鉆井固控設(shè)備及其發(fā)展_2009.ppt

1、1,鉆井固控設(shè)備及其發(fā)展 中國(guó)石油大學(xué)（華東） 機(jī)電工程學(xué)院 齊明俠13505468504 ,2,提 綱 一、固控設(shè)備的作用 二、固控設(shè)備的組成 三、振動(dòng)篩 四、除氣器 五、除砂器與除泥器 六、離心機(jī) 七、其他固控設(shè)備 八、固控設(shè)備的發(fā)展,3,一、固控設(shè)備的作用 固控設(shè)備：控制鉆井液（泥漿）固相成份的設(shè)備，是泥漿處理設(shè)備的重要組成部分。 1旋轉(zhuǎn)鉆井的鉆進(jìn)過(guò)程 破巖：轉(zhuǎn)盤方鉆桿鉆桿鉆鋌鉆頭 排屑：泥漿：泥漿泵水龍頭鉆桿 鉆頭環(huán)空地面,4,2鉆機(jī)的三大 工作系統(tǒng) 起升系統(tǒng) 旋轉(zhuǎn)系統(tǒng) 循環(huán)系統(tǒng) 循環(huán)系統(tǒng)最為復(fù)雜,5,3循環(huán)系統(tǒng) 泥漿流程： 泥漿罐 泥漿泵 管匯 水龍頭 鉆

2、具 鉆頭 環(huán)空 井口 泥漿處理系統(tǒng) 泥漿罐,6,4泥漿的作用 （1）沖洗井底 （2）攜帶巖屑 （3）平衡地層壓力 （4）冷卻與潤(rùn)滑鉆頭 （5）保護(hù)井壁 （6）提供井下動(dòng)力,7,5對(duì)泥漿的要求 滿足鉆井循環(huán)的要求 鉆井循環(huán)對(duì)鉆井液的要求是泵壓低（粘度低），攜砂能力強(qiáng)（動(dòng)切力高），啟動(dòng)泵壓低（靜切力低），潤(rùn)滑性能好，摩擦力低，磨損小（固體顆粒少）。,8,保持井眼的穩(wěn)定 鉆穿的地層要用鉆井液的壓力柱與地層壓力取得平衡，鉆井液密度穩(wěn)定；鉆井油氣層時(shí)要靠鉆井液的壓力柱來(lái)平衡油氣的壓力要求鉆井液密度適當(dāng)。要求鉆井液有克服不穩(wěn)定地層的性能，例如泥巖吸水膨脹造成井眼收縮；礫巖、火山巖遇水造成跨塌，鹽巖遇水而形

3、成溶洞等，即要求有不同性質(zhì)的鉆井液。,9,保護(hù)油氣層 鉆開(kāi)油氣層后，鉆井液與油氣層接觸，為防止鉆井液損害油氣層，要求鉆井液的失水小、泥餅?。ㄣ@井液失水后，固壓差固體顆粒在井壁上形成泥餅環(huán)）、固相含量低、濾液的水化作用低（濾液進(jìn)入地層后與地層中的液體發(fā)生的化學(xué)作用）等。 保護(hù)環(huán)境和生態(tài) 鉆井液中常含有原油、柴油和各種油類以及含有大量的化學(xué)處理劑，為防止鉆井液對(duì)環(huán)境和生態(tài)可能造成的影響，要求使用無(wú)害、無(wú)毒的鉆井液。,10,5固控設(shè)備的功能 功能控制鉆井液中的固相含量 鉆井液中的固相含量增加會(huì)明顯降低機(jī)械鉆速， 甚至?xí)?dǎo)致鉆井事故， 使鉆井總成本大幅度上升。試驗(yàn)證明固相含量每降低 1%， 鉆進(jìn)速度至

4、少可提高 10%， 而且顆粒越小對(duì)機(jī)械鉆速的影響越大。 鉆井液循環(huán)系統(tǒng)必須配備鉆井液凈化裝置。,11,固控設(shè)備的作用： （1）清除有害固相，保證鉆井連續(xù)進(jìn)行； （2）保證鉆井安全，防止事故發(fā)生； （3）節(jié)能降耗； （4）降污環(huán)保。,12,二、固控設(shè)備的組成 1固控設(shè)備的組成 （1）三除一篩 振動(dòng)篩、除氣器、除砂器、除泥器 （2）離心機(jī) （3）其他 砂泵、剪切泵、攪拌器、噴槍、 循環(huán)罐，配料裝置,13,2固控流程,14,固控流程,15,固控流程,16,固控流程,17,固控系統(tǒng),18,三、振動(dòng)篩 1要求 振動(dòng)篩的篩箱應(yīng)具有合理的運(yùn)動(dòng)軌跡，即普通橢圓、圓、直線、平動(dòng)橢圓。 配備的振動(dòng)篩能夠處理從井眼

5、返出的全部鉆井液。 振動(dòng)篩具有運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、工作可靠，啟動(dòng)和停止過(guò)渡時(shí)間應(yīng)小于60s。 振動(dòng)篩整機(jī)平均無(wú)故障運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間不少于3000h。 為保證振動(dòng)篩的性能要求，振動(dòng)篩整機(jī)動(dòng)態(tài)特性檢測(cè)應(yīng)符合下表的要求。,19,振動(dòng)篩整機(jī)動(dòng)態(tài)特性,20,2類型與基本原理 分類： （1）按運(yùn)動(dòng)軌跡分為： 普通橢圓振動(dòng)篩：工作時(shí)篩箱做橢圓運(yùn)動(dòng)，并繞質(zhì)心做俯仰運(yùn)動(dòng)。 圓振動(dòng)篩：工作時(shí)篩箱做圓軌跡運(yùn)動(dòng)。 直線振動(dòng)篩：工作時(shí)篩箱做直線軌跡運(yùn)動(dòng)。 平動(dòng)橢圓振動(dòng)篩：工作時(shí)篩箱做平動(dòng)橢圓軌跡運(yùn)動(dòng)。,21,（2）按篩網(wǎng)繃緊方式分為縱向繃緊和橫向繃緊篩 （3）按篩分層數(shù)分為單層篩和雙層篩 （4）按篩面傾角分為水平篩和傾斜篩 （5）按振動(dòng)

6、方式分為慣性振動(dòng)篩、慣性共振篩、彈性連桿式共振篩、電磁振動(dòng)篩等,22,振動(dòng)篩組成： 振動(dòng)篩是鉆井液固相控制系統(tǒng)的第一級(jí)處理設(shè)備，它工作的好壞直接影響整個(gè)固控系統(tǒng)的控制效果。 振動(dòng)篩由底座、激振器、篩箱、篩網(wǎng)、隔振彈簧等構(gòu)成。,23,振動(dòng)篩的技術(shù)水平主要反映在處理能力（處理量和分離粒度）、工作的穩(wěn)定性、壽命的長(zhǎng)短和操作的靈活性幾個(gè)方面。振動(dòng)篩的處理能力與振動(dòng)篩的結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)軌跡、振動(dòng)頻率、振動(dòng)強(qiáng)度、篩網(wǎng)面積和篩網(wǎng)的粗細(xì)有關(guān)。 現(xiàn)代振動(dòng)篩一般是高速、線性、細(xì)目、多層振動(dòng)篩，它在固相控制系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用。,24,3圓型振動(dòng)篩 單軸慣性振動(dòng)篩是一種采用偏心軸或偏心塊作為激振器，使篩箱完成振動(dòng)的振

7、動(dòng)篩。其運(yùn)動(dòng)軌跡一般為圓形或準(zhǔn)圓形。與雙軸慣性篩相比，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，運(yùn)移方便，維修保養(yǎng)工作量少等優(yōu)點(diǎn)。,25,簡(jiǎn)單慣性篩：工作原理如圖所示。篩箱5通過(guò)彈簧4支承在底座1上，偏心軸或偏心塊6通過(guò)軸承2安裝于篩箱兩側(cè)，皮帶輪3安裝在偏心軸端，與篩箱一起振動(dòng)。,26,偏心自定心式振動(dòng)篩使皮帶松緊一致,27,4直線振動(dòng)篩 工作原理：質(zhì)量相等的兩偏心塊進(jìn)行同步反向旋轉(zhuǎn)，工作時(shí)所產(chǎn)生的離心力F相等。在各瞬間位置上，離心力F沿振動(dòng)方向的分力相加，而與振動(dòng)垂直方向的分力相互抵消。因此激振器只在振動(dòng)方向形成激振力，使篩箱作直線振動(dòng)。一般鉆井液直線篩的擲拋角為4560。,28,2ZZS-D箱式激振器鉆井

8、液直線振動(dòng)篩 1篩箱；2箱式激振器；3渡槽；4支承彈簧；5篩網(wǎng)；6橫梁,29,2ZZS-G筒式激振器鉆井液直線振動(dòng)篩 1篩箱；2筒式激振器；3篩面；4渡槽；5支承彈簧,30,5橢圓型振動(dòng)動(dòng)篩 鉆井液均衡橢圓振型振動(dòng)篩(以下簡(jiǎn)稱橢圓振動(dòng)篩) 圓振型振動(dòng)篩上有一個(gè)旋轉(zhuǎn)著的加速度矢量，篩面上物料極易分散，堵塞篩孔的可能性小，但圓運(yùn)動(dòng)物料輸送速度較低，因而在相同條件下處理量不如直線篩。直線篩篩面水平布置，物料輸送速度高，然而加速度只有一個(gè)方向，所以堵孔的可能性較大。 均衡運(yùn)動(dòng)橢圓篩綜合了直線篩和圓篩的優(yōu)點(diǎn)，即橢圓“長(zhǎng)軸”是強(qiáng)化物料輸送的分量，而短軸則可減少部分物料堵孔的可能性。一般情況下，橢圓振動(dòng)篩的

9、總處理量較直線振動(dòng)篩和圓振動(dòng)篩大26%左右。,31,橢圓篩激振器的工作原理：激振器兩軸的偏心質(zhì)量矩不相等，所以離心力也不相等，在1、3位置，離心力抵消一部分，作用在篩箱上的力為F1-F2，因此在橢圓運(yùn)動(dòng)上形成短軸b；在2、4位置上，離心力疊加，作用于篩箱上的力為F1+F2，因此在橢圓運(yùn)動(dòng)上形成長(zhǎng)軸a，相當(dāng)于雙振幅。橢圓篩的長(zhǎng)短軸之比與物料分離的難易程度有關(guān)，難分離的物料一般宜采用2：1，2.5：1，其他情況下采用4：1及6：1等。,32,1,33,四、除氣器 除氣器用來(lái)清除氣侵鉆井液中的氣體，其處理能力應(yīng)達(dá)到全流量處理。除氣器必須置于振動(dòng)篩之后砂泵之前來(lái)處理鉆井液。因?yàn)殂@井液中含有氣體時(shí)，離心

10、砂泵將發(fā)生氣蝕，氣蝕不但使砂泵性能下降，產(chǎn)生噪音和振動(dòng)，壽命縮短，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使砂泵無(wú)法工作或損壞。,34,除氣器的功能有兩點(diǎn)：一是保證鉆井液性能相對(duì)穩(wěn)定，防止井噴、井涌事故，確保鉆井安全；二是保證旋流器能正常工作。在鉆中深探井、氣井和含氣油井時(shí)，必須配備除氣器。 除氣器有大氣式和真空式兩種類型，從除氣機(jī)理看，當(dāng)鉆井液被機(jī)械攪拌、真空抽吸和形成薄層紊流時(shí)，氣體即可逸出。真空式除氣器具備真空抽吸和形成薄層紊流兩種功能，而大氣式除氣器只具備機(jī)械攪拌功能。從除氣效果看，真空式除氣器優(yōu)于大氣式除氣器。,35,除 氣 器,36,真空除氣器,37,五、除砂器與除泥器 除砂器、除泥器在固控工藝流程中處于振動(dòng)篩之

11、后 ,它們的主要用途是將通過(guò)振動(dòng)篩后還混在鉆井液體系中的更微小的固相顆粒清除出來(lái)。,38,除砂器、除泥器的核心部件是水力旋流器。水力旋流器是根據(jù)離心沉降分離原理設(shè)計(jì)的固液分離設(shè)備，它分離固相的能力與本身的結(jié)構(gòu)參數(shù)、進(jìn)漿壓力和鉆井液特性有關(guān)。旋流體內(nèi)徑越小，能分離出的固相顆粒越細(xì)。,39,1原理 離心沉淀原理是水力旋流器的基本工作原理，即懸浮的顆粒受到離心加速度的作用而從液體中分離出來(lái)。描述固相在液體中的沉降速度的斯托克思定律仍將有效。,40,含有懸浮固相顆粒的鉆井液，在壓力作用下以很高的速度由進(jìn)液口進(jìn)入圓柱蝸殼。繞錐筒中心高速旋轉(zhuǎn)的鉆井液產(chǎn)生極大的離心力，并向圓錐筒底部移動(dòng)。由于鉆井液中的液體

12、與固體存在著密度差，使固相分離出來(lái)而靠近錐壁。旋流器的錐筒越向底部半徑越小，鉆井液獲得的角速度越大，從而產(chǎn)生更大的離心力。對(duì)于一個(gè)設(shè)計(jì)較好并進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)之后的旋流器，鉆井液在錐體頂部不但繞中心高速旋轉(zhuǎn)，而且產(chǎn)生一個(gè)反向旋渦，經(jīng)垂直導(dǎo)流管而離開(kāi)錐筒。鉆井液和鉆井液中的固相顆粒的運(yùn)移速度幾乎相同，這些固相顆粒在小半徑處受到極大的徑向加速度。,41,在徑向加速度（離心力）的作用下，迫使固相顆粒向錐筒壁運(yùn)移。同時(shí)，由于旋轉(zhuǎn)下行的固相顆粒慣性力很大，將推著它向底部快速運(yùn)動(dòng)，因此當(dāng)液體反向旋轉(zhuǎn)，向上由溢流口排出時(shí)，這些已分離出來(lái)的固相顆粒不可能隨溢流返回，而是由底流口（排砂口）排出。由此可見(jiàn)，這些固相顆粒

13、實(shí)際上是由于慣性除掉的，而不是靠沉降作用。由于細(xì)小的顆粒受到的離心力較小，在到達(dá)錐底之前未能到達(dá)錐壁，因而被反向運(yùn)動(dòng)的鉆井液帶至錐筒中心經(jīng)溢流口返回。,42,2結(jié)構(gòu) 普通水力旋流器的結(jié)構(gòu)如圖。上部是一個(gè)圓柱蝸殼，下部是一個(gè)錐形殼，圓柱殼的側(cè)面，有一切向鉆井液入口管，頂部裝有出口溢流管。圓錐殼底部是排砂孔，分離出來(lái)的砂、泥以及少量的液體由此排除。,43,3參數(shù) 水力旋流器的公稱尺寸系指上部圓柱蝸殼的內(nèi)徑D。根據(jù)內(nèi)徑不同，將鉆井液固控系統(tǒng)中的水力旋流器分為除砂器、除泥器和微型旋流器三大類。到目前為止，尚沒(méi)有一個(gè)嚴(yán)格的分類標(biāo)準(zhǔn)。一般而言主要用來(lái)降低API定義的“砂”粒（顆粒粒度大于74）含量的旋流器

14、，或圓柱蝸殼直徑大于、等于150mm的旋流器都定名為“除砂器”。根據(jù)國(guó)標(biāo)GB/T11647-89推薦，鉆井液固控系統(tǒng)中三類旋流器的分類標(biāo)準(zhǔn)及相應(yīng)的分離粒度如表所示。,44,水力旋流器的分類標(biāo)準(zhǔn)及分離粒度,45,分離點(diǎn)D50,46,4. 泥漿清潔器旋流器+振動(dòng)篩 泥漿清潔器工作流程示意圖 1振動(dòng)篩處理過(guò)的泥漿；2清潔泥漿；3水力旋流器；4細(xì)目振動(dòng)篩；5排出的固體顆粒；6篩網(wǎng)底流；7泥漿返回循環(huán)系統(tǒng),47,六、離心機(jī) 鉆井液離心機(jī)是固控設(shè)備中固液分離的重要裝置之一，一般情況下安裝在系統(tǒng)的最后一級(jí)。用于處理非加重鉆井液，可以除去2種以上的有害固相；處理加重液可除去鉆井液中多余的膠體，控制鉆井液粘度，

15、回收重晶石；處理旋流器底流，可回收液相，減少淡水和油的浪費(fèi)。此外，離心機(jī)也是處理廢棄鉆井防止污染環(huán)境的一種理想設(shè)備。,48,離心機(jī)的應(yīng)用非常廣泛，礦業(yè)、鋼鐵、農(nóng)業(yè)、輕工等。 我國(guó)從七十年代末開(kāi)始引進(jìn)螺旋離心機(jī)，對(duì)國(guó)外著名公司生產(chǎn)的多種規(guī)格的臥螺離心機(jī)進(jìn)行了仿制。臥螺離心機(jī)是原化工部“七五”科技攻關(guān)項(xiàng)目，1989年南京綠洲機(jī)器廠仿制了ALFANx42o型大錐角(20)離心機(jī)(即L201)，用于玉米蛋白的分離，并于1992年制成樣機(jī)；此后，重慶江北仉械廠、解放軍第4819廠和金華鐵路機(jī)械廠等研制開(kāi)發(fā)了一系列的螺旋卸料沉降離心機(jī)，并成功地應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐。但是就整體水平而言，我國(guó)還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于工業(yè)發(fā)達(dá)

16、國(guó)家的。,49,泥漿處理用離心機(jī)可分為低速和高速兩類 目前現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中沒(méi)有對(duì)高、低速離心機(jī)提出統(tǒng)一的分類 ,但根據(jù)其在固控系統(tǒng)中作用的不同，可以簡(jiǎn)單地將劃分為：低速離心機(jī)分離固相顆粒的范圍是約20m 的固相顆粒；高速離心機(jī)分離固相顆粒的范圍是約 5m的固相顆粒。 低速離心機(jī)在固控系統(tǒng)中的主要用途是將鉆井液體系中的重晶石等加重固相顆粒甩出鉆井液并加以回收利用，以便控制鉆井液密度，其經(jīng)濟(jì)效益對(duì)于稀釋鉆井液來(lái)控制鉆井液密度的方法是非常明顯的。,50,高速離心機(jī)的處理量較中低速離心機(jī)而言，處理量小了5倍左右(約1.56m3/h)，而且能處理的固相顆粒相對(duì)較細(xì)，分離含較高固相濃度的鉆井液就成問(wèn)題，所以必須

17、和低速離心機(jī)搭配使用。但是高速離心機(jī)的固相處理范圍正好是影響鉆井液粘度的固相范圍(110m左右)，所以對(duì)于深井降低鉆井液的切力，提高井身質(zhì)量，防止井下事故，高速離心機(jī)的效果很好。,51,1 結(jié)構(gòu) 鉆井液沉降式離心機(jī)的結(jié)構(gòu)示意如圖所示。離心機(jī)的轉(zhuǎn)鼓5兩端支承在滾動(dòng)軸承上，輸送固相的螺旋輸送器6與轉(zhuǎn)鼓之間留有微量間隙，并用行星差速器7使二者維持一定的轉(zhuǎn)差。電動(dòng)機(jī)通過(guò)V形膠帶3帶動(dòng)轉(zhuǎn)鼓和螺旋輸送器。電機(jī)與轉(zhuǎn)鼓之間裝有液力聯(lián)軸器2，加料管4裝在轉(zhuǎn)鼓的大端，行星差速器一端裝有過(guò)載保護(hù)裝置。,52,鉆井液離心機(jī)示意圖 1電動(dòng)機(jī)；2液力聯(lián)軸器；3V形膠帶；4加料管；5轉(zhuǎn)鼓；6螺旋輸送器；7行星差速器,53,

18、2基本原理 離心機(jī)分為轉(zhuǎn)筒式和沉淀式等幾種。 轉(zhuǎn)筒式離心機(jī)工作原理是：帶許多篩孔的內(nèi)筒體在固定的圓筒形外殼內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，外殼兩端裝有液力密封，內(nèi)筒體軸通過(guò)密封向外伸出。待處理泥漿和稀釋水（泥漿：水1：0.7）從外殼左上方由計(jì)量泵輸入后，由于內(nèi)筒旋轉(zhuǎn)的作用，泥漿在內(nèi)、外筒之間的環(huán)形空間轉(zhuǎn)動(dòng)，在離心力的作用下，重晶石和其它大顆粒的固相物質(zhì)飛向外筒的內(nèi)壁，通過(guò)一種可調(diào)節(jié)的阻流嘴排出，或由以一定速度運(yùn)轉(zhuǎn)的底流泵將飛向外筒內(nèi)壁的重泥漿從底流管中抽吸出來(lái)，予以回收。調(diào)節(jié)阻流嘴開(kāi)度或泵速可以調(diào)節(jié)底流的流量。而輕質(zhì)泥漿則慢速下沉，經(jīng)過(guò)內(nèi)筒的篩孔進(jìn)入內(nèi)筒體，由空心軸排出。這種離心機(jī)處理泥漿量大，可回收重晶石8296。

19、,54,轉(zhuǎn)筒式離心機(jī)工作示意圖 1泥漿；2稀釋水；3固定外殼；4篩筒轉(zhuǎn)子；5潤(rùn)滑器；6輕泥漿；7重晶石回收；8驅(qū)動(dòng)軸,55,沉淀式離心機(jī) 主要由錐形滾筒、輸送器和變速器組成。輸送器通過(guò)變速器與錐形滾筒相連，二者轉(zhuǎn)速不同。多數(shù)變速器的變速比為80：1，即滾筒轉(zhuǎn)80圈，輸送器轉(zhuǎn)1圈。分離原理是：待處理的加重泥漿用水稀釋后，通過(guò)空心軸中間的一根固定輸入管、輸送器上的進(jìn)漿孔，進(jìn)入由錐形滾筒和輸送器蝸形葉片所形成的分離室，并被加速到與輸送器或滾筒大致相同的轉(zhuǎn)速，在滾筒內(nèi)形成一個(gè)液層。調(diào)節(jié)溢流口的開(kāi)度，可以改變液層厚度。由于離心力的作用，重晶石和大顆粒的固相被甩向滾筒內(nèi)壁，形成固相層，由螺旋輸送器輸送到錐

20、形滾筒處的干濕區(qū)過(guò)渡帶，通過(guò)滾筒小頭的底流口排出，而自由液體和懸浮的固相顆粒則流向滾筒的大頭，通過(guò)溢流孔排出。,56,沉降式離心機(jī)的旋轉(zhuǎn)總成 1泥漿進(jìn)口；2溢流孔；3錐形滾筒；4葉片；5螺旋輸送器；6干濕區(qū)過(guò)渡帶；7變速器；8固相排出口；9泥餅；10調(diào)節(jié)溢流孔可控制的液面；11膠體和液體排出；12進(jìn)漿孔；13進(jìn)漿室；2-1淺液層孔；2-2中等液層孔；2-3深層液孔,57,3使用要求 （1）離心機(jī)的分離粒度和處理量應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速不應(yīng)低于設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速的97% （2）離心機(jī)振動(dòng)烈度：空運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不大于G7.1級(jí)，負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不大于G 11.2級(jí)。 （3）離心機(jī)空運(yùn)轉(zhuǎn)和負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，噪聲不應(yīng)大于90dB

21、 (A) （4）離心機(jī)主軸承溫升：空運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不應(yīng)高于30，負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不.應(yīng)高于40。 （5）離心機(jī)差速器溫升：空運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不應(yīng)高于30，負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不應(yīng)高于40 （6）電動(dòng)機(jī)及控制箱為隔爆型，防爆等級(jí)為d BT4，運(yùn)轉(zhuǎn)電流及溫升不應(yīng)超過(guò)其額定值。 （7）離心機(jī)在正常工作情況下，平均無(wú)故障工作時(shí)間應(yīng)大于3000h。,58,4離心機(jī)參數(shù) LW4001200型變頻控制高速離心機(jī)主要技術(shù)參數(shù) 轉(zhuǎn)鼓內(nèi)徑 400 mm 轉(zhuǎn)鼓長(zhǎng)度 1200 mm 最大處理量 50 m3/h 轉(zhuǎn)鼓最高轉(zhuǎn)速 3000 r/min 分離中點(diǎn) 3m (轉(zhuǎn)鼓最高轉(zhuǎn)速3000/min、 鉆井液密度1.2103kg/m3時(shí)) 功率 37 kW

22、供液泵功率 7.5 kW,59,（七、其他固控設(shè)備 砂泵、剪切泵、攪拌器、噴槍、循環(huán)罐，配料裝置等。 （1）砂泵：,輸送鉆井液的一種專用離心泵。 鉆井液中含有磨礪性物質(zhì)，要求砂泵耐磨。,60,（2）剪切泵：利用流體剪切原理，使高分子增粘劑快速溶于鉆井液的一種復(fù)合葉輪泵。 其主要用途是在配制鉆井液時(shí)，用于剪切聚合物粘土(鉆井液藥品)。剪切泵輸送的是含有磨礪性細(xì)小顆粒的鉆井 液，工況十分惡劣。當(dāng)剪切泵的軸封泄漏時(shí)，不僅 會(huì)導(dǎo)致泵效降低和鉆井液浪費(fèi)，還會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán) 境污染。因此，高效、可靠的密封質(zhì)量是保證剪切泵正常、連續(xù)及安全運(yùn)行的關(guān)鍵。,61,剪切泵結(jié)構(gòu) 泵的剪切作用主要靠組臺(tái)葉輪和剪切盤提供。

23、葉輪為半開(kāi)式，進(jìn)口處設(shè)有導(dǎo)葉，導(dǎo)葉與工作葉片相連，葉輪前蓋板處設(shè)有4個(gè)弧形錐管，每個(gè)錐管內(nèi)有11個(gè)噴嘴。葉輪與剪切盤同裝于泵軸上。,62,剪切泵原理 流體從導(dǎo)葉V處進(jìn)入，分兩路流到剪切盤的P處。其中吸入流體的50進(jìn)入4個(gè)圓弧排列的錐管形導(dǎo)流管，并從其內(nèi)的44個(gè)噴嘴N處噴出，高速?zèng)_擊剪切盤，被初步剪切。這部分流體與從導(dǎo)葉V處直接流到剪切盤處的流體在M處產(chǎn)生9O碰撞剪切，混合后沿剪切盤端面流到剪切盤外緣端部T處。由于剪切盤外緣端部被切分成叉齒狀井具有非常高的圓周速度，其尖端速度可達(dá)25m/s，使混合液體受到更太強(qiáng)力剪切，達(dá)到快速?gòu)?qiáng)力混拌之目的。,63,（3）攪拌器：通過(guò)葉輪的攪拌，使鉆井液中的固相

24、顆粒懸浮，避免沉降的一種攪拌裝置。 攪拌器的功能是保持鉆井液性能穩(wěn)定，因此攪拌器葉輪排出的鉆井液必須在罐內(nèi)使懸浮固相向上的速度大于沉降速度，因而葉輪直徑和轉(zhuǎn)速給定的攪拌器的工作體積是一定的。攪拌器使其工作體積內(nèi)的鉆井液循環(huán)攪動(dòng)一次的時(shí)間叫做循環(huán)時(shí)間，據(jù)國(guó)外有關(guān)資料介紹，循環(huán)時(shí)間一般為3090s。在固控系統(tǒng)中，放置振動(dòng)篩等固控單機(jī)的鉆井液貯罐需要沉砂，故循環(huán)時(shí)間取大值，而其它鉆井液貯罐和鉆井泵上水罐應(yīng)取小值，以保證鉆井液性能穩(wěn)定。通常取循環(huán)時(shí)間為60s作為設(shè)置攪拌器數(shù)量的依據(jù)。攪拌器規(guī)格見(jiàn)表4。,64,攪拌器參數(shù),65,（4）泥漿槍：利用高速射流攪拌泥漿的液力攪拌器。 鉆井液槍鉆井液槍的作用是依

25、靠槍體噴嘴產(chǎn)生的高速液流，沖擊鉆井液貯罐底沉積的固相使其懸浮。同時(shí)，當(dāng)攪拌器停機(jī)一段時(shí)間后，沉積的固相埋沒(méi)葉輪而需要重新啟用時(shí)，鉆井液槍工作可消除攪拌器啟動(dòng)時(shí)的部分阻力矩，這就為攪拌器正常工作提供了可靠保證。 鉆井液槍有高、低壓之分，高壓槍由鉆井泵排出支流供液，壓力等級(jí)為16MPa；低壓槍由離心砂泵供液，壓力等級(jí)為0.20.3MPa。配置多少應(yīng)根據(jù)攪拌器數(shù)量來(lái)決定。,66,（5）循環(huán)罐： 為了保證井口返出的鉆井液通暢地注入振動(dòng)篩，必須根據(jù)振動(dòng)篩進(jìn)液口高度和鉆機(jī)底座高度來(lái)確定鉆井液貯罐的高度尺寸，同時(shí)還必須以鉆機(jī)級(jí)別確定系統(tǒng)的鉆井液總量。 罐外形尺寸的確定從運(yùn)輸條件考慮，罐長(zhǎng)12m，寬2.6m.

26、高H2.4m。按鉆機(jī)底座和振動(dòng)篩確定鉆井液貯罐高度。,67,八、固控設(shè)備的發(fā)展 目前，固控設(shè)備著重發(fā)展國(guó)外固相控制設(shè)備性能良好、工作穩(wěn)定、壽命長(zhǎng)，已實(shí)現(xiàn)設(shè)備類型的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和專用化。國(guó)外的固控設(shè)備水平以美國(guó)的BRANDT、SWACO、DERRICK等公司為代表，質(zhì)量和性能處于世界首位。國(guó)外特別重視固控系統(tǒng)設(shè)備的優(yōu)化配置和整個(gè)固控系統(tǒng)的效率評(píng)價(jià)，并為此開(kāi)發(fā)了鉆井液固相控制專家系統(tǒng)。,68,泥漿干燥器的使用 美國(guó)石油工具有限公司固相控制系統(tǒng)由4臺(tái)振動(dòng)篩和兩臺(tái)干燥器(即干燥型振動(dòng)篩)組成。4臺(tái)振動(dòng)篩和一臺(tái)干燥器并聯(lián)在一起，井內(nèi)返出的鉆井液由鉆井液分配器分流到4臺(tái)振動(dòng)篩和一臺(tái)干燥器進(jìn)行處理，它們分

27、離出的固相顆粒再由另一臺(tái)干燥器進(jìn)行處理，使顆粒進(jìn)一步脫水。脫出的液體回收，干燥的顆粒被排掉。,69,干燥器實(shí)際上是強(qiáng)力細(xì)目振動(dòng)篩，篩架上傾10，以減少液體的損失。4臺(tái)振動(dòng)篩用的篩網(wǎng)是三維細(xì)目波形篩網(wǎng)，而不是傳統(tǒng)的平板式線狀篩網(wǎng)，三維結(jié)構(gòu)允許重力迫使迎面而來(lái)的固體向下進(jìn)入褶皺槽，從凸起區(qū)域離開(kāi)，從每個(gè)褶皺的上部把固體分離。因此增加了通過(guò)流體的數(shù)量，不會(huì)淹沒(méi)凸起部分，而凸起部分能增加流體流動(dòng)能力。兩層細(xì)篩布附在一層粗篩布的上面，三層篩布粘合在一起，做成波紋狀，然后再粘合在開(kāi)孔的板上。波形疊加篩網(wǎng)面積比普通平板篩網(wǎng)的面積大約增加了40，比平板篩網(wǎng)細(xì)大約23個(gè)篩孔尺寸。處理流體的能力增加70，且不容易

28、堵塞，處理效果很好。,70,近年來(lái)，國(guó)內(nèi)鉆井液固相控制設(shè)備的理論研究和制造工藝水平都有較大的發(fā)展，特別是在理論研究方面，例如振動(dòng)篩的工作原理、旋流器的工作原理等，已達(dá)到或接近世界先進(jìn)水平，但國(guó)產(chǎn)的固控設(shè)備在性能，壽命方面與國(guó)外固控設(shè)備有一定差距，主要是材料、加工工藝、加工精度和配套使用的通用設(shè)備(例如電動(dòng)機(jī))的質(zhì)量。高壓(承壓80MPa)、大排量(30Ls)固控設(shè)備還沒(méi)有。國(guó)內(nèi)振動(dòng)篩類型少，今后需加快研制開(kāi)發(fā)干燥型細(xì)目振動(dòng)篩、履帶式非振動(dòng)篩析設(shè)備、海洋鉆井用環(huán)保型專用固控設(shè)備及適合多種工況的多功能固控配套系統(tǒng)等，豐富我國(guó)固控設(shè)備的類型。,71,一種鉆井液固控設(shè)備的配置方法是采用配置不同目數(shù)篩網(wǎng)

29、的高頻鉆井液振動(dòng)篩 + 除砂器+ 除泥清潔器+中低速離心機(jī)+高速離心機(jī)的五級(jí)固控方式，能有效地清除鉆井液中大于3的固相物質(zhì)，鉆井液系統(tǒng)中的固相含量將能夠保持在 0.3%以下，還可以有效地控制鉆井液的黏度、相對(duì)密度。,72,發(fā)展方向： （1）固控系統(tǒng)的簡(jiǎn)化和優(yōu)化 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明，采用由高效振動(dòng)篩+變頻離心機(jī)組成的新型兩級(jí)固控系統(tǒng)，可省掉除砂器和除泥器，節(jié)能效果明顯。也可采用分級(jí)過(guò)濾技術(shù)，徹底改變現(xiàn)有的固控系統(tǒng)，亦可省去除砂器和除泥器等設(shè)備。采用真空過(guò)濾方式，甚至可以省去振動(dòng)篩，大大簡(jiǎn)化固控系統(tǒng)，減輕井隊(duì)發(fā)電機(jī)負(fù)荷，優(yōu)化泥漿罐配置，減少過(guò)渡泥漿罐數(shù)量，增加儲(chǔ)備罐數(shù)量，從而明顯提高固控效率，縮短處理時(shí)間，增加鉆井的安全性。,73,（2）先除氣、 再篩分 目前，井口返回的鉆井液往往是先經(jīng)過(guò)振動(dòng)篩，然后再進(jìn)行除氣處理。在進(jìn)行篩分處理時(shí)，大量的氣體溢出，不僅增加了振動(dòng)篩分的危險(xiǎn)性，也嚴(yán)重?fù)p害了操作人員的身體健康。將專門設(shè)計(jì)的除氣器設(shè)置在首位