鉆井液固控系統(tǒng)

1、(Drilling Fluid Conditioning System)w一、泥漿的組成w1、液相w2、有用固相w3、無用固相w4、化學處理劑二、鉆井液固相含量對鉆井的影響 w1）比重增加 w2）粘度增加 w3）鉆井顆粒增加 w4）泥餅厚度增加，失水量降低 w5）影響鉆井的水力程序 三、鉆井液固相控制方法w1、稀釋除砂法w2、替換除砂法 w3、重力沉降除砂法w4、化學除砂法w5、機械除砂法三、鉆井液固相控制系統(tǒng)（非加重鉆井液固相控制系統(tǒng) ）加重鉆井液固相控制系統(tǒng) 振動篩振動篩 （Shale shaker）w一、 振動篩的基本結構及工作原理1-泥漿進口；2-泥漿盒；3-篩網；4-篩除固相顆粒；5

2、-底座6隔振元件；7-篩箱；8-液體和細固相顆粒 振動篩的基本工作原理 a-偏心軸式 b-偏心輪式1-激振軸 2-軸承 3-篩框 4-減振彈簧5-皮帶輪 6-偏心輪 7-偏心質量 二、振動篩的工藝特點與種類w1、特點w（1）鉆井液振動篩篩分的介質是液體，廢棄的是固相顆粒。w（2）它所篩分的鉆井液是一種物化性能變化很大的液相、固相和化學處理劑組成的混合物。w（3） 它所分離的固相顆粒的粒度由幾個微米到20多毫米。由于要求篩下物越細越好，因此篩網使用的最大目數目前已達到325目。w（4） 要求鉆井液振動篩具有極好的運移性、安裝簡單、篩網更換方便、操作粗放、工作可靠、易損件少等特點。w（5）鉆井巖屑

3、在篩面上的篩分過程遠比干物粒復雜。振動篩的類型w（1）按篩箱上的運動軌跡分為 圓形軌跡篩、直線軌跡篩、橢圓軌跡篩。w（2）按篩網繃緊方式分為 縱向繃緊篩和橫向繃緊篩。w（3）按篩分層數分為 單層篩和雙層篩。w（4）按篩面傾角分為 水平篩和傾斜篩。w（5）按振動方式分為 慣性振動篩、慣性共振篩、彈性連桿式共振篩、電磁振動篩等。 振動篩（直線篩）三聯篩三、篩網篩網的編織型式 a-正方網格 b-荷蘭式網格 c-長方網格 d-斜紋網格 篩網的規(guī)格 w篩網的規(guī)格通常用目數來表示。篩網的目數即篩網經線（長度）方向或緯線（寬度）方向上，每英寸長度內含有的鋼絲數目或孔數 中國(上海)美國(API)篩網號(目數

4、)絲 徑(mm)孔尺寸(m)孔眼有效面積(%)絲 徑(mm)孔尺寸(m)孔眼有效面積(%)500.15236049.10.22927930.3600.12230050.70.19023430.5800.10222046.10.13917831.41000.08117246.40.11714030.31200.08113038.10.09411730.91500.0610841.70.06610337.31800.059041.72000.057736.80.05357433.6HYDROCYCLONEw1、The development and application of a cyclone

5、w2、the basic structure and working principle of a cycloneThe basic components of a conventional cyclonew1-overflow pipew2-cover platew3-casing w4-linearw5-rubber pocketw6-nutw7-bottom holew8- inlet tubeThe Working Principle of a CyclonewCentrifugal Decanting w（內旋流、外旋流，蓋下短路流、循環(huán)流、空氣柱）The Working Princ

6、iple of a CycloneThe Simulation of a CyclonewMade by Fan Qiang in 1998(using the software of 3Dmax)3、The features of a cyclonewVersatile and multi-function wSimple structurewIncomplete separatingwThe wear of the linear4、the fluid velocities in the cyclone wD.F.Kelsalls experimental curves (D.F.Kelsa

7、ll w1) Tangential Velocity Vt n=0.6-0.9 crVnt2)Axial velocity Vz 3)Radial Velocity Vr 5、The structure Parameters of a cyclonew1)cyclone size Dw2）the diameter of the inlet tube dnw dn=0.15D0.25D w3) the diameter of the overflow pipe d d=0.2D0.4D w4)conical anglew5) the diameter of the bottom hole d0

8、do/d=0.150.8 w6) the height of cylinder H H=1.51.6D w8)the depth of the overflow pipe h h=D/6D 02212 o6、The working Parameters of a cyclonew1)Inlet pressure Pw P=0.20.35Mpa w2)The properties of the suspension w3）Cyclone capacity Qw4）Cut size (D50 )處理量計算公式（簡單）pdQn23534. 0公式中 Q為旋流器的生產能力, L/s; dn進液管直徑，

9、cm; p為進液壓力，Kpa。 7、Cyclones used in solid controlling system 1）Desander2）desiler3）Mud cleanerMud cleanerMud cleaner8、The material of a cyclone w1)steelw2)cast ironw3)rubberw4)ceramics w5)polyurethanew6)nylon w8)cast rockw9)polytetrafluroethyane Note:w進口的形狀w底流的調節(jié)方式w插入深度的調節(jié)方式w多流道進口w磨損機理w可否用于加重材料的回收離心機（

10、Centrifuge）w一、離心機的基本結構和工作原理1-v-型膠帶；2-液力聯軸器；3-電動機；4-進料管；5-轉鼓；6-螺旋輸送器；7-行星差速器離心機的工作原理w轉鼓5和螺旋輸送器6之間存在一定間隙，二者同方向旋轉，但通過行星差速器7使二者保持一定的轉差。w鉆井液由加料管進入螺旋輸送器的空心軸，在進入轉鼓內。由于轉鼓高速旋轉，帶動進入轉鼓的鉆井液一起旋轉，鉆井液中的固相被甩到轉鼓壁上，由螺旋輸送器推向轉鼓小端的卸料口排出，清潔的鉆井液從轉鼓大端的溢流口排出，從而完成固液分離 。 離心機工作原理模擬動畫(制作:范強)臥式螺旋沉降離心機的特點w自動、連續(xù)操作，無濾網和濾布，能長期運轉，維修方

11、便 ；w應用范圍廣；w對物料的適應性較大，能分離的固相粒度范圍較廣，并且在顆粒大小不均勻的條件下，能照常分離得很好。能適應各種濃度懸浮液的分離，濃度的波動不影響分離效果；w結構緊湊、易于密封，某些機型能在加壓和低溫條件下操作 w結構比較復雜，造價較高 離心機在鉆井液固相控制中的應用 w鉆井液離心機是固控設備中固液分離的重要設備之一，一般情況下安裝在固控系統(tǒng)的最后一級，用來處理非加重鉆井液，可以除去2um以上的有害固相，處理加重鉆井液可除去鉆井液中多余的膠體，控制鉆井也的粘度，回收重晶石；處理旋流器的底流，回收液相，減少淡水或油的浪費。此外，離心機也是處理廢棄鉆井液，防止污染環(huán)境的一種理想設備。

12、 高速離心機變頻離心機中速離心機固控系統(tǒng)鉆井液中固相的粒度分布w1、API粒度分級w 按照分類，泥漿中的固相顆粒的分類為：小于2um稱為膠體，2-44um稱為超細顆粒，44-74um稱為細顆粒，74-250um稱為中等顆粒，250-2000um稱為中粗顆粒，大于2000um稱為粗顆粒。一般情況下，泥漿中的固體顆粒小于微米稱為粘土，微米稱為泥，大于微米的稱為砂 w2、硬底層鉆井時固相的粒度分布w3、軟底層鉆井時固相的粒度分布w4、加重材料的粒度分布w5、固相控制系統(tǒng)w6、固相控制系統(tǒng)的發(fā)展非加重鉆井液固相控制系統(tǒng)加重鉆井液固相控制系統(tǒng)除氣器除氣器 (Degasser ）w一、氣侵鉆井液的危害 w

13、1降低鉆井液的密度。鉆井液密度降低后，若井內鉆井液凈液柱的壓力低于地層的壓力，可能引起井涌或井噴。w 2使用于固控系統(tǒng)的砂泵、灌注泵、鉆井泵的吸入不良，甚至不能正常工作，引起設備的振動。w 3部分有毒氣體（如硫化氫）逸出鉆井液，可能引起現場操作人員中毒。w 4可能引起火災。w 5氣侵后，鉆井液粘度增大，使機械鉆速降低。w 為此，侵入鉆井液中的氣體必須清除掉，其清除方法一般采用機械式除氣器 二、機械法除氣的基本原理 w1使氣泡快速上升到液體表面 wut 為氣泡的上升速度，m/s；w dt 為氣泡的直徑，m；wt為氣泡的密度，kg/m3；wm為泥漿的密度 ，kg/m3；w 為泥漿的動力粘度，Pa.

14、s18()2gdumtttw2使液體層變薄 w 鉆井液井振動篩處理后，流入泥漿罐中，由于泥漿罐較深，不利于氣泡快速上升到液體表面。因此，某些除氣器創(chuàng)造一定的條件，使液體層變薄，有利于氣泡快速上升到液體表面 w 3幫助氣泡膨脹 w ptvt=常數 w 若將常壓下的氣侵鉆井液置于真空狀態(tài)下，即降低壓力，氣泡的體積就可變大。真空度越高，氣泡的體積越大，這就是各種真空式除氣器的工作原理 w4利用離心力場加速氣泡的運動 w氣泡在離心力場中運動時，液體和氣泡要受到離心力場的作用，由于高速旋轉產生的離心力遠遠大于重力，若靠近旋轉中心部分有液氣的分界面，則氣體就能加速到達液面，這就是離心式除氣器的工作原理 .

15、w 5氣泡的破裂和逸出 w1）將氣泡置于真空環(huán)境下，減小氣泡所受的大氣壓力Pa，有利于氣泡的破裂。w 2）增大氣泡的半徑可減小附加壓力Py ，采用增大氣泡體積的方法不僅有利于氣泡快速到達液體的表面，也有利于氣泡的破裂。w 3）施加外力，將氣泡擠破，一部分除氣器使鉆井液高速沖擊擋板的目的之一就是試圖擠破一部分氣泡。 除氣器裝置除氣器裝置(常壓式除氣器) 1一膠帶；2一電動機；3一軸承；4軸；5一泥漿池頂緣；6一泵座；7篩網；8一泵的螺旋形進口；9葉輪；10-泵殼；11立管；12一支架；13一盤閥 工作時，氣侵鉆井液從靠近泵上部的進口流入離心泵的葉輪。然后被泵送到噴射罐。在罐內，可調的盤形閥與立管

16、端面之間的間隙很小。因此鉆井液經過閥口時，流速增大，形成紊流薄膜，并撞擊噴射室的側壁，促使氣泡上升到表面破裂，并從頂部的排氣口排出。鉆井液在重力作用下經排漿槽排向儲液罐，與此同時，由于泵輪的旋轉，吸入室中靠近轉軸附近的鉆井液壓力降低，部分氣體，特別是大氣泡在該處就被分離出來，沿泵軸向上運動排入大氣，從這兩處排出的氣體，也可用抽風機輸送到遠離井場的地方排出 真空式除氣器 w真空除氣器主要通過噴射器或真空泵從真空罐(室)中抽出氣體，使罐內保持真空，以便吸入氣侵泥漿，爾后進行除氣。這類除氣器通常具有以下設備：w 1）噴射器或真空泵：用以保持真空罐適當的真空度，將待處理的泥漿吸入，并排出分離氣；w2）

17、特定的錐形擋板：泥漿流經擋板時擴散成薄膜狀，從而易于氣體逸出；w 3）特定型式的離心泵或噴射泵：將脫氣泥漿從真空除氣室中排出；w4）必要的液面控制裝置：調節(jié)進入真空除氣室的泥漿量，保證除氣室不會溢流，也不會抽空。雙噴射真空除氣器1-除氣室；2-吸入管線；3-比重泥漿閥；4-雙噴射器；5-縮頸管；6-導管；7-噴嘴；8-第一噴射器入口；9-導管；10-調節(jié)閥；11-浮球機構；12-進氣控制閥；13-旋流分離器；14-漏斗；15-出氣口；16-脫氣泥漿罐；17泵；18-含氣泥漿儲罐；19-聯通平衡管雙噴射真空除氣器的工作原理 w儲存在罐16內經過除氣室l處理的脫氣泥漿，絕大部分由鉆井泵進行再循環(huán)，

18、小部分借助泵17提供一股誘導液流，通過縮頸管5時，在雙噴射器4的入口處形成真空，于是，除氣室底部的脫氣泥漿被吸入第一個噴射器的入口8，除氣室頂部的氣體通過導管9被吸入第二噴射器的入口20，二者在導管6內混合后，流入旋流分離器13，氣體經出口15向上排至大氣，脫氣泥漿則經漏斗14流入罐16。w由于除氣室頂部的氣體經導管9被吸入噴射器，再經過旋流分離器排出，故除氣室頂部形成真空，罐18內的含氣泥漿在壓差作用下進入陳氣室，并在擋板上擴散成薄膜層，泥漿中的游離氣體及大氣泡氣體先行逸出，泥漿則順擋板流向除氣室底部，再經過上述的循環(huán)，分離出溶解氣體。w脫氣泥漿罐16和含氣泥漿儲罐18處于同一水平面上，下部由聯通關19連通。這樣布置是為了保持罐18內液體壓頭不受井內返出的含氣泥漿流速變化的影響，即當罐18內的液面降到容許高度以下時，脫氣泥漿就經過平衡管流入罐18。脫氣泥漿因比重較大而存留罐底，同時為管2提供足夠的壓頭。離心式除氣器1-傳動膠帶 2-電機 3-上筒 4-軸承 5-排氣區(qū) 6-擋泥板7-排出腔 8-主軸 9-葉輪 10-主筒 11-過濾器 離心式除氣器w離心式除氣器的外部呈圓筒形，工作時，主筒插入氣侵鉆井液中。電動機通過膠帶傳動裝置驅動筒中的主軸和葉輪旋轉。氣侵鉆井液從主筒的下端經過過濾器進入除氣主筒