鉆井液-12-solid control固相控制

ChapterSolid 固相控所謂 固相控制簡稱為固控(SolidsControl) DesirableSolids(有用固相) DesirableSolids(無用固相)PurposesandSignificanceofSolids（固相控制的目的和意義MaintainadequatemudrheologicalandfiltrationImprovelubricityandreduceabrasivenessandfrictionofandmudReducedrillingtorqueandReducefrequencyofdifferentialstickingandloggingReducesurgeandswabIncreasepenetrationrateandprolongbitfootageandReducewater,bariteandchemicaladditivesSmoothcasingrunningandimprovecementingObtaingaugeholeandenhanceboreholeReducewearofpumpandequipmentControlmudweightandmitigateformationReducemuddrainageandhaul-I.EquipmentsforSolidsScreenShakers(ShaleShakers)振動振動篩SrnSr是一種過濾性的機(jī)械分離設(shè)

影響振動篩返出的 流經(jīng)振動著的篩網(wǎng)表面時，固相從篩

還有 類型、密度、粘度、固相粒度分布與含量尾部排出，含有小于網(wǎng)孔固相的鉆透過篩網(wǎng)l所示。

圖9-1振動篩結(jié)構(gòu)簡1-進(jìn)料罐；2-減振器；3-凈化后的進(jìn)入在用 系統(tǒng)；4-激振器；5-篩架6-篩網(wǎng)；7-固相排

圖9-2“橋糊”現(xiàn)象示意Highviscosity 圖9-3振動篩篩網(wǎng) 表9-1網(wǎng)孔尺金屬絲直篩分面積百分相當(dāng)于英制目／目每英FirstpartofpreparationsystemUsedtoremovelargesolidsandcuttingsfromthemudFailureofshaleshakercancausebackupinthesystemorlargesolidstogetbyanddamageothercomponentsintheShale“Dirty”MudisintoHopper)FeedsdownacrossScreeningtheFineSolidsandliquidsfromtheCoarseSolidsLargeparticlesgetdumpedintotheCollectionPanLiquidMudandFinerSolidsdropdownbelowandcontinueonHowitHydrocyclones（旋流器旋流器的結(jié)構(gòu)與工作原 圖9-4VV 20gd2( s用離心的方法將重力加速度提高若干倍，則顆粒的沉降速度就會增大若干倍，這正是使用旋流器和離心機(jī)控制固相的基本原理。強(qiáng)制沉降(ForcedSimilarinDesanderremovesmediumsizedparticles(45~74μm)Desilterremovessmallsizedparticlespositionedseccondtolastinthesolidcontrolsystem“Dirty”mudenterscycloneCentripetalforcepushesthesolidsdownthecyclonechamberouttothescreenboxCleanmudispushedupthecyclonethencontinueonSolidsaresprayedontothescreenboxwheretheyarefurtherseparatedfromanyescapedfluidsHowit旋流器的平衡點(Balance如果旋流器的底流口尺寸調(diào)節(jié)適當(dāng)，那么在給旋流器輸入純液體時，液體含有可分離固相的液體輸入時，固體將會從底流口排出粒表面都粘附著一層液膜。此時的底流口大小稱做該旋流器的平衡點圖9-5底流呈"傘狀“排出的旋流1.3漩流器的類旋流器的分離能力與旋流器的尺寸有關(guān)，直徑越小分離的顆粒也越小表9-2分離點(CutPoint)：如果某一尺寸的顆粒在流經(jīng)旋流器之后有50％從 尺寸就稱做這種旋流器的50％分離點，簡稱分離點(CutPoint)。表9-3圖9-73-150mm旋流器“傘狀”底流；4-150mm除砂器：直徑為150～300mm的旋流器稱為除砂器。在輸入壓力為時，各種型號的除砂器處理 的能力為20～120m3／h。處于正常作狀態(tài)時，它能夠清除大約95％大于

m的鉆屑和大約50％大于 除泥器:直徑為100～150mm的旋流器稱為除泥器。在輸入壓力為時，其處理能力不應(yīng)低于10～15m3／h。正常工作狀態(tài)下的除泥器可清約95％大于40m的鉆屑和約50％大于15m的鉆屑。除泥器 處量，應(yīng)為鉆井時最大排量的1.25～1.5倍微型旋流器：直徑為50mm的旋流器稱為微型旋流器。在輸入壓0.2MPa時，其處理能力不應(yīng)低于5m3／h。分離粒度范圍為7～25m。要用于處理某些非加重 ，以清除超細(xì)顆粒泥漿清潔器(MudMudCleaner：旋流器+細(xì)目振動篩（100～325目之間，通常圖9-8

泥漿清潔器主要用于從加重鉆晶石粒徑大的鉆屑的一級處理之后，仍含有不少低密度固體的顆粒。這時如果再單獨使用旋流器進(jìn)行處理，重Centrifuges（離心機(jī)離心機(jī)可用于處理加重 圖9-91-鉆 ；2鉆 3溢流口4溢流流體5極高的離心力；6-鉆 池液面由調(diào)節(jié)出口控制7-槽；8-與外殼同方向旋轉(zhuǎn)但較殼轉(zhuǎn)速略低的輸送器；9-泥餅10-干濕區(qū)過渡帶；1-底流口圖9-10各種固控設(shè)備可分離固體顆粒的粒度范II.Solidcontroltechnology(固控工藝及原理ClassificationofSoliddensity(固相密度High-densitysolids（高密度固相）weightingmaterialshavedensity(usually>4.0Low-densitysolids（低密度固相）bentoniteanddrilledhavelowerdensity(usually<2.7按固相性質(zhì)分Inertsolids（惰性固相）:sandsilt,limestonefeldsparandAPIbarite.Theydonothydrateorotherwisereactwithothercomponentsofthemud.Activesolids（活性固相）按固相粒度分 粘土(或稱膠粒：<2泥 砂(或稱API砂 >74表9-4 中固相的粒度分布情況（ 型分散水基 測定粗0.8-砂中250-60-0.4-74-200-2.5-泥細(xì)44-355-2-／56-／5.5-2-SolidControlMethods(固控方法 Screening（振動篩）、Forcedsettling（強(qiáng)制沉降-旋流器和離心機(jī) , Dilution（稀釋

化學(xué)絮凝方法還可用于清除鉆中過量的膨潤土。由于膨潤土的最大粒徑在5μm左右，而離心機(jī)一般只能清除粒徑6μm以上的顆粒，因此用機(jī)械方法無法降低鉆中膨潤土的含量?；瘜W(xué)絮凝總是安排在鉆通過所有固控設(shè)備之后進(jìn)行。 非加重 的固相控鉆屑體積與質(zhì)量的估

vs

(1)d2v4Vs-thecuttingvolumeenteringthemud, -theaverageformationd=thebitdiameter,m,v=thepenetrationrateofthebit,膨潤土和鉆屑的粒度分布（圖9-膨潤土的粒度范圍大致在0.03~5m間，而鉆屑的粒度處于0.05~10000這樣一個極寬的范圍。在小于1m體顆粒和亞微米顆粒中，膨潤土所體積分?jǐn)?shù)明顯超過鉆屑，而在大于5的較大顆粒中，則幾乎全部是鉆屑粒

Particlesizedistributionofbentoniteinfreshwater（淡水中膨潤顆粒分布）:veryfinecolloidalparticles(<2 Particlesizedistributionof（巖屑粒度分布而鉆屑的粒度處于0.05-10000一個極寬的范圍。在小于1m的體顆粒和亞微米顆粒中，膨潤土所的體積分?jǐn)?shù)明顯超過鉆屑，而在大鉆屑的顆粒Particlesizedistributionofainanative3.2非加重 的固控流圖9-13不同除泥措施對鉆

Fig.9-12Schematicarrangementofsolids-controlequipmentforunweightedmudsystem 加重 的固相控加重 固控的特重晶石的粒度分圖9-14典型的重晶石顆粒粒度分布曲

圖9-15加重 中重晶石、膨潤和鉆屑的粒度分 <74m, 2-74(1)<2m≈(2)<30

≈Particlesizedistributionofa（重晶石粒度分布

(3)<40

83加重 的固控流Fig.9-16Schematicarrangementofsolids-controlequipmentforweightedmud加重 離心機(jī)分 ，是如何較為準(zhǔn)確地確定新漿中各組分的