密閉鉆井液加重系統的研究與應用

楊元東，羅曉麗，王淑艷

（1.大慶鉆探工程公司鉆井二公司；2.大慶鉆探工程公司鉆井四公司，黑龍江 大慶 163413）

大慶油田一直沿用人工加重鉆井液的作業方式，就是在重晶石粉廠，先將重晶石粉裝袋，運到鉆井現場，再由人工一袋袋加入泥漿池。在重晶石粉運輸及加重過程中浪費量大、鉆井工的勞動強度大、工作效率低。為此，大慶鉆探工程公司鉆井二公司研制了密閉鉆井液加重系統。

一、密閉鉆井液加重系統的組成和工作原理

密閉鉆井液加重系統主要由石粉廠的重晶石粉自裝卸裝置和鉆井隊重晶石粉密閉加重循環系統兩部分組成。

1.石粉廠重晶石粉自裝卸裝置

（1）重晶石粉自裝卸工作原理與裝置構成

研究的一套重晶石粉自裝卸裝置，全程為密閉貯存、運輸和裝卸，提高了重晶石粉的運輸效率，減輕了勞動強度，降低了粉塵污染。

①工作原理。利用壓縮空氣使重晶石粉流態化，通過管道將重晶石粉從灰缸輸送到一定高度和水平距離，完成對重晶石粉的輸送。

②裝置構成（見圖1）。重晶石粉自裝卸裝置主要用于重晶石粉輸送、儲存及運輸。裝置包括臥式罐3個（從石粉機接收石粉）、立式罐4個（用于石粉儲存）和石粉輸送管線。臥式罐與立式罐連接，接通外接氣源，通過輸送管線，可實現從臥式罐向立式罐輸送石粉的作業。立式罐與石粉運輸車載罐連接，實現從立式罐向石粉運輸車載罐輸送石粉的作業，每個立式罐通過并聯主管線可分別向石粉運輸罐輸送石粉。

（2）重晶石粉自裝卸裝置主要技術參數

臥式罐有效容積7m3；立式罐有效容積75m3；臥式罐額定裝灰量28 000kg；立式罐額定裝灰量300 000kg；卸灰速度>4.5t/min；剩灰率≤0.5%；額定工作壓力0.2MPa；最大工作壓力0.25MPa；輸送能力為水平距離25m、垂直高度15m。

2.鉆井隊重晶石粉密閉加重循環系統

（1）鉆井隊重晶石粉密閉加重循環系統結構與原理

①結構簡述。重晶石粉密閉加重循環系統由爬犁底座、儲料系統（儲料下灰罐）、卸料系統 (氣力輸送裝置)、配氣系統、混配器等部分組成。

②工作原理。重晶石粉密閉加重循環系統是由重晶石粉儲存罐（以下簡稱“下灰罐”）、混配器、配氣系統、輸送裝置、管路等配套組成（見圖2）。其工作原理為：下灰罐的重晶石粉輸送為空氣壓力輸送，借助氣化裝置，以壓縮空氣為動力，使儲料罐的粉粒物料液態化，利用罐內與罐外壓力差，使重晶石粉排出下灰罐，進入下灰管。重晶石粉再由下灰管與另一路泥漿同時進入混配器，混配后排出重泥漿，進入鉆井液循環系統工作。

（2） 鉆井隊重晶石粉密閉加重循環系統主要技術參數

額定容積23m3；灰罐直徑φ2 100mm；卸灰速度≥1.5t/min；剩灰率≤0.4%；進氣壓力≤0.2MPa；輸送條件為水平距離5m、垂直距離15m；額定工作壓力0.2MPa；耐壓試驗壓力0.45MPa；機外形尺寸為5 300 mm×2 495 mm×3 580mm；整機質量4 750kg。

二、應用

自2008年起，密閉鉆井液加重系統先投入1205鉆井隊和1202鉆井隊使用，過去每口井人工加重需要7人加重4h，現用3人加重1h即可完成，減輕了石粉外溢，完成了53口井的現場試驗任務。目前已經推廣應用到二公司28個鉆井隊，以每年鉆井1 500口井計算，全年節約費用近1 400萬元。

[1]袁恩熙.工程流體力學 [M].石油工業出版社，1989.