钻井系统简介

钻井系统简介

钻井流体的重要性和它的属性

泥浆，通常在钻井系统的设计和操作中扮演着重要的角色，它主要有以下几个作用：

1．在钻井过程中带走切下来的岩屑。2，防止在钻井过程中外部的油，气，和水进入井中。3，冷却钻头和钻杆4，防止井口塌陷。

要达到以上的要求必须使泥浆的黏度，比重，强度，失水性满足钻井的要求。

通常的要求是：A，黏度足够低能够被泥浆泵容易泵送，足够高能够把岩石屑带回地表。当黏度不满足上述要求时，可以通过稀释，机械分离，化学方法处理之。B，比重需要足够的高以阻止流入物进入井中。比重可以通过增加一些比重比较大的物质，如陶土等增加或者通过机械分离出一些比重比较大的物质，加水稀释来减小比重。C，失水性，可以通过添加一些添加剂使失水达到最低水平。

泥浆循环系统：

泥浆泵是整个钻井系统的心脏。泥浆泵在很高的马力下从泥坑中吸入泥浆，泥浆被泵送到钻井平台上的立管中，经过软管进入TOP DRIVER ，钻杆，最后到达钻头。在喷射状态下从钻头上的孔中喷出，携带被钻头切下的岩屑从环形空间返回地面。它们将会再经过油气分离器除去泥浆中带出的油气，振动筛除去里面的比较大的岩块，除沙器除去沙子，等一系列过程，直到泥浆再次回到泥坑。在这个循环过程中，泥浆的一些特性会发生变化，泥浆然后被泥浆混合泵泵送到混合斗，在这里一些比重比较大的物质如陶土，重晶石等被添加到里面，或者通过机械分离的方法除去里面比重比较大的物质。或者进入泥浆处理房添加一些添加剂，从而得起初的特性以便再次循环

泥浆设备的操作特性和要求

泥浆泵：

高压高速多作用往复泵，泥浆泵可产生高达5000磅的压力使泥浆得以循环，排出总管的设计压力7500磅，在深水钻井中甚至达10000磅。管子和管路附件一般要用SCH160或者XXH strong类型，阀一般要用DEMCO或者CAMRON 1500# 等级的闸阀。在泥浆泵的进出口装有空气室或压力波动缓冲装置（往复泵的特性要求），为了帮助泵吸入，在泥浆泵的前面装有增压泵。

在设计泥浆泵的进出口管线和泵的选择中，应考虑到泥浆在钻井过程中扮演的角色，有以下三个方面影响到钻井的穿透性：1，钻头上的重量2，旋转的功率。3，钻头上的液压力。对于前两个方面，钻头上的重量的增加，旋转功率的增大，都会提高钻井的穿透性。但要么成本过高，要么会加大钻杆各连接处的振动。而对于钻头上的液压力，取决于泥浆泵的容量，钻杆尺寸，钻头孔眼的大小。这就要求泥浆泵能够产生足够高的压力，克服循环过程中的摩擦损失，以高速从钻头孔眼喷出，带走切屑。

立管，软管：

在进入钻井管线之前，泥浆首先进入立管，软管是运动管线和静止管路的连接部分。立管和软管可以经受7500磅的测试压力。立管和其附件需要SCH160或者XXH nature。

钻井管线，包括钻杆，套管(COLLARS)，钻头。钻杆通过隔水套管（RISER）一直延伸到海床，下面连接钻头，因此在钻杆和隔水套管之间会形成一个环形的空间。它是泥浆的回流路线。

泥浆回流管路：油气分离器，振动筛，除沙器，DESILTER，泥坑。

油气分离器

分离出泥浆中携带的油气，排放到大气中。泥浆中过多的油气会导致泥浆的喷发。钻架顶部的透气管需要足够的大，使气体能在较小的背压下燃烧，高度足够高以保证安全。油气分离器通常装有一个泵，它从返回泵中吸入泥浆，高速流动的泥浆通过油气分离器中的挡板，在这里，泥浆和油气被分离出来，以不同的方向排出。油气分离器在振动筛房(SHAKER HOUSE)的顶部，这样泥浆就可以以较小的压力流到振动筛

振动筛：

由马达驱动的一个筛子。通常一个钻井平台上有多个振动筛，因此泥浆在流入它之前有一个分配器，用于分配到达每个振动筛的泥浆量。，振动筛主要是从泥浆中分离出体积较大的切屑，分离出来的切屑进入cutting blower 进行处理，然后再进入切屑处理系统。

除沙器：

除沙器用于除去泥浆中体积比较小的切屑，它和后面提到的DESILTER都是采用了水力旋流器的原理。泥浆通过一个离心泵从振动筛的SUMP(坑)吸出，以切线方向高速进入除沙器，流体在里面旋转起来，比重大，体积大的杂质因为离心力的作用被甩到靠近壁的外部空间。

沿外壁流到下面的盘中。相反地，比重小的泥浆和一部分体积很小的杂质就会集中在中间的空间，沿中间的管上升排出，进入DESILTER进行进一步的分离。

DESILTER：

和除沙器的原理一样，但是它的CYCLONE只有4”，而除沙器是6”。因此能分离更加细小的杂质。

最后分离后的泥浆返回到泥坑中重新利用或者进行处理。

泥坑和泥浆处理系统（低压）

上面已经提到，当泥浆从返回时，它会失去先前的特性，因此，在它再次循环之前，需要进行处理。泥浆混合泵就是起这个作用的。它主要有以下几个作用：

1，增加必需的泥浆的比重。泥浆被泥浆混合泵从泥坑里面泵出来经过一个混合斗，在这里比重比较大的陶土，重晶石等被添加进去，它的原理就是喷射泵，泥浆作为引射流体进入混合斗下面的类似喷射泵的装置中，形成局部真空。混合斗中的比重较大的物质在大气压的作用下被吸入，并且在这里和泥浆混合在一起。

2，混合泥浆或者泥粉加水以补充泥浆量，泥浆从一个方向被添加到旋流器，与此同时，从泥粉储存压力罐中的泥粉在气动控制系统的作用下，从相对的方向进入。由于喷嘴是相对设计的。因此，当其中的任意一个工作的时候，都会产生一个旋转运动。这样，泥粉和水或者泥浆就容易混合。旋流器通常挂在泥坑的顶部，这样混合的泥浆靠重力就可以流回到泥坑。

3，添加一些化学控制添加剂，泥浆被输送到处理房，在这里化学添加剂被加到泥浆里面。

4，泥浆进入到一个机械离心分离装置，产生旋转运动，大比重的重晶石等物质就会被分离出来。

泥浆从泥浆处理系统返回到泥坑中后，为防止比重大的物质沉淀下来，就要用到泥浆搅拌器。

由机械动力驱动的叶片不停地在每个泥坑中搅拌，以保证泥浆密度的均匀性。

泥粉和水泥处理系统