆积起来,甚至使颗粒由钻井液振动筛出口端倒流回中部一部分。这是因为摇摆使振动筛筛箱各处的振动轨迹、速度、加速度的椭圆曲线长轴向中部倾斜的缘故。因此,必须使出口端的筛网有一个向下的较大倾角,才可以使岩屑顺利排出筛网。否则由于部分岩屑在筛网上长时间的振动、致使筛网的寿命大大缩短,但是加大筛网倾角会使大量的泥浆流失。

此外该结构还不适宜使激振电机长时间使用。上述缺点已被大量实践证明。尽管新研制的普通椭圆钻井液振动筛将电动机从筛箱上移到底座上使其不参加振动,以延长激振电机的使用寿命,并去掉了配重,又使钻井液振动筛的筛箱长度变短等改进,但仍未解决筛网寿命短的根本问题,致使不能大面积地推广应用。为此,我们又对钻井液振动筛进行了多方面的研究与实践。

1.改变钻井液振动筛的振型

普通钻井液振动筛的振型是由于激振器的旋转中心在钻井液振动筛筛框质心的正上方所形成的。设计钻井液振动筛时,为尽可能减少或避免固相颗粒在出口端集结或向中部倒流,要求出口端椭圆长轴与水平面所夹的锐角不小于45度。也就是说,固相颗粒越易向前抛出,越不容易在出口端集结或向中部倒流。对于进口端由于受钻井液向前冲力的作用,固相颗粒排出的速度基本上不受椭圆长轴与水平夹角的影响。因此,只要改善出口端固相颗粒的排出条件,便可解决钻井液振动筛筛网寿命短的问题。经研究分析确认,将激振器的旋转中心向出口端移动,会使出口端长轴与水平面所夹的锐角增大。根据这一原理,我们对钻井液振动筛的激振器旋转中心的位置作了大量的优化计算和实验,优化计算的理论依据可由钻井力学基础中关于“关于钻井液振动筛的动力学计算分析”,得出任意点的振动轨迹方向。由此可知,当振动筛筛箱构件的质量不变和弹簧刚度及弹簧相对筛箱质心位置不变时,只改变激振器旋转中心的位置,便可以改变钻井液振动筛的振动特性。改变弹簧的刚性和位置也可以改变特性,但实践证明,其影响效果不明显。

移动距离的多少,经过多次的反复试验后得出的结论是,当椭圆长轴与水平面所夹的锐角不小于75度时,固相颗粒排出的速度达到最佳状态。

2. 怎加钻井液对筛网的覆盖面积

根据实际及实验可知,当钻井液覆盖整个筛网面积75%(剩余的25%为出口端的筛网,如果钻井液覆盖整个筛网,则会使泥浆流失)时,可以使筛网的寿命达到或接近这一工作状态。可以根据钻井液处理量的大小随时更换钻井液振动筛的型号。但这在现场实际使用中难以做到。为了尽可能的满足这一变化的要求,在钻井液的进口端设计了钻井液延伸槽。它的底板由数块固定板和活动板组成。活动板可以围绕链段的转轴旋转,是现场的需要可以方便的改变每一块活动板的旋转角度,当液体处理量较小时,可以全部关闭活动板,使液体全部流向出口端筛网。实践证明这一措施可以有效的减少颗粒在筛网上的跳动时间,有利于筛网寿命的延长。

3. 钻井液振动筛采用叠层粘结筛网

为了提高钻井液振动筛筛面的筛网寿命,特别是细筛目筛网寿命,通常采用一层粗筛网作为衬筛,面筛网和衬筛网分别张紧的方式,致使振动筛筛箱的结构复杂,增加了制造和安装的难度,尤其是难以使面筛网和衬筛网的张紧程度保持一致。因此,在使用该过程中造成两层筛网的互相摩擦,再加上部分颗粒易于夹在两层筛网中间,加速了筛网的破损。经过反复试验研究,采用叠层粘结筛网代替原双层筛网结构,这种筛网是在面筛和衬筛之间均匀布置间隔50mm的胶条,胶条宽度为5mm,经过热压使面筛与衬筛粘合在一起,然后统一压出张紧的钩边,使其成为一个整体。采用这种筛网结构后,即简化了两层筛网分别张紧的复杂结构,又减少了制造和更换筛网的难度,更重要的是提高了振动筛网的寿命。

4.结论

1、通过采取以上措施,经过现场30台钻井液振动筛的使用统计表明,筛网的平均寿命由普通椭圆形钻井液振动筛的最高300小时,甚至有的筛网寿命仅有几十个小时,提高到新型椭圆形钻井液振动筛的600小时以上。目前经过改进研制的新型椭圆形钻井液振动筛在全国各大有点推广使用。

2、经过改进后的新型椭圆钻井液振动筛筛分效果好,其出口端排出的固相颗粒含有的可用成分降至最低点,有利于钻井液的充分回收利用,降低钻井成本。

3、由于新型椭圆钻井液振动筛克服了普通椭圆钻井液振动筛和圆形振动筛对激振器旋转中心的严格要求导致的使加工制造难以保证设计要求的缺点,白痴了普通椭圆钻井液振动筛对钻井液处理量大、能够迅速平稳启动或停车、便于维护和保养的优点。

4、比双轴椭圆钻井液振动筛等易于制造、安装、制造成本低。

双层钻井液振动筛

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泥浆“血液”的净化器固控系统

2016年1月22日
| 没有评论
| Categories: 固控设备文章

泥浆固控系统是整套钻机系统中最为重要的部分之一,被称为钻井“血液”的过滤器。合理的固控系统能够有效地控制钻井液固相含量,降低钻井过程中的复杂情况和事故发生的概率,是实现安全、高效、经济钻井的重要技术手段。

固控系统是由振动筛、除砂器、除泥器、钻井液清洁器、离心机、钻井液罐等设备组成的,一旦某一设备发生故障或整体配套不合适将直接影响整套钻机性能,增大钻井施工过程中发生事故的风险。因此,固控系统的性能对钻井工程具有重要现实意义。

了解固控设备本身的性能及主要特征,并根据地层岩屑颗粒特征、钻井液性质等因素选择合理选出满足要求的固控设备。

通过对固控系统整体性能进行分析测试评价,识别出了固控系统的可能存在的安全隐患及导致因素,包括各级设备部件的隐患以及固控系统故障会引发的钻井施工过程中的事故风险,并作出相应的调控措施。从而降低钻井施工过程中发生事故的风险,提高安全钻井的钻进速度。

固控系统

 

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