固控设备介绍

固控设备简介

用于清除钻井液中“无用固相”得固控设备有刮泥器、振动筛、除砂器、除泥器、清洁器、除气器与离心机等。近年来还成功应用了“综

合自控钻井液系统”，自控系统包括固控设备自

控监视器、钻井液处理剂自动加料器与主要钻井

液性能指标连续监测器，这三部分由中心监视与

综合控制系统进行调正、监控、操作。“综合自

控钻井液系统”得应用不仅保证了钻井液性能得

平稳、合格，也为海上作业特别就是高温高压地

区得海上作业安全提供了可靠保证。

1、刮泥器

刮泥器主要用来处理上部地层大块软质泥岩及泥球，作为钻井液固控得预处理装置来减

轻振动筛处理得压力。刮泥器如图1所示。

2、振动筛

振动筛使用得好坏直接影响下一级固控设备得效果。振动筛网得选择需要考虑泵排量、筛网面积、固相浓度与钻井液粘度等因素，以提高其分离效果。应尽可能选择使用较细得筛网，通常以钻井液覆盖筛网面积得70%～80%为宜，不允许返出钻井液不通过振动筛循环。振动筛按振动类型分为非均衡椭

圆运动振动筛、圆形运动振动筛、直线运动振动筛与平动（均衡）椭圆振动筛等。海上目前使用得多为直线运动振动筛与平动椭圆振动筛。

1）非均衡椭圆运动振动筛

将一个旋转振动器远离振动筛得重心，那么筛架末端得运动轨迹为椭圆形，振动器下方得运动轨迹为圆形。优点：平均输送速度大于圆形振动得振动筛；缺点：振动筛过长时，会出现倒流，这就要求筛箱倾斜一个角度，使得处理钻井液得量减少。

2）圆形运动振动筛

图2 非均衡圆运动振动筛

图3 圆形运动振动筛

图4 直线运动振动筛

图5 平动（均衡）椭圆振动筛 图1 刮泥器

激振器位于筛箱质心。筛箱作圆形振动时，筛箱得纵向与横向加速度相等。优点：钻井液得处理量大，筛网上没有钻屑堆积现象：缺点：钻屑得透筛率高，净化效果差。

3）直线运动振动筛

两根带偏心块得主轴作同步反向旋转产生直线振动，直线振动得加速度平衡作用于筛箱，筛网受力均匀。优点：筛网得寿命长，处理钻井液得量大、均步度好；缺点：易出现"筛糊"现象，造成处理量下降，在使用超细目筛网时处理量不满足要求。

4）平动（均衡）椭圆振动筛

平动（均衡）椭圆振动就是振动筛得第四代运动模式。在这种运动模式下，所有得椭圆形轴都倾斜指向振动筛得排放端口，筛箱上各点运动轨迹得长轴与短轴相同，抛掷角得大小与方向完全一致，筛箱处于平动状态。在筛箱得进口处、中点与出口处得输砂速度就是一致得。优点：处理量较直线筛大15%～20%，消除部分岩屑堵塞筛孔得可能，钻屑不易堆积。

5）振动筛筛网得选择

振动筛得筛网对振动筛总体使用性能影响最大，因此了解影响筛网性能得因素并正确选择筛网很重要。筛网编码一般包括目数与前面得字母代码，字母代码可描述筛网类型或层叠技术。例如：PWP HP100表示多孔板、三层筛网，由长方形网眼得筛网组成。字母代码含义如下：

SWG 三联筛网，不可修复

PWP 可修复得，底板支撑得平面筛网

SCG 特殊高强度筛网

PMD 金字塔型筛网

DX 特细筛网

HP 长方形孔高容量筛网

LMP 用于线性筛得穿孔底架筛网

影响振动筛筛网性能得因素为：

(1)分离性能。指筛网能清除得固相颗粒尺寸，分离性能通常用百分比分离曲线来表示。

(2)过流性能。表示液体通过筛网单位面积得难易程度，与渗透性类似，高得过流性能会引起高流速穿过筛网，所以在比较振动筛筛网面板得处理能力时，应考虑该筛网进行过滤得未堵塞得可用面积。尽可能使用多孔金属面板或塑料格栅结合在一起得筛网，减少一些金属支持板设计得筛网，因为它将影响多达40%得有效过滤面积。

(3)筛网得寿命。影响筛网寿命得因素有筛网组成成分与振动模式。

(4)抗堵能力。

3、沉砂池

沉砂池为重力分离设备，底部一般为45°斜坡，以便排放与节省钻井液。

4、旋流式分离装置

旋流式分离装置包括除砂器、除泥器与清洁器，它们就是目前钻井现场固控系统得重要组成部分。

1）除砂器与除泥器

旋流器就是除砂器与除泥器得主体部件，它就是一种内部没有运动部件得圆锥筒形装置，结构见图。钻井液由旋流器上部得切线口进入，在一定得流速条件下，这一切向力使钻

井液在筒内呈螺旋运动，使大颗粒下沉，由底部排出，轻液由上部溢流口返回池中。一般把直径为152、4～304、8mm （6～12in ）得旋流器

叫“除砂器”，把直径为100～152、4mm （2～

6in ）得叫“除泥器”。为了满足钻井排量要求，

通常把4个、6个、8个或12个旋流器组装在一起

使用，其处理量应达到循环排量得125%～150%

旋流器得除固相能力以“分离点”表示，又

叫“中分点”，就是指旋流器得分离效率为50%

时得固相颗粒得大小（以当量直径表示）。也就

就是该直径得颗粒有50%从底流排出，而仍有

50%保留在液体中。

一般情况下，旋流器得分离能力与旋流器得

直径有关。直径越大其分离得固相颗粒也越大。

反之，直径越小，其分离出得固相颗粒也越小。

旋流式分离装置包括除砂器、除泥器与清洁器，它们就是目前钻井现场固控系统得重要组成部分。

1）除砂器与除泥器

旋流器就是除砂器与除泥器得主体部件，它就是一种内部没有运动部件得圆锥筒形装置，结构见图。钻井液由旋流器上部得切线口进入，在一定得流速条件下，这一切向力使钻井液在筒内呈螺旋运动，使大颗粒下沉，由底部排出，轻液由上部溢流口返回池中。一般把直径为152、4～304、8mm （6～12in ）得旋流器

叫“除砂器”，把直径为100～152、4mm （2～

6in ）得叫“除泥器”。为了满足钻井排量要求，

通常把4个、6个、8个或12个旋流器组装在一起

使用，其处理量应达到循环排量得125%～150%

旋流器得除固相能力以“分离点”表示，又

叫“中分点”，就是指旋流器得分离效率为50%

时得固相颗粒得大小（以当量直径表示）。也就

就是该直径得颗粒有50%从底流排出，而仍有

50%保留在液体中。

一般情况下，旋流器得分离能力与旋流器得

直径有关。直径越大其分离得固相颗粒也越大。

反之，直径越小，其分离出得固相颗粒也越小。

除砂器通常用于非加重钻井液。其底流密度应比进口钻井液密度高0、30～0、60g/cm 3。 除泥器用于非加重钻井液。其底流得密度应比进口钻井液密度高0、30～0、42g/cm 3，且溢流得密度应比进口钻井液密度稍低。

保持除砂器与除泥器得正常工作应注意以下几点：

(1)要达到最好得固相清除，水力旋流器得底流口应呈伞状流，且伴有空气从底流口吸人。串状排泄时底流得密度比伞状底流得密度高，但不能以其密度来衡量旋流器清除固相得 图7旋流器示意图

图6