固控設備介紹

1、.固控設備簡介用于清除鉆井液中“無用固相”的固控設備有刮泥器、振動篩、除砂器、除泥器、清潔器、除氣器和離心機等。近年來還成功應用了“綜合自控鉆井液系統(tǒng)”，自控系統(tǒng)包括固控設備自控監(jiān)視器、鉆井液處理劑自動加料器和主要鉆井液性能指標連續(xù)監(jiān)測器，這三部分由中心監(jiān)視和綜合控制系統(tǒng)進行調(diào)正、監(jiān)控、操作?！熬C合自控鉆井液系統(tǒng)”的應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處理裝置來減輕振動篩處理的壓力。刮泥器如圖1所示。2.振動篩振動篩使用的好壞直接影響下一級固控設備

2、的效果。振動篩網(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。應盡可能選擇使用較細的篩網(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篩循環(huán)。振動篩按振動類型分為非均衡橢圖 2 非均衡圓運動振動篩圖 3 圓形運動振動篩圖 4 直線運動振動篩圖 5 平動（均衡）橢圓振動篩圓運動振動篩、圓形運動振動篩、直線運動振動篩和平動（均衡）橢圓振動篩等。海上目前使用的多為直線運動振動篩和平動橢圓振動篩。1）非均衡橢圓運動振動篩將一個旋轉(zhuǎn)振動器遠離振動篩的重心，那么篩架末端的運動軌跡為橢圓形，振動器下方的運動軌跡為圓形。優(yōu)點：平均輸送速度大于圓形振

3、動的振動篩；缺點：振動篩過長時，會出現(xiàn)倒流，這就要求篩箱傾斜一個角度，使得處理鉆井液的量減少。2）圓形運動振動篩.激振器位于篩箱質(zhì)心。篩箱作圓形振動時，篩箱的縱向和橫向加速度相等。優(yōu)點：鉆井液的處理量大，篩網(wǎng)上沒有鉆屑堆積現(xiàn)象：缺點：鉆屑的透篩率高，凈化效果差。3）直線運動振動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，直線振動的加速度平衡作用于篩箱，篩網(wǎng)受力均勻。優(yōu)點：篩網(wǎng)的壽命長，處理鉆井液的量大、均步度好；缺點：易出現(xiàn)"篩糊 " 現(xiàn)象，造成處理量下降，在使用超細目篩網(wǎng)時處理量不滿足要求。4）平動（均衡）橢圓振動篩平動（均衡）橢圓振動是振動篩的第四代運動模式。在這種

4、運動模式下，所有的橢圓形軸都傾斜指向振動篩的排放端口，篩箱上各點運動軌跡的長軸和短軸相同，拋擲角的大小和方向完全一致，篩箱處于平動狀態(tài)。在篩箱的進口處、中點和出口處的輸砂速度是一致的。優(yōu)點：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）振動篩篩網(wǎng)的選擇振動篩的篩網(wǎng)對振動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。例如： PWP HP100表示多孔板、三層篩網(wǎng)，由長方形網(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PWP可修復的，底板支撐的平面篩網(wǎng)S

5、CG特殊高強度篩網(wǎng)PMD金字塔型篩網(wǎng)DX特細篩網(wǎng)HP長方形孔高容量篩網(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，高的過流性能會引起高流速穿過篩網(wǎng)， 所以在比較振動篩篩網(wǎng)面板的處理能力時，應考慮該篩網(wǎng)進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計的篩網(wǎng)，因為它將影響多達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)組成成分和振動模式。(4)抗堵能力。3.沉砂池沉

6、砂池為重力分離設備，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)部沒有運動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)呈螺旋運動，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、

7、 6個、 8個或 12個旋流器組裝在一起使用，其處理量應達到循環(huán)排量的125% 150%旋流器的除固相能力以“分離點”表示，又叫“中分點”，是指旋流器的分離效率為50%時的固相顆粒的大?。ㄒ援斄恐睆奖硎荆?。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。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)部沒有運動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)呈螺旋運動，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、 6個、 8個或 12個旋流器組裝在一起使用，其處理量應達到循環(huán)排量的 125% 150%旋流器的除固相能力以“分離點”表示，又叫“中分點”，是指旋流器的分離效率為50%時的固相顆粒的大?。ㄒ援斄恐睆奖硎荆Ｒ簿褪窃撝睆降念w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。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。其底流密度應比進口鉆井液密度高0.30 0.60g/cm3。除泥器用于非加重鉆井液。其底流的密度應比進口鉆井液密度高0.300.42g/cm3，且溢流的密度應比進口鉆井液密度稍低。保持除砂器和除泥器的正常工作應注意以下幾點：(1) 要達到最好的固相清除，水力旋流器的底流口應呈傘狀流，且伴有空氣從底流口吸.人。串狀排泄時底流的密度比傘狀底流的密度高，但不能以其密度來衡量旋流器清除固相的效率，應以單位時間內(nèi)清除固相的重量來評價。(2)旋流設備在

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。過大的壓頭會加速設備磨損，同時影響分離點。(3)當?shù)琢骺诙氯麜r，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.離心機圖 8 離心機工作原理簡圖離心機由一高速旋轉(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)的進料口進入分離室后，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、時固、液相分離。重的和粗的顆粒會進一步被甩向轉(zhuǎn)筒內(nèi)壁并沉降進入沉降區(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。因為鉆井液在離心機內(nèi)有二個滯留的時間（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。離心機的規(guī)格以轉(zhuǎn)筒的長度和最大直徑（直徑×長度）表示，有18in ×24in 、 14in ×22in 、14in ×20in 等規(guī)格。在固控設備術語中常常提到的“G”值，表示機器產(chǎn)生的離心加速度相當于重力加速度的倍數(shù)。在現(xiàn)場組合應用時，一般根據(jù)離心機的處理量、離心力“G”、分離點、轉(zhuǎn)速等分成三種類型：(1) 重晶石回收離心機。這類離心機的轉(zhuǎn)速在1800r/min 左右，“ G”值在 700左右，低密度固相分離點在6 10m，高密度固相分離點在4 10m。這種離心機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。主要用來排除低密度的固相，轉(zhuǎn)速為1900 2200r/min ， “ G”值 為800左右，分離點為5 7m(在未加重鉆井液中），處理量為378 756 L/min 。.(3)高速離心機。用作雙離心機組