鉆井液固控系統優化配置研究

孫珊珊 楊曉鐸

【摘 要】隨我我國經濟建設的不斷發展，科技的發展更是取得了長足的進步。尤其是在鉆井領域，新型的鉆井技術和工具得到了廣泛應用。本文根結合實踐在鉆井液固相控制方法的基礎上，對鉆井液體系及配套固控設備進行分析，重點探討鉆井液固控系統的優化配置以及新技術實際應用的相關問題，以期能夠提高該系統的固控效果。

【關鍵詞】鉆井液 固控系統 優化配置 新技術

隨著新型鉆井技術以及鉆井工具的廣泛應用，現場對鉆井液固控水平的要求也在不斷提高，傳統固控系統存在的一些問題也逐漸暴露出來，越來越難以適應現代鉆井的需求，因此，有必要對固控設備流程進行優化設計，提高鉆井液的固控能力以及現場應用效果。

1 鉆井液固相控制方法及配套固控設備

1.1鉆井液固相控制方法

鉆井液中的一些固體顆粒會影響到其自身性能，因此需要采用固相控制方法進行處理，常用的固相控制方法有稀釋和替換法、機械消除法以及化學處理法。稀釋和替換法具有操作簡單、見效快等優點，但是其成本較高，難以廣泛推廣；化學處理法常與機械消除法聯合使用，即利用化學絮凝劑將固體顆粒變大，然后再用機械法進行排除，該方法容易控制鉆井液的性能，產生的環境污染也比較小，優點明顯，因此得以推廣應用[1]。

1.2鉆井液處理劑的使用

鉆井液處理劑的使用會直接影響到鉆井液中固相顆粒的粒度分布，進而影響到固控設備的清潔效果。目前比較常用的鉆井液處理劑有稀釋劑、包被劑和絮凝劑三種類型，其中，絮凝劑的應用效果最為理想，它屬于中等長度分子鏈聚合物，不僅可以結合在帶電黏土的邊緣，還能夠將其聯結起來，將極細顆粒變大，更便于清除。在現場施工中，如果絮凝劑加入量過小，將難以達到理想的絮凝效果，如果絮凝劑加入量過大，便會對固相起到保護作用，而且這兩種情況還都會使鉆井液變稠[2]。

1.3鉆井液配套固控設備

現有循環固控系統基本上配備的是四級固控設備和五級固控設備，前者由振動篩、除泥清潔器、除砂清潔器和離心機組成，后者是在前者基礎上加入除氣器，該系統存在以下三種問題：其一，循環罐設計不合理，常見的長方體循環罐在攪拌鉆井液時會產生很大的阻力，造成很大的動力損失，進而影響到鉆井液的凈化效果，而且罐內連通管線因長時間使用也容易出現堵塞；其二，固控設備配套不科學，固控設備功率與發電機功率不匹配，在安裝過程中也常出現不規范的問題，固控設備的正常運轉和使用受到電路分配的影響；其三，固控設備老化嚴重，現有設備固控效果較差，多與其自身老化落后有關，已經無法滿足鉆井液性能處理的要求，而且設備一旦老化，其振動頻率、振動強度都會受到影響，這也給后續凈化造成了很大的壓力，致使總體固控效果較差[3]。

2 鉆井液固控系統的優化配置

2.1循環固控系統的優化設計

多種鉆井液固控由除砂除泥一體機來完成，鉆井液經振動篩進入除砂器和除泥器，然后再溢流進入鉆井液循環系統，如果鉆井液較為潔凈，僅通過振動篩系統便可以完成清潔，這也節約了能源。一體機的設計應達到結構簡單、維護方便、易于操作、性能價格比高等要求，具體設計如下：對于一體化機直線振動篩，其篩體尺寸既要滿足循環罐罐面安裝尺寸，又要使篩網使用面積足夠大，為簡化其結構，便于現場維護，應優先選用雙激振電機自同步激振方式，有效解決振動篩現場安裝不方便、篩體運輸難固定、鉆井液飛濺等問題；對于一體化機除砂、除泥器，首先應分析影響水力旋流器的相關因素，包括水力旋流器直徑、溢流管直徑、排砂孔直徑等，水力旋流器錐筒比較容易出現磨損，根據其磨損規律，建議采用澆注聚氨酯材料，為減少水力損失，建議采用矩形入口結構。

2.2系統流程及配套設備設計

對于存在的海底閥密封性差、罐內連通管線易阻塞等問題，需對循環系統流程進行優化設計，可取消海底閥，簡化罐內連通管線，并將各罐之間的連接閥門設在罐外。為減少鉆屑沉淀，便于鉆屑的排出，可重新鋪設罐內管線，重新鋪設的管線長度不應超過3m。對于一些老式鉆機固控設備，需對其電路進行改造，以達到固控設備的用電需求，提高其固相控制能力。此外，還應考慮到振動篩對鉆井液固控的影響，建議采用平衡橢圓篩，因其改變了振動的軌跡，增加了鉆屑和飛濺起來的鉆井液在空中停留的時間，有效改善了鉆井液的固控能力，尤其是對高密度鉆井液劣質固相的控制，效果十分明顯[4]。

2.3固相控制技術的實際應用

對于疏松砂巖細砂粒較多的地層，容易出現堵篩飛濺鉆井液的問題，進而影響到鉆井液的正常循環，采用加強一級固控振動篩，在現場試驗以及實際應用中，不僅能夠達到鉆井液固控要求的同時，還可以減少固控設備的使用；一體機有多種處理流程，不同處理流程對鉆井液固相控制的影響效果也不同，在現場應用中，應根據鉆井液的清潔程度、鉆屑的性質和處理量來選擇處理流程，這樣可以減輕循環系統電路的負擔，節約用電量，還能夠減少鉆井液的排放，實現對鉆井液的良好固控[5]。通過對平板形篩網、波形篩網以及激光割縫網性能的試驗，發現激光割縫網最容易開裂，因此將其排除，其余兩種篩網的比較中發現波形篩網的清潔效果更為理想，但是結合實踐應用，該型篩網價格較高，對鉆井液的性能要求也比較高，在此建議選擇高性價比的平板形篩網。

3 結語

鉆井液固控水平的提高，有助于鉆井工作的持續開展，本文針對老式循環固控系統存在的一些問題，結合當前常見的鉆井液固相控制方法，對鉆井液配套固控設備進行了改進，對相關流程進行了重新設計，改進后的鉆井液除砂除泥一體機能夠適應各種條件下的鉆井液固控要求，循環系統電路分配也變得更為合理，極大地提高了鉆井液的固控能力，同時也有效減少了馴悍系統的用電功率，為鉆井液固控系統的現場應用提供了可靠的技術途徑。

參考文獻：

[1]張曉東，何石，茍如意 等.超深井鉆井液固控系統配套合理性探討[J].石油鉆采工藝，2013，13（6）：52-54.

[2]王海峰，董新，程文利 等.海洋平臺鉆井液固控系統優化設計[J].石油和化工設備，2011，17（9）：25-26.

[3]許錦華，柴占文，劉維彬 等.圓形罐鉆井液固控系統[J].石油科技論壇，2012，12（3）：58-59.

[4]夏云林.水資源系統優化配置研究進展與展望[J].水資源與水工程學報，2010，10（2）：150-152.

[5]趙平.鉆井液固控系統流程設計改進[J].科技資訊，2009，19（7）：47-49.