鉆井液固控系統(tǒng)優(yōu)化配置研究

孫珊珊　楊曉鐸（渤海裝備中成裝備制造公司，天津 300280）

鉆井液固控系統(tǒng)優(yōu)化配置研究

孫珊珊楊曉鐸
（渤海裝備中成裝備制造公司，天津 300280）

隨我我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展，科技的發(fā)展更是取得了長足的進(jìn)步。尤其是在鉆井領(lǐng)域，新型的鉆井技術(shù)和工具得到了廣泛應(yīng)用。本文根結(jié)合實(shí)踐在鉆井液固相控制方法的基礎(chǔ)上，對(duì)鉆井液體系及配套固控設(shè)備進(jìn)行分析，重點(diǎn)探討鉆井液固控系統(tǒng)的優(yōu)化配置以及新技術(shù)實(shí)際應(yīng)用的相關(guān)問題，以期能夠提高該系統(tǒng)的固控效果。

鉆井液 固控系統(tǒng) 優(yōu)化配置 新技術(shù)

隨著新型鉆井技術(shù)以及鉆井工具的廣泛應(yīng)用，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)鉆井液固控水平的要求也在不斷提高，傳統(tǒng)固控系統(tǒng)存在的一些問題也逐漸暴露出來，越來越難以適應(yīng)現(xiàn)代鉆井的需求，因此，有必要對(duì)固控設(shè)備流程進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高鉆井液的固控能力以及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果。

1　鉆井液固相控制方法及配套固控設(shè)備

1.1鉆井液固相控制方法

鉆井液中的一些固體顆粒會(huì)影響到其自身性能，因此需要采用固相控制方法進(jìn)行處理，常用的固相控制方法有稀釋和替換法、機(jī)械消除法以及化學(xué)處理法。稀釋和替換法具有操作簡單、見效快等優(yōu)點(diǎn)，但是其成本較高，難以廣泛推廣；化學(xué)處理法常與機(jī)械消除法聯(lián)合使用，即利用化學(xué)絮凝劑將固體顆粒變大，然后再用機(jī)械法進(jìn)行排除，該方法容易控制鉆井液的性能，產(chǎn)生的環(huán)境污染也比較小，優(yōu)點(diǎn)明顯，因此得以推廣應(yīng)用［1］。

1.2鉆井液處理劑的使用

鉆井液處理劑的使用會(huì)直接影響到鉆井液中固相顆粒的粒度分布，進(jìn)而影響到固控設(shè)備的清潔效果。目前比較常用的鉆井液處理劑有稀釋劑、包被劑和絮凝劑三種類型，其中，絮凝劑的應(yīng)用效果最為理想，它屬于中等長度分子鏈聚合物，不僅可以結(jié)合在帶電黏土的邊緣，還能夠?qū)⑵渎?lián)結(jié)起來，將極細(xì)顆粒變大，更便于清除。在現(xiàn)場(chǎng)施工中，如果絮凝劑加入量過小，將難以達(dá)到理想的絮凝效果，如果絮凝劑加入量過大，便會(huì)對(duì)固相起到保護(hù)作用，而且這兩種情況還都會(huì)使鉆井液變稠［2］。

1.3鉆井液配套固控設(shè)備

現(xiàn)有循環(huán)固控系統(tǒng)基本上配備的是四級(jí)固控設(shè)備和五級(jí)固控設(shè)備，前者由振動(dòng)篩、除泥清潔器、除砂清潔器和離心機(jī)組成，后者是在前者基礎(chǔ)上加入除氣器，該系統(tǒng)存在以下三種問題：其一，循環(huán)罐設(shè)計(jì)不合理，常見的長方體循環(huán)罐在攪拌鉆井液時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的阻力，造成很大的動(dòng)力損失，進(jìn)而影響到鉆井液的凈化效果，而且罐內(nèi)連通管線因長時(shí)間使用也容易出現(xiàn)堵塞；其二，固控設(shè)備配套不科學(xué)，固控設(shè)備功率與發(fā)電機(jī)功率不匹配，在安裝過程中也常出現(xiàn)不規(guī)范的問題，固控設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和使用受到電路分配的影響；其三，固控設(shè)備老化嚴(yán)重，現(xiàn)有設(shè)備固控效果較差，多與其自身老化落后有關(guān)，已經(jīng)無法滿足鉆井液性能處理的要求，而且設(shè)備一旦老化，其振動(dòng)頻率、振動(dòng)強(qiáng)度都會(huì)受到影響，這也給后續(xù)凈化造成了很大的壓力，致使總體固控效果較差［3］。

2　鉆井液固控系統(tǒng)的優(yōu)化配置

2.1循環(huán)固控系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

多種鉆井液固控由除砂除泥一體機(jī)來完成，鉆井液經(jīng)振動(dòng)篩進(jìn)入除砂器和除泥器，然后再溢流進(jìn)入鉆井液循環(huán)系統(tǒng)，如果鉆井液較為潔凈，僅通過振動(dòng)篩系統(tǒng)便可以完成清潔，這也節(jié)約了能源。一體機(jī)的設(shè)計(jì)應(yīng)達(dá)到結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便、易于操作、性能價(jià)格比高等要求，具體設(shè)計(jì)如下：對(duì)于一體化機(jī)直線振動(dòng)篩，其篩體尺寸既要滿足循環(huán)罐罐面安裝尺寸，又要使篩網(wǎng)使用面積足夠大，為簡化其結(jié)構(gòu)，便于現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)，應(yīng)優(yōu)先選用雙激振電機(jī)自同步激振方式，有效解決振動(dòng)篩現(xiàn)場(chǎng)安裝不方便、篩體運(yùn)輸難固定、鉆井液飛濺等問題；對(duì)于一體化機(jī)除砂、除泥器，首先應(yīng)分析影響水力旋流器的相關(guān)因素，包括水力旋流器直徑、溢流管直徑、排砂孔直徑等，水力旋流器錐筒比較容易出現(xiàn)磨損，根據(jù)其磨損規(guī)律，建議采用澆注聚氨酯材料，為減少水力損失，建議采用矩形入口結(jié)構(gòu)。

2.2系統(tǒng)流程及配套設(shè)備設(shè)計(jì)

對(duì)于存在的海底閥密封性差、罐內(nèi)連通管線易阻塞等問題，需對(duì)循環(huán)系統(tǒng)流程進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，可取消海底閥，簡化罐內(nèi)連通管線，并將各罐之間的連接閥門設(shè)在罐外。為減少鉆屑沉淀，便于鉆屑的排出，可重新鋪設(shè)罐內(nèi)管線，重新鋪設(shè)的管線長度不應(yīng)超過3m。對(duì)于一些老式鉆機(jī)固控設(shè)備，需對(duì)其電路進(jìn)行改造，以達(dá)到固控設(shè)備的用電需求，提高其固相控制能力。此外，還應(yīng)考慮到振動(dòng)篩對(duì)鉆井液固控的影響，建議采用平衡橢圓篩，因其改變了振動(dòng)的軌跡，增加了鉆屑和飛濺起來的鉆井液在空中停留的時(shí)間，有效改善了鉆井液的固控能力，尤其是對(duì)高密度鉆井液劣質(zhì)固相的控制，效果十分明顯［4］。

2.3固相控制技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

對(duì)于疏松砂巖細(xì)砂粒較多的地層，容易出現(xiàn)堵篩飛濺鉆井液的問題，進(jìn)而影響到鉆井液的正常循環(huán)，采用加強(qiáng)一級(jí)固控振動(dòng)篩，在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)以及實(shí)際應(yīng)用中，不僅能夠達(dá)到鉆井液固控要求的同時(shí)，還可以減少固控設(shè)備的使用；一體機(jī)有多種處理流程，不同處理流程對(duì)鉆井液固相控制的影響效果也不同，在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)鉆井液的清潔程度、鉆屑的性質(zhì)和處理量來選擇處理流程，這樣可以減輕循環(huán)系統(tǒng)電路的負(fù)擔(dān)，節(jié)約用電量，還能夠減少鉆井液的排放，實(shí)現(xiàn)對(duì)鉆井液的良好固控［5］。通過對(duì)平板形篩網(wǎng)、波形篩網(wǎng)以及激光割縫網(wǎng)性能的試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)激光割縫網(wǎng)最容易開裂，因此將其排除，其余兩種篩網(wǎng)的比較中發(fā)現(xiàn)波形篩網(wǎng)的清潔效果更為理想，但是結(jié)合實(shí)踐應(yīng)用，該型篩網(wǎng)價(jià)格較高，對(duì)鉆井液的性能要求也比較高，在此建議選擇高性價(jià)比的平板形篩網(wǎng)。

3　結(jié)語

鉆井液固控水平的提高，有助于鉆井工作的持續(xù)開展，本文針對(duì)老式循環(huán)固控系統(tǒng)存在的一些問題，結(jié)合當(dāng)前常見的鉆井液固相控制方法，對(duì)鉆井液配套固控設(shè)備進(jìn)行了改進(jìn)，對(duì)相關(guān)流程進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，改進(jìn)后的鉆井液除砂除泥一體機(jī)能夠適應(yīng)各種條件下的鉆井液固控要求，循環(huán)系統(tǒng)電路分配也變得更為合理，極大地提高了鉆井液的固控能力，同時(shí)也有效減少了馴悍系統(tǒng)的用電功率，為鉆井液固控系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用提供了可靠的技術(shù)途徑。

［1］張曉東，何石，茍如意，等.超深井鉆井液固控系統(tǒng)配套合理性探討［J］.石油鉆采工藝，2013，13（6）：52-54.

［2］王海峰，董新，程文利，等.海洋平臺(tái)鉆井液固控系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)［J］.石油和化工設(shè)備，2011，17（9）：25-26.

［3］許錦華，柴占文，劉維彬，等.圓形罐鉆井液固控系統(tǒng)［J］.石油科技論壇，2012，12（3）：58-59.

［4］夏云林.水資源系統(tǒng)優(yōu)化配置研究進(jìn)展與展望［J］.水資源與水工程學(xué)報(bào)，2010，10（2）：150-152.

［5］趙平.鉆井液固控系統(tǒng)流程設(shè)計(jì)改進(jìn)［J］.科技資訊，2009，19（7）：47-49.