固控系统,又称钻井液净化系统,是石油钻井作业中不可或缺的关键组成部分,主要用于去除钻井液(泥浆)中的钻屑和有害固相,回收重晶石和液相,维持泥浆的稳定性能,从而保证钻井作业的安全、高效和环保。一套完整的固控系统主要由以下主要设备组成:
1. 钻井液振动筛 (Shale Shaker)
钻井液振动筛是固控系统的第一级且最为关键的设备。它通过高频振动筛分的方式,分离钻井液中较大的钻屑(通常大于74微米)。其核心部件是振动电机和多层叠放的筛网。高质量的振动筛能有效减轻后续设备的处理负荷,是整个净化过程的基础。

2. 除砂器 (Desander) 和除泥器 (Desilter)
除砂器和除泥器是固控系统的第二级和第三级净化设备,均为水力旋流器。除砂器通常用于分离45-74微米的中等粒度固相,而除泥器用于分离15-44微米的细小固相。它们依靠离心泵产生的高压将泥浆切向注入锥形旋流器,在离心力作用下,较重的固相被抛向壁面并下沉从底流口排出,而净化的泥浆则从顶部的溢流口返回循环系统。

3. 钻井液清洁器 (Mud Cleaner)
钻井液清洁器是除泥器与超细目振动筛的组合装置。它主要用于处理从除泥器底流口排出的、含有大量重晶石的浆液,通过上部的细目筛网回收价值高的重晶石和液相,排出更细的有害固相,有效控制泥浆的密度和粘度,降低成本。

4. 卧螺离心机 (Decanter Centrifuge)
卧螺离心机是固控系统的第四级净化设备,用于分离更细微的固相(通常2-7微米)和胶体颗粒。它通过高速旋转产生的强大离心力,将泥浆中的极细固相与液相分离开。离心机分为中速和高速两种,中速主要用于回收重晶石和控制泥浆密度,高速则用于处理非加重泥浆,最大限度地减少亚微米级固相,降低泥浆的粘度。

5. 除气器 (Degasser)
除气器用于去除钻井液中侵入的气体(如甲烷、硫化氢等),防止气侵现象发生,从而保证井控安全。真空除气器是常用类型,它通过真空泵在罐内形成负压,使泥浆中的气泡破裂并将气体释放出来,通过排气管线引至安全地带排放。

6. 搅拌器和混合设备 (Agitator & Mixing Equipment)
搅拌器安装在泥浆罐上,通过持续搅拌防止泥浆中的固相物质沉淀,保持泥浆组分的均匀性。混合泵(混浆装置)则用于快速、高效地添加和混合泥浆添加剂(如膨润土、化学药剂等),确保泥浆性能的稳定。

7. 泥浆罐 (Mud Tank)
泥浆罐是固控系统的载体,用于储存、循环和净化钻井液。罐体通常被分隔成多个仓室,以便有序地完成沉降、稀释、化学处理等工艺流程。罐上集成安装所有固控设备,并配有液位计、管路、阀门等辅助设施。

8. 辅助设备 (Auxiliary Equipment)
此外,系统还包括砂泵、离心泵、喷射漏斗、电子液位仪、泥浆枪和各类管汇等辅助设备,它们共同协作,确保泥浆能够顺畅、高效地在整个系统中循环和处理。
综上所述,一套高效的固控系统通过多级设备的梯级配置,由粗到细逐级净化,实现了对钻井液的精细化管理,对提高机械钻速、保护油气层、降低钻井总成本起着至关重要的作用。
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