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固控那些事儿——华扬油气
固控设备用(yòng)于分(fēn)离处理(lǐ)钻井液中岩屑、泥砂等颗粒，维持钻井液性能(néng)以及储存循环钻井液。配有(yǒu)加重混合装置、灌注装置和化學(xué)药剂加注装置。用(yòng)于改善钻井液的物(wù)理(lǐ)和化學(xué)性能(néng)，以满足钻井工作的需要。
==固相的分(fēn)类==
有(yǒu)用(yòng)固相和有(yǒu)害固相有(yǒu)用(yòng)固相：泥浆中必须使用(yòng)的固相，如膨润土粉、化學(xué)处理(lǐ)剂、加重剂等۩有(yǒu)害固相：有(yǒu)用(yòng)固相以外的固體(tǐ)，如钻屑、劣质粘土、砂粒等。
高密度固相和低密度固相：
LGS-低比重固相含量，无用(yòng)固相及非加重泥浆材料引起的固相۩HGS---高比重固相含量，加重材料引起的固相。
· 减少了泵的维修时间₪延長(cháng)了钻头寿命
· 降低了钻井液费用(yòng)₪有(yǒu)利于钻井液性能(néng)的维护
· 保证钻井液在流变性控制、防塌能(néng)力，润滑性能(néng)、岩屑携带、防漏堵漏等方面都具有(yǒu)良好的性能(néng)。
· 保证井下安全，提高钻速，缩短钻井周期，节约钻井总成本具有(yǒu)重要的意义。
·
钻井液中的固相得不到清除，会在钻井液中水化分(fēn)散，再通过机械破碎愈变愈细，表面积无限增大，最终导致一系列的问题。泥浆中小(xiǎo)于1微米的胶體(tǐ)颗粒比大于1微米的粗颗粒对钻速的影响大12倍，所以使用(yòng)不分(fēn)散體(tǐ)系的钻速比使用(yòng)分(fēn)散體(tǐ)系快的多(duō)。
因此搞好固相的控制是世界上各大石油公司都非常重视的问题，都不惜花(huā)大量的钱研究制造各种固控设备。國(guó)际上各大泥浆公司先后不断推出了新(xīn)的泥浆體(tǐ)系，新(xīn)的药品，其发展方向和思路，都是朝着固相的控制方向发展前进的。泥浆有(yǒu)最初的细分(fēn)，逐步发展到今天的聚合物(wù)不分(fēn)散的控制型泥浆體(tǐ)系，可(kě)以说只要一天不停止石油钻井作业，固相的研究与控制就不会停止。
=固相控制=
固相控制方法1.机械法
采用(yòng)固控设备清除有(yǒu)害固相
2.稀释法(置换法)
稀释法就使通过向钻井液中加水或稀胶液，达到降低固相浓度的目的。
3.化學(xué)絮凝法
加入适量的絮凝剂，使小(xiǎo)颗粒变成大颗粒，然后用(yòng)机械法去掉。
固相控制设备
固相控制设备主要包括：沉砂池、振动筛、除泥器、除砂器、离心机、清洁器。
==振动筛==
振动筛使用(yòng)的好坏直接影响下一级固控设备的效果。泵排量、筛网面积、固相浓度、钻井液粘度、密度等因素影响振动筛网的选择以及分(fēn)离的效果。应尽可(kě)能(néng)选择使用(yòng)细的筛网。性能(néng)先进的振动筛使用(yòng)的最小(xiǎo)筛网可(kě)达325目至460目。一般原则是以钻井液覆盖筛网面积的70～80為(wèi)合适。除特殊情形外(如加入堵漏材料)，不允许返出钻井液旁通振动筛循环。振动筛的类型:
普通椭圆筛、圆型振动筛、直線(xiàn)振动筛、均衡椭圆筛。
普通椭圆筛
普通椭圆筛又(yòu)称非均衡椭圆筛,是在筛箱质心的正上方固定有(yǒu)激振装置。这种类振型的振动筛，横向振幅大于法向振幅，横向振幅与法向振幅之比值大于圆形振动的比值，所以，它的平均输送速度大于圆形振动的振动筛，影响了钻井液的处理(lǐ)效果。如果筛加長(cháng)，还会出现倒流。因此，它要求筛箱倾斜一个角度，利用(yòng)重力强行排砂，以免砂粒有(yǒu)朝后抛掷的倾向。由此而来，筛箱倾斜确实改善了砂粒的移动性能(néng)，但振动筛处理(lǐ)钻井液的量减少了，这正是普通椭圆筛的主要缺点。
圆型振动筛
圆型振动筛亦称自定中心振动筛，激振器位于筛箱质心。筛箱作圆形振动时，筛箱的法向和横向加速度相等，筛箱可(kě)以水平安装，筛网上没有(yǒu)堆积现象，相应地可(kě)以加大处理(lǐ)量，但这类筛子上的固相颗粒抛射角是筛子加速度的函数，当法向加速度為(wèi)3~6倍重力加速度时，固相颗粒抛射角达70°~80°。这样陡的抛射角使得钻屑在下落时惯性大，易粉碎，相应地增大了砂粒的透筛率，对钻井液的净化不利。现场实践表明，圆型振动筛输砂速度小(xiǎo)，透砂率高，当这种筛配用(yòng)细目筛网时，又(yòu)有(yǒu)处理(lǐ)量太小(xiǎo)，筛网寿命太低等缺点。
直線(xiàn)振动筛
直線(xiàn)振动筛是由两根带偏心块的主轴作同步反向旋转产生直線(xiàn)振动, 直線(xiàn)振动的加速度平衡作用(yòng)于筛箱，筛网受力均匀，其寿命明显优于圆形或椭圆振动筛的筛网；另外，由于钻井液受到的过筛阻力较小(xiǎo)，使得处理(lǐ)钻井液的量和均步度均比圆型或椭圆振动筛大得多(duō)、好得多(duō)。
但是直線(xiàn)筛也有(yǒu)它的弱点，由于直線(xiàn)筛振动方向不变，作用(yòng)在卡入筛网孔里的颗粒上的加速度矢量不变(即沿着振动方向)，使得卡入的颗粒不易脱落，而出现“筛糊”现象，使得筛网的有(yǒu)效过流面积减小(xiǎo)，造成处理(lǐ)量下降，而且当筛网目数增大时，筛糊现象会更严重。因而，直線(xiàn)筛在使用(yòng)超细目筛网时，就不可(kě)能(néng)满足钻井液用(yòng)量的要求。
均衡椭圆筛
均衡椭圆筛是近几年发展起来的一种新(xīn)筛型，筛箱上各点的运动轨迹如图,所有(yǒu)椭圆的运动轨迹的長(cháng)轴和短轴相同，抛掷角的大小(xiǎo)和方向完全一致。筛箱处于平动状态。在筛箱的进口处、中点和出口处的输砂速度是一致的。
均衡椭圆筛结合了圆型振动筛和直線(xiàn)振动筛的基本优点，即椭圆“長(cháng)轴”是强化岩屑输送的分(fēn)量，而“短轴”可(kě)促使岩屑在筛面上粘成一团的现象减少，消除部分(fēn)岩屑堵塞筛孔的可(kě)能(néng)性。根据國(guó)外资料及现场试验结果表明，在一般情况下，均衡椭圆筛的处理(lǐ)量较直線(xiàn)筛大20~30%，是一种比较先进的钻井液振动筛，代表着当今钻井液振动筛的发展方向。
==除砂器/除泥器==
除砂器与除泥器都是由一组水力旋流器和一个处理(lǐ)旋流器底流并回收钻井液的小(xiǎo)型超细网目振动筛组成。除砂器用(yòng)来清除30~74μm的固相颗粒，除泥器用(yòng)来清除l0~30μm的固相颗粒。旋流器中分(fēn)粒度D50不但与旋流器的结构尺寸有(yǒu)关，而且也与钻井液浓度、密度和进液压力有(yǒu)关。一般情况下，旋流器的分(fēn)离能(néng)力与旋流器的直径有(yǒu)关，直径愈大其分(fēn)离的颗粒也越大。反之直径愈小(xiǎo)，其分(fēn)离出的固相颗粒也愈小(xiǎo)。
如152.4~304.8mm(6~12英寸)的旋流器称為(wèi)“除砂器”，分(fēn)离点约為(wèi)40微米，把50.8~152.4mm(2~6英寸)的旋流器叫做“除泥器”，分(fēn)离点约為(wèi)15微米。
清洁器由除泥器与细网振动筛组成，筛网一般在140~200目(网孔104~74微米)之间，目的是回收部分(fēn)通过旋流器排出的液體(tǐ)、重晶石等。一般不建议清洁器用(yòng)于非加重钻井液。若在非加重钻井液中使用(yòng)清洁器，则可(kě)关掉振动筛而让旋流器的底流全部排掉。
為(wèi)了满足处理(lǐ)全部钻井液的要求，除砂器和除泥器必须由若干个旋流锥筒组成。為(wèi)了保证旋流器正常工作，进液压力必须维持在0.25~0.35MPa这个范围内。除泥器因旋流锥筒多(duō)、管線(xiàn)長(cháng)，进液压力应取较大值;除砂器因旋流锥筒少，管線(xiàn)短，进液压力应取较小(xiǎo)值。
进液压力的大小(xiǎo)主要取决于砂泵匹配是否合理(lǐ)，因而砂泵的选择是至关重要的，砂泵扬程通常為(wèi)40mH2O左右，排量能(néng)与除砂器和除泥器所标定的处理(lǐ)量相等，即可(kě)满足使用(yòng)要求。同时，在选用(yòng)除砂器和除泥器时必须参考钻井泵的最大排量，以期达到匹配合理(lǐ)。
这两种设备在使用(yòng)时间上，无严格的界限，一般在钻浅地层和软地层时，钻井液中大颗粒钻屑含量高，二者必须同时使用(yòng);在钻探地层和硬地层时，若采用(yòng)细网目振动筛，可(kě)直接使用(yòng)除泥器来处理(lǐ)钻井液，这对钻井液的净化质量影响甚微，且非常经济。
==离心机==
离心机是离心分(fēn)离设备，钻井现场常用(yòng)的是以固液密度差作為(wèi)分(fēn)离基础的沉降离心机，主要用(yòng)来清除钻井液中2~10μm的固相物(wù)质，是最后一级钻井液固控设备。离心机的规格以鼓的長(cháng)度和最大直径表示：有(yǒu)18×24英寸、14×22英寸、14×20英寸(直径×長(cháng)度)等规格，也有(yǒu)以处理(lǐ)量来做為(wèi)规格的，一般的國(guó)产离心机处理(lǐ)量為(wèi)40方/小(xiǎo)时或60方/小(xiǎo)时。离心机的转鼓以1500~3500转/分(fēn)(r/min)旋转。螺旋输送器一般以1:80的速差和转鼓同向旋转。一般可(kě)清除2~3微米的固相颗粒。用(yòng)于加重和非加重钻井液。
应用(yòng)离心机处理(lǐ)加重钻井液
在加重钻井液中应用(yòng)离心机的首要目的是控制粘度。因為(wèi)在高粘度下，钻井速度较慢。控制粘度的方法是将引起粘度增加的超细颗粒固相和胶體(tǐ)通过溢流分(fēn)离出来，排至废料池，而将含有(yǒu)大量重晶石的底流重新(xīn)返回钻井液循环罐内。
应用(yòng)离心机处理(lǐ)非加重钻井液
在末加重的低固相钻井液中，离心法是很(hěn)有(yǒu)效的固液分(fēn)离方法。用(yòng)于这方面的离心机通常是大处理(lǐ)量型离心机，每小(xiǎo)时能(néng)处理(lǐ)23~45m3的液體(tǐ)，处理(lǐ)3~4t固相。离心机将钻井液分(fēn)离為(wèi)溢液和底流两部分(fēn)。底流中含有(yǒu)大量无用(yòng)固相排到废浆池中;而贵重的液相再返回到循环罐中去。由于低固相钻井液所带来的巨大效益，因此，用(yòng)离心机来清除非加重钻井液中的固相越来越普遍了。
==除气器==
除气器用(yòng)来清除气侵钻井液中的气體(tǐ)，其处理(lǐ)能(néng)力应达到全流量处理(lǐ)。除气器必须置于砂泵之前来处理(lǐ)钻井液。因為(wèi)钻井液中含有(yǒu)气體(tǐ)时，离心砂泵将发生气蚀，气蚀不但使砂泵性能(néng)下降，产生噪音和振动，寿命缩短，严重时会使砂泵无法工作或损坏。除气器的功能(néng)有(yǒu)两点：一是保证钻井液性能(néng)相对稳定，防止井喷、井涌事故，确保钻井安全；二是保证旋流器能(néng)正常工作。在钻中深探井、气井和含气油井时，必须配备除气器。除气器分(fēn)為(wèi)两大类：常压式和真空式
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