伸縮式雙作用離心機裝置的研制與運用

（西部鉆探克拉瑪依鉆井公司，新疆 克拉瑪依 834009）

伸縮式雙作用離心機裝置的研制與運用

方永春 曾志偉 羅緒武 田成建 李樹新

（西部鉆探克拉瑪依鉆井公司，新疆 克拉瑪依 834009）

闡述了合作研制開發的伸縮式雙作用離心機裝置的技術原理、性能特點及現場使用情況，并對其應用效果加以介紹。

伸縮式；雙作用；離心機裝置

鉆井液性能是影響鉆速及安全高效鉆井的最重要因素之一，實驗及現場鉆井實踐證明，鉆井液比重對鉆速影響極大，比重越低鉆速越快，但降低鉆井液比重受到平衡地層壓力、控制井噴、井塌因素的制約，因此一般不能隨意降低或提高鉆井液比重。同時鉆井液的固相含量對鉆頭的磨損和鉆速的影響也較大，必須嚴格控制鉆井液中的固相含量。而鉆井液中的固相類型和體積含量，對鉆井液的比重、黏度和切力有明顯的影響。這些因素進而影響鉆井液成本、鉆井成本。所以固相含量的控制是鉆井液管理中最重要的工作之一，也是鉆井生產中最主要的環節。清除鉆井液中有害固相，同時將鉆井液中有用固相回收以保證合理的鉆井液密度的最有效的

工程方法就是組合使用1臺變頻離心機和1臺中速離心機，采用合理的工藝流程滿足非加重泥漿的高效大排量處理泥漿，又可以在使用加重泥漿時通過即可分離有害固相有可回收鐵礦粉、重晶石等有用固相的目的。克拉瑪依鉆井公司為滿足鉆井工藝需要，同時為適應頻繁搬遷的要求，所屬物資裝備科與榮昌公司合作研制開發了伸縮式雙作用離心機裝置。

一、伸縮式雙作用雙離心機裝置結構原理

伸縮式雙作用雙離心機裝置將1臺中速離心機、1臺變頻離心機和1個轉漿罐安裝在1個套裝伸縮支架上，該套裝伸縮支架在設備搬安和運輸時可縮回固定在整裝底撬上滿足運輸要求。

該裝置采用兩臺臥式供液泵供液，兩臺供液泵固定于支座底部，可通過管匯分別給兩臺離心機供液。該裝置在處理非加重泥漿時，將第一級離心機的分離口與溢流口互換，即將分離的固相直接排除，分離后的液體進入泥漿罐內，同時將第二級變頻離心機調低轉速與第一級離心機轉速相同，轉換進液口與第一級離心機相同，分離固相排除，分離后液體進入泥漿罐，此時兩個離心機并聯工作，起到加大處理泥漿量的作用，高效快捷完成泥漿維護目的。

當使用正常加重鉆井液時，為實現回收重晶石和清除細小固相及膠體，并控制鉆井液黏度，采用兩臺離心機串聯運行工作，即將中速離心機放在第一級，回收底流（重晶石或鐵礦粉）進入泥漿罐，為保證回收的有用固相能與罐內泥漿混合充分，回收底流口靠近攪拌器，所排放溢流進入裝置設置的轉漿罐，通過供液泵向所配備的第二臺變頻高速離心機供液，再通過該離心機分離溢流中無用的粘土和超細巖屑顆粒等有害固相，達到清除鉆井泥漿有害固相、凈化泥漿，同時回收加重泥漿中有用固相，如鐵礦粉、重晶石等泥漿化工材料的目的。使用該裝置處理常規泥漿及加重泥漿的工藝流程如圖1、2所示。

圖1 常規泥漿處理工藝流程圖

圖2 加重泥漿處理工藝流程

采用伸縮式雙作用離心機處理裝置即可以有效清除有害固相，又可以防止大量浪費重粉等，降低了鉆井液的維護成本。在處理非加重鉆井液時，只需將變頻離心機轉速下調至中速和中速離心機根據情況共同使用或調換使用。與常規的設置加寬臺安裝的離心機裝置相比，無須兩次吊裝離心機，減少了吊裝和搬安時間。該裝置采用臥式供液泵供液，效率和壽命優于長桿式供液泵。該裝置主要配置設備的技術性能指標見表1。

表1 主要配置設備的技術性能指標

升縮式雙作用離心機裝置布局及擺放位置圖如圖3所示。

二、該裝置技術關鍵及創新點

該裝置中速離心機帶有可轉向的底流槽（常規作法是將離心機反向安裝，回收底流），它分離出的底流排回泥漿罐中以回收重粉或重的固相，它排出的溢流先排入1個轉漿罐中，再用泵把轉漿罐中的液體泵入變頻高速離心機中，變頻高速離心機分離出的固體排出罐外，液體回到循環系統中。

該裝置將兩臺離心機和轉漿罐安裝在1個套裝伸縮支架上，支架固定在整裝底撬上。該裝置采用臥式供液泵供液，兩臺供液泵固定于支座底部，可通過管匯分別給兩臺離心機供液。采用套裝伸縮支架減少了設備搬安時間和人力，運輸時可縮回滿足運輸要求。

三、使用該裝置所產生的經濟效益和社會效益

該裝置的撬裝伸縮支架（帶雙離心機）在2010年在西部鉆探克拉瑪依鉆井公司所屬的50217隊金河1井首次成功作業，并陸續推廣使用5臺近年配套的鉆機，證明達到了設計效果。

設備的液相排量為Q；由于離心機只除去超細顆粒和液相，而不是固相和本體鉆井液，所以計算當量稀釋物量Edv的公式應為：

式中：Vld—排泄物中低密度固相百分比；

Vlm—鉆井液中低密度固相百分比。

計算所節約的重晶石價值：

式中：

Vhm—鉆井液中高密度固相百分比；

PW—加重劑價格。

圖3 升縮式雙作用離心機裝置擺放位置

由于一些有用的重晶石將隨鉆屑一起排掉，所以節約的重晶石減去損失的重晶石就是設備的總節約費用：

Vsn＝Q（Vld/Vlm）（Vhm/Vhd）×4.2PWT

式中：Vhm—鉆井液中高密度固相百分比；

Vhd—排泄物中高密度固相百分比。

例如：已知離心機數據如表2所示。

表2 離心機數據

若排量Q=3.42m3/h，工作時間T=18h/d，加重劑價格PW=640元/t，經計算，其節約費用Vsn=27 992元/d。因此對加重鉆井液來說，用該裝置回收重晶石在經濟上是合算的。

以新疆油田準噶爾南緣高泉1井為例，該井井深5 285m，鉆井液密度達1.85左右，全井共消耗重晶石2 263t。

如果采用該回收系統回收重晶石，一般該回收系統回收率為80%，加重劑價格PW=640元/t，則全井可回收重晶石1 810t，節約成本115.8萬元。

四、結論

隨著現代鉆井工藝技術的發展，為發現和保護油氣層采用了近平衡、欠平衡等鉆井工藝技術，而這些先進的工藝技術對鉆井液性能的要求較高，不僅要求鉆井液的密度控制在設計的范圍內，而且隨著地層壓力的變化及時快速得到調整，以滿足鉆井工藝要求。這就需要我們在鉆井液固控上采用先進有效的設備以保證除去鉆井液中有害固相，同時回收為滿足鉆井工藝要求在配制鉆井液時加入的鐵礦粉、重晶石等有用固相。

實踐表明，鉆進時鉆井液維護費用的90%左右是由于鉆屑影響所致。正確的使用固控設備，能大量清除鉆屑，減少鉆井液消耗，從而取得顯著的經濟效益。

采用雙作用離心機處理裝置即可以有效清除有害固相，又可以防止有用固相和有害固相一起被分離，從而極大地降低鉆井液的維護成本，使鉆井經濟效益進一步得到提高。

此裝置不僅能滿足調節鉆井液密度，滿足近平衡、欠平衡鉆井工藝的要求而且由于采用了可伸縮式支架，在搬家安裝過程中不拆卸離心機既可整體搬安運輸，同時由臥式離心供液泵代替立式長桿泵使供液泵使用壽命大大延長，從而使鉆井成本降低。

因此該裝置經現場進一步使用完善后可在超深井及山前構造復雜井、大位移水平井、大斜度井等鉆井生產固控系統中推廣應用。同時也可配套于≥5 000m超大型電動鉆機和機械鉆機上，以滿足現代鉆井工藝及快速搬安的要求。

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：1671-0711（2014）09-0056-03

2014-05-13）