固控设备介绍
固控设备介绍
固控设备简介用于清除钻井液中“无用固相”的固控设备有刮泥器、振动筛、除砂器、除泥器、清洁器、除气器和离心机等。
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和主要钻井液性能指标连续监测器，这三部分由中心监视和综合控制系统进行调正、监控、操作。
“综合自控钻井液系统”的应用不仅保证了钻井液性能的图1刮泥器平稳、合格，也为海上作业特别是高温高压地区的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,作为钻井液固控的预处理装置来减轻振动筛处理的压力。
刮泥器如图1所示。
2.振动筛振动筛使用的好坏直接影响下一级固控设备的效果。
振动筛网的选择需要考虑泵排量、筛网面积、固相浓度和钻井液粘度等因素，以提高其分离效果。
应尽可能选择使用较细的筛网，通常以钻井液覆盖筛网面积的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）椭圆振动筛圆运动振动筛、圆形运动振动筛、直线运动振动筛和平动（均衡）椭圆振动筛等。
海上目前使用的多为直线运动振动筛和平动椭圆振动筛。
1）非均衡椭圆运动振动筛将一个旋转振动器远离振动筛的重心，那么筛架末端的运动轨迹为椭圆形，振动器下方的运动轨迹为圆形。
优点：平均输送速度大于圆形振动的振动筛；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，使得处理钻井液的量减少。
2）圆形运动振动筛激振器位于筛箱质心。
筛箱作圆形振动时，筛箱的纵向和横向加速度相等。
优点：钻井液的处理量大，筛网上没有钻屑堆积现象：缺点：钻屑的透筛率高，净化效果差。
3）直线运动振动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。
优点：筛网的寿命长，处理钻井液的量大、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。
固控设备基础知识
固控设备基础知识目录一、固控设备的定义与分类 (2)1.1 固控设备的定义 (3)1.2 固控设备的分类 (4)1.2.1 根据使用场合分类 (5)1.2.2 根据工作原理分类 (6)二、固控设备的性能参数 (7)2.1 控制精度 (8)2.2 稳定性 (9)2.3 耐久性 (10)2.4 扩展性 (11)三、固控设备的选购与安装 (13)3.1 选购固控设备的原则 (14)3.2 安装固控设备的步骤 (15)四、固控设备的操作与维护 (16)4.1 设备的操作方法 (18)4.2 设备的日常维护 (19)4.3 设备的故障排除 (20)五、固控设备的应用领域 (21)5.1 石油化工行业 (22)5.2 矿产开发行业 (25)5.3 建筑工程行业 (26)5.4 环保工程行业 (27)六、固控设备的发展趋势与创新 (28)6.1 发展趋势 (30)6.2 创新方向 (31)一、固控设备的定义与分类即固体控制设备的简称，主要用于固体物料的生产、加工、处理及存储过程中的控制与管理。
其目的是确保固体物料的质量稳定、提高生产效率、降低生产成本并保障生产安全。
固控设备是指用于固体物料处理流程中的一系列设备，包括用于破碎、筛分、混合、输送、储存等环节的设备。
这些设备通过自动化控制和智能化管理，实现对固体物料处理过程的精确控制。
固控设备种类繁多，根据其功能和应用领域的不同，主要可分为以下几类：破碎设备：用于将大块固体物料破碎成所需粒度的设备，如破碎机、碎煤机等。
筛分设备：用于将固体物料按粒度进行分级筛选的设备，如振动筛、滚筒筛等。
混合设备：用于将两种或多种固体物料混合均匀的设备，如搅拌机、拌料机等。
输送设备：用于固体物料在不同工序间的输送，如皮带输送机、螺旋输送机等。
在实际应用中，这些固控设备可以根据具体需要进行组合和配置，形成完整的固体物料处理系统。
通过对这些设备的合理配置和使用，可以实现固体物料处理过程的自动化、智能化，提高生产效率，降低生产成本，为企业创造更大的价值。
钻井固控设备
钻井固控设备导言：钻井是石油工业中极其重要的环节之一，其中的固控过程起到了至关重要的作用。
钻井固控设备是指用于控制井口压力、固定井口环空封隔及排除在钻井过程中产生的井涌和井塌等不稳定情况的设备。
本文将介绍钻井固控设备的类型、功能及其在钻井过程中的应用。
一、钻井固控设备的类型1. 钻井液净化设备钻井液净化设备主要是为了保持钻井液的清洁和稳定性，防止钻井液中出现固相颗粒以及其他杂质。
常见的钻井液净化设备有旋流器、振动筛、除砂器等。
旋流器通过内部的旋涡作用，将液体和固体颗粒通过离心力的作用分离，从而实现对钻井液的固相颗粒分离。
振动筛则是通过振动筛网的筛分作用，将细小的固体颗粒筛选出来。
除砂器则可以过滤掉钻井液中的大颗粒固体。
2. 环空井控设备环空井控设备也是钻井固控设备的重要组成部分，主要用于控制井口环空的压力以及隔绝井底不稳定层。
常见的环空井控设备有防喷器、防漏器、盲井栓等。
防喷器通过调节井口环空压力，防止井涌的发生。
防漏器则可以隔离井下的不稳定层，防止其向井上传导。
盲井栓则是用于临时关闭井口的装置，主要用于钻井中暂停作业时的井口封堵。
3. 排胶设备排胶设备主要是用于清除井内的固相胶体物质，防止其对钻井过程产生不良影响。
常见的排胶设备有真空泵、抽胶器、膨润土分离器等。
真空泵通过负压作用将井内的胶体物质吸出，从而实现了排胶的目的。
抽胶器则是通过活塞的作用将井口胶体物质抽出。
膨润土分离器可以将膨润土与水分离，避免膨润土在钻井过程中形成胶体。
二、钻井固控设备的功能1. 控制井口压力钻井过程中，由于井压和地层压力的相互作用，井口压力可能会突然增大，甚至发生井涌。
钻井固控设备可以通过调节井口环空的压力，以保持在安全范围内。
2. 隔离井底不稳定层地层中存在不少不稳定层，如含水层和含油层等。
这些不稳定层有可能导致井底塌陷或井涌，对钻井过程产生不利影响。
钻井固控设备可以隔离井底不稳定层，确保钻井过程的稳定性。
3. 排除井涌和井塌井涌和井塌是指地层在钻井过程中不稳定，导致其向井眼中流入的现象。
ZJ70D机固控系统说明书(肯尼亚)
一、安全事项1.安全预防2.安全标记和警示3.注意事项①安全规定1）各岗位工作人员必须经过培训持证上岗；2）操作人员要懂设备的操作、保养和安全规程并明白相关的注意事项；3）操作人员要具备良好的身体状况，身体不适时，不得上岗。
②安全装置1）所有电器设备、照明器具及输电线路具备防火、防爆功能；2）保护装置要拧紧、完好、有效；3）正确使用安全装置：护栏、梯子等；4）不准随意拆卸安全装置。
③个人保护用品1）操作系统设备时必须佩带劳保；2）劳保产品的防护性能要达到防护要求。
二、固控系统说明1.固控系统简介ZJ70D 钻机固控系统配备有振动筛、真空除气器、钻井液清洁器等四级净化装置以及6 个钻井液罐、1 个冷却水罐、1 个组合补给罐、1 个泥浆冷却罐。
具有高架管路（从井口至振动筛），钻井泵抽吸管路、加重泵抽吸及排出管路、清水管路、中压钻井液泥浆枪管路、罐底连通管路等各种管汇。
系统还配有钻井液补给系统、加重漏斗、加重泵、除砂供液泵、除泥供液泵、补给泵、搅拌器等辅助设备。
另外，还配有走道、梯子、栏杆等安全防护装置。
本套固控系统能够保证泥浆的净化、循环、配制、加重和储备等工作顺利进行，还具备增强了钻井液净化系统的固相控制能力，能满足7000 ｍ钻井工艺的要求。
2.固控系统组成与结构特点本套固控系统由6 个钻井液罐组成，总容积为380 立方米3。
固控系统配四级净化装置，配1 台三联振动筛、1 台真空除气器、1 台钻井液清洁器及砂泵、混合加重装置等。
本套固控系统的设计符合总体设计要求、钻机平面布置和标准的钻井液处理工艺流程，钻井液调配方便，拆装移运简便快捷。
整个固控系统具有以下结构特点：（1）具有比较先进的工艺流程（2）各种设备阀门操作简单方便3.系统技术参数及设备技术参数（1 ）系统技术参数①总容积：380m 3；②总有效容积：300m 3；③泥浆罐数量：主罐6 个，组合补给罐④系统设计最大处理量为⑤钻井液配置能力为⑥适用钻井液密度1 个，冷却水罐1 个，泥浆冷却罐1 个；360 m 3/h ；400m 3/h ；<2.5 ×103㎏/m 3；0.6MPa ；⑦水管线额定工作压力：⑩装机总功率：620KW ；1○1各主要管线规格：井口溢流管DN300(12" )罐间泥浆槽连通管DN300(12" )罐间底连通管DN250(10" )钻井泵吸入管DN300(12" )泥浆枪管线连通管DN80(3") 清水管线连通胶管DN80(3")2 ）系统主要配套设备性能参数（见表1）3）钻井液罐参数及设备布置①钻井液罐参数（见表2 ）②钻井液罐设备布置（见平面布置图）设备性能参数表（表 1 ）钻井液罐技术参数表（表 2 ）4.固控系统原理与工艺流程1)原理：配制好的泥浆在钻井泵的作用下进入井底并携带钻屑返回地面，经过井口接管和分配器进入振动筛，经过振动筛、真空除气器、钻井液清洁器器，完成钻井液的四级净化。
固控设备明细
固控设备说明1. 配备有振动筛、除气器、除沙除泥一体机、离心机五级净化设备和七个钻井液罐、一个配药罐及一个小药罐、四个储备罐。
2.总有效容积：516m23.主要设备技术参数：3.1净化设备：3.1.1振动筛型号：ZZS-IV 直线型振动筛出厂编号：10-05 10-07胜华固控筛布：1030*7203.1.2除气器型号：zcq1/4 主机功率：15KV 真空泵功率：3KW 电机转速：876r/min 处理量：3m3/min 质量：900KG3.1.3一体机ZQJ250*100A 2500×1800×2600 3.3吨海胜实业有限责任公司0546-8667858除沙性能旋流器直径：250mm 旋流器数量：2个分离粒度：47~74um 工作压力：0.25~0.4Mpa 处理量：400m3/h SB200*150-330 功率：75KW除泥性能旋流器直径：100mm 旋流器数量：10只分离粒度：15~44um 工作压力：0.1~0.3Mpa 处理量：120m3 /hSB200*150-318 功率：55KW振动筛布：1050*700电机功率：1.5 KW*23.1.4离心机型号：LWF500-NY型最大处理量：60m3/h(高速50m3/h) 主机功率：37KW 辅机功率：7.5KW 主机皮带：4v5l 2500 辅机皮带：b-22203.2储液罐名称容积m3有效容积m3外形尺寸m 自重t 1号罐24 22 10*2.8*2.4 12.5 2号罐60 54 10*2.8*2.4 12.5 3号罐60 54 10*2.8*2.4 12.5 4号罐60 54 10*2.8*2.4 125号罐60 54 10*2.8*2.4 126号罐45 41 10*2.8*2.4 147号罐45 41 10*2.8*2.4 15 合计354 320 90.5 储备罐54*4 49*4 10*2.8*2.4 12*4 清水罐55*2 50*2 10*2.8*2.4 12*2配药罐54 49 10*2.8*2.4 13 小药罐 2.8 2.5合计736.8 667.5 175.5 5号罐实际有效尺寸：925*265*190 46.57m30.25m3/cm6号罐实际有效尺寸：734*265*190 37m30.2m3/cm7号罐实际有效尺寸：482*265*190 24.2m30.13m3/cm泥浆搅拌机：NJ-15 15KW 27台。
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。
固控设备原理结构及常见故障
03 固控设备结构
CHAPTER
主要部件构成及功能
除砂器
去除钻井液中的砂 粒，保持钻井液清 洁。
增粘剂添加器
添加增粘剂，增加 钻井液的粘度和切 力。
搅拌器
搅拌钻井液，使其 均匀混合，防止沉 淀和分离。
除气器
去除钻井液中的气 体，防止气侵和气 塞。
降滤失剂添加器
添加降滤失剂，减 少钻井液的滤失量 。
利用吸附原理，使钻井液中的泥浆在 吸附介质表面被吸附，从而实现固相 和液相的分离。
离心机
利用离心原理，使钻井液在高速旋转 过程中产生离心力，将固相颗粒从钻 井液中分离出来。
结构组成概述
01
振动筛主要由筛箱、激 振器、减震器等组成；
02
除砂器主要由进料口、 旋流器、沉砂口等组成 ；
03
除泥器主要由吸附介质 、进料口、出料口等组 成；
方法四
测试法：通过逐一断开设备各部分进行测试，判 断故障部位及原因。
预防性维护建议
清洁保养：定期清理设备表面灰尘及 污垢，保持设备清洁。
建立维护档案：对每次维护和检查的 情况进行记录，方便追踪设备的运行 状态和及时发现潜在问题。
建议一
建议二
建议三
建议四
定期检查：定期对设备进行全面检查 ，包括电线、插头、开关等易损件。
多功能化
开发具备多种功能的固控 设备，满足不同行业和复 杂工况的需求，提高设备 的附加值和市场竞争力。
06 固控设备操作规范与安全
CHAPTER
操作规程控设备之前，应先检查设备的外观、紧 固件和连接线等是否正常，确保设备处于良好的 工作状态。
严格按照操作步骤进行
分类
固控设备主要包括振动筛、除砂器、 除泥器、离心机等，根据其功能和用 途的不同，可以分为不同类型。
固控设备技术要点讲解
（四）工作原理：振动筛采用双激振电机激振，
每个激振电机都有一对偏心块，在旋转时能产生
圆形激振力。工作时，两个电机反向旋转，在筛
箱上合并产生一个纯直线的激振力。直线型激振 力正好通过筛箱的质心，在整个筛面长度上产生 相同的直线位移。位移能使固相沿着筛网向前持 续输送，并且使固相脱离振动筛的筛框末端，排 出钻屑。
井液的三级净化，可有效地清除悬浮在钻井液中大于30
微米的固相颗粒，是稳定、调节钻井液技术指标不可缺少
的重要设备之一。
除泥器，为双排直线组合式旋流器组和细目振
动筛，通过调节旋流器底流和筛架角度可实现加重 钻井液中的重晶石回收和非加重钻井液的一般使用， 除泥器选用5寸浇注型聚氨脂旋流器，使用范围大， 耐磨损不堵塞，筛架后角可调整，不跑钻井液，
三、除பைடு நூலகம்器
（一）概述： 随着钻井技术的不断进步，水平井、定向井等钻井
新技术、新工艺的不断推广应用，钻井液的技术性能与钻
井速度和钻井质量间的矛盾日益突出，如何经济有效地提 高，特别是稳定钻井液的技术指示，清楚钻井液中的有害 固相，满足钻井新技术工艺的需求，已成为石油钻井技术 发展和进步的重要技术攻关课题。为此除泥器广泛用于钻
（五）震动筛的安装 1. 安装 （1）正确安装与使用钻井液振动筛是十分必要的，
放置设备时，必须留出操作者能够在振动筛两侧更
换筛网的位置。另外，设备必须保证左右两个方向
上水平，以确保泥浆分布均匀。
（2）不要在参振的筛箱上焊接或安装排砂槽等装 置。 （3）当电机已经安装并接线后，不得在筛箱上进 行焊接。焊接可能将导致电机绕组和轴承损坏。
1、Ф300mm水力旋流器，壳体上部为圆柱形筒
体与顶盖平衡，有一切向矩形进液管，壳体中心
第六章-钻井液循环系统(2)
降法，化学沉降法及机械清除法。 冲稀法：就是为保持固相含量基本不变，往高 固相含量的钻井液中加入清水或其它较稀液体，冲 稀成低固相含量的钻井液（同时还应加入适量化学 处理剂)。 替换法：就是为保持钻井液总的体积不变，把 高固相含量的钻井液放掉一部分，然后在替入等量 的处理剂溶液和低固相钻井液，混均后再用。
低密度固相包括普通钻屑；配臵钻井液所需的 膨润土和处理剂。 不含重质材料的钻井液，称为非加重钻井液或非 加重泥浆。 根据美国石油学会(API)的规定，按固相颗粒的 大小可将钻井液中的固相分为三大类： 粘土(或胶质) 粒度小于2μm 泥 粒度为2～74μm
砂(或API砂)
粒度>74μm
粒度级别
一、粗粒 二、中粗粒 三、中粗 四、细粒
1.91
63.9 24.5
33.8
所谓钻井液的固相控制，就是清除有害 固相，保存有用固相，或者将钻井液中的固 相总量及粒度级配控制在要求的范围内，以
满足钻井工艺对钻井液性能的要求。通常将
钻井液的固相控制简称为固控，习惯上也称
为泥浆的净化。
2.钻井液中固相的分类及粒度分布 根据不同的特点，钻井液中的固相有不同 的分类方法。 按固相的密度可分为：高密度固相和低密 度固相。前者是根据钻井要求特意加入的重质 材料，以提高钻井液的密度。 加有重质材料的钻井液称为加重钻井液或 加重泥浆。
激振中心
如果把激振器安 装在筛架重心的上方 位臵，筛架两端呈椭 圆振动，而激振器的 正下方呈圆周振动， 如图所示。固相颗粒 运移速度受椭圆轴、 筛架的倾角和激振器 转动的方向所控制。
质心
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，呈直线运动的振动筛。
固控系统使用说明
固控系统使用说明固控系统是一种用于监控和控制工业设备的计算机系统。
它主要由硬件和软件两部分组成，可以实现对设备的状态监测、操作控制、数据采集和处理等功能。
本文将详细介绍固控系统的使用说明。
一、硬件系统部分：1.服务器：固控系统的服务器是整个系统的核心，负责存储和处理各种数据。
在安装和配置服务器时，应注意选择适合的服务器型号和配置，确保其能够满足系统的运行需求。
2.数据采集设备：数据采集设备负责将现场的模拟量和数字量信号转换为数字信号，并传输给服务器。
在选择数据采集设备之前，需要确定系统需要采集的信号种类和数量，并选择相应的设备进行安装和配置。
3.控制终端：控制终端用于向系统发送控制信号，实现对设备的远程操作。
在选择控制终端时，应考虑其与服务器的通信方式和协议兼容性，确保可以正常进行通信和操作。
二、软件系统部分：1.系统安装：在安装固控系统之前，需要先准备好系统安装介质和授权文件，然后按照安装向导的提示进行系统的安装。
在安装过程中，应注意选择合适的安装路径和配置参数，确保系统能够正常运行。
2.系统配置：系统安装完成后，需要进行相应的系统配置工作。
包括设置服务器的网络参数、配置数据采集设备和控制终端的参数、创建用户账号和权限等。
在配置过程中，应根据实际需求进行设置，并保证配置的正确性和合理性。
3.数据监测与操作：系统配置完成后，可以通过控制终端登录系统进行数据监测和操作。
在登录之前，需要输入正确的用户名和密码，以确保系统的安全性。
登录成功后，可以查看设备的状态信息、进行远程控制和操作，实现实时监控和调节。
4.数据管理与处理：固控系统可以对采集到的数据进行管理和处理。
可以设置数据采集周期、存储和备份策略，以及数据处理算法和模型等。
同时，系统还提供数据查询、分析和统计等功能，便于用户了解系统的运行情况和性能指标。
三、使用注意事项：1.系统运行稳定性：固控系统在使用过程中，需要保持系统的稳定性和可靠性。
应定期进行系统的巡检和维护工作，包括清理服务器和设备、检查网络连通性、及时修复软件故障等。
钻井泥浆固控设备加重泵工作原理
钻井泥浆固控设备加重泵工作原理探究1. 引言在油气勘探和开发过程中，钻井是一个不可或缺的环节。
而在钻井过程中，钻井泥浆固控设备则起着至关重要的作用。
其中，加重泵作为固控设备中的核心设备之一，其工作原理更是至关重要。
2. 加重泵的定义与作用让我们来了解一下加重泵的定义和作用。
加重泵，顾名思义，是用来加重钻井泥浆密度的设备。
它的主要作用是在钻井中保持井壁的稳定、冷却钻头、运输岩屑和润滑钻杆，从而保障钻井顺利进行。
3. 加重泵的工作原理接下来，我们将深入探讨加重泵的工作原理。
加重泵的工作原理主要涉及到压力、流体力学等知识。
在加重泵内部，泥浆通过叶轮机构受到压力作用，从而形成高速旋转的叶轮。
这一高速旋转的作用会产生一定的离心力，将泥浆加速抛出。
泥浆在叶轮的作用下，也会形成一定的压力，从而提高泥浆的密度。
4. 加重泵的运行过程了解了加重泵的工作原理之后，让我们来看一看加重泵的运行过程。
在实际的钻井作业中，加重泵通常会与其他设备，如搅拌器、搅拌罐等设备协同工作。
泥浆首先进入加重泵的泥浆箱内，然后通过泵射入加重泵内部，进行加重处理。
整个运行过程中，需要严格控制泥浆的流速、压力等参数，以保证加重效果的稳定和可靠。
5. 加重泵的工作原理在固控中的重要性加重泵作为固控设备中的核心设备，其工作原理对固控效果具有决定性的影响。
通过理解和掌握加重泵的工作原理，可以帮助钻井工程师更好地把握固控操作的关键环节，从而更好地应对各种复杂的固井情况。
6. 个人观点与总结钻井泥浆固控设备加重泵的工作原理是一个极其复杂和精密的过程。
通过深入了解和研究加重泵的工作原理，可以帮助我们更好地理解固控设备的运行机制，从而更好地应对复杂的钻井工程。
加重泵作为固控设备的核心设备之一，其工作原理对固控效果具有至关重要的作用。
我个人认为，加重泵的工作原理是一个非常值得深入研究和探讨的课题。
在撰写本文的过程中，我深入研究了钻井泥浆固控设备加重泵的工作原理，梳理了其定义、作用、工作原理和运行过程，并在此基础上提出了个人观点和总结。
固控系统基础知识
真空除气器具备真空抽吸和形成薄层絮流两种功能，主要通过喷射器或真空泵 从真空罐(室)中抽出气体，使罐内保持真空，以便吸入气侵泥浆，尔后进行除 气。这类除气器通常具有以下设备： 1）喷射器或真空泵：用以保持真空罐适当的真空度，将待处理的泥浆吸入， 并排出分离气； 2）特定的锥形挡板：泥浆流经挡板时扩散成薄膜状，从而易于气体逸出； 3）特定型式的离心泵或喷射泵：将脱气泥浆从真空除气室中排出；
1-泥浆进口；2-泥浆盒；3-筛网； 4-筛除固相颗粒；5-底座 6弹簧；7-筛箱；8-液体和细固 相颗粒
小拓展： 筛网的目数
目数，就是孔数，就是每平方英寸上的孔数目。目数越大，孔径越小。一 般来说，目数×孔径（微米数）＝15000。比如，400目的筛网的孔径 为38微米左右；500目的筛网的孔径是30微米左右。由于存在开孔率的 问题，也就是因为编织网时用的丝的粗细的不同，不同的国家的标准也 不一样，目前存在美国标准、英国标准和日本标准三种，其中英国和美 国的相近，日本的差别较大。我国使用的是美国标准。目数的大小决定了 筛网孔径的大小。而筛网孔径的大小决定了所过筛粉体的最大颗粒Dmax。
3.
除砂器和除泥器
除砂器和除泥器主要由水力旋流器，处理旋流器第六并回收钻 井液的细目振动筛组成。除砂器用来清除30-70μm的固体颗 粒，除泥器用来清楚10-30μm的固体颗粒。为了满足处理全 部钻井液的需求，除砂器和除泥器必须有若干的旋流锥筒组成。 津液压力是0.2-0.4Mpa之间。虚拟器旋流锥筒多，管线长， 进液压力比较大，除砂器锥筒少，管线短，津液压力比较小。
离心机照片
世界著名的固控设备厂商:BRANDT、SWACO、DERRICK 等
国内的固控设备厂商：河北冠能 ，西部石油，西安科迅，中 油固控，华油飞达，艾普固控，TSC等
固控设备原理结构及常见故障
固控设备的工作原理
01
固控设备的工作原理主要是通过 一系列的物理和化学方法，将钻 井液中的固相颗粒进行分离、清 除和回收。
02
常见的固控设备有振动筛、除砂 器、除泥器、离心机等，它们通 过不同的工作原理对钻井液进行 固相控制。
预防措施
03
针对故障原因，采取相应的预防措施，防止类似故障再次发生。
05
固控设备故障案例分析
搅拌系统故障案例
总结词
搅拌系统是固控设备中的重要组成部分，其故障可能导致设备无法正常工作。
详细描述
搅拌系统的故障可能由搅拌桨、电机、轴承等部件损坏引起。这些部件的损坏 会导致搅拌不均匀、效率低下甚至无法工作。例如，搅拌桨的叶片断裂或脱落， 电机无法正常运转，轴承磨损严重等。
其他重要结构
其他重要结构包括密封装置、传动装置、支撑装置等，这些结构在固控设备中起 到关键的作用，如密封装置可以保证设备的密封性，防止泥浆泄漏；传动装置可 以传递动力，使设备正常运转；支撑装置可以支撑设备的重量，保证设备的稳定 性。
这些结构的性能也直接影响到固控设备的处理效果和效率，因此对于这些关键部 件的材料和加工精度要求较高。
泵体磨损、轴承损坏、密封泄 漏等。
排放罐故障
罐体腐蚀、罐体开裂、罐盖密 封不严等。
其他常见故障
控制系统故障
控制系统元件老化、电路板损坏、传感器失 灵等。
传动系统故障
传动轴断裂、轴承损坏、齿轮磨损等。
电源系统故障
电源线老化、电源开关损坏、电机缺相等。
辅助设备故障
空压机故障、液压站故障、润滑系统故障等。
固控设备基本流程
固控设备基本流程
艾潽机械
泥浆固控设备就是对泥浆中的有害固相颗粒进行控制，通过科学地布置固控设备，形成合理、高效的钻井液固控流程可以清除泥浆中的有害固相，保留有用固相，满足钻井工艺对泥浆性能的要求。
新型泥浆固控设备采用五级固控，固相控制流程如下。
(1)一级固控设备—去除大颗拉。
经井底循环返回的钻井掖中含有较大的钻屑，钻并液经井口至1#罐的连接管进入泥浆振动筛，通过泥浆振动筛将钻井掖中粒度大于74μm的钻屑颗粒筛分出来，完成一级固相控制。
(2)二级固控设备—清除气体。
真空除气器是用于去除在钻井过程中侵入钻井掖的气体的专用泥浆处理设备，它能够迅速、有效地清除泥浆中所含的气体(包括空气),除气器对于恢复泥浆密度，防止潜在井喷、井塌危险的发生其有重要作用。
(2)三级固控设备—去除较大颗粒。
经过泥浆振动筛处理后的泥浆进入到除砂器中.除砂器将泥浆较大的砂粒(粒度44μm—74μm)分离出来，完成除砂过程，即为二级固控。
(3)四级固控设备—去除小颗粒。
经过除砂器处理后的泥浆进入到除泥器中，除泥器将泥浆小的砂拉(较度8μm—44μm)分离出来.完成除泥过程.即为四级泥浆固控。
(4)五级固控设备—去除较小颗拉。
经过除泥器处理后的泥浆进入到卧式螺旋离心机中，卧式螺旋离心机将泥浆较小的砂拉(粒度2μm一8μm)分离出来，完成离心过程，即为五级固相控制。
五级固控设备全部采用主要用干复杂井况和要求较高的井况，在实际位用过程中，可以跟据钻井作业的需要，采用其中的一级成几级泥浆固控流程。
经过艾潽机械生产的五级泥浆固控后的泥浆固相含量，可以完全达到国内钻井作业对泥浆质量的要求。
钻井液固控设备的选择及固控系统的总体布置
钻井液固控设备的选择及固控系统的总体布置泥浆净化系统（固控设备）的选择及固控系统的总体布置摘要根据钻井液固控系统个组成设备的具体功能提出了选择这些设备的依据，论述了钻井液固控系统的总体布置方法，同时给出了系统与某些设备的几何尺寸和技术参数的计算公式及取值范围。
关键词：钻井液净化系统钻井液固相控制流程钻井泥浆固控系统固控设备的功能随着钻井技术的发展，钻井液固控系统对钻井作业所起的的积极作用越来越大，各种固控系统应运而生，无论固控系统的型式如何变化，它的基本功能（即最大化的清除钻井液中的固相和储存足够的钻井液）是不变的，它是依靠机械式清除设备和钻井液储存罐等辅助设备的有机组合来完成基本功能的。
1、固相清除设备的匹配和使用在钻进中，钻头切削、压碎、研磨地层，使岩石破碎，形成了不同粒度的钻屑，其大小在2—2×103μm之间。
单台固相清除设备所能清除固相颗粒的范围较小，所以仅靠某一种设备不可能达到最大限度地清除固相的目的。
表一列出了不同固相清除设备的适用范围。
为了保证将井底钻屑携带到地面，钻井液必须有足够的上返速度。
为此，必须根据井径大小和钻机能力来决定钻井泵的排量。
选择固控设备必须从净化水平（清除固相的粒度范围）和处理量两方面来考虑（1）钻井液振动筛的选择。
钻井液振动筛是清除钻井液中固相成分的第一级设备，并且在整个钻井过程中都必须使用。
钻井液振动筛清除固相颗粒的粒度范围是由所使用的筛网规格决定的，而其处理能力有雨筛网规格有关。
筛网目数越大，处理量越小，清除固相颗粒粒度越小，清除固相的量越大。
从生产角度上讲，希望能用细目数筛网，而从经济角度上讲，细网目筛网寿命低，因此在应用晒网上要综合考虑。
机械式叠层筛网和化学粘接式叠层筛网的开发推广，有效地提高了细目数筛网的寿命和钻井液振动筛的净化水平。
层叠筛网组合的方式很多，一般下层为12目，上层采用30、40或60目。
应用于钻井液振动筛时不易选用80目及80目以上的筛网，因筛网目数过大则透筛率就较低，导致筛网寿命缩短。
固控设备技术要点
固控设备技术要点固控设备技术是指在工业自动化领域中应用的控制系统设备，包括PLC（可编程逻辑控制器）、DCS（分散控制系统）、SCADA（监控数据采集与控制系统）等。
固控设备技术在工业生产领域中起着至关重要的作用，它能够将控制指令精确地传递给执行机构，实现对生产过程的精确控制。
本文将介绍固控设备技术的四个要点。
第一个要点是硬件技术。
固控设备的硬件技术主要包括传感器、执行器和控制器。
传感器用于收集各种信号，如温度、压力、流量等，将其转换为电信号，并传递给控制器。
执行器接收控制器发送的指令，并通过机械、液压、气动或电动的方式对生产设备进行控制。
控制器是固控设备的核心部分，它接收传感器传来的信号，经过处理后发送控制指令给执行器。
而且，随着科技的发展，硬件技术也在不断创新和进步，如基于云计算的控制设备、新型传感器的应用等。
第二个要点是编程技术。
固控设备的编程技术主要是指PLC的编程和控制策略的制定。
PLC是固控设备中最常用的控制器之一，它通过编程语言（如LD、ST、SFC等）将控制逻辑转化为机器指令，并将这些指令发送给执行器。
编程技术的合理和高效使用，可以使控制系统运行稳定、可靠，并且能够适应不同的工作环境和需求。
第三个要点是通信技术。
固控设备之间的信息交流和数据传输需要借助通信技术来实现。
在工业自动化领域中，通信技术不仅体现在控制设备之间的通信，还包括设备与上位机、网络等之间的通信。
常见的通信协议有Modbus、Profibus、Ethernet等。
通过通信技术的应用，不仅可以实现远程监控和操作，还可以提高工业自动化系统的可靠性和安全性。
第四个要点是安全技术。
随着互联网技术的发展和工控系统的网络化程度不断提高，工控设备面临着越来越多的安全威胁。
因此，安全技术在固控设备中非常重要。
安全技术包括网络安全、数据加密、身份认证等方面。
工业自动化系统的安全问题涉及到产品、系统、网络和组织等多个层面，需要采取综合性的安全策略，以确保固控设备的稳定和可靠运行。
固控设备技术要点
固控设备技术要点一、硬件方面：1.控制器：固控设备通常使用专门的控制器，如PLC（可编程逻辑控制器）或DCS（分布式控制系统）。
这些控制器具有高性能的处理器和多种输入输出接口，能够实现复杂的控制算法和处理大量的数据。
2.传感器：固控设备需要使用各种传感器来获取工业过程中的数据，如温度、压力、流量等信息。
这些传感器通常采用数字信号输出，并具有高精度和可靠性。
3.执行器：固控设备需要使用执行器来控制工业过程中的执行元件，如电机、阀门等。
这些执行器通常具有高速度、高精度和可靠性，并能够通过数字信号进行控制。
4.通信接口：固控设备需要与其他设备进行数据通信，以实现远程监控和控制。
常见的通信接口包括以太网、串口和无线通信等。
二、软件方面：1.编程语言：固控设备的编程语言通常包括梯形图、结构化文本和函数块图等。
这些编程语言具有高度的可读性和可维护性，并能够实现复杂的控制算法。
2.编程工具：固控设备需要使用特定的编程工具来进行程序的编写、调试和测试。
这些工具通常具有友好的用户界面和强大的功能，能够提高开发效率和程序质量。
3.数据存储和分析：固控设备需要将获取的数据进行存储和分析，以实现对工业过程的监控和优化。
常见的数据存储和分析方法包括数据库和云平台等。
三、通信方面：1.本地通信：固控设备可以通过本地通信接口实现与其他设备的数据交换，如与人机界面（HMI）、监控系统和数据库等的连接。
本地通信通常使用以太网、串口和CAN等通信协议。
2.远程通信：固控设备可以通过远程通信接口实现与远程设备的数据交换，如与上位机、远程监控系统和云平台等的连接。
远程通信通常使用以太网、无线通信和VPN等通信协议。
四、安全方面：1.数据安全：固控设备需要采取相应的措施来确保数据的安全性，如数据的加密、备份和恢复等。
同时还需要采取防范措施来防止未经授权的访问和篡改。
2.系统安全：固控设备需要具备高度的系统安全性，以防止病毒、恶意软件和非法访问等的侵入。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
固控设备简介用于清除钻井液中“无用固相”的固控设备有刮泥器、振动筛、除砂器、除泥器、清洁器、除气器和离心机等。
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和主要钻井液性能指标连续监测器，这三部分由中心监视和综合控制系统进行调正、监控、操作。
“综合自控钻井液系统”的应用不仅保证了钻井液性能的平稳、合格，也为海上作业特别是高温高压地区的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，作为钻井液固控的预处理装置来减轻振动筛处理的压力。
刮泥器如图1所示。
2.振动筛振动筛使用的好坏直接影响下一级固控设备的效果。
振动筛网的选择需要考虑泵排量、筛网面积、固相浓度和钻井液粘度等因素，以提高其分离效果。
应尽可能选择使用较细的筛网，通常以钻井液覆盖筛网面积的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、直线运动振动筛和平动（均衡）椭圆振动筛等。
海上目前使用的多为直线运动振动筛和平动椭圆振动筛。
1）非均衡椭圆运动振动筛将一个旋转振动器远离振动筛的重心，那么筛架末端的运动轨迹为椭圆形，振动器下方的运动轨迹为圆形。
优点：平均输送速度大于圆形振动的振动筛；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，使得处理钻井液的量减少。
2）圆形运动振动筛图5 平动（均衡）椭圆振动筛图4 直线运动振动筛图3 圆形运动振动筛图2 非均衡圆运动振动筛图1 刮泥器激振器位于筛箱质心。
筛箱作圆形振动时，筛箱的纵向和横向加速度相等。
优点：钻井液的处理量大，筛网上没有钻屑堆积现象：缺点：钻屑的透筛率高，净化效果差。
3）直线运动振动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。
优点：筛网的寿命长，处理钻井液的量大、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）椭圆振动是振动筛的第四代运动模式。
在这种运动模式下，所有的椭圆形轴都倾斜指向振动筛的排放端口，筛箱上各点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。
优点：处理量较直线筛大15%～20%，消除部分岩屑堵塞筛孔的可能，钻屑不易堆积。
5）振动筛筛网的选择振动筛的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的因素并正确选择筛网很重要。
筛网编码一般包括目数和前面的字母代码，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，由长方形网眼的筛网组成。
字母代码含义如下：SWG 三联筛网，不可修复PWP 可修复的，底板支撑的平面筛网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 用于线性筛的穿孔底架筛网影响振动筛筛网性能的因素为：(1)分离性能。
指筛网能清除的固相颗粒尺寸，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的难易程度，与渗透性类似，高的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的处理能力时，应考虑该筛网进行过滤的未堵塞的可用面积。
尽可能使用多孔金属面板或塑料格栅结合在一起的筛网，减少一些金属支持板设计的筛网，因为它将影响多达40%的有效过滤面积。
(3)筛网的寿命。
影响筛网寿命的因素有筛网组成成分和振动模式。
(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，以便排放和节省钻井液。
4.旋流式分离装置旋流式分离装置包括除砂器、除泥器和清洁器，它们是目前钻井现场固控系统的重要组成部分。
1）除砂器和除泥器旋流器是除砂器和除泥器的主体部件，它是一种内部没有运动部件的圆锥筒形装置，结构见图。
钻井液由旋流器上部的切线口进入，在一定的流速条件下，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 ）的旋流器叫“除砂器”，把直径为100～152.4mm （2～6in ）的叫“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的125%～150%旋流器的除固相能力以“分离点”表示，又叫“中分点”，是指旋流器的分离效率为50%时的固相颗粒的大小（以当量直径表示）。
也就是该直径的颗粒有50%从底流排出，而仍有50%保留在液体中。
一般情况下，旋流器的分离能力与旋流器的直径有关。
直径越大其分离的固相颗粒也越大。
反之，直径越小，其分离出的固相颗粒也越小。
旋流式分离装置包括除砂器、除泥器和清洁器，它们是目前钻井现场固控系统的重要组成部分。
1）除砂器和除泥器旋流器是除砂器和除泥器的主体部件，它是一种内部没有运动部件的圆锥筒形装置，结构见图。
钻井液由旋流器上部的切线口进入，在一定的流速条件下，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 ）的旋流器叫“除砂器”，把直径为100～152.4mm （2～6in ）的叫“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的125%～150%旋流器的除固相能力以“分离点”表示，又叫“中分点”，是指旋流器的分离效率为50%时的固相颗粒的大小（以当量直径表示）。
也就是该直径的颗粒有50%从底流排出，而仍有50%保留在液体中。
一般情况下，旋流器的分离能力与旋流器的直径有关。
直径越大其分离的固相颗粒也越大。
反之，直径越小，其分离出的固相颗粒也越小。
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。
其底流的密度应比进口钻井液密度高0.30～0.42g/cm 3，且溢流的密度应比进口钻井液密度稍低。
保持除砂器和除泥器的正常工作应注意以下几点：(1)要达到最好的固相清除，水力旋流器的底流口应呈伞状流，且伴有空气从底流口吸 图7旋流器示意图图6人。
串状排泄时底流的密度比伞状底流的密度高，但不能以其密度来衡量旋流器清除固相的效率，应以单位时间内清除固相的重量来评价。
(2)旋流设备在一定的水压头下工作，而不是在一定的压力下工作。
一般要求有23～27m （75～90ft）的压头。
过大的压头会加速设备磨损，同时影响分离点。
(3)当底流口堵塞时，可通过调节底流口加以疏通。
2）清洁器清洁器由小型旋流器和小型振动筛组成，主要用于加重钻井液。
筛网一般在140～200目（网孔104～74µm）之间，目的是回收加重材料。
5.离心机图8 离心机工作原理简图离心机由一高速旋转的转筒和安装在筒内的螺旋输送器组成，利用外壳旋转产生离心力来分离固相颗粒，其工作原理如图7-2-7所示。
欲处理的钻井液经空心轴内的进料口进入分离室后，钻井液被抛向转筒内壁，形成液圈并加速到与转筒相近似的速度，这时固、液相分离。
重的和粗的颗粒会进一步被甩向转筒内壁并沉降进入沉降区，再通过输送器的刮板将沉降的颗粒推向脱水区而从底流口排出。
因为钻井液在离心机内有二个滞留的时间（30～50）s，颗粒受到离心挤压和过滤，所以排出的钻屑比较干，只带少量的吸附水。
离心机的转筒以1500～3500r/min的速度旋转，螺旋输送器一般以1:80的速差和转筒同向旋转。
一般可清除3～5µm的固相颗粒。
离心机的规格以转筒的长度和最大直径（直径×长度）表示，有18in×24in、14in×22in、14in×20in等规格。
在固控设备术语中常常提到的“G”值，表示机器产生的离心加速度相当于重力加速度的倍数。
在现场组合应用时，一般根据离心机的处理量、离心力“G”、分离点、转速等分成三种类型：(1)重晶石回收离心机。
这类离心机的转速在1800r/min左右，“G”值在700左右，低密度固相分离点在6～10µm，高密度固相分离点在4～10µm。
这种离心机主要是将重晶石粉回收至井液体系中。
其处理量一般为38～151L/min。
(2)大容量离心机。
主要用来排除低密度的固相，转速为1900～2200r/min，“G”值为800左右，分离点为5～7µm(在未加重钻井液中），处理量为378～756 L/min。
(3)高速离心机。
用作双离心机组合使用时的第二台离心机，主要用来清除未加重钻井液中的低密度固相。
这类离心机的规格为转速2500～3300r/min，“G”值在1200～2100，分离点在3～5µm，处理量为151～453L/min。
双离心机组合应用时，第一台为加重材料回收离心机，将加重材料回收使用，其溢流排出的液体再通过高速离心机(第二台）将低密度固相颗粒排除，而将液相返回钻井液池中使用。