淺析鉆井液固控系統(tǒng)配套現(xiàn)狀及改進(jìn)

馬鐵權(quán)

摘 要：本文結(jié)合鉆井液固控的技術(shù)以及配套的發(fā)展現(xiàn)狀展開(kāi)論述，對(duì)于固控系統(tǒng)一級(jí)配套中的問(wèn)題進(jìn)行詳細(xì)地分析和闡述，并針對(duì)問(wèn)題提出固控系統(tǒng)和設(shè)備以及配套的改進(jìn)措施等。為了提高鉆井材料的效率，減少消耗，取得經(jīng)濟(jì)效益具有參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：固控系統(tǒng)；配套現(xiàn)狀；改進(jìn)方法

中圖分類號(hào)：TE926 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

當(dāng)前，鉆井工作中提高工作效率，達(dá)到優(yōu)良的鉆井液性能，就要在鉆井的系統(tǒng)運(yùn)行、鉆井成本、井下安全管理，油氣層保護(hù)等方面加大研究和實(shí)踐力度，例如保證鉆井液性能中固控系統(tǒng)的良性運(yùn)行，這是石油勘探工業(yè)不斷發(fā)展的需求，也是鉆井行業(yè)不斷尋求突破的要求，尤其是在鉆井工作中遇到難點(diǎn)和重點(diǎn)問(wèn)題需要解決的問(wèn)題，需要針對(duì)深井、超深井的鉆井工作中的問(wèn)題進(jìn)行解決良策的研究，以達(dá)到鉆井工作的高效、安全。

1.鉆井液循環(huán)罐

鉆井液循環(huán)罐是固控系統(tǒng)中最重要的設(shè)備。近年來(lái)在設(shè)備技術(shù)上有了極大的改善，工藝流程趨于合理，但是也在系統(tǒng)的配套中存在一些誤區(qū)。

其溶劑能夠具有最大的鉆井液的儲(chǔ)備量，儲(chǔ)備能力足以達(dá)到鉆井工作中的需求，具備參與循環(huán)和處理緊急壓井的能力。隨著海外市場(chǎng)的不斷拓展，近年來(lái)鉆井工藝對(duì)于液固控系統(tǒng)的要求不斷提高，在鉆井液的循環(huán)罐的溶劑擴(kuò)大上不斷尋求著突破。

由于容積不斷地?cái)U(kuò)大，固控系統(tǒng)在進(jìn)行鉆機(jī)搬遷的時(shí)候成本是很大的。因此一直以來(lái)客戶都在尋求合理的容積的建設(shè)目標(biāo)，有效的容積建設(shè)目標(biāo)，經(jīng)過(guò)近年來(lái)對(duì)于鉆井的井眼的容積的計(jì)算，已經(jīng)得到了較為精確的計(jì)算結(jié)果。

按照鉆完井后灌滿井眼的鉆井液的容積來(lái)說(shuō)，假設(shè)沒(méi)有使用泥漿收集裝置的話，鉆具內(nèi)的鉆井液可能會(huì)發(fā)生流失。以一個(gè)鉆深假設(shè)為7000m的鉆機(jī)配套鉆鋌組合來(lái)說(shuō)，用5英寸的鉆桿和36t的鉆機(jī)配套起來(lái)的鉆井液的容積計(jì)算公式為：

7000m×0.0127m3/m=88.9m3

36000kg÷7754kg/m3=4.6m3

88.9m3+4.6m3=93.5m3

鉆機(jī)達(dá)到井底完成任務(wù)后，提起鉆具，灌滿井眼后，需要的鉆井液的最小容積，根據(jù)計(jì)算結(jié)果為93.5m3，鉆井液的循環(huán)會(huì)發(fā)生滲漏，因此在整個(gè)鉆井的滲漏和循環(huán)中，受到工作區(qū)域和井底低層狀態(tài)的影響，應(yīng)達(dá)到的安全容積應(yīng)為46.75m3。

采用這個(gè)方法對(duì)鉆機(jī)的鉆井液進(jìn)行循環(huán)后，鉆井液循環(huán)罐的最小的容積量達(dá)到了140m3。這個(gè)數(shù)量與通常的儲(chǔ)備的容積基本接近，整套鉆井液的系統(tǒng)中有效容積可以達(dá)到280m3，系統(tǒng)的儲(chǔ)備容積中儲(chǔ)備的專用的儲(chǔ)備罐，能夠用于配置加重和堵漏鉆井液，并節(jié)約鉆井液的使用成本。

根據(jù)固控系統(tǒng)中的罐體的尺寸和數(shù)量，再結(jié)合井架和底座的高度以及當(dāng)?shù)氐倪\(yùn)輸條件等，循環(huán)罐的空間擺放的設(shè)備等，需要不斷設(shè)置連通管線等，才能達(dá)到設(shè)備空間的使用要求。因此各個(gè)倉(cāng)內(nèi)的容積要根據(jù)其固控的設(shè)備，如振動(dòng)篩等輔助設(shè)備加以確定。

2.固控系統(tǒng)的工藝流程和配套設(shè)備

2.1 鉆井液的凈化大循環(huán)流程

由于井口返出的泥漿能夠通過(guò)管線分別輸送到振動(dòng)篩，然后經(jīng)過(guò)處理后，流出來(lái)的沉沙將經(jīng)過(guò)泥漿槽進(jìn)入到真空除氣器內(nèi)，經(jīng)過(guò)處理后的泥漿在進(jìn)入除泥倉(cāng)之后，被鉆井液吸入倉(cāng)吸到了泥漿槽內(nèi)，反復(fù)泵入后進(jìn)入了井內(nèi)循環(huán)使用，這個(gè)流程為鉆井液的固控系統(tǒng)流程。

2.2 在鉆井的過(guò)程中產(chǎn)生的鉆屑，由于振動(dòng)篩進(jìn)入到鉆井地面中去，進(jìn)入鉆井的第一級(jí)處理設(shè)備中，經(jīng)過(guò)處理和分離后，工作可靠性和操作維護(hù)性大大提高。

在鉆井液的固相顆粒不便的前提下，對(duì)固相顆粒的動(dòng)切應(yīng)力越大，起跳的阻力就越大。固相顆粒的運(yùn)動(dòng)和移動(dòng)的速度是非?？?。根據(jù)國(guó)外關(guān)于振動(dòng)篩的理論研究分析，當(dāng)鉆井液從分配器流出進(jìn)入振動(dòng)篩網(wǎng)之后，應(yīng)該設(shè)置一個(gè)鉆井液的沖擊槽，使得鉆井液能夠直接沖帥篩網(wǎng)，得到井口的返出的鉆井液的最大應(yīng)力，不但固相的顆粒的受力和運(yùn)動(dòng)更加合理，而且鉆井的跑冒現(xiàn)象也得到了很大的控制，延長(zhǎng)了篩網(wǎng)的使用壽命。

2.3 離心機(jī)工藝

離心機(jī)在固控系統(tǒng)中發(fā)揮的作用是采用中離心機(jī)和高速離心機(jī)，根據(jù)鉆井液的自動(dòng)調(diào)節(jié)，通過(guò)監(jiān)測(cè)負(fù)載并且采用全變頻自動(dòng)閉環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)控制，得到鉆井液的性能控制好成效，通過(guò)固相凈化設(shè)備，使得鉆井得到了特殊工藝的控制，達(dá)到了理想的工作效果。還有一種固定轉(zhuǎn)速的高速離心機(jī)。配備了很高的轉(zhuǎn)速，操作人員可以對(duì)鉆井液進(jìn)行人工的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，然后也可達(dá)到很好的鉆井液的處理效果。

離心機(jī)在鉆井液的處理中發(fā)揮的作用是非常大的。鉆井隊(duì)配備的離心機(jī)一般是兩臺(tái)以上的設(shè)備，速度為中速，采用并聯(lián)的工藝流程，可以達(dá)到快速鉆進(jìn)以及增大鉆井液處理量的效果。

全變頻控制的高速離心機(jī)，在工作效率和性能上令人滿意，但是需要專業(yè)的操作人員和大量的成本投入，因此，我國(guó)目前使用這種離心機(jī)的鉆井隊(duì)還較少，只有對(duì)鉆井液性能要求極高的特殊的井才會(huì)配備，一般采用的都是國(guó)產(chǎn)的高速和中速離心機(jī)，串聯(lián)的工藝流程為將鉆井液在中速離心機(jī)內(nèi)處理好以后，再經(jīng)過(guò)循環(huán)系統(tǒng)的重復(fù)使用，得到很好的固相的凈化。提高了后續(xù)設(shè)備的使用壽命，達(dá)到了節(jié)約泥漿材料和提高機(jī)械鉆速的效果。

2.4 旋流器工藝

旋流器性能指標(biāo)是分離粒度。在制造上需要注意分離顆粒的范圍，確保其性能在配置上能保持一定的間距。同時(shí)分離粒度又很低。在實(shí)際配套中，除砂器和除泥器的使用需要一定的重疊，可以根據(jù)圓柱蝸殼內(nèi)徑或分離粒度來(lái)確定，其質(zhì)量指標(biāo)主要是耐磨性，否則除泥器根本無(wú)法發(fā)揮其作用。所以要選購(gòu)性能好的、參數(shù)配置合理的除砂器和除泥器，將其進(jìn)行串聯(lián)，使它們應(yīng)有的作用得到發(fā)揮。

3.鉆井液的固控系統(tǒng)改進(jìn)

3.1 在加藥的流程上，利用化學(xué)處理沉降的原理，對(duì)鉆井液固系統(tǒng)進(jìn)行輔助和改進(jìn)。通過(guò)這種手段，去除井中的有害的固體成分。另外在藥品的混合倉(cāng)內(nèi)裝上加藥罐，然后使用攪拌器進(jìn)行攪拌混合，經(jīng)過(guò)加重泵吸如管線后進(jìn)行輸送。

3.2 對(duì)于鉆井液的加重流程進(jìn)行改進(jìn)，主要是在鉆井液中加入重晶石等成本，這種成分可以增加鉆井液的濃度和穩(wěn)定性。對(duì)鉆井液加入重晶石的流程需要通過(guò)加重泵來(lái)完成，通過(guò)加重泵吸入藥品后，將藥品在混合倉(cāng)內(nèi)加以儲(chǔ)存，經(jīng)過(guò)處理后，使用加重漏斗予以重排，得到加重后的管線后，送到各個(gè)倉(cāng)中。

3.3 對(duì)于鉆井液的補(bǔ)給，應(yīng)采用在升起鉆具后向鉆井筒內(nèi)加注鉆井液的方法，保證井壁在補(bǔ)給泵吸入鉆井液的穩(wěn)定性。經(jīng)過(guò)分配器的分配后，鉆井液經(jīng)過(guò)了排出管到達(dá)了井口，然后通過(guò)分支閥門(mén)進(jìn)入到補(bǔ)給倉(cāng)中，補(bǔ)給倉(cāng)內(nèi)的鉆井液通過(guò)加重泵進(jìn)入了儲(chǔ)備倉(cāng)，然后在經(jīng)過(guò)泥漿槍管，最終完成了鉆井液的補(bǔ)給，達(dá)到了補(bǔ)給倉(cāng)。

結(jié)語(yǔ)

為了達(dá)到增加安全溶劑，整固固控系統(tǒng)的容積的目的在，完鉆后在提鉆具之后，應(yīng)將井眼灌滿鉆井液，并且選擇性能較好的振動(dòng)篩，根據(jù)振動(dòng)篩的數(shù)量、網(wǎng)眼尺寸來(lái)選取不同性能的鉆井液，同時(shí)，除砂器和除泥器也應(yīng)該配備參數(shù)合理、性能良好的，以達(dá)到較好的除砂和除泥的效果。離心機(jī)的選擇，為了達(dá)到后續(xù)設(shè)備的使用壽命提高的目標(biāo)，應(yīng)該使用中速和高速離心機(jī)串聯(lián)的方式，以達(dá)到節(jié)約泥漿材料使用量，提高機(jī)械鉆速的目的。再就是經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)分析，鉆井液的加重和重晶石的費(fèi)用是相當(dāng)大的，因此要取得好的經(jīng)濟(jì)效益，節(jié)約材料的耗費(fèi)，就要在固控系統(tǒng)和設(shè)備上進(jìn)行正確的選擇。

參考文獻(xiàn)

[1]吳開(kāi)磊，艾紹磊，王紅月，等.鉆井液固控系統(tǒng)配套現(xiàn)狀及改進(jìn)措施[J].中國(guó)科技縱橫，2014（1）：188-188.