固控設(shè)備介紹

1、.固控設(shè)備簡(jiǎn)介用于清除鉆井液中“無(wú)用固相”的固控設(shè)備有刮泥器、振動(dòng)篩、除砂器、除泥器、清潔器、除氣器和離心機(jī)等。近年來(lái)還成功應(yīng)用了“綜合自控鉆井液系統(tǒng)”，自控系統(tǒng)包括固控設(shè)備自控監(jiān)視器、鉆井液處理劑自動(dòng)加料器和主要鉆井液性能指標(biāo)連續(xù)監(jiān)測(cè)器，這三部分由中心監(jiān)視和綜合控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)正、監(jiān)控、操作?！熬C合自控鉆井液系統(tǒng)”的應(yīng)用不僅保證了鉆井液性能的平穩(wěn)、合格，也為海上作業(yè)特別是高溫高壓地區(qū)的海上作業(yè)安全提供了可靠保證。1.刮泥器圖1 刮泥器刮泥器主要用來(lái)處理上部地層大塊軟質(zhì)泥巖及泥球，作為鉆井液固控的預(yù)處理裝置來(lái)減輕振動(dòng)篩處理的壓力。刮泥器如圖1所示。2.振動(dòng)篩振動(dòng)篩使用的好壞直接影響下一級(jí)固控設(shè)備

2、的效果。振動(dòng)篩網(wǎng)的選擇需要考慮泵排量、篩網(wǎng)面積、 固相濃度和鉆井液粘度等因素，以提高其分離效果。應(yīng)盡可能選擇使用較細(xì)的篩網(wǎng)，通常以鉆井液覆蓋篩網(wǎng)面積的70% 80%為宜，不允許返出鉆井液不通過振動(dòng)篩循環(huán)。振動(dòng)篩按振動(dòng)類型分為非均衡橢圖 2 非均衡圓運(yùn)動(dòng)振動(dòng)篩圖 3 圓形運(yùn)動(dòng)振動(dòng)篩圖 4 直線運(yùn)動(dòng)振動(dòng)篩圖 5 平動(dòng)（均衡）橢圓振動(dòng)篩圓運(yùn)動(dòng)振動(dòng)篩、圓形運(yùn)動(dòng)振動(dòng)篩、直線運(yùn)動(dòng)振動(dòng)篩和平動(dòng)（均衡）橢圓振動(dòng)篩等。海上目前使用的多為直線運(yùn)動(dòng)振動(dòng)篩和平動(dòng)橢圓振動(dòng)篩。1）非均衡橢圓運(yùn)動(dòng)振動(dòng)篩將一個(gè)旋轉(zhuǎn)振動(dòng)器遠(yuǎn)離振動(dòng)篩的重心，那么篩架末端的運(yùn)動(dòng)軌跡為橢圓形，振動(dòng)器下方的運(yùn)動(dòng)軌跡為圓形。優(yōu)點(diǎn)：平均輸送速度大于圓形振

3、動(dòng)的振動(dòng)篩；缺點(diǎn)：振動(dòng)篩過長(zhǎng)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)倒流，這就要求篩箱傾斜一個(gè)角度，使得處理鉆井液的量減少。2）圓形運(yùn)動(dòng)振動(dòng)篩.激振器位于篩箱質(zhì)心。篩箱作圓形振動(dòng)時(shí)，篩箱的縱向和橫向加速度相等。優(yōu)點(diǎn)：鉆井液的處理量大，篩網(wǎng)上沒有鉆屑堆積現(xiàn)象：缺點(diǎn)：鉆屑的透篩率高，凈化效果差。3）直線運(yùn)動(dòng)振動(dòng)篩兩根帶偏心塊的主軸作同步反向旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生直線振動(dòng)，直線振動(dòng)的加速度平衡作用于篩箱，篩網(wǎng)受力均勻。優(yōu)點(diǎn)：篩網(wǎng)的壽命長(zhǎng)，處理鉆井液的量大、均步度好；缺點(diǎn)：易出現(xiàn)"篩糊 " 現(xiàn)象，造成處理量下降，在使用超細(xì)目篩網(wǎng)時(shí)處理量不滿足要求。4）平動(dòng)（均衡）橢圓振動(dòng)篩平動(dòng)（均衡）橢圓振動(dòng)是振動(dòng)篩的第四代運(yùn)動(dòng)模式。在這種

4、運(yùn)動(dòng)模式下，所有的橢圓形軸都傾斜指向振動(dòng)篩的排放端口，篩箱上各點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡的長(zhǎng)軸和短軸相同，拋擲角的大小和方向完全一致，篩箱處于平動(dòng)狀態(tài)。在篩箱的進(jìn)口處、中點(diǎn)和出口處的輸砂速度是一致的。優(yōu)點(diǎn)：處理量較直線篩大15% 20%，消除部分巖屑堵塞篩孔的可能，鉆屑不易堆積。5）振動(dòng)篩篩網(wǎng)的選擇振動(dòng)篩的篩網(wǎng)對(duì)振動(dòng)篩總體使用性能影響最大，因此了解影響篩網(wǎng)性能的因素并正確選擇篩網(wǎng)很重要。 篩網(wǎng)編碼一般包括目數(shù)和前面的字母代碼， 字母代碼可描述篩網(wǎng)類型或?qū)盈B技術(shù)。例如： PWP HP100表示多孔板、三層篩網(wǎng)，由長(zhǎng)方形網(wǎng)眼的篩網(wǎng)組成。字母代碼含義如下：SWG三聯(lián)篩網(wǎng)，不可修復(fù)PWP可修復(fù)的，底板支撐的平面篩網(wǎng)S

5、CG特殊高強(qiáng)度篩網(wǎng)PMD金字塔型篩網(wǎng)DX特細(xì)篩網(wǎng)HP長(zhǎng)方形孔高容量篩網(wǎng)LMP用于線性篩的穿孔底架篩網(wǎng)影響振動(dòng)篩篩網(wǎng)性能的因素為：(1)分離性能。指篩網(wǎng)能清除的固相顆粒尺寸，分離性能通常用百分比分離曲線來(lái)表示。(2) 過流性能。表示液體通過篩網(wǎng)單位面積的難易程度，與滲透性類似，高的過流性能會(huì)引起高流速穿過篩網(wǎng)， 所以在比較振動(dòng)篩篩網(wǎng)面板的處理能力時(shí)，應(yīng)考慮該篩網(wǎng)進(jìn)行過濾的未堵塞的可用面積。 盡可能使用多孔金屬面板或塑料格柵結(jié)合在一起的篩網(wǎng)，減少一些金屬支持板設(shè)計(jì)的篩網(wǎng)，因?yàn)樗鼘⒂绊懚噙_(dá)40%的有效過濾面積。(3)篩網(wǎng)的壽命。影響篩網(wǎng)壽命的因素有篩網(wǎng)組成成分和振動(dòng)模式。(4)抗堵能力。3.沉砂池沉

6、砂池為重力分離設(shè)備，底部一般為45°斜坡，以便排放和節(jié)省鉆井液。4.旋流式分離裝置旋流式分離裝置包括除砂器、除泥器和清潔器，它們是目前鉆井現(xiàn)場(chǎng)固控系統(tǒng)的重要組成部分。1）除砂器和除泥器旋流器是除砂器和除泥器的主體部件，它是一種內(nèi)部沒有運(yùn)動(dòng)部件的圓錐筒形裝置，結(jié)構(gòu)見圖。 鉆井液由旋流器上部的切線口進(jìn)入，在一定的流速條件下，這一切向力使鉆井液在.筒內(nèi)呈螺旋運(yùn)動(dòng)，使大顆粒下沉，由底部排出，輕液由上部溢流口返回池中。一般把直徑為152.4 304.8mm（ 6 12in ）的旋流器叫“除砂器”，把直徑為 100 152.4mm（ 2 6in）的叫“除泥器”。為了滿足鉆井排量要求，通常把4個(gè)、

7、 6個(gè)、 8個(gè)或 12個(gè)旋流器組裝在一起使用，其處理量應(yīng)達(dá)到循環(huán)排量的125% 150%旋流器的除固相能力以“分離點(diǎn)”表示，又叫“中分點(diǎn)”，是指旋流器的分離效率為50%時(shí)的固相顆粒的大?。ㄒ援?dāng)量直徑表示）。也就是該直徑的顆粒有50%從底流排出，而仍有50%保留在液體中。圖 6一般情況下， 旋流器的分離能力與旋流器的直徑有關(guān)。直徑越大其分離的固相顆粒也越大。反之，直徑越小，其分離出的固相顆粒也越小。旋流式分離裝置包括除砂器、 除泥器和清潔器， 它們是目前鉆井現(xiàn)場(chǎng)固控系統(tǒng)的重要組成部分。1）除砂器和除泥器旋流器是除砂器和除泥器的主體部件，它是一種內(nèi)部沒有運(yùn)動(dòng)部件的圓錐筒形裝置，結(jié)構(gòu)見圖。 鉆井液由

8、旋流器上部的切線口進(jìn)入，在一定的流速條件下，這一切向力使鉆井液在筒內(nèi)呈螺旋運(yùn)動(dòng)，使大顆粒下沉，由底部排出，輕液由上部溢流口返回池中。一般把直徑為152.4 304.8mm（ 6 12in ）的旋流器叫“除砂器”，把直徑為 100 152.4mm（ 2 6in）的叫“除泥器”。為了滿足鉆井排量要求，通常把4個(gè)、 6個(gè)、 8個(gè)或 12個(gè)旋流器組裝在一起使用，其處理量應(yīng)達(dá)到循環(huán)排量的 125% 150%旋流器的除固相能力以“分離點(diǎn)”表示，又叫“中分點(diǎn)”，是指旋流器的分離效率為50%時(shí)的固相顆粒的大小（以當(dāng)量直徑表示）。也就是該直徑的顆粒有 50%從底流排出，而仍有50%保留在液體中。一般情況下， 旋

9、流器的分離能力與旋流器的圖 7 旋流器示意圖直徑有關(guān)。直徑越大其分離的固相顆粒也越大。反之，直徑越小，其分離出的固相顆粒也越小。除砂器通常用于非加重鉆井液。其底流密度應(yīng)比進(jìn)口鉆井液密度高0.30 0.60g/cm3。除泥器用于非加重鉆井液。其底流的密度應(yīng)比進(jìn)口鉆井液密度高0.300.42g/cm3，且溢流的密度應(yīng)比進(jìn)口鉆井液密度稍低。保持除砂器和除泥器的正常工作應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：(1) 要達(dá)到最好的固相清除，水力旋流器的底流口應(yīng)呈傘狀流，且伴有空氣從底流口吸.人。串狀排泄時(shí)底流的密度比傘狀底流的密度高，但不能以其密度來(lái)衡量旋流器清除固相的效率，應(yīng)以單位時(shí)間內(nèi)清除固相的重量來(lái)評(píng)價(jià)。(2)旋流設(shè)備在

10、一定的水壓頭下工作， 而不是在一定的壓力下工作。 一般要求有 23 27m （75 90ft ）的壓頭。過大的壓頭會(huì)加速設(shè)備磨損，同時(shí)影響分離點(diǎn)。(3)當(dāng)?shù)琢骺诙氯麜r(shí)，可通過調(diào)節(jié)底流口加以疏通。2）清潔器清潔器由小型旋流器和小型振動(dòng)篩組成，主要用于加重鉆井液。篩網(wǎng)一般在140 200目（網(wǎng)孔 104 74m）之間，目的是回收加重材料。5.離心機(jī)圖 8 離心機(jī)工作原理簡(jiǎn)圖離心機(jī)由一高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)筒和安裝在筒內(nèi)的螺旋輸送器組成，利用外殼旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力來(lái)分離固相顆粒，其工作原理如圖7-2-7所示。欲處理的鉆井液經(jīng)空心軸內(nèi)的進(jìn)料口進(jìn)入分離室后，鉆井液被拋向轉(zhuǎn)筒內(nèi)壁，形成液圈并加速到與轉(zhuǎn)筒相近似的速度，這

11、時(shí)固、液相分離。重的和粗的顆粒會(huì)進(jìn)一步被甩向轉(zhuǎn)筒內(nèi)壁并沉降進(jìn)入沉降區(qū)，再通過輸送器的刮板將沉降的顆粒推向脫水區(qū)而從底流口排出。因?yàn)殂@井液在離心機(jī)內(nèi)有二個(gè)滯留的時(shí)間（30 50）s，顆粒受到離心擠壓和過濾，所以排出的鉆屑比較干，只帶少量的吸附水。離心機(jī)的轉(zhuǎn)筒以1500 3500r/min 的速度旋轉(zhuǎn)， 螺旋輸送器一般以1:80 的速差和轉(zhuǎn)筒同向旋轉(zhuǎn)。一般可清除3 5m的固相顆粒。離心機(jī)的規(guī)格以轉(zhuǎn)筒的長(zhǎng)度和最大直徑（直徑×長(zhǎng)度）表示，有18in ×24in 、 14in ×22in 、14in ×20in 等規(guī)格。在固控設(shè)備術(shù)語(yǔ)中常常提到的“G”值，表示機(jī)器產(chǎn)生的離心加速度相當(dāng)于重力加速度的倍數(shù)。在現(xiàn)場(chǎng)組合應(yīng)用時(shí)，一般根據(jù)離心機(jī)的處理量、離心力“G”、分離點(diǎn)、轉(zhuǎn)速等分成三種類型：(1) 重晶石回收離心機(jī)。這類離心機(jī)的轉(zhuǎn)速在1800r/min 左右，“ G”值在 700左右，低密度固相分離點(diǎn)在6 10m，高密度固相分離點(diǎn)在4 10m。這種離心機(jī)主要是將重晶石粉回收至井液體系中。其處理量一般為38151L/min 。(2)大容量離心機(jī)。主要用來(lái)排除低密度的固相，轉(zhuǎn)速為1900 2200r/min ， “ G”值 為800左右，分離點(diǎn)為5 7m(在未加重鉆井液中），處理量為378 756 L/min 。.(3)高速離心機(jī)。用作雙離心機(jī)組