钻井液固控系统研究的目的和意义
实施无固相钻完井液一体化的目的和意义
一、实施无固相钻完井液一体化的目的和意义1、实施目的无固相钻完井液一体化一方面没由于体系的无固相，可以大大消除固相颗粒对储层尤其是低渗油气层的伤害，同时使钻井液与完井液具有更大程度地相溶性，避免了因钻完井液不相配伍从而导致的沉淀伤害储层，并且由于无固相体系的泥饼薄而韧，大大利于固井质量的提高；2、实施意义实施无固相钻完井液一体化后，由于该体系具有较低的粘度，可以大幅度提高钻井速度，有效缩短钻井周期；体系无固相，在降低对地层的固相伤害的同时，也避免了因固相成份下沉造成的卡钻事故的发生，同时也利于有效方便的固控；薄、韧且光滑的泥饼能够降低在高压情况下粘附压差卡钻的风险；较低的抽吸激动压力，降低了井壁不稳定风险或井控事故的发生；钻完井液一体化，保护储层，提高油井生产能力的同时，更是节省了昂贵的完井液费用；体系无固相，易于筛除维护且可以重复利用，从而大大降低了配液作业费用；所选用的外加剂及加重剂均安全无毒，易降解，对环境无不利影响。
因此，无固相钻完井液一体化的实施可以从根本上实现对储层的良好保护，解决静态、动态携砂、清洁井眼和减小钻头阻力提高钻速的问题，在节约成本的同时更能大幅度地提高油气井产量，经济效益显著。
二、无固相钻完井液的背景与需求在目前石油勘探开发过程中，常规的水基泥浆或油基泥浆由于自身的特点，往往在钻井过程中尤其会对储层造成不可挽救的伤害，从而使勘探及至后期的开发得出错误的结论，而增加不必要且高昂的处理费用；同时常用的重晶石加重剂由于本身不可溶，且具有潜在的危害性，也导致了废弃钻井液排放处理费用高的问题。
尤其是在高温情况下，钻井液中化学物质的高温降解所分解出的固相微粒，更是在使体系性变差的同时，对地层形成了新的伤害。
同时部分钻井液体系由于化学成份复杂，与水泥兼容性差，从而影响后继的固井质量。
“钻井液完井液一体化技术”是上世纪末油气井工作液技术的一大进步，也是今后工作液发展的必然趋势。
作为近年来才发展起来的新型钻井液完井液体系——甲酸盐体系，目前正得到世界石油工业的认可和重视。
《钻井液固相控制》课件
培训工作人员
教授员工如何识别固相物、钻井 液的正确使用方法和维护设备。
正确选取化学物品
化学物品必须考虑到地质条件、 钻井液类型和其他必要条件。
案例分析和应用实例
案例
YZ区的天然气钻井液中，固相物的含量非常高，导 致滑塞暴射，致使施工工作无法进行。
应用实例
1. 选择化学物品，能够实现提高化学效率，减 少固相物含量的目标。
钻井液固相控制
本PPT课程将带你深入探究如何控制钻井液中的固相物，保障钻井工作的顺利 进行。
课程介绍
什么是固相物？
介绍天然气、石油开采过程和固 相物的概念。
为什么需要控制固相物？
控制固相物可以最小化钻井液损 失，提高工作效率。
固相控制的挑战
天然气和石油开采的不同，导致 固相控制方法不同。
钻井液固相控制的定义
2. 工人需要掌握如何正确使用钻井液，以及如 何及时加入量化小的化学物品。
3. 更换钻井设备，以达到防止堵塞和平滑的效新技术和材料将继续 3 保持课程学习的纪律
重点
推动固相控制的发展
性
优化固相控制可以显着提 高钻井生产力和钻井液性 能。
一些公司正在开发更高效、 更安全的固相控制材料和 技术。
1 定义
钻井液固相控制是一项旨在减小钻井过程中固相物对设备损害的工程计划，涉及对钻井 液的研究、开发和应用。
2 固相物的来源
固相物来自于岩石、钻井设备和钻井液。它们可能会导致口井、裂缝或头屑，导致生产 中断。
固相控制的重要性
安全第一
固相物有可能堵塞井口，导致不安全状态。
提高效率
优化固相控制方法可以最小化停工时间和孔口閉塞风险。
更多工程师需要掌握固相 控制的基础知识，多了解 和研究新技术，推动行业 的创新。
钻井液固控系统优化配置研究
对于疏松砂岩细砂粒 较多的地层 ， 容易出现堵筛飞溅钻井液的 问题 ， 进而影响到钻井液 的正常循环 ， 采用加强一级 固控振动筛， 在 现场试验 以及实 际应用中 ， 不仅能够达 到钻井液 固控要求 的同时， 还 可 以减 少 固控 设 备 的 使 用 ； 一 体 机有 多 种 处理 流程 ， 不 同 处理 流
１ ． ２钻 井 液 处 理 剂 的 使 用
钻井液处理 剂的使用 会直接影 响到钻井液 中固相颗粒的粒度 分布 ， 进而 影响 到固控设备 的清洁效果 。 目前 比较常用 的钻井液处 理剂有稀释剂、 包被 剂和絮凝剂三种类型 ， 其 中， 絮凝剂的应用效果 最为理想 ， 它属于中等长度分 子链 聚合物 ， 不仅 可以结合在带 电黏 土的边缘 ， 还能够将 其联结起来， 将极 细颗粒变大 ， 更便于清 除。 在 现场施 工中， 如果絮凝剂加入量过小 ， 将难以达到理想的絮凝效果 ， 如果絮凝剂加入 量过大 ， 便会对固相起 到保 护作用， 而且这两 种情 况还都会使钻井液变稠［ ２ ｌ 。 １ ． ３钻 井液 配套 固控 设备
程对钻井液固相控制的影响效果也不同 ， 在现场应用中 ， 应根据钻 井液 的清洁程度 、 钻屑 的性质和处理量来选择处理流程 ， 这样可 以 减轻循环系统 电路的负担 ， 节约用 电量 ， 还能够减少钻井液的排放 ， 实现对 钻井液 的良好 固控【 ５ ｊ ｏ 通过对平板形筛网、 波形筛 网以及激光 割 缝 网 性 能 的试 验 ， 发现 激 光 割缝 网最 容 易 开 裂 ， 因 此将 其 排 除 ， 其 余两种筛网的比较 中发现波形筛网的清洁效果更为理想 ， 但是结合 现有循环 固控系统基本上配备的是四级 固控设备 和五级 固控 实践应用 ， 该型筛 网价格较高 ， 对钻井液的性能要求也比较高 ， 在此 设备 ， 前者 由振动筛 、 除泥 清洁器 、 除砂清洁器 和离心机组 成， 后者 建议选择高性价 比的平板形筛 网。 是在前者基础上加入除气器 ， 该系统存在 以下三种 问题 ： 其一 ， 循环 罐设计不合理 ， 常见 的长方体循环罐在搅拌钻井液时会产生很大的 ３结 语 阻力 ， 造成很大 的动力损失， 进而影响到钻井液的净化效果 ， 而且罐 钻井液固控水平的提高 ， 有助于钻井工作的持续开展 ， 本文针 结合当前常见 的钻井液固相 内连通管线 因长 时间使用 也容易 出现堵塞 ； 其二 ， 固控设备配套不 对老式循环固控 系统存在的一些 问题 ， 科学 ， 固控 设 备 功 率 与 发 电机 功 率 不 匹配 ， 在 安 装 过 程 中也 常 出 现 控制方法 ， 对钻 井液配套 固控设备进行 了改进 ， 对相 关流程进行 了 不规 范 的 问题 ， 固控 设 备 的正 常 运 转 和 使 用 受 到 电路 分 配 的 影 响 ； 重新设计 ， 改进后的钻井液除砂除泥一体机 能够适应各种条件下 的 其 三， 固控设备 老化严重 ， 现有设备固控效果较差 ， 多与其 自身老化 钻井液固控要求 ， 循环 系统 电路分配 也变得更为合理 ， 极大地提 高 同时也有 效减少了驯悍 系统 的用 电功 率 ， 为 落 后有 关 ， 已 经 无法 满足 钻 井 液 性 能 处 理 的要 求 ， 而 且 设 备 一 旦 老 了钻井液的固控能力 ， 化， 其振动频率、 振动强度都会受到影响， 这也给后续净化造成了很 钻井液固控系统的现场应用提 供了可靠 的技术途径 。 大 的压 力 ， 致 使 总 体 固控 效 果 较 差 ［ ３ 】 。 参考文献：
ZYK—160型钻井液固控系统的研究与设计的开题报告
ZYK—160型钻井液固控系统的研究与设计的开题报告一、课题背景及研究意义随着石油工业的发展，钻井液的运用越来越广泛，用于油气勘探、采矿、水井开采等方面。
但是，在钻井过程中，钻井液中的固态废料会极大地影响钻井效率和油田的产量，因此需要一种高效的钻井液固控系统。
目前国内外已有许多钻井液固控系统，但整合效果不尽相同。
结合我国油气行业的实际情况和需求，本项目旨在设计一种ZYK—160型钻井液固控系统，既能达到高效固控废料的效果，也能满足钻井液的生产需要，具有广泛的应用前景和重要的经济意义。
二、课题研究内容本项目的研究内容主要包括以下几个方面：1. 钻井液固控系统的研究：对各种固控技术和方法进行综合分析，选出较为成熟和实用的方案并进行优化改进。
2. 设计系统的结构：根据所选的方案，设计出系统的组成结构，并进行材料和零部件的选择。
3. 确定系统工作参数：根据钻井液的生产需求和固控效果要求，确定系统的各项工作参数和控制要求。
4. 建立系统的运行流程：对系统的开启、控制、检测和关闭等运行流程进行科学规划和设计。
三、课题研究方案1. 研究方法：本项目采用理论研究和实验研究相结合的方法，先对国内外已有的钻井液固控系统进行综合分析，比较各方案的优缺点，确定最适用的方案。
2. 研究步骤：（1）钻井液固控技术和方法的研究（2）系统组成结构设计及材料选择（3）系统各项工作参数和控制要求的确定（4）系统运行流程的设计（5）系统试制和测试3. 预期研究结果：完成本项目后，我们将能够设计出一套以分离器和振动筛为主要设备的钻井液固控系统模型，完成实验测试并推广应用于油气钻井过程中，有效地固控废料并提高钻井效率。
四、可行性分析本项目的成果能够在钻井液固控技术和方法方面得出创新性的结论，对该行业的发展有一定帮助。
同时，在成本控制上，由于使用的材料和零部件都可以根据实际需求进行选取，因此可以有效降低生产成本，有较好的经济效益。
因此，本项目具有一定可行性。
钻井液固相控制
（8-28）
谢谢！
• 影响离心机分离效果的因素主要有三个：进料温度，进料速率，异常工艺 条件。
第二节、固控工艺与原理
• 固液分离基本原理
• 1、沉降原理
• 当固体和液体（或两个液相）间存在着密度差时，便可采用离心沉降方法来实现 固液分离。在离心场中，当颗粒重于液体时离心力会使其沿径向向外运动；当颗
粒轻于液体时，离心力将使其沿径向向内运动。因此，离心沉降可以认为是较轻
第一节 固控设备概述
• 泥浆清洁器(Mud Cleaner)是一组旋流器和一台细目 振动筛的组合。
• 泥浆清洁器主要用于从加重钻井液中除去比重晶石 粒径大的钻屑。加重钻井液在经过振动筛的一级处 理之后，仍含有不少低密度固体的颗粒。这时如果 再单独使用旋流器进行处理，重晶石会大量地流失。 使用泥浆清洁器的优点就在于:既降低了低密度固体 的含量，又避免了大量重晶石的损失。 • 所选筛网一般在100-- 325目之间，通常多使用150目。
第一节 固控设备概述
• • • • 旋流器按其直径不同，可分为除砂器、除泥器和微型旋流器三种类型。 除砂器。通常将直径为150～300 mm的旋流器称为除砂器。 除泥器。通常将直径为100～150 mm的旋流器称为除泥器。 微型旋流器。通常将直径为50mm的旋流器称为微型旋流器。
旋流器直径mm 可分离的颗粒直径mm
第二节、固控工艺与原理
• 固液分离基本原理
• 3、旋流分离原理 • 旋流分离过程本质上是非均混合物中，颗粒对于流体介质的沉降迁移运动。 从受力情况来看旋流分离过程中的颗粒主要受两种力作用：一是运动加速 度引起的施加在颗粒上的力。这包括重力加速度引起的重力和离心机加速 度引起的离心力。二是流体施加在颗粒上的力，当旋流器内离心机加速度 远大于重力加速度时，重力影响可忽略。
钻机固控系统设备的配置与安全评价研究的开题报告
钻机固控系统设备的配置与安全评价研究的开题报
告
一、研究背景
钻机固控系统是钻井作业中非常重要的设备，用于控制井底岩层的稳定性，确保井壁不坍塌、井口不漏水等。
随着深水钻探和高压高温油气井的不断发展，钻机固控系统的性能要求也越来越高，必须保证其安全可靠性达到最高水平。
二、研究目的
本研究旨在钻机固控系统设备的配置和安全评价方面进行探究，评估其安全稳定性和技术指标水平，为钻井作业提供技术支持和保障。
三、研究内容
1. 钻机固控系统的组成结构及其原理介绍
2. 钻机固控系统设备配置方案的制定与研究
3. 钻机固控系统设备的安全性评价及可靠性分析
4. 钻机固控系统中关键技术指标的研究与分析
5. 钻机固控系统现场实际应用的情况调查与研究
四、研究方法
1. 文献研究法：对国内外文献进行收集和分析，掌握钻机固控系统领域的最新研究成果和技术进展。
2. 现场调查法：对钻机固控系统的现场应用情况进行调查和分析，了解系统的实际运行状况和存在的问题。
3. 实验研究法：通过实验验证钻机固控系统的性能及其技术指标是否符合要求，评估系统的安全可靠性。
五、预期结果及意义
本研究预期可以分析和评估钻机固控系统设备的配置和安全性，给出钻机固控系统的合理配置方案和技术指标要求，提高钻机固控系统的安全可靠性和技术水平。
同时，为钻井工程提供技术支持和保障，促进我国钻机固控系统设备的发展和普及。
钻井液固控系统
加重剂
加重剂是一种密度较大的物质，加入钻井液中可以增加钻 井液的密度，提高对井壁的支撑力，防止井壁坍塌。
降滤失剂
降滤失剂是一种能够降低钻井液滤失量的物质，加入钻井 液中可以减少钻井液在钻井过程中的滤失量，保持钻井液 性能稳定。
防塌剂
防塌剂是一种能够防止井壁坍塌的物质，加入钻井液中可 以减少对井壁的侵蚀和破坏，保持井壁稳定。
钻井液固控系统面临的挑战
01
技术更新换代
随着钻井技术的不断进步和应用需求的不断提高，钻井液固控系统需要
不断进行技术更新和升级。这需要不断投入研发力量，加强技术创新和
产品升级，以满足市场和客户的不断变化的需求。
02
成本控制与市场竞争
钻井液固控系统的成本直接影响到钻井工程的总成本。如何在保证系统
性能和质量的前提下，降低系统成本，提高市场竞争力，是钻井液固控
钻井液固控系统
• 引言 • 钻井液固控系统组成 • 钻井液固控系统工作原理 • 钻井液固控系统应用 • 钻井液固控系统发展趋势与挑战
01
引言
目的和背景
钻井液固控系统是石油钻井工程中用于控制钻屑和钻井液固相含量的重要设备。
随着钻井技术的不断发展，钻井液固控系统的应用越来越广泛，对于提高钻井效率、 降低钻井成本、保障钻井安全具有重要意义。
系统面临的重要挑战。
03
复杂工况适应能力
钻井液固控系统在面对不同地质条件、气候环境和工作压力等复杂工况
时，需要具备较高的适应能力。如何提高系统的稳定性和可靠性，降低
故障率，是钻井液固控系统面临的重要挑战之一。
未来研究方向与展望
新材料与新技术的应用
随着新材料和新技术的不断发展，未来钻井液固控系统将进一步探索和应用新型材料、节能技术和智能控制技术等， 以提高系统的性能、环保性和智能化水平。
深井钻机固控系统研究
控系统的先进技术以及发展方 向，并结合钻井液固控系
统配 套现 状 及 固控 设备 的技 术 发展状 况 ，根据 钻 机现 场
实际工艺需要 ，研 究出一套既能满足生产需要 ，又能产 生较好经济效益的７ ０ ０ ０ ｍ 深井钻机的固控系统 。
１ 国内外 固控 设备 的现 状及 发展
１ 国 内固控 设备 的现 状
８ ８ ． ９ ｍ ３ ＋ ４ ． ６ ｍ ３ ＝ ９ ３ ． ５
分离 出的固相颗粒由干燥器进行脱水，干燥的颗粒被排
掉 ，脱 出 的液 体 回收 ，效 果很好 。
式中：
２ ０
７ ７ ５ ４ ｋ ｇ ／ ｍ ３ —— 钻 具 的密度
０ ． ０ １ ２ ７ ｍ ／ ｍ 一
１ ２ ７ ｍ ｍ（ ５ ｉ ｎ ）钻杆每米的外容积
近 年来 ，我 国 中浅层 井 的开 发 已到 中后 期 ， 目 前 集
中需要开发深井、超深井钻机 ，对钻井液固控系统提出 了更高的要求 。固控系统从固控设备到钻井液循环罐，
虽然 技术 上有 较大 的改进 ，工 艺流 程 也趋 向合 理 ，但 固 控 系 统 的配套 中仍存 在不 少 问题 ，尤 其深 井 、超 深井 钻 机 的 固控 系 统 尚不够 成 熟 。笔者 分析 了现 代钻 井 所用 固
且钻具 内所有钻井液均流失。
名义 钻深 能力 ７ ０ ０ ０ ｍ ，用 １ ２ ７ ａ ｒ ｍ（ ５ ｉ ｎ ）钻 杆 和３ ６ Ｔ
专用化 。质量和性能处于世界首位 。国外配置固控系统 设备，注重优化配置和效率评价，由此研发了钻井液固 相控制专家系统 。如美国的一种 Ｅ ｈ ４ 台振动筛和２ 台干燥
工 艺、加 工 精度 和配 套使 用 的通 用设 备 的质 量上 与 国外 相 比 ，还 有 一定 的差 距 。 目前 国内 固控 的 主流 配 置 以５
实施无固相钻完井液一体化的目的和意义
实施无固相钻完井液一体化的目的和意义一、实施无固相钻完井液一体化的目的和意义1、实施目的无固相钻完井液一体化一方面没由于体系的无固相，可以大大消除固相颗粒对储层尤其是低渗油气层的伤害，同时使钻井液与完井液具有更大程度地相溶性，避免了因钻完井液不相配伍从而导致的沉淀伤害储层，并且由于无固相体系的泥饼薄而韧，大大利于固井质量的提高；2、实施意义实施无固相钻完井液一体化后，由于该体系具有较低的粘度，可以大幅度提高钻井速度，有效缩短钻井周期；体系无固相，在降低对地层的固相伤害的同时，也避免了因固相成份下沉造成的卡钻事故的发生，同时也利于有效方便的固控；薄、韧且光滑的泥饼能够降低在高压情况下粘附压差卡钻的风险；较低的抽吸激动压力，降低了井壁不稳定风险或井控事故的发生；钻完井液一体化，保护储层，提高油井生产能力的同时，更是节省了昂贵的完井液费用；体系无固相，易于筛除维护且可以重复利用，从而大大降低了配液作业费用；所选用的外加剂及加重剂均安全无毒，易降解，对环境无不利影响。
因此，无固相钻完井液一体化的实施可以从根本上实现对储层的良好保护，解决静态、动态携砂、清洁井眼和减小钻头阻力提高钻速的问题，在节约成本的同时更能大幅度地提高油气井产量，经济效益显著。
二、无固相钻完井液的背景与需求在目前石油勘探开发过程中，常规的水基泥浆或油基泥浆由于自身的特点，往往在钻井过程中尤其会对储层造成不可挽救的伤害，从而使勘探及至后期的开发得出错误的结论，而增加不必要且高昂的处理费用；同时常用的重晶石加重剂由于本身不可溶，且具有潜在的危害性，也导致了废弃钻井液排放处理费用高的问题。
尤其是在高温情况下，钻井液中化学物质的高温降解所分解出的固相微粒，更是在使体系性变差的同时，对地层形成了新的伤害。
同时部分钻井液体系由于化学成份复杂，与水泥兼容性差，从而影响后继的固井质量。
“钻井液完井液一体化技术”是上世纪末油气井工作液技术的一大进步，也是今后工作液发展的必然趋势。
钻井液固相控制
• 当密度超过1.8 g/cm3时，清洁器的使用效果会逐渐变差。
可使用离心机将粒径在重晶石范围内的颗粒从液体中分离 出来。含大量回收重晶石的高密度液流（密度约为1.8 g/cm3）从离心机底流口返回在用的钻井液体系，而将从 离心机溢流口流出的低密度液流（密度约为1.15 g/cm3） 废弃；
• 离心机主要用于清除粒径小于重晶石粉的钻屑颗粒。
加重钻井液固控一般流程
钻井液中固相含量的测定与计算
低密度固相含量的确定：
flg = [rw fw + (1 fo fw) rb + ro fo rm] / (rb rlg)
只要测得钻井液密度rm，并用蒸馏实验测得fw
和fo，便可由上式求出低密度固相的体积分数flg。
与钻井液有关的常见矿物和岩石 的阳离子交换容量
名称
凹凸棒石 氯泥石 粘性页岩 伊利石 高岭石 蒙脱石 砂岩 页岩
CEC
15～25 10～40 20～40 10～40 3～15 70～150 0～5 0～20
(meq/100 g)
钻井液塑性粘度的适宜范围
水基钻井液动切力的适宜范围
钻井液中膨润土含量的确定
泥浆清洁器（Mud Cleaner）
• 是一组旋流器和一台细目振动筛的组合。上部为旋流器，
下部为细目振动筛；
• 泥浆清洁器处理钻井液的过程分为两步：第一步是旋流器
将钻井液分离成低密度的溢流和高密度的底流，其中溢流 返回钻井液循环系统，底流落在细目振动筛上；第二步是 细目振动筛将高密度的底流再分离成两部分，一部分是重 晶石和和其它小于网孔的颗粒透过筛网，另一部分是大于 网孔的颗粒从筛网上被排出。
钻井液固相控制技术探讨与建议
除机 械 方 法 外 ， 常 用 的 固控 方 法 还 有 稀 释 法 和 化学 絮凝 法 。 稀 释 法 即 可 用 清 水 或 其 它 较 稀 的流 体 直 接 稀 释 循 环 系 统 中 的钻 井 液 ，也 可 在 泥 浆 池 容 量 超 过 限度 时 用 清 水 或 性 能 符 合 要 求 的新 浆 ，替 换 出一 定 体 积 的 高 固相 含 量 的钻 井 液 ，使 总 的 固相 含 量
降低 。如果用机械方法清除有害 固相仍达不到要 求 ，便 可 用 稀 释 的方 法 进 一 步 降低 固相 含 量 ，有 时 是 在 机 械 固控 设 备 缺 乏 或 出现 故 障 的情 况 下 不 得不采用 的这种方法 。稀释法虽然操作简便 ，见
大 降低 。 的直径与粘土晶层间相对应的两个六 角 环 的 间 距 一致 ，Ｋ 正 好 能 嵌入 其 中 ，嵌入 后 能 阻止水分子的进入，起到抑制分散的作用。
２化学絮凝法 常用的絮凝剂
２１ ． 无机 盐 现 场 使用 的无机 盐 类抑 制 剂有 Ｃ 外、 Ｋ 。 ａ 等 Ｃａ 通 过 离 子 交 换 ，压 缩 双 电层 ， 降 低 电 是 位 ，使 水 化 膜 变 薄 ， 将粘 土 晶胞 层 面 水 化 分 开 的 距 离 大 大缩 短 ，钠 土在 淡 水 中 能达 到 １ ０ ，在 ２埃 Ｃ ａ 作用 下 至 多只 能达 到 １埃 ，水 化 分 散 能力大 ５
重要 。
钻井液固相控制系统优化方案的探索_付正统
钻井液固相控制系统 （ 简称固控系统） 是现代 钻机的重要组成部分之一。随着钻井工艺技术的不 断发展， 钻井过程中对固控系统的功效也提出了更 高的要求。
我国自２０世纪７０年代末开始应用喷射式钻井方 法并引入国外的部分固控设备已来， 在长期的实践 中， 除对钻井振动筛的性能加以改进外， 对固控系 统的其他设备一直缺乏深入系统的分析研究。近几 年， 国产钻井配套装备虽然在不断更新， 但更新的 重点主要集中在起升系统、动力机组、传动系统、 控制系统、底座等的研制方面， 而对固控系统主要 设备、整体流程、分离原理特别是对整个系统的优 化 （ 处理能力匹配、使用寿命） 等研究与分析相对 不足。对照ＡＰＩ．ＲＰ．１３Ｃ推荐的做法， 在很多方面均 达不到要求， 甚至在实际应用中还存在一些错误的 认识和做法。应进一步提高整个系统的功效， 消除 钻井液与设备和固控设备之间的相互影响， 满足不 同地质条件和钻井作业不同阶段对固控系统的要 求； 加强关键设备的研发， 从根本上解决钻井速 度、钻井质量、钻井收益、钻井成本以及环保问 题， 改善固控系统的性能和使用寿命。因此， 开展 钻井液固相控制系统的优化与产品研制开发， 对全 面提高我国石油钻井系统设备研制水平， 提高钻机 系统效率有重要的现实意义和良好的经济与社会效 益。
一、国内钻井液固控系统的现状 １． 制造方面 目前， 国内从事固相控制系统和设备的生产厂 家众多， 固控产品的质量和性能差别也较大， 缺乏 统一标准。就固控系统中的循环罐来说， 一般是由 用户提出容量及主体结构尺寸要求， 由不同厂家进 行设计制造。对同一型号不同用户的钻机， 甚至同 一用户的不同批次， 其主要尺寸和技术指标要求都 不尽相同。同系列、同型号的产品其主要部件也缺 乏互换性， 众多品牌的系列产品不具通用性。这种 生产现状， 缺乏市场竞争力， 不适应于钻探领域的 拓展， 更满足不了海外钻井作业的发展对固相控制 设备的总体性能要求， 严重损害了用户的利益。 ２． 生产应用方面 随着我国钻井工程技术的快速发展， 固控设备 的制造及合理使用有了一定改善。目前固控系统已 基本上配置了三级以上的净化设备， 大部分的中深 井钻机都配置了五级净化设备。但是由于大部分钻 井生产人员对如何合理配置、合理使用固控设备还 存在着许多误区， 又没有统一的标准可以执行， 因 此造成固控设备配置的随意性和设备维护保养水平 欠佳， 不能实现整个系统的最佳性能， 达不到应有 的固相控制效果。另外， 现场经常可以看到有的井 队部分固相控制设备长期处于停用状态， 使钻井液 得不到有效处理； 还有的使用离心机处理加重钻井
钻井液固相控制的意义
钻井液固控系统的意义
钻井液固相是由钻井液中加重剂、岩屑及粘土等固相颗粒所组成的相系。
其中有助于改善钻井液性能的是有用固相颗粒；而不能改善钻井液性能甚至危害钻井液正常工作的固相是无用有害固相颗粒。
有害固相颗粒对钻井液在钻井工作的影响：
1）导致密度升高，降低机械钻速，缩短钻头寿命；
2）进入地层，堵塞油气通道，不利于保护油气层；
3）形成滤饼致钻具扭矩大、磨损严重、遇阻遇卡；
4）含砂量高，磨损钻头、钻具等，使成本增加；
5）黏度高，增加流动阻力，降低能量的利用率；
6）容易造成固相颗粒的侵入和化学污染；
7）形成的滤饼厚，导致下套管困难，影响固井质量；
8）导致砂样混杂、电测不利等，始资料不准确。
钻井液固控系统的意义就在于清除钻井液里面的有害固相颗粒和回收有助于改善钻井液性能的有用固相颗粒，从而达到改善钻井液的性能。
提高钻井速度，降低钻井事故的发生。
钻井液固相控制系统发展历程及发展趋势展望
设备管理与维修2021翼3（上）钻井液固相控制系统发展历程及发展趋势展望王臣1，明向东2，代炳晓2，彭爱红1，周小刚1，李乐佳1（1.渤海石油装备制造有限公司石油机械厂，河北沧州062552；2.渤海钻探工程有限公司第五钻井工程分公司，河北沧州062552）摘要：分析固控系统的发展现状、存在的问题，并展望其发展趋势。
目前，固控系统的标准化模块化设计是提高产品互换性、兼容性和扩展性的基础，简化方法是构建振动筛、除气器和变频离心机组成的三级固控系统。
现场试验表明，该系统可以为深井钻机及复杂井提供配套模块，成本低，安装方便，适用性广，安全环保，满足现场固控处理和钻井工艺的要求。
关键词：固控系统；超细目振动筛；高速变频离心机；自动控制；节能环保；标准化模块化中图分类号：TE928文献标识码：B DOI ：10.16621/ki.issn1001-0599.2021.03.680引言随着石油钻井工艺技术的不断更新，环保要求的日益严峻，对钻井液固相控制（以下简称“固控”）系统的要求也越来越高。
常规的固控系统配有振动筛、除气器、除砂器、除泥器、离心机等五级净化设备，固控系统对钻井液进行循环、处理以及净化，调整钻井液的密度、黏度等参数满足工艺要求。
高质量的固控系统在钻井工程中起着重要作用。
在近30年来，固控系统不断改进与完善，对提高钻井液处理效果，减少维护保养工作量，保证钻井液性能，减少井下事故、提高钻速、减少成本效果显著。
因此，完善的钻井液固相控制系统是科学钻井的重要标志。
在不降低或少降低其固控系统性能的基础上，简化设备、降低能耗、提高可靠性已成为国内外固控专家们关心的问题。
1发展现状通过多年的研究和经验累积，固控系统得到了较快的发展，各种配置较为全面、设计越来越人性化、性能稳定。
固控系统配套有防爆电路、砂泵、搅拌器、泥浆枪、剪切泵、加重漏斗、安全设施等多种辅助设备和设施，总重量达到45~300t ，总电力消耗己接近300~800kW 。
第二章第四节钻井液固相控制的基本知识
钻井液的固控
一、固相控制的意义
1 2
3
4
固相控制的意义
5
6 7
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二、钻井液固相控制的方法
· 加入大量清水，增加总体积，是固相含量相对减少 · 缺点：增加储备设备，浪费，性能波动，造成事故 •用清水或符合要求的低固相钻井液替换掉一定体积 高固相含量的钻井液，达到降低固相含量的方法。 •流入大循环池，岩屑、砂粒在重力作用下从钻井液中 沉降分离出来的方法。该法在现场使用较普遍。 •①加入絮凝剂用200~400m3大沉砂池沉淀 •②通过絮凝剂罐，在清除固相。用于不分散体系 •利用筛分、离心分离原理，将钻井液中的固相 按粒度和密度不同而分离，控制中固相含量的方法
5、机械设备清除法
机械分离 设备 旋流分离 器 离心分离 机 超级旋流 器
粒度：
振动筛
粒度：
除砂器
除泥器
5、机械设备清除法
＞250μm 32~80μm
10~52μm 10~60μm 2~7μm 5~10低密度
三、固相控制设备
1、振动筛 固控的一级设备
固相控制设备
2、除砂器（旋流分离器） 进口压力：0.2MPa 处理能力：20~120m3/h 作用：除去95%的大于74μm和 50%的大于40μm的岩屑 选用：处理量为钻井泵最大排量 的125%
固相控制设备
3、除泥器（旋流分离器） 进口压力：0.2MPa 处理能力：10m3/h或15m3/h 作用：除去95%的大于40μm和 50%的大于15μm的岩屑 选用：处理量为钻井泵最大排量 的125%~150%
小结
固控意义：8方面 固控方法：清水稀释法、替换部分钻井液法、 大池子沉淀法、化学絮凝法、机械设备清除法④ 固控设备：振动筛、除砂器、除泥器、 清洁器、离心分离机
钻井液与固控系统(西南石油大学罗平亚院士)
散（按要求），来实现泥浆体系的建立和功能的实现 4.聚合物不分散泥浆体系：以有机高分子处理剂为主，控制造浆般
土的分散度，利用聚合物的聚凝,包被作用，抑制地层粘土造浆， 以保持低固相来建立的泥浆体系 5.无粘土相泥浆体系：利用特种聚合物代替般土来建立泥浆体系和 实现功能（还未实现）
⑵起下钻时挂卡情况加剧，特别有假泥饼时情况更坏， 其结果导致动力消耗增大、钻柱寿命缩短、钻具事故增多。
21
⑶容易引起压差卡钻。 若在渗透性地层这种泥饼会更厚,一但钻具不居中,则陷入泥饼中,泥
饼越厚陷入面积越大,此时钻柱就会受井内钻井液液柱压力与地层压力之 间的压差作用而被紧紧地压在井壁上,而无法拔出(压差卡钻)。这在深井、 高温、重泥浆情况下至今仍是未很好解决的重大技术难题。打斜井或定 向井时问题更为突出。
钻头进尺 (m) 钻头消耗数
250 70
60
200
50 150
40
30
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0
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钻井液固相含量 (%)
1-钻头进尺；2-钻进时间；3-钻头消耗数
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研究发现: ⑴所有固相颗粒都影响机械钻速 而粘土影响最大,以8—10% (质量比)为一转折; ⑵固相含量相同时,小于1微米的 颗粒比大于1微米的颗粒机械 钻速降低12倍
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4、抑制性 这是关系到井壁稳定，油层损害与保护，泥浆自身
性能及其稳定的重要性质； 抑制性是指泥浆本身对粘土水化、膨胀、分散作用
的抑制性。 如何尽可能提高抑制性一直是泥浆技术的重点和难
点，至今并未完全达到所希望的水平。 使用油基泥浆的初衷也是基于这一考虑。
钻井液固控系统的研究及可靠性分析的开题报告
钻井液固控系统的研究及可靠性分析的开题报告一、选题背景及研究目的钻井工程中，钻井液固控技术是保障井壁稳定和防治井涌突出的重要措施。
钻井液固控系统包括固体控制设备、捞渣设备、钻井液处理设备等，其性能与稳定性直接影响到井深、钻速以及钻井作业的效果。
因此，对钻井液固控系统进行研究和可靠性分析，具有重要的实际意义。
本文旨在：通过系统研究钻井液固控系统的各部件构成、作用原理，分析其稳定性、可靠性及其影响因素，以期为提高钻井液固控系统的性能和可靠性提供理论支持和实践参考。
二、主要内容与研究方法1. 钻井液固控系统概述。
介绍钻井液固控系统的定义、作用及其在钻井作业中的重要性。
2. 钻井液固控系统的构成。
详细介绍钻井液固控系统的各部件构成及其作用原理，包括固体控制设备、捞渣设备、钻井液处理设备等。
3. 钻井液固控系统的稳定性分析。
分析钻井液固控系统的各部件在使用过程中的稳定性问题，并通过数据分析和试验验证来评估系统的稳定性。
4. 钻井液固控系统的可靠性分析。
研究钻井液固控系统的故障类型及其原因，并通过故障树分析等方法来评估系统的可靠性。
5. 钻井液固控系统的实验研究。
通过实验研究，验证系统的性能和可靠性，并进行系统优化和改进。
本研究主要采用文献调研、数据分析、试验验证等方法进行分析和研究。
三、预期结果及创新点本研究预计可以对钻井液固控系统进行全面系统的分析和研究，提出相应的改进和优化措施，推动钻井液固控技术的进步和发展。
同时，本研究将开展系统的数据分析和试验验证，为钻井液固控系统的可靠性分析提供科学依据，并提出相应的改进方案。
此外，本研究还将探索新的技术手段和方法，推动钻井液固控系统的创新和发展。
四、可行性分析本研究所涉及的技术手段和方法，已有一定的研究基础和成果。
符合钻井液固控技术及其可靠性分析的研究方向和需求，具有可行性和实际意义。
综上所述，本研究具有重要的研究价值和实际意义，可行性高，值得进一步深入开展研究工作。
钻井液固控系统配套现状及改进措施
114研究与探索Research and Exploration ·工艺流程与应用中国设备工程 2021.01 (下)用精密切削加工处理环节中，能够很好地通过微量切削形式，在最小的切削深度值中，获取良好的切削结果。
3.2 研磨加工技术对于研磨加工技术来讲，在日常使用中，就是工作人员借助磨料部分，将其嵌入或者是铺设到研磨工具的表面结构中，在此过程中，还需要将润滑剂合理的添加在磨料中，能够形成相对的压力，进而能够在研磨工具的使用中，能够密切的结合工件，两者鉴于一定运动关系下，能够切实的发挥出磨料的价值，保证工件表面达到有效的切削效果，最关键的是，经过工作人员有效的研磨处理以后，还能够获取到极高精确性的工件尺寸，当然对其形状也能够进行全面的把控，维持工件表面严格的粗糙要求。
在工作人员应用研磨加工技术环节中，整个过程有着较小的应用速度，在控制好过程压力值的基础上，在工作人员对工件研磨操作中，能够全程把控好整个过程的误差，有效将其把控在0.001mm 范围之中，其表面粗糙度可以达到0.4～0.1μm，表面几何形状精度与位置精度可以得到进一步提升。
3.3 微细加工技术在工作人员对小型或者是微型工件进行加工处理过程中，最有效的措施就是微细加工技术，目前来看，在我国的电子或者是医疗器械等行业领域内，微细加工技术手段有着较为广泛的运用，从该种技术形式类型进行分析，主要涵盖传统与非传统精密加工两种模式，详细来讲，还可以包括化学加工、电火花技术以及等离子体加工等多种方式。
在工作人员应用此种技术手段过程中，最关键的就是应该做到对小单位去除率进行全面的控制，促使所有的轴都能够借助微量运动达到效果，最好的状态还需要工作人员把控好微量移动，最佳范围是在几十个纳米范围内。
与此同时，工作人员还需要对其进给运动进行全面的把控，保证处于较强稳定性状态的基础上，也应该做到对误差等的合理控制，降低后期所有轴移动时较大误差现象的发生。
课件1-6 钻井液固相控制
钻井液固相含量计算 低密度固相的确定
1．淡水钻井液体系
例13-6：用蒸馏水测得密度为1.68g/cm3的某井浆样品的fs=0.28，48.9℃ （120℉）时测得的μp=32mpa·s，τ0=7.2Pa，试判断该井浆的固相含量是否适宜? 如果不适宜，应采取何种措施? 解： 由图13-1可知，ρm＝1.68g/cm3的钻井液所允许的最高fs＝0.265，故 该井浆的fs值过高。同时，从图13-2和图13-3可查得, μp上限为30mpa·s，τ0为 9.0Pa，从而表明井浆τ0在适宜范围内，但μp偏高。由此可推断，井浆中膨润土 体积分数并不高，fs过高主要由钻屑体积分数fds所引起。因此，应通过合理使用 固控设备或采取添择性絮凝剂的方法，将fs降至0.265以下。
钻井液固相控制
1 2 3 4
固相控制原理 钻井液固相分析 固相控制方法 固控设备
2
固相控制原理
一
定 义 及 内 容 目 的 及 意 义
二
一
固 相 控 制 原 理
固相控制原理 定义及内容
�
固控的概念
所谓钻井液固相控制，就是指在保存适量有用固相的前提下，尽可 能地清除有害固相。通常将钻井液固相控制简称为固控 (Solids Control)。
固相控制原理 目的及意义
� 提高机械钻速，延长钻头寿命和进尺； � � � � � � 降低水、重晶石和化学添加剂的消耗； 使套管顺利下入，改善固井质量； 使井筒规则，保持井壁稳定； 降低泵和其它设备部件的磨损； 控制钻井液密度，降低对地层的损害； 减少钻井液排放和运走数量。
钻井液固相分析
一
钻井液固相分类 固 相 含 量 计 算
钻井液固相含量计算 低密度固相的确定
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井场泥浆处理之泥浆固控系统
钻井液固控制技术是保证正常钻井工艺技术实施的关键，已成为直接影响安全、优质、快速钻井和保护油气层的重要因素，是实现现代化钻井的重要手段之一。
随着钻井深度和难度的不断增加，钻遇地层日益复杂，一些新型钻井工艺技术的不断涌现，特别是一些特殊地层、特殊工艺井的开采，井下先进仪器的使用、油气层保护与井壁稳定性等对钻井液固控技术要求越来越高，而我国现有固控设备及在固控系统存在的问题，已经不能很好的满足这些要求。
所以在对钻井质量要求日趋提高的现代钻井工艺中，钻井液净化的质量直接影响钻井质量和钻井成本，高质量钻井液固控系统起着必不可少的作用，对钻井液固控系统的研究目的和意义主要有哪些呢？
解决目前钻井液固控系统存在的问题，提高钻井液固控水平：
现代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。
固控设备主要有振动筛、除气器、除砂器、除泥器和离心机等。
这些设备根据钻井工程的需要可选配组成钻井液固相控制系统，尽管固相含量可控制5%以下，钻井液的低密度性能也可按需要进行调节，在一定程度上可满足钻井固控要求，但同时又增加了井队现场维修、保养、使用和工作量消耗，系统的复杂化导致了可靠性能低，因此，研制既能满足越来越高的固控要求，又能简化结构、便与维修的新的固控系统是当前国内外固控设备发展的基本要求。