1固控设备概述.ppt
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1、第八章 钻井液固相控制聂军聂军钻井工程技术研究院钻井工程技术研究院第一节 固控设备概述目目 录录一、概述一、概述二、振动筛二、振动筛三、旋流器三、旋流器四、泥浆清洁器四、泥浆清洁器五、离心机五、离心机*一、概述一、概述l钻井液中的固相按作用分为两类:有用固相:膨润土、加重材料、化学处理剂等 无用固相:岩屑、劣质土、砂粒等l固控,即固相控制(Solid Control),在保存适量有用固相的前提下,尽可能地清除无用固相。*一、概述一、概述l固相控制的作用:正确、有效地进行固控可以降低钻井扭矩和摩阻,减小环空抽吸的压力波动,减少压差卡钻的可能性,提高钻井速度,延长钻头寿命,减轻设备磨损,改善下套管
2、条件,增强井壁稳定性,保护油气层,以及减低钻井液费用,从而为科学钻井提供必要的条件。*一、概述一、概述*l钻井液固相控制技术的内容主要包括固控设备和固控工艺两大部分,其中固控设备的性能和质量是固相控制技术的关键。l四级固控设备:振动筛、除砂器、除泥器、离心机l辅助设备:砂泵、搅拌器、混浆器等二、振动筛二、振动筛n通过筛箱定向振动,过滤液体和小颗粒固体,排出固相n振动筛的技术水平主要反映在处理能力(处理量和分离粒度)。振动筛的处理能力与振动筛的结构、运动轨迹、振动频率、振动强度、筛网面积和筛网的粗细有关。n按振动轨迹分类:圆筛、椭圆筛、直线筛、均衡椭圆筛*l结构*激振器筛箱筛网进液仓底座二、振动
3、筛二、振动筛减振器圆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,筛箱可以水平安装,筛网上没有堆积现象,相应地可以加大处理量,但这类筛子上的固相颗粒抛射角是筛子 加速度的函数,当法向加速度为36倍重力加速度时,固相颗粒抛射角达7080。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,透砂率高,当这种筛配用细目筛网时,又有处理量太小,筛网寿命太低等缺点。*二、振动筛二、振动筛椭圆筛又称非均衡椭圆筛,是在筛箱质心的正上方固定有激振装置。这种类振型的振动筛,横向振幅大于法向振幅,
4、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效果。如果筛加长,还会出现倒流。因此,它要求筛箱倾斜一个角度,利用重力强行排砂,以免砂粒有朝后抛掷的倾向。由此而来,筛箱倾斜确实改善了砂粒的移动性能,但振动筛处理钻井液的量减少了,这正是普通椭圆筛的主要缺点。*二、振动筛二、振动筛直线筛两根带偏心块的主轴作同步反向旋转产生直线振动,直线振动的加速度平衡作用于筛箱,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,使得处理钻井液的量和均步度均比圆型或椭圆振动筛大得多、好得多。但是直线筛也有它的弱点,由于直
5、线筛振动方向不变,作用在卡入筛网孔里的颗粒上的加速度矢量不变,使得卡入的颗粒不易脱落,而出现“筛糊”现象,使得筛网的有效过流面积减小,造成处理量下降,而且当筛网目数增大时,筛糊现象会更严重。因而,直线筛在使用超细目筛网时,就不可能满足钻井液用量的要求。*二、振动筛二、振动筛均衡椭圆筛是近几年发展起来的一种新筛型,筛箱上各点的运动轨迹如图,所有椭圆的运动轨迹的长轴和短轴相同,抛掷角的大小和方向完全一致。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线振动筛的基本优点,即椭圆“长轴”是强化岩屑输送的分量,而“短轴”可促使岩屑在筛面上粘成一团的现象减
6、少,消除部分岩屑堵塞筛孔的可能性。在一般情况下,均衡椭圆筛的处理量较直线筛大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。*二、振动筛二、振动筛均衡椭圆筛均衡椭圆振动筛在排屑时不仅仅是将岩屑抛出,而且使岩屑产生转动,能将粘稠的泥团滚动排出,提高了泥砂的爬坡能力;而直线筛只是简单地将岩屑抛出,当泥浆粘度大时,直线筛的筛网较易出现糊堵堆积,一旦遇到爬坡或排出端堆积岩屑,后续岩屑由于受到下侧摩擦力的影响往往产生反旋倒走现象,进一步加剧岩屑堆积。因此,均衡椭圆筛排出的岩屑要比直线筛排除的固相浓度高。*二、振动筛二、振动筛直线筛与椭圆筛对比二、振动筛二、振动筛n振动筛的分
7、离粒度决定于筛网的目数n筛网的目数l筛网上1平方英寸(1英寸1英寸)面积内的网孔数量,通常表示为:横向网孔数纵向网孔数 如:10080目(长方孔)或100100目(方孔)l但实际使用中,以方孔筛网为主,因此100100目筛网简称为100目。*二、振动筛二、振动筛筛网的目数与孔长的关系*目数目数孔长孔长m目数目数孔长孔长m802001501101001602007412014032544二、振动筛二、振动筛n结构型式:钩边筛网、框架筛网n表面形状:平面网、波浪网筛网钩边筛网钩边筛网(平面网)(平面网)框架筛网框架筛网(平面网)(平面网)钩边筛网钩边筛网(波浪网)(波浪网)*二、振动筛二、振动筛*
8、在选用振动筛时,除根据固相粒度分布选择适合的筛网外,还应考虑的另一重要因素是筛网的许可处理量。振动筛的处理能力应能适应钻井过程中的最大排量。筛网越细,钻井液粘度越高,则处理量越小。一般粘度每增加10%,处理量降低2%左右。为了满足大排量的要求,有时需要2或3台振动筛并联使用。使用振动筛时还应注意以下几点:(1)正确地安装与操作。(2)筛网的张紧程度要适当,否则筛网寿命会大大缩短。(3)网孔尺寸以钻井液覆盖筛网总长度的750080%为宜。(4)安装水管线,及时清洗筛网,防止堵塞。二、振动筛二、振动筛l振动筛新技术多层筛技术三层分流技术自动控制技术*二、振动筛二、振动筛l振动筛新技术多层筛技术*二
9、、振动筛二、振动筛l振动筛新技术多层筛技术钻井院SSZY270-6K振动筛Derrick DP600双池振动筛*二、振动筛二、振动筛l振动筛新技术三层分流技术*二、振动筛二、振动筛l振动筛新技术NOV Brandt VSM多层振动筛MI-SWACO MD-3双轨迹振动筛*二、振动筛二、振动筛l振动筛新技术自动控制技术1)筛箱倾角自动调整功能:自动控制技术(Automated Shaker Control 简称ASC)。ASC技术使用超声波声纳系统采集筛箱内的液面高度,并与设定参数进行比较,从而实现筛箱倾角自动调整,使钻井液进入端的残留钻井液接近最优值。2)自动增强功能:当筛箱倾角达到最高点,且
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