钻井液固控系统的流程以及不足
钻井液固相控制设备的使用和维护
作粗放、工作可靠、易损件少等特点。 (5)钻井岩屑在筛面上的筛分过程远比干物粒复杂。由于钻井液粘度的影
响，同时也由于钻屑吸附了一层水膜，这些固相颗粒透过筛孔的难度加 大，使筛下物粒度远小于筛孔尺寸。
③微型旋流器：通常将直径为50mm的旋流 器称为微型旋流器。
一、除砂器、除泥机器工作程序
除砂器和除泥器的工作 程序基本一样，钻井液 从锥体一侧的进液口切 入，在锥体液腔内旋转 ，岩屑沿锥体内壁从底 流口排出，处理后钻井 液由柱体上方的溢流口 排出。
二、技术要求
应按固相颗粒的尺寸范围确定两者的尺寸，再按处 理量确定使用数量。处理量可按泵排量计算，一般 为泵排量的1.5倍左右。
，而钻井液和小于筛孔的固 相通过筛孔流下后继续参与 钻井液循环。
二.技术要求
振动筛常用筛布目数(目是 指每英寸长度上的网孔数) 为12目、16目、20目、40 目、60目、80目等，现场 使用最密的为200目。钻井 时必须使用振动筛，筛布的 目数可以根据钻井需求合理 选用，并且筛布要绷紧，及 时更换，采用转筒式装置时 应及时转动。
图1-2旋流器的结构示意图
工作原理
在压力作用下，含有固体颗粒的钻井液由进 浆口沿切线方向进入旋流器。在高速旋转过 程中，较大较重的颗粒在离心力作用下被甩 向器壁，沿壳体螺旋下降，由底流口排出； 而夹带细颗粒的旋流液在接近底部时会改变 方向，形成内螺旋向上运动，经溢流口排出 。这样，在旋流器内就同时存在着两股呈螺 旋流动的流体，一股是含有大量粗颗粒的液 流向下做螺旋运动，另一股是携带较细颗粒 连同中间的空气柱一起向上做螺旋运动。
2）钻井液中固相含量高，会产生以下危害：
钻井液井下循环系统
钻井液井下循环系统存在的问题及解决方案钻井液井下循环系统的主要问题钻井液井下循环系统通常是钻井液通过钻杆直接到达钻头处,经钻头水眼喷出,携带井底岩屑,沿环空返回地面。
随着钻井深度的增加,为增加井壁的稳定性,避免压差卡钻,保护油气层,必须在钻井液中加入固相重组分(如重晶石),以增大钻井液密度。
但随着钻井液密度的增大,钻进速度将迅速下降,钻头磨损明显加剧。
为此,国外已研制出井下固相分离接头——井下水力旋流分离器。
固相分离器接头装于钻头上部,由地面钻井泵供给具有一定能量的钻井液,经其上部通道,从切线方向进入旋流筒,进行净化处理。
分离出来的固相从其上部喷嘴进入环形空间,低固相钻井液进入钻头。
采用此装置,既能保持环空的钻井液密度,保持井壁稳定,又能降低水眼处钻井液粘度和密度,减轻水眼的磨损,提高当量水马力,充分发挥高压喷射清岩与水力破岩的作用,同时由于井底钻井液固相含量的减少,将减轻钻头牙齿的磨损,提高钻头的寿命和机械钻速。
现场试验证明:增加井下固相分离接头的钻井液井下循环系统,使机械钻速和钻头使用寿命均显著提高。
但井下固相分离接头尚存在一些问题,一直未得到推广使用。
研制新型井下固相分离器井下固相分离器的应用,在一定程度上克服了现有钻井液井下循环系统的不足,较大幅度地提高了机械钻速,具有显著的经济效益。
为此,应积极开展理论和实验研究,建立较完善的井下固相分离器设计理论,研制出新型井下固相分离器,以克服现有井下固相分离器在结构、材质及分离效果等方面的不足。
针对这一问题,西南石油学院通过理论和实验研究,提出一种结构合理、分离效果好的井下固相分离器结构方案,该分离器的分离原理同水封式旋流分离装置,正向安置,其分离效果明显优于反向安置结构。
尚待根据具体的钻井工艺参数,经过系统的室内试验和结构设计,开发出系列化的井下固相分离器,以提高钻井效率和经济效益。
CQSP-2钻井液体系的维护处理和应用中出现的问题及对策
2018年09月CQSP-2钻井液体系的维护处理和应用中出现的问题及对策王岗(川庆钻探工程公司长庆钻井总公司定向井技术服务公司,陕西西安710018)摘要：今年以来随着长庆油田油井水平井产能建设增多，长庆钻井水平井大幅铺开，CQSP-2泥浆体系在钻井施工过程中出现的问题也逐渐突显，比如密度提高过程中易造成井漏、滑动托圧、井壁坍塌、缩径等复杂情况。
本文根据今年所施工的水平井中所存在的问题，提出了有效的解决方案，并在现场实践中取得了较好的效果。
关键词：水平井；泥浆密度；定向托压；防塌；防漏1钻井液维护处理1.1保证固控设备正常开钻前考虑转换泥浆之后，井队发电机功率能否满足固控设备和搅拌器的正常使用。
如若不能，应立即整改。
二开前安装好振动筛和联合清洁器合适尺寸的筛布，分别为80-100目和120-180目。
1.2转换泥浆配方原浆+0.2%CMC(PAC)+1.5%JMP-1+1%SFT+0.5%BLR-1+0.5%BLC-1+0.15NaOH+2%ZDS+10%NaCL+5%HCOONa 性能:密度：1.08g/cm 3左右，粘度:40s 左右，失水：4-6ml ，PH 值：8-9，摩阻<0.11.3斜井段维护处理泥浆转换之后尽可能全过振动筛，同时开始井控坐岗，记录每班泥浆的补充量和漏失量，发生漏失可以及时发现并可以确定漏失量。
根据不同区块炭质泥岩或者煤层垂深计算出最小平衡密度，根据井下情况逐步提高，防止因泥浆密度变化幅度过大造成井漏。
中测起钻前配稠浆清扫：30方原浆+200kgCMC （PAC ）+300kgJMP-1，粘度在100秒以上，处理结束后充分循环3周。
进行短程起下钻（起至直井段），破坏形成的岩屑床，保证电测一次成功。
中测后，根据防塌要求进一步提高或者控制密度。
1.4水平段加强泥浆净化，由于钻时快，泥浆密度容易升高，加强固控设备的使用，清除泥浆中有害固相，降低含砂量，避免因密度升高造成井漏。
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。
钻井液固控系统的流程以及不足
钻井液固控系统的流程以及不足
固控系统的流程以及不足
钻井液固控系统的流程
钻井液固控系统总共分为五个流程，包括：五级净化流程、加重泵加重流程、泥浆枪流程、钻井泵吸入流程、水流程。
这五个流程是钻井液固控系统进行顺利进行的基本步骤，要想解决配套现状，就必须在每一个细小的步骤进行中减少任何的误差和失误。
钻井工作者应该在工程施工之前及时的考察地形、地势，做好预测，及时检查机械是否有故障，对于钻井液密度等材料的配置进行认真的比对和调配等一系列细致入微的准备，才能保障在钻井液固控系统的流程中不出现意外的状况，不会影响到整个钻井工程的进度，保障施工工程利益的最大化。
钻井液固控系统配套的不足
钻井液固控系统在对配套设施升级的情况下，依然存在较多的不足之处，在目前的钻井工程当中，施工人员为了让循环罐的有效容积达到钻井过程中所需要的最大循环量，盲目扩大钻井液循环罐的容积，造成了材料费用的巨大支出，并且因为钻井循环罐已经达到了饱和的状态而无法正常运转，给钻井工程的进度也造成了影响。
因此，在施工过程中施工人员要合理准确的计算出容积的数据，不要盲目的追求数量而违反机械正常的使用标准，这样会给整个钻井工程带来损失。
固控系统的配套器械盒材料都是有严格的规范的，罐体的尺寸、循环罐的个数、以及井架的高度等，都是科研人员经过反复实践得出的标准数据，一旦改动就会使机械无法正常运转。
所以，在工程施工过程中需要技术人员严格按标准施工要求来进行施工，各方面负责人要起到督促和监督的作用，只有施工单位全体人员齐心协力，才能确保按照标准的进度和质量进行施工。
钻井液固控系统配套现状及改进措施
信息化建设22产 城钻井液固控系统配套现状及改进措施于恒哉摘要：石油能源是当今人类发展与生存需求量最大的能源之一，也是最必不可少的能源之一。
石油开采的相关技术也是最受关注的问题之一，因为石油开采技术影响着原油的开采率，损耗量，资源的充分利用与保护等等诸多的问题。
在我国，钻井的相关工程技术研发一直以来都是重点项目之一。
本文主要对钻井液固控系统配套现状和解决措施进行了阐述，以供参考。
关键词：钻井液；油田；固控系统；配套现状；问题；改进措施当前，钻井工作中提高工作效率，达到优良的钻井液性能，就要在钻井的系统运行、钻井成本、井下安全管理，油气层保护等方面加大研究和实践力度，例如保证钻井液性能中固控系统的良性运行，这是石油勘探工业不断发展的需求，也是钻井行业不断寻求突破的要求，尤其是在钻井工作中遇到难点和重点问题需要解决的问题，需要针对深井、超深井的钻井工作中的问题进行解决良策的研究，以达到钻井工作的高效、安全。
1 钻井液固控系统配套现状钻井液固控系统作为钻井工程施工的关键，是钻井工艺的核心系统结构，不仅会对钻井液的性能起到直接性的影响，更会对钻井工程施工起到决定性的作用。
但是，在现阶段油气资源开采工业的钻井液固控系统配套中，仍然存在着一些现实问题有待改进，严重影响了钻井液固控系统的性能发挥，给钻井工程施工开展造成了不利影响。
现阶段，钻井液固控系统配套现状问题主要体现在以下几个方面：（1）钻井材料损耗较大，不利于钻井成本控制。
在钻井工程中，钻井材料的消耗和实际利用率直接决定了钻井成本控制的实际效果，而现阶段的钻井液固控系统配套中，钻井材料消耗过大的问题并没有得到很好的解决，这就严重增加了钻井工程的成本。
并且在钻井这一复杂的工程流程中，大量机械设备的使用也是导致钻井材料损耗、钻井成本增加的主要原因。
同时，在钻井工程中，钻井液配比密度的科学性与否也是导致钻井液浪费以及人力资源成本增加的主要因素之一，在钻井工程中，就需要注重钻井液的密度的科学化配比，以发挥钻井工程的实际效果。
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。
钻井液固控系统配套现状及改进途径探讨
钻井液固控系统配套现状及改进途径探讨发布时间：2021-05-24T02:31:51.033Z 来源：《防护工程》2021年4期作者：张勇[导读] 钻井作为油气资源开采的必然途径，随着社会发展对油气资源需求量的不断提升，人们对钻井程序也愈加重视，对钻井液固控系统的改进也成为提升钻井工作效率的重要途径。
中石化中原石油工程有限公司钻井一公司河南濮阳清丰 457331摘要：钻井作为油气资源开采的必然途径，随着社会发展对油气资源需求量的不断提升，人们对钻井程序也愈加重视，对钻井液固控系统的改进也成为提升钻井工作效率的重要途径。
关键词：钻井液固控系统；配套现状；改进；意义；措施引言在钻井过程中，如果钻井液性能优良不仅可以提高钻井效率，还能够有效降低钻井成本，并且预防井下事故。
钻井液固控系统是保证优质钻井液性能的关键，随着石油勘探工业的不断发展，钻井深度也在逐渐提高、钻井工作环境日益复杂，在这种情况下，需要进一步提高钻井液固控系统性能，以此保证钻井液性能稳定。
1钻井液固控系统的发展现状 1.1?系统配套不足我国在钻井液固控技术方面的发展还是明显落后于国外，现阶段，我国的大部分专业理论研究和设备引进还是需要依靠国外进口，国外的固控系统可以通过计算机自动定量控制各种固控设备。
我国就是依靠该类较先进的技术设备引进的基础上再实行国产化的二次加工，用来满足我国的钻井工艺需求。
我国当前在油田勘探中主要采用的是NG4型固控系统，该类系统主要是依靠振动筛、除砂器、除泥器和离心机等设备构建组成，但是，该类设备属于三级或者四级的固控系统，很明显，跟不上我国现代钻井技术的发展和实际需求，在实际操作中，也会遇到很多的问题：第一，砂泵给钻井液施加的压力会因为和旋流器内部摩擦的加大而致使岩屑更加的细化，这为后续的清理工作造成了很大的困扰。
第二，现在，很多平台井、深井、超深井等较为复杂的结构井都需要更加先进的技术支持，多级固控系统已经不能很好地满足现实的使用需求。
钻井液固控系统
筛网的规格
筛网的规格通常用目数来表示。筛网的目数 即筛网经线（长度）方向或纬线（宽度）方 向上，每英寸长度内含有的钢丝数目或孔数
筛网号 (目数)
50 60 80 100 120 150
中国(上海)
丝径 (mm)
孔尺寸 孔眼有效面
(μm)
积(%)
0.152
360
49.1
0.122
300
50.7
多毫米。由于要求筛下物越细越好，因此筛网使用 的最大目数目前已达到325目。 （4） 要求钻井液振动筛具有极好的运移性、安装 简单、筛网更换方便、操作粗放、工作可靠、易损 件少等特点。 （5）钻井岩屑在筛面上的筛分过程远比干物粒复 杂。
振动筛的类型
（1）按筛箱上的运动轨迹分为 圆形轨迹筛、 直线轨迹筛、椭圆轨迹筛。
180
0.05
90
41.7
200
0.05
77
36.8
0.0535
74
33.6
HYDROCYCLONE
1、The development and application of a cyclone
2、the basic structure and working principle of a cyclone
（2）按筛网绷紧方式分为 纵向绷紧筛和横 向绷紧筛。
（3）按筛分层数分为 单层筛和双层筛。 （4）按筛面倾角分为 水平筛和倾斜筛。 （5）按振动方式分为 惯性振动筛、惯性共
振筛、弹性连杆式共振筛、电磁振动筛等。
振动筛（直线筛）
Байду номын сангаас
三联筛
三、筛网 筛网的编织型式
a-正方网格 b-荷兰式网格 c-长方网格 d-斜纹网格
钻井液固控系统教程
于气泡快速上升到液体表面 3．帮助气泡膨胀 ptvt=常数 若将常压下的气侵钻井液置于真空状态下，即降低 压力，气泡的体积就可变大。真空度越高，气泡的 体积越大，这就是各种真空式除气器的工作原理
4．利用离心力场加速气泡的运动
气泡在离心力场中运动时，液体和气泡要受
到离心力场的作用，由于高速旋转产生的离 心力远远大于重力，若靠近旋转中心部分有 液气的分界面，则气体就能加速到达液面， 这就是离心式除气器的工作原理 . 5．气泡的破裂和逸出
除气器装置(常压式除气器)
1一胶带；2一电动机； 3一轴承；4—轴； 5一泥浆池顶缘；6一泵座； 7—筛网；8一泵的螺旋形进口； 9—叶轮；10-泵壳；11—立管； 12一支架；13一盘阀 工作时，气侵钻井液从靠近泵上部的进口流 入离心泵的叶轮。然后被泵送到喷射罐。在 罐内，可调的盘形阀与立管端面之间的间隙 很小。因此钻井液经过阀口时，流速增大， 形成紊流薄膜，并撞击喷射室的侧壁，促使 气泡上升到表面破裂，并从顶部的排气口排 出。钻井液在重力作用下经排浆槽排向储液 罐，与此同时，由于泵轮的旋转，吸入室中 靠近转轴附近的钻井液压力降低，部分气体， 特别是大气泡在该处就被分离出来，沿泵轴 向上运动排入大气，从这两处排出的气体， 也可用抽风机输送到远离井场的地方排出
振动筛（直线筛）
三联筛
三、筛网 筛网的编织型式
a-正方网格 b-荷兰式网格 c-长方网格 d-斜纹网格
筛网的规格
筛网的规格通常用目数来表示。筛网的目数
即筛网经线（长度）方向或纬线（宽度）方 向上，每英寸长度内含有的钢丝数目或孔数
中国(上海)
筛网号 (目数) 50 60 80 100 120 150 180 200 丝 径 (mm) 0.152 0.122 0.102 0.081 0.081 0.06 0.05 0.05 孔尺寸 (μm) 360 300 220 172 130 108 90 77 孔眼有效面 积(%) 49.1 50.7 46.1 46.4 38.1 41.7 41.7 36.8 0.0535 丝 径 (mm) 0.229 0.190 0.139 0.117 0.094 0.066
钻井液固控系统教程
杂。
振动筛的类型
（1）按筛箱上的运动轨迹分为 圆形轨迹筛、
直线轨迹筛、椭圆轨迹筛。 （2）按筛网绷紧方式分为 纵向绷紧筛和横 向绷紧筛。 （3）按筛分层数分为 单层筛和双层筛。 （4）按筛面倾角分为 水平筛和倾斜筛。 （5）按振动方式分为 惯性振动筛、惯性共 振筛、弹性连杆式共振筛、电磁振动筛等。
振动筛（直线筛）
三联筛
三、筛网 筛网的编织型式
a-正方网格 b-荷兰式网格 c-长方网格 d-斜纹网格
筛网的规格
筛网的规格通常用目数来表示。筛网的目数
即筛网经线（长度）方向或纬线（宽度）方 向上，每英寸长度内含有的钢丝数目或孔数
中国(上海)
筛网号 (目数) 50 60 80 100 120 150 180 200 丝 径 (mm) 0.152 0.122 0.102 0.081 0.081 0.06 0.05 0.05 孔尺寸 (μm) 360 300 220 172 130 108 90 77 孔眼有效面 积(%) 49.1 50.7 46.1 46.4 38.1 41.7 41.7 36.8 0.0535 丝 径 (mm) 0.229 0.190 0.139 0.117 0.094 0.066
D.F.Kelsall’s
experimental curves (D.F.Kelsall 1) Tangential Velocity Vt n=0.6-0.9
Vt r c
n
2)Axial velocity Vz
3)Radial Velocity Vr
5、The structure Parameters of a cyclone
The Working Principle of a Cyclone
油基钻井液钻井的固井技术难点与对策分析
油基钻井液钻井的固井技术难点与对策分析发布时间：2022-09-28T07:59:27.228Z 来源：《福光技术》2022年20期作者：邓子波杨洪雷[导读] 由于油基钻井液是亲油性工作液体系，而固井水泥浆是亲水性工作液体系，二者间不具有相容性，这为固井工程带来诸多难题。
中石化胜利石油工程公司固井技术服务中心山东省东营市 257064摘要：由于油基钻井液具有较强的抗污能力以及良好的储层保护能力，因此在深井、超深井、页岩气井领域中迅速被推广应用，受到了业内的广泛好评。
为促进油基钻井液的应用，首先要分析固井工程中可能遇到的难点，如井壁和套管清洗困难、滤饼难以清除、顶替效率低等，本文将立足于固井难点的形成原因，探讨油基钻井液钻井的固井技术。
关键词：油基钻井液；钻井；固井技术；难点；对策分析由于油基钻井液是亲油性工作液体系，而固井水泥浆是亲水性工作液体系，二者间不具有相容性，这为固井工程带来诸多难题。
塔里木油田的现场实验表明油基钻井液对固井的影响主要是：增加水泥浆稠度并降低水泥浆流动度，影响顶替效率；缩短水泥浆稠化时间，影响作业安全；大幅降低水泥石抗压强度，当油基钻井液与水泥浆掺混比例较大时，水泥石呈蜂窝状，抗压强度极低。
因此，必须对油基钻井液钻井的固井技术进行难点分析，提出相应对策。
1油基钻井液概述油基钻井液是指用油作连续相、水作分散相、乳化剂作稳定剂，形成油包水乳化钻井液，与水革钻井液相比，油基钻井液具有抗盐钙侵蚀、抗高温、润滑性好、利于井壁稳定等特点。
因此，在进行复杂地层钻井时，应用油基钻井液的效果显著，更有利于保护油气层。
但是，油基钻井液的应用，对生态环境的影响较大，而且成本较高，由此也给其广泛应用带来了一定的难度。
在采用油基钻井液进行钻井处理时，存在一些固井难点，需要加以研究和控制。
2油基钻井液钻井的固井难点2.1 井壁和套管清洗困难，滤饼难以清除使用油基钻井液会造成井壁和套管清洗困难，滤饼难以清除，从而降低水泥环的胶结质量。
固控系统
四、结语
• 通过建立新型的五级固控系统，可有效解决原有老式固控系统中 存在的相关问题。而五级固控系统对应的钻井液循环、钻井液小 循环、钻井液加重、钻井液加药、钻井液补给流程可以更好的适 应当代新型钻井工艺的相关要求，功能也更加广泛。
感谢您的关注
三、钻井液流程
三、钻井液流程
• （二）、钻井液小循环流程 • 钻井液小循环是指在泥浆泵作用下，将泥浆从固控系统中抽出， 加压后输送到泥浆管汇汇合器及固控系统中压管线，减压返回固 控系统的一个循环叫小循环。 • 当泥浆泵开启时，在泵、管线内可能产生空气和降低启动负荷， 可通过小循环系统将泥浆返回固控系统的罐内，以解决泥浆泵启 动的问题。在正常运转时，将泥浆泵的钻井液，输送到泥浆管汇 中，为泥浆枪提供动力。
• •
二、五级固控系统
• • （一）、固控系统的定义 固控系统是钻机的主要配套系统之一，其主要功能是通过科学地 布置固控设备，去除钻井液中的有害固相微粒，实现钻井液的循 环、净化和性能调配，满足钻井工艺的相关要求。 新型的五级固控系统单罐容积最小在45方以上，整体有效容积一 般在200方以上，可以更好的为井口提供钻井液，有效避免紧急情 况下其它性能的钻井液流入井口带来的危害。
二、五级固控系统
• • （六）、五级固控 经过四级固控处理后的钻井液进入到中速和高速离心机中，分离 旋流器不能分离的细小颗粒，离心机的优点是清除钻井液中细微 固相微粒能力很强，可以高效的降低钻井液的相对密度及其粘度， 将当量直径在1.5-12μm的固相微粒分离出来，实现五级固控。
三、钻井液流程
• • （一）、钻井液循环流程 从井口循环返出的钻井液经高架溢流管进入泥浆分配器，泥浆分 配器可分别或同时将钻井液输送到两台（或三台）振动筛，经过 振动筛筛分后的钻井液流入沉砂仓。从沉砂仓溢流出来的钻井液 通过泥浆渡槽进入到除气仓，经安装在上方真空除气器除气后， 排入到除砂仓中。除砂泵将除砂仓中的钻井液输送到除砂器，除 砂器处理后的钻井液流入到除泥仓。除泥泵吸入除泥仓中的钻井 液，输送到除泥器中，经除泥器处理后的钻井液流入到中速离心 仓。中速离心机液下泵将中速离心仓中的钻井液输送到中速离心 机，中速离心机将处理后的钻井液排入到高速离心仓。高速离心 机液下泵将高速离心仓中的钻井液输送到高速离心机，最后高速 离心机将处理后的钻井液排到泥浆泵的吸入仓内。至此钻井液循 环流程的固相分离完成。
钻井液循环系统存在的问题及解决方案_钟功祥
专题综述钻井液循环系统存在的问题及解决方案钟功祥 梁 政 (西南石油学院机电工程学院)王维军(河南石油勘探局机械制造厂)摘要 针对现用钻井液地面循环系统存在系统复杂、操作难度大、一些设备寿命短、故障多,以及使用时往往达不到固控要求等问题,设计出相对简化的钻井液地面循环系统流程,提出改进或研制砂泵、钻井泵、水封式旋流分离装置等方案,以期简化钻井液循环系统流程,提高钻井液循环系统的寿命和固控效果。
为了克服现用钻井液井下循环系统较严重影响机械钻速的不足,提出在钻头上方加装新型井下固相分离器的解决方案,以期较大幅度地提高机械钻速。
关键词 钻井液 地面循环系统 井下循环系统 固控系统 改进方案长期以来,国内外相关研究机构和生产单位投入了大量的人力和物力,开展钻井液循环系统的研究,已研制出相对完善的钻井液地面固控系统,能实现五级钻井液净化,五级净化若全部实施,净化效果完全能达到目前国内外钻井作业对钻井液质量的要求[1,2]。
但笔者通过多年的研究认为,目前的钻井液地面循环系统相对复杂,操作难度大,且不少设备寿命短,故障多,现场往往仅使用部分设备,导致达不到固控要求;而钻井液井下循环系统通常是钻井液由井口通过钻杆、钻头,再通过钻杆与井眼环空返回到井口,这种简单的钻井液井下循环系统较严重地影响机械钻速[3]。
笔者针对目前钻井液循环系统存在的问题,提出了相应解决方案。
钻井液地面循环系统1 钻井液地面循环系统的主要问题目前国内广泛使用的与钻井系统配套的钻井液地面循环系统属于机械固控钻井液循环系统。
它包括钻井泵、地面管汇、钻井液池、钻井液槽、振动筛、除砂器、除泥器、离心分离机、钻井液调配设备等。
在喷射钻井及井下动力钻井中系统还担负着传递动力的任务。
它是通过筛分、离心分离等原理,将钻井液中的固相按密度和颗粒大小不同而分离开,根据需要决定取舍,以达到控制固相颗粒之目的,这种方法效果较好,成本较低[2],因此该系统得到广泛使用。
固控设备原理结构及常见故障
除泥器 15――44 除砂器 44――74
振动筛：筛子使用的筛布目数为40目―325目。
200目筛网可清除65――67um固相颗粒，而绝大部分 大于34um的固相颗粒也被筛除
振动筛 振动筛
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固控系统介绍-离心力
➢ 向心力：物体做匀速圆周运动时受到指向圆心的力。 ➢ 离心力：是指人们用来描述作圆周运动的物体有一种向外脱离
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固控设备除砂器、除泥器-除砂器、除泥器的分类
➢ 分类标准：根据水力旋流器的公称直径流器分为除砂器，除泥器。旋 流器直径大于或等于150mm的旋流器为除砂器，小于的为除泥器。除砂 器清除固相颗粒直径范围为44――74um,除泥器为15――44um。
33 ➢
水旋流器图
固控设备除砂器、除泥器-结构图
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固控设备振动筛-带激振电机振动筛故障及排除方法
➢ 4、筛布短期损坏 原因分析及维修方法：
(1)、筛布未绷紧。绷紧筛布。 (2)、粘性非常强的黏土堆积在出口筛网上。保证钻井液冲到出 口 筛网上,减少黏土在筛面停留时间。或用水冲洗筛网。 (3)、筛框上的胶条缺损。补上缺损的胶条。 (4)、筛网和胶条未贴实。清除筛网钩边下面杂物。
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固控设备振动筛-现有筛型
➢ 直线轨迹筛 ➢ A、 GZS系列振动筛（濮阳市共振石油机械有限公司）
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固控设备振动筛-现有筛型
➢ B、美国筛（美国产）
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固控设备振动筛-激振器工作原理图
➢ 工作原理图
➢
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振动筛激振器工作原理图
固控设备振动筛-直线激振器工作原理
➢ 工作原理：质量相等的两偏心块进行同步反向旋转，工作时所产生的 离心力F相等，在各瞬间位置上，离心力F沿振动方向的分力相加，而 与振动垂直方向的分力互相抵销，因此激振器只在振动方向形成激振 力，使筛箱作直线振动。
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。
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。
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固控系统的流程以及不足
钻井液固控系统的流程
钻井液固控系统总共分为五个流程，包括：五级净化流程、加重泵加重流程、泥浆枪流程、钻井泵吸入流程、水流程。
这五个流程是钻井液固控系统进行顺利进行的基本步骤，要想解决配套现状，就必须在每一个细小的步骤进行中减少任何的误差和失误。
钻井工作者应该在工程施工之前及时的考察地形、地势，做好预测，及时检查机械是否有故障，对于钻井液密度等材料的配置进行认真的比对和调配等一系列细致入微的准备，才能保障在钻井液固控系统的流程中不出现意外的状况，不会影响到整个钻井工程的进度，保障施工工程利益的最大化。
钻井液固控系统配套的不足
钻井液固控系统在对配套设施升级的情况下，依然存在较多的不足之处，在目前的钻井工程当中，施工人员为了让循环罐的有效容积达到钻井过程中所需要的最大循环量，盲目扩大钻井液循环罐的容积，造成了材料费用的巨大支出，并且因为钻井循环罐已经达到了饱和的状态而无法正常运转，给钻井工程的进度也造成了影响。
因此，在施工过程中施工人员要合理准确的计算出容积的数据，不要盲目的追求数量而违反机械正常的使用标准，这样会给整个钻井工程带来损失。
固控系统的配套器械盒材料都是有严格的规范的，罐体的尺寸、循环罐的个数、以及井架的高度等，都是科研人员经过反复实践得出的标准数据，一旦改动就会使机械无法正常运转。
所以，在工程施工过程中需要技术人员严格按标准施工要求来进行施工，各方面负责人要起到督促和监督的作用，只有施工单位全体人员齐心协力，才能确保按照标准的进度和质量进行施工。