淺析鉆井液固控系統配套現狀及改進

馬鐵權

摘 要：本文結合鉆井液固控的技術以及配套的發展現狀展開論述，對于固控系統一級配套中的問題進行詳細地分析和闡述，并針對問題提出固控系統和設備以及配套的改進措施等。為了提高鉆井材料的效率，減少消耗，取得經濟效益具有參考價值。

關鍵詞：固控系統；配套現狀；改進方法

中圖分類號：TE926 文獻標識碼：A

當前，鉆井工作中提高工作效率，達到優良的鉆井液性能，就要在鉆井的系統運行、鉆井成本、井下安全管理，油氣層保護等方面加大研究和實踐力度，例如保證鉆井液性能中固控系統的良性運行，這是石油勘探工業不斷發展的需求，也是鉆井行業不斷尋求突破的要求，尤其是在鉆井工作中遇到難點和重點問題需要解決的問題，需要針對深井、超深井的鉆井工作中的問題進行解決良策的研究，以達到鉆井工作的高效、安全。

1.鉆井液循環罐

鉆井液循環罐是固控系統中最重要的設備。近年來在設備技術上有了極大的改善，工藝流程趨于合理，但是也在系統的配套中存在一些誤區。

其溶劑能夠具有最大的鉆井液的儲備量，儲備能力足以達到鉆井工作中的需求，具備參與循環和處理緊急壓井的能力。隨著海外市場的不斷拓展，近年來鉆井工藝對于液固控系統的要求不斷提高，在鉆井液的循環罐的溶劑擴大上不斷尋求著突破。

由于容積不斷地擴大，固控系統在進行鉆機搬遷的時候成本是很大的。因此一直以來客戶都在尋求合理的容積的建設目標，有效的容積建設目標，經過近年來對于鉆井的井眼的容積的計算，已經得到了較為精確的計算結果。

按照鉆完井后灌滿井眼的鉆井液的容積來說，假設沒有使用泥漿收集裝置的話，鉆具內的鉆井液可能會發生流失。以一個鉆深假設為7000m的鉆機配套鉆鋌組合來說，用5英寸的鉆桿和36t的鉆機配套起來的鉆井液的容積計算公式為：

7000m×0.0127m3/m=88.9m3

36000kg÷7754kg/m3=4.6m3

88.9m3+4.6m3=93.5m3

鉆機達到井底完成任務后，提起鉆具，灌滿井眼后，需要的鉆井液的最小容積，根據計算結果為93.5m3，鉆井液的循環會發生滲漏，因此在整個鉆井的滲漏和循環中，受到工作區域和井底低層狀態的影響，應達到的安全容積應為46.75m3。

采用這個方法對鉆機的鉆井液進行循環后，鉆井液循環罐的最小的容積量達到了140m3。這個數量與通常的儲備的容積基本接近，整套鉆井液的系統中有效容積可以達到280m3，系統的儲備容積中儲備的專用的儲備罐，能夠用于配置加重和堵漏鉆井液，并節約鉆井液的使用成本。

根據固控系統中的罐體的尺寸和數量，再結合井架和底座的高度以及當地的運輸條件等，循環罐的空間擺放的設備等，需要不斷設置連通管線等，才能達到設備空間的使用要求。因此各個倉內的容積要根據其固控的設備，如振動篩等輔助設備加以確定。

2.固控系統的工藝流程和配套設備

2.1 鉆井液的凈化大循環流程

由于井口返出的泥漿能夠通過管線分別輸送到振動篩，然后經過處理后，流出來的沉沙將經過泥漿槽進入到真空除氣器內，經過處理后的泥漿在進入除泥倉之后，被鉆井液吸入倉吸到了泥漿槽內，反復泵入后進入了井內循環使用，這個流程為鉆井液的固控系統流程。

2.2 在鉆井的過程中產生的鉆屑，由于振動篩進入到鉆井地面中去，進入鉆井的第一級處理設備中，經過處理和分離后，工作可靠性和操作維護性大大提高。

在鉆井液的固相顆粒不便的前提下，對固相顆粒的動切應力越大，起跳的阻力就越大。固相顆粒的運動和移動的速度是非常快。根據國外關于振動篩的理論研究分析，當鉆井液從分配器流出進入振動篩網之后，應該設置一個鉆井液的沖擊槽，使得鉆井液能夠直接沖帥篩網，得到井口的返出的鉆井液的最大應力，不但固相的顆粒的受力和運動更加合理，而且鉆井的跑冒現象也得到了很大的控制，延長了篩網的使用壽命。

2.3 離心機工藝

離心機在固控系統中發揮的作用是采用中離心機和高速離心機，根據鉆井液的自動調節，通過監測負載并且采用全變頻自動閉環系統進行技術控制，得到鉆井液的性能控制好成效，通過固相凈化設備，使得鉆井得到了特殊工藝的控制，達到了理想的工作效果。還有一種固定轉速的高速離心機。配備了很高的轉速，操作人員可以對鉆井液進行人工的轉速調節，然后也可達到很好的鉆井液的處理效果。

離心機在鉆井液的處理中發揮的作用是非常大的。鉆井隊配備的離心機一般是兩臺以上的設備，速度為中速，采用并聯的工藝流程，可以達到快速鉆進以及增大鉆井液處理量的效果。

全變頻控制的高速離心機，在工作效率和性能上令人滿意，但是需要專業的操作人員和大量的成本投入，因此，我國目前使用這種離心機的鉆井隊還較少，只有對鉆井液性能要求極高的特殊的井才會配備，一般采用的都是國產的高速和中速離心機，串聯的工藝流程為將鉆井液在中速離心機內處理好以后，再經過循環系統的重復使用，得到很好的固相的凈化。提高了后續設備的使用壽命，達到了節約泥漿材料和提高機械鉆速的效果。

2.4 旋流器工藝

旋流器性能指標是分離粒度。在制造上需要注意分離顆粒的范圍，確保其性能在配置上能保持一定的間距。同時分離粒度又很低。在實際配套中，除砂器和除泥器的使用需要一定的重疊，可以根據圓柱蝸殼內徑或分離粒度來確定，其質量指標主要是耐磨性，否則除泥器根本無法發揮其作用。所以要選購性能好的、參數配置合理的除砂器和除泥器，將其進行串聯，使它們應有的作用得到發揮。

3.鉆井液的固控系統改進

3.1 在加藥的流程上，利用化學處理沉降的原理，對鉆井液固系統進行輔助和改進。通過這種手段，去除井中的有害的固體成分。另外在藥品的混合倉內裝上加藥罐，然后使用攪拌器進行攪拌混合，經過加重泵吸如管線后進行輸送。

3.2 對于鉆井液的加重流程進行改進，主要是在鉆井液中加入重晶石等成本，這種成分可以增加鉆井液的濃度和穩定性。對鉆井液加入重晶石的流程需要通過加重泵來完成，通過加重泵吸入藥品后，將藥品在混合倉內加以儲存，經過處理后，使用加重漏斗予以重排，得到加重后的管線后，送到各個倉中。

3.3 對于鉆井液的補給，應采用在升起鉆具后向鉆井筒內加注鉆井液的方法，保證井壁在補給泵吸入鉆井液的穩定性。經過分配器的分配后，鉆井液經過了排出管到達了井口，然后通過分支閥門進入到補給倉中，補給倉內的鉆井液通過加重泵進入了儲備倉，然后在經過泥漿槍管，最終完成了鉆井液的補給，達到了補給倉。

結語

為了達到增加安全溶劑，整固固控系統的容積的目的在，完鉆后在提鉆具之后，應將井眼灌滿鉆井液，并且選擇性能較好的振動篩，根據振動篩的數量、網眼尺寸來選取不同性能的鉆井液，同時，除砂器和除泥器也應該配備參數合理、性能良好的，以達到較好的除砂和除泥的效果。離心機的選擇，為了達到后續設備的使用壽命提高的目標，應該使用中速和高速離心機串聯的方式，以達到節約泥漿材料使用量，提高機械鉆速的目的。再就是經過統計分析，鉆井液的加重和重晶石的費用是相當大的，因此要取得好的經濟效益，節約材料的耗費，就要在固控系統和設備上進行正確的選擇。

參考文獻

[1]吳開磊，艾紹磊，王紅月，等.鉆井液固控系統配套現狀及改進措施[J].中國科技縱橫，2014（1）：188-188.