鉆井液固相控制設備的使用和維護

1、 學習情境學習情境2 鉆井液固相控制設備的使用和維護鉆井液固相控制設備的使用和維護 任務1 振動篩的使用和維護 學習目標：1.會使用和維護振動篩 2.能夠講述振動篩的工作原理；3.能夠說明鉆井液進行固相控制的必要性。 技能訓練：一.工作程序 振動篩工作 振動器使篩架在一定的振擊力下產生高頻振動，當鉆井液流過篩面時，直徑大于篩孔的固相不能通過篩孔從篩布上滾下，而鉆井液和小于篩孔的固相通過篩孔流下后繼續(xù)參與鉆井液循環(huán)。 二.技術要求 振動篩常用篩布目數(目是指每英寸長度上的網孔數)為12目、16目、20目、40目、60目、80目等，現(xiàn)場使用最密的為200目。鉆井時必須使用振動篩，篩布的目數可以根據

2、鉆井需求合理選用，并且篩布要繃緊，及時更換，采用轉筒式裝置時應及時轉動?；A知識基礎知識： 1.振動篩的結構 振動篩由篩架、篩網、激振器和減振器等部件組成，如圖1-1所示 圖1-1 振動篩的結構示意圖 振動篩的主要特點 (1)鉆井液振動篩篩分的介質是液體，廢棄的是固相顆粒。(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。(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。(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。(5)鉆井巖屑在篩面上的

3、篩分過程遠比干物粒復雜。由于鉆井液粘度的影響，同時也由于鉆屑吸附了一層水膜，這些固相顆粒透過篩孔的難度加大，使篩下物粒度遠小于篩孔尺寸。 振動篩類型(1)按篩箱上的運動軌跡分 圓形軌跡篩、直線軌跡篩、橢圓軌跡篩。(2)按篩網繃緊方式分縱向繃緊篩和橫向繃緊篩。(3)按篩分層數分單層篩和雙層篩。(4)按篩面傾角分水平篩和傾斜篩。(5)按振動方式分慣性振動篩、慣性共振篩、彈性連桿式共振篩、電磁振動篩等。2.振動篩的作用振動篩的作用 振動篩是一種過濾性的機械分離設備。它通過機械振動將粒徑大于網孔的固體和通過顆粒間的粘附作用將部分粒徑小于網孔的固體篩離出來。從井口返出的鉆井液流經振動著的篩網表面時，固相

4、從篩網尾部排出，含有粒徑小于網孔固相的鉆井液透過篩網流入循環(huán)系統(tǒng)，從而完成對較粗固相顆粒的分離作用振動篩具有最先、最快分離鉆井液固相的特點，擔負著清除大量鉆屑的任務。如果振動篩發(fā)生故障，其他固控設備(除砂器、除泥器、離心機等)都會因超載而不能正常、連續(xù)地工作。因此，振動篩是鉆井液固控的關鍵設備。 工作原理 振動篩是泥漿凈化系統(tǒng)的核心設備，振動篩是根據篩面產生直線運動軌跡的振動理論設計而成的。利用兩臺等質徑積的振動電機，根據自同步原理，實現(xiàn)了篩箱沿一定方向的直線運動，達到了篩除并排出鉆井液中巖屑顆粒的目的。振動篩可根據客戶實際工況設計制造適合石油鉆井液凈化的雙聯(lián)或三聯(lián)篩，也可作為泥漿清潔器的底流

5、振動篩使用。 3.振動篩的選用和組合振動篩的選用和組合 振動篩能夠清除固相顆粒的大小，依賴于網孔的尺寸及形狀。現(xiàn)場資料表明，使用12目粗篩網最多只能清除鉆井液中固相的10。為了使更多、更細的鉆屑得以清除，應使用80120目的細篩網。然而，這又會產生以下新的問題：細篩網的網孔面積小于常規(guī)篩網，從而減小了處理量；所用的細鋼絲強度較低，因而使用壽命較常規(guī)篩網短；當高粘度鉆井液通過細篩網時，網孔易被堵塞，甚至完全糊住，即出現(xiàn)所謂“橋糊”現(xiàn)象。 。為了提高篩網的壽命和抗堵塞能力，現(xiàn)場還經常使用將兩層或三層篩網重疊在一起的疊層篩網，其中低層的粗篩網起支撐作用。此外，還有層與層之間有一定空間距離的雙層或多層

6、篩網。一般上層用粗篩網，下層用細篩網。上層粗篩網清除粗固相，可減輕下層細篩網的負擔，以便更有效地清除較細固相。其缺點是下層篩網的清洗、維護保養(yǎng)和更換較困難。由于篩網越細，越易被堵，因此細網振動篩的振幅高于常規(guī)振動篩。通過高振幅的強力振動，可以減輕堵塞程度和避免“橋糊”現(xiàn)象的發(fā)生在選用振動篩時，除根據固相粒度分布選擇適合的篩網外，還應考慮的另一重要因素是篩網的許可處理量。振動篩的處理能力應能適應鉆井過程中的最大排量。影響振動篩處理量的因素，除其自身的運動參數之外，還有鉆井液類型、密度、粘度、固相粒度分布與含量以及網孔尺寸等。篩網越細，鉆井液粘度越高，則處理量越小。一般情況下，粘度每增加10，處理

7、量降低2左右。為了滿足大排量的要求，有時需要2或3臺振動篩并聯(lián)使用。 問題探究： 1.振動篩常見的故障有哪些？如何進行維護2.在鉆進過程中，為什么要進行固相含量的控制？ 1）鉆井液固相含量對鉆速的影響： 鉆速隨固相含量的升高而下降 設清水時鉆速為100，則固相含量升至7，鉆速下降為50，即降為清水時鉆速的一半。由大量的統(tǒng)計資料表明，固相含量在7以內，每降低1，鉆速至少可以提高10。 在不同的固相含量范圍內，鉆速隨固相含量的降低而升高的幅度不同 鉆井液固相含量在7(約相當于密度為1.08 g/cm3)以下時，鉆速提高得很快；而超過7時，降低固相含量對提高鉆逮的效果不明顯。 鉆井液中粒徑小于1m的

8、膠體顆粒對鉆速的影響最大 由實驗得出，粒徑小于1 m的膠體顆粒比粒徑大于I岬的粗顆粒對鉆速的影響大12倍。所以，鉆井液中粒徑小于1 m的膠體顆粒越多，鉆速下降的幅度越大。 2）鉆井液中固相含量高，會產生以下危害： 使鉆井液密度升高，降低機械鉆速，縮短鉆頭使用壽命。 濾餅增厚，且質地松散，摩擦系數高，導致起下鉆遇阻遇卡，易引起粘附卡鉆；另外，濾失量增大，可造成井壁膨脹、縮徑、剝落、坍塌等；再者，濾餅滲透性大，濾失量大，可降低油層滲透率和原油生產能力；固相高，濾餅厚，還可能影響固井質量。 含砂量高，嚴重磨損鉆頭、鉆具和機械設備，使鉆井不能順利進行。 鉆井液性能不穩(wěn)定，粘度、切力升高，流動性不好易發(fā)

9、生粘土侵和化學污染。 砂樣混雜，電測不順利，測井資料不準確。 處理頻繁，使鉆井液成本升高。 所以必須及時清除鉆井液中的巖屑、砂粒和劣質粘土等有害固相；使鉆井液中膨潤土和重晶石等有用固相含量維持在所要求的范圍內；從鉆井液中分離膨潤土和重晶石。 拓展知識 :振動篩安裝使用時需要注意哪些事項？ (1)振動篩安裝必須底座四角墊實，進液端高于排液端。保證篩子平穩(wěn)震動。 (2)接電源前，首先將四個彈簧座上面固定篩箱的螺栓卸掉，妥善保管，下次再用。 (3)使用前，要檢查固定電機的每條螺栓是否松動，用公斤扳手按標準緊固。使用2-4小時，要停機檢查緊固。 (4)電源線要連接準確，保證電機正轉。使用時電機轉向必須

10、與護罩上箭頭方向一直，否則不除砂。按規(guī)定時間正確保養(yǎng)電機。 (5)安裝篩網時，必須標準、準確。 (6)不用振動篩時，應及時用清水清洗篩網，清洗干凈鑲嵌在篩孔中的砂粒。(7)搬家安裝過程中，嚴禁腳踏、砸壓篩網，不得在篩網上放雜物。吊裝運輸前，必須用壓板四點固定篩箱。保證篩箱牢固。 (8)安裝篩布時，要平穩(wěn)緊固，延長篩布的使用壽命和篩子的除砂效果。 (9)使用時，皮帶張緊適度，以不打滑和不產生劇烈跳動為宜。停機時，應隨時檢查皮帶的張緊程度，應隨時調整。 (10)拆卸電機和皮帶輪應嚴格按照操作規(guī)程操作，否則會損壞配件。 (11)導流槽內的砂子應經常清理，否則會影響導流槽內開關的使用。 (12)使用前

11、，調整兩邊升降器必須相同高度，否則篩箱震動不平穩(wěn)，損壞篩子。 （13）冬天不使用振動篩時要保證篩箱不凍，使用前要先對篩箱預熱后，確保篩箱不凍，再使用。 （14）冬天在起鉆停止使用振動篩前，要把導流槽內的泥漿全部排掉，防止堵凍振動篩進液口。任務任務2 旋流器的使用和維護旋流器的使用和維護 會使用、維護和調節(jié)旋流器會使用、維護和調節(jié)旋流器 能夠解釋旋流器的工作原理能夠解釋旋流器的工作原理 會計算泵排量和循環(huán)周會計算泵排量和循環(huán)周旋流器的類型 旋流器按其直徑不同，可分為除砂器、除泥器和微型旋流器三種類型。 除砂器 ：通常將直徑為150300mm的旋流器稱為除砂器 。 除泥器：通常將直徑為100150

12、 mm的旋流器稱為除泥器。 微型旋流器：通常將直徑為50mm的旋流器稱為微型旋流器。 一、除砂器、除泥機器工作程序一、除砂器、除泥機器工作程序除砂器和除泥器的工作除砂器和除泥器的工作程序基本一樣，鉆井液程序基本一樣，鉆井液從錐體一側的進液口切從錐體一側的進液口切入，在錐體液腔內旋轉，入，在錐體液腔內旋轉，巖屑沿錐體內壁從底流巖屑沿錐體內壁從底流口排出，處理后鉆井液口排出，處理后鉆井液由柱體上方的溢流口排由柱體上方的溢流口排出。出。二、技術要求二、技術要求應按固相顆粒的尺寸范圍確定兩者的尺寸，再按處應按固相顆粒的尺寸范圍確定兩者的尺寸，再按處理量確定使用數量。處理量可按泵排量計算，一般理量確定使

13、用數量。處理量可按泵排量計算，一般為泵排量的為泵排量的1.5倍左右。倍左右。 鉆井液進口壓力應保持在規(guī)定的范圍內，處理前后鉆井液進口壓力應保持在規(guī)定的范圍內，處理前后鉆井液密度差大于鉆井液密度差大于0.02g/cm3，底流密度大于，底流密度大于1.70g/cm3。進入除砂器的鉆井液必須經振動篩處。進入除砂器的鉆井液必須經振動篩處理，同樣，進入除泥器的鉆井液也必須經振動篩、理，同樣，進入除泥器的鉆井液也必須經振動篩、除砂器處理。除砂器處理。 加重的鉆井液只能使用振動篩、除砂器處理。加重的鉆井液只能使用振動篩、除砂器處理。 操作步驟操作步驟(1)用合適的泵向旋流器用合適的泵向旋流器中注入清水中注入

14、清水 (2)把低流尖嘴全部放開把低流尖嘴全部放開(3)逐漸調小尖嘴尺寸逐漸調小尖嘴尺寸 (4)在鉆井過程中，根據在鉆井過程中，根據實際情況不斷地按上述實際情況不斷地按上述方法調整旋流器方法調整旋流器技術要求技術要求旋流器工作壓力為0.150.25 MPa。全部敞開時應有一些水以簾狀噴灑的形式漏出來。尖嘴從小到大的調節(jié)過程中，到只有慢速底流從排泄口排出為止，此點為正常平衡點。 避免引起“平灘”或“干底”效應的過分調整，否則會造成嚴重的底流開口堵塞和過分的下部磨損。鉆進中出現(xiàn)“繩狀”或“串狀”排泄，應放大尖嘴尺寸，直到呈傘狀為止。當過量負荷消失后再平衡操作。旋流器的結構旋流器的結構鉆井液固相控制的

15、旋流器是一鉆井液固相控制的旋流器是一種帶有圓柱部分的立式錐種帶有圓柱部分的立式錐形容器，其結構如圖形容器，其結構如圖l-2所所示。錐體上部的圓柱部分示。錐體上部的圓柱部分為進漿室，其內徑即旋流為進漿室，其內徑即旋流器的規(guī)格尺寸，側部有一器的規(guī)格尺寸，側部有一切向進漿口；頂部中心有切向進漿口；頂部中心有一渦流導管，構成溢流口。一渦流導管，構成溢流口。殼體下部呈圓錐形，錐角殼體下部呈圓錐形，錐角1520。底部的開口稱為。底部的開口稱為底流口，其口徑大小是可底流口，其口徑大小是可調的調的。 圖圖1-21-2旋流器的結構示意圖旋流器的結構示意圖 在壓力作用下，含有固體顆粒的鉆井液由進在壓力作用下，含有

16、固體顆粒的鉆井液由進漿口沿切線方向進入旋流器。在高速旋轉過漿口沿切線方向進入旋流器。在高速旋轉過程中，較大較重的顆粒在離心力作用下被甩程中，較大較重的顆粒在離心力作用下被甩向器壁，沿殼體螺旋下降，由底流口排出；向器壁，沿殼體螺旋下降，由底流口排出；而夾帶細顆粒的旋流液在接近底部時會改變而夾帶細顆粒的旋流液在接近底部時會改變方向，形成內螺旋向上運動，經溢流口排出。方向，形成內螺旋向上運動，經溢流口排出。這樣，在旋流器內就同時存在著兩股呈螺旋這樣，在旋流器內就同時存在著兩股呈螺旋流動的流體，一股是含有大量粗顆粒的液流流動的流體，一股是含有大量粗顆粒的液流向下做螺旋運動，另一股是攜帶較細顆粒連向下做

17、螺旋運動，另一股是攜帶較細顆粒連同中間的空氣柱一起向上做螺旋運動。同中間的空氣柱一起向上做螺旋運動。 旋流器的分離能力衡量旋流器的分離能力與旋流器的尺寸有關，直徑越旋流器的分離能力與旋流器的尺寸有關，直徑越小，分離的顆粒也越小。小，分離的顆粒也越小。如果某一尺寸的顆粒在流經旋流器之后有50從底流口被清除，其余50從溢流口排出后又回到鉆井液循環(huán)系統(tǒng)，那么該尺寸就稱為這種旋流器的50分離點，簡稱分離點(Cut Point)現(xiàn)場使用情況表明，某一尺寸現(xiàn)場使用情況表明，某一尺寸的旋流器，其分離點并不的旋流器，其分離點并不是一個常數，而是隨著鉆是一個常數，而是隨著鉆井液的粘度、固相含量以井液的粘度、固相

18、含量以及輸入壓力等因素的變化及輸入壓力等因素的變化而變化。一般來講，鉆井而變化。一般來講，鉆井液的粘度和固相含量越低，液的粘度和固相含量越低，輸入壓力越高，則分離點輸入壓力越高，則分離點越低，分離效果越好越低，分離效果越好。 泵排量計算泵排量計算 泵排量的計算公式：泵排量的計算公式： （1-11-1）nKQ 式中：式中：QQ鉆井泵排量，鉆井泵排量，L/sL/s； nn沖速，沖沖速，沖/ / 分鐘；分鐘； K K排量系數，各類泵的排量系數，各類泵的K K值可通過查表得出。值可通過查表得出。 例題某井使用3NB-900泵雙泵鉆進。其中1#泵缸套150mm,2#泵缸套130mm，兩泵均為每分鐘55沖

19、，求循環(huán)排量？（查表150mm缸 套K為0.283，130mm缸套K為0.212）Q=n*K=n*(K1+K2)=55*(0.283+0.212)=27.23(l/s)循環(huán)周計算循環(huán)周計算 公式：公式： （1-21-2）QVT60柱地井VVVV其中：其中：式中式中:T:T鉆井液循環(huán)一周需要的時間，鉆井液循環(huán)一周需要的時間，minmin； QQ泵排量，泵排量，L Ls s； V V地地地面循環(huán)鉆井液體積，地面循環(huán)鉆井液體積，L L； V V井井井眼容積，井眼容積，L L； V V柱柱鉆柱體積，鉆柱體積，L L。 例題問題探究問題探究 旋流器常見的故障有哪些？如何進行維護？旋流器常見的故障有哪些？

20、如何進行維護？ 表表1-31-3旋流器常見故障及維護方法旋流器常見故障及維護方法 任務任務3離心機的使用和維護離心機的使用和維護 1.能夠進行離心機操作前的檢查能夠進行離心機操作前的檢查 2.會進行離心機的啟停操作會進行離心機的啟停操作 3.能夠解釋離心機的工作原理能夠解釋離心機的工作原理 4.能夠說明離心機的應用情況能夠說明離心機的應用情況旋轉體周圍無影響主機運轉的物體。旋轉體周圍無影響主機運轉的物體。三角皮帶張緊情況及各護罩緊固有無松動現(xiàn)象。三角皮帶張緊情況及各護罩緊固有無松動現(xiàn)象。用手轉動主電機三角皮帶，要求轉離心機兩圈，手轉動用手轉動主電機三角皮帶，要求轉離心機兩圈，手轉動時是否有卡現(xiàn)

21、象，手感若有阻力，應檢查主機找出原因。時是否有卡現(xiàn)象，手感若有阻力，應檢查主機找出原因。檢查進漿管分流閥是否打開，必須在啟動時分流閥在全檢查進漿管分流閥是否打開，必須在啟動時分流閥在全開位置。開位置。檢查清水源是否有水，以便粘度在太高時可以加檢查清水源是否有水，以便粘度在太高時可以加5%-8%的水，有助分離效果及使用完時的清洗。的水，有助分離效果及使用完時的清洗。如果長時間沒有使用，使用前應檢查離心機雙行性差速如果長時間沒有使用，使用前應檢查離心機雙行性差速器的機械油是否充足，打開螺絲堵應看到油流出，若不足可器的機械油是否充足，打開螺絲堵應看到油流出，若不足可補充補充30#機械油。機械油。 首

22、先合上電源總開關及泵的電源開關。首先合上電源總開關及泵的電源開關。先啟動輔驅動電機，等待運行平穩(wěn)無其他雜音先啟動輔驅動電機，等待運行平穩(wěn)無其他雜音30s后可以啟動主驅動電機，觀察運轉情況是否正后可以啟動主驅動電機，觀察運轉情況是否正常（若有異常首先停主驅動電機，后停輔驅動電常（若有異常首先停主驅動電機，后停輔驅動電機）。機）。主、輔機運轉正常后，打開進液管的分流閥，主、輔機運轉正常后，打開進液管的分流閥，啟動供液泵，根據工作情況，調節(jié)分流閥的分流量啟動供液泵，根據工作情況，調節(jié)分流閥的分流量增減進漿量。增減進漿量。 關閉供液泵電源，停止供液，關閉分流閥和供關閉供液泵電源，停止供液，關閉分流閥和

23、供液閥。液閥。打開清水閘門向機內供水清洗，持續(xù)打開清水閘門向機內供水清洗，持續(xù)5分鐘停分鐘停機（先停主機，再停輔機）。停機期間，清水繼續(xù)機（先停主機，再停輔機）。停機期間，清水繼續(xù)注入機內注入機內3分鐘左右再開機運轉，重復上述過程分鐘左右再開機運轉，重復上述過程2-3次，徹底清除內腔雜物。次，徹底清除內腔雜物。內腔清洗干凈后，按程序斷開電源，關閉清水內腔清洗干凈后，按程序斷開電源，關閉清水閥門打開上蓋，用水清洗護罩內壁，其四周保證無閥門打開上蓋，用水清洗護罩內壁，其四周保證無沉砂。沉砂。關閉上蓋。關閉上蓋。 離心機的工作程序離心機的工作程序 鉆井液從內轉筒一端的引出管進入內轉筒，鉆井液從內轉筒

24、一端的引出管進入內轉筒，在高轉速下產生的離心力將鉆井液中較重、在高轉速下產生的離心力將鉆井液中較重、較粗的固體顆粒由內轉筒上的孔甩到外轉筒較粗的固體顆粒由內轉筒上的孔甩到外轉筒內壁，再被螺旋葉片推到外轉筒一端的排料內壁，再被螺旋葉片推到外轉筒一端的排料孔排出。凈化了的鉆井液從外轉筒另一端的孔排出。凈化了的鉆井液從外轉筒另一端的排液口排出繼續(xù)進入循環(huán)。排液口排出繼續(xù)進入循環(huán)。用于鉆井液固控的主要是傾注式離心機，又稱沉降式離心機，其核心部件有滾筒、螺旋輸送器和變速器。其結構如圖l-1所示圖圖1-1 1-1 離心機結構示意圖離心機結構示意圖 l-分離后的鉆井液出口；2-鉆井液進口；3-溢流口；4-溢流液體；5-外殼旋轉產生極高的離心力；6-泥漿池液面由掏節(jié)出口束控制；7-槽；8-與外殼同方向旋轉但較外殼轉速略低的輸送器；9-泥餅：10-干濕區(qū)過渡帶；11-底流口 離心機工作時，鉆井液離心機工作時，鉆井液通過一固定的進漿管進通過一固定的進漿管進入離心機，然后在輸送入離心機，然后在輸送器軸筒上被加速，并通器軸筒上被加速，并通過在軸筒上開的進漿孔過在軸筒上開的進漿孔流入滾筒內。由于滾筒流入滾筒內。由于滾筒的轉速極高，在離心力的轉速極高，在離心力作用下，密度或體積較作用下，密度或體積較大