泥浆点火装置

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关于固控设备,你需要知道这些…

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关于固控设备,你需要知道这些…

发布日期:2021-09-13 作者:一点石油 点击:

 固控设备用于分离处理钻井液中岩屑、泥砂等颗粒,维持钻井液性能以及储存循环钻井液。配有加重混合装置、灌注装置和化学药剂加注装置。用于改善钻井液的物理和化学性能,以满足钻井工作的需要。

==固相的分类==

有用固相和有害固相

   有用固相:泥浆中必须使用的固相,如膨润土粉、化学处理剂、加重剂等۩有害固相:有用固相以外的固体,如钻屑、劣质粘土、砂粒等。

高密度固相和低密度固相:

    LGS-低比重固相含量,无用固相及非加重泥浆材料引起的固相۩HGS---高比重固相含量,加重材料引起的固相。


钻井液的固相得到了有效的控制后,随之而来的是获得了其他钻井作业上的改善:

  • 减少了泵的维修时间₪延长了钻头寿命

  • 降低了钻井液费用₪有利于钻井液性能的维护

  • 保证钻井液在流变性控制、防塌能力,润滑性能、岩屑携带、防漏堵漏等方面都具有良好的性能。

  • 保证井下安全,提高钻速,缩短钻井周期,节约钻井总成本具有重要的意义。


    钻井液中的固相得不到清除,会在钻井液中水化分散,再通过机械破碎愈变愈细,表面积无限增大,最终导致一系列的问题。泥浆中小于1微米的胶体颗粒比大于1微米的粗颗粒对钻速的影响大12倍,所以使用不分散体系的钻速比使用分散体系快的多。

    因此搞好固相的控制是世界上各大石油公司都非常重视的问题,都不惜花大量的钱研究制造各种固控设备。国际上各大泥浆公司先后不断推出了新的泥浆体系,新的药品,其发展方向和思路,都是朝着固相的控制方向发展前进的。泥浆有最初的细分,逐步发展到今天的聚合物不分散的控制型泥浆体系,可以说只要一天不停止石油钻井作业,固相的研究与控制就不会停止。

=固相控制=

固相控制方法

1.机械法

采用固控设备清除有害固相

2.稀释法(置换法)

  稀释法就使通过向钻井液中加水或稀胶液,达到降低固相浓度的目的。

3.化学絮凝法

   加入适量的絮凝剂,使小颗粒变成大颗粒,然后用机械法去掉。

固相控制设备

固相控制设备主要包括:沉砂池、振动筛、除泥器、除砂器、离心机、清洁器。


==振动筛==

    振动筛使用的好坏直接影响下一级固控设备的效果。泵排量、筛网面积、固相浓度、钻井液粘度、密度等因素影响振动筛网的选择以及分离的效果。应尽可能选择使用细的筛网。性能先进的振动筛使用的最小筛网可达325目至460目。一般原则是以钻井液覆盖筛网面积的70~80为合适。除特殊情形外(如加入堵漏材料),不允许返出钻井液旁通振动筛循环。

 振动筛的类型:  

   普通椭圆筛、圆型振动筛、直线振动筛、均衡椭圆筛

普通椭圆筛

    普通椭圆筛又称非均衡椭圆筛,是在筛箱质心的正上方固定有激振装置。这种类振型的振动筛,横向振幅大于法向振幅,横向振幅与法向振幅之比值大于圆形振动的比值,所以,它的平均输送速度大于圆形振动的振动筛,影响了钻井液的处理效果。如果筛加长,还会出现倒流。因此,它要求筛箱倾斜一个角度,利用重力强行排砂,以免砂粒有朝后抛掷的倾向。由此而来,筛箱倾斜确实改善了砂粒的移动性能,但振动筛处理钻井液的量减少了,这正是普通椭圆筛的主要缺点。

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圆型振动筛

   圆型振动筛亦称自定中心振动筛,激振器位于筛箱质心。筛箱作圆形振动时,筛箱的法向和横向加速度相等,筛箱可以水平安装,筛网上没有堆积现象,相应地可以加大处理量,但这类筛子上的固相颗粒抛射角是筛子加速度的函数,当法向加速度为3~6倍重力加速度时,固相颗粒抛射角达70°~80°。这样陡的抛射角使得钻屑在下落时惯性大,易粉碎,相应地增大了砂粒的透筛率,对钻井液的净化不利。现场实践表明,圆型振动筛输砂速度小,透砂率高,当这种筛配用细目筛网时,又有处理量太小,筛网寿命太低等缺点。


直线振动筛

    直线振动筛是由两根带偏心块的主轴作同步反向旋转产生直线振动, 直线振动的加速度平衡作用于筛箱,筛网受力均匀,其寿命明显优于圆形或椭圆振动筛的筛网;另外,由于钻井液受到的过筛阻力较小,使得处理钻井液的量和均步度均比圆型或椭圆振动筛大得多、好得多。

    但是直线筛也有它的弱点,由于直线筛振动方向不变,作用在卡入筛网孔里的颗粒上的加速度矢量不变(即沿着振动方向),使得卡入的颗粒不易脱落,而出现“筛糊”现象,使得筛网的有效过流面积减小,造成处理量下降,而且当筛网目数增大时,筛糊现象会更严重。因而,直线筛在使用超细目筛网时,就不可能满足钻井液用量的要求。


均衡椭圆筛

   均衡椭圆筛是近几年发展起来的一种新筛型,筛箱上各点的运动轨迹如图,所有椭圆的运动轨迹的长轴和短轴相同,抛掷角的大小和方向完全一致。筛箱处于平动状态。在筛箱的进口处、中点和出口处的输砂速度是一致的。

    均衡椭圆筛结合了圆型振动筛和直线振动筛的基本优点,即椭圆“长轴”是强化岩屑输送的分量,而“短轴”可促使岩屑在筛面上粘成一团的现象减少,消除部分岩屑堵塞筛孔的可能性。根据国外资料及现场试验结果表明,在一般情况下,均衡椭圆筛的处理量较直线筛大20~30%,是一种比较先进的钻井液振动筛,代表着当今钻井液振动筛的发展方向。



==除砂器/除泥器==

    除砂器与除泥器都是由一组水力旋流器和一个处理旋流器底流并回收钻井液的小型超细网目振动筛组成。除砂器用来清除30~74μm的固相颗粒,除泥器用来清除l0~30μm的固相颗粒。旋流器中分粒度D50不但与旋流器的结构尺寸有关,而且也与钻井液浓度、密度和进液压力有关。

   一般情况下,旋流器的分离能力与旋流器的直径有关,直径愈大其分离的颗粒也越大。反之直径愈小,其分离出的固相颗粒也愈小。

     如152.4~304.8mm(6~12英寸)的旋流器称为“除砂器”,分离点约为40微米,把50.8~152.4mm(2~6英寸)的旋流器叫做“除泥器”,分离点约为15微米。

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      清洁器由除泥器与细网振动筛组成,筛网一般在140~200目(网孔104~74微米)之间,目的是回收部分通过旋流器排出的液体、重晶石等。一般不建议清洁器用于非加重钻井液。若在非加重钻井液中使用清洁器,则可关掉振动筛而让旋流器的底流全部排掉。

    为了满足处理全部钻井液的要求,除砂器和除泥器必须由若干个旋流锥筒组成。为了保证旋流器正常工作,进液压力必须维持在0.25~0.35MPa这个范围内。除泥器因旋流锥筒多、管线长,进液压力应取较大值;除砂器因旋流锥筒少,管线短,进液压力应取较小值。

     进液压力的大小主要取决于砂泵匹配是否合理,因而砂泵的选择是至关重要的,砂泵扬程通常为40mH2O左右,排量能与除砂器和除泥器所标定的处理量相等,即可满足使用要求。同时,在选用除砂器和除泥器时必须参考钻井泵的最大排量,以期达到匹配合理。

     这两种设备在使用时间上,无严格的界限,一般在钻浅地层和软地层时,钻井液中大颗粒钻屑含量高,二者必须同时使用;在钻探地层和硬地层时,若采用细网目振动筛,可直接使用除泥器来处理钻井液,这对钻井液的净化质量影响甚微,且非常经济。

==离心机==

    离心机是离心分离设备,钻井现场常用的是以固液密度差作为分离基础的沉降离心机,主要用来清除钻井液中2~10μm的固相物质,是最后一级钻井液固控设备。

    离心机的规格以鼓的长度和最大直径表示:有18×24英寸、14×22英寸、14×20英寸(直径×长度)等规格,也有以处理量来做为规格的,一般的国产离心机处理量为40方/小时或60方/小时。离心机的转鼓以1500~3500转/分(r/min)旋转。螺旋输送器一般以1:80的速差和转鼓同向旋转。一般可清除2~3微米的固相颗粒。用于加重和非加重钻井液。

应用离心机处理加重钻井液

   在加重钻井液中应用离心机的首要目的是控制粘度。因为在高粘度下,钻井速度较慢。控制粘度的方法是将引起粘度增加的超细颗粒固相和胶体通过溢流分离出来,排至废料池,而将含有大量重晶石的底流重新返回钻井液循环罐内。


应用离心机处理非加重钻井液

   在末加重的低固相钻井液中,离心法是很有效的固液分离方法。用于这方面的离心机通常是大处理量型离心机,每小时能处理23~45m3的液体,处理3~4t固相。离心机将钻井液分离为溢液和底流两部分。底流中含有大量无用固相排到废浆池中;而贵重的液相再返回到循环罐中去。由于低固相钻井液所带来的巨大效益,因此,用离心机来清除非加重钻井液中的固相越来越普遍了。

==除气器==

    除气器用来清除气侵钻井液中的气体,其处理能力应达到全流量处理。除气器必须置于砂泵之前来处理钻井液。因为钻井液中含有气体时,离心砂泵将发生气蚀,气蚀不但使砂泵性能下降,产生噪音和振动,寿命缩短,严重时会使砂泵无法工作或损坏。

    除气器的功能有两点:一是保证钻井液性能相对稳定,防止井喷、井涌事故,确保钻井安全;二是保证旋流器能正常工作。在钻中深探井、气井和含气油井时,必须配备除气器。除气器分为两大类:常压式和真空式


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